医療機器会社、研究室用遠心分離機の静かでメンテナンスフリーの稼働を実現
クライアントの背景
クライアントは、韓国に拠点を置く ISO 13485 認定の医療機器メーカーで、臨床および研究用途向けの臨床検査機器を専門としています。同社の製品ポートフォリオには、高速遠心分離機、自動サンプルプロセッサ、血液分析システムが含まれており、アジア、ヨーロッパ、北米の 1,200 以上の病院や診断研究所で使用されています。同社はイノベーションと規制遵守に重点を置いており、アジア太平洋地域の医療検査機器サプライヤーとして常にトップ 10 にランクされています。
挑戦
2025 年、クライアントは、既存のモーター プラットフォームの 3 つの重大な制限に対処することを目的とした次世代遠心分離機開発プログラムを開始しました。
- 過度の騒音レベル:既存のブラシ付き DC モーターは、高速動作中に 68 ～ 75 dB の騒音を発生していましたが、これは高級な臨床検査環境に必要な 60 dB の制限を超えており、長時間の動作サイクル中にユーザーの疲労を引き起こしていました。
- カーボンダスト汚染:ブラシの摩耗により微細な炭素粒子が生成され、クリーンルームや PCR に敏感な実験室環境では最小限ではあるものの汚染リスクが生じ、分子診断の顧客の間で懸念が高まっています。
- 計画されたメンテナンスの負担:1,500 時間ごとのモーター ブラシの交換にはオンサイト サービス訪問が必要であり、研究室のワークフローが中断され、エンド ユーザーの総所有コストが増加しました。
- 速度安定性の要件:臨床プロトコルでは、正確なサンプル分離と再現性のある結果を得るために、広い速度範囲 (500 ～ 6,000 RPM) にわたって正確な RPM 制御 (±1%) が必要でした。
解決策
広範な技術評価と競争力のあるベンチマークプロセスを経て、クライアントは当社の製品を選択しました。57mm NEMA23 24VDC ブラシレス DC モーター新しい遠心分離機プラットフォームのコアドライブコンポーネントとして使用されます。この決定は、モーターの性能特性の独自の組み合わせに基づいて行われました。
| デザインの優先順位 | NEMA23 BLDC モーターの利点 |
|---|---|
| 超静かな動作 | 精密にバランスのとれたローターを備えたブラシレス設計により、3,000 RPM で 52 dB 未満の騒音レベルを達成し、臨床検査室の要件を十分に満たしています。 |
| 微粒子排出ゼロ | カーボンブラシがないということはブラシダストがゼロであることを意味し、分子生物学や PCR アプリケーションのクリーンルーム互換性を確保します。 |
| メンテナンスフリーの設計 | 密閉ベアリングとブラシレス構造により、日常的なメンテナンスが不要になり、機器のダウンタイムが削減されます。 |
| 正確な速度調整 | 閉ループ制御によるホール センサー フィードバックにより、±0.5% RPM 精度を維持し、再現可能な臨床結果を実現します。 |
| 最小限の発熱 | 高効率設計により熱出力が最小限に抑えられ、アクティブな冷却の必要性がなくなり、システム全体の複雑さが軽減されます。 |
| コンパクトなフォームファクター | NEMA23 マウントを備えた 57 mm のフレーム サイズにより、前世代と比較して遠心分離機の設置面積を 22% 削減できます。 |
実装
開発と検証のプロセスは、クライアントの ISO 13485 設計管理手順に従い、9 か月かけて完了しました。
- 設計フェーズ (1 ～ 3 か月目):カスタムローターカップリング設計や遠心分離機固有の負荷プロファイルに合わせたモータードライバーパラメーターの最適化など、機械的および電気的統合を協調的に行います。加速寿命試験は、10,000 時間の耐用年数目標を検証するために実施されました。
- 検証と検証 (4 ～ 7 か月目):IEC 61010-1 安全性準拠、IEC 61326-1 に準拠した EMC/EMI テスト、および 3 つの独立した診断研究所での臨床パフォーマンス検証を含む包括的なテスト。 20 台のプロトタイプ ユニットにわたって合計 15,000 回のテスト サイクルが完了しました。
- 規制当局への提出 (8 ～ 9 か月目):CE マーキング (IVDR) および KFDA 承認のために技術文書が提出されました。どちらの認証も、モーター関連の観察や不適合なしに取得されました。
結果
当社の NEMA23 BLDC モーターを搭載した新しい遠心分離機プラットフォームは、すべての設計目標を上回っており、商用発売以来、非常に優れた市場フィードバックを受けています。
| パフォーマンス指標 | ターゲット | 達成 | 状態 |
|---|---|---|---|
| 3,000RPMでの動作音 | ≤55dB | 48dB | ✓ 超過 |
| 速度精度 | ±1% | ±0.5% | ✓ 超過 |
| モーターの寿命 | ≧8,000時間 | 10,000時間以上 | ✓ 超過 |
| 初年度のフィールド故障率 | ≤2% | 0.2% | ✓ 超過 |
| 機器の稼働時間 | ≥99% | 99.8% | ✓ 超過 |
| 機器の設置面積の削減 | ≥15% | 22% | ✓ 超過 |
商用リリースから最初の 12 か月以内に、クライアントは 28 か国の研究所から 800 台を超える遠心分離機ユニットの注文を受けました。顧客満足度調査によると、NPS スコアは 72 で、回答者の 68% が最も高く評価している機能として「静かな動作」を挙げています。その後、クライアントは当社の BLDC モーター技術の使用を自動サンプルプロセッサおよび血液分析製品ラインに拡大しました。
お客様の声
「57mm NEMA23 ブラシレス DC モーターは、次世代の遠心分離機プラットフォームに関する当社のビジョンを達成するのに役立ちました。ノイズの低減だけでもユーザー エクスペリエンスが変わりました。お客様からは、オープン プランの研究室に騒音を発生させることなく遠心分離機を直接設置できるようになったと常々言われています。また、メンテナンス不要の設計により、アフターセールス サポート コストも大幅に削減されました。」
— 韓国の医療機器メーカー、研究開発ディレクター
結論
このケーススタディは、医療機器のイノベーションにおいてモーター技術が果たす重要な役割を示しています。 57mm NEMA23 BLDC モーターを選択することで、クライアントはノイズ、汚染、メンテナンス、精度の要件に同時に対処することができ、世界の診断装置市場における競争力を強化する真の次世代製品が可能になりました。お客様が機器ポートフォリオ全体にわたってブラシレスモーターの採用を拡大する中、当社はこのパートナーシップを継続できることを誇りに思っています。
