Motores DC de Faulhaber en sistemas de monitorización del polen, fiabilidad y precisión

“Caso de éxito: Los motores de Faulhaber se han incorporado en los sistemas de monitorización de Helmut Hund GmbH , ofrecen datos fiables y precisos”

Conocer los niveles de polen cada vez es más importante

Ambrosía, abedul, aliso, avellano: Alrededor del 30% de la población se ve afectada en mayor o menor grado por el polen de estas y otras plantas, árboles y arbustos. Los síntomas pueden ir desde una rinitis relativamente leve hasta un shock anafiláctico, que puede poner en peligro la vida. Por ello, conocer el recuento de polen en un día determinado en un lugar concreto es muy importante para las personas afectadas.

En este artículo, destacamos un caso de éxito de Faulhaber. Se han utilizado sus motores en los sistemas de monitorización del polen de Helmut Hund GmbH. Estos, garantizan que los medidores de polen proporcionen datos fiables para la previsión del polen.

Los estudios prevén que hasta el 50% de la población se verá afectada por el polen en el futuro. Además, el calentamiento global y el cambio climático están alterando la época de floración y, por tanto, los periodos de mayor cantidad de polen. “En los inviernos más suaves, nuestro seguimiento mostró polen de avellano ya a finales de noviembre. Normalmente, este polen se espera en enero”, informa el Dr. Jörg Haus, de Product Management Instruments, Helmut Hund GmbH. Especialmente la ambrosía, que florece de julio a octubre, es un gran problema para los alérgicos. Su potencial de alergia es cinco veces mayor que el de la hierba. “Tan sólo 11 granos de polen en un metro cúbico de aire se consideran una carga pesada”. Esto puede provocar rinitis, sensibilidad a la luz, dolores de cabeza, dificultad para respirar o asma grave. Las plantas importadas también pueden convertirse en un problema inesperado, explica el Dr. Haus: “En los olivos, los contadores de polen al cabo de unos 2 o 3 días ofrecen el resultado – a veces, esto puede llevar hasta varias semanas.

Trampa Burkard: Técnica para identificar los pólenes

Por eso es tan importante saber cuándo y qué polen hay en el aire y en qué concentración. El estándar utilizado en muchos países europeos es la llamada trampa Burkard. Un ventilador aspira constantemente aire y lo hace pasar por un tambor que gira lentamente. En este tambor hay una tira adhesiva a la que se adhieren el polen y otras partículas que se introducen en el tambor. Los 14,4 m³ de aire aspirado a lo largo de un día corresponden a lo que respiraría un adulto en reposo. La tira adhesiva debe ser sustituida y analizada al cabo de siete días como máximo.

A continuación, con la ayuda de microscopios y un libro de referencia para la identificación, los contadores de polen anuncian el resultado en unos 2 o 3 días -a veces, sin embargo, esto puede llevar hasta varias semanas. Y como el polen cambia en función de la estación y el clima, pueden producirse errores durante el análisis que lleven a porcentajes de clasificación errónea. No obstante, este método sigue siendo el mejor para el recuento de polen.

“Lo bueno es que se obtienen datos relativamente precisos en cuanto a la carga de polen y la hora de un día determinado. Estos datos se utilizan luego para generar modelos para una región en un mes o temporada determinados. Debido al funcionamiento del sistema, los datos tienen al menos dos días de antigüedad. Esto no es muy útil para un alérgico. Si estoy planeando una actividad al aire libre hoy o necesito saber si tengo que llevar o no mi spray para el asma, los datos de hace dos días en algunos casos no ayudan”dice el Dr. Haus, resumiendo el problema con la metodología más utilizada. “Así que empezamos a averiguar cómo hacer el proceso más inteligente”.

Los micromotores DC de Faulhaber para el control del polen en tiempo real

En 2003, la Universidad de Friburgo y el Instituto Frauenhofer desarrollaron un prototipo de análisis de polen automatizado. Desde el principio se vio que esta solución requería accionamientos eléctricos, por ejemplo, para el transporte de los porta muestras, el enfoque de la cámara o el escaneo. “El diseño del prototipo no era ideal y no podía comercializarse. Así que en Helmut Hund GmbH, en colaboración con un nuevo socio, decidieron convertirlo en un producto”.

El nuevo socio de la empresa de Wetzlar fue el Instituto Fraunhofer de Tecnologías de la Información Aplicadas FIT de Sankt Augustin. Conjuntamente desarrollaron el monitor de polen BAA500. “BAA significa analizador de bioaerosoles y combina nuestra experiencia en ingeniería de precisión, óptica y electrónica”, explica el Dr. Haus. El dispositivo está climatizado y protegido contra las inclemencias del tiempo. Además, puede tomar entre cuatro y ocho muestras al día, con cada operación de muestreo de unas tres horas, y funciona de forma autónoma hasta seis meses. “El BAA500 nos permite ofrecer una previsión casi en tiempo real de qué polen hay en el aire y en qué concentración”.

Para realizar un análisis, el aparato aspira unos 60 m³ de aire por hora y extrae el polen en portamuestras. El polen tiene un aspecto bastante arrugado debido al impacto del clima y el secado. Una capa de gel en los portamuestras los rellena de nuevo y los hace redondos. “Sólo este paso requiere un alto grado de precisión. Un análisis automático debe ser capaz de captar las pequeñas diferencias de tamaño o la estructura interior”, señala el Dr. Haus. Unos empujadores accionados por micromotores DC de FAULHABER de la serie 1727… C, mueven las muestras bajo un microscopio entre el condensador y el objetivo. Un cartucho calefactor calienta ligeramente el gel.

A continuación, se escanea cada muestra en tres ejes. “A 20 μm, el polen es diminuto. Son aproximadamente una cuarta parte del tamaño de un cabello humano. Por lo tanto, el microscopio de luz ve un área de menos de 0,5 por 0,5 mm en cada foto. La profundidad de campo no es tan grande porque necesitamos una alta resolución”, dice el director de productos de microscopía.

Reconocimiento inteligente de imágenes

Para identificar el polen, Hund utiliza el llamado principio de apilamiento, en el que las imágenes se apilan con la ayuda de un software. Esta técnica también la utilizan, por ejemplo, los astrónomos aficionados. Este método permite generar una imagen global con una profundidad de campo ampliada a partir de varias imágenes de la pila de imágenes (cada una con una profundidad de campo reducida). A continuación, el software identifica los granos de polen individuales mediante un algoritmo. Actualmente, el sistema es capaz de identificar 38 tipos de polen y otros alérgenos, como las esporas de hongos. “Primero hay que enseñar el reconocimiento de imágenes, en función de las diferencias locales y las condiciones meteorológicas. Por eso guardamos miles de imágenes. Para poder salir al exterior, medir y reconocer automáticamente, se necesitan tantos ejemplos y especies como sea posible”.

Tras el análisis, la muestra se transporta a un almacén. Esto permite el análisis posterior y la validación de los resultados. El análisis mediante el microscopio óptico y el hecho de que las muestras se conserven hacen que el BAA500 sea único en comparación con otros sistemas similares. Otro micromotor DC de FAULHABER de la serie 1727…C se encarga del movimiento y la precisión necesarios durante el archivado.

Faulhaber, fiabilidad y precisión

El Estado Libre de Baviera quedó tan impresionado con el sistema que comenzó a crear una red electrónica de información sobre el polen (ePIN) en 2019. Los lugares se seleccionaron sobre la base de un estudio del Centro de Alergia y Medio Ambiente (ZAUM) de la Universidad Técnica de Múnich y el centro de investigación Helmholtz Zentrum München. Se tuvieron en cuenta diversos parámetros climáticos y la densidad de población para distribuir de forma óptima las ocho estaciones de medición.

Además de Múnich, los dispositivos de Hund se encuentran ahora en Garmisch-Partenkirchen, Feucht, Viechtach, Marktheidenfeld, Altötting, Mindelheim y Hof. “El Ministerio de Sanidad de Baviera ha invertido dos millones de euros en esta primera red electrónica de información sobre el polen del mundo. Se trata de una buena inversión, ya que el 50% de los dos millones de alérgicos de Baviera reaccionan al polen”, dijo la ministra de Sanidad de Baviera, Melanie Huml, durante la presentación en 2019.

“El verdadero poder de estos dispositivos reside en la conexión en red”, cree el Dr. Haus, “se pueden hacer predicciones muy precisas si se combinan los datos de las distintas estaciones de análisis del polen y los datos meteorológicos.” Hay un total de 20 dispositivos en Berlín, Wetzlar, Leipzig y Wiesbaden, además de las ubicaciones bávaras del ePIN.

Los datos pueden consultarse en tiempo real las 24 horas del día en línea o a través de una app. Incluso las consultas médicas o los alergólogos gustan de utilizar el servicio para tratar de forma óptima a sus pacientes. “Nuestro dispositivo en Wetzlar es nuestra unidad de pruebas, y cada vez que queremos probar una nueva función tenemos que apagarlo. Mientras realizábamos esta prueba, nos llamaba mucha gente pidiendo los datos. Eso nos demostró que nuestro análisis es muy importante para un gran número de personas. Esa es otra de las razones por las que utilizamos las unidades FAULHABER, porque son fiables, precisas y duraderas“.

A continuación te mostramos un vídeo donde se muestran toda la gama de motores y micromotores de Faulhaber para el sector medical y la automatización de laboratorio:

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