Ein System für alle

Seit Beginn der 1980er Jahre entwickelt und produziert die spanische Biosystems S.A., Barcelona, zuverlässige Analysegeräte für Untersuchungslabore auf der ganzen Welt. Als das neue, biochemische Analysegerät BA400 entwickelt wurde, hatten die Mitarbeiter sich ein Motto gesetzt: Es sollte dem Leitsatz der Smart Efficiency entsprechen.

Mit dem Gerät werden in der Klinik menschliche Blutproben untersucht, chemische Parameter erfasst und mithilfe eines optischen, LED basierten Lichtsystems Trübungsmessungen durchgeführt. Die für die Analyse benötigten Flüssigkeiten müssen im Gerät präzise dosiert werden. Dafür hat Biosystems zusammen mit den Fluidspezialisten im Bürkert Systemhaus in Ingelfingen eine kundenspezifische Lösung entwickelt. Das Besondere daran: Sie ist modular aufgebaut, so dass sie nicht nur in dem einen neuen Gerät verwendet, sondern auch in weiteren Produkten des spanischen Herstellers genutzt werden kann.

Beide Partner arbeiten bereits seit Jahren zusammen. Für die bisherigen Geräte lieferte Bürkert eine Vielzahl unterschiedlicher Komponenten, was jedoch für die Beschaffung und die Wartung mit einem gewissen Aufwand verbunden war. Um kosteneffizienter und flexibler arbeiten zu können, beschlossen die Ingenieure von Biosystems, eine Dosiereinheit zu entwickeln, die sich nicht nur für das neue, auf hohen Durchsatz ausgelegte Blutanalysesystem, sondern universell für alle Analysatoren des breitgefächerten Portfolios eignen sollte. Zuverlässigkeit und Genauigkeit für die klinischen Untersuchungen mussten dabei natürlich erhalten bleiben. Für die Analysen müssen schließlich Mengen von 2 µl präzise dosiert werden – so wenig, das man es mit dem bloßen Auge kaum sehen kann.

Die technische Herausforderung, diesen Plan umzusetzen, war groß: Die gesamte Dosiereinheit bestand aus fünf integrierten Komponenten, nämlich der Injektionseinheit, zwei Ventilen, einem Drucksensor und einem Filter auf einem transparenten Kunststoffspritzteil. Darüber hinaus wird, je nach Ausführung der verschiedenen Analysegeräte, eine unterschiedliche Anzahl an Dosiereinheiten im Gerät benötigt. Aus diesem Grund stand sehr schnell fest, dass die neue Lösung einen modularen Aufbau haben muss. So kann sie als einzelne Einheit in einem Gerätetyp eingesetzt werden oder in beliebiger Anzahl verwendet werden.

Um die sehr hohe Dosierpräzision, die in der Mikrofluidik für das Steuern von Flüssigkeiten auf kleinstem Raum erforderlich ist, sicher zu erreichen, nutzten die Ingenieure von Biosystems das umfangreiche Wissen und die Erfahrung von Bürkert Fluid Control Systems. Die Basis der Neuentwicklung waren 2/2 oder 3/2-Wege-Magnetventile vom Typ 127 und das direkt wirkende, mediengetrennte 3/2-Wege-Wippen-Magnetventil 6628 von Bürkert. Beide Ventile nutzen die bewährte Wippentechnologie, die nicht nur Rückdruckdichtheit, sondern auch eine gute Spülbarkeit und ein geringes internes Volumen bietet. Das präzise Schalten kleinster Volumen auch aggressiver Medien ist damit sichergestellt, wobei die Temperatur in der Spule kaum ansteigt.

Die Fluidspezialisten lieferten jedoch nicht nur die Lösung für das Steuern der Flüssigkeitsströme. Eine wesentliche Funktion in der Blutanalyse ist die Detektion und Prävention von Luftblasen, die die Analyseergebnisse erheblich verfälschen können. Daher hat Bürkert bei der Ausführung der Dosiereinheit raue Oberflächen, Toträume und scharfe Kanten vermieden.

Eine besondere Herausforderung war ein transparentes Sichtfenster, das auf Wunsch von Biosystems oberhalb der Dosiereinheit und unterhalb des Aufbaus mit Ventilen und Drucksensor angebracht werden sollte. Es dient der visuellen Kontrolle des Geräts. Die Ingelfinger Spezialisten entwickelten dafür ein Spritzgussteil aus transparentem Kunststoff, das im Bereich der Dosiereinheit eine sehr hohe Oberflächenqualität aufweist, ohne scharfe Kanten zu haben.

Für den Anwender lässt sich das Gesamtgerät effizient nutzen: Er muss es lediglich mit den entsprechenden Proben und den Reagenzien bestücken. Anschließend analysiert das Gerät automatisch bis zu 400 Proben pro Stunde. Da es wenig Wasser und Reagenzien verbraucht, arbeitet es, wenn die Vorratsbehälter einmal befüllt sind, ohne Unterbrechung acht Stunden am Stück.

Die neue „One-for-all“-Dosiereinheit lässt sich nicht nur im neuen BA 400 nutzen, sondern in mehr als einem Analysator anwenden und wird daher in hohen Stückzahlen hergestellt. Für Biosystems ergeben sich daraus Vorteile durch die geringen Kosten pro Teil, der Hersteller Bürkert profitiert wiederum von der größeren Bestellmenge des Blutanalysespezialisten aus Spanien.

Das Analysegerät BA400 ist aber nicht nur technisch innovativ: Mit seiner formalen Ausführung und seinen optischen Eigenschaften überzeugte es die Jury des Reddot Award, die das Gerät im Jahr 2014 mit dem Designpreis für herausragendes Produktdesign auszeichnete und die „dynamisch geschwungene Linienführung, eine komprimierte, in sich geschlossene Form sowie nachhaltige Umwelteigenschaften“ lobte.

Daniela Krahn Bürkert Fluid Control Systems, Ingelfingen

Weitere Informationen Über Biosystems: www.biosystems.es/ Auf der Messe Medica: Halle 01, Stand B12 Über das Systemhaus: www.buerkert.de Auf der Messe Compamed: Halle 08b, Stand H07