Labo Online - Analytic, Labortechnik, Life Sciences
Home> Labortechnik> Laborgeräte> Temperatur-Messsonde im Rotor einer Zentrifuge

Anforderungen an Luftreinheit erfülltZertifizierte Reinraumleuchte für universellen Einsatz

Reinraum mit Leuchten

Die neue LED-Leuchte „Protection IPA“ von Regiolux erfüllt die ISO-Klasse 1 nach DIN EN ISO 14644-1 und damit die höchsten Anforderungen an Luftreinheit.

…mehr

LabortechnikTemperatur-Messsonde im Rotor einer Zentrifuge

Temperatur-Messsonde im Rotor einer Zentrifuge
sep
sep
sep
sep
Labortechnik: Temperatur-Messsonde im Rotor einer Zentrifuge

In einer Kooperation des Ingenieurbüros Guttke, der inotec Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft mbH und der HTWK Leipzig, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, wurde ein neuartiges Temperaturmessgerät auf NTC-Basis entwickelt, welches bei Drehzahlen bis 15 000 min–1 im geschlossenen Rotor einer Zentrifuge Temperaturen misst. Für das Zentrifugieren von Proben, wie z.B. Blut, muss die vorgegebene Probentemperatur exakt eingehalten werden. Bisher war kein Messgerät am Markt erhältlich, welches die Möglichkeit bot, während der Rotation die Probentemperatur zu messen.

Das Problem
Die größte Herausforderung dieses Projekts besteht in der Beschleunigung, die Werte von 210 000 m/s2 annehmen kann. Alle Bestandteile des Sensors müssen daher der 21-tausendfache Fallbeschleunigung widerstehen. Essentiell ist zudem die Minimierung der Masse des Sensors, um die Wuchtgüte nicht zu stark zu beeinflussen. Je Gramm Sensormasse wird in der Zentrifuge eine Radialkraft von 210 Newton erzeugt, die die Mechanik von Zentrifuge und Sensor belasten.

Anzeige

Trotz kleiner Masse und der damit eingeschränkten Batteriekapazität, soll der Sensor ein Jahr verwendbar sein. Für die Signalverarbeitung kam eine Telemetrielösung oder ein sensorinterner Messwertspeicher in Frage. Eine Funkverbindung zur Übertragung der Messdaten aus dem rotierenden, hermetisch geschirmten Rotor heraus aufzubauen, wurde nach ersten Recherchen verworfen.

Die Lösung
Basis des neuen Temperatursensors ist ein Messgerät für die medizinische Diagnostik, das bei inotec FEGmbH entwickelt wurde. Es arbeitet batteriebetrieben und kann über mehrere Monate die Körperkerntemperatur von Menschen sehr genau messen. Der Datenspeicher nimmt mehrere tausend Messwerte auf. Der Messbereich dieses Sensors wurde auf –10...+70 °C erweitert und ein spezielles wasserfestes Gehäuse entwickelt, welches eine kleine thermische Zeitkonstante sowie eine hohe mechanische Stabilität bei geringer Masse aufweist.

Durch Messungen im Temperaturprüfschrank an der HTWK Leipzig konnte nachgewiesen werden, dass die 70 % Einschwingzeit des Sensors in der flüssigen Probe kleiner als 10 s ist. Die Probentemperatur kann nach Kalibrierung des Sensors mit einer Unsicherheit von 0,2 K (Ein-Sigma-Grenze) gemessen werden. Das Messintervall ist frei zwischen 5 s und 10 min einstellbar. Je nach gewähltem Messintervall reicht der Messwertspeicher für die Aufzeichnung mehrerer Stunden bis hin zu mehreren Monaten. Eine Echtzeituhr ordnet jedem Messwert einen Zeitstempel (die exakte Uhrzeit) zu. Nach der Messung kann man die gespeicherten Temperaturmesswerte kontaktlos an einen PC übertragen und anschließend auswerten.

Die mittlere Stromaufnahme des Temperatursensors im Messbetrieb ist <2 µA. Damit kann ein ganzes Jahr mit der Sonde gemessen werden, ohne den Standby-Modus (Stromsparmodus) zu aktivieren. Im Standby-Modus kann die Sonde bis zu zehn Jahre gelagert werden.

Ausblick
Optimierungspotenzial für die Zukunft liegt in einer Spannungsversorgung, die sehr klein, leicht, mechanisch robust und wieder aufladbar ist. Damit wäre die Lebensdauer des Sensors nicht mehr begrenzt. Diese Spannungsversorgung sollte eine Messzeit von mehr als einer Stunde und mindestens einen Auslesevorgang mit dem PC ohne Nachladen ermöglichen. Noch sind keine geeigneten Bauelemente für diese Anwendung verfügbar. Die erforderlichen Kondensatoren mit einer Kapazität von etwa 4 mF sind derzeit noch zu groß. Akkus in geeigneter Bauform weisen eine zu kleine Strombelastbarkeit auf und sind mechanisch nicht robust genug. Das Fernziel besteht in einem Telemetriesystem, welches eine Übertragung der Messwerte während der Rotation gewährleistet.
Sebastian Guttke, Ben Andrack (inotec FEGmbH Leipzig), Andreas Hebestreit (HTWK Leipzig). Kontakt: sguttke@yahoo.de

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge in dieser Rubrik

Mann mit Tablet

Schritt für SchrittDer lange Weg zum vernetzten und vollumfänglich digitalen Labor

Um nicht eines Tages feststellen zu müssen, den Anschluss an die digitale Laborwelt verpasst zu haben, sollten Labore bereits heute erste (kleine) Maßnahmen in Richtung Digitalisierung unternehmen.

…mehr
Labormitarbeiterin nutzt Tablet bei der Laborarbeit

Elektronische Notizbücher im LaborTor zur digitalen Transformation

Was digitale Laborbücher (Electronic Laboratory Notebooks, ELN) heute bereits können – und wohin die Reise geht, darüber berichtet Simon Bungers, Mitgründer und Chef des Berliner ELN-Anbieters Labfolder.

…mehr
SAP Middleware

Automatisierungsgrad im Labor erhöhenLaborgeräte-Anbindung an SAP

Das SAP PLM QM Modul bietet keine Möglichkeit einer direkten Anbindung der Laborgeräte und kann nur die Merkmale über die Standardschnittstelle übertragen, die zuvor vom SAP QM angefordert wurden.

…mehr
Der Brechungsindexdetektor von Testa Analytical Solutions wurde für anspruchsvolle GPC/SEC-Anwendungen entwickelt. (Bild: Testa Analytical Solutions)

DetektionssystemBrechungsindexdetektor für anspruchsvolle GPC/SEC-Anwendungen

Der Differential Refractive Index (DRI)-Detektor von Testa Analytical Solutions wurde für den Einsatz mit GPC/SEC-Multi-Detektorsystemen entwickelt und ist mit seiner hohen Empfindlichkeit als Begleiter bei der Charakterisierung von natürlichen und synthetischen Polymeren sowie für Proteinuntersuchungen einsetzbar.

…mehr

Achema 2018 – Halle 4.1, B49Partner für die Dampfsterilisation

Systec präsentiert auf der Achema über 70 Autoklaven-Typen mit einem Kammervolumen ab 23 bis 1580 Liter. Der Autoklaven-Hersteller Systec und Evidencia, Dienstleister im Bereich Qualifizierung von Autoklaven sowie Prozessvalidierung, stellen an einem gemeinsamen Messestand aus.

…mehr
Anzeige
Anzeige

Bildergalerien bei LABO online

Anzeige

Jetzt den LABO Newsletter abonnieren

LABO Newsletter abonnieren

Der kostenlose LABO Newsletter informiert Sie wöchentlich über neue Produkte, Lösungen, Technologietrends und Innovationen aus der Branche sowie Unternehmensnachrichten und Personalmeldungen.

Anzeige
Anzeige

Mediaberatung