혈당측정기를 위한 고수요 생산 (High-Demand Production) 충족

개요

혈당측정기 (Blood glucose meters)는 전 세계적으로 중요하며 성장하고 있는 산업이다. 이 제품 범주에는 혈당 모니터링 테스트 스트립과 리더기, 연속혈당측정기 (CGM)가 포함된다. 웨어러블 혈당측정기 (CGM)는 환자와 의료 전문가에게 필수적인 제품이다. 혈당측정기는 환자가 자신의 건강을 즉각적으로 추적하고 의사가 복잡한 의료 사안을 진단하고 치료하는 데 도움을 준다. 업계 관계자들은 향후 10년 동안 혈당측정기 수요가 향후 7년간 매년 10% 이상 성장할 것으로 전망한다. 또한 추세에 따르면 CGM과 관련된 전 세계 매출은 2024년 130억 달러에서 2030년 320억 달러로 증가할 것으로 예상된다.

더 많은 사람들이 고령화되고 검사가 개선됨에 따라 제조업체는 더 많은 수요를 감당하기 어려울 것이다. 미래 지향적인 제조업체들은 이미 현재 시장에 영향을 미치는 요인을 분석하고 CGM 기회에 성공적으로 부응할 수 있는 전략을 세우고 있다.

CGM 생산에 사용되는 많은 기술 중 유체 디스펜싱 (fluid dispensing)은 매우 중요하며 이에 초점을 맞출 필요가 있다. 디스펜싱 애플리케이션에는 테스트 스트립에 시약을 도포하고 CGM 리더기용 구성 요소를 접합하기 위한 접착제가 포함된다. 유체 디스펜싱 기술은 제조업체가 CGM 기재 (CGM substrates)와 테스트 스트립의 정확한 위치에 정확한 양의 유체를 도포하는 데 도움을 준다. 이를 통해 처리 수율 (throughput yield)을 높이는 동시에 유체 낭비와 부품 불량률을 줄일 수 있다. 또한 이러한 솔루션 중 다수를 통해 수동 제조 공정에서 반자동, 완전 자동 제조 공정으로 원활하게 전환할 수 있다. 이러한 방식으로 각 조직은 시장 상황에 따라 단계적으로 디스펜싱 자동화 솔루션을 구현할 수 있다.

사용되는 유체

일반적으로 CGM 제조업체는 제조 공정에서 순간접착제 (cyanoacrylates)와 자외선 경화 접착제 (UV-cure adhesives)를 사용한다. 실리콘 오일은 부품 윤활에 사용된다.

제조업체는 UV 경화 접착제를 선호하는데, 이는 경화 시 접착제의 색상이 변하기 때문이다. UV 경화 접착제를 사용하면 제조업체는 접착제가 완전히 경화된 것을 육안으로 확인할 수 있다. 또한 UV 경화 접착제는 경화 시간이 빠르고 기재에 유체를 매우 정확하게 도포할 수 있다. 경우에 따라 CGM 제조업체는 부품을 윤활해야 한다. 이 용도로 실리콘 오일이 사용된다. 마찬가지로 일부 제조업체는 전도성 바셀린 (conductive petroleum jelly)을 센서에 도포해야 한다.

기존 혈당 스트립은 CGM이 아니지만 혈당 수치를 모니터링하는 데 널리 사용되고 있다. 이 스트립은 스트립에 있는 화학 물질을 사용하여 혈액 내 혈당의 양에 따라 색이 변한다. 이 스트립에는 효소, 조효소, 매개물질 및 지시약이 포함되어 있다.  시약에 혈액을 떨어뜨리면 혈당이 측정기에서 판독할 수 있는 신호로 바뀐다.

대부분의 CGM 사용자는 혈당 스트립을 상비하고 있다. 그 이유는 CGM 측정값을 확인하거나 CGM이 제대로 작동하지 않는 경우에 대비하기 위해서이다. 혈당 스트립은 CGM 기기와는 다른 유체를 사용한다.

혈당 스트립 제조의 경우, 혈액 내 혈당을 감지하기 위해 화학 시약 (chemical reagent)이 필요하다. 이를 위해 제조업체는 다양한 용액 점도와 용매 특성을 고려해야 한다. 일부 유체에는 테트라하이드로푸란 (tetrahydrofuran), PHF 및 이소부탄올이 포함되어 있다. 종종 이는 테스트 스트립의 컨쥬게이트 패드 (conjugate pads)에 주입해야 하는 독점적인 화학 물질이다.

애플리케이션 요구 사항

CGM과 기존의 혈당 스트립은 모두 엄격하게 규제되는 의료 기기이다. 두 제품 모두 엄격한 품질 기준을 통과해야 하며 불리한 조건에서도 정확한 측정값을 제공해야 한다.

CGM 및 혈당 기술에 대한 품질 표준을 충족하기 위해 각 제조업체는 매우 정밀하고 재현 가능한 유체 디스펜싱 솔루션을 필요로 한다. 애플리케이션 요구 사항에는 기재의 특정 위치에 일관되게 미세 디스펜싱할 수 있는 기능이 포함된다. 이러한 애플리케이션의 침착물 크기 허용 오차는 일반적으로 매우 엄격하며 때로는 ± 1% 정도로 작다. 매번 정확한 위치에 동일한 양의 유체를 도포하는 것이 고품질 CGM을 만드는 데 가장 중요하며, 이는 결함이 있는 CGM 또는 테스트 스트립의 잠재적 영향이 매우 크기 때문이다.

환자에게 심각한 건강상의 부작용이 발생하는 것을 방지하기 위한 규제 감독이 시행되고 있다. 이러한 중대한 부작용에는 다음이 포함된다:

• 눈 질환 (망막증)
• 당뇨병과 관련된 발 질환, 치료하지 않으면 이는 절단으로 이어질 수 있다.
• 심장 마비 및 뇌졸증
• 신장 질환 (신장병)
• 신경 손상 (신경병증)
• 잇몸 질환 및 기타 구강 질환
• 암 등 관련 질환

또 다른 애플리케이션 요구 사항은 높은 처리 요구를 충족하기 위한 빠른 사이클 시간이다. 유체 디스펜싱 시스템은 대량 생산 요구 사항을 충족할 수 있어야 한다.

유체 디스펜싱 솔루션

수동 유체 디스펜싱

CGM 제조업체의 경우, Nordson EFD의 수동 유체 디스펜싱 솔루션이 사업 초기 투자에 적합하다.

Ultimus I 유체 디스펜서 는 CGM 생산업체가 리더기 내부의 센서에 전도성 바셀린을 디스펜싱하는 데 사용한다. CGM 제조업체는 또한 PTFE 라이닝을 갖춘 디스펜스 팁과 파란색 피스톤을 갖춘 Ultimus II 디스펜서를 사용하여 시아노아크릴레이트 유체 (순간접착제)를 디스펜싱한다. 순간접착제의 빠른 경화 시간은 매력적이지만 또한 이 때문에 디스펜싱 작업이 까다롭다. 그렇기 때문에 기계 부품을 갖춘 밸브보다 일회용 시린지 (disposable syringe)가 더 나은 경우가 많다. 이 문서에서순간접착제 또는 슈퍼 글루를 효과적으로 디스펜싱하는 방법에 대해 자세히 알아보세요.

수동으로 작동하는 이러한 솔루션은 CGM 생산업체에게 다음과 같은 이점을 제공한다:

• 작업자 피로 감소
• 수동 애플리케이션 및 자동 애플리케이션 지원
• 생산 요구 사항에 따라 확장 가능
• 유체 낭비 감소
• 사용자가 디스펜스 기록을 다운로드할 수 있다.
• 디스펜스 주기에 대한 조치 가능한 정보 (actionable data) 입수
• 생산 패턴을 찾고 품질에 영향을 미칠 수 있는 문제 감지

반자동 유체 디스펜싱

CGM 생산 요구가 증가함에 따라 반자동 유체 디스펜싱 솔루션이 유리하다. 반자동 솔루션은 작업자 기반 솔루션이다. 이러한 솔루션을 통해 제어 능력을 개선하고 정확성 및 재현성을 향상할 수 있다. 이러한 시스템은 대량 정밀 제조를 위한 향상된 제어 기능을 제공한다. CGM 제조업체는 자신의 제조 요구 사항에 따라 반자동 유체 디스펜싱 솔루션을 구성할 수 있다. 검증된 CGM 제조 설비는 테이블탑 자동 디스펜싱 시스템 및 PICO Pµlse® XP 제트 밸브, xQR41 Series MicroDot™ 니들 밸브, 또는 752V 시리즈 다이어프램 밸브와 같은 디스펜싱 헤드를 갖추고 있다. CGM 제조업체는 이러한 Nordson EFD 유체 디스펜싱 솔루션의 조합을 통해 효율성을 개선하고 생산 시간을 절약할 수 있기 때문에 이를 선택한다.

예를 들어, UV 경화 접착제의 디스펜싱 작업에 PICO XP 제트 밸브를 사용하여 이식형 장치 (implantable device)의 섀시 또는 본체를 접착할 수 있다. 제트 밸브는 Z축 방향 움직임이 필요 없으므로 유체를 도포할 수 있는 속도가 빨라진다. 따라서 이는 대량 생산에 적합한 옵션이다.

최근 한 CGM 제조업체는 혈당측정기를 제조하기 위해 Nordson EFD 자동 유체 디스펜싱 솔루션을 선택했다. 이 디자인은 혈당측정기의 사출 성형한 두 면을 접합해야 했다. 또한 이 디자인은 해당 기기의 회로 기판을 밀봉하여 고정하고 보호해야 한다고 명시했다.

이 제조업체는 이러한 애플리케이션에 UV 경화 유체를 사용했다.

혈당측정기의 양쪽을 접합하는 것은 복잡한 작업이다. 이 기기는 사출 성형 부품의 양쪽에 있는 성형 돌출부에서 접합이 이루어진다. 로봇은 사출 성형된 부품의 윤곽선을 따라 좁은 돌출부에 유체를 디스펜싱한다.

CGM 제조업체는 이 목표를 달성하기 위해 3-축 PROPlus 시리즈 자동 유체 디스펜싱 로봇을 사용했다. 이 시스템은 뛰어난 X, Y, Z축 반복성과 더 높은 생산량 요구 사항을 충족하는 데 필요한 속도를 제공했다. 지속적인 폐쇄 루프 피드백을 통해 처리량 개선에 적합한 조치 가능한 데이터를 제공했다.

이 3축 로봇에는 PICO XP 분사 시스템이 장착되었는데, 이는 사출 성형 부품에 유체를 도포하는 데 필요한 정밀도와 반복성 때문이었다. 0.5 nL의 마이크로 레벨 디스펜싱 기능 덕분에 이 CGM 제조업체는 대량 생산 수요에 맞춰 혈당측정기의 복합 아크와 라인에 유체를 고속으로 도포할 수 있었다.

스프레이 밸브 또한 소형 부품을 실리콘 오일로 윤활하기 위해 CGM 생산에서 일반적으로 사용된다. Nordson EFD의 781 스프레이 밸브는 이러한 애플리케이션에 일반적으로 사용되는 도구이다. 이 밸브는 일반적으로 배치 생산을 위해 3축 반자동 디스펜싱 로봇에 장착된다.

커스텀 자동화 (설비 제조업체 애플리케이션; Machine Builder Applications)

개당 50달러 미만의 가격으로 연간 30만~50만 개를 생산하는 제조업체는 맞춤형 자동화 사용을 고려해야 한다. 이 고부가가치 투자는 제조업체에 다중 공정 조립 기능을 확장하는 턴키 솔루션을 제공한다. 완전 자동화된 맞춤형 유체 디스펜싱 솔루션을 통해 CGM 제조업체는 자동 부품 배치 (pick and place), 테스트, 풀 테스트 등과 같은 품질 보증 프로세스를 활용할 수 있다.

완전 자동화된 유체 디스펜싱 솔루션의 주요 이점은 대량 생산 애플리케이션을 위한 공정 시간 단축이다. 향상된 제품 품질과 신속한 설정 및 프로그래밍 기능을 통해 CGM 제조업체는 새로운 제조 기회를 모색하고 실현할 수 있다.

맞춤형 자동화에 사용되는 일반적인 Nordson EFD 디스펜싱 솔루션에는 제트 분사 밸브 (비접촉 디스펜싱), 니들 밸브 (접촉 디스펜싱), 심지어 유체의 수동 도포에도 사용되는 벤치탑 유체 디스펜서에 의해 제어되는 시린지 배럴 디스펜싱이 포함된다.

아메드 칸 소개

Ahmed Khan 노드슨EFD의 정밀 유체 디스펜싱 및 자동화 부문 글로벌 제품 관리자입니다. 그는 고객에게 권장 사항과 솔루션을 제공하고 초기 시스템 통합을 지원합니다. Ahmed 13년의 유체 디스펜싱 경력을 보유하고 있습니다. 2013년에 Nordson EFD에 입사했으며 영국에서 근무하고 있습니다.