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Automatisierung

Neuentwicklung einer vollautomatisierten Beschichtungsanlage für Diagnostika

| Redakteur: Anke Geipel-Kern

Diagnostika sind ein Gebiet, das in Verbindung mit biopharmazeutischen Arzneimitteln neue Bedeutung erlangt. Mit einer neuen Beschichtungsanlage ist es nun gelungen, die Vollautomatisierung der komplexen Abläufe zu realisieren.

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Die Kavitäten der Mikrotiterplatten müssen mit hoher Präzision befüllt werden.
Die Kavitäten der Mikrotiterplatten müssen mit hoher Präzision befüllt werden.
( Bild: Optima )

Die sichere Diagnose von Infektionen und Krankheiten spielt eine immer wichtigere Rolle, insbesondere im Zusammenhang mit biopharmazeutischen Produkten. Um die Herstellung der dafür notwendigen Mikrotiterplatten zu automatisieren, ist Optima nun vollkommen neue Wege gegangen. Ausgangspunkt dieses Projekts sind Mikrotiterplatten mit je 96 Kavitäten.

Diese 96 Kavitäten werden mit höchster Präzision beschichtet, indem die Kavitäten je nach Produkt zwei bis vier Füllmengen in mehreren Prozess- und Zwischenschritten erhalten: Zur Einwirkung sind verschiedene Inkubationszeiten vorgesehen sowie Absaug-, Trocknungsfunktionen und Kontrollstationen installiert. Das Ergebnis sind Mikrotiterplatten, deren Kavitäten in ihren Randbereichen mehrlagig mit hoher Präzision beschichtet sind. Rund 24 verschiedene Diagnosemedien lassen sich dosieren.

Die gesamte Anlage gliedert sich in drei Prozessbereiche, die in U-Form angelegt sind. In ihrem Inneren befindet sich der vierte, der Inkubationsbereich, in dem die Mikrotiterplatten für eine Einwirkzeit in Magazinen zwischengelagert werden. Die drei Prozessbereiche sind miteinander verbunden; entweder wird die Inkubationsphase zwischengeschaltet oder es findet ein „Bypass“ vom einen zum nächsten Prozessbereich statt. Um die Anlage bestmöglich zu nutzen, können auf ihr verschiedene Batches gleichzeitig verarbeitet werden.

Einstelliges Zeit-Druck-System

Im ersten Prozessbereich befindet sich eine Beladestation für die Mikrotiterplatten, die etwa 200 Platten aufnehmen kann. Vor der eigentlichen Beschichtung werden die Mikrotiterplatten auf ihre Höhe geprüft – zu hohe Platten werden direkt ausgeschleust. Nach der Deionisierung der Platten folgt eine Orientierungskontrolle, sodass falsch ausgerichtete Platten im Anschluss um 180° gedreht werden können. Ein Drucker bezeichnet jede Platte mit einer eindeutigen Batch- und Plattennummer, woraufhin ein Datamatrixleser den Aufdruck kontrolliert.

Bei der Füllstation handelt sich um ein einstelliges Zeit-Druck-Modul mit Temperaturkompensation. In dieser Konstellation des Füllsystems mit 96 Nadeln muss die Dosiergenauigkeit in sehr engen Toleranzen liegen, um die Vorgabe des Diagnostika-Herstellers erreichen zu können. Dazu war eine extrem gleichmäßige Verteilung im Manifold zu erzielen.

Für die Inprozesskontrolle werden die Mikrotiterplatten mit den befüllten Kavitäten von einem Linearmotor aus dem Transportband angehoben und mit definierter Kraft gegen einen Anschlag gedrückt. Parallel fahren nun acht optische Sensoren in einem Zug über eine Reihe mit je zwölf Kavitäten. Jeder optische Sensor misst und registriert dabei den Füllspiegel (-höhe), aus dem sich die Füllmenge berechnen lässt. Maximale Toleranzen von 0,1mm sind zulässig – verfehlt eines der 96 „Töpfchen“ diesen Wert, wird die gesamte Mikrotiterplatte verworfen.

Als „schlecht“ detektierte Platten werden ausgeleitet und in einen darüber liegenden Reject übergeschoben. Der Reject verfügt über einen Zwischenspeicher für zehn Mikrotiterplatten, sodass die Anlage unterbrechungsfrei weiterläuft.

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