Dosierung von Materialien für die Herstellung von Medizinprodukten mit Nordson EFD

Diese Anforderungen sind von entscheidender Bedeutung bei der Dosierung von Materialien für die Montage von Medizinprodukten sowie bei deren POCT- und NPT-Tests und bei weiteren Anwendungen im Bereich der Biowissenschaften, etwa bei tragbaren Medizinprodukten, deren Herstellung einen präzisen und gleichmäßigen Auftrag von UV-härtenden Klebstoffen, Cyanacrylaten, Silikonen und weiteren Materialien erfordert.

Unabhängig von der Anwendung gilt, dass die dosierten Materialien und das Dosierverfahren neben den geforderten Qualitätsstandards auch die Anforderungen an den Volumenstrom und die Kosteneinsparung erfüllen müssen. Eine mögliche Erhöhung der Anforderungen an das Produktionsvolumen in der Montagephase ist häufig ein entscheidender Faktor, der den Umstieg auf ein effizienteres Dosiersystem erfordert.

Abb.1: Komponenten des Dosiersystems Optimum Class VI: Kartuschen mit 3cc, 5cc, 10cc und 55cc, Kolben, Verschlüsse und Dosiernadeln.

Antwort auf COVID-19

Dies galt insbesondere in den letzten drei Jahren, als Hersteller medizinischer Produkte weltweit die gestiegene Nachfrage nach unverzichtbaren Produkten und Medizinprodukten zur Bewältigung der COVID-19-Epidemie (SARS-CoV-2) bewältigen mussten. Hersteller von Materialdosieranlagen bemühten sich, die Hersteller dieser Produkte zu unterstützen, und entwickelten deshalb präzise und sichere Dosierlösungen für die Serienfertigung von Beatmungsgeräten, diagnostischen Testkits und weiteren Medizinprodukten.

Als Reaktion auf die Nachfrage in der Frühphase der COVID-19-Pandemie lieferte Nordson EFD verstärkt automatisierte Robotersysteme für die Serienfertigung einer kleinen Komponente für Beatmungsgeräte von Ventec Life Systems. Die Beatmungsgeräte von Ventec für die Intensivpflege sind tragbar und stellen dem medizinischen Personal an vorderster Front die für den Kampf gegen COVID-19 benötigten Systeme zur Verfügung. Bei der betreffenden Komponente müssen zwei Teile mit einem UV-härtenden Acrylat verklebt werden.

Vor Ausbruch der Pandemie setzte Ventec auf manuelle Dosierung. COVID-19 zwang das Unternehmen jedoch zu einer raschen Expansion, um eine Steigerung der monatlichen Produktion um 180% bewältigen zu können. Dies gelang zum Teil durch den Einsatz automatisierter Robotersysteme zur Flüssigkeitsdosierung von Nordson EFD.

Abb.2: Das Scannen der Barcodes von Medizinproduktkomponenten ermöglicht den Zugriff auf gespeicherte Dosierprogramme und reduziert so die Zahl menschlicher Fehler.

Zu den weiteren Anwendungen von Nordson EFD mit hoher Priorität im Zusammenhang mit COVID-19 gehören das Aufsprühen medizinischer Reagenzien auf diagnostische Teststreifen und das Verkleben der Gehäuse von Testkarten für COVID-19-Testkits. Nordson EFD stellte für diese Anwendungen patentierte PICO Pµlse®-Jetsysteme bereit, die eine schnelle und extrem präzise Dosierung ermöglichen.

Diese Anwendungen sind charakteristisch für Hersteller, die zu dieser Zeit die Komplexität ihrer Dosierprozesse erhöhen mussten, um den gestiegenen Produktionsanforderungen aufgrund von COVID-19 gerecht zu werden. In den meisten Betrieben mit Großserienfertigung kommen automatisierte und teilautomatisierte Systeme zum Einsatz, die von der Leistung und den Qualitätsstandards abhängen, die in allen Phasen des Montageprozesses erforderlich sind.

Abb.3: Nadelventil xQR4IV beim Auftragen von UV-härtendem Material auf ein Medizinprodukt.

Ausbau der Dosierautomatisierung zur Erfüllung der Produktionsanforderungen

Viele Hersteller von Medizinprodukten begannen mit manuellem, unkontrolliertem Auspressen direkt aus Originalgebinden und mit medizinischen Spritzen. Mit steigendem Produktionsvolumen wechseln einige dann – zumindest in einem Teil des Dosierbereichs – zu besser kontrollierten Verfahren mit präzisen Tischdosiergeräten für Flüssigkeiten, pneumatischen Ventilsystemen oder integrierten Dosiersystemen.

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die für die Einführung effizienterer und besser kontrollierter Dosierverfahren als wirtschaftlich bessere Lösung sprechen:

a) Höhere Wiederholgenauigkeit und Präzision der einzelnen Dosierungen durch den Einsatz einer stärker automatisierten und besser kontrollierten Dosiertechnik.

b) Hand in Hand mit zunehmender Automatisierung geht eine deutlich höhere Produktivität. Beispielsweise kann derselbe Mitarbeiter, der während einer achtstündigen Schicht 800 Teile manuell montiert, mit Hilfe eines pneumatischen Dosiergeräts 1000 bis 1200 Teile montieren.

c) Beim Umstieg von der manuellen Dosierung aus Originalgebinden auf die pneumatische Dosierung und gegebenenfalls weiter auf die automatische Dosierung verbessert sich auch die Produktqualität, da eine höhere Wiederholgenauigkeit zwischen den Bedienern gewährleistet wird. Die Möglichkeit, Zeit, Druck und weitere Dosierparameter in der jeweiligen Anwendung einzustellen, verbessert die Prozesssteuerung und gewährleistet die richtige Materialmenge auf jedem Teil.

d) Der Umstieg auf eine stärker automatisierte Dosierlösung bedeutet weniger Nacharbeit und Ausschuss, was zu einer höheren Leistung der Produktionslinie und einer höheren Rentabilität des Herstellers führt.

e) Die Menge der verwendeten Montageflüssigkeit verringert sich beim Einsatz einer kontrollierten Dosiertechnik erheblich. Durch den Umstieg von der einfachen manuellen Dosierung beispielsweise auf ein pneumatisches Dosiergerät lässt sich der Materialverbrauch dank der höheren Auftragsgenauigkeit üblicherweise um 50 bis 70 % senken.

Abb.4: Manuelles Auftragen einer Montageflüssigkeit auf einen Katheter mit dem Flüssigkeitsdosiergerät UltimusPlus und einer Einwegspritze der Klasse VI.

Hersteller von Medizinprodukten können die Produktionsanforderungen genauer untersuchen und so die Vorteile kontrollierter und automatischer Dosierverfahren nutzen. Es ist jedoch wichtig, alle fünf oben genannten Punkte zu berücksichtigen, die die tatsächlichen Einflussfaktoren auf das Kosten-Nutzen-Verhältnis bei Flüssigkeitsdosierprozessen beschreiben.