Validation of new functionalities for the performance optimization of an automatic compounding system for non-hazardous injectable drug bags

The thesis deals with the application of robotics to hospital pharmacy, focusing on the APOTECAbag automated system developed by Loccioni. In a clinical context increasingly focused on safety, efficiency, and traceability of drug therapy, automating drug preparation processes represents a strategic opportunity to reduce human error, optimize resources, and improve the quality of healthcare services. Traditionally, non-toxic drugs are prepared directly in hospital wards by nursing staff, a practice that presents limitations such as dosage variability, risk of errors, drug waste, and traceability difficulties. APOTECAbag addresses these issues with a robotic solution that produces ready-to-use bags containing standardized doses in sterile and safe conditions. The thesis focuses on the analysis, design, and validation of two key new system functionalities: Bag-2-Bag mode: allows the direct transfer of the active ingredient from a mother bag to several daughter bags without passing through vials. This reduces operating times by 31% compared to the traditional vial-based process and maintains high accuracy even for micro-doses of 1 mL. New mixing system for lyophilized drugs: a torque motor-based shaker that improves dissolution and reduces reconstitution times by 25–30%, ensuring greater mechanical stability and flexibility in handling vials of different sizes. Experimental tests were conducted in collaboration with Ancona Hospital. Multidisciplinary collaboration ensured a comprehensive approach, from mechanical design and software development to clinical verification. In conclusion, these two innovations significantly enhance the efficiency and reliability of the APOTECAbag system, enabling more flexible and safer drug management and contributing to the digitalization and modernization of hospital pharmacy.

La tesi tratta l’applicazione della robotica alla farmacia ospedaliera, focalizzandosi sul sistema automatizzato APOTECAbag sviluppato da Loccioni. In un contesto clinico che punta sempre più su sicurezza, efficienza e tracciabilità della terapia farmacologica, l’automazione della preparazione dei farmaci rappresenta un’opportunità strategica per ridurre errori umani, ottimizzare risorse e migliorare la qualità dei servizi sanitari. Tradizionalmente, i farmaci non tossici vengono preparati direttamente nei reparti dagli infermieri, una pratica che presenta limiti come variabilità nelle dosi, rischi di errore, sprechi e difficoltà di tracciabilità. APOTECAbag risponde a questi problemi con una soluzione robotica che produce sacche pronte all’uso, contenenti dosi standardizzate in condizioni sterili e sicure. La tesi si concentra sull’analisi, progettazione e validazione di due nuove funzionalità chiave del sistema: Modalità Bag-2-Bag: consente il trasferimento diretto del principio attivo da una sacca madre a diverse sacche figlie, senza passare per fiale. Ciò riduce i tempi operativi del 31% rispetto al processo tradizionale e mantiene alta l’accuratezza anche per microdosi di 1 mL. Nuovo sistema di miscelazione per farmaci liofilizzati: un agitatore basato su motore a coppia che migliora la dissoluzione e riduce i tempi di ricostituzione del 25-30%, garantendo maggiore stabilità meccanica e flessibilità nel trattamento di fiale di diverse dimensioni. I test sperimentali sono stati condotti in collaborazione con l’Ospedale di Ancona. La collaborazione multidisciplinare ha assicurato una visione completa, dalla progettazione meccanica allo sviluppo software fino alla verifica clinica. In conclusione, le due innovazioni migliorano significativamente efficienza e affidabilità di APOTECAbag, favorendo una gestione più flessibile e sicura dei farmaci e contribuendo alla digitalizzazione e modernizzazione della farmacia ospedaliera.