Nicht nur bei Corona-Tests ist es notwendig, möglichst schnell das Ergebnis zu kennen. Auf Intensivstationen, in Ambulanzen oder Arztpraxen müssen oft bereits vor Beginn einer Behandlung bestimmte Laborwerte vorliegen, um die richtigen Maßnahmen zu treffen. Dazu gehören Parameter wie Blutwerte, Gerinnungsfaktoren, Blutgasgehalt, Elektrolyte und natürlich auch Hinweise auf mögliche Infektionskrankheiten. Hier spielen sogenannte Point-of-Care-Analysegeräte (PoC) ihre Vorteile aus. Sie sind mobil, leicht, flexibel einsetzbar und vor allem schnell. Ein Ergebnis kann bereits in weniger als einer Viertelstunde vorliegen. Für die Analysen werden verschiedene Technologien verwendet, darunter Fluoreszenzdetektion, Polymerase Chain Reaction (PCR) und Mikrofluidik. Vor allem PCR spielt im Kampf gegen Covid-19 eine wichtige Rolle.
Kompakte Abmessungen und hohe Zuverlässigkeit
Die Analysegeräte für den PoC-Einsatz sind nahezu komplett automatisiert und erfordern durch den Einsatz von Teststreifen oder Testkits nur wenige Eingriffe des Anwenders. Gleichzeitig müssen sie leicht zu transportieren sein und dürfen vor Ort nur wenig Platz einnehmen. Oft sind die Geräte batteriebetrieben, das heißt die darin eingesetzten Komponenten müssen möglichst stromsparend arbeiten.
Antriebe für diese Anwendungen sollten daher möglichst wenig Leistung benötigen, müssen aber gleichzeitig sehr dynamisch sein. Zum Einsatz kommen hier etwa DC-Kleinstmotoren mit Graphit- oder Edelmetallkommutierung bzw. Schrittmotoren von Faulhaber. Sie sind sehr kompakt, arbeiten aber auch hocheffizient, schnell und zuverlässig. Zudem erfüllen sie die Anforderungen nach langer Lebensdauer bei geringem Wartungsaufwand. Die grafitkommutierten DC-Kleinstmotoren sind sehr robust und prädestiniert für dynamische Applikationen mit schnellem Start/Stopp-Betrieb. Motoren mit einem Kommutierungssystem aus Edelmetalllegierungen sind besonders klein und werden hauptsächlich wegen des sehr niedrigen Übergangswiderstandes und des präzisen Kommutierungssignals verwendet. Sie eignen sich dadurch besonders für Anwendungen mit geringer Leistungsaufnahme, z.B. in batteriebetriebenen Geräten.
Untersuchungen im Großlabor: Dynamik und Präzision
Da bei PoC immer nur eine Probe auf einmal analysiert werden kann, ist der Gesamtdurchsatz begrenzt. Geht es darum, eine sehr große Zahl an standardisierten Test durchzuführen, etwa im Falle eines Massentests auf Covid-19, dann führt kein Weg an automatisierten Großlaboren vorbei. Sie ermöglichen sichere Ergebnisse bei weit höherem Durchsatz als es mit PoC-Systemen möglich wäre, und das bei geringer Fehleranfälligkeit und vergleichsweise niedrigen Personalkosten. Automatisierte Lösungen sind deshalb schon seit vielen Jahren bei der sogenannten In-vitro-Diagnostik (IVD) unverzichtbar, der Analyse medizinischer Proben wie Blut, Urin oder Gewebe. Aber auch in der Chemie oder der Lebensmitteltechnologie setzt man verstärkt auf automatisierte Prozesse im Labor, entweder für einzelne Testschritte in Standalone-Geräten oder in komplexen Anlagen mit einer komplett automatisierten Probenanalyse.
Bei Letzteren beginnt die Automatisierung bereits bei der Vorbereitung der Proben in farbkodierten Entnahmeröhrchen: Ein Scanner erfasst, welche Analysen für die jeweilige Probe vorgesehen sind. Die Probe kann dann zentrifugiert und in einzelne Bestandteile getrennt werden. Anschließend wird sie per Fließband oder mit sogenannten Probetaxis zu den einzelnen Analysestationen transportiert. Die sogenannten Taxis, die nur eine einzige Probe auf einmal transportieren, aber zu mehreren hunderten im Labor unterwegs sind sorgen dafür, dass jede Probe trotz Automatisierung ganz individuell die vorgesehenen Analyseschritte durchläuft.
Vielfältige Antriebsaufgaben
Antriebe müssen also im Labor eine Vielzahl unterschiedlicher Antriebsaufgaben erfüllen. Ein reibungsloser Ablauf ist nur möglich, wenn die einzelnen Schritte mit hoher Dynamik und Präzision ablaufen. Beispielsweise muss jede Probe zunächst über einen Barcode eindeutig identifiziert werden, anschließend die Verschlusskappe abgeschraubt und sichergestellt werden, dass nur ein Teil der Probe in die Analyse kommt. Insbesondere bei Tests auf Covid-19 oder der Impfstoffentwicklung ist es wichtig, dass für eventuell notwendige spätere Nachtests und zu Archivzwecken ein Teil der Probe wieder verschlossen und archiviert wird. Bei dieser Vorbereitung der Proben sind vor allem kleine Servoantriebe gefragt, die – verbaut in entsprechenden Geräten – Längs- oder Drehpositionsänderungen der Proben durchführen. Förderbänder, die Proben in Racks transportieren, benötigen hingegen große, leistungsstarke Antriebe.
