Die Vorteile der Laborautomatisierung liegen auf der Hand: Sie befreit Laboranten von eintönigen, immer wiederkehrenden Tätigkeiten, aber auch vom Hantieren mit gefährlichen Stoffen. Sie ermöglicht den 24-Stunden-Betrieb an sieben Tagen der Woche und erhöht die Qualität, Reproduzierbarkeit sowie Rückverfolgbarkeit der Proben. Aber was für die meisten Labors am Wichtigsten ist: Die Automatisierung spart nicht nur Zeit und Kosten, sondern garantiert auch einen fehlerfreien Analyseprozess und damit korrekte Ergebnisse.
Der „Modulare Probenprozessor“ – eine kompakte Bench-Top-Plattform – ist eine Anlage für die Probenvorbereitung, wie sie beispielsweise bei der Chromatographie-Analyse im Hochdruck-Durchsatz für Proben im Bereich von wenigen bis 100 Millilitern – etwa in der Petrochemie, für Lebensmittel oder Duftstoffe eingesetzt wird. Die kompakte Ausführung bereite Proben vor, die dann zum Beispiel auf Wassergehalt, Dichte, Viskosität, Schwebstoffe oder den pH-Wert geprüft werden können.
„Wir automatisieren damit aufwendige manuelle Arbeiten wie Pipettieren, Probenentnahme, Dosieren und Abwiegen über einen großen Volumenbereich und für viele verschiedene Probentypen“, erklärt Projektleiter Markus Schöllauf aus dem Unternehmensbereich Automatisierung und Robotik von Anton Paar.
Gravimetrische Probenentnahme mit Flexibilität
Die gravimetrisch kontrollierte Pipettierung für Teilproben, Dosierungen und Mischungen mit einer hochpräzisen Waage garantiert die korrekten Volumina der erhaltenen Teilproben. Der gesamte Workflow ist softwaregesteuert und die gravimetrisch bestimmten Endvolumen der Teilproben repräsentieren den Eingangswert für die folgende Analyse. Die Standardkonfiguration des Modularen Probenprozessors ist für Viskositäten bis 1000 mPas geeignet. Damit ist die Anlage sowohl für dünnflüssige Lebensmittel – wie etwa Wein – als auch für dickflüssige wie Speiseöl ausgelegt. Proben von Motoröl lassen sich ebenso vorbereiten. Flüssigkeiten höherer Viskositäten sind auf Anfrage möglich.
Nicht umsonst trägt der Modulare Probenprozessor das Attribut „modular“ in seinem Namen. Er kann in dreifacher Weise als Tischgerät im Einsatz sein: Einmal als eigenständiges Tischgerät für die Probenvorbereitung, als Tischgerät, das direkt mit einem Analysegerät verbunden ist und mit einer Durchflusszelle eines Analysegeräts ausgestattet ist, aber auch als Tischgerät in Verbindung mit zusätzlichen Automationsmodulen für den Workflow in einem Labor. Daneben kann es als integraler Bestandteil einer kompletten Automationslösung nach den speziellen Anforderungen eines Labors eingesetzt werden.
Kompakte Präzision
Kompakte Handhabungsportale mit elektrischen Achsen von Festo sorgen für präzise Pipettiervorgänge: die DGEA-Achse in X-Richtung und die EGSK-Achse in Y-Richtung, ausgestattet mit Motoren vom Typ EMMS-ST sind hier im Einsatz. Nach Abschluss eines Pipettiervorgangs sorgt ein pneumatischer AEN-Zylinder von Festo für den Abwurf der gebrauchten Pipette in einen Abfallschacht.
Ein weiteres Handlingsystem, ausgestattet mit den gleichen Achsen, greift die Probenbehälter von den Ausgangstrays und platziert sie auf der Wägeeinheit. Dort erhalten die Probenbehälter von den Pipetten volumengenau die gewünschte Menge der zu testenden Substanz. Daraufhin wird der Probenbehälter vom Handhabungsportal über einen Scanner gehalten, um die Probe per Datamatrix-Code zuordnen zu können.
Mit dem integrierten Barcodeleser sind die Proben über die gesamte Probenvorbereitung rückverfolgbar. Laborbetreiber sind stets über die Herkunft der Teilprobe für die nachfolgenden analytischen Messungen sowie aller Schritte, die an der Teilprobe ausgeführt wurden, im Bilde. Am Ende dieses Prozesses wird die Probe aufs Ausgangstray gesetzt. Möglich ist, die Ausgangstrays mittels eines angedockten Transportsystems aus dem Modularen Probenprozessor zum nächsten Analyse-Prozessschritt weiterzubefördern.
Anton Paar setzt auf Komplettlösung von Festo
„Von Festo haben wir nicht nur die Achsen geliefert bekommen, sondern eine komplette Systemlösung inklusive Codesys-Steuerung CECC“, berichtet Projektleiter Schöllauf über die Zusammenarbeit mit Festo und ergänzt: „Das hat es uns erst möglich gemacht, die überaus kurze Entwicklungszeit von vier Monaten überhaupt einhalten zu können.“ Damit gelang es auch, die beiden Handhabungsportale so zu programmieren, dass sie niemals kollidieren, obwohl sie sich im selben Arbeitsraum bewegen.
Die Entwicklung des Dosierkopfs sei durchaus eine Herausforderung gewesen. Schließlich mussen die Proben auf Milliliter genau den Probenbehältern zugeteilt werden. „Bei diesem Teilprojekt haben die Spezialisten des Unternehmensbereichs Medizintechnik und Laborautomatisierung von Festo bewiesen, über welche Expertise, gepaart mit hohem Engagement, sie verfügen“, so Schöllauf. Besonders wichtig sei dabei auch, dass Produkte, Lösungen und Services von Festo nahezu überall auf der Welt schnell verfügbar sind – Anton Paar will den Modularen Probenprozessor global vermarkten.