Barcodeleser

Automatisiert zur absoluten Null-Fehler-Toleranz

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Mit Sensorik von Leuze Electronic bietet der Laborinstrumentehersteller Tecan für Laboratorien eine effiziente Automatisierung. Die platzsparende Integration des Barcodelesers war ausschlaggebend für die Wahl der neuen Automationsplattform.

Dr. Lutz Werner
Leuze Electronic

Geringe Einbauabstände, kleine Modulgrößen und schnelles Codelesen schon ab minimalem Abstand – diese Anforderungen stellen Codeleser immer wieder vor besondere Herausforderungen im automatisierten Labor. 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 Wolf 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. „Letztendlich geht es bei der Entwicklung immer darum, die Anforderungen des Kunden in Design Input Requirements aufzunehmen und diese mit verschiedenen Scannerspezifikationen abzugleichen, um so dem Endkunden die bestmögliche Lösung anbieten zu können“, erläutert Wolf. Tecans Endkunden sind namhafte Pharma- und Biotechnologieunternehmen, Forschungsabteilungen von Universitäten sowie forensische und diagnostische Laboratorien im Life-Science-Bereich.

Eine 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“, so Wolf.

Individueller Scanner unterliegt dem Change Management

Ein weiterer Vorteil neben dem großen Lesefeld war, dass sich zahlreiche Sonderfunktionen wie zum Beispiel Softwarekommandos und Sicherheitsfeatures 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 essenziell ist. Der Kunde erhält damit sein individuelles Gerät und kein anderes, wenn gewünscht, auch über viele Jahre hinweg.

„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 Electronic Assembly, einem 100-%igen Tochterunternehmen von Leuze Electronic, das 1977 gegründet wurde.

„Unser hoher Innovationsgrad, das gute Preis-Leistungsverhältnis und unsere individuell ausgerichtete Betreuung sind im Markt der EMS-Dienstleister anerkannt“, sagt Sebastian Raible, seit einem Jahr Betriebsleiter bei Leuze Electronic Assembly. Ein ausgereiftes Logistikkonzept ermöglicht die Kombination eines großen Losgrößenspektrums mit hoher Variantenvielfalt.

Die Kernkompetenz des Unternehmens liegt in der Verbindungstechnologie auf flexiblem Trägermaterial sowie in der Bestückung von Fine Pitch BGAs (Ball Grid Array, zu deutsch Kugelgitteranordnung) inklusive „Package on Package“-Lösungen (PoP). Das Pitch- oder Rastermaß bezeichnet bei elektronischen Bauteilen den Abstand zwischen den Anschlussbeinchen. Von Fine-Pitch-Bauteilen spricht man, wenn dieses Maß kleiner als 0,65 mm ist. Moderne Prüftechnologien stellen die Qualitätsansprüche zur optischen Prozesskontrolle sicher. Die Möglichkeit, dieses Gesamtpaket aus einer Hand zu beziehen, überzeugte System Analyst Markus Wolf.

Proben und Labels werden im Fly-Bye-Modus gelesen

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 zwei Platten. 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, Laserklasse 2, liest diese Lanes aufgrund seiner hohen Tiefenschärfe unabhängig davon, in welcher Reihenfolge die Racks eingeschoben werden. Je nach Analysegerät wird diese offene Plattform mit einer Edelstahl- oder Aluminiumoberfläche auf einem Worktable aufgesetzt. Das neue Fluent-ID-Modul vermeidet Warte- und Beobachtungszeiten für die Liquid-Handling-Station, indem es 32 Barcodes innerhalb von nur 3 s einlädt und identifiziert.

Um eine absolut sichere Identifikation der Probenbarcodes zu gewährleisten, setzt 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 zurückgeführt 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.


Weitere Informationen

Zum Lösungsanbieter für elektrische Automation: www.leuze.de

Zum Hersteller von
Laborinstrumenten- und Lösungen: www.tekan.com

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