פורסם בתאריך March 12 2017
מוני ברק, מדיטל קומוטק
הקדמה: לחץ מוגבר במעבדות אנליטיות
לחץ מחירים, תחרות גוברת ודרישות תקן מחמירות מאתגרות מדענים וחוקרים בתחומים המתפתחים במהירות כגון: פרמצבטיקה, ביוכימיה, מדעי החיים ותעשיות איכות הסביבה, להגיע לפריצות דרך משמעותיות מהר יותר וביעילות רבה יותר. תפוקה מוגברת במעבדות מחקר הפך להכרח עבור חברות על מנת להצליח. Waters Corporation, יצרן מוביל למכונות בעלות ביצועים גבוהים בתחום הכרומטוגרפיה הנוזלית, ספקטרומטריית מסה, rheometry ו- microcalorimetry, מכיר את הצורך הזה מקרוב. כספק מוביל למעבדות מחקר בכל העולם, הוא ידוע במחוייבותו המתמדת לספק פתרונות חדשניים שעוזרים לקהל לקוחותיו להבין טוב יותר את רזי הכימיה והחיים עצמם.
רקע: יצירת קטגוריה חדשה ב- Separation Science
מוניטין החברה כחלוצת טכנולוגיה בא לידי ביטוי עם השקת המוצר ACQUITY Ultra Performances Liquid Chromatography™ (UPLC) שהציג קטגוריה חדשה ב- separation science. ה- UPLC מציג שיפור מהפכני לעומת המכונה הקודמת בטכנולוגיית ה- High Performance Liquid Chromatography (HPLC), שהיא הטכניקה המקובלת ביותר כיום בתחום ההפרדה הכימית. ע"י הצעת רזולוציה משופרת, רגישות ומהירות ה- UPLC משפרת באופן משמעותי את התפוקה ומספק למדענים מידע נוסף במידה ניכרת בהרצה אחת. המערכת החדשה משתמשת בחלקיקים בגודל של 1.7 מיקרון כדי לאפשר למעבדות תפוקה טובה יותר פי תשע, רגישות גבוהה פי שלוש ורזולוציה כפולה בהשוואה למה שניתן להשיג כיום עם מערכות HPLC עם חלקיקים גדולים יותר. בנוסף, תהליך ה- UPLC חוסך בזמן ובעלויות התהליך האנליטי: במקום שזמן דגימת האנליזה יהיה דקה, מערכת ה- UPLC של חברת Waters, מבצעת את התהליך המינימלי בזמן זעום של שניה אחת עד חמש שניות. החסכון הזה של כ- 75% לכל דגימה, מוכפל במיליוני דגימות שמעבדות מבצעות ומתבטא בחסכון דרמטי בזמן ושיפור תהליכים. כמו כל מוצר פורץ דרך, הפיתוח של ה- UPLC טמן בחובו אתגרים רבים ועל מנת להתגבר עליהם נדרש שיתוף פעולה ניכר ברמות רבות.
אתגרי התיכנון: השגת ביצועים משופרים במימדים מוקטנים/קטנים
הביצועים של מערכת ה- ACQUITY היו בהחלט השיקול המוביל עבור המהנדסים של חברת Waters, שפיתחו את המוצר, אבל זה לא היה הקריטריון היחיד בעת תכנון המוצר. השיקול הנוסף היה לייצר מערכת קטנת מימדים בהשוואה למערכות הרגילות, דבר זה יוביל ישירות לחסכון במקום במעבדה, בה כל שטח רבוע הינו יקר. המערכת החדשה והקומפקטית מאפשרת גם התנהלות מעבדתית נוחה יותר. מהנדסי העיצוב קיוו שהמערכת הבסיסית השלמה תהיה מורכבת ממכלול מנהל דגימה, גלאי UPLC ומשאבה בלחץ גבוה. שדרוגים נוספים יתאפשרו בנוסף כולל מחסנית דגימות.
לצורך השגת מטרה זו נדרשו מתכנני המערכת להשתמש בחלקים פנימיים קטנים יותר, הן ביחידה הראשית והן ביחידה המשנית, שמחזיקה בנוסף 21 לוחיות דגימה. המאמצים הראשוניים לייצור החלקים הנדרשים לא הניבו את התוצאות הרצויות, על פי Ken Plant, מהנדס ראשי של פרויקט ה- ULPC בחברת Waters.
"ניסינו תחילה למצוא פתרון תוצרת בית ע"י התאמה של מנגנון שפתחנו לפני כשמונה שנים", הוא מסביר. "מנגנון זה יצר תנועת XYZ על מנת להחליף תנועה מסורתית שכוללת תנועות Z/R ושירת אותנו היטב בדגמים הישנים שלנו. עם זאת, לא יכולנו למזער את המערכת הזו, שהורכבה מגלגלים ורצועות, למימדים שכיוונו אליהם. ידענו שאם אכן יש לזה פתרון אזי זה יצריך מאיתנו לחשוב מחוץ לקופסה. "הבנו למעשה שבמאמצינו לייצר את המכאניזם הקומפקטי הזה, אנו למעשה יכולים ליהנות ממקורות חיצוניים המתמחים בנושא".
פתרון: מערכת הינע מותאמת במיוחד מחברת HaydonKerk
אחד מהעמיתים לעבודה של מר Plant הכיר מניסיון עבר את חברת Kerk כאשר עבד בתעשיית האוטומציה. הוא חשב לנכון שחברת Kerk תוכל להציע מוצר אופטימאלי שיהיה קטן ומאוד אמין בעבור המנגנון הנדרש.
אחרי התייעצות עם מהנדסי חברת Waters, חברת Kerk הציעה פתרון אשר יאפשר למהנדסים לייצר מנהל דגימות שהוא למעשה הלב של מערכת ה- UPLC, כך שיענה על דרישות מזעור המימדים ובו בעת יספק את המהירות והביצועים המשופרים שהיו כל כך חיונים עבור רעיון ה- UPLC.
"בחנו מספר יצרנים שונים, אבל לחברת Kerk היה את מפרט הנתונים הטוב ביותר," אמר מר Plant. "בזמן שיצרנים אחרים הציעו מוצרי מדף, המוצר של חברת Kerk הציע גמישות יכולת התאמה מיוחדת לצרכים המיוחדים שלנו. הורשמנו מאוד מכך שמהנדסי Kerk היו מוכנים לעבוד עם המהנדסים שלנו על מנת להתאים את המוצרים שלהם במיוחד ולהבטיח שהם ישתלבו במערכת שלנו."
חברת Kerk הבחינה במהירות ביכולת היצירתית שהופגנה ע"י מהנדסי חברת Waters. "אנו בחברת Kerk מתגאים בהיותנו ספקים של פתרונות חדשניים," סיפר מהנדס האפליקציות מחברת Kerk מר Bob Hawkins. "חברת Waters ניצלה ביעילות את מוצרינו ויכולותינו והצליחה להשיג פתרון מדהים לאתגר תכנוני מסובך ומורכב."
בתוך המכלול של מנהל הדגימות, המוצרים של חברת Kerk משמשים להנעת מכלול XYZ רובוטי שמחזיק את המחט ששואבת דגימות נוזל מכל צלחת דגימה.
על מנת להשיג את התנועות בצירים "X" ו- "Y", זרוע ה- ACQUITY משלבת בורג מוביל בקוטר "¼ אינטש ושני אומים שהותאמו במיוחד,תנועת ציר "Z" מושגת באמצעות שני spline shafts מתוצרת Kerk ו- splined bushings.
על מנת לייצר את התנועה בציר "Z" במנהל הדגימות, הוטמע בורג מוביל בקוטר של "1/2 ואום ללא חופשים (Anti-Backlash) המאפשר למכונה הרובוטית להטעין ולפרוק עד 21 צלוחיות דגימה.
ה- spline shafts, שרצים במקביל אחד לשני וה- splined bushings שהותאמו במיוחד, מספקים מנגנון הנעה לשני צירי תנועה. המכלולים הללו היוו למעשה תחליף מצוין ליישומים הם השתמשו ב- hex shafts או square shafts (המגנון המקורי של חברת Waters השתמש ב- square shafts). המכלול נעזר ב- spline shafts קלי משקל העשויים מסגסוגות פלדה שצופו בחומר מיוחד של חברת Kerk הנקרא Kerkote TFE בשילוב עם Bushings מיוחדים המיוצרים בחברת Kerk ועשויים מפולימרים מרוכבים.
מוצרי חברת Kerk נבחרו לא רק בשל הביצועים שלהם או גודלם. "מוצרי חברת Kerk מציעים בנוסף אורך חיים ארוך במיוחד", הוסיף מר Plant. "זה היווה שיקול מכריע, בשל העובדה שמכונות הכרומטוגרפיה שלנו צריכים לעבוד ברמת אמינות גבוהה ביותר. פעולה רציפה ותקינה הינה חשובה ביותר ללקוחותינו."
תוצאה: דברים טובים באים באריזות קטנות
השקת ה- UPLC היתה הצלחה כבירה, עם תשבוחות מאינספור לקוחות, כולל כמה מחברות התרופות היוקרתיים ביותר בעולם. "מערכת ה- ACQUITY UPLC תהפוך בקרוב הבחירה הראשונה עבור פיתוח שיטות ה- LC המהירות בתעשייה הפרמצבטית ", אמר דר Anton D. Jerkovich מחברת Novartis Pharmaceuticals Corporation, הנמנית על קהל לקוחותיה של חברת Waters.
ההצלחה של מערכת ה- ACQUITY תורגמה כמובן גם להצלחה מסחרית, נתוני המכירה הראו כי חברת Waters מכרה כ- 1000 מערכות וצפויה להכפיל את מכירותיה.
דוגמא זו מוכיחה שוב שדברים קטנים ובמקרה הזה בעזרת מוצרים של חברת Kerk, אכן באים באריזות קטנות.
כתבה זו נמסרה באדיבות חברת Haydon Motion Solution (AMETEK) ותורגמה לגליון זה ע"י מוני ברק מהנדס אפליקציות ובקרה בחברת מדיטל קומוטק המובילה במן פתרונות טכנולוגיים ובהספקת מערכות ורכיבי איכות לתעשיית ההיי טק בישראל, שהינה נציגת חברת HaydonKerk Motion Solutions (AMETEK) בישראל.
כתובת מייל: Comotech@medital.co.il
טלפון ראשי: 073-2000290
מידד פלג
כתובת מייל: Meidad@medital.co.il
סלולארי: 054-4923317
טלפון ישיר: 073-2000211
דימה גרינשטיין
כתובת מייל: dima@medital.co.il
סלולארי: 054-4923210
טלפון ישיר: 073-2000228
יונתן קליין
כתובת מייל: Yonatan@medital.co.il
סלולארי: 054-5800920
טלפון ישיר: 073-2000235
מוני ברק
כתובת מייל: Moni@medital.co.il
סלולארי: 054-4923355
טלפון ישיר: 073-2000213
אריה קליין
כתובת מייל: Arie@medital.co.il
סלולארי: 054-4923303
טלפון ישיר: 073-2000203