Automatisierte Probenzuführung für Trocken- und Nassdispergierung in der Partikelanalyse
Ein hohes Probenaufkommen im Labor erfordert zur Entlastung des Laborpersonals eine standardisierte und automatisierte Probenzuführung mit der Möglichkeit, zahlreiche Proben in einem Schritt vorzubereiten. Für diese Anforderungen stehen mit dem MULTISAMPLER und Cobot zwei Automatisierungslösungen für trockene und nasse Anwendungen zur Verfügung. Beide Systeme sind mit dem Laserbeugungssensor HELOS zur Partikelgrößenanalyse sowie mit den Bildverarbeitungssensor QICPIC zur Bestimmung von Partikelgröße und Partikelform kombinierbar.
Strukturierte Probenhandhabung für reproduzierbare Ergebnisse
Automatisierte Probenzuführung steigert die Effizienz der Partikelmesstechnik im Labor und sorgt für konstante Messbedingungen über komplette Probenserien hinweg. Die Proben werden in einem Schritt vorbereitet, im Batch-Betrieb aus einem Rack entnommen und kontrolliert der jeweiligen Dispergiereinheit sowie der Messzone zugeführt. Eine manuelle Überwachung oder Eingriffe während der Messserie sind nicht erforderlich.
Durch die methodengeführte Abarbeitung werden Dispergier- und Messparameter reproduzierbar umgesetzt. Dies unterstützt eine verlässliche Datengrundlage, insbesondere bei Messreihen mit hoher Anzahl an Proben. Für diese Aufgaben kommen mit MULTISAMPLER und Cobot zwei Automatisierungslösungen zum Einsatz, die auf unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Probenkapazität, Systemintegration und Flexibilität abgestimmt sind. Beide Systeme übernehmen die strukturierte Abarbeitung vorbereiteter Probenchargen und tragen zur gleichbleibenden Qualität der Messergebnisse bei.
Automatisierte Probenhandhabung im Batch-Betrieb mit MULTISAMPLER
Bis zu 70 Probengläschen mit 39 ml Inhalt werden aus einem Gestell zugeführt. Jede einzelne Probe ist mittels eines per Lasergravur aufgebrachten DataMatrix Code eindeutig identifizierbar. Erforderliche Dispergier- und Messvorschriften sind zugeordnet und werden an Sensor und Dispergierer per Software voreingestellt. Die Probengläschen bestehen zum optimalen Schutz der Proben aus Braunglas und sind, da der DataMatrix-Code in ein keramisches Substrat gelasert ist, mehrfach verwendbar. Verschlossen werden sie mit PTFE-Silikon-Septum-Verschlüssen, die gegen nahezu alle gängigen Lösungsmittel beständig sind. Sollten 70 Einzelproben für eine Automation nicht ausreichend sein, so kann mit der Rack-Extension die Probenanzahl auf 140 erhöht werden.
Bei der Verwendung des MULTISAMPLER mit nass zu vermessenden Proben, wird ein spezieller Probenehmer mit einer Doppelhohlnadel eingesetzt. Dieser ist in der Lage, Partikelgrößen bis zu 1 mm zu fördern. So kann sichergestellt werden, dass die gesamte Probe im Messzyklus analysiert wird. Durch die Verwendung der Septum-Verschlüsse ist eine Kontamination der Umgebung durch Probe oder Dispergiermedium nahezu ausgeschlossen. Geeignet abgestimmte Spülzyklen in der Ablaufsteuerung erlauben zudem einen beliebigen Wechsel von Dispergiermedien, wodurch eine optimale Anpassung an verschiedenste Proben gegeben ist.
Auch für trockene Proben ist der MULTISAMPLER in Verbindung mit den Dispergierern der RODOS-Familie bestens geeignet. Ein speziell für diese Aufgabe entwickelter Probenehmer nutzt den vom RODOS erzeugten Unterdruck zur Fluidisierung und zum Transport der Probe. Korngrößen von bis zu 1,5 mm können problemlos gefördert werden. Auch hier sorgen die V-Vials zusammen mit dem Probenehmer und dessen speziell gestaltetem Anti-Zyklon-Düsenkopf für eine rückstandsfreie Entleerung auch bei adhäsiven oder sehr feinen Pulvern.
Die Probenzuführung und Probenabarbeitung erfolgt mittels präzise arbeitender Stellantriebe. Dadurch werden Bearbeitungszeiten von wenigen Sekunden möglich. Große Probenanzahlen können nahezu verlustzeitfrei analysiert werden.
Für einen hohen Probendurchsatz steht mit MULTISAMPLER ein vollautomatisches Probenhandlingsystem zur Verfügung. Bis zu 70 Probengläser mit je 39 ml Volumen können dem System im Batch-Betrieb aus einem Rack zugeführt werden. Die eindeutige Identifikation der Proben erfolgt anhand eines DataMatrix-Codes. Durch den Unterdruck des RODOS-Injektors wird die Probe im Gläschen vollständig erfasst, im Freistrahl dispergiert und im Laserstrahl vermessen.
Effiziente Laboranalysen mit einem hohen Probendurchsatz unterstützt eine Kombination aus QUIXEL und MULTISAMPLER. Bis zu 70 Probengläser mit je 39 ml Volumen können mit dem System vollautomatisch analysiert werden. Ein DataMatrix-Code auf den mit einem Silikon-Septum verschließbaren Gläschen identifiziert die Proben eindeutig. Zwei Schlauchpumpen arbeiten simultan zum Füllen und Leeren der Probengläschen.
Flexible automatische Probenzuführung mit Cobot
Das Cobot-System erweitert das MULTISAMPLER-Portfolio um eine flexible, modular integrierbare Lösung auf Basis kollaborativer Robotik. Es eignet sich insbesondere für Laborumgebungen mit in der Partikelgröße variierenden gröberen Proben, die dadurch insbesondere in der Trockendispergierung eine größere Probenmenge erfordern.
In der Standardkonfiguration verarbeitet das System bis zu 32 Proben im Batch-Betrieb. Die Proben werden in einem kompakten Rack bereitgestellt, aus dem der Roboter sie sequenziell entnimmt. Anzahl der Probenplätze, Rack-Geometrie sowie Gefäßtypen und Verschlussarten können an kundenspezifische Anforderungen angepasst werden. Optional sind Systeme zur Probenidentifikation integrierbar. Damit lässt sich die Automatisierung gezielt an bestehende Laborprozesse anpassen.
Der Cobot übernimmt die automatisierte Handhabung der Proben zwischen Rack, Dispergiereinheit und Messzone. Jede Probe wird applikationsgesteuert entnommen, dem Messsystem zugeführt und nach der Messung wieder abgelegt. Die Messungen erfolgen gemäß individueller SOP, sodass auch Messreihen mit unterschiedlichen Dispergier- und Messparametern automatisiert durchgeführt werden können. Trocken- und Nassdispergierung sind in Kombination mit QUIXEL sowie mit Dispergierern der RODOS- und GRADIS-Familie realisierbar.
Sicherheit und Integration
Der kollaborative Roboter ist für den sicheren Betrieb im Labor ausgelegt. Not-Halt-Funktionen sowie manuelle Eingriffsmöglichkeiten gewährleisten maximale Sicherheit in unmittelbarer Nähe zum Laborpersonal, ohne dass zusätzliche Umbaumaßnahmen erforderlich sind.
Das Cobot-System zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise aus, die eine platzsparende Integration in bestehende Laborumgebungen ermöglicht. Die Bedienung erfolgt über vordefinierte Software-Abläufe, die eine schnelle Einarbeitung ermöglichen und den Schulungsaufwand minimieren. Der Betrieb von Serienmessungen erfolgt gänzlich autonom, ohne kontinuierliche Personalüberwachung, und gewährleistet dabei eine gleichbleibend hohe Messqualität.
