Ultraschall-Sensoren

In der Laborautomation werden Mikrotiterplatten und Reagenzgläser eingesetzt, um Flüssigkeiten zu analysieren. Neue Ultraschall-Sensoren messen diese Füllstände schnell und präzise – bis auf 0,1 mm genau.

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FAULHABER Antriebssysteme

Auch im Labor übernehmen immer mehr Maschinen Aufgaben wie Pipettieren oder Analysieren der Proben. Sensoren für diese Aufgaben müssen präzise arbeiten, reproduzierbare Ergebnisse liefern und über eine hohe Messgeschwindigkeit verfügen. Ein Beispiel: Ein wichtiger Abschnitt im Arbeitsablauf einer Liquid Handling-Station ist das Befüllen der Kleinstbehälter mit der zu analysierenden Flüssigkeit, z.B. Blut. Nachdem kleine Mengen der Substanz mit Pipetten abgefüllt wurden und bevor der Analyse-vorgang beginnt, wird der Füllstand in den Kavitäten gemessen. Trotz der geringen Öffnungen der einzelnen Kavitäten, die zum Teil nur einen Durchmesser von drei Millimeter aufweisen, muss der Sensor geringste Abweichungen innerhalb kürzester Zeit detektieren können. Die momentan verwendete kapazitive Messtechnik misst hier noch nicht mit der gewünschten Auflösung. Vereinzelt eingesetzte optoelek-tronische bzw. Ultraschall-Sensoren erreichen solch hohe Auflösungen, sind aber kostspieliger.

Ultraschall-Sensoren arbeiten völlig berührungslos. Dies bietet vor allem im Laborbereich Vorzüge, da weder das zu analysierende Medium noch der Sensor bei der Messung kontaminiert werden. Zusätzlich ist ein Ultraschall-Sensor unempfindlich gegenüber Luftfeuchtigkeit und Staub, was ihn konstant verlässlich arbeiten lässt. Da er im Gegensatz zu optoelektronischen Sensoren nicht mit Licht, sondern mit Schallwellen arbeitet, kann er verschiedene Medien zuverlässig detektieren – unabhängig von ihrer Transparenz und Farbe. Die Konsistenz des zu untersuchenden Mediums beeinflusst die Messung ebenfalls nicht. Konventionell arbeitende Ultraschall-Sensoren senden kegelförmige Schallwellen aus. Aus diesem Grund ist ihr Messfleck zu groß, um in Öffnungen mit einem Durchmesser von weniger als zehn Millimeter zu messen. Um diese Einschränkung zu umgehen, hat Baumer in enger Zusammenarbeit mit Kunden die neue Serie 09 entwickelt.

Berührungslos und unempfindlich

Die Serie 09 ist mit einer speziellen Düse ausgestattet, die die Schallwellen bündelt und so eine Messung in die kleinen Öffnungen bis zu einem Durchmesser von drei Millimeter hinein erlaubt. Je nach Einbauart stehen Sensoren mit stirn- oder längsseitig befestigter Düse zur Verfügung. Die Düse ist abnehm- und austauschbar, was die Reinigung des Sensors erleichtert. Die Sensoren erreichen eine sehr hohe Auflösung und Wiederholgenauigkeit bis 0,1 Millimeter. Die minimale Ansprechzeit beträgt nur sieben Millisekunden. Dank der Gehäusebreite von nur neun Millimetern lassen sich die Sensoren optimal kaskadieren. Auf diese Weise können mehrere in einer Reihe montierte Sensoren eine große Anzahl an Behältern in einem Durchgang scannen, was die Scanzeit erheblich verringert.

Mit denselben Sensoren können darüber hinaus vor dem Abfüllen die dafür benö-tigten Pipettierspitzen in den Aufbewahrungsbehältern auf Vollständigkeit überprüft werden. So wird der komplette Prozess mit nur einem Sensortyp effizient überwacht.

Auch außerhalb der Laborautomation kommen die Sensoren zum Einsatz. So kontrollieren sie u.a. die Anwesenheit von Tabletten oder anderen kleinen Objekten in Blisterverpackungen.

*D. Dossenbach, S. Jess, Baumer GmbH, 61169 Friedberg

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