穿戴式藥物輸送裝置複雜的製造需求
穿戴式藥物輸送裝置改變了世界各地無數患者的生活，讓他們擺脫日常注射的負擔，並幫助他們遵守嚴格的給藥時間表。這些小型平台的可穿戴設計，整合閉環系統和感測器等智慧功能，持續監測患者狀況並給予回饋。製造精準度的重要性不足為奇，尤其針對皮下注射針的生產。
Invio Automation是整合自動化解決方案的製造商，並且為Rockwell Automation® PartnerNetwork™計畫的金級成員，Invio Automation概念與解決方案執行副總裁Eric Peterson解釋說：「大多數導管的生產相對簡單，因為都是黏接到塑膠零件上的直針。但穿戴式藥物裝置通常需要彎曲的針，每個裝置都需要不同形狀的針。」
此外，每根針的彎曲角度必須非常精準。簡單注射針有微小變化通常不會影響效果。穿戴式給藥裝置的情況並非如此。針頭需要與旋轉槓桿、齒輪和液體儲存槽等物品共享狹小空間，且必須以正確的深度插入皮膚，以達到適當的流速且避免堵塞。這是醫療器材製造商必須解決的另一個複雜問題。
因此，當一位長期合作的客戶向Peterson詢問，說他們想購買一台設備來大規模生產彎曲的皮下注射針時，Peterson表達了擔憂。Peterson表示：「這台設備又大又昂貴，而且每個彎曲都需要一個單獨的工作站，直到最後一次彎曲才會知道產品的好壞。」
這種無法在每個生產階段監控品質的問題，對生產流程造成重大的風險。Peterson決定幫助客戶找到一個更可行的解決方案，幫他們實現降低單位生產成本、同時提供穩定品質與效能的目標。他在一個不尋常的地方找到靈感。
挑戰
擴大皮下注射針的彎曲和組裝規模
向Invio接洽的客戶是一間獲獎肯定的醫療器材公司，專門為糖尿病患者開發和製造穿戴式胰島素給藥系統。該公司的旗艦產品可穿戴在身上，根據佩戴者的個人設定持續輸送胰島素。
穿戴式裝置內的針有複雜的形狀，至少有14個彎曲。而且第一個和最後一個彎曲的精確度還必須達到± 0.005英吋，而針材的總公差為±0.015英吋。因此製造這些針極具挑戰性。
Peterson表示：「技術人員會在硬性工具上進行所有彎曲調整。他們在不同的設備之間來回移動，每次更換針材批次時，都要花費很多時間來調整彎曲設備。光是材料回彈差一度，就要重新校正所有的彎曲工作站。」
當製造商決定擴大生產時，緊要關頭來了。Invio Automation自動化技術和標準副總裁Jonathan Poole解釋說：「手動和半自動的針彎曲技術無法擴大到大規模生產水平，因為無法精確且高效地重複形成一個或多個彎曲。」
為了實現策略目標，客戶需要一台靈活的彎曲與組裝機，能夠自動將皮下注射針根據不同的材料硬度，精確改造成各種形狀。因此他們需要一個全新的解決方案。
解決方案
一種靈活的可程式機器，可形成多種彎曲
Peterson從一個意想不到的地方，想到可以用可程式系統來自動化彎曲流程。Peterson表示：「我當時在家看《製造的原理》(How It's Made)節目，看到一間公司用彎曲機器將工業鋼絲做成籃子。當下我靈光一閃，簡而言之，我們向客戶展示這個想法和原型之後，客戶非常驚艷，當場就下單了。」
這個原型最終就是Invio專利的彎針組裝機，成為市場獨一無二的解決方案。這個裝置可進行程式設計，可在不同方向和多個角度上對皮下注射針進行一種或多種曲度。靈活性是一個關鍵優勢，讓操作人員能夠透過診斷介面，形成使用者可自行選擇的各式曲度，且幾乎不需要更換工具。靈活性大大提高製造流程的效率和適應性。
Peterson表示：「我們的客戶對這台機器的靈活性和可程式化感到非常興奮。不同的針材批次具有不同的硬度特性，所以我們的機器會使用檢測攝影機來測量重要的尺寸。然後會使用視覺回饋來自動調整彎曲模組中的彎曲參數。如此一來可將針頭形狀保持在尺寸的目標範圍內。再者，不會佔用太多空間。這個工作單元只有3x6英呎。」正如任何使用無塵室空間的客戶所證實，佔地面積小的設備將能帶來很大的成本優勢。
自動校準，實現一致的針頭品質
這台機器的視覺引導過程和精密零件處理技術非常創新，因為針兩端的彎曲必須高度精準，才能確保穿戴式裝置正常運作。安裝在彎曲模組中的攝影機能夠找到每根針的兩端，然後由伺服驅動的滑塊將針精確定位到需要彎曲的位置。
雖然所需的公差為±0.005英吋，但這台機器能夠以±0.002英吋的公差進行彎曲，並在每根針上完全補償大範圍針材公差。這樣的精準度可提供穩定的品質和效能，節省操作人員的時間和精力，並讓品管部門更加安心。
Peterson接著說：「操作人員甚至沒意識到，每次放入新一批材料時，機器都會自動進行校準。這個過程是看不到的。現在他們每9秒就能生產一根針。他們可迅速完成這個過程。當公司需要擴大生產規模時，只需要加裝更多模組。」
該機器的控制系統架構於洛克威爾自動化的CompactLogix®可程式控制器。該機器由Kinetix®運動控制以及PowerFlex®525交流變頻器供電。
切換式電源供應器、保險絲座、斷路器和接觸器以及Stratix®開關提供平穩的電源流，而光電感測器則用來檢測產品在機器中的運動狀況。操作人員使用PanelView™圖形終端機和Allen-Bradley®按鈕及信號裝置進行人機互動。
Poole表示：「從一開始我們就知道，憑藉與洛克威爾自動化所投入的夥伴關係，他們能提供我們所需的一切。」
結果
提高生產效率和無塵室空間利用率
當Invio在客戶的無塵室安裝好彎曲及相關組裝機器後，操作人員就會拿到手冊並接受實地操作訓練。幾個小時後他們就能獨立使用這台機器。Poole表示：「這件事為製造商帶來很大的好處。他們不需要技術熟練的技術人員來進行調整，因為機器會自動完成所有調整。他們只需要操作人員。」
自從安裝之後，這間醫療器材公司已經取得一些令人印象驚艷的成果。他們不用購買一台附帶大量支援設備，如箱子、皮帶、模具、潤滑裝置和托盤的昂貴機器。相反的，這是一個精簡型的模組化傳送系統，佔用無塵室的空間僅為傳統系統的三分之一，且所需的維護大幅減少。
還具備所需的靈活性，可以處理批次變化並擴大生產規模，同時滿足穿戴式裝置對±0.005英吋精確度的要求。生產團隊現在能夠跟上不斷成長的銷售目標和多變的業務需求。
幫助醫療器材製造商做出明智的決策
Invio在視覺引導處理、精密零件處理和控制工程方面的專業知識，再加上與洛克威爾自動化的合作，使其能為尋求擴大生產規模、降低營運成本並提高業務應變力的藥物輸送系統製造商，設計出獨一無二的機器。
Peterson表示：「我們很高興能夠幫助客戶深入了解他們的挑戰，並協助他們做出明智的決策。我們在自動化領域有豐富的經驗，如果我們覺得有更好的解決方案，就不怕提供給客戶。」"
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已發佈 2024年9月13日
