In-Vitro Veritas. Highspeed Diagnostik, automatisch fehlerlos.

In Analyselaboren werden täglich unzählige Proben getestet. Die Vorteile der Automatisierung in diesem Bereich liegen auf der Hand: Sie ermöglicht schnellere Ergebnisse, höheren Durchsatz, geringere Fehleranfälligkeit und weniger Personalkosten. Um für einen reibungslosen Ablauf zu sorgen, kommt es bei den Antriebssystemen der Automaten vor allem auf hohe Dynamik und Präzision an. Wir sprachen mit Dr. Aihua Hong über Anforderungen und Entwicklungen in diesem Marktsegment, für das sie bei FAULHABER zuständig ist.

In welchen Branchen spielt die Laborautomatisierung eine Rolle?

Automatisierte Prozesse gibt es in allen Laborbereichen, etwa in der Chemie, Pharma- und Lebensmitteltechnologie. Die Medizinbranche ist ein Bereich mit einem weltweit starken Wachstum. Automatisierte Lösungen sind dort schon seit vielen Jahren bei der sogenannten In-vitro-Diagnostik (IVD) unverzichtbar, also der Analyse medizinischer Proben wie Blut, Urin oder Gewebe. Zudem werden Versuchsabläufe auch in den Forschungslaboren von Pharmaunternehmen bei der Neuentwicklung von Arzneimitteln immer häufiger automatisiert.

Was genau ist unter Laborautomatisierung zu verstehen?

Das Ausmaß der Automatisierung ist in den verschiedenen Laboren sehr unterschiedlich. Die Spanne reicht von der Durchführung einzelner Prozesse mit Stand-Alone-Geräten bis zur kompletten Probenanalyse in komplexen Anlagen. Letztere werden vor allem in Bereichen benötigt, in denen sehr viele Proben nach einem standardisierten Protokoll untersucht werden müssen und wenig Flexibilität erforderlich ist – etwa bei der IVD im Zentrallabor eines Krankenhauses oder in großen Laboren für medizinische Diagnostik.

Welche Prozesse werden dort automatisch durchgeführt?

In diesen Laboren läuft nahezu der gesamte Analysevorgang automatisch ab. Das beginnt bereits bei der Vorbereitung der Blutproben in den Entnahmeröhrchen, die nach Farben kodiert sind. Ein Scanner erfasst, welche Analyse für ein Röhrchen erforderlich ist und sorgt dafür, dass es von einem Roboterarm entsprechend sortiert wird. Einige dieser Proben werden zudem zentrifugiert, um die Blutbestandteile voneinander zu trennen. Anschließend werden sie in speziellen Transporteinheiten zur eigentlichen Analysestation befördert, zum Beispiel per Fließband oder in einem kleinen Wagen mit Radantrieb.

Was passiert in der Analysestation?

Die Probe wird zunächst identifiziert, indem der Barcode auf eine Kamera ausgerichtet und ausgelesen wird. Anschließend wird die Verschlusskappe vom Röhrchen geschraubt und ein Teil der Probe entnommen. Für eventuelle spätere Tests wird das Röhrchen wieder verschlossen und archiviert. Die Probe wird für die eigentliche Analyse in ein Reaktionsgefäß überführt, zum Beispiel auf eine Testplatte oder eine Petrischale. Beim anschließenden Versuchsablauf wird die Antriebstechnik hauptsächlich für Prozesse wie Pipettieren, Liquid Handling, Mischen und Rühren gebraucht.

Welche Anforderungen müssen die Motoren erfüllen?

Im gesamten Prozessablauf müssen viele verschiedene Bewegungen durchgeführt werden, dementsprechend unterschiedlich sind Ansprüche an die Antriebstechnik. Die Förderbänder brauchen große, leistungsstarke Motoren, in den mobilen Komponenten müssen sie möglichst kompakt und leicht sein. Dank unseres umfassenden Produktportfolios können wir die ganze Palette abdecken und für nahezu jede Anforderung eine sehr gute Lösung bieten.

Können Sie uns Beispiele nennen?

Viele der Anwendungen benötigen ein hochdynamisches System für wiederholte Start-Stopp-Bewegungen, etwa bei Pick-and-Place- und Pipettiervorgängen. Dabei ist Schnelligkeit ebenso gefordert wie eine sehr präzise Positionierung. Zudem spielen hier Größe und Gewicht eine Rolle: Der Antrieb für die Auf- und Abwärtsbewegung von Greifarm oder Pipettierkopf befindet sich meistens in der mobilen Komponente. Er muss daher besonders leicht und kompakt sein.

Welche Vorteile bieten Motoren von FAULHABER?

Für solche Anwendungen sind die DC-Kleinstmotoren der Serien 1524SR und 2224SR besonders gut geeignet. Sie haben keine Eisenanker und sind daher viel leichter und kleiner als andere Modelle, die in Bezug auf die Leistung vergleichbar sind. Gleichzeitig zeichnen sie sich durch eine sehr hohe Dynamik aus. Sie werden meist in Kombination mit einem Encoder der Serie IE2 eingesetzt, der die Gesamtlänge der Einheit um lediglich zwei Millimeter vergrößert. So wird bei sehr kompakter Bauweise eine hohe Leistung erreicht.

Gibt es weitere Gründe, sich für FAULHABER-Produkte zu entscheiden?

Unsere Kunden legen besonders großen Wert auf qualitativ hochwertige Komponenten, damit ihre Geräte lange zuverlässig funktionieren. Etwa neunzig Prozent ihres Gewinns generieren sie mit den Reagenzien, die sie für die Probenanalyse mit ihrem Gerät vertreiben. Die Lebensdauer ihrer Apparate und der konstante Absatz der Reagenzien hängen also unmittelbar zusammen.
Außerdem müssen die Geräte für die IVD ein aufwendiges Zertifizierungsverfahren durchlaufen, bevor sie in Betrieb genommen werden dürfen. Um diesen Prozess nicht wiederholen zu müssen, wird der Ersatz vorhandener Geräte durch andere Modelle möglichst vermieden. Daher spielt auch die Verfügbarkeit von Ersatzteilen eine große Rolle. Sollte nach langer Betriebsdauer einmal eine Komponente von FAULHABER ausgetauscht werden müssen, kann sich der Kunde darauf verlassen, dass er diese auch nach vielen Jahren noch von uns beziehen kann.