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Faulhaber: Bürstenlose DC-Servomotoren

Labor im Miniaturformat

2. März 2017, 10:08 Uhr | Von Andreas Seegen, Leiter Marketing bei Faulhaber, und Nora Crocoll vom Redaktionsbüro Stutensee

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Wichtiger Beitrag bei Entwicklung von Biologika

Die genaue Menge der Flüssigkeit wird direkt auf der Kunststoffscheibe abgemessen. Dazu erweitert sich der Kanal zu einer Kammer, die exakt das definierte Volumen fasst. An ihrem äußeren Ende befindet sich ein hydrophober Bereich. Er verhindert, dass die Flüssigkeit weiter in den Kanal hineinfließt. Nun beginnt die Scheibe zu rotieren. Dabei sorgt die Zentrifugalkraft dafür, dass die Probenflüssigkeit, die sich oberhalb der Kammer befindet, durch einen Überlaufkanal abgeleitet wird. Anschließend erhöht das Gerät die Rotationsgeschwindigkeit so weit, dass die Probe die hydrophobe Barriere überwindet und in den nächsten Bereich übertritt.

Nach demselben Prinzip werden dem Experiment weitere Reagenzien zugegeben und Waschvorgänge durchgeführt. Der komplette Versuch läuft automatisch ab, die mitgelieferte Software steuert die einzelnen Schritte. »Die Automatisierung reduziert nicht nur der Arbeitsaufwand, sondern auch die auftretenden Fehler«, ergänzt Hjortsmark.

Geschwindigkeit für hohen Durchsatz

Gyrolabs xPlore basiert auf einem am Markt bewährten Vorgängermodell, das in einem Durchlauf fünf Kunststoffscheiben analysieren konnte. Für viele Unternehmen mit geringerem Durchsatz oder kleinere Abteilungen großer Pharmafirmen war dieses Gerät jedoch eine Nummer zu groß. Hier bietet der Gyrolab xPlore nun eine maßgeschneiderte Alternative.

Eine Forderung bei der Konstruktion des neuen Analysegeräts war, dass es seinem großen Bruder in Sachen Geschwindigkeit in nichts nachsteht. Sein Roboterarm muss die Proben daher ebenso schnell und zuverlässig transportieren. Allerdings werden die schnellen Schrittmotoren, die den Roboterarm des großen Analysegeräts bewegen, mittlerweile nicht mehr produziert. Auf der Suche nach einer Alternative wandte sich der Hersteller an die Compotech Provider AB. Pelle Almgren von Compotech fasst die Anforderungen an den eingesetzten Antrieb zusammen: »Die Motoren müssen eine hohe Geschwindigkeit erreichen, ohne Abstriche beim Drehmoment zu machen. Wir haben uns deshalb entschieden, die Schrittmotoren durch leistungsstarke Servomotoren zu ersetzen«.

Die Wahl fiel dann gleich aus mehreren Gründen auf bürstenlose DC-Servomotoren der SerieBX4 in 4-Pol-Technik mit hohem Drehmoment von 8,5 bis 165 mNm aus dem Hause Faulhaber. Diese dreiphasigen eisenlosen Motoren eignen sich hervorragend für hochdynamische Anwendungen, die auf sehr beengtem Raum ein hohes Drehmoment fordern. Die Motoren sind mit Inkrementalgebern ausgestattet und aufgrund ihrer kompakten Bauweise mit einem Durchmesser von 22 mm und 74 mm Länge nur wenig größer als die Schrittmotoren des Vorgängermodells. Zudem überzeugten sie mit einem sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnis. Drei solcher Servomotoren sind in dem kompakten Analysegerät verbaut: Zwei von ihnen werden an einen Lineartisch montiert. Sie bewegen den Pipettierarm beim Transfer der Proben in horizontaler Richtung und steuern die Bewegung des Lasers bei der Analyse. Der dritte Motor ist mit einem Planetengetriebe ausgestattet und sorgt für das Heben und Senken des Pipettierkopfes.

Dank der präzisen Regelelektronik und dem konstanten Drehmoment lassen sich die Proben auf der Kunststoffscheibe zielgenau am Eingang des jeweiligen Kanals positionieren. Und auch der Anforderung an hohe Geschwindigkeit wird das Analysegerät dank der eingesetzten Motoren gerecht. Hjortsmar erläutert: »Um 112 Datenpunkte zu erzeugen, braucht er weniger als eine Stunde.« Damit leisten die Analysegeräte einen wichtigen Beitrag bei der Entwicklung von Biologika zur Krebsbekämpfung.