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Systemlösung aus einer Hand: Life-Science-Laboratorien effizient automatisiert

Zeit ist Geld, das gilt auch für die Labortechnik. Wer wirtschaftlich arbeiten möchte, muss Prozesse automatisieren, zum Beispiel die Probendetektion. Trotz zunehmender Automatisierung dürfen bei der Identifikation und der Rückverfolgung keine Fehler passieren.

xxx Bildquelle: © Leuze/Tecan

Der BCL 300 im Einsatz

Geringe Einbauabstände, kleine Modulgrößen und schnelles Codelesen schon ab minimalem Abstand – diese Anforderungen stellen Codeleser immer wieder vor besondere Herausforderungen. Den richtigen, auf die Anforderungen für eine Multilane-Anwendung zugeschnittenen Scanner zur Detektion von Proberöhrchen und für deren Zuordnung und Rückverfolgbarkeit zu finden – das war zugleich Aufgabe und Herausforderung für Markus Wolf.

Als Senior System Analyst entwickelt Wolf seit über 20 Jahren Systemkonzepte für Tecan. Scanner spielen hierbei im gesamten Arbeitsablauf eine wichtige Rolle, um Proben effektiv nachverfolgen zu können und so die Prozesssicherheit zu erhöhen. »Letztendlich geht es bei der Entwicklung immer darum, die Customer Needs in Design Input Requirements aufzunehmen und diese mit verschiedenen Scannerspezifikationen abzugleichen, um so dem Endkunden die bestmögliche Lösung anbieten zu können«, erläutert Wolf.

Platzsparende Integration

Barcodeleser müssen sich trotz weitem Lesefeld möglichst platzsparend in kompakte Analysegeräte integrieren lassen. Für Tecan war dies ein entscheidendes Kriterium, warum die Wahl für die neue Automationsplattform auf den Barcodeleser BCL300 von Leuze electronic fiel. »Ein weiterer Vorteil war, dass sich zahlreiche Sonderfunktionen wie zum Beispiel Softwarekommandos und Sicherheitsfeatures flexibel in den Barcodeleser integrieren ließen«, so Wolf.

Selbst die Optik des Geräts wurde auf die individuellen Anforderungen von des Labortechnik-Herstellers hin modifiziert. Somit entstand ein eigener, exakt auf die Bedürfnisse zugeschnittener, spezifischer und pre-konfigurierter Scanner, welcher mit einer kundenspezifischen Typennummer versehen wurde und damit dem Change Management bei Leuze electronic unterliegt. Das bedeutet, dass keinerlei Software- oder Hardwareänderungen ohne vorhergehende Kundenabstimmung vorgenommen werden können.

Sowohl die Optik als auch die Leiterplatte kommen aus der Leuze-Gruppe: Das Optik-Modul wird vom Optosensorikhersteller in Owen gefertigt – die bestückte Leiterplatte sowie das darauf aufbauende integrierte System kommen von der Leuze Assembly, einem 100%igen Tochterunternehmen.

Herausforderung Multilane

Bei der konkreten Multilane-Anwendung auf der Freedeom EVO-Plattform von Tecan müssen 6 x 16 Reihen identifiziert werden, bei der neuen Fluent-Plattform sind es sogar 6 x 32. Die Probenanzahl hochgerechnet, entspricht dies bei der Freedom EVO-Plattform einer 96-Well-Platte, bei Fluent zweien. Die Proben und auch die Positionslabels müssen dabei im »Fly-Bye« vom Barcodescanner sehr schnell und zeitgleich gelesen und einander entsprechend zugeordnet werden.

Der BCL 300 (Laserklasse 2)  liest die Probenreihen aufgrund seiner Tiefenschärfe unabhängig davon, in welcher Reihenfolge die Racks eingeschoben werden. Je nach Analysegerät wird die offene Plattform mit einer Edelstahl- oder Aluminiumoberfläche auf einem Arbeitstisch aufgesetzt. Das neue Fluent ID-Modul arbeitet effizient und vermeidet Warte- und Beobachtungszeiten für die Liquid-Handling-Station, indem es innerhalb von nur drei Sekunden 32 Barcodes einlädt und identifiziert. Es ist mit einem Statusanzeiger ausgestattet, welcher dem Anwender nach erfolgtem Einladen der Tubes einen »Pass« oder »Fail« sofort signalisiert.

Fehlerquellen minimieren

Um die Probenbarcodes sicher zu identifizieren, setzt Wolf auf eine weitere Funktion des BCL300, die eigens für Tecan adaptiert wurde: die geometrische Analyse des reflektierten Laserlichts. Damit kann die Auswerteeinheit des Barcodescanners die horizontale Position des Reflexes genau bestimmen, wodurch eine exakte Zuordung des Positions- oder Probenbarcodes möglich wird. Gleichzeitig erfolgt eine zeitliche Analyse des Lesetores, sodass die zeitliche Detektion des Probencodes auf einen bestimmten Positionsbarcode zurückzuführen ist. Das bedeutet: Positions- und Probenbarcodes können gegeneinander geprüft und somit eine sichere Zuordnung auf die jeweilige Position innerhalb des Probenracks gewährleistet werden.

Zudem bietet der BCL 300 die Funktion einer Lichtschranke und ermöglicht damit eine Aktivierung ohne zusätzliche Sensorik, was weitere Fehlerquellen minimiert und Kosten einspart. Bei dieser Variante zeigt der Barcodeleser mit reduziertem Scanstrahl auf einen gegenüberliegenden Reflektor, während das Lesetor geschlossen bleibt. Erst durch das Einfahren der Racks wird der Reflektor verdeckt und somit der Scanner aktiviert.

Dr. Lutz Werner, Global Industry Manager Laboratory Automation bei Leuze Bildquelle: © Leuze

Dr. Lutz Werner, Global Industry Manager Laboratory Automation bei Leuze