La sicurezza, l’affidabilità e la precisione dei sistemi medicali giocano ogni giorno negli ospedali, nei centri diagnostici e nelle case di cura un ruolo fondamentale.

Lo sviluppo tecnologico in questo settore non si è mai fermato, fornendo ai progettisti un’ampia gamma di possibilità per integrare componenti diversi all’interno di complessi macchinari multi-funzione.

Tuttavia in campo medicale, lo sviluppo tecnologico non è solo volto ad aumentare le performance ma va di pari passo con il continuo miglioramento del comfort per il paziente e della facilità di utilizzo per l’operatore. La possibilità di avere tavoli operatori e di terapia con ingombri contenuti, con movimenti fluidi completamente automatizzati e con una perfetta silenziosità contribuisce a causare minor stress e ansia nei pazienti migliorando quindi le condizioni di lavoro dello staff medico.

Da questa prospettiva si comprendono meglio i motivi che stanno portando, nei macchinari medicali, ad una forte migrazione dai sistemi idraulici verso sistemi elettromeccanici. I costruttori e progettisti hanno capito come la meccatronica possa aumentare le funzionalità degli apparecchi riducendo al contempo dimensioni e pesi. Infatti i sistemi idraulici necessitano di una pesante infrastruttura che comprende pistoni, serbatoi di olio, sistemi di filtraggio e tubazioni; i sistemi pneumatici necessitano altresì di compressori e filtri ad aria compressa. Con la meccatronica tutto è più semplice in quanto servono solamente dei semplici cavi elettrici per l’alimentazione e il controllo. Inoltre, assieme ai problemi dimensionali, non bisogna sottovalutare altri aspetti come la maggior manutenzione richiesta per evitare di incorrere in problemi di rumorosità e possibili perdite di olio.

Per tutti questi motivi, l’elenco di applicazioni meccatroniche per il mondo medicale è in continua crescita. Le colonne telescopiche elettromeccaniche, ad esempio, integrano un sistema di guida lineare e di controllo che semplifica il lavoro di design aumentando al contempo le performance degli archi-a-C radiologici e dei tavoli per il posizionamento dei pazienti. Gli attuatori lineari e le centraline di controllo consentono di realizzare una serie di funzioni e movimenti per la regolazione e il posizionamento dei lettini ospedalieri.

Proviamo ad andare più nel dettaglio di alcune applicazioni per capire come la meccatronica sia già fortemente presente in questo mercato.

Medical imaging: la diagnostica per immagini
I sistemi medicali per l’acquisizione delle immagini permettono di generare facilmente, utilizzando metodi non-invasivi, informazioni tridimensionali sugli organi interni del paziente. Questi macchinari richiedono un posizionamento preciso del sistema di acquisizione e del tavolo che ospita il paziente. Un esempio di meccatronica applicata si ha nelle macchine per la Tomografia assiale computerizzata, dove servono elevati carichi in spinta e tiro, accoppiati ad un movimento fluido e silenzioso. In alcune configurazioni si impiegano attuatori capaci di sollevare 1200 Kg alla velocità di 4,5 mm/sec, equipaggiati a standard con madreviti di backup e fine-corsa integrati per incrementare la sicurezza.

Operating room: tavoli operatori e di terapia
L’attrezzatura per chirurgia deve soddisfare elevati standard igienici garantendo altresì affidabilità e durata. Utilizzare sistemi elettromeccanici al posto di quelli idraulici convenzionali permettere di escludere l’utilizzo di liquidi in pressione nelle sale operatorie.

Le colonne telescopiche, grazie al rigido profilo di alluminio e ai pattini di precisione in materiale speciale, permettono di azionare rapidamente e silenziosamente un tavolo chirurgico senza flessioni e vibrazioni. Queste colonne permettono un’elevazione fino a 700 mm con una velocità massima di 45 mm/sec, mantenendo al contempo un minimo ingombro retratto. Insieme a centraline di controllo dedicate è possibile utilizzare contemporaneamente più colonne e attuatori lineari per ottenere un sistema integrato plug-and-play che riduce i tempi di progettazione, produzione ed assemblaggio.

È bene ricordare che le colonne telescopiche sono utilizzabili anche in altre applicazioni come tavoli per terapia, mammografia, incubatori, tavoli oftalmici, poltrone dentistiche e in generale applicazioni che richiedano movimenti verticali.

Hospital room: lettini per terapia e riabilitazione
La meccatronica è di casa nelle camere ospedaliere grazie ad un range modulare studiato specificatamente per permettere regolazioni potenti, precise e sicure. I lettini equipaggiati con questi attuatori offrono una regolazione dell’altezza, dello schienale e dell’appoggio femorale, combinata con funzioni complesse per realizzare la rianimazione cardio-respiratoria (CPR Cardio-Pulmonary Resuscitation) o il Trendelemburg ; Pulsantiere, pedaliere bilaterali, pannello infermiere e limitatori di funzione completano il quadro fornendo un completo controllo del lettino. E se manca l’alimentazione elettrica? Un sistema di sblocco manuale “quick-release” garantisce il movimento in casi di emergenza.

Così come i pazienti sono controllati per verificare il loro stato di salute, anche i sistemi meccatronici necessitano di monitoraggi periodici. L’Actuator Lifetime Monitoring o ALIMO introduce un sistema intelligente ed innovativo per controllare lo status degli attuatori che equipaggiano un macchinario. Con questo optional, gli utilizzatori hanno la possibilità di seguire e valutare costantemente lo status dei componenti tramite LED integrati e segnalatori acustici che indicano l’avvicinarsi della fine servizio. Queste informazioni possono essere facilmente trasferite a computer portatile e gestite tramite un software di monitoraggio per pianificare attività di manutenzione.

In conclusione, la prognosi per la meccatronica nelle attrezzature medicali è positiva e continuerà ad esserlo perché segue e supporta le evoluzioni tecniche e applicative della medicina.