iChemCabinet - Entwicklung und Test eines universellen, interaktiven, intelligenten Laborschranks für das Handling und die Abgabe von Chemikalien aus Behältern mit Schraubdeckel

Innovative Produktionssysteme im Bereich der Biotechnologie zur nachhaltigen
Herstellung neuer Wirk- und Inhaltsstoffe für die Lebensmittel-, Pharma- und
Kosmetikindustrie stützen sich im Entwicklungs- als auch im Produktionsprozess auf
eine kontrollierte, nachprüfbare Versorgung mit Einzelchemikalien (Pulver und
Flüssigkeiten) für die schwankungsfreie Herstellung z. B. des zu verwendenden
Nährmediums oder von Pufferlösungen für Nachweisreaktionen.
Die Lagerhaltung der dafür notwendigen Chemikalien in Pulverform bzw. als
Flüssigkeiten oder Lösungen erfolgt z. B. in einem FuE-Labor in einem
unübersichtlichen Chemikalienschrank. Vorbereitungsaufgaben für die Puffer- oder
Nährmediumherstellung sind deshalb oft fehlerhaft hinsichtlich der verwendeten
Zutaten, deren Mengen oder Konzentrationen. Querkontaminationen treten gehäuft
auf und die Dokumentation ist von fehleranfälligen manuellen Arbeitsschritten
gekennzeichnet. Hinzu kommt, dass teilweise das Mindesthaltbarkeitsdatum von
Chemikalien überschritten wird bzw. der Vorrat bei Bedarf nur ungenügend ist und
dann erst aufwändig, mit dem entsprechenden Zeitverzug, manuell nachbestellt
werden muss.
In Laboren fast jeder Größe, insbesondere jedoch in kleinen und mittelständischen
Laboren, besteht deshalb zunehmend die Nachfrage nach automatisierten Lösungen
zur Durchführung von wiederkehrenden, standardisierten Arbeitsschritten verbunden
mit einer automatischen Dokumentation (ggf. GMP-gerecht) um einerseits mehr
Proben bearbeiten zu können (Durchsatzerhöhung), oder andererseits die Effizienz
und Genauigkeit zu steigern sowie die Kosten zu senken.

iChemCabinet design — Designstudie für einen automatisierten Chemikalienschrank mit integrierter Dosierstation sowie automatisierter Deckelentnahme.

Mit einer präzisen technischen Automatisierungslösung für die kontrollierte,
nachprüfbare und zeitgerechte Verwaltung und Herausgabe von Pulvern und
Lösungen aus einem Chemikalienschrank kann dieser Anforderung im Bereich der
Versuchsvorbereitung entsprochen werden. Dabei soll ein Gerät in Form eines
neuartigen, interaktiven und vernetzten kompakten Chemikalienschranks als sog.
cyber-physisches System (CPS) entwickelt werden, das automatisiert
Chemikalienbehälter verwaltet und deren Standort im Schrank lokalisiert (Teilprojekt
der nevoLAB GmbH) und hochgenau verschiedenste Pulver und Flüssigkeiten gemäß
Nutzeranforderung aus den Behältern entnimmt und einzeln abgibt (Teilprojekt der TU
Dresden, Professur für Bioverfahrenstechnik).