Fraunhofer IPA: Modulare, intelligente Pipette optimiert die Laborarbeit
Pipetten gehören zur Standardausstattung eines Labors. Das "Lab-in-a-Pipette" beschreibt eine neue, "umgekehrte" Entwicklung am Fraunhofer IPA.
Instrumente für das Probenhandling sind Pipetten. Sie zählen zu den wichtigsten Handhabungswerkzeugen im Labor und sind Bestandteil seiner Grundausstattung. In seinem Projekt "Lab-in-a-Pipette" hat das Fraunhofer IPA nun die Arbeitsabläufe im Labor entscheidend optimiert. Es entwickelte eine modulare, intelligente Pipette, die die handelsübliche Laborpipette um messtechnische und analytische Funktionen erweitert. Damit können sowohl die Qualität der Arbeit als auch die Zuverlässigkeit, die Nachverfolgbarkeit und die Wiederholgenauigkeit einzelner Prozessschritte im Laboralltag gesteigert werden. Die zeitintensive Laborbuchführung entfällt, da Prozessschritte und Messdaten automatisch in der Pipette protokolliert und drahtlos an vernetzte Rechner übertragen werden können. Durch den Einsatz eines eingebetteten Systems wird die Anbindung an ein komplexes Laborinformationsmanagementsystem realisierbar.
Der Lösungsansatz basiert auf einem modularen Aufbau der Pipette, die aus einem Pipettenrumpf, verschiedenen Sensorikmodulen und einer Ladestation besteht. Im Rumpf sind die Hardwarekomponenten enthalten, die allen Handhabungsschritten gemein sind. Die Sensorikmodule beinhalten Hardware- und Elektronikkomponenten, die für die jeweilige Messart erforderlich sind. Der Rumpf der Pipette und die Module werden durch eine standardisierte Schnittstelle verbunden, die fluidische und elektronische Zuführungen vereint. Im Rumpf ist eine eigens entwickelte Mikrokontrollerplatine integriert, die die zentrale Steuereinheit der Pipette bildet. Der Mikrokontroller steuert u. a. die fluidischen Ventile, die Mikrozahnringpumpe und die LEDs. Außerdem wertet der Mikrokontroller Messsignale aus, die von der Modulsensorik übermittelt werden.
Die Pipette wird über mechanische Taster bedient, wofür am Handgriff der Pipette Druckknöpfe angebracht sind. Ein eingebettetes System im Rumpf der Pipette stellt eine graphische Bedienoberfläche auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm bereit. Diese Bedienoberfläche assistiert u. a. bei der Auswahl und der Durchführung von Pipettierschritten sowie der Messungen.
Eines der bereits realisierten Module ist das optische Dichte-Modul. Die Messung der optischen Dichte eines Mediums lässt Rückschlüsse auf die Anzahl von Zellen in einem Medium zu. Somit kann während des Pipettierens der Kultivierungsstand der Zellen bestimmt werden.
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Themenwelt Pipettieren
Pipettieren ist eine der grundlegendsten und dennoch kritischsten Techniken im Labor. Es ermöglicht das präzise und kontrollierte Übertragen von Flüssigkeiten, was für genaue Messungen und zuverlässige Ergebnisse unerlässlich ist. Ob bei der DNA-Analyse, der Zellkultur oder biochemischen Assays – das korrekte Pipettieren beeinflusst maßgeblich die Qualität der Ergebnisse.
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