L 'analyse sanguine - un aspect important de nombreuses procédures médicales - est extrêmement exigeante en termes de processus et requiert une précision hautement reproductible. Bien qu'ils soient toujours pratiqués, les tests sanguins manuels sont particulièrement inefficaces par rapport aux solutions automatisées. Le test sanguin est également une science incroyablement variée, avec de nombreuses voies d'investigation possibles en fonction de ce qui est testé et des réactifs utilisés. Cela introduit de nombreuses variables dans le processus, qui peuvent entraîner des protocoles de test extrêmement longs. Aussi lorsque le britannique AGR Automation a été chargé de créer une nouvelle machine de diagnostic sanguin censée améliorer cette opération et les procédures cliniques associées, le principal défi auquel cette société s'est confrontée n'était pas nécessairement la précision requise par le processus ni le nombre de tests potentiels, mais plutôt la façon de combiner cette précision et cette variabilité avec un débit et une flexibilité accrus - et ce, sans affecter la qualité des résultats finaux. Qui plus est, AGR s'est attelé à améliorer la facilité d'utilisation de ce dispositif dont l'objectif est de permettre aux professionnels de santé et aux hôpitaux d'accéder à plusieurs réactifs, à des débits beaucoup plus élevés et rapides, et à des résultats instantanés après réalisation du test.

Spécialiste des solutions d'automatisation appliquées au médical, à l'industriel et au grand public, et ce pour tous les volumes d'assemblage, AGR Automation travaille dans le respect des normes les plus strictes - notamment ISO 9001 et GAMP - et possède des compétences internes exhaustives dans les domaines de la mécanique, de l'électricité et de la CFAO. Ses solutions, qui incluent également la robotique avancée et la vision industrielle, sont conçues pour répondre aux demandes croissantes de production optimisée. Et pour satisfaire le cahier des charges pour le moins ambitieux de ce projet, le britannique a intégré la technologie iTRAK de l'automaticien américain Rockwell Automation. Le système de transport modulaire iTRAK permet de commander indépendamment plusieurs « movers » (éléments magnétiques mobiles) sur un rail pouvant comprendre à la fois des trajectoires rectilignes et courbes. En combinant également les mouvements linéaires et rotatoires, il offre une solution flexible et entièrement intégrée permettant d'augmenter la capacité de production, de réduire la maintenance et de diminuer la taille globale des machines.

Un contrôleur d'automatisme programmable Allen-Bradley GuardLogix est utilisé pour commander le système iTRAK, ainsi que pour superviser les systèmes de sécurité et la gestion des données. Contrairement aux solutions asservies traditionnelles, le système iTRAK ne nécessite pas de servocommande séparée. Tous les signaux de commande et les retours d'information sont directement échangés avec le contrôleur d'automatisme programmable. Cela permet de réduire le codage et la validation associée, deux processus potentiellement longs et coûteux.

Solution mise en œuvre

La machine conçue parAGR comprend trois segments principaux : l'imprimante, qui applique le réactif; l'étape de traitement humide, pour l'applica-tion du conservateur ; et l'étape du traitement de puits, pour l'assemblage du dispositif de test. En phase d'exploitation, les imprimantes déposent une gamme de réactifs différents (points de 150µm avec une précision de 200µm par rapport à la position du point de référence) sur des matrices de test sur substrats en verre. 66 stations d'impres-sion sont regroupées dans 18 cellules d'impression, chacune comprenant jusqu'à 4 stations, et la solution de moteur linéaire iTRAK équipée de 26 chariots est utilisée pour transporter les substrats en verre entre ces stations d'impression.

Un contrôleur d'automatisme pro-grammableAllen-Bradley GuardLogix est utilisé pour commander le système iTRAK, ainsi que pour superviser les systèmes de sécurité et la gestion des données. Contrairement aux solutions asservies traditionnelles, le système iTRAK ne nécessite pas de servocommande séparée. Tous les signaux de commande et les retours d'information sont directement échangés avec le contrôleur d'automatisme programmable. Cela permet de réduire le codage et la validation associée, deux processus potentiellement longs et coûteux.

Les contrôleurs d'automatisme programmable Allen-Bradley CompactLogix sont déployés sur les stations d'impression dans chaque cellule d'impression. Chaque cellule modulaire utilise des adresses réseau identiques gérées par des commutateurs Ethernet Stratix 5700 NAT, avec une connexion réseau sécurisée plus large en aval via un commutateur Ethernet Stratix 8000.La réutilisation de la même adresse réseau pour chaque module permet à AGR de construire (et au client de maintenir) des modules d'impression identiques et interchangeables, le commutateur administré créant les adresses réseau plus larges.

Chaque station d'impression utilise un servovariateur Allen-Bradley Kinetix 5500 pour contrôler un moteur linéaire Rockwell Automation. La station d'impression est complétée par des entrées/ sorties à distance, l'interface de la tête d'impression et une interface homme-machine locale pour les diagnostics. Chacune des 66 stations d'impression est également équipée de deux caméras Cognex In-Sight EtherNet/IP,plus deux autres caméras déployées pour l'inspection finale, soit un total de 134 caméras. Ces caméras sont toutes reliées aux contrôleurs d'automatisme programmable ControlLogix et CompactLogix,et affichent des images sur les interfaces homme-machine PanelView. En plus de ces caméras,la machine utilise 18 lecteurs de codes-barres Cognex DataMan.

La machine d'AGR devrait créer un changement de paradigme dans la façon de réaliser les analyses sanguines avec d'importantes opportunités de réduction des coûts et plusieurs avantages cliniques, parmi lesquels une amélioration de la prise de décisions cliniques, une meilleure correspondance entre le sang du donneur et le sang du patient, une réduction significative des procédures de test complexes et manuelles, etc.

En phase d'exploitation, des imprimantes déposent une gamme de réactifs différents (points de 150 µm avec une précision de 200 µm par rapport à la position du point de référence) sur des matrices de test sur substrats en verre. 66 stations d'impression sont regroupées dans 18 cellules d'impression, chacune comprenant jusqu'à 4 stations, et la solution de moteur linéaire iTRAK équipée de 26 chariots est utilisée pour transporter les substrats en verre entre ces stations d'impression.

L'étape suivante, le traitement humide, applique un conservateur. À cette étape, les débits nécessitent deux convoyeurs à moteur linéaire asservi. Chaque convoyeur sert quatre processus/stations de distribution et d'aspiration, chacun avec onze pompes à seringue modulaires. Chaque station de traitement utilise deux servovariateurs Kinetix 5500,qui peuvent être combinés en groupes de huit axes maximum pour partager les connexions de bus et réduire le câblage. Un contrôleur d'automatisme programmable GuardLogix est utilisé pour contrôler le traitement humide, ainsi que pour gérer la sécurité et l'interface avec les stations robotisées. Un robot alimente le substrat en verre sur l'un ou l'autre des deux convoyeurs asservis et un second robot décharge les convoyeurs.

À l'étape finale, le substrat en verre est divisé en matrices individuelles et assemblé dans un dispositif de test. Un contrôleur d'automatisme programmable GuardLogix est encore une fois utilisé pour contrôler une solution de moteur linéaire iTRAK à 14 chariots qui transporte les substrats en verre entre les processus de puits. Comme aux autres étapes, le contrôleur d'automatisme programmable GuardLogix s'interface également avec la solution de sécurité et les stations robotisées.

EtherNet/IP est utilisé à toutes les étapes comme principal réseau de mouvement, de sécurité et d'automatisation. AGR a également recouru de façon significative à la solution Power Programming de RockwellAutomation, qui offre à l'entreprise une méthodologie pour mettre en œuvre des concepts de programmation modulaires au sein des environnements de programmation. Power Programming peut également accroître l'efficacité de la conception, améliorer la fiabilité des machines, simplifier leur maintenance, créer des conceptions de système flexibles et évo-lutives, et fournir aux clients un meilleur accès aux informations de production et de diagnostic.

En plus de l'infrastructure principale d'automatisation et de mouvement, un large éventail de solutions de sécurité a été déployé et la solution de sécurité a été entièrement adaptée aux besoins spécifiques de la machine et des processus. Par exemple, les têtes d'impression doivent continuellement s'agiter/se déclencher durant l'accès de sécurité pour éviter leur blocage et de longs temps d'arrêt superflus pour le nettoyage/la purge.

Des vitesses jusqu'à 7m/s

En plus des avantages et fonctionnalités attendus et évidents dans une machine conçue et construite par AGR, cette solution exploite efficacement les capacités du système iTRAK, qui offre plusieurs avantages supplémentaires. L'un de ces avantages les plus simples, mais néanmoins l'un des plus importants, est sa capacité à s'adapter à la trajectoire, rectiligne ou courbe. Bien que ce concept puisse paraître élémentaire, cette capacité permet à AGR de réduire plus efficacement l'espace interne de la machine en éliminant les points de transfert à angle droit. « Nous construisons une machine nommée SmartPod qui utilise une technologie similaire à iTRAK,mais nous ne contrôlons pas le passage sur les sections courbes, explique Derek Beattie, responsable de la conception électrique chez AGR Automation. Je pense que la technologie iTRAK est promise à un bel avenir et nous envisageons de l'utiliser pour remplacer l'indexation à cames dans d'autres applications.» Le système iTRAK est également modulaire et évolutif, chaque « mover » iTRAK étant un axe virtuel. Il est programmable avec Studio 5000 Logix Designer et peut être directement contrôlé par un contrôleur d'automatisme programmable GuardLogix, ce qui évite d'avoir à ajouter une servocommande supplémentaire. Il offre des vitesses allant jusqu'à 7m/s, une reproductibilité des arrêts de 35µm et une accélération atteignant 10g. Son indice de protection IP65 permet de l'utiliser pour de nombreuses applications. La machine elle-même devrait créer un changement de paradigme dans la façon de réaliser les analyses sanguines. Le client final s'attend à ce qu'elle offre d'importantes opportunités de réduction des coûts et plusieurs avantages cliniques, parmi lesquels: une amélioration de la prise de décisions cliniques; une meilleure correspondance entre le sang du donneur et le sang du patient; et une réduction significative des procédures de test complexes et manuelles, ce qui devrait considérablement améliorer l'efficacité des workflows.

« Nous sommes impatients de voir comment cette machine sera acceptée par le marché et j'espère que la technologie iTRAK s'imposera plus largement, conclut M. Beattie. Nous entretenons d'excellentes relations avec Rockwell Automation et nous obtenons toujours de l'aide lorsque nous le demandons. Cela fait des années qu'ils nous soutiennent. C'est ce qui crée une relation efficace.».

Article adapté par Pascal Coutance à partir d'une note d'application de Rockwell Automation