Mehr Autonomie und Wiederholgenauigkeit im Liquid Handling

Eigene Druckluftversorgung und absolut präzise Mehrfachdosierung

Die Notwendigkeit einer externen Luftversorgung sorgt für räumliche Einschränkungen bei der Installation von Liquid Handling Systemen. Die Mehrfachdosierung von Flüssigkeiten stellt höchste Anforderungen an die Wiederholgenauigkeit. Festo hat für beide Herausforderungen Lösungen gefunden, die wir Ihnen in diesem Artikel vorstellen.

Autonome Druck- und Vakuumerzeugung

Wer druckluftbetriebene Geräte für Flüssigkeiten konstruiert, muss dabei immer auch externe Druckluftquellen berücksichtigen. Liquid Handling Systeme erfordern in der Regel eine konstante Luftzufuhr. Die gängigste Versorgung erfolgt über einen Wandanschluss, der aber die Flexibilität des Systems einschränkt. Müssen Luftleitungen nachgerüstet werden, führt das zu höheren Kosten.

Festo hat daher ein Modul zur Druck- und Vakuumerzeugung entwickelt, das die Zufuhr von Druckluft über Versorgungsleitungen überflüssig macht. Dieses kompakte Submodul ist integraler Bestandteil des Liquid Handling Systems. Der Generator lädt jeweils bis zu einem bestimmten Druck und Vakuum auf. Wenn die Werte unter einen definierten Schwellenwert fallen, wird die Versorgung aktiviert, um wieder aufzuladen. Dies geschieht über verschiedene Sensoren, eine Pumpe und einen Verteiler.

Das dezentrale Modul zur Druck- und Vakuumerzeugung, im Hintergrund zu sehen, ist integraler Bestandteil des Liquid Handling Systems.

Das dezentrale Modul zur Druck- und Vakuumerzeugung, im Hintergrund zu sehen, ist integraler Bestandteil des Liquid Handling Systems.

Mehrfachdosierung mit Reservoir und Waage

Für die Mehrfachdosierung mit höchster Wiederholgenauigkeit konstruierte Festo für den Dosierkopf VTOE eine spezielle Kanalplatte mit einem Reservoir. Dadurch ist das Ansaugen von bis zu 2 ml Flüssigkeit möglich. Der Dosierkopf arbeitet im Zusammenspiel mit einer Waage, die unter der Mikrotiterplatte positioniert ist. Die Waage ermöglicht einen geschlossenen Rückkopplungskreislauf für den Dosiervorgang. Durch die Implementierung einer kontinuierlichen Rückmeldung kann die Öffnungszeit des Ventils feinjustiert werden, um genaue Dosiermengen zu erzielen.

Nach dem Ansaugen des erforderlichen Volumens für die Gesamtdosierung wird die Flüssigkeit in drei Einspritzphasen in jede Vertiefung dosiert. Bei der ersten, langen Einspritzung wird der Großteil der Flüssigkeit abgegeben. Die zweite Einspritzung ist kürzer und nähert sich dem gewünschten Volumen an. Die letzte Einspritzung ist sehr kurz, um die Füllmenge exakt zu erreichen. Exakt bedeutet, dass sich so Genauigkeiten besser 1% CV erreichen lassen.

Die Flüssigkeit wird in drei Einspritzphasen in jede Vertiefung dosiert.

Die Flüssigkeit wird in drei Einspritzphasen in jede Vertiefung dosiert.

Einfache Einstellung und Bedienung

Zu dieser Lösung gehört eine grafische Benutzeroberfläche (GUI). Sie ermöglicht Laboren, Tests nach individuellen Anforderungen durchzuführen, ohne das System jedes Mal neu einrichten zu müssen. Der Nutzer kann über die GUI z. B. auswählen, aus welchem Fläschchen er absaugen möchte, wie viel Flüssigkeit in jede Vertiefung einer Mikrotiterplatte abgegeben wird und wie viele Vertiefungen in einer bestimmten Reihe gefüllt werden sollen. Während der Abgabe der Flüssigkeit bietet die GUI eine Live-Anzeige der Waage, um die abgegebene Flüssigkeitsmenge anzuzeigen. Die Flüssigkeitsmenge wird zur Berechnung der durchschnittlichen Masse und des Variationskoeffizienten (CV) der Abgaben verwendet.

Über die GUI hat der Benutzer Zugriff auf weitere Funktionen wie das Spülen der Flüssigkeit in der Kanalplatte, bis nur noch Luft übrig ist, oder das Reinigen der Kanalplatte durch Ansaugen und Spülen einer Reinigungslösung.

Innovatives Liquid Handling

Innovatives Liquid Handling in Aktion erleben

Das in diesem Artikel beschriebenen System ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen Festo TEC Boston, dem Entwicklungszentrum von Festo LifeTech in Nordamerika und der Festo-Zentrale in Deutschland. Im Video können Sie alle Submodule in Aktion erleben. Für die schnellen und präzisen Bewegungen sorgt ein kompaktes EXCM Flächenportal mit parallel kinematischem Antriebskonzept.

Ausblick

Das Team im TEC Boston plant auch schon den nächsten Schritt: ein Modul zur Druck- und Vakuumerzeugung, das sich nach dem Plug and Play Prinzip einbauen lässt und somit die Installationszeit deutlich reduzieren wird.

Übersicht