Migliorare il processo di sterilizzazione

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[ elettromedicale ]
Migliorare il processo
di sterilizzazione
I prodotti Rfid con tecnologia Fram consentono di creare un’interessante
combinazione tra la sterilizzazione con raggi gamma e i vantaggi offerti
dalla tecnologia Rfid.
N
ella vita quotidiana facciamo
affidamento su prodotti puliti
non contaminati da germi
patogeni. Questo aspetto è
importante soprattutto nel caso della
diagnostica medica e dei prodotti
medicali. Attrezzature come strumenti
chirurgici, macchine per iniezioni ed
endoscopi devono essere disinfettati
prima dell’utilizzo. Altrettanto
importante è la sterilità di prodotti
medicali monouso come aghi, garze
e impianti per giunture femorali e
mandibole. Sebbene la diagnostica
in-vitro non riguardi direttamente i
pazienti, ma l’analisi del sangue, delle
urine e di altre sostanze corporee,
è comunque necessario utilizzare
strumenti perfettamente sterilizzati. La
contaminazione delle attrezzature da
laboratorio e delle provette da parte di
microrganismi può portare a risultati
diagnostici alterati o inutili. La sterilità
è un fattore essenziale anche in molti
altri processi di produzione moderni,
ad esempio nella biotecnologia,
nell’industria farmaceutica e cosmetica
e nel settore alimentare. È importante
prendere in considerazione tutti i fattori,
a partire dalle materie prime e dai
mezzi di produzione, fino ai materiali
da imballaggio. Norme, standard e
leggi definiscono i requisiti per la
sterilizzazione. Le autorità pubbliche
competenti, come la Food and Drug
Administration negli Usa, controllano
che tali requisiti vengano rispettati.
SELEZIONE DI ELETTRONICA
Come avviene
la sterilizzazione
Esistono diversi metodi per sterilizzare
un prodotto o uno strumento; il
più diffuso consiste nell’uccidere i
microrganismi mediante esposizione
al calore. Nel settore sanitario si
utilizzano le autoclavi: qui gli oggetti da
sterilizzare vengono esposti al vapore a
una temperatura di circa 125 °C.
La temperatura elevata, l’umidità
e la pressione del vapore sono uno
svantaggio in questo tipo di approccio
perchè alcuni materiali non resistono
a queste condizioni. Per questo motivo
si sta diffondendo un altro metodo di
sterilizzazione: l’irradiazione con raggi
gamma o raggi X. Questo metodo
offre diversi vantaggi. I raggi gamma
penetrano a fondo, il che consente
di disinfettare prodotti già imballati,
all’interno di grandi scatole e perfino
sui pallet a temperatura ambiente. In
pratica gli oggetti vengono sterilizzati
nell’ultima fase del processo di
produzione, per cui vengono a mancare
settembre 2011
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le costose condizioni della “clean
room”. La dose di irradiazione dipende
delle condizioni microbiche originali dei
prodotti e dal livello di sicurezza finale.
Di solito si richiede una dose compresa
tra 25 e 45 kGy.
Rintracciabilità
dei prodotti sterilizzati
I processi logistici moderni utilizzano
la tecnologia di identificazione a radio
frequenza per etichettare e tracciare
gli oggetti. Nella forma più semplice
un tag Rfid elettronico contiene un
ID univoco, simile a un’etichetta con
codice a barre. Diversamente da
quest’ultima, i tag Rfid possono essere
letti mediante un’interfaccia aerea,
senza accesso ottico diretto al tag. In
questo modo è possibile identificare
ogni singolo oggetto contenuto in una
scatola, senza doverla aprire. Un altro
aspetto importante è che le etichette
Rfid sono in grado di conservare
altri dati che possono essere scritti
durante il processo di produzione
(numero lotto, data produzione, data
scadenza, tipo prodotto, ecc.) e lungo
la catena di fornitura (uscita dalla
fabbrica, data sterilizzazione, partner
di logistica, ecc.). Soprattutto nel
caso degli strumenti e dei prodotti
medicali è importante identificare
gli oggetti in modo affidabile e
documentare il trattamento e il tipo di
produzione. Eventuali errori possono
mettere in pericolo la vita del paziente.
Per sfruttare al massimo queste
caratteristiche è necessario combinare
l’irradiazione gamma e le tecnologie
Rfid. I tradizionali prodotti Rfid basati
su Eeprom non resistono però al
processo di irradiazione, in quanto
dopo l’esposizione il contenuto della
memoria viene cancellato. È a questo
punto che entra in gioco la straordinaria
tecnologia Fram di Fujitsu.
La tecnologia Fram
A differenza delle memorie non
volatili tradizionali il contenuto di
una cella Fram non viene archiviato
sotto forma di portatore di carica in
un ‘floating gate’. Le informazioni
sono contenute nella polarizzazione
del materiale ferroelettrico titanato
zirconato di piombo, che viene posto
SELEZIONE DI ELETTRONICA
tra due elettrodi in forma di pellicola
sottile. Applicando un campo elettrico,
il materiale si polarizza in una direzione
e mantiene questa struttura anche
quando il campo viene tolto. Invertendo
la direzione del campo elettrico, gli
atomi si polarizzano nella direzione
opposta. Una cella di memoria Fram ha
la stessa struttura di una cella Dram
ed è costituita da un transistor e un
condensatore, ma in questo caso la
cella Fram contiene un condensatore
con un dielettrico ferroelettrico.
L’energia applicata durante il processo
di irradiazione elimina la carica nei
floating gate delle celle Eeprom, senza
però influire sulla polarizzazione delle
celle Fram. Alcuni studi scientifici
hanno dimostrato la resistenza della
Fram alla radiazione con dosi fino
a 50kGy. La Fram offre anche altri
vantaggi, soprattutto per i prodotti Rfid.
Non dovendo sostituire grandi quantità
di carica, le pompe che generano
tensioni di programmazione elevate
non servono. Quindi la tecnologia
Fram consente di risparmiare più
energia della Eeprom, il che influisce in
modo positivo direttamente sul range
operativo dei tag Rfid. Considerati i
bassi valori di consumo della Fram, il
range operativo è maggiore per una
data intensità di campo o di densità
di energia. La velocità di scrittura
delle memorie Fram è alta quanto la
velocità di lettura, cioè l’accesso in
scrittura della Fram è circa 25 volte
maggiore dell’accesso in scrittura
della Eeprom. Il numero massimo di
cicli di Flash e Eeprom è compreso tra
10.000 e 100.000. Superato questo limite,
non è più possibile archiviare in modo
affidabile il contenuto della memoria.
Confrontando gli oltre 10 miliardi di cicli,
la durata di una Fram è praticamente
illimitata, il che consente di riutilizzare
moltissime volte i tag Fram. A volte la
Fram viene erroneamente associata al
ferromagnetismo; i campi magnetici non
influiscono sul materiale ferroelettrico.
Un’interessante
combinazione
Rispetto ai tradizionali chip Rfid basati
su Eeprom/Flash, la famiglia FerVID di
Fujitsu offre le stesse elevate velocità di
trasferimento dati, sia per la lettura che
per la scrittura sulle lunghe distanze.
L’accesso in scrittura, specificato
in 10 miliardi di cicli, è superiore a
quello dei tag Rfid tradizionali, con
conseguente riduzione di costi e tempi.
Fujitsu offre prodotti Rfid Hf e Uhf con
tecnologia Fram. I dispositivi hanno
una frequenza operativa di 13,56 MHz
e sono dotati di memorie da 2 kByte
e 256 Byte. Nella banda Uhf da 860 a
900 MHz, Fujitsu offre il dispositivo
Fram a 4 kByte. I prodotti sono dotati di
comandi di trasmissione anticollisione,
blocco e lettura/scrittura veloce. Sono
anche disponibili due tipi di dispositivi
a doppia interfaccia: un prodotto
Rfid tradizionale senza contatto e un
derivato con un’altra interfaccia Spi
a contatto. Questo tipo a interfaccia
doppia può essere implementato come
parte di un sistema embedded basato
su microcontrollore.
Dirk Fischer
Product Marketing Engineer
Fujitsu
www.emea.fujitsu.com/fram
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