Bei dem vorliegenden Werk handelt es sich um eine fachübergreifende Doppel-Diplomarbeit der Fachbereiche Maschinenbau (Rehabilitationstechnik/Medizintechnik) und Biotechnologie.
Inhaltlich wird die Konzeption eines Pipettierautomaten von der Abstraktion der Aufgabenstellung bis hin zur Fertigstellung des entsprechenden Automaten sauber, präzise und reproduzierbar dargestellt.
Jedes Jahr registriert die Deutsche Gesellschaft für Autoimmun-Erkrankungen e.V. (DGfAE) einen stetigen Anstieg von etwa zwei Prozent an Autoimmun-Neuerkrankungen allein in der Bundesrepublik Deutschland. Aus diesem Grund gewinnt die Forschung im Bereich der Autoimmun-Diagnostik gerade heute in diesem Zusammenhang immer mehr an gesellschaftlicher Bedeutung. Der Fachbereich Biotechnologie an der Fachhochschule Lausitz in Senftenberg leistet hierbei im Rahmen eines regionalen Förderprojektes einen maßgeblichen Beitrag als Grundlage zur Autoimmun-Diagnostik.
Hierbei werden Zellen des menschlichen Körpers in ihrer Struktur näher untersucht. Um diese Untersuchungen jedoch durchführen zu können, muss die jeweilige Zellsuspension im Vorfeld auf ein so genanntes Trägermaterial appliziert werden, um anschließend für die Forschungsarbeit kultiviert zu werden. Die Applikation der Zellen wird derzeitig von Hand mittels einer Pipette realisiert.
Um diesen Arbeitsprozess zu automatisieren, bildeten die beiden Fachbereiche Biotechnologie und Maschinenbau der Fachhochschule Lausitz ein fachübergreifendes Gesamtprojekt – die Entwicklung und Fertigung eines Pipettierautomaten, den "Piomat 04". Gegenstand der vorliegenden Diplomarbeit soll die Dokumentation der Entwicklung und Konstruktion dieses Automaten darstellen.
Inhaltsverzeichnis
- 1 EINLEITUNG
- 1.1 Hintergrund der Diplomarbeit
- 1.2 Durchführung
- 1.3 Aufgabenstellung
- 1.4 Ziele und Nutzen eines Pipettierautomaten
- 2 ERSTE WICHTige VorüberlEGUNGEN
- 2.1 Black Box
- 2.1.1 Abstraktion der Aufgabenstellung
- 2.1.2 Ableitung der Aufgabenstellung in eine Funktionsstruktur
- 2.2 Stand der Technik / Marktanalyse
- 2.1 Black Box
- 3 QUALITÄTSANFORDERUNGEN AN EINEN PIPETTIERAUTOMATEN
- 3.1 Allgemeine Anforderungen
- 3.2 Anforderungen an die einzelnen Baugruppen
- 3.2.1 Mobile Trägerbox
- 3.2.2 Linearantrieb
- 3.2.3 Antriebstechnik / Wegmesssystem
- 3.2.4 Pipettenarm
- 3.2.5 Pipettenaufnehmer
- 3.2.6 Herunterfallschutz
- 3.2.7 Pipettenauslöser
- 3.2.8 Gestell
- 3.2.9 Steuerung
- 4 BETRACHTUNG DER ALLGEMEINEN HERANGEHENSWEISE
- 4.1 Herangehen an die Problemstellung
- 4.2 Grundlage des manuellen Pipettierens
- 4.3 Nutzung der Grundlagen des manuellen Pipettierens
- 4.4 Ideenfindung
- 5 VARIANTEN
- 5.1 Morphologischer Kasten
- 5.2 Variantenbildung und Bewertung der einzelnen Baugruppen
- 5.2.1 Pipette
- 5.2.2 Mobile Trägerbox (MTB)
- 5.2.3 Linearantrieb
- 5.2.4 Antriebstechnik und Wegmesssystem
- 5.2.5 Pipettenarm
- 5.2.6 Pipettenauslöser
- 5.2.7 Gestell
- 6 REALISIERUNG DER OPTIMALEN VARIANTE
- 6.1 Konstruktiver Prozess
- 6.2 Konstruktionszeichnung und Stückliste
- 6.3 Fertigungsunterlagen und Fertigungsbedingungen
- 6.4 Kostenrechnung / -analyse
- 6.5 Elektronik und speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
- 7 FERTIGUNG UND INBETRIEBNAHME
- 7.1 Fertigung der Einzelbaugruppen
- 7.1.1 Mobile Trägerbox
- 7.1.2 Gestell
- 7.1.3 Pipettenarm
- 7.1.4 Pipettenaufnehmer und –auslöser
- 7.2 Inbetriebnahme
- 7.1 Fertigung der Einzelbaugruppen
- 8 GERÄTE- UND BEDIENINFORMATIONEN
- 8.1 Betriebsanweisung
- 8.2 Kurzbedienungsanleitung „Piomat 04“
- 8.3 Wartungsplan
- 9 ANGEFERTIGTER VERSUCH
- 9.1 Ziel des Versuches
- 9.2 Grundlagen
- 9.3 Versuch
- 9.3.1 Verwendete Geräte und Versuchsaufbau
- 9.3.2 Versuchsdurchführung
- 9.3.3 Versuchsergebnisse
- 9.3.4 Versuchsauswertung
- 10 AUSBLICK
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Automaten zur Applikation von Zellen auf ein Trägermaterial. Das Ziel ist es, einen Prototypen zu entwickeln, der die manuelle Arbeit in diesem Bereich automatisiert und so die Effizienz und Reproduzierbarkeit des Prozesses steigert.
- Automatisierung des Pipettierprozesses
- Steigerung der Effizienz und Reproduzierbarkeit
- Entwicklung eines Prototyps
- Integration verschiedener technischer Komponenten
- Optimierung der Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit
Zusammenfassung der Kapitel
Die Diplomarbeit beginnt mit einer Einleitung, die den Hintergrund der Arbeit, die Durchführung, die Aufgabenstellung und die Ziele und den Nutzen eines Pipettierautomaten darlegt. Das zweite Kapitel befasst sich mit wichtigen Vorüberlegungen, darunter die Abstraktion der Aufgabenstellung und die Ableitung der Aufgabenstellung in eine Funktionsstruktur. Es wird außerdem eine Marktanalyse durchgeführt. Das dritte Kapitel behandelt die Qualitätsanforderungen an einen Pipettierautomaten, sowohl allgemein als auch im Hinblick auf die einzelnen Baugruppen. Das vierte Kapitel betrachtet die Herangehensweise an die Problemstellung, die Grundlage des manuellen Pipettierens und die Nutzung der Grundlagen für die Entwicklung des Automaten. Im fünften Kapitel werden verschiedene Varianten für die einzelnen Baugruppen des Automaten betrachtet und bewertet. Das sechste Kapitel befasst sich mit der Realisierung der optimalen Variante, inklusive des konstruktiven Prozesses, der Konstruktionszeichnung und der Stückliste, der Fertigungsunterlagen und Fertigungsbedingungen sowie der Kostenrechnung und -analyse. Das siebte Kapitel behandelt die Fertigung und Inbetriebnahme des Automaten, inklusive der Fertigung der Einzelbaugruppen und der Inbetriebnahme. Das achte Kapitel stellt Geräte- und Bedieninformationen bereit, einschließlich der Betriebsanweisung, der Kurzbedienungsanleitung und des Wartungsplans. Das neunte Kapitel beschreibt einen durchgeführten Versuch, einschließlich des Ziels, der Grundlagen, des Versuchsaufbaus und der Versuchsergebnisse. Das zehnte Kapitel bietet einen Ausblick auf mögliche zukünftige Entwicklungen.
Schlüsselwörter
Pipettierautomat, Zellkultivierung, Automatisierung, Prototyp, Mobile Trägerbox, Linearantrieb, Antriebstechnik, Wegmesssystem, Pipettenarm, Pipettenaufnehmer, Herunterfallschutz, Pipettenauslöser, Gestell, Steuerung, Kostenrechnung, Fertigung, Inbetriebnahme, Versuch, Versuchsauswertung.
- Arbeit zitieren
- Eric Sebastian (Autor:in), Robert Döring (Autor:in), 2009, Entwicklung eines Automaten zur Applikation von Zellen auf ein Trägermaterial, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/346798
