發布日期：2022-04-26 點擊率：96
人類的預期壽命不斷延長，根據Statista公司的統計數據，2015年出生的男性的預期壽命為78.4歲，女性為83.4歲，到2060年人類的預期壽命分別為84.8歲(男性)和88.8歲(女性)。影響上述結果的是越來越有效的藥物和治療，而這些藥物和治療只有通過自動化生產才能讓廣大患者負擔得起。自動化滲透到了制藥和醫療技術的所有生產領域，使生產過程達到了全新的水平，這對患者和員工都有積極功效。通過密切合作，生產商和設備制造商總是能夠為那些迄今為止被認為不能實現自動化的、要求苛刻的生產過程尋找到全新的高效自動化解決方案。
圖1 筆狀外殼的位置檢測
此外自動化企業也面臨著特殊的要求和挑戰，“這是一些非常特殊的要求，例如醫療技術產品的開發時間可長達十年，而作為這一領域的設備制造商，你必須沉得住氣才能成為合作開發伙伴，從一開始就為客戶提供支持，例如提供設計支持。此外現在市場上出現了許多全新的復雜注射和診斷系統，例如即時護理產品。”Teamtechnik集團醫療技術部執行副總裁Peter Rittner介紹說。
為此企業開發了全新的復雜組裝和測試流程，“醫療技術領域的特殊要求主要是針對認證、記錄、機器設計、風險分析和相應的測試規范，在此必須遵循全球范圍內的有效標準，如GMP、GAMP或ISO。這些要求占項目所需時間的20%~25%，整體生產環境、潔凈室、機器設計和材料在醫療技術領域發揮著核心作用，這里只列舉幾個例子。”Rittner介紹說。
圖2 注射器插管的攝像檢測
針對不同過程要求的標準化設備平臺
對于Teamtechnik集團而言，醫療技術的核心就是提供技術成熟、可靈活滿足各種工藝要求的標準化設備平臺。為此公司使用了適用于7級潔凈室的系統平臺Teamed, Teamtechnik集團開發了用于醫療技術產品組裝和功能測試的系統平臺，已在市場上成功使用多年。另一個需要提到的挑戰是醫療行業的交貨時間越來越短。“交付時間在我們的客戶競爭中起著越來越重要的作用，經過長時間的產品開發，生產起動必須快速順暢。我們將客戶的特定流程整合到Teamed標準化平臺中能夠使客戶在這方面受益。”Rittner表示。
圖3 以玻璃上的LED固化為例展示Teamtechnik公司的生產能力
Teamtechnik還與客戶共同開發全新的工藝，對用于玻璃瓶裝注射劑插管的、經過FDA認證的粘合劑進行硬化的全新系列化生產過程便是一個最新的例子。使用新的LED技術對用戶來說有很多優點，這種工藝技術幾乎不需要維護，節省空間且生產效率高。“我們的客戶當然也會受益于我們在安全數據處理領域的內部專業知識和資源，總體而言，我們針對醫療市場的解決方案的涵蓋范圍非常廣泛，從原理驗證到高性能生產。不過我們特別專注于醫療技術產品，這樣做的優勢是，我們非常了解客戶的產品，例如注射系統或吸入器，而且能夠掌握為此所需的組裝和測試流程。”Rittner說。
機器人操作離心機或振動臺
自動化專家Yaskawa(安川公司)同樣能夠在制藥和醫療技術領域確立自己的地位，針對實驗室的衛生要求，作為Automatica (慕尼黑國際機器人及自動化技術博覽會)參展商的他們專門對帶有多功能工具和夾爪、可在多個領域使用的Motoman CSDA10F系列雙臂機器人進行了改裝。這款機器人幾乎可以操作任何現有的實驗室標準裝備，對常規分析儀器應用自如，比如一些手動工作崗位上常用的物件，如培養皿、手持式移液管、孵化器或反應釜，在此無需使用具有特殊液體處理系統且消耗品十分昂貴的自動分析設備。機器人可以承擔大量以前需要人類完成的實驗室任務，例如離心機或振動臺的操作、孵化器、冰箱或烤箱門的開關、樣品的校準和移除以及安全鎖和玻璃燒杯的開啟、填充和關閉、或者用抹刀涂抹液體。CSDA10F適用于標準化的測試程序，即使針對流程開發，如在升級自動化生產能力之前流程步驟的定義、確定和優化，CSDA10F雙臂機器人也是一個令人感興趣的解決方案，而在生物醫學合成(癌癥藥物開發)和化學分析(樣品制備)領域，這種機器人已經被成功地用于實踐。
圖4 meditec系統是PIA自動化公司開發的一種創新醫療設備系列，這種高效解決方案可以滿足高要求組裝任務、設計緊湊并且符合所有衛生標準
實驗室自動化潛力無限
“自從我們的雙臂機器人CSDA10F在Analytica 2014上首次亮相并展示了其在實驗室自動化方面的潛力之后，我們收到了很多來自該應用領域的詢問。”Yaskawa歐洲有限公司，Allershausen機器人部門業務發展總經理Michael Klos博士說道。據稱，這種雙臂機器人憑借多功能工具和夾具有廣泛的使用范圍。
圖5 Yaskawa公司的Motoman CSDA10F系列雙臂機器人特別適合實驗室的衛生要求，憑借多功能工具和夾爪，其用途非常廣泛
“機器人的使用很大程度上取決于具體制藥應用領域的特定要求：例如在以機器人為基礎的藥品容器和二次包裝中，要求與其他行業幾乎沒有差別。”Klos這樣補充說道。但如果機器人需要與產品直接接觸，要求就會截然不同：此時所有針對特定藥品的法規都適用，例如全球公認的GMP指南(良好生產規范)，這些規定中要求表面和組件的衛生設計必須達到最高標準。畢竟安全性和質量，尤其是重現性是實驗室工作的重中之重，但恰恰是在那些重復精確度要求最高的工作中，可能會由于注意力不集中犯錯誤，不過這種“錯誤”僅屬于人類，機器人則不會這樣：它們每天24h以最高精度執行任務，當所用物質對人類而言有危險的時候也是這樣，因此實驗室自動化在生命科學行業中的地位變得越來越重要。
個性化在工業4.0時代意義非凡
Yaskawa公司也看到了未來的決定性趨勢：客戶需求的不斷改變以及全新的技術可能性使許多領域的所謂定制方案變得越來越令人感興趣。“在工業4.0中，個性化產品的生產比過去更為重要，化妝品行業的企業已經開始根據客戶的具體要求生產面霜、香水和保健品。這一趨勢對于制藥行業來說也勢在必行，然而，生產單件和小批量的復雜產品意味著對相應生產過程自動化的巨大挑戰。”Klos介紹說：“生產線必須高度靈活才能根據新產品調整布局和功能。使用現代化的機器人，可以在不降低生產規模的情況下將各種產品變化集成到正常的生產過程中。”
圖6 雙臂機器人Motoman CSDA1OF可以精確和準確再現地完成生物、化學以及醫學實驗室的工作
通過虛擬現實技術實時體驗自動化系統
在Automatica 2018展會上，作為獨立公司的“全新PIA”及其所有國際分廠首次展示了全新設計的完整產品組合和豐富的行業權威知識，工業4.0與PIA自己的軟件解決方案mrCharts和mrPro是這里的重點。參加展會的觀眾還將有機會通過虛擬現實技術親身實時體驗各種自動化系統。公司的服務范圍還包括醫療和制藥技術產品，由于人口趨勢，這些產品需要使用不斷更新的醫療技術。
PIA開發和制造技術復雜且經濟上成熟的裝配自動化系統，如旋轉分度系統、長沖程、饋線系統、特殊裝備和機器人單元。PIA完整的解決方案可用于醫療和制藥行業的特定組裝任務，公司可以為客戶提供用于臨床樣品或原理驗證方面的手工工位、用于小批量生產的半自動化生產線或大規模生產的全自動系統。
圖7 PIA公司開發和制造裝配自動化系統，如旋轉分度系統、長傳輸系統、特殊裝備和機器人單元。圖中所示為柳葉刀組裝”
借助meditec系統，PIA自動化公司開發了一種創新的醫療設備系列，這種高效解決方案可滿足高要求組裝任務、設計緊湊并符合所有衛生標準。較高的標準化程度縮短了PIA自動化公司的交付周期，與此同時，醫療和制藥行業的數字化趨勢也帶來了變化。
從藥品供應商向治療供應商發展
以往藥品是重點，而未來制藥公司能夠通過設備生成和提供的數據，對藥物的類型和劑量進行數字化監控。“醫療和制藥行業正在從藥品供應商發展成治療提供商，采用生物技術生產的有效成份強化了這種自我藥療的趨勢，也加速了新型醫療器械的發展。下一個合乎邏輯的步驟是微電子與機械設備的集成連接，通過采集的數據可以準確評估藥物的作用和患者的行為，可以實現有針對性的個體治療。”PIA Automation Amberg有限公司醫療高級大客戶經理Hans-Juergen Schwarz解釋道。
