Autoren Daniel Dossenbach, Produktmanager Sensor Solutions, Baumer Sarah Jess, Marketing Sensor Solutions, Baumer
Neue Impfstoffe, aber auch künstliche Inhalts- oder Ersatzstoffe werden ständig in Labors untersucht. Um einen wirtschaftlichen Ablauf im Labor zu ermöglichen, übernehmen heute hauptsächlich Maschinen Aufgaben wie Pipettieren oder Analysieren der Proben. Sie arbeiten effizienter und genauer als der Mensch. Damit diese Automaten die ihnen gestellten Aufgaben in der gewünschten Qualität ausführen können, bedarf es präzise arbeitender Sensoren.
Als Beispiel eignet sich hierfür eine Liquid-Handling-Station in einem Labor. Ein wichtiger Abschnitt im Arbeitsablauf ist das Befüllen der Mikrotiterplatten mit der zu analysierenden Flüssigkeit. Nachdem kleine Mengen der Substanz mit Pipetten abgefüllt wurden und bevor der Analysevorgang beginnt, wird der Füllstand in den Kavitäten der Mikrotiterplatten gemessen. So wird überprüft, ob die Mengen für die Analyse ausreichen bzw. ob zu viel Flüssigkeit abgefüllt wurde. Verluste werden so sehr gering gehalten. Für die Überprüfung kommen nun die speziell dafür entwickelten Ultraschall-Sensoren der Serie 09 zum Einsatz.
Wichtige, von Systemherstellern und Anwendern geforderte Sensoreigenschaften sind hier vor allem eine Präzision mit guter Reproduzierbarkeit und eine hohe Messgeschwindigkeit. Zur Messung des Füllstandes steht nur wenig Platz zur Verfügung. Zum Teil haben die Öffnungen der einzelnen Kavitäten einen Durchmesser von nur 3 mm. Durch solch schmale Öffnungsweiten muss der Sensor geringste Abweichungen innerhalb kürzester Zeit detektieren können. Momentan verwendete kapazitive Messtechnik misst hier noch nicht mit der gewünschten Auflösung von 1 μl. Ultraschall-Sensoren wie die Serie 09 von Baumer schaffen hier Abhilfe.
Ultraschall-Sensoren beruhen auf dem Prinzip der Laufzeitmessung von Schall in der Luft. Für das menschliche Ohr nicht hörbare Ultraschallwellen werden vom Sensor ausgesandt, von einem Objekt reflektiert und wieder vom Sensor empfangen. Dank dieser Funktionsweise arbeiten die Sensoren 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 auch überaus 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 verschiedenste 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 10 mm hineinzumessen. Um diese Einschränkung zu umgehen, hat der Sensorikspezialist Baumer in enger Zusammenarbeit mit Anwendern die Serie 09 entwickelt. Diese Ultraschall-Sensoren sind mit einer speziellen Düse ausgestattet, die die Schallwellen bündelt und so eine Messung in die sehr kleinen Öffnungen einer 384er-Mikrotiterplatte 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. Selbstverständlich kann auch in größere Öffnungen hineingemessen werden. Die Sensorfamilie ist breit einsetzbar, um Flüssigkeiten in Gefäßen jeglicher Größe zu detektieren.
