Sensoren & Steuerungen

Life-Science-Laboratorien effizient automatisiert

Mit Sensorik von Leuze electronic bietet Tecan als weltweit führender Hersteller von Laborinstrumenten und -lösungen für Laboratorien im Life-Science-Bereich eine effiziente Automatisierung.

Fotos: Leuze/Tecan
Fotos: Leuze/Tecan

Geringe Einbauabstände, kleine Modulgrößen und schnelles Codelesen schon ab minimalem Abstand – diese Anforderungen stellen Codeleser immer wieder vor besondere Herausforderungen. Den richtigen, auf ihre 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 dieser seit über 20 Jahren Systemkonzepte für den Schweizer Hersteller und Lösungsanbieter für Laborinstrumente Tecan.

Scanner spielen hierbei eine wichtige Rolle im gesamten Workflow, um Proben effektiv nachverfolgen zu können und so die Prozesssicherheit zu erhöhen. Tecans Endkunden sind Pharma- und Biotechnologieunternehmen, Forschungsabteilungen von Universitäten sowie forensische und diagnostische Laboratorien im Life-Science-Bereich.

Platzsparende Integration

Häufige Anforderung ist, dass sich der Barcodeleser trotz weitem Lesefeld möglichst platzsparend in kompakte Analysegeräte integrieren lässt. Für Tecan war dies ein entscheidendes Kriterium, warum die Wahl für die neue Automationsplattform auf den Barcodeleser BCL300 von Leuze electronic fiel. „Genau genommen war der Barcodeleser BCL 300 von Leuze electronic das einzige Gerät am Markt, dass im Hinblick auf das Lesefeld meine Erwartungen erfüllte“, sagt Markus Wolf. „Ein weiterer Vorteil neben dem großen Lesefeld war, dass sich zahlreiche Sonderfunktionen wie zum Beispiel Softwarekommandos und Sicherheitsfeatures zu einem guten Preis-Leistungsverhältnis flexibel in den Barcodeleser integrieren ließen.“ Selbst die Optik des Geräts wurde auf die individuellen Anforderungen von Tecan hin modifiziert. Somit entstand ein eigener, exakt auf die Bedürfnisse von Tecan zugeschnittener, spezifischer, 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, was für zertifizierte Geräte in der Medizintechnik essentiell ist.

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„Der Barcodeleser BCL 300 war das einzige Gerät am Markt, das im Hinblick auf das Lesefeld meine Erwartungen erfüllte.“

Markus Wolf Senior System Analyst Tecan

Flexible Gesamtlösung aus einer Hand

„Es ist auch ein Vorteil für uns, dass wir unseren ganz individuellen Barcodeleser einschließlich der Leiterplatte als Gesamtpaket von Leuze electronic beziehen können“, so der Systems Analyst. Sowohl die Optik als auch die Leiterplatte kommen aus der Leuze-Gruppe: Das Optik-Modul wird vom Optosensorikhersteller Leuze electronic in Owen gefertigt – die bestückte Leiterplatte sowie das darauf aufbauende integrierte System kommen von der Leuze Assembly, einem 100 %-igen Tochterunternehmen von Leuze electronic.

Barcodeleser BCL 300
Barcodeleser BCL 300

„Unser hoher Innovationsgrad, das gute Preis-Leistungsverhältnis und unsere individuell ausgerichtete Betreuung sind im Markt der EMS-Dienstleister anerkannt“, sagt Sebastian Raible, welcher seit einem Jahr Betriebsleiter bei Leuze electronic Assembly ist. Ein ausgereiftes Logistikkonzept ermöglicht die Kombination eines großen Losgrößenspektrums mit hoher Variantenvielfalt. Die umfangreiche technologische Leistungspalette macht die Leuze electronic Assembly zu einem kompetenten und zuverlässigen Partner für die Bestückung von THT- und SMT- Bauteilen auf flexiblen oder starren PCBs. Ihre Kernkompetenz liegt in der Verbindungstechnologie auf flexiblem Trägermaterial sowie in der Bestückung von fine pitch BGAs inklusive „Package on Package“ (PoP)-Lösungen. Moderne Prüftechnologien wie die Flying-Probe und AOI stellen ihre hohen Qualitätsansprüche zur optischen Prozesskontrolle sicher. Bei dieser konkreten Multilane-Anwendung auf der Freedeom EVO-Plattform von Tecan müssen 6 x 16 Lanes 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. Hierbei gilt eine absolute Nullfehlertoleranz. Der Barcodeleser BCL 300 von Leuze electronic, Laserklasse 2, liest diese Lanes aufgrund seiner hohen Tiefenschärfe unabhängig davon, in welcher Reihenfolge die Racks eingeschoben werden. Das neue Fluent ID-Modul arbeitet hocheffizient und vermeidet Warte- und Beobachtungszeiten für die Liquid-Handling-Station, indem es innerhalb von nur drei Sekunden 32 Barcodes einlädt und identifiziert.

Kundenspezifische Entwicklung eigens für Tecan

Um eine absolut sichere Identifikation der Probenbarcodes zu gewährleisten, setzt Markus Wolf auf eine weitere Funktionalität des BCL300, die eigens für Tecan adaptiert wurde: die geometrische Analyse des reflektierten Laserlichts. Mithilfe dieser Funktionalität kann die Auswerteeinheit des Barcodescanners die horizontale Position des Reflexes genau bestimmen. Damit ist eine exakte Zuordnung des Positions- oder Probenbarcodes möglich. Gleichzeitig erfolgt eine zeitliche Analyse des Lesetores, so dass die zeitliche Detektion des Probencodes auf einen bestimmten Positionsbarcode zurück-geführt werden kann. Das bedeutet: Positions- und Probenbarcodes können gegeneinander geprüft und somit eine sichere Zuordnung auf die jeweilige Position innerhalb des Probenracks gewährleistet werden. Das ist extrem wichtig, denn speziell wenn es um die lückenlose Identifikation und Rückverfolgbarkeit von Proben im Labor geht, gilt bei der Automatisierung von Analyseprozessen: hier dürfen keine Fehler passieren.

Die Kombination einer schnellen, zuverlässigen Identifikation mit einem direktem Feedback und Fehlerhandling bei der Fluent-Plattform stellt für den Anwender eine wirtschaftliche Lösung dar: im Vergleich zu herkömmlichen Automatisierungsansätzen erspart diese Variante dem Endanwender jährlich mehrere Tage Zeit.

Dr. Lutz Werner

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