Optimization of the machine for an automated compounding system for chemotherapy

In the pharmaceutical sector, safety, quality and production costs play a fundamental role. The lack of guarantees in this regard has slowed the spread of automation in the preparation of chemotherapy treatments in hospital pharmacies. Like all new technology, the automated compounding systems on the market today leave room for continuous improvements. This thesis aims at investigating the performance of the solution proposed by Steriline Robotics S.r.l., focusing on the analysis and optimization of the production process of the final treatment. In particular, the focus is on the sensors system fundamental to guarantee successfully needle insertion, drug withdrawal and dosage phases. The possible causes of errors and health risks are traced in the performance of the on-board load cells. The identification of vibration sources, which generate disturbances in the functioning of load cells, is based on the approach of multi input/single output systems conditioned by partial coherence tool. It then investigates a possible use of a force/torque sensor at the robotic flange for the monitoring of the needle insertion phase. Thanks to the development of an algorithm based on real-time acquisition of the force signals exchanged between the needle and the vial rubber cap, it is possible to both check the state of the insertion procedure and avoid drug wastes, which are inevitably related to money losses.

Nel campo farmaceutico, la sicurezza, la qualità e i costi della produzione giocano un ruolo fondamentale. La mancanza di garanzie in questi tre campi ha rallentano la diffusione dell’automazione nella preparazione di trattamenti chemioterapici nelle farmacie ospedaliere. Come ogni tecnologia di recente invenzione, i macchinari ad oggi sul mercato lasciano spazio a continui miglioramenti. La presente tesi si propone di indagare le prestazioni della soluzione proposta da Steriline Robotics S.r.l, concentrandosi sull’analisi e sull’ottimizzazione del processo di produzione del trattamento finale. In particolar modo, il focus è sul sistema di sensori alla base della buona riuscita delle fasi di inserimento ago, prelievo e dosaggio del farmaco. Le possibili cause di errori e rischi sono rintracciate nelle performance delle celle di carico a bordo macchina. L’identificazione delle sorgenti di vibrazioni, che generano disturbi nel funzionamento delle celle di carico, si basa sull’approccio di sistemi multi input/single output condizionati tramite lo strumento della coerenza parziale. Si indaga poi un eventuale utilizzo di un sensore di forza/coppia alla flangia robotica per il monitoraggio della fase di inserimento ago. Grazie allo sviluppo di un algoritmo basato sull’acquisizione real-time del segnale di forza scambiato fra ago e tappo del flacone, è possibile controllare sia l’andamento della procedura, sia evitare sprechi di farmaco, e di conseguenza danni economici.