Robotik-Anwendung Roboter in der Medizintechnik für automatisierte Corona-Tests

Bereits zuvor konnte item Industrietechnik bei Automatisierungsprojekten zur Bewältigung der Corona-Pandemie einen wichtigen Beitrag leisten.

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item Industrietechnik GmbH

Dabei handelte es sich um eine Workstation zur Auswertung von Corona-Tests und eine Anlage für die Herstellung von Atemschutzmasken. In diese Reihe reiht sich jetzt auch die weltweit erste automatisierte Corona-Teststation ein. Entwickelt wurde die innovative Robotik-Anwendung von der Franka Emika GmbH aus München. Das Unternehmen wurde im Jahr 2016 von den Brüdern Simon und Sami Haddadin gegründet und zählt heute zu den Technologieführern im Bereich der intelligenten Roboterassistenten. Für seine Arbeit erhielt Sami Haddadin im Jahr 2019 den Leibniz-Preis. Inzwischen ist er Lehrstuhlinhaber für Robotik und Systemintelligenz an der Technischen Universität München. 2017 wurde das Brüderpaar Haddadin von Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet. Diesen erhielten sie für ihre technische und unternehmerische Innovation in der kollaborierenden Robotik und KI.

Bei der Teststation dreht sich alles um einen Abstrich-Roboter für die Medizintechnik mit der Abkürzung „SR-NOCS“ („Swab Robot for Naso- and Oropharyngeal Covid-19 Screening“). Nasen- oder Rachenabstriche zur Analyse beziehungweise für den Schnelltest werden hierbei selbstständig durchgeführt. Somit wird zum einen den Infektionsschutz verbessert, da medizinisches Personal nicht mehr in engen Kontakt mit möglicherweise infizierten Menschen kommt. Zum anderen stellt der Roboter dank seiner präzisen Arbeit und durchgängigen Einsatzfähigkeit eine enorme Entlastung für das Personal dar. Zum Einsatz kommt dabei die Baureihe X aus dem item MB Systembaukasten.

Nicht nur in der Medizintechnik ermöglichen Leichtbauroboter effizienzsteigernde Einsatzmöglichkeiten. Gerade KMU profitieren von der leichten Integration, einfachen Programmierung und Übernahme von anstrengenden Aufgaben. Im kostenfreien Whitepaper von item finden Sie eine kompakte Einführung in die Welt der modernen Robotik:

Mehr Sicherheit bei Corona-Tests durch Medizintechnik-Roboter

Trotz hoher Hygienestandards bleibt ein gewisses Infektionsrisiko bei herkömmlichen Corona-Tests von Mensch zu Mensch bestehen. Beim Einsatz des speziell hierfür entwickelten, robotergestützten Testautomaten ist das anders: Ansteckung mit Corona und eine Weitergabe des Virus sind hier praktisch ausgeschlossen, zumal sich der SR-NOCS in einer rundum abgeschlossenen Kabine befindet. Die Patienten sind wiederum durch zwei Plexiglasscheiben vom Roboter getrennt. In der vorderen Scheibe befindet sich eine Einlassung, die nach jedem Test ausgetauscht wird. Durch diese Einlassung drückt der Roboter einen Plastikaufsatz und befestigt ihn daran. Jetzt reicht ein Mitarbeiter auf der gegenüberliegenden Seite der Kabine dem SR-NOCS ein Wattestäbchen, das dieser durch den Aufsatz steckt.

Indem die Patienten ein Fußpedal betätigen, leiten sie den Nasen- und Rachenabstrich ein. Hierbei muss das Wattestäbchen weit vordringen, denn nur so kann sich genügend Material für den Rachenabstrich ansammeln. Zu jedem Zeitpunkt kann der Vorgang selbstständig abgebrochen und wiederholt werden. Das Prozedere soll für den Patienten natürlich möglichst behutsam erfolgen – eine Herausforderung, da jeder Rachen individuell beschaffen ist. So erklärt Simon Haddadin: „Neben dem variierenden Normalfall gibt es Deformationen, verschiedene Tiefen, manche haben einen Geburtsfehler wie die Hasenscharte.“

Roboter erhöhen die Effizienz und schonen das Personal

Für die Medizintechnik hält der Roboter von Franka Emika eine innovative Lösung bereit: Er verfügt über einen Tastsinn, der dem menschlichen ähnelt und ihn sogar noch übertrifft. Ein künstliches Gehirn mit Gedächtnis ist hierfür verantwortlich. Es ermöglicht, dass Signale interpretiert und Tätigkeiten erlernt werden können. Dadurch besitzt der Abstrich-Roboter die Fähigkeit, äußerst vorsichtig zu agieren. Im Anschluss an den durchgeführten Corona-Test wechselt er den Aufsatz und desinfiziert die Finger des Greifarms in einem extra dafür vorgesehenen Ultraschallbad. Neben dem kontaktlosen Vorgehen besitzt der Einsatz des Roboters noch einen weiteren Vorteil: Ein solches Verfahren gewährleistet eine konstante Testqualität. Für den Nachweis weiterer Infektionskrankheiten wie Steptokokken oder Influenza lässt es sich ebenfalls nutzen.

Im Rahmen einer klinischen Studie konnte die Effektivität des SR-NOCS belegt werden. Neben der Technischen Universität München war auch das Klinikum Rechts der Isar beteiligt. Wie das Ergebnis der Studie zeigt, liegt die Qualität der Abstriche auf Augenhöhe mit denjenigen menschlicher Mitarbeiter. Auch die Probanden zeigten sich von den Fähigkeiten des Testroboters überzeugt. Zudem ermöglicht es der SR-NOCS, dass ein Mitarbeiter mehrere Corona-Teststationen parallel überwachen kann. Testkapazitäten lassen sich somit schnell skalieren. Zur signigikanten Entlastung des medizinischen Personals tragen vor allem die einfache Bedienung sowie die damit verbundene Effizienzsteigerung bei. Binnen kürzester Zeit (unter drei Stunden) lässt sich der Testautomat am gewünschten Einsatzort aufbauen. Einmal in Betrieb genommen, kann er ohne jegliche Pause Corona-Tests durchführen. Der Abstrich-Roboter verfügt inzwischen über eine Zulassung nach Medizinproduktegesetz (Klasse I). Letztlich stellt die Entwicklung des SR-NOCS auch wertvolle Grundlagenarbeit für ein noch größeres Vorhaben dar: Mit robotergestützter Telediagnostik sollen Mediziner auch nach Corona aus sicherer Entfernung Patienten untersuchen, die möglicherweise infektiös sind.

Profiltechnik von item: Modularität als entscheidender Pluspunkt

Aufgrund ihrer Arbeit am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sind die Gründer von Franka Emika gut mit der item Profiltechnik vertraut. Für die Rahmenkonstruktion der Corona-Teststation setzt man auf die Baureihe X von item: „Ich habe hier sehr auf Flächenbündigkeit geachtet, um besser desinfizieren zu können. Weil es einen kleineren Außenradius besitzt, kommt bei der Station das Profil X zum Einsatz“, erklärt Benjamin Loinger, Industrial Designer bei Franka Emika. Auf der Baureihe X basieren die Profile XMS. Diese sind für den Bau von Maschinenkabinen optimiert und für die Integration von Robotern in hygienesensible Medizintechnik-Anwendungen ebenfalls optimal. Vor allem verfügen sie über integrierte Kabelkanäle, die eine Leitungsführung von einzelnen Leitungen oder großen Kabelbündeln ermöglichen. Mit anpassbaren Abdeckprofilen können die Kabelkanäle verschlossen werden. XMS gewährleistet, dass Schnutz nicht nach außen dringt und Staub nicht ins Innere. Zusätzlich lassen sich die Abdeckprofile mit Bedienelementen kombinieren. Bei Projekten von Herrn Loinger kommen die item Komponenten vor allem als tragende beziehungsweise verbindende Elemente zum Einsatz.

Dabei liegt das Augenmerk weniger auf einer einzelnen Baureihe, sondern vielmehr auf dem individuellen Robotikprojekt, wie Benjamin Loinger berichtet:„Hauptsächlich stelle ich mir die Artikel im MB Systembaukasten selbst zusammen und probie gerne auch neue Produkte aus.“ Gerade bei Forschungsprojekten ist diese Flexibilität ein entscheidender Vorteil. Hier ergeben sich die konkrete Hardware oder Anschraubpositionen erst im weiteren Projektverlauf. Darüber hinaus ist Herr Loinger auch von der Kombinierbarkeit mit anderen Materialien angetan: Die item Profile lassen sich mit geschlossenen Nuten nahtlos mit Elementen wie Blech und Holz verbinden. Auch bei Robotertischen sowie Testständen und Demonstratoren von Franka Emika findet die item Profiltechnik Verwendung. Solution Engineer Martin Kulzer nennt die Vorteile: „Die Modularität ist natürlich der Hauptpunkt bei item, aber auch die Wiederverwendbarkeit und Stabilität ist sehr nützlich. Speziell bei Demonstratoren und Testständen ist der Vorteil, dass Teile einfach befestigt und verschoben werden können.“

Der MB Systembaukasten von item bietet vielfältige Lösungen für Konstruktionsaufgaben im Maschinen- und Betriebsmittelbau. Seine modularen Komponenten lassen sich nahezu unbegrenzt kombinieren. Ob in der Medizintechnik oder anderswo – auch für die Integration von Robotern ist die Profiltechnik bestens geeignet. Sichern Sie sich jetzt Ihr persönliches Musterpaket:

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