Laborrobotik einfach erklärt

Laborautomatisierung

5. Nov 2023

Der Begriff Laborrobotik beschreibt den Einsatz automatisierter Plattformen und Roboter in einem Laborumfeld. Dies kann in biotechnologischen, pharmazeutischen oder chemischen Umgebungen geschehen, oder auch bereichsübergreifend.

Umfassende, fortschrittliche Laborrobotersysteme können eingesetzt werden, um komplexe Prozesse durchzuführen, die jeden Schritt von Anfang bis Ende abdecken. Diese Prozesse bestehen in der Regel aus wiederkehrenden Aufgaben und Bewegungen wie Pipettieren, Greifen, Mischen, Dosieren oder Dispensieren. Hier werden wir einen genaueren Blick auf die verschiedenen Arten und Anwendungen der Lab-Robotik werfen und Antworten auf einige wichtige Fragen zur Automatisierung geben.

Was ist Laborautomatisierung?

Was ist Labrobotik?

Laborrobotik bezieht sich auf den Einsatz von Robotersystemen und Automatisierungstechnologie in Laborumgebungen. Diese werden eingesetzt, um verschiedene sich wiederholende und zeitaufwendige Aufgaben und Prozesse zu automatisieren, die traditionell manuell durchgeführt wurden. Die verschiedenen verfügbaren Robotersysteme sind darauf ausgelegt, eine Vielzahl von Laborgeräten, aber auch von Proben und Reagenzien zu handhaben und zu kontrollieren.

Das Hauptziel der Labrobotik bzw. der Laborautomatisierung besteht darin, die Effizienz, Präzision und Produktivität in laborinternen Arbeitsabläufen zu verbessern. Um funktionsfähig zu sein, erfordern die verschiedenen Systeme und Plattformen, die in wissenschaftlichen und industriellen Labors verwendet werden, eine spezielle Laborsautomatisierungssoftware. ESSERT Robotics bietet ebenso Lösungen für Laborautomatisierung auf Basis von Robotik in einer Workstation an.

Arten von robotergesteuerten Laborgeräten

Die Anforderungen und Bedürfnisse der Life Sciences sind in den verschiedenen Fachbereichen stark unterschiedlich und können nicht durch ein einziges Robotersystem abgedeckt werden. Aus diesem Grund umfasst die Laborautomatisierung eine Vielzahl von Robotersystemen und Geräten, die spezifische Aufgaben und Prozesse automatisieren sollen. Diese können anhand ihrer beabsichtigten Anwendungen und Funktionen kategorisiert werden.

Zu den in der Laborautomatisierung häufig verwendeten Lab-Robotern gehören:

Roboterarme: Diese vielseitigen Robotersysteme werden für die Manipulation von Proben, die Bewegung von Platten und die Integration von Instrumenten verwendet. Roboterarme und Greifer werden in Laborautomatisierungssystemen für pharmazeutische Anwendungen häufig eingesetzt.
Plattenhandhabungsroboter: Plattenhandhabungsroboter sind spezialisiert auf die Bewegung und Manipulation von Mikroplatten und Laborgeschirr. Sie können nicht nur Platten laden, entladen und stapeln, sondern auch zwischen den Arbeitsstationen transportieren.
Mikroplattenleser: Diese sind mit Mikroplattenlesern integriert, um automatisch Daten von Mikroplatten zu erfassen. Sie werden in verschiedenen Anwendungen verwendet, wie zum Beispiel ELISAs sowie für das Hochdurchsatz-Screening.
Automatisierte Tests für Krankheitserreger: Roboter-Mikroskope können automatisch Bilder von Proben wie Zellen oder Gewebeschnitten aufnehmen. Sie werden in Anwendungen wie High-Content-Screening und digitaler Pathologie eingesetzt.
Flüssigkeitshandhabungsroboter: Flüssigkeitshandhabungsroboter können Aufgaben wie Pipettieren, Dispensieren, Dosieren, Verdünnen und Mischen von Reagenzien und Proben ausführen. Diese Roboter sind darauf ausgelegt, Flüssigkeiten präzise und akkurat zu handhaben und sind für Hochdurchsatzanwendungen in der Genomik, Arzneimittelforschung sowie klinischen Diagnostik unverzichtbar.

laboratory automation solution from ESSERT Robotics

Wie Roboter im Labor verwendet werden

Anwendungen der Laborrobotik

Heutzutage ist es in vielen Bereichen üblich, künstliche Intelligenz einzusetzen, um repetitive Prozesse zu optimieren. Im Bereich der Laborarbeit gibt es eine wachsende Anzahl von Lösungen und Anwendungen für Laborautomatisierung, die verschiedene Aufgaben in unterschiedlichen wissenschaftlichen und industriellen Bereichen durchführen können.

Roboterautomatisierung wird eingesetzt, um Effizienz, Präzision und Produktivität in Laborabläufen zu verbessern, sowohl in der Entwicklung als auch in der Diagnostik und für Fertigungszwecke. Labore, die mit hohen Probenvolumina arbeiten, sollten beispielsweise einen Autosampler einsetzen. Dieser Laborroboter für die Probendispensierung ist darauf ausgelegt, Proben genau und effizient zu pipettieren, zu mischen und zu messen, bevor sie ausgegeben werden. Er ist so programmiert, dass er präzise Messungen durchführt und dabei Faktoren wie Sterilität und Temperaturkontrolle berücksichtigt.

Laborautomatisierung mit ESSERT Robotics

Vorteile der Laborrobotik

Abgesehen von der Optimierung von Prozessen und der Minimierung von menschlichen Fehlern bietet Laborrobotik eine Reihe weiterer Vorteile. Zum einen können sie in Umgebungen arbeiten, die für Menschen nicht sicher oder schädlich sind, zum Beispiel bei gefährlichen Chemikalien.

Jede Aufgabe, die den Umgang mit gefährlichen Chemikalien beinhaltet, erfordert zahlreiche Sicherheitsprotokolle, wenn sie von Menschen durchgeführt wird. Dies ist zeitaufwendig und bindet zusätzliche Ressourcen. Roboter hingegen können diese Aufgaben ohne bestimmte Sicherheitsvorkehrungen durchführen. Zudem können sie rund um die Uhr arbeiten, was die Produktivität und Ausgabe erhöht.

Automatisierungssysteme umfassen oft Funktionen zur Probenverfolgung und Kennzeichnung, die eine genaue Identifizierung der Proben über Barcodes gewährleisten. Dadurch wird eine Konsistenz bei jedem Durchlauf oder Assay erreicht, was zu einer Reduzierung von Chargenabweichungen und einer verbesserten Gesamtdatenkonsistenz führt.

Welche Vorteile bietet Laborautomatisierung?

Gedanken zur Laborrobotik

Labore, die Laborrobotik in ihren täglichen Ablauf integrieren möchten, müssen bestimmte Tatsachen und Umstände berücksichtigen. Eine der Hauptüberlegungen ist die Kompatibilität mit vorhandener Ausstattung und Prozessen, insbesondere wenn diese von verschiedenen Herstellern stammen.

Um den Betrieb aufrechtzuerhalten, sollten Labore in der Lage sein, ihre bestehenden Prozesse beizubehalten, während sie auf eine Lösung eines Roboterherstellers umsteigen. In einigen Fällen kann dieser Übergang auch einen Raumwechsel erforderlich machen, was eine weitere zu beachtende Überlegung darstellt.

Die Einhaltung von GMP und relevanten regulatorischen Standards ist ein weiteres Anliegen, ebenso wie die einfache Zugänglichkeit aller erforderlichen Werkzeuge und Verbrauchsmaterialien. Um flexibel zu bleiben, sind modulare und skalierbare Automatisierungssysteme die ideale Lösung sowohl kurzfristig als auch langfristig.

GMP-Konformität mit Laborrobotik

Die Einhaltung von GMP (Good Manufacturing Practices) und cGMP (Current Good Manufacturing Practices) ist in Laborumgebungen von entscheidender Bedeutung, um die Qualität und Sicherheit von Produkten zu gewährleisten. Die Einführung der Roboterautomatisierung in Labors hat die GMP- und cGMP-Compliance signifikant verbessert.

Automatisierungssysteme umfassen strenge Maßnahmen zur Qualitätskontrolle, Echtzeit-Datenüberwachung und präzise Dokumentation, die für die Einhaltung der hohen Standards in GMP-regulierten Umgebungen entscheidend sind. Diese Systeme verringern das Risiko menschlicher Fehler, gewährleisten die Konsistenz der Prozesse und der Dokumentation und stärken somit die Bemühungen zur Einhaltung der Vorschriften.

Geschichte der Laborrobotik

Die Laborautomatisierung, die sich im Laufe der letzten Jahrzehnte entwickelt hat, wurde und wird von technologischen Fortschritten angetrieben. Sie zielt darauf ab, die Effizienz, Präzision und zuverlässigen Hochdurchsatzraten in der Laborarbeit zu optimieren.

In den 1980er Jahren erlebten die ersten Robotersysteme speziell für Laboranwendungen ihren Durchbruch. Roboterarme wurden für einfache Aufgaben wie die Entnahme von Proben und die Verbindung mit Instrumenten eingesetzt. Die Entwicklung von Hochdurchsatz-Screening (HTS)-Systemen in der pharmazeutischen Industrie markierte einen bedeutenden Meilenstein in diesem Jahrzehnt.

Die 1990er und frühen 2000er Jahre brachten immer anspruchsvollere und komplexere Systeme mit sich, begleitet von weiteren Fortschritten und einer Ausweitung des Einsatzbereichs der Robotik. Fortschrittliche Software wurde entwickelt, um Experimentdesign und Datenmanagement zu integrieren, während die Robotik in verschiedene Anwendungen wie klinische Diagnostik, Materialwissenschaften und Lebensmitteltests vordrang.

Die COVID-19-Pandemie hat die Bedeutung der Automatisierung bei Diagnosetests verdeutlicht. Bis heute befindet sich das Feld der Laborautomatisierung auf einem Kurs kontinuierlichen Wachstums und Innovation.

Laboreautomatisierung mit Laborrobotikgeräten von ESSERT Robotics

ADVANCED Robotic Workstation – die Grundlage für unsere Lab-Lösung

Als Grundlage für ESSERT’s Lab Solution ist die ADVANCED Robotic Workstation eine Automatisierungslösung, die tägliche Laborroutinen abdeckt und Personal- sowie Produktionskosten senkt.

Die Robotic Workstation ist ein beeindruckendes Beispiel für hochmoderne Laborautomatisierung, bei der Robotik, Konnektivität und fortschrittliche Funktionen nahtlos miteinander verschmelzen. Ihre Anpassungsfähigkeit, Präzision und einfache Integration machen sie zu einem wertvollen Instrument, um eine optimale Automatisierung des Arbeitsablaufs zu erreichen.

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MicroFactory – vom Labormaßstab bis zur HMLV-Produktion

Die Kombination mehrerer ADVANCED Robotic Workstations zur Bildung einer ESSERT MicroFactory ermöglicht eine effiziente Automatisierung des gesamten Produktionsprozesses. Die Modularität der Roboterlösung bietet ein hohes Maß an Flexibilität.

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