Schrittmotorsteuerung
Malaria schneller erkennen
Malaria lässt sich nur bei frühzeitiger Diagnose erfolgreich behandeln – doch die übliche optische Untersuchung von Blutproben können nur Fachkräfte mit hohem Zeitaufwand durchführen. Ein neues Tischgerät erlaubt die schnelle, automatische Diagnose, auch mithilfe ausgefeilter Motorsteuerung.
Malaria ist die weltweit tödlichste Infektionskrankheit. Sie ist in diversen tropischen Regionen Asiens, Afrikas und Südamerikas weit verbreitet und nur bei frühzeitiger Diagnose erfolgreich behandelbar. Der übliche Malariatest erfordert eine optische Untersuchung von Blutproben unter dem Mikroskop. Eine solche Untersuchung kann nur eine ausgebildete Fachkraft durchführen, die in der Lage ist, die Existenz, die Menge und den Typus des Malaria-Parasiten zu erkennen und zu bestimmen. Allein in Indien werden jedes Jahr über 175 Millionen solcher Malariatests durchgeführt.
Mit dem Ziel, die Diagnose deutlich zu verkürzen und von ausgebildeten Fachkräften weitgehend unabhängig zu machen, hat das israelische Start-up-Unternehmen mit dem passenden Namen Sight Diagnostics eine besondere Form der visuellen Diagnostik mit zukunftsweisender Technik entwickelt. Die so genannte »Sight Diagnostics Parasight Platform« kann mithilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen Blut, das womöglich mit einem Malaria-Virus infiziert ist, identifizieren, zahlenmäßig abbilden und charakterisieren – und zwar schneller und zuverlässiger als es eine ausbildete Fachkraft kann. Das autonome Diagnostik-Tischsystem im Format einer etwas größeren Kaffeemaschine kann 30 individuelle Blutproben in einem Ladegestell unterbringen und jede Blutprobe durch eine digitale Bildverarbeitungslinse untersuchen. Ein Youtube-Video zeigt die Funktion des Geräts.
Als Hauptlieferant ist der Schrittmotor-Spezialist Trinamic Motion Control mit Schrittmotorsteuerungen in der Sight Diagnostics Parasight Platform vertreten. Im derzeitigen Design der Parasight-Plattform steuern die integrierten Schrittmotorsteuerungen von Trinamic vier Motoren an:
- Zwei Schrittmotoren bewegen den so genannten »Slider«, der das Ladegestell mit den Blutproben führt, über ein definiertes X/Y-Suchgitter, wodurch eine vollständige und gründliche Blutuntersuchung der Blutprobe in der Testumgebung erfolgt,
- ein dritter Schrittmotor kontrolliert den Mechanismus zur Bildfokussierung über die Z-Achse und
- ein vierter Schrittmotor steuert das Zuführ-Laufband für das Multi-Sample-Ladegestell.
Als Start-up-Unternehmen mit begrenzten Entwicklungsressourcen hat Sight Diagnostics für die Parasight-Plattform die gebrauchsfertige Embedded-Multiachs-Schrittmotorsteuerung »TMCM-6110« von Trinamic ausgewählt. Das System eignet sich besonders gut dafür, drei bis sechs Motorachsen zu steuern. In einem einzigen Modul vereint das kompakte Board Trinamics dedizierten Motion-Controller »IC 429« und sechs »TMC260«-Schrittmotortreiber, um so alle Leistungsparameter eines »NEMA17«-Schrittmotors erfüllen zu können (Bild 1).
Auf dem Board befindet sich außerdem ein ARM-Mikrocontroller, der die Aktivität der Motoren koordiniert und ein Protokoll für die Kommunikation mit dem Host-Prozessor über eine RS-485-, CAN- oder USB-Schnittstelle ermöglicht. Mit einer Auflösung von bis zu 265 Mikroschritten pro Vollschritt erlaubt das TMCM-6110 eine ausgesprochen genaue Positionierung und entsprach somit den Vorgaben für die Parasight-Plattform. Mithilfe der intuitiven TMC-Entwicklungstools war Sight Diagnostics in der Lage, diese Motorsteuerungsanwendung schnell umzusetzen und zu optimieren, ohne den Fokus der eigenen Entwicklungsressourcen von der Weiterentwicklung der Bildverarbeitungs- und Diagnose-Algorithmen abzulenken.
Als felderprobte Standardsteuerung hat das TMCM-6110 bereits Verlässlichkeit bewiesen und erfüllt auch damit die hohen Ansprüche der Parasight-Plattform, die im tropischen Klima bei Umgebungstemperaturen bis zu +37 °C funktionieren muss. Gleichzeitig muss das Gerät robust sein genug für den Einsatz in ländlichen Gegenden sein, in denen es weder professionelle Wartungsmöglichkeiten noch Servicetechniker gibt. »Wir hatten zwei Hauptziele, als wir auf der Suche nach einem Motion-Control-Hersteller für unsere Parasight Platform waren«, erläutert Joseph Pollak, CEO von Sight Diagnostics. »Unsere Zeit- und Manpower-Kontingente für dieses Nischenprodukt waren äußerst begrenzt, weshalb wir nur ein extrem leicht anpassbares und intuitiv zu verwendendes Motion-Control-Modul verwenden konnten. Nachdem wir unseren Motorsteuerungs-Algorithmus umgesetzt hatten, brauchten wir eine kostengünstige und marktfähige Lösung, die sowohl einer starken Benutzung unter schwierigsten Umweltbedingungen standhielt als auch die Zuverlässigkeit eines medizinischen Geräts bot.«
Ausgiebige Feldversuche und klinische Studien ergaben für die Parasight-Plattform eine Bestimmungsgenauigkeit über 99%. Dabei entsprach die Geschwindigkeit, mit der die Blutproben bestimmt wurden, dem 50-Fachen dessen, was eine Fachkraft in gleicher Zeit bewerkstelligen kann. Der Hersteller rechnet mit einem globalen Einsatz seines Diagnostik-Geräts noch in diesem Jahr. Und Sight Diagnostics bleibt dem eingeschlagen Weg treu und entwickelt derzeit weitere Diagnostikgeräte.
Über den Autor:
Jonas Proeger ist Marketing Director bei Trinamic Motor Control.
