Automatisiertes Pipettieren - effizient und ergonomisch zugleich

Das exakte und effiziente Übertragen von Proben in kleinsten Dosiermengen ist essentiell in der Life-Science-Branche. Hierfür hat INTEGRA Biosciences AG mit ASSIST PLUS einen kompakten Piperttierroboter entwickelt, welcher mittels Mehrkanalpipetten die Proben voll automatisiert aufnimmt und ins Zielgefäss pipettiert.
Teil dieses Prozesses ist das automatische Laden und Abwerfen von Pipettenspitzen, überwacht durch eine von Leuze eigens für INTEGRA Biosciences entwickelte kundenspezifische Lösung, basierend auf der polarisierten Reflexions-Lichtschranke PRK 3B.

Elektronische Pipetten – heute in jedem Labor ein Muss

Heutige Labore, ob in der Biotech-/Pharmaindustrie oder im akademischen Bereich, bearbeiten und analysieren eine immer größere Anzahl an Proben. Dabei werden die Probenvolumina und die dazu gehörigen Laborgefäße immer kleiner. Die hohe Probenanzahl und strengen Anforderungen an Genauigkeit und Präzision machen manuelles Pipettieren zur großen Herausforderung für die Anwender.
Zudem können lange manuelle Pipettierprotokolle zur gesundheitlichen Belastung für die Anwender werden, da bei klassischen manuellen Pipetten Flüssigkeit durch Daumenbewegungen aufgenommen und abgegeben wird. Dies kann zur Entwicklung von RSI-Beschwerden (engl. repetitive strain injury) führen. Deshalb wird bei modernen Pipetten besonders auf Ergonomie geachtet, indem das Gewicht der Geräte reduziert und der Pipettiervorgang elektronisch ausgeführt wird.
Ein Vorteil von ASSIST PLUS ist, dass der Anwender selbst gar nicht mehr Pipettieren muss. Die Pipette kann in den Halter von ASSIST PLUS geklickt werden, und das Protokoll wird automatisch ausgeführt. Um Kreuzkontamination von Proben bei kritischen Anwendungen zu verhindern, werden Pipettenspitzen nur einmal verwendet. Dafür lädt ASSIST PLUS automatisch neue Spitzen und wirft sie nach dem Pipettiervorgang in den dafür vorgesehenen Spitzenabfallbehälter.  

Kundenspezifische Lösung für INTEGRA Biosciences

Die Life-Sciences-Branche und deren breitgefächerte Disziplinen sind geprägt von steter Weiterentwicklung der Analysemethoden. So sind flexible Lösungen für die Aufgaben im Labor gewünscht. INTEGRA Biosciences entwickelt deshalb Laborgeräte, die vielseitig einsetzbar sind.
„In den letzten Jahren haben wir uns auf die Entwicklung von neuen, technologisch fortschrittlichen elektronischen Handpipetten konzentriert, die zum einen einfach in der Handhabung sind, und zum anderen den ergonomischen Anforderungen unserer Kunden entsprechen“, erklärt Stephanie Stursberg, die als Produktmanagerin bei INTEGRA Biosciences tätig ist. Besonders vorteilhaft sei, dass INTEGRA-Kunden die Pipetten sowohl manuell bedienen können, aber auch als Pipettierroboter einsetzen können. „So kann die Laboraustattung jederzeit an den aktuellen Automatisierungsbedarf angepasst werden“, erläutert die studierte Molekularbiologin weiter. Heute umfasst das Portfolio manuelle und elektronische Pipetten, halbautomatische Pipettiergeräte mit bis zu 384-Kanälen sowie automatisierte Lösungen wie ASSIST PLUS.
Zentral an der Entwicklung des hier demonstrierten kompakten Pipettierroboter ASSIST PLUS beteiligt waren Andreas Städler als Projektleiter und Garry Müller als Elektronikentwickler. Eine von zahlreichen Herausforderungen war der automatische Pipettenspitzenwechsel und dessen Überwachung. Es sollte sichergestellt werden, dass alle Pipettenspitzen geladen und am Ende wieder abgeworfen werden.
„Um die kompakte Abmessungen des Roboters zu wahren, schwebte uns zur Überwachung des Spitzenhandlings eine integrierte optoelektronische Lösung, bestehend aus Sensor und Reflektor, vor“, berichtet Andreas Städler. „Eine solche Lösung zu finden, war nicht einfach. Dieses Modul muss Pipettenspitzen, die transparent und teilweise im Durchmesser kleiner als ein Millimeter sind, zuverlässig detektieren können.“ Auch wirtschaftliche Voraussetzungen und Lieferzeiten spielen eine große Rolle. Um allen Anforderungen gerecht zu werden, wurde eine gemeinsam mit Leuze eigens für INTEGRA Biosciences eine kundenspezifische Lösung entwickelt.

Eine kundenspezifische Entwicklung muss nicht teurer sein

Anbieter für Reflexions-Lichtschranken gibt es mehrere. Alle Ansprüche konnten nur von Einem erfüllt werden - und das zu einem nicht einmal höheren Preis als die Standardlösung: David Semprevivo von Leuze machte es möglich. Gemeinsam mit dem am Stammsitz von Leuze in Owen/Teck tätigen Industry Manager für Labor Automation, Dr. Lutz Werner, suchte der Schweizer Key Account Manager nach Möglichkeiten, diesem konkreten Applikationswunsch gerecht zu werden.
Die gefundene Sensor-Reflektor-Lösung basiert auf der polarisierten Reflexions-Lichtschranke PRK 3B von Leuze. Dabei handelt es sich um die weltweit kleinste Reflexions-Lichtschranke mit Laser- und Autokollimationsprinzip überhaupt. Mit ihren geringen Gehäuseabmessungen von standardmäßig kompakten nur 32 x 11 x 17 mm ließ sie sich einfach in den ebenso kompakten Pipettierroboter von INTEGRA Biosciences integrieren.
Mit Sonderabmessungen, abgelenktem Kabel und speziellem Reflektor wurde diese Lösung zu einem eigens für INTEGRA Biosciences entwickelten Gesamtprodukt. Speziell dafür richtete die Tochtergesellschaft von Leuze electronic in Flurlingen, Schweiz, ein kleines Lager ein, um so jederzeit flexibel auf die von INTEGRA Bisosciences georderten Mengen reagieren zu können.
„Es ist uns wichtig, jederzeit auf die Wünsche unserer Kunden individuell und mit unserer langjährigen Branchenerfahrung im Bereich Labor Automation einzugehen“, sagt David Semprevivo. „Auch eine schnelle Lieferzeit ist für uns ein Muss.“ Binnen maximal 2 Tagen verfügt INTEGRA Biosciences so über die abgerufene Menge.

Über die Unternehmen

INTEGRA Biosciences AG, Zizers (CH)

Das 1965 gegründete Unternehmen hat seinen Stammsitz in Zizers in der Schweiz. Knapp 100 Mitarbeiter entwickeln dort Geräte für das Liquid-Handling und die Nährmedienherstellung, weltweit sind 210 Mitarbeiter für INTEGRA Biosciences tätig. Für den globalen Vertrieb seiner Laborgeräte und den Support seiner Kunden verfügt INTEGRA Biosciences über eigene Direktvertriebs- und Support-Niederlassungen in den USA, Kanada, China, Großbritannien, Frankreich, Deutschland, Österreich und der Schweiz sowie ein Netz von weltweiten Vertriebspartnern.

www.integra-biosciences.com

 

Leuze 

Mit Neugier und Entschlossenheit sind die Sensor People von Leuze seit über 50 Jahren Treiber für Innovationen und technologische Meilensteine in der industriellen Automation. Ihre Motivation ist der Erfolg ihrer Kunden. Gestern. Heute. Morgen. Zum Hightech-Portfolio des Technologieführers zählen eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren für die Automatisierungstechnik. Zum Beispiel schaltende und messende Sensoren, Identifikationssysteme, Lösungen für die Datenübertragung und Bildverarbeitung. Einen weiteren Schwerpunkt setzt Leuze als Safety-Experte auf Komponenten, Services und Lösungen für die Arbeitssicherheit. Leuze konzentriert sich auf ihre Fokusindustrien, in denen die Sensor People über tiefgreifendes, spezifisches Applikations-Know-How und langjährige Erfahrung verfügen. Dazu zählen die Bereiche Intralogistik und Verpackungsindustrie, Werkzeugmaschinen, die Automobilindustrie sowie die Labor Automation. Gegründet wurde Leuze 1963 an ihrem Stammsitz in Owen/Teck, Süddeutschland. Heute sind es weltweit über 1200 Sensor People, die mit Entschlossenheit und Leidenschaft für Fortschritt und Wandel dafür sorgen, ihre Kunden in einer sich ständig wandelnden Industrie dauerhaft erfolgreich zu machen. Sei es in den technologischen Kompetenzzentren oder in einer der 21 Vertriebsgesellschaften, unterstützt von über 40 internationalen Distributoren.