Esami del sangue più rapidi grazie agli ingranaggi stampati in 3D

• Cosa serviva: Ingranaggio leggero per aumentare il potere di risoluzione di un sistema di motore passo-passo
• Processo di produzione: Sinterizzazione laser selettiva (SLS)
• Requisiti: Sia leggero che resistente all'usura, bassa manutenzione, senza lubrificazione
• Materiale: iglidur® i3
• Settore: Tecnologia medica
• Successo attraverso la collaborazione: Superamento degli ostacoli tecnici per realizzare la tecnologia brevettata, maggiore prevedibilità degli attacchi cardiaci

Per consentire la registrazione accurata della concentrazione di troponina nel sangue, un motore passo-passo da 0,9 gradi è stato accoppiato in serie con due ingranaggi, entrambi con un rapporto di trasmissione di 100:1. Ciò che ostacolava ancora la risoluzione risultante di 0,00009 gradi era l'aumentata inerzia del sistema dovuta agli ingranaggi in metallo. Era necessario un materiale più leggero in modo che la coppia del motore passo-passo potesse superare l'inerzia del sistema.

Inoltre, un ambiente ospedaliero richiede condizioni operative speciali. La regolazione del dispositivo per la manutenzione potrebbe costare la vita ad alcuni pazienti. Ciò significa, tra le altre cose, che gli ingranaggi dovrebbero funzionare senza lubrificazione. Inoltre, i lubrificanti potrebbero rappresentare un rischio biologico durante gli esami del sangue. Per quanto riguarda gli ingranaggi, Cor.Sync ha inizialmente testato diversi modelli in metallo. Una volta trovato un dispositivo adatto, è stata cercata un'opzione di implementazione senza lubrificazione.

La stampa 3D dell'ingranaggio in plastica iglidur® i3 resistente all'usura ha soddisfatto ogni requisito. Grazie al servizio di stampa 3D di igus®, il design desiderato ha potuto essere realizzato con un'inerzia minima. Inoltre, l'assenza di manutenzione del sistema è stata garantita grazie all'ingranaggio in polimero autolubrificante.

In sostanza, un esame del sangue si basa su quella che è nota come spettroscopia SPR. Una concentrazione di troponina nell'intervallo critico da 1 a 100 ng/L indica un rischio aumentato di infarto. Nella tecnologia utilizzata da Cor.Sync, si dice che un motore passo-passo con una concentrazione di troponina di 1 ng/L produca una fluttuazione angolare di circa 0,009 gradi. Pertanto, il motore passo-passo disponibile da 0,9 gradi è stato accoppiato a due riduttori in serie. Ogni riduttore ha un rapporto di trasmissione di 100:1, consentendo 0,00009 gradi di angoli di offset. Tuttavia, gli ingranaggi in metallo non sono adatti per tale applicazione perché sono troppo pesanti in relazione alla coppia raggiunta dal motore passo-passo. I polimeri ad alte prestazioni di igus sono caratterizzati soprattutto dal loro peso ridotto e dalla resistenza all'usura.

Negli ambienti ospedalieri si evita l'uso di lubrificanti, poiché questi possono diventare un ambiente favorevole alla diffusione di agenti infettivi. Per questo motivo, non sono stati utilizzati solo gli ingranaggi iglidur® i3 autolubrificanti, ma anche altri componenti igus® esenti da lubrificazione in altre parti del dispositivo. Il sistema ottico, ad esempio, è costituito da diodi laser e fotodiodi, tra le altre cose, che devono essere allineati tra loro. A tale scopo, gli elementi ottici sono stati montati sulle slitte a camma drylin® W, che scorrono sulla doppia rotaia drylin® W, garantendo così la concentricità e l'allineamento del sistema ottico.