Speciality používané na lékařských zařízeních, při automatizaci laboratoří a ve výrobě spotřebního materiálu se vyznačují čím dál víc rostoucí integrací funkcí a miniaturizací. Mnohé z nich časem najdou uplatnění i v jiných běžných oborech. Pojďme se podívat na novinky firmy Festo v této oblasti.
Nárůst světové populace, její stárnutí, změny klimatu, nedostatek pohybu, globální mobilita a pandemie, rostoucí prevence a diagnostika, čím dál náročnější lékařská technika – s jistotou budete alespoň některá z těchto témat znát a vnímat nutnost se jimi zabývat. Pravděpodobně také víte, že aktuálně například testování na covid-19 je nutné z důvodu velkého počtu testů automatizovat, stejně tak i výrobu dýchacích ventilátorů.
Situaci ulehčuje Lifetech – historicky mladý obor zabývající se technikou ulehčující řešení nejen vyjmenovaných témat. Rozkvět oboru je samozřejmě patrný i na rozšíření sortimentu odpovídajících výrobků pro automatizaci.
TROCHA HISTORIE PIEZOELEKTRICKÝCH PRVKŮ
Nejprve malé vysvětlení, co jsou to piezoventily. Efekt piezo byl popsán už v roce 1880 bratry Jacquem a Pierrem Curieovými (Pierre se stal později manželem známe badatelky Marie Curie). Objevili, že některé nevodivé materiály při mechanickém zatížení vytvářejí elektrický proud. Platí to však také obráceně – při zavedení proudu se materiál mechanicky deformuje.
Dnes je piezokeramika všude kolem nás – například ve formě parkovacích senzorů na autech, ve vstřikovacích zařízeních, v inkoustových tiskárnách... a také ve ventilech.
Vhodným uspořádáním do vrstev vznikne obdélníková destička, která se působením proudu řízeně ohýbá. Její pohyb je využit k regulaci otevření miniaturního sedlového ventilu (obr. 1). Ventily jsou nenáročné na energii, proud se pohybuje v řádu mikroampér a při zastavení v libovolné poloze nepotřebují energii vůbec a mají téměř neomezenou životnost. Přesnost jejich nastavení je nedostižná – vždyť pohony na stejném principu se dnes používají v „Atomic Force Microscope“ k manipulaci s atomy.
V případě ventilů Festo jde o ověřenou technologii již mnoho let používanou například ve ventilech ovládajících pohyby sedaček v luxusních autech.
ZPĚT K LIFETECH
Zde se velmi často jedná o regulaci tlaku či průtoku plynných nebo kapalných médií. Přesná a bleskurychlá regulace tlaku nebo průtoku probíhá výjimečně potichu a s nepatrnou spotřebou energie.
ZDE JE NĚKOLIK PŘÍKLADŮ:
Pro práci se vzduchem, kyslíkem nebo jinými plyny slouží ventily VEAE, VEMC, VEMR a VEMP (příklad na obr. 1), jejich vlastnosti je předurčují zejména k použití na mobilních zařízeních, mnohdy napájených z baterií.
Pro velmi přesné řízení průtoku plynů jsou určeny proporcionální průtokové ventily VEMD, vybavené jako jedny z mála v oboru integrovanou zpětnou vazbou a přesnou regulační elektronikou.
Nejen piezokeramika slouží v oboru Lifetech. V katalogu Festo samozřejmě najdete zajímavé výrobky využívající jiných technologií, například k dávkování kapalin slouží samostatné jednotky nebo kompletní dávkovací hlavice VTOE s až 8 pipetami s rozlišením dávek v řádu μl (obr. 2) a roztečí 9 mm. Jejich konstrukce plně izoluje médium, omezuje jeho nechtěný ohřev a malým vnitřním objemem usnadňuje účinné proplachování.
Miniaturní ventily VOVK jsou mezi ventily nejmenšími katalogovými výrobky Festo. Lze je snadno skládat do bloků či používat samostatně (obr. 3).
Kromě uvedeného se obor Lifetech často musí vypořádat s pohyby a manipulací s malými díly. Pro takovou manipulaci, například se šroubovacími uzávěry na lahvičky se vzorky, je výhodné použití integrovaného elektrického otočného modulu s elektrickým nebo pneumatickým chapadlem EHMD (obr. 4), jehož hlavními přednostmi jsou přesnost, malé rozměry a hmotnost a volitelně úplná absence stlačeného vzduchu – celkem obvyklý požadavek při automatizaci v laboratořích.
Samostatnou kapitolu tvoří ventily s oddělením média – jde o to, aby se ovládané médium nedostalo do styku s nevhodnými materiály. Dnes běžné ventily pod označením VODA jsou postupně doplňovány dalšími připravovanými velikostmi a variantami.
Pro výrobce strojů bývá hospodárným řešením integrace ventilů přímo do zařízení – šetří to místo i značné náklady. Příkladem je řada ventilů VPWS, tento typ ventilů se nazývá „cartridge“. Stačí v potřebném místě vyrobit předepsaný otvor a ventil do něj zasadit. V tomto případě se jedná o přesný proporcionální průtokový ventil.
Jednotlivé řady výrobků jsou tradičně doprovázeny sortimentem příslušenství – jako jeden velmi zajímavý výrobek uveďme modul pro řízení ventilů (typové označení VAEM), s jehož pomocí můžete řídit otevírání až osmi libovolných ventilů s vysokou přesností, například pro úlohy s dávkováním – rozlišení je 0,2 mikrosekundy! Modul tedy doplní běžné PLC o časování prodlev a sepnutí ventilů s přesností, kterou PLC nevládnou.
Z tohoto rychlého náhledu na některé z relevantních výrobků je vidět, že obor Lifetech se na sortimentu již zřetelně projevuje. A to je podle všeho teprve malý začátek; obor Lifetech má jistě velkou budoucnost, vždyť slouží nám všem a pomáhá chránit naše zdraví a životy.