Ein neues Zeitalter der Laborautomatisierung durch Digitalisierung 

Bisher war Laborautomatisierung sehr teuer und hatte eine geringe Flexibilität. In der Regel benötigte man Experten um die komplexen und spezialisierten Automaten zu programmieren. Durch das schmale Nutzungspektrum wurden dann diese Automaten häufig nur einige Stunden am Tag genutzt und standen somit die meiste Zeit als ungenutzte teure Investition mit großem Platzbedarf herum. Das ist weder nachhaltig noch wirtschaftlich.

Durch unterschiedliche Schnittstellen von Automaten und anderen Geräten sind diese nicht miteinander in Applikationen oder beim Datenmanagement verknüpfbar. Eine Digitalisierung von Abläufen auf mehreren Geräten unterschiedlicher Hersteller ist damit auf Sicht nicht ohne weiteres möglich. Standards, die Umsetzung und besonders deren Verbreitung im Markt werden noch 10 Jahre und mehr brauchen bevor sie sich durchsetzen und so die Basis für eine durchgängige Digitalisierung schaffen.

Somit sind derzeitige Lösungen wenig kundenfreundlich. Sie sind teuer, werden nur zeitweise genutzt, sehr komplex zu programmieren, nicht nachhaltig und haben jeweils spezielle Schnittstellen.

Unser neues Konzept beseitigt alle diese Nachteile mit einer sehr einfachen und robusten Lösung und fügt noch wichtige Vorteile hinzu. Eine flexible Lösung für viele verschiedene Arbeitsplätze und Applikationen.

Wir haben einige sich sehr schnell entwickelnde industrielle Mainstream-Technologien ausgewählt und mit künstlicher Intelligenz für eine einfache und intuitive Nutzung im Labor angepasst und in ein modulares System eingebettet. Sehr günstig! Komplett flexibel! 24/7 nutzbar und mit automatischer Schnittstellenübersetzung.

Das Ergebnis ist, dass die Digitalisierung des Labors heute und nicht erst in 10 Jahren starten kann.

Hoch wirtschaftlich und sehr nachhaltig. Flexibel anpassbar an jede Veränderung und damit in jeder Hinsicht zukunftssicher und die mit Abstand nachhaltigste Lösung. Ein Punkt der bei Kunden täglich mehr an Bedeutung gewinnt.

Welche Features hätte eine ideale Laborautomatisierung ?

  • Flexibel anpassbar an veränderte Abläufe, Applikationen, Geräte und Consumables
  • Sehr preiswert und effektiv
  • Kurze Amortisationszeit. Unter 6 Monaten!
  • Sicherer kleiner Einstieg mit Zero Risiko. In wenigen Minuten auf Handbetrieb umstellbar.
  • Optional schrittweise, modulare Erweiterung bis hin zur Gesamtlaborautomatisierung
  • Vorhandene Gerätepaletten der Hersteller können sofort genutzt und eingebunden werden. Dadurch reduziert sich das Risiko der Umstellung qualitativ und finanziell
  • Absolut sicher und robust. Automatische Dokumentation mit Fehlererkennung
  • Auch ohne Spezialisten einfach selbst modifizierbar und veränderbar

    Das alles wird möglich durch collaborierende Robots (Cobots), die Hand in Hand, ohne Schutzkäfig, mit Menschen und Geräten agieren können. Durch 3D Kameras mit Tiefensensorik, die in der Lage sind mit Hilfe von künstlicher Intelligenz Geräte und Consumables sowie deren exakte Position zu erkennen und sicher zu greifen. Die sogar in der Lage sind Anzeigen abzulesen, Schlüsse daraus zu ziehen und Geräte über Knöpfe und Tasten zu bedienen oder das Gelesene in die EDV einzuspeisen. Selbst Geräte ohne Schnittstelle können so in eine Automatisierung des gesamten Labores eingebunden werden. Mit nur 4 Kg Gewicht kann der Cobot in wenigen Minuten von einem Arbeitsplatz zu einem  anderem umgesetzt werden um dort eine andere Aufgabe abzuarbeiten.  Der perfekte Assistent. Ein ohnehin preiswertes System kann so mehrfach und 24/7 genutzt werden.

    Der neue evolutionäre Ansatz

    Der Cobot macht genau das, was sonst der Mitarbeiter tun würde: Pipettieren, mischen, zentrifugieren usw. Aber absolut fehlerfrei und ohne jede Ermüdung. Als Industrielösung konstruiert, arbeitet er zuverlässig Tag und Nacht, am Wochenende und 365 Tage im Jahr. Mit einer Präzision von 5/100 mm und einer Geschwindigkeit von 100 cm/sek.

    Das zentrale Element dieser Lösung ist ein Cobot mit zusätzlicher 3D Kamera, sozusagen am Handgelenk und eine KI-Software dahinter. Er lässt sich einfach durch Führen des Cobotarmes und per tablet teachen. Positionsänderungen von Consumables vor und nach dem Mischen oder Zentrifugieren erkennt und korrigiert er automatisch. Barcodes und Displays können gelesen und interpretiert werden.

    Die Arbeitsplätze können jederzeit wechselweise von Mitarbeitern oder dem Cobot genutzt werden. Das ergibt eine zusätzliche Sicherheit die mit herkömmlichen Automaten nicht machbar wäre.

    Weiterverwendung von vorhandenen Geräten und Mehrfachverwendung des Cobots sind beides Themen die die Wirtschaftlichkeit genauso wie die Nachhaltigkeit fördern und dazu noch die Sicherheit erhöhen. Zudem wird der Extraplatz für einen Automaten eingespart.

    Cobot

    Cobot am Pipettieren

    Schuh-Schiene System

    Ein einfaches und leicht erweiterbares System um den Cobot herum

    Wir haben ein schlankes und hohes Tower-Hotel mit kleinem ”Footprint” entwickelt, um den Arbeitsplatz für viele Stunden mit Consumables und Material zu versorgen. Es ist quasi ein preiswertes multifunktionales und vollautomatisiertes Hochregallager.

    In diesem Hotel-Tower finden 10 stapelbare Standardcontainer Platz. Durch verschiedene Einsätze bzw. Trays können diese Container die unterschiedlichsten Formate an Gefäßen, Spitzen und z.B. 5 Mikrotiterplatten aufnehmen. Zum automatischen Be- und Entladen durch den Cobot hat der Container an beiden Seiten eine magnetische Tür. Durch diese Lösung ist nicht nur ein Arbeiten des Cobots auf beiden Seiten des Tower-Hotels möglich, sondern auch ein Weiterreichen bzw. Verketten von Cobotarbeitsplätzen möglich. So können auch längere Abläufe mit vielen Geräten einfach aneinandergereiht werden. Zukunftsoffen kann optional auf dem Dach eine Landplattform für Transportdrohnen ergänzt werden und somit Container auch über weitere Strecken geholt oder abtransportiert werden. Die Transportdrohnen fliegen und landen nur ganz hoch über den Tischen.  Unten im Erdgeschoss des Tower-Hotels ist freier Platz um diverse Kleingeräte wie ELISA-Reader, Mixer oder Thermostaten unterzubringen. Alles ist platzoptimiert. Somit wird der Aktionsradius des Cobots optimal genutzt.

    Das Tower-Hotel ermöglicht multifunktional, eine Speicherung von Material, eine Verbindung von 2 Arbeitsplätzen bzw. eine schrittweise modulare Verkettung und Erweiterung der Automatisierung, eine Integration von mehreren Kleingeräten und eine Lande- und Aufladeplattform für Transportdrohnen für “long range logistrics“.

     

    Vorbereitet für eine spätere Erweiterung um „long range logistics“

    Ohne Zweifel sind Drohnen das Transportmittel der Logistik der Zukunft für kleine und leichte Dinge wie Labormaterial. Insbesondere weil ihr physikalisches Flugverhalten automatisch sicherstellt, dass keine Flüssigkeit überschwappt (siehe Video). Aus diesem Grunde haben wir dies schon heute in unserem Konzept berücksichtigt und die Machbarkeit bewiesen. Es wird sicher noch ein paar Jahre dauern bis hier eine breite Akzeptanz so einer Lösung vorhanden ist. Bis dahin wird sich die Größe noch halbieren und Drohnen können dann sozusagen wie viele parallel XYZ-Übertrager für ein ganzes  oder sogar mehrere Labors und Außenstellen agieren. Unsere Lösung ist perfekt darauf vorbereitet und kann den Frachtraum einer gelandeten Drohne auf dem Dach unseres Tower-Hotels einfach mit den Containern be- und entladen. Wie ein Hubschrauberlandeplatz.

    Der Frachtraum ist sozusagen die elfte Etage der Tower-Hotels. Durch Indoor- Navigation mit optischen Markierungen und kegeligen Füßen landet die Drohne millimetergenau und ihr Akku wird sofort auch wieder aufgeladen. Das ermöglicht kleinere Akkus, weniger Fluggewicht und somit kleinere Bauweise. Eine Reihe von Schutzrechten sichert viele der Systemlösungen ab.

    Tower-Hotel

    Container

    Drohne

    Multifunktional und damit preiswert

    Alle Komponenten des Systems haben mehrere Funktionen. Das hat gravierende Vorteile bei Kosten, Platzbedarf und der Einfachheit der Nutzung. Auch die Greifer unseres Cobots sind multifunktional. Bis zu 4 verschiedene Funktionen sind in einem Greifer gleichzeitig realisiert. Mit einem Greifer kann man beispielsweise Mikrotiterplatten, Container, Falcons greifen, Falkondeckel öffnen und schliessen und zusätzlich Tasten und Knöpfe bedienen. Das ist preiswert und erspart einen Greiferwechsel innerhalb eines Ablaufs. Natürlich ist mit seinem Magnetsystem auch ein einfacher automatischer Greiferwechsel möglich.

    Zusätzlich können über speziell angepasste Greifer  Pipetten gehalten und betätigt werden. Sie können über Blutooth oder wlan gesteuert und ausgelesen werden. Tips können aufgenommen und abgeworfen werden. Schräges Pipettieren an Gefäßwandungen ist möglich. 96 Wells in etwa 50 Sekunden mit einer Einkanalpipette. Auch das Handling von Mehrkanalpipetten oder von Multipetten usw. ist möglich.

    Zusammen mit der Möglichkeit Geräte direkt zu bedienen und über KI ihre Position zu erkennen ist damit jeder beliebige Ablauf in der näheren Umgebung des Cobots realisierbar und auch immer wieder leicht an Veränderungen anpassbar.

    Cloud Database

    Die Gesamtsteuerung des Systems kann zum Beispiel über ein tablet oder einen Laptop erfolgen. Hier wird auch jeder Schritt dokumentiert und darüber zusätzlich die Qualität und Fehlerfreiheit sichergestellt.

    Ergänzend dazu wird eine Cloud Database entwickelt, in der alle Daten zu Geräten und Consumables einerseits und Programme (Apps) andererseits abgespeichert werden.  Diese Programm- und Datenbasis wird schnell wachsen und die Nutzung wird mit der zunehmenden Anzahl von Usern allen Beteiligten neue Programm-Erstellungen sehr vereinfachen. Es müssen dann vorhandene Programme nur modifiziert werden. Ein System was sich selbst befeuert und somit einfach auf Grund des frühen Starts dominierend gegenüber möglichen Nachahmern sein wird. Neben den IP-Schutzrechten ist somit ein weiterer Schutz und Alleinstellungsmerkmal wirksam. Ab einer gewissen Größe lassen sich hier auch Einnahmen durch zum Beispiel zertifizierte, getestete Apps erzielen. Langfristig ist das ein wichtiger Teil des Businessmodells.

    Superior in allen Aspekten

    Das System ist unter jedem Blickwinkel besser als bisherige Lösungen. Alle Wünsche der Anwender werden gleichzeitig erfüllt und die Nutzung stark vereinfacht. Es ist eine evolutionäre Revolution der Laborautomatisierung und nimmt die Anwender im Labor mit. Der Cobot den wir Buddy nennen, wird zum Freund und Helfer. Ein persönlicher Assistent dem es nichts ausmacht stundenlang zu pipettieren oder abends, nachts und am Wochenende zu arbeiten. Sicher und zuverlässig. Dies ist erst der Anfang, denn diese Mainstream Technologien wie Robotik, 3D-Cams und KI entwickeln sich mit einer hohen Geschwindigkeit. Wir haben die Tür der Möglichkeiten gerade erst aufgestoßen und schon jetzt ein System, das in allen Aspekten herkömmlichen Lösungen überlegen ist.

    Wir warten nicht auf Interface Standards.
    Wir starten jetzt mit der Digitalisierung und Automatisierung des Labors

    Einfach, flexibel und zukunftssicher genauso wie  nachhaltig und wirtschaftlich