Mit Cobots zum Labor 4.0

Laborautomatisierung mit kollaborativer Robotik

Ein Laborverbund setzt Robotik für Abläufe in der Labordiagnostik ein. Ein kollaborativer Roboter übernimmt im Diagnosticum in Adorf die Nachtschicht.

Kollaborierende Roboter finden immer öfter ihren Weg in Labore wie zum Beispiel hier in einem Kliniklabor des Krankenhauses in Gentofte. © Universal Robots

Labore stehen vor großen Herausforderungen – und das nicht erst seit COVID-19. Auch davor hatte die Branche bereits mit Personalmangel, steigendem Preisdruck und erhöhtem Wettbewerb zu kämpfen. Durch die Unterstützung durch kollaborierende Roboter kann Laboranalytik effizienter werden, während Fachkräfte entlastet werden.

Die Pandemie stellt die Welt auf den Kopf. Unternehmen, die jahrzehntelang auf bewährte Abläufe setzten, müssen ihren Betrieb teilweise umstellen und Prozesse kritisch überdenken. Von diesem Wandel ist auch die Laborbranche nicht gefeit. Der stellvertretende geschäftsführende Partner im ärztlichen, inhabergeführten Praxis-verbund Diagnosticum, Dr. med. Michael Praus, erlebt die neuen Herausforderungen nahezu täglich. Der Leiter des Standortes Plauen und der angeschlossenen Kliniklabore beaufsichtigt über 600 Mitarbeiter, die mehr als 1 000 ambulante Ärzte sowie eine Vielzahl stationärer Einrichtungen mit Testergebnissen aus allen Bereichen der Labormedizin und Pathologie versorgen.

Herausforderung durch Pandemie-Situation

Aufgrund der Pandemie musste der Praxisverbund seine Diagnostik um SARS-Coronavirus-PCR-Tests erweitern. Die erhöhte Nachfrage, die sich dadurch ergab, erwies sich schon bald als Fluch und Segen zugleich: Um den zahlreichen Anfragen gerecht zu werden und die geforderten PCR-Untersuchen durchführen zu können, wurden die Personalplanung und interne Prozesse grundlegend angepasst. Folglich war das Ziel, eine komplett neue Abteilung aufzubauen, die im Dreischichtbetrieb agieren sollte – eine Aufgabe, die viele neue Mitarbeiter erfordert, die sich aber aufgrund der unliebsamen Arbeitsmodelle nur schwer finden ließen. Denn Labor-Fachkräfte sind rar.

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Notfallversorgung verschärft Fachkräftemangel

Eine vollständige Umstrukturierung der kompletten Belegschaft war laut Dr. Praus nicht möglich, da der Bereich Notfallversorgung für Krankenhäuser rund um die Uhr erreichbar sein muss. Sowohl in den Operationssälen als auch auf der Intensivstation brauchen die Ärzte die Laborparameter so schnell wie möglich, um Patienten in Notsituationen wirksam behandeln zu können. Da sich Notfälle zumeist ohne Vorwarnung ereignen, müssen die Kapazitäten des Diagnosticums jederzeit verfügbar sein. Schließlich fand der Praxisverbund eine Lösung: Am Standort im sächsischen Adorf übernimmt nun ein sogenannter Cobot (ein kollaborierender Roboter) von Universal Robots (UR) die unbeliebte Nachtschicht in der Notfallversorgung.

Roboter als Kollegen

Nach erfolgreich abgeschlossener Risikobeurteilung arbeiten Mitarbeiter und Cobots sicher auf engstem Raum zusammen. Dafür sorgen die 17 konfigurierbaren Sicherheitsfunktionen des UR-Cobots. Erforderliche Aufgaben in Medizin- und Industrielaboren, der Medizintechnik oder der chemischen Analytik können mit der stets selben Kraft und einer gleichbleibend hohen Genauigkeit ausgeführt werden. Dies macht der integrierte Kraft-Momenten-Sensor möglich, der die Cobots sehr „feinfühlig“ werden lässt, und die hohe Wiederholgenauigkeit der Leichtbauroboter.

Welche Aufgaben übernimmt ein Cobot?

Für die Labordiagnostik in Adorf übernimmt ein UR10e-Roboter selbstständig die Nachtschicht wie hier Bereitstellung und Platzierung der Blutproben für die Probenvorbereitung und für die Messungen. © Universal Robots

Im Diagnosticum ist der kollaborative Leichtbauroboter des Typs UR10e ausschließlich nachts tätig. In dieser Zeit übernimmt er die gleichen Aufgaben, die seine menschlichen Kollegen am Tag bearbeiten: die Untersuchung von Blutproben. Dabei be- und entlädt er eine Zentrifuge, scannt Analyseröhrchen, entstöpselt diese, stellt sie in das Gerät hinein und entfernt sie nach dem Messvorgang wieder. Daraufhin platziert der Leichtbauroboter die Röhrchen in Haltevorrichtungen, mit denen er die Messgeräte bestückt. Nach der erfolgreichen Auswertung der Proben werden die Resultate automatisch über das Laborinforma-tionssystem (LIS) an das jeweilige Krankenhaus beziehungsweise den Arzt weitergeleitet. Die dabei stattfindende Datenübertragung zwischen den unterschiedlichen EDV-Systemen wiederholt sich alle zwei bis drei Minuten und ermöglicht dadurch einen problemlosen und schnellen Informationsaustausch.

Aspekt Sicherheit

Cobots von Universal Robots fügen sich aufgrund ihrer kompakten Bauweise platzsparend in beengte Räumlichkeiten ein. Sie haben 17 integrierte, konfigurierbare Sicherheitsfunktionen, so dass Anwender auf Schutzeinrichtungen wie Schutzzäune oder Lichtschranken verzichten können. Schon bei dem leichtesten Kontakt mit dem Mitarbeiter kommt der Roboter ins Stoppen und betä-tigt den ruhenden Sicherheitsmodus. Nach erfolgreich abgeschlossener Risikobeurteilung können sie außerdem unmittelbar neben Fachkräften am Labortisch arbeiten.

© Universal Robots

Der stellvertretende geschäftsführende Partner Dr. Michael Praus entschied sich für die Anschaffung eines UR10e-Cobots, um die Mitarbeiter im Kliniklabor in Adorf tatkräftig zu unterstützen. Außer Wiederholgenauigkeit von +/–0,05 mm, platzsparender Grundfläche von 190 mm im Durchmesser und geringem Gesamtgewicht von 33,5 kg war hier auch eine große Reichweite wichtig. Mit einer Reichweite von 1 300 mm kann der Roboterarm einen weiten Arbeitsbereich im Labor abdecken. Außerdem ist er bei allen Bewegungen sehr leise und ermöglicht aufgrund des modularen Aufbaus eine einfache Anbindung verschiedener Peripheriegeräte. Für die Anforderungen im Notfalllabor nutzen Dr. Praus und seine Kollegen und Kolleginnen sowohl Kamera- als auch Greifmodule, die von Universal Robots für die Roboterarme zertifiziert sind.

Dank der Automatisierung werden Labor-einrichtungen flexibler und können schneller auf neue Herausforderungen reagieren. Wichtig dabei ist, dass die eingesetzten Technologien platzsparend, leicht und intuitiv bedienbar sind – nur so können sie in die laufenden Prozesse eingebunden werden, ohne sie zum Stillstand zu bringen. Cobots von Universal Robots erfüllen diese Anforderungen, da keine speziellen Programmierkenntnisse notwendig sind und sie schon nach wenigen Stunden eingesetzt werden können. Über ein sogenanntes Teach Panel, das an ein herkömmliches Touchpad erinnert, können Laborangestellte ihrem Roboter-Kollegen einfach neue Aufträge erteilen.

Fazit

Das beschriebene Beispiel aus der Labordiagnostik zeigt, wie Technologien zur Automatisierung in laufende Prozesse eingebunden werden können. Am Diagnosticum in Adorf erreichte man mit Hilfe eines kollaborativen Roboters eine gesicherte Notfallversorgung in den Nachtstunden und wirkt auch Personalmangel und -engpässen entgegen. Die Mitarbeiter werden nun bei ergonomisch ungüns- tigen Aufgaben unterstützt und entlastet. Mit unterschiedlichem Peripheriezubehör, wie Kamerasystemen und Greifern, sind Cobots für unterschiedliche Tätigkeiten im Labor gerüstet, insbesondere für monotone und repetitive Tätigkeiten wie die regelmäßige Bestückung von Messgeräten mit Proben. Die Mensch-Roboter-Kollaboration könnte schon bald in modernen Laboren nicht mehr wegzudenken sein.

AUTOR
Andrea Alboni
Universal Robots GmbH, München
Tel.: 089/1218972-0
ur.we@universal-robots.com
www.universal-robots.com

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