Der automatisierte Probenwechsler

Das Vakuumspektrometer

Das Vakuumspektrometer ist ein sogenanntes Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer (FTIR-Spektormeter). Mit einem solchen Messgerät können kleinste Veränderungen eines Proteins gemessen und von den Forschern ausgewertet werden.

Der Probenhalter

Der Probenhalter wurde zusammen mit den Wissenschaftlern nach deren speziellen Anforderungen entwickelt und Angefertigt. Er kühlt mit einer Peltierelement-Wasserkühlkombination die Probe über mehrere Stunden herunter, um sie für die Messung zu stabilisieren bzw. vorzubereiten und befindet sich in dem Vakuumspektrometer. In diesem Halter sollen die Proben aus einer gekühlten Bankposition automatisch eingewechselt werden.

Die Probenküvette

Die Probenküvette ist der eigentliche zu wechselnde Probenträger (40x40x8mm). Sie beherbergt im inneren, aufgetragen zwischen zwei Calciumfluoridscheiben, eine Proteinprobe.

Die Probe

Die Probe besteht aus dem sogenannten Ras (Rat sarcoma) Protein, welches aus Darmkrebszellen extrahiert wurde. Diese Proteine weisen Fehlfunktionen auf, welche Krebserkrankungen auslösen. Sie werden untersucht, um gezielt Medikamente zu entwickeln.

Der Wechselprozess

Um zu verdeutlichen, wie stark sich der automatisierte Probenwechsel auf die gesamte Messzeit auswirkt, haben wir den Wechselprozess vor und nach dem Umbau grafisch im Vergleich dargestellt.

Prozessdarstellung Vorher

Bis jetzt wird nur eine einzige Probe in den Probenhalter eingesetzt und im Vakuum über mehrere Stunden gekühlt, bis sich die inneren Spannungen minimiert haben. Das Gerät ist über den gesamten Zeitraum blockiert. Nach diesem Prozess kann die einige Minuten andauernde Messung begonnen werden. Es resultieren lange Warte- und kurze Messzeiten so dass nur eine Messung täglich möglich ist.

Prozessdarstellung Nachher

Bei unserer Lösung, dem Automatisierten Probenwechsler (Probenwechselrondell), werden 11 Proben in runder Anordnung eingesetzt und über mehrere Stunden gekühlt. Die Proben werden, nachdem die Spannungen durch den Kühlprozess minimiert sind, nach und nach in den Probenhalter gefahren und gemessen. So wird das Verhältnis zwischen Warte- und Messzeiten wesentlich effizienter, sodass bis zu 11 Messungen täglich möglich sind.

Das Probenwechselrondell

Unsere Lösung ist ein automatisierter Probenwechsler. Neben vielen verschiedenen Ideen haben wir uns für das so genannte Probenwechselrondell entschieden. Die Küvetten werden kreisförmig in einem Magazin aus Kupfer eingesetzt. Dieses Magazin befindet sich direkt über dem Probenslot, wo die Messung stattfindet. Das Magazin wird so gedreht, dass sich immer genau eine Probe über dem Messslot befindet. Die Probe wird nun sanft aus dem Magazin nach unten in den Messslot gefahren. Nach dem Messen einer Probe kann das Rondell die nächste Probe sequenziell in die Messposition verfahren.