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Rein­raum-Robo­ter für auto­ma­ti­sier­ten Labortisch

9. Juli 2024
in Fokus, Labor, Prozessautomatisierung & Digitalisierung, Top-Thema
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Rein­raum-Robo­ter für auto­ma­ti­sier­ten Labortisch

Zwei ABB-Robo­ter der Serie IRB 1300 beschleu­ni­gen als Teil eines auto­ma­ti­sier­ten Labor­ti­sches das Pro­ben­ma­nage­ment in der Prä- und Post-Ana­ly­tik – und das in einer naht­lo­sen Mensch-Robo­ter-Kol­la­bo­ra­ti­on. Durch die­se Auto­ma­ti­sie­rung erreicht das Sys­tem einen Durch­satz von maxi­mal 160 Pro­ben pro Stun­de. Zudem ent­las­tet es das Per­so­nal und ver­bes­sert gleich­zei­tig die Ergo­no­mie am Arbeits­platz. Die Mög­lich­keit zur Fern­über­wa­chung und Fern­war­tung bie­tet ein wei­te­res Plus an Fle­xi­bi­li­tät und Effizienz.

Der demo­gra­fi­sche Wan­del macht auch vor den medi­zi­ni­schen Labo­ren Deutsch­lands nicht halt. Immer mehr Mit­ar­bei­ten­de ver­ab­schie­den sich in den Ruhe­stand, und es rücken nicht genug MTLA-Absolvent:innen nach, um die Lücke zu schlie­ßen. Hin­zu kommt, dass die Arbeit im Drei­schicht­sys­tem mit vie­len mono­to­nen manu­el­len Auf­ga­ben die Attrak­ti­vi­tät des Arbeits­plat­zes „Labor“ schmä­lern kann. Medi­zi­ni­sche Groß­la­bo­re behel­fen sich unter ande­rem beim Pro­ben­hand­ling mit auto­ma­ti­sier­ten Labor­stra­ßen (Total Lab Auto­ma­ti­on, kurz: TLA). Aber für Labo­re klei­ne­rer Kran­ken­häu­ser mit bis zu 600 Bet­ten waren pas­sen­de, fle­xi­ble Auto­ma­ti­sie­rungs­lö­sun­gen lan­ge Zeit rar gesät.

Die MVZ Medi­zi­ni­sche Labo­re Des­sau Kas­sel und ABB haben mit dem Lab Table II eine kos­ten­güns­ti­ge und kom­pak­te Lösung für die auto­ma­ti­sier­te Pro­zes­sie­rung der Blut­pro­ben im kli­ni­schen Labor erar­bei­tet. Das MVZ, das als Ideen­ge­ber auf ABB zukam und den Pro­zess der Ent­wick­lung einer robo­ter­ge­stütz­ten Laborana­ly­tik im Kran­ken­haus­la­bor anstieß, besitzt umfang­rei­che Erfah­run­gen in der Ver­sor­gung von Kran­ken­häu­sern und betreibt sie­ben Vor-Ort-Labo­re in Kran­ken­häu­sern in Deutsch­land, die rund um die Uhr geöff­net sind. Dar­über hin­aus bestehen Manage­ment­ver­trä­ge für kran­ken­haus­ei­ge­ne Labo­re sowie zahl­rei­che sons­ti­ge Ver­sor­gungs­auf­trä­ge für Kli­ni­ken. Mit sei­nen rund 300 Mit­ar­bei­ten­den bear­bei­tet das MVZ jähr­lich über 1,8 Mil­lio­nen Auf­trä­ge und führt cir­ca 8,5 Mil­lio­nen Labor­un­ter­su­chun­gen durch. Das Port­fo­lio umfasst mehr als 5.000 ver­schie­de­ne Leis­tun­gen – von toxi­ko­lo­gi­schen über foren­si­schen bis hin zu mikro­bio­lo­gi­schen Unter­su­chun­gen. Das Unter­neh­men ver­fügt über viel­fäl­ti­ge posi­ti­ve Erfah­run­gen in der Auto­ma­ti­sie­rung der Labor­dia­gnos­tik, ins­be­son­de­re in der kli­ni­schen Che­mie, Häma­to­lo­gie und Gerin­nung sowie in der Mole­ku­lar­bio­lo­gie. Das MVZ gehört zur Lim­bach Grup­pe, der größ­ten inha­ber­ge­führ­ten Labor­grup­pe Deutschlands.

Ziel des gemein­sa­men Pro­jek­tes mit ABB war es, eine aut­ar­ke Gerä­te­kom­bi­na­ti­on für den 24/7‑Betrieb zu schaf­fen, die bei einer leich­ten Bedien­bar­keit einen mög­lichst hohen Pro­ben­durch­satz schafft. Herz­stück des ent­wi­ckel­ten und zum Patent ange­mel­de­ten Arbeits­ti­sches für die Prä- und Post­ana­ly­tik sind zwei ABB-Indus­trie­ro­bo­ter vom Typ IRB 1300 in einer Rein­raum-Vari­an­te. Die­se neh­men den Labor­mit­ar­bei­tern ab dem Blut­pro­ben­ein­gang zahl­rei­che Hand­grif­fe im Umgang mit Blut­pro­ben ab – von der Ana­ly­se bis zur Pro­ben­ar­chi­vie­rung. Im Aus­wahl­pro­zess über­zeug­ten die ABB-Robo­ter durch ihre Geschwin­dig­keit, Wie­der­hol­ge­nau­ig­keit und die Reich­wei­te von 1,40 Metern. Ein wei­te­rer Schlüs­sel­fak­tor ist die naht­lo­se Mensch-Robo­ter-Kol­la­bo­ra­ti­on via Safe­Mo­ve, einer sicher­heits­zer­ti­fi­zier­ten Soft­ware von ABB: Die Labor­mit­ar­bei­ten­den kön­nen über sen­sor­über­wach­te Berei­che direkt an die Ana­ly­se­ge­rä­te her­an­tre­ten, ohne eine Kol­li­si­on mit einem Robo­ter befürch­ten zu müs­sen. Dringt eine Per­son in den defi­nier­ten Sicher­heits­be­reich ein, dros­seln die Indus­trie­ro­bo­ter ihre Bewe­gung auf ein siche­res Tem­po. Ent­fernt sich der Mensch wie­der, wird beschleu­nigt. Unab­hän­gig von der Geschwin­dig­keit arbei­ten die Robo­ter die Pro­ben mit einer hohen Prä­zi­si­on ab.

So sieht ein klas­si­scher Work­flow mit dem Lab Table II im Detail aus: Die MTLA oder Mit­ar­bei­ten­den des Kran­ken­hau­ses stel­len die Blut­pro­ben auf dem Robo­ter-Arbeits­tisch in defi­nier­te Racks für den Pro­ben­ein­gang ab. Ab hier über­nimmt der Robo­ter die wei­te­ren Tätig­kei­ten. Damit es nicht zu Ver­wechs­lun­gen kommt, gleicht eine Kame­ra mit intel­li­gen­ter, eigen­ent­wi­ckel­ter Bil­d­er­ken­nungs­soft­ware die Far­be der Pro­ben­kap­pe mit einem Auf­trags-Bar­code ab. Außer­dem wird der Füll­stand der Blut­pro­be kon­trol­liert und im Labor­in­for­ma­ti­ons­sys­tem (LIS) ange­fragt, ob es einen Auf­trag für die­se Pro­be gibt. Bei Unstim­mig­kei­ten sor­tiert der Robo­ter die Pro­be aus und plat­ziert sie auf ein Feh­ler­rack. Auch Pati­en­ten­pro­ben ohne Auf­trag war­ten in einem spe­zi­el­len Feh­ler­pro­ben­be­reich, bevor ein erneu­ter Scan­ver­such unter­nom­men wird.

Ist die Pro­be grund­sätz­lich in Ord­nung und ein Ana­ly­se­auf­trag vor­han­den, stellt der ers­te ABB-Robo­ter die­se in den Zen­tri­fu­gen­be­cher oder gleich in Gerä­ter­acks, sofern eine Zen­tri­fu­ga­ti­on nicht erfor­der­lich ist. Um die auto­ma­ti­sche Zen­tri­fu­ge kor­rekt aus­zu­ta­rie­ren, führt der zwei­te Robo­ter Aus­gleichs­röhr­chen ein. Anschlie­ßend wer­den die Zen­tri­fu­gen­be­cher in die Unter­tisch­zen­tri­fu­ge ein­ge­setzt, die Zen­tri­fu­ge ver­schlos­sen und die Pro­ben zen­tri­fu­gi­ert. Nach der Zen­tri­fu­ga­ti­on wer­den die Blut­pro­ben auto­ma­tisch ent­stöp­selt und in Pro­ben­racks ein­ge­setzt. Der zwei­te Robo­ter führt zen­tri­fu­gi­er­te und nicht zen­tri­fu­gi­er­te Pro­ben in ihren spe­zi­fi­schen Gerä­ter­acks den Ana­ly­se­sys­te­men zu, die in das LIS ein­ge­bun­den sind. Nach der Ana­ly­se mel­det ein Sen­sor dem Robo­ter, dass sich Pro­ben­racks im Pro­ben­aus­gangs­be­reich des jewei­li­gen Gerä­tes befin­den. Die­ser nimmt die Racks aus den Ana­ly­se-Gerä­ten, dann die Pro­ben aus den Racks, ver­schließt die zuvor geöff­ne­ten Pro­ben und setzt sie in den Archiv­be­reich ab.

Beim her­kömm­li­chen, manu­el­len Pro­ben­hand­ling wird in Abhän­gig­keit von der Ana­ly­se­zeit eine bestimm­te Takt­zeit vor­ge­ge­ben, in der Pro­ben zuge­führt und ent­nom­men wer­den. Die­ser Richt­wert kann jedoch nie zu 100 Pro­zent die Rea­li­tät abbil­den, sodass im Labo­rall­tag wert­vol­le Zeit ver­lo­ren gehen kann. Die Robo­ter hin­ge­gen kön­nen dank der Sen­sor­über­wa­chung die Pro­ben wirk­lich in Echt­zeit bela­den und ent­neh­men. Durch die­sen robo­ter­ge­stütz­ten Work­flow lässt sich im Real Time Tube Move­ment (RTTM) ein Pro­ben­durch­satz von maxi­mal 160 Pro­ben pro Stun­de rea­li­sie­ren. So ist es auch mög­lich, Not­fall­pro­ben prio­ri­siert zu bear­bei­ten. Nach Abschluss der Imple­men­tie­rung im Febru­ar 2024 rech­net die MVZ medi­zi­ni­sche Labo­re Des­sau Kas­sel GmbH mit einer bis zu 25 Pro­zent schnel­le­ren Bearbeitungszeit.

Neben der Effi­zi­enz ver­bes­sert die­ser Auto­ma­ti­sie­rungs­an­satz auch die Ergo­no­mie am Labor­ar­beits­platz. Mit gera­de mal 3,75 Qua­drat­me­tern Flä­che ist der Robo­ter­tisch sehr kom­pakt gestal­tet und gewährt auch ohne Umbau­ten den Zugang zu den Ana­ly­se­ge­rä­ten, etwa für die War­tung der Gerä­te oder wenn Pro­ben doch mal manu­ell zuge­führt wer­den sol­len. Auch die Arbeits­zei­ten kön­nen durch den Ein­satz des Lab Table II attrak­ti­ver gestal­tet wer­den, denn: Die Labor­mit­ar­bei­ten­den müs­sen wäh­rend der Prä- und Post-Ana­ly­tik nicht dane­ben­ste­hen, son­dern kön­nen den Work­flow von einem zen­tra­len Ort aus via Moni­tor-Über­wa­chungs­sys­tem beob­ach­ten. Die­ses Sys­tem ermög­licht den Zugriff auf alle Gerä­te­bild­schir­me. Dort erschei­nen bei­spiels­wei­se Feh­ler­mel­dun­gen, wenn Pro­ben nicht kor­rekt gescannt wer­den kön­nen. Die Doku­men­ta­ti­on kann auto­ma­tisch auch mit einem Core Lab geteilt wer­den. Dank der Moni­to­ring-Funk­ti­on und der Daten­über­tra­gung kann der Robo­ter­tisch außer­halb der Kern­ar­beits­zei­ten betrie­ben wer­den, ohne dass Labor­mit­ar­bei­ten­de phy­sisch zuge­gen sein müs­sen. Durch die Anbin­dung des Sys­tems an die Fern­war­tung von ABB kann im Feh­ler­fall schnell unter­stützt werden.

„Einen der­art hohen Durch­satz in einem kol­la­bo­ra­ti­ven Sze­na­rio zu rea­li­sie­ren, ist kein tri­via­les Unter­fan­gen und war nur mit unse­rem aus­ge­klü­gel­ten Kon­zept mög­lich“, betont Max Novot­ny, Sales & Busi­ness Deve­lo­p­ment Mana­ger, ABB Robo­tics. „Mit­hil­fe von Safe­Mo­ve ist es den­noch gelun­gen, einen Indus­trie­ro­bo­ter ohne phy­si­sche Umhau­sung in einem kol­la­bo­ra­ti­ven Sze­na­rio ein­zu­set­zen. Und dank der tat­kräf­ti­gen Unter­stüt­zung des MVZ-Teams konn­ten wir die­ses hoch­span­nen­de Pro­jekt in gera­de mal einem Jahr über die Ziel­li­nie bringen.“

Der robo­ter­ba­sier­te Lab Table II ver­spricht nicht nur eine deut­li­che Stei­ge­rung der Pro­duk­ti­vi­tät, son­dern auch eine erheb­li­che Ver­bes­se­rung der Arbeits­be­din­gun­gen im medi­zi­ni­schen Labor. Dank Auto­ma­ti­sie­rung müs­sen Labor­mit­ar­bei­ten­de nicht mehr so viel Zeit für das mono­to­ne Pro­ben­hand­ling auf­brin­gen, son­dern kön­nen sich anspruchs­vol­le­ren Tätig­kei­ten wid­men – für die dank der hohen Effi­zi­enz nun auch deut­lich mehr Zeit bleibt.

„Die ABB-Exper­ten haben es geschafft, ihre Erfah­rung und ihr Know-how aus der indus­tri­el­len Auto­ma­ti­sie­rung auf äußerst effek­ti­ve Wei­se auf die Anfor­de­run­gen eines medi­zi­ni­schen Labors zu über­tra­gen – eine beein­dru­cken­de Trans­fer­leis­tung“, freut sich Dr. med. Julia­ne Bött­cher-Lorenz, Geschäfts­füh­re­rin und Ärzt­li­che Lei­tung, MVZ Medi­zi­ni­sche Labo­re Des­sau Kas­sel GmbH. „Der fer­ti­ge Labor­tisch deckt die kom­ple­xen Pro­zes­se der Prä- und Post­ana­ly­tik voll­stän­dig ab, so dass klei­ne und mitt­le­re Kran­ken­haus­la­bo­re bes­tens auf künf­ti­ge Her­aus­for­de­run­gen wie den Fach­kräf­te­man­gel gerüs­tet sind.“

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Tags: ABBLabortischReinraumRoboter
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