Modulair automatiseren in het lab

Automatisering in de bewerking van laboratoriummonsters

In de chemie, petrochemie, farmacie en levensmiddelentechnologie kiezen laboratoria steeds vaker voor geautomatiseerde voorbewerking van monsters. De modulaire proefmonsterprocessor, een ontwikkeling van laboratoriumfabrikant die producent van Anton Paar, biedt daarvoor een betrouwbare oplossing – mede dankzij de inzet van elektrische assen en besturingen van Festo.

De voordelen van het automatiseren van laboratoriumwerk liggen voor de hand: het verlost laboranten van eentonige, steeds terugkerende taken, maar maakt ook het hanteren van gevaarlijke stoffen vei liger. Bovendien opent het de mogelijkheid voor volcontinu 24/7 bedrijf, en wordt de kwaliteit, reproduceerbaarheid en controleerbaarheid van de tests vergroot. Maar het belangrijkste is voor de meeste laboratoria wel dat automatisering niet alleen tijd en kosten bespaart, maar ook een foutenvrij analyseproces en daarmee correcte resultaten garandeert.

Compact platform
De modulaire proefmonsterprocessor is een installatie voor de voorbereidingsfase van tests zoals voor hogedrukchromatografie voor monsters van een ordegrootte van enkele tot maximaal 100 milliliters – zoals bijvoorbeeld in de petrochemie, voor levensmiddelenanalyse en analyse van geurstoffen. De compacte uitvoering als “bench-top platform” zorgt voor de voorbereiding van monsters, die dan vervolgens op watergehalte, dichtheid, viscositeit pH-waarde of gehalte zwevende deeltjes getest worden. “Daarmee automatiseren we tijdrovende handmatige werkzaamheden zoals pipetteren, bemonsteren, doseren en afwegen binnen een groot volumegebied en voor een grote verscheidenheid van typen monsters”, aldus de toelichting van Markus Schöllauf van de afdeling automatisering en robotica bij Anton Paar. Correcte volumina, concentraties en mengverhoudingen worden daardoor gegarandeerd. De modulaire proefmonsterprocessor kan zowel voor vloeistoffen als voor vaste stoffen als desktop installatie of als onderdeel van complete automatiseringsoplossingen worden ingezet.

Precies pipetteren
Compacte handlingportalen met elektrische assen van Festo – De DGEA-as voor de x-richting en de EGKS-as voor de y-richting, voorzien van motoren van het type EMMS-ST – zorgen voor nauwkeurige pipetteerprocessen. Na het afwikkelen van een pipetteeractie zorgt een pneumatische AEN-cilinder van Festo voor elimineren van de gebruikte pipetten in een afvalkoker.

Pipetteren met precisie: daarvoor zorgen compacte handlingportalen met elektrische assen van Festo.

Een tweede handlingsysteem, dat is uitgerust met identieke assen, pakt de monstercontainers uit de aanvoertrays en plaatst ze op de weegeenheid. Daar worden precies de juiste volumes van de te testen substanties aan de monsterbuisjes toegevoegd. Vervolgens wordt de houder met testbuisjes door het handlingportaal voor een scanner gehouden, om de test via een datamatrix-code te kunnen identificeren. Met deze geïntegreerde barcodelezer zijn alle monsters in het hele voorbereidingstraject terug te volgen. Aan het einde van dit proces wordt het monster op de uitgaande tray geplaatst.

Beproefde totaaloplossing
“Festo heeft ons niet alleen de assen geleverd, maar een complete systeemoplossing, inclusief CECC CODESYS-besturing”, zo meldt projectleider Schöllauf over de samenwerking met Festo en hij voegt eraan toe: “Dat heeft ons in eerste instantie in staat gesteld ook daadwerkelijk binnen de toch al korte ontwikkeltijd van vier maanden te blijven.” Het schiep ook de mogelijkheid de beide handlingportalen zo te programmeren, dat ze nooit met elkaar in aanraking komen, ook al bewegen ze zich in dezelfde werkruimte. Dat heeft Festo voor de oplevering uitgebreid onderzocht en getest.

Ook de ontwikkeling van de doseerkop was geen kleinigheid. Daarbij komen VODA ventielen in actie. Deze rechtstreeks gestuurde membraanventielen zijn ontwikkeld als mediaventielen. Al naar gelang de druk hoger of lager is gedefinieerd wordt meer of minder vloeistof getransporteerd. De openingsdruk van het ventiel wordt daarbij door de voorspanning en de elasticiteit van het membraan bepaald. Dat maakt een uiterst nauwkeurige dosering van het getransporteerde medium mogelijk.

Compact bench-top platform: de modulaire proefmonsterprocessor kan voor vloeistoffen, vaste stoffen en als tafelmodel of geïntegreerd in een complete automatiseringsoplossing worden ingezet.

Wereldwijde zekerheid
In laatste instantie moeten de monsters met milliliterprecisie aan de testbuizen worden toegevoegd. “In dat deelproject hebben de ingenieurs van de sector medische techniek en laboratoriumautomatisering laten zien, over welke expertise zij beschikken en hoe groot hun betrokkenheid is”, zo vervolgt Schöllauf. Dat biedt zekerheid voor vervolgprojecten, aldus de projectleider – evenals het feit, dat producten, oplossingen en services van Festo vrijwel overal ter wereld vrijwel direct beschikbaar zijn. Ook dat is voor een bedrijf als Anton Paar van belang, omdat voor de modulaire proefmonsterprocessor een wereldwijde markt in het verschiet ligt.