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Entwicklung eines Temperatur- Monitoring Moduls für vollautomatische Ultratiefkühllager

 

Um die Temperaturverläufe bei der Probenlagerung in einem vollautomatischen Ultratiefkühllager (hier BiOS, Hamilton) messen zu können, wurde von der Hannover Unified Biobank (HUB) ein Messmodul entwickelt. Dieses kann im automatischen Lager der Biobank die Probentemperatur bei den verschiedenen Ein-, Um- und Auslagerungsprozessen in einem Probenröhrchen in Realzeit messen und die Daten dazu speichern.

Hierzu wurde ein geeigneter Temperaturrecorder in eine Lagerungsbox eingebaut und der dazugehörende Temperatursensor in ein darin enthaltenes Probenröhrchen eingefügt. Um die Temperaturschwankungen beim Durchlaufen der einzelnen Positionen im Lagerungsrobotor (BiOS, Hamilton) erfassen zu können, muss der Sensor in einem Messintervall im Sekundenbereich messen können. Die verschiedenen Stationen des Lagers sind hierbei die Ein- und Ausgabestation, die Pickingstation  und der Transfer- und Lagerungsbereich. Hierbei liegt die Betriebstemperatur der Lagerungseinheiten und der Pickingstation bei -80°C. Der kurzgehaltene Probentransfer findet bei -20°C statt.

Die besondere Herausforderung bei der Entwicklung der Messeinheit liegt in der notwendigen Kältetoleranz des Temperaturloggers – herkömmliche Messmodule sind für den tiefkalten Temperaturbereich (hier -80°C) ungeeignet – und in den kurzen Messintervallen von max. 5s. Die modifizierte Probenlagerungsbox mit dem Messmodul ist in der unteren Abbildung dargestellt. In der Box kann die Messeinheit sicher in den Automaten eingefahren, die Temperatur in dem Probenröhrchen gemessen und die Daten im Recorder gespeichert werden. Das interne Probenverwaltungssystem des Roboters muss ebenfalls an die modifizierte Box angepasste werden. Hierdurch wurde gewährleistet, dass beim Transfer der Probenröhrchen aus der manipulierten Box keinerlei Schäden im automatischen Lager entstehen können.

   

Abbildung 1:  Die Bauteile für das Temperatur-Monitoring-Modul bestehen aus einem Recorder und einer Messeinheit (linkes Bild), Einbau der Bauteile in eine Probenlagerungsbox (oben rechts). Positionierung des Messfühlers in einem Probenröhrchen innerhalb der Lagerungsbox (unten rechts).

Das beschriebene Modul besteht aus verschiedenen Bauteilen. Dies ist zum einen der Temperaturlogger „c\temp dlt“ des Herstellers Marathon. Er erfüllt alle oben gestellten Anforderungen und trägt das CE Logo. Er umfasst den Datenrecorder und einen Messfühler. Die vom Hersteller bereitgestellte Software „MDAS Pro“ für MS-Windows basierende Systeme gestattet die Konfiguration des Loggers, so wie das Auslesen der Messwerte.

Das Modul wurde bereits erfolgreich im automatischen Lager der Biobank eingesetzt und hat dort bereits den gesamten Lagerungsprozess durchlaufen.  Geplant ist ein umfangreiches Temperatur-Monitoring in der Anlage mit anschließender Auswertung der Messergebnisse. Die Ergebnisse werden in Kürze veröffentlicht. Auch werden die Ergebnisse in die Qualifizierung des automatischen Lagers in der HUB eingehen und sind die ersten Schritte in Richtung Validierung des Lagerungsprozesses mittels computergesteuerter Systeme.

 

Produktseite des Herstellers
http://www.marathonproducts.com/product-single-use-ctemp-80c.html

 

Datenblatt des Loggers c\temp dlt
http://www.marathonproducts.com/images/pb-ctemp.pdf

 

Bezugsquelle Cryostore in den Niederlanden
http://www.cryostore.com/

 

Detailfragen zur Konstruktion und Datenaufnahme:
drobek.dirkmh-hannover.de