Aktuelle Konzepte der Laborautomation

Die Konsolidierung von Klinischer Chemie und Immunchemie auf einer Geräteplattform ist heute Stand der Technik. Zusammen mit Elementen der Perianalytik wie etwa Sortiermodulen, Transportstraßen, Probenarchiven und Steuerungssoftware lassen sie sich zu einem ganzheitlichen Automationskonzept verbinden.

Die Serum- und Plasmaanalytik im Zentrallabor entwickelt sich seit Jahrzehnten immer mehr in Richtung eines hochgradig automatisierten, modularen Gesamtkonzeptes mit hoher Flexibilität. Sie muss nicht nur zuverlässig und preiswert sein, sondern sich auch an veränderte Rahmenbedingungen anpassen lassen. Die größte Herausforderung stellen dabei die unterschiedlichen Reaktionsbedingungen und -zeiten von klinisch-chemischen bzw. immunchemischen Assays dar.

Hohe Flexibilität

Die vorgestellten Laborsysteme für die Klinische Chemie und die Immundiagnostik auf den Seiten 174/175 und 181 zeichnen sich durch eine hohe Modularität aus. Eine ganze Serie an Analyzern für unterschiedliche Probendurchsätze lässt sich nach dem Baukastenprinzip für die Anforderungen nahezu jeden Labors konfigurieren. Je nach Gerät und Kombination können bis zu 10.000 Proben pro Stunde verarbeitet werden (S. 181). In allen Fällen geht es letztlich nicht nur um die Abarbeitung von Analysen, sondern um ganzheitliche und zukunftssichere Systemkonzepte, die absehbare Entwicklungen der Labormedizin schon heute berücksichtigen. Dazu gehören auch leistungsfähige Software-Module, die die Workflowsteuerung und das Management der permanent steigenden Datenmengen übernehmen.

Präanalytik

Die Systemkomponenten der Prä- und Postanalytik sowie die verbindenden Transportsysteme mit entsprechender Steuerungssoftware und Schnittstellen zum Laborinformationssystem (LIS) werden in der Perianalytik zusammengefasst (Abb. 1). Zur Präanalytik zählen die Probenidentifikation mittels Barcodeleser und trainierbarer Bildverarbeitungssoftware, die Zentrifugation und die Verteilung auf die verschiedenen Arbeitsplätze. Probensorter-Module können einzeln von Hand bestückt werden oder als Schüttgut­sortierer (S. 176 und 179) große Probenmengen auf einmal verarbeiten. Die Primärerfassung erfolgt meist mittels Barcode im LIS, wo auch die Patientenstammdaten abrufbar sind. In den Sortierer integriert oder auch separat gehören zur Präanalytik auch Decapper, Recapper und Aliquotter. Je nach Laborgröße und -konfiguration entscheidet man sich wahlweise für ein Stand-alone-Gerät oder eine modulare Lösung, die in eine Laborstraße eingebunden werden kann.
Probentransport und -verteilung
Die weitere Verteilung der Proben erfolgt in Trägern für Einzelröhrchen (single tube racks) oder in Paketen von fünf oder zehn Proben auf Analysenstraßen. Seit über 15 Jahren ist der passive Transport mithilfe von mechanischen Förderbändern Stand der Technik; doch seit Kurzem hat der Anwender die Wahl zwischen verschiedenen weiteren Varianten, beispielsweise Förderbändern, die nach dem Prinzip von Magnetbahnen funktionieren (hintere Umschlagseite) oder  selbstfahrenden, elektrisch betriebenen Probenträgern für Einzelproben (S. 178). Dieses Schienen­system lässt sich auch über mehrere Etagen verbinden; ein anderes wiederum kann direkt an die Rohrpost angebunden werden (S. 176). Die Hersteller reiner Transportsys­teme fungieren als „Systemintegratoren“, denn sie  bieten Hardware-Interfaces für unterschiedlichste Analysengeräte an.

Speziell für die Mikrobiologie wurde das „Petrischalen-Organisations-System“ POS entwickelt (S. 179). Es stellt Petrischalen zu Plattensätzen zusammen und transportiert sie auf Förderbändern zu den Arbeitsplätzen.

Postanalytik

Am Ende des Laborprozesses stehen Archivierung, Wiederfindung und Entsorgung der abgearbeiteten Proben. Alle großen Automationssysteme bieten hierfür automatische Kühllager mit zum Teil eindrucksvollen Dimensionen an. Als Besonderheit ist das Biobanking zu erwähnen (s. u.), das vorzugsweise in der universitären und industriellen Forschung eine bedeutende Rolle spielt. In der Regel wird das wertvolle Probengut bei -180 °C sicher über lange Zeit aufbewahrt und mit aufwendiger Software datenschutzgerecht verwaltet.

Analysensysteme 

Verstand man unter Total Laboratory Automation (TLA) ursprünglich vor allem Transportsysteme mit angeschlossenen Stand-alone-Analyzern, so gibt es mittlerweile eine erfreulich große Auswahl modularer Komponentensysteme mit integriertem Transportsystem (S. 174, 181 und hintere Umschlagseite). Sie können sowohl als reine Analysatoren betrieben, als auch mit Transportsystemen zu gro­ßen, leistungsstarken Analyzer-Clustern zusammengeschlossen werden.

Für den mittleren Durchsatz entwickeln die Hersteller auch weiterhin Stand-alone-Analyzer. In Kürze kommt ein kompaktes Gerät auf Basis der Trockenchemie heraus, das ein relativ großes Spektrum an klinisch-chemischen und immunchemischen Methoden mit kleinsten Probenvolumina abarbeiten kann (S. 180). Auch zwei Systeme für ELISA bzw. indirekte Immunfluoreszenz mit einem Durchsatz von mehr als 200 Tests pro Stunde sind in diesem Kontext erwähnenswert (S. 180 oben). Das ELISA-Gerät ist ein Vollautomat, während die IIF-Auswertung mit einem vollautomatischen Mikroskop erfolgt.

Fazit

Die hier vorgestellten Systeme zeigen, dass sich der Markt für Laborautomation noch immer intensiv weiterentwickelt. Einige Produkte wurden soeben erst eingeführt oder stehen kurz davor. So ist die Entscheidung zwischen einem seit Langem bewährten und einem topaktuellen System momentan so schwierig und spannend wie schon lange nicht mehr.   

Dr. Gabriele Egert
Dr. Sabine Ramspott

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