Robotik für das Probenhandling

Automation in Biobanken

Automationslösungen für das Probenhandling in Biobanken können manuelle Prozesse ersetzen, die Aufrechterhaltung der Kühlkette und Dokumentationsprozesse erleichtern. Der Autor stellt ein Biobanking-System von Askion vor.

Industrie 4.0, Vernetzung und Automation sind aktuelle Schlagworte, die einem in nahezu jedem Bereich begegnen. In vielen Bereichen ist diese schon umgesetzt, man denke an bereits teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge oder Roboter, die sich innerhalb von Werksgeländen vollautonom bewegen können. Solch moderne schnell voranschreitende Entwicklungen stehen im deutlichen Kontrast zu manch anderen Bereichen. Ein Beispiel hierfür ist die tägliche Arbeitsweise in einigen Biobanken/Biorepositories. Oft werden die einzelnen Arbeitsschritte nach wie vor manuell durchgeführt.

Manueller Ablauf in einer Biobank: Eine Person zieht einen schweren Lagerturm aus einem konventionellen Stickstofflagertank und setzt dabei alle Proben einer warmen Umgebung aus. © ASKION

Vergleicht man die bestehenden Abläufe mit den gängigen Anforderungen, so zeigt sich zuweilen, dass gewünschte Anforderungen nicht immer hinreichend erfüllt werden, wovon einige im Folgenden als Fragestellungen exemplarisch aufgeführt sind: Wie wird eine vollständige Nachvollziehbarkeit „in-time“ ermöglicht? Wie ermöglicht man eine ergonomische (z. B. beim Herausheben von schweren Lasten aus dem Tank) und sichere (z. B. Kontakt zu tiefkalten Gasen bzw. Flüssigkeiten) Arbeitsweise? Wie verhindert man ein „Bored-out“-Syndrom von hochqualifiziertem Personal durch ermüdende und monotone Arbeiten? Sind die Abläufe ressourcen-schonend?

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Neben diesen allgemeinen Anforderungen kommen zusätzlich Biobank-spezifische Fragestellungen hinzu, die durch die Biobankverantwortlichen und -nutzer zu berücksichtigen sind: Bleibt die Probenqualität erhalten? Wie dokumentiert man dies? Wie ermöglicht man einen kontinuierlichen Zugriff auf die Proben (24/7)? Wie stellt man die Überwachung und Dokumentation für die komplette Biobank, z. B. auch hinsichtlich der Patientenzustimmung für die Verwendung der individuellen Probe, sicher?

Ein modularer Aufbau von Biobanking-Systemen ermöglicht den Nutzern, entsprechend der individuellen Anforderungen in der jeweiligen Biobank, einzelne Komponenten oder eine Komplettlösung zu realisieren und gleichzeitig flexibel hinsichtlich zukünftiger Anpassungen (z. B. Erweiterungen oder erweiterte Automatisierung) zu bleiben. © ASKION

Auch die Beantwortung dieser Fragestellungen und Anforderungen lag bei Askion der Entwicklung eines Biobanking-Systems zugrunde. Das „ASKION C-line®“-System hat ein modulares Konzept mit individueller Automatisierbarkeit. Diese Automationslösungen sind flexibel und skalierbar hinsichtlich des Workflows (kontrolliertes Einfrieren von Proben, Probentransfer, Probenlagerung, Dokumentation) und der benötigten Probendurchsätze bzw. Lagerkapazitäten. Auf Grundlage von diesem modularen Aufbau können die Biobanken zu einem späteren Zeitpunkt und entsprechend der jeweiligen Anforderungen schrittweise erweitert werden, ohne in bestehende Arbeitsabläufe einzugreifen. Hierbei ist auch von Vorteil für den Biobankbetreiber und -nutzer, dass keine Über- oder Unterdimensionierung erfolgt.

Robotik unterstützt Arbeitssicherheit

Automatisches Handling von Einzelproben bei Temperaturen von bis zu –130 °C. © ASKION

Durch den Einsatz einer solchen Automationslösung kommt es zu einer deutlichen Entlastung der Anwender. Die verwendete Robotik übernimmt zum einen das Heben der schweren Kompartimente aus dem Stickstofflagertank und zum anderen die automatische Handhabung einzelner Proben oder SBS-Racks, bei Temperaturen von bis zu –130 °C. Neben dieser Entlastung ergibt sich gleichzeitig eine Erhöhung des Anwenderschutzes/der Arbeitssicherheit durch die Vermeidung eines direkten Kontaktes zwischen dem Anwender und tiefkalten Gasen oder Flüssigkeiten. Ein weiterer positiver Effekt ist die Aufrechterhaltung einer durchgehenden Kühlkette über die verschiedenen Arbeitsschritte, wodurch die Probenqualität auf einem maximalen Niveau erhalten werden kann.

Automatisches Handling von SBS-Racks bei Temperaturen von bis zu –130 °C. © ASKION

Da die eingesetzte Robotik durchgehend überwacht wird, kann eine lückenlose und „In-time“-Dokumentation aller Arbeitsschritte ermöglicht werden. Durch diese automatisierte Dokumentation entfällt das Führen manueller Probenlisten, wodurch einerseits eine Entlastung der Anwender und andererseits eine Minimierung von Fehlerquellen erreicht wird. Die durch die automatisierte Hardware gewonnenen Daten werden vollautomatisch in die Datenbank übermittelt und dort gespeichert.

Automatischer Probentransfer unter Einhaltung einer durchgehenden Kühlkette. © ASKION

Diese Daten, sowie weitere Informationen, können die Anwender über das „User Interface“ nach dem Login, mit benutzerdefinierten Profilen, jederzeit abrufen. Zusätzlich kann durch eine offengelegte Schnittstelle eine Anbindung an bestehende IT-Infrastrukturen erfolgen. Diese Anbindung kann einerseits eine einfache Datenweitergabe darstellen oder eine volle Implementierung, so dass die Anwender die Probenverwaltung ausschließlich über die gewohnte IT-Infrastruktur durchführen.

Fazit

Automationslösungen ermöglichen ein sicheres Probenhandling, den Erhalt der Probenqualität, ein vereinfachtes Datenmanagement und tragen durch die Übernahme von Tätigkeiten indirekt zu Arbeitsschutz und -sicherheit bei.

Exemplarischer Aufbau einer automatischen Biobank mit verschiedenen Standorten, einem zentralen Server und der Anbindung an eine bestehende IT-Infrastruktur. © ASKION

AUTOR
Dr. Stefan Chabierski
ASKION GmbH, Gera
Tel.: 0365/7353-0
info@askion.com
http://www.askion-biobanking.com

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