Automatisierte Pipettierlösung für schnelle Covid-19-Probenauswertung

Das Ergebnis ist das Laborverarbeitungssystem PT600, das von den drei Unternehmen für den Transfer der Proben entwickelt wurde und bei dem der OMRON-Roboter Cobra 450 den kontaktlosen Transport übernimmt. Die neue Lösung wurde konzipiert, weil das Testen gängiger Covid-19-Proben die Entnahme einer bestimmten Probenmenge einer Flüssigkeit und deren Transfer in ein Röhrchen erfordert, in dem sie ordnungsgemäß getestet werden kann. Die manuelle Ausführung dieser Aufgabe ist zeitintensiv und potenziell fehleranfällig. Durch die Automatisierung des Pipettierprozesses können menschliche Fehler dagegen ausgeschlossen werden.

Der OMRON Cobra 450 ist ein SCARA-Roboter mit vier Achsen und einer Reichweite von 450 mm. Er wurde für Prozesse wie das Material-Handling, die Montage und eine präzise maschinelle Bearbeitung konzipiert und bietet eine ausgezeichnete Wiederholgenauigkeit. Für dieses spezielle Projekt müssen Proben in eine DeepWell-Probenbox pipettiert werden, die 96 Fächer umfasst. Auf die Pipette wird eine Spitze gesetzt, mit der dann eine Probe gezogen wird. Eine bestimmte Menge der Probe wird anschließend in eines der Fächer in der Box übertragen. Der Ablauf wird für die übrigen 95 Fächer wiederholt.

Eine intelligente Komplettlösung

Mithilfe der Lösung – bestehend aus dem Industrieroboter, einem MicroHAWK V330-F, einem kompakten Barcodeleser, einem hochpräzisen Servomotor der G5-Serie, Gigabit-Ethernet-Kameras für die Bildverarbeitung und einem Industrie-Panel-PC NYP35 – wird der gesamte Prozess automatisiert. Dazu gehört auch das Lesen der QR-Codes auf den ursprünglichen Flüssigkeitsröhrchen und das Zuordnen der Probe ins richtige Fach. So werden Fehler vermieden, die bei einer manuellen Ausführung dieses Prozesses passieren könnten. Darüber hinaus ist der automatisierte Betrieb um einiges schneller als eine manuelle Bearbeitung. Letztere kann beim Füllen einer kompletten Box mit 96 Proben bis zu einer Stunde dauern, während der Roboter die Aufgabe innerhalb von zehn Minuten erledigt. Die gesamte Lösung wird über unsere Sysmac-Plattform gesteuert, und der NX1-Controller aktualisiert die Datenbank fortlaufend über OPC-UA mit Angaben zu den Proben.

Die Entwicklung des neuen Verarbeitungssystems begann im Dezember 2020 und wurde im Mai 2021 abgeschlossen. Guido Grimberg, CEO von GriPS Automation, kommentiert dazu: „Die erste vollständig automatisierte PT600-Maschine wird inzwischen in einem Labor eingesetzt, und alles funktioniert perfekt.“

Grimberg fährt fort: „Wir arbeiten bereits seit 25 Jahren eng mit OMRON zusammen und haben gemeinsam zahlreiche Systemintegrationen entwickelt. So war es nur natürlich, das Unternehmen auch für die Automatisierung dieser Lösung zu wählen. OMRON bietet eine sehr breite Produktpalette, die bei der Entwicklung der Gesamtlösung wirklich hilfreich war. Sie umfasst unter anderem die Displays und die Roboter, Barcodeleser, Antriebstechnologien und das Steuerungssystem. Das macht für uns alles sehr viel einfacher, da uns so ein Unternehmen eine intelligente Komplettlösung liefern konnte.“

Grimberg fügt hinzu: „Industrie 4.0 ist momentan ein zentrales Thema. Dieses Projekt betrifft Themen wie die Pandemie, Rückverfolgbarkeit und die Notwendigkeit, zuverlässige Daten zu erfassen und zu analysieren. Für uns ist das eine Leidenschaft, und daher haben wir uns an der Entwicklung des PT600 beteiligt.“