เทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวดสำหรับห้องปฏิบัติการแห่งอนาคต

เทคโนโลยีการวัดแบบไร้สัมผัสและการขนส่งภาชนะแบบลอยตัวสำหรับงานปลอดเชื้อในห้องปฏิบัติการแห่งอนาคตด้วย SupraMotion จาก Festo

ระบบอัตโนมัติและระบบดิจิทัล การใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) หุ่นยนต์และระบบของไหลจุลภาค (Microfluidics) ตลอดจนการแพทย์เฉพาะบุคคล จะกำหนดรูปแบบห้องปฏิบัติการแห่งอนาคต เทคโนโลยีวัสดุที่เป็นนวัตกรรมใหม่ เช่น วัสดุนาโน วัสดุอัจฉริยะ และวัสดุตัวนำยิ่งยวดก็มีบทบาทสำคัญไม่แพ้กัน เทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวดช่วยให้ดำเนินการเคลื่อนย้ายพร้อมจัดการวัตถุและของเหลวได้โดยไม่ต้องสัมผัส ทำให้เหมาะสำหรับงานปลอดเชื้อและการทำงานอย่างปลอดภัยในห้องปฏิบัติการและงานเทคโนโลยีชีวภาพ

จะรักษากระบวนการในห้องปฏิบัติการให้ปราศจากการปนเปื้อนต่อไปได้อย่างไรในอนาคต แม้ในกรณีที่นำอุปกรณ์การทำงาน เช่น หลอดทดลองหรือเครื่องชั่งจากภายนอกเข้ามาในพื้นที่ทำงาน Festo พบคำตอบสู่ความสำเร็จสำหรับคำถามนี้โดยใช้เทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวด นั่นคือโมดูล SupraMotion ที่ทำให้ดำเนินการขนส่งและชั่งน้ำหนักได้โดยไม่ต้องสัมผัส ซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการปนเปื้อนจากภายนอกได้เป็นอย่างมาก การจัดแสดงจาก Festo จะแสดงให้เห็นวิธีการทำงานนี้เมื่อใช้งานจริง: ภาชนะพิเศษที่ทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งใช้แล้วทิ้งจะถูกเติมโดยอัตโนมัติ และปริมาณที่เติมจะได้รับการตรวจสอบด้วยเครื่องชั่งแบบไร้สัมผัส การจัดแสดงจะผสานผลิตภัณฑ์จากกลุ่มผลิตภัณฑ์ LifeTech เข้ากับโมดูลลอยตัวจากกลุ่มผลิตภัณฑ์ "SupraMotion" ผลลัพธ์คือโซลูชันโดยรวมที่เชื่อถือได้สำหรับกระบวนการ ซึ่งตรงตามข้อกำหนดสูงสุดสำหรับงานปลอดเชื้อในห้องปฏิบัติการแห่งอนาคต

ห้องปฏิบัติการแห่งอนาคตนั้นเป็นแบบปลอดเชื้อ แยกโมดูล และครบวงจร

แรงแม่เหล็กระหว่างตัวนำยิ่งยวดกับตัวขนส่งภาชนะให้การลอยตัวได้สูงกว่า 10 มิลลิเมตร จึงทำให้เหลือที่ว่างอย่างมากสำหรับฉากกั้นซึ่งล้อมรอบพื้นที่ทำงานปลอดเชื้อ ตัวขนส่งสามารถเคลื่อนย้ายผ่านผนัง พร้อมทั้งสามารถควบคุมน้ำหนักได้โดยใช้เครื่องชั่งมาตรฐานในห้องปฏิบัติการ ซึ่งหมายความว่าเทคโนโลยีส่วนใหญ่ยังคงอยู่ภายนอกห้องคลีนรูม ทำให้ลดการปนเปื้อนทุกชนิดลงจนเหลือน้อยที่สุด แนวคิดแห่งอนาคตนี้แสดงให้เห็นว่า โซลูชันระบบอัตโนมัติของ Festo สำหรับกระบวนการที่ท้าทายในระบบอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการและงานเทคโนโลยีชีวภาพช่วยส่งเสริมเทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวดที่เป็นนวัตกรรมได้อย่างสมบูรณ์แบบ

การทำงานอย่างปลอดภัยในห้องคลีนรูมด้วยเทคโนโลยีการวัดแบบไร้สัมผัส

โมดูลลอยตัวแบบไม่สัมผัส SupraMotion จะขนส่งภาชนะที่ทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งไปยังห้องคลีนรูมที่มีสัญลักษณ์กำกับไว้ในห้องปฏิบัติการผ่านแอร์ล็อก โมดูลตัวจับแบบหมุนขนาดกะทัดรัด EHMD ที่ใช้งานได้หลากหลายซึ่งพัฒนาขึ้นเป็นพิเศษสำหรับระบบอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการ สามารถเปิดฝาเกลียวของภาชนะได้ทุกแบบโดยไม่คำนึงถึงความถี่เกลียว จากนั้นจะเคลื่อนย้ายภาชนะไปยังสถานีที่หัวจ่าย VTOE สองหัวจะเติมของเหลวลงในภาชนะ หัวจ่ายเหล่านี้ทำงานได้อย่างแม่นยำมาก โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การแปรผันทั่วไป < 1 % ในช่วงตั้งแต่ 10 ถึง 1000 μl ด้วยเทคโนโลยีการวัดแบบไร้สัมผัสซึ่งรวมอยู่ในระบบสายพานลำเลียง ทำให้สามารถควบคุมปริมาณที่เติมได้อย่างแม่นยำตลอดเวลาระหว่างกระบวนการ

Marcus Kroll หัวหน้านักพัฒนาธุรกิจ LifeTech ที่ Festo

“ด้วยโมดูล SupraMotion และผลิตภัณฑ์สำหรับระบบอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการของเรา ทำให้เราออกแบบโซลูชันโดยรวมอันเป็นนวัตกรรมใหม่สำหรับลูกค้าในภาคส่วนชีววิทยาศาสตร์ได้อย่างแม่นยำ น่าเชื่อถือ และปราศจากการปนเปื้อนส่วนใหญ่ได้ด้วยการจัดการแบบไร้สัมผัส มีเพียง Festo ที่นำข้อได้เปรียบเหล่านี้มาให้แก่ห้องปฏิบัติการแห่งอนาคต”

การลอยตัวด้วยแม่เหล็กที่มีตัวนำยิ่งยวด – ประหยัดพลังงานและปลอดภัย

ตัวนำยิ่งยวดเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กเฉพาะตัว โดยตัวนำยิ่งยวดที่ใช้ในการทำงานของ SupraMotion สามารถยึดสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรไว้ภายใน ทำให้เกิดการประกบกันอย่างแข็งแกร่งแต่มองไม่เห็น ซึ่งช่วยให้แม่เหล็กและตัวนำยิ่งยวดอยู่ห่างกันอย่างคงที่ในระยะที่กำหนด แม้กระทั่งผ่านกำแพง ในของเหลว หรือในสุญญากาศ จึงทำให้มีช่องว่างลอยตั้งแต่ 10 มม. ขึ้นไปได้ ตราบใดที่ยังคงอยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง หน่วยความจำแม่เหล็กของตัวนำยิ่งยวดจะบันทึกลายนิ้วมือและตำแหน่งของแม่เหล็กเอาไว้แม้ว่าทั้งสองจะแยกออกจากกันก็ตาม

เทคโนโลยีนี้มีลักษณะเฉพาะเนื่องจากความต้องการพลังงานต่ำ ซึ่งไม่ขึ้นกับความสูงในการลอยตัวและน้ำหนักบรรทุก โดยความต้องการพลังงานสำหรับเครื่องทำความเย็นในปัจจุบันอยู่ระหว่าง 15 ถึง 80 วัตต์ ขึ้นกับการใช้งาน ในกรณีที่ไฟฟ้าดับ การลอยตัวจะยังคงอยู่ต่อไปนานถึง 15 นาที โดยไม่ต้องใช้เทคโนโลยีควบคุมแยกต่างหาก และไม่ทำให้พื้นผิวหรือโมดูลลอยตัวเกิดความร้อนขึ้น

ข้อดีเหล่านี้เป็นสาเหตุที่ทำให้ตัวนำยิ่งยวดมีส่วนสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการอัจฉริยะแห่งอนาคต

เกี่ยวกับผู้เขียน

Michael Schöttner
SupraMotion Projects
Festo SE & Co. KG

คุณอาจสนใจบทความเหล่านี้ด้วย

มิถุนายน 2567

ภาพรวม