Der Markt für Laborautomation wächst und wächst. Unterstützende Tisch- und Laborroboter sind inzwischen weit verbreitet, doch anspruchsvollere Prozesse, die über das einfache Pipettieren hinausgehen, übernehmen sie bisher selten. Andrew Alliance, ein Unternehmen der Waters Corporation, hat sich dieser Herausforderung gestellt und den Andrew+ Liquid Handling Roboter entwickelt. Durch die Erweiterung des Zubehörs wurde das Gerät so konzipiert, dass es weit mehr kann als nur automatisiertes Pipettieren.
Kompakt und modular
Die kompakte Basiseinheit des Roboters ist mit nur knapp 16 kg und einer Tiefe von 60 cm ideal für den Einsatz auf herkömmlichen Labortischen und passt ebenso in die meisten Biosicherheitsschränke (BSC) oder Kühlschränke, um auch bei niedrigen Temperaturen zu arbeiten.
Die auf das Gerät abgestimmten Pipetten bieten eine hohe Pipettiergeschwindigkeit und einen dynamischen Volumenbereich von 0,2 µl bis zu 10 ml. Es kann mit zwei vollen Dominoreihen betrieben werden (für 7 Mikrotiterplatten, 56 Zentrifugenröhrchen oder 168 Mikroröhrchen).
Durch das integrierte Werkzeugregal kann der Laborroboter in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden. Das modulare System passt sich mühelos an viele verschiedene Aufgaben und Anwendungen an, wie z. B. Proben- und Plasmavorbereitung, DNA-Extraktion, Konzentrationsnormalisierung und vieles mehr. Die elektronischen Ein- und Mehrkanalpipetten sind zuverlässig im Umgang mit Flüssigkeiten. Auch komplexe Schritte wie z. B. das Greifen von Kapillarsäulen kann Andrew+ ausführen.
Browserbasierte Software
Andrew+ ist zudem mit OneLab, einer browserbasierten Software von Andrew Alliance, verbunden. Sie ermöglicht es, Proben zurückzuverfolgen, Protokolle und Grafiken in kürzester Zeit zu entwerfen oder Experimente aus der Ferne zu überwachen. Das einst mühsame, manuelle Pipettierverfahren wird so zu einem präzisen, voll automatisierten Workflow.
Drei-Gelenk-Roboter-Antrieb
Für den Antrieb des Roboterarms wählte Andrew Alliance drei von Maxon entwickelte und hergestellte EC45-Flachmotoren – je einen für den Schulter-, den Ellbogen- und den Handgelenkantrieb. Antoine Jordan, Global Operations Director bei Andrew Alliance, erklärt: „Die Kompaktheit und die geringe Größe der Motoren waren sehr wichtig für uns, um den Roboter klein und leicht zu halten.“
Da das Unternehmen früher schon Maxon-Antriebe im Einsatz hatte, konnten bereits viele Erfahrungen damit gesammelt werden. Die Stabilität der Motoren und die breite Produktpalette von Maxon, die mit einer Vielzahl von Anwendungen kompatibel ist, hat erneut überzeugt.
Da Präzision bei einem automatisierten Laborroboter elementar ist, wurde ein integrierter Absolutwertgeber, der für den Betrieb des Systems im geschlossenen Regelkreis verwendet wird, ergänzt. Diese Funktion befähigt den Roboter z. B. präzise Bewegungen beim Aufnehmen der verschiedenen Instrumente oder Werkzeuge auszuführen.
Präzise und schnelle Motoren
Entscheidend für die Qualität der Anwendung war die Wahl der richtigen Motoren. Präzision und Reaktionsgeschwindigkeit hatten oberste Priorität. Je nach Position des Roboterarms waren auch größere Drehmomente erforderlich. Außerdem sind Sensoren in die Systemsteuerung integriert, um sicherzustellen, dass die Referenzfahrt des Arms ohne Berührung anderer Systemkomponenten durchgeführt wird. In diesem Fall entschied man sich für die bürstenlosen DC-Flachmotoren EC45.
Die 4-poligen bürstenlosen Motoren, die elektronisch kommutiert werden, ermöglichen eine extra lange Lebensdauer und einen geräuscharmen Betrieb. Durch die Verwendung von hochenergetischen Neodym-Magneten sind die Motoren sehr reaktionsschnell, während sie gleichzeitig die Gesamtgröße minimieren. Die Dauerausgangsleistung beträgt 200 W bei einer maximalen Drehzahl von 12 000 min-1 und einem maximalen Dauerdrehmoment von bis zu 265 mNm (37 oz-in), je nach Wicklung.
maxon motor ag, Sexau
