Antrieb Kleinstantriebe im Kampf gegen die Pandemie

Autor / Redakteur: Volker Beck und Ellen-Christine Reiff / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Kleinstantriebe von Faulhaber kommen in unterschiedlichen Laboranwendungen zum Einsatz. Benötigt werden dreh­momentstarke, dynamische und sehr kompakte Lösungen.

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Analyseverfahren, mit denen sich Infektionskrankheiten diagnostizieren lassen, haben derzeit Hochkonjunktur, in Arztpraxen ebenso wie in Ambulanzen oder in Laboratorien. In den Analysegeräten sind oft Kleinstantriebe von Faulhaber zu finden.
Analyseverfahren, mit denen sich Infektionskrankheiten diagnostizieren lassen, haben derzeit Hochkonjunktur, in Arztpraxen ebenso wie in Ambulanzen oder in Laboratorien. In den Analysegeräten sind oft Kleinstantriebe von Faulhaber zu finden.
(Bild: ©LIGHTFIELD STUDIOS - stock.adobe.com)

Nicht nur bei Corona-Tests ist es notwendig, möglichst schnell das Ergebnis zu kennen. Auf Intensivstationen, in Ambulanzen oder Arztpraxen müssen oft bereits vor Beginn einer Behandlung bestimmte Laborwerte vorliegen, um die richtigen Maßnahmen zu treffen. Dazu gehören z.B. Parameter wie Blutwerte, Gerinnungsfaktoren, Blutgasgehalt, Elektrolyte und natürlich auch Hinweise auf mögliche Infektionskrankheiten. Hier spielen sogenannte Point-of-Care-Analysegeräte (PoC) ihre Vorteile aus: Sie sind mobil, leicht, flexibel einsetzbar und vor allem schnell. Ein Ergebnis kann bereits in weniger als einer Viertelstunde vorliegen. Für die Analysen werden verschiedene Technologien verwendet, darunter Fluoreszenzdetektion, Polymerase Chain Reaction (PCR) und Mikrofluidik.

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Was Antriebe für Analysegeräte leisten müssen

Analysegeräte für den PoC-Einsatz sind nahezu komplett automatisiert. Dank des Einsatzes von Teststreifen oder Testkits erfordern sie nur wenige Eingriffe des Anwenders. Gleichzeitig müssen die PoC-Systeme aber kompakt sowie leicht zu transportieren sein und dürfen vor Ort nur wenig Platz in Anspruch nehmen. Funktionieren die Geräte batteriebetrieben, sollten die darin eingesetzten Komponenten so stromsparend wie möglich arbeiten.

Antriebe für diese Anwendungen sollten daher möglichst wenig Leistung benötigen, müssen kompakt und dynamisch sein. Faulhaber bietet dafür DC-Kleinstmotoren mit Graphit- oder Edelmetallkommutierung bzw. Schrittmotoren, da sie sehr kompakt sind und dem Hersteller zufolge auch hocheffizient, schnell und zuverlässig arbeiten. Zudem sollen sie eine lange Lebensdauer bei geringem Wartungsaufwand aufweisen. Die grafitkommutierten DC-Kleinstmotoren sind robust und eignen sich für dynamische Applikationen mit schnellem Start-/Stoppbetrieb. Motoren mit einem Kommutierungssystem aus Edelmetalllegierungen sind besonders klein und werden hauptsächlich wegen des sehr niedrigen Übergangswiderstandes und des präzisen Kommutierungssignals verwendet. Sie eignen sich dadurch besonders für Anwendungen mit geringer Leistungsaufnahme, zum Beispiel in batteriebetriebenen Geräten.

Dynamische und präzise Antriebe für den Einsatz im Großlabor

Da bei PoC immer nur eine Probe auf einmal analysiert werden kann, ist der Gesamtdurchsatz begrenzt. Geht es darum, eine sehr große Zahl an standardisierten Test durchzuführen, etwa im Falle eines Massentests auf Covid-19, dann führt kein Weg an automatisierten Großlaboren vorbei. Sie ermöglichen sichere Ergebnisse bei weit höherem Durchsatz als es mit PoC-Systemen möglich wäre, und das bei geringer Fehleranfälligkeit und vergleichsweise niedrigen Personalkosten. Automatisierte Lösungen sind deshalb schon seit vielen Jahren bei der sogenannten In-vitro-Diagnostik (IVD) unverzichtbar, der Analyse medizinischer Proben wie Blut, Urin oder Gewebe. Aber auch in der Chemie oder der Lebensmitteltechnologie setzt man verstärkt auf automatisierte Prozesse im Labor, entweder für einzelne Testschritte in Stand-Alone-Geräten oder in komplexen Anlagen mit einer komplett automatisierten Probenanalyse.

Bei Letzteren beginnt die Automatisierung bereits bei der Vorbereitung der Proben in farbkodierten Entnahmeröhrchen: Ein Scanner erfasst, welche Analysen für die jeweilige Probe vorgesehen sind. Die Probe kann dann zentrifugiert und in einzelne Bestandteile getrennt werden. Anschließend wird sie per Fließband oder mit sogenannten Probetaxis zu den einzelnen Analysestationen transportiert. Die „Taxis“, die nur eine einzige Probe auf einmal transportieren, aber zu mehreren hunderten im Labor unterwegs sind, sorgen dafür, dass jede Probe trotz Automatisierung ganz individuell die vorgesehenen Analyseschritte durchläuft.

Faulhabers Antriebs-Portfolio für Laboranwendungen

Antriebe müssen also im Labor viele unterschiedliche Antriebsaufgaben erfüllen. Für Anwendungen in klinisch-diagnostischen Laboren, die besonders kompakte, dabei aber leistungsstarke Antriebe benötigen, eignen sich die Faulhaber-Glockenankermotoren der Serien 2657...CR und 2224...SR mit integriertem Encoder. Die graphit-kommutierten Motoren der Serie 2657...CR leisten bei 57 mm Länge und 26 mm Durchmesser 47,9 W bei einem Wirkungsgrad von 85 %. Mit 44 mNm Dauerdrehmoment und 285 mNm Haltemoment bei einem Gewicht von 156 g können die kompakten Antriebe selbst kiloschwere Lasten dynamisch in Bewegung setzen oder abbremsen. Die kleinen edelmetallkommutierten Antriebe der Serie 2224...SR bringen es dagegen bei nur 24,2 mm Länge und 22 mm Durchmesser auf 4,05 W Abgabeleistung bei Drehzahlen bis zu 8.000 min–1. Die Palette der leistungsfähigen Kleinstantriebe ist damit breit gefächert.

* Volker Beck ist Redakteur Print und Online bei Faulhaber; Ellen-Christine Reiff ist im Redaktionsbüro Stutensee tätig.

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