Robotic analyzers Nøglefærdige eller skræddersyede automatiseringsløsninger

Oversigt

Skalars sofistikerede SP2000 robotplatform leverer dedikerede og fleksible automatiseringsløsninger til rutinemæssig analytisk testning. Automatisering er til rådighed for en række applikationer inklusive: BOD, COD, testkit applikationer (ST-COD, TP, TN etc.), pH, ledningsevne (EC), alkalinitet, karbonat/bikarbonat, turbiditet, farve, applikationer med ionselektive elektroder (ISE) og analyse af partikelstørrelsesfordeling i jord, automatisk vejning og filtrering af prøven, automatisk prøvepipettering etc. Det er også muligt at kombinere analyser eller skræddersyede applikationer. Alle anvendte metoder overholder internationale bestemmelser SO, EPA, Standard Methods, DIN etc.

Det modulære design og den fleksible brugerdefinerede automatisering gør, at instrumentet kan opfylde dine eksakte krav, hvilket øger produktiviteten og nøjagtigheden af resultaterne, samtidigt med at omsætningstiden og prisen pr. prøve nedsættes, og man afskaffer fejl og operatørens håndtering af prøverne.

Instrumentet kan bygges med en eller to robotarme med i alt 8 uafhængige bevægelige manipulatorer. Med den anden arm er det f.eks. muligt at øge prøve throughput ved at bruge flere sonder eller udføre to applikationer samtidigt såsom BOD og COD eller andre kombinationer.

Hele platformen er indelukket med beskyttende afskærmninger på forsiden og siderne, som overholder gældende CE bestemmelser. Analysatorerne styres af RoboticAccessTM, en meget praktisk softwarepakke, som indeholder forudindstillede applikationsfiler, en analyseplanlægger, brugerdefinerbar opstilling af prøvetabel, brugerdefinerbare valgmuligheder for udskrivning og eksport til LIMS/Excel samt omfattende kvalitetskontrolfunktioner.

SP2000 platformene kan opgraderes og ændres i takt med dine skiftende behov, hvilket gør din oprindelige investering endnu mere værdifuld.

BOD

Analyse af biokemisk iltforbrug (BOD) er en af de mest almindelige applikationer på et vandlaboratorium. Testen bruges som en indikator for vands organiske kvalitet. Med SP2000SERIES introducerer Skalar den mest fleksible robotplatform for BOD, der findes i dag. Designet er moderne med de nyeste teknologiske innovationer, og den har en fleksibel opstilling på 18 til 198 BOD-flasker. Analysatoren er udviklet, så den opfylder dine særlige laboratoriekrav i forhold til prøve throughput, automatiseringsniveau, prøvekapacitet etc. Analyserne udføres i overensstemmelse med med alle (inter)nationale bestemmelser såsom EPA 405.1/ISO 5815-1/ EN-1899-1/2, Standard Methods 5210 B, DIN 38409 etc. såvel som kundespecifikke metoder.

Det grundlæggende system:

Den mindste og mest  grundlæggende Skalar robotanalysator til BOD består af en XYZ prøvehåndteringsplatform, en flaskebakke med 18 BOD flaskepositioner, en iltsonde og et iltmeter (passer til optiske eller membranelektroder), en manipulator, en omrører, en skyllestation og beskyttende afskærmninger på forsiden og siderne.

Udover denne grundlæggende konfiguration kan man få følgende automatiske trin, hvis man fuldstændigt vil automatisere BOD-analysen:

1. Automatisk tilsætning af fortyndingsvand
2. Automatisk ATU-dispenser
3. Automatisk seed-dispenser
4. Automatisk påsætning / aftagning af hætte
5. Automatisk prøvepipettering
6. Automatisk inkubering

Systemerne kan udvides, så de kan rumme op til 11 BOD-stativer og bruge flere iltsonder, så man har et større prøve throughput. Man kan også implementere en anden arm, så man øger prøve throughput, eller så man kan udføre yderligere opgaver såsom automatisk prøvepipettering i BOD-flasker eller indstilling af prøvens pH. Analysatoren kan bruges sammen med alle tilgængelige standard BOD-flasker, og der findes en lang række prøvebakker for forskellige inkubatorer.  Man kan også få en heldækkende afskærmning til inkuberingsformål.

En typisk sekvens med BOD-analyse: 

Prøverne pipetteres, enten manuelt eller automatisk, i BOD-flaskerne, og man indtaster deres identitet og fortynding eller henter oplysningerne fra LIMS ind i prøvetabellen. Flaskerne anbringes i stativerne og sættes på robotanalysatoren. Operatøren starter analysatoren. Hætten tages af flasken, som fyldes med nitrificeringsinhibitor (ATU) og/eller seed og fortyndingsvand. Prøven omrøres, og man måler den indledende iltværdi. Hætten sættes på flasken, og iltsonden og omrøreren skylles, før de bruges til den næste prøve. Den samme procedure følges, indtil der er registreret en værdi for alle prøverne. Prøvestativerne sættes i en inkubator ved 20 °C i 5 dage. Efter inkubering sættes stativerne på robotanalysatoren. Operatøren starter analysatoren igen. Hætten tages af flasken. Prøven omrøres, og den endelige iltværdi måles. BOD-værdien beregnes. Hætten sættes på flasken. Denne procedure gentages, indtil alle prøverne er blevet målt. Data kan vises på skærmen, udskrives eller konverteres til en fil, der er kompatibel med en anden software og andre LIMS.

Hvis man har brug for andre analyser såsom pH, ledningsevne, alkalinitet og turbiditet, kan man kombinere disse metoder med BOD på den samme robot.

COD

Analyse af kemisk iltforbrug (COD) er almindeligt brugt til at bestemme mængden af organiske forurenende stoffer i overflade- og spildevand. Værdien af COD er en nyttig indikator for vandkvalitet. Skalars SP2000 analysatorer kan konfigureres, så de automatisk udfører COD ifølge metoden med forseglede rør (ST-COD) ISO 15705 og EPA 410.4 eller den klassiske titreringsmetode ISO 6060.

1. ST-COD ifølge ISO 15705 / EPA 410.4

ST-COD-metoden er baseret på nøjagtigt den samme reaktion, som den der er beskrevet i den klassiske metode, men i stedet for titrering anvendes fotometrisk måling. En af fordelene ved at bruge ST-COD-metoden er, at man kan bruge forberedte rør, så man minimerer håndtering af giftige og farlige reagenser.

SP2000 ST-COD analysatoren

Analysatoren består af et XYZ prøvehåndteringssystem og er udstyret med aftagelige stativer til prøverør og testrør, så det er let at forberede og indføre yderligere prøver, mens der foretages en analyse. Analysatoren kan bygges, så den kan rumme mellem 24 og 336 rør i en batch. Analysatoren har en robotarm med to manipulatorer. Den ene har en griber og den anden en prøvenål og omrører. Derudover har analysatoren en anordning til at tage hætten af og sætte den på, en lodret omryster så man let kan opløse faste reagenser i testkittet og blande prøven samt en rotationsryster til at blande prøverne, før de måles. Analysatoren har en afdeling til yderligere reagenser, og hvis det er nødvendigt med nedbrydning, kan analysatoren fås med to termiske reaktorer med justerbar temperatur. Målingen foretages med et fotometer, og resultaterne sendes til RoboticAccess™ softwaren til yderligere databehandling og kontrol.

Analysatorerne kan bruges med kommercielt tilgængelige eller hjemmelavede COD-reaktionsrør, og de er kompatible med flere forskellige fotometre. Ud over testkits til en enkelt analyse som beskrevet ovenfor kan man bruge den samme platform til at kombinere COD-analyse med andre testkit applikationer såsom Total fosfat, Total kvælstof etc. F.eks. en kombination med 48 COD, 24 Total fosfat og 12 Total kvælstofrør i en batch.

En typisk sekvens med ST-COD analyse:

Rørene anbringes i prøvestativet og overføres til analysatoren. Analysatoren tager rørene op og hætterne af. Prøven pipetteres automatisk i reaktionsrørene. Hætten sættes på reaktionsrørene, og de føres hen til den lodrette ryster. Reaktionsrørene blandes og overføres til reaktoren, hvor de opvarmes i to timer ved 150 °C. Analysatoren holder øje med reaktionstiden. Når reaktionen er færdig, anbringer analysatoren rørene i et prøvestativ, så de kan køle ned til 60 °C, hvorefter de blandes, mens de stadigt er varme. Nå prøverne er kølet ned til den omgivende temperatur, bliver de målt med en fotometrisk detektor ved den krævede bølgelængde. Koncentrationen vises på softwarens resultatskærmbillede, og dataene kan overføres til LIMS systemet.

2. COD ifølge ISO 6060

Sammen med SP5000 nedbrydningssystemet leverer SP2000 analysatoren automatisering af den klassiske COD metode.  Proceduren inkluderer en to-timers nedbrydningsperiode med svolvsyre, kaliumdikromat og en katalysator. Efter kogning med tilbagesvaling afkøles prøverne og titreres automatisk med jern-ammonium-sulfat for at bestemme den overskydende mængde oxidationsmiddel.

SP2000 COD analysatoren

Analysatoren har et XYZ prøvehåndteringssystem og kan bygges med 4 og op til 6 udskiftelige prøvestativer med 20 positioner hver. Prøverne kan forblive i de samme hætteglas fra nedbrydning til titrering. Derudover er analysatoren forsynet med en titrator, burettespids, sonde og omrører. Analysatoren kan forsynes med to titratorer, så måleområdet udvides, uden man behøver at udskifte buretten.

En typisk sekvens med COD-analyse:

Prøver pipetteres i COD-rør, og der tilsættes en specifik mængde kaliumdikromat og svovlsyre til hver prøvevolumen enten manuelt eller automatisk. Identiteterne og fortyndingerne tastes ind i prøvetabellen. Rørstativet sættes ind i SP5000 systemet til automatisk nedbrydning. Kondensatorerne til kogning med tilbagesvaling sluttes til prøverørene. Prøverne nedbrydes i 2 timer ved 180 °C, og bagefter får prøverne lov til at køle af. Kondensatorerne til kogning med tilbagesvaling skylles. Stativerne sættes på SP2000 robotanalysatoren. Operatøren starter analysatoren. Prøverne omrøres og titreres automatisk med ferroammoniumsulfat, indtil ækvivalenspunktet nås. Burettespidsen, sonden og omrøreren skylles og fortsætter til næste prøve, og proceduren gentages, indtil der registreres en værdi for alle prøverne. COD-værdien beregnes for hver prøve. Data kan vises på skærmen, udskrives eller konverteres til en fil, der er kompatibel med en anden software og andre LIMS.

SP5000 automatisk nedbrydningssystem

Systemet bruges til nedbrydning ved COD-analyse. Det består af et elevatorsystem, afkølingsstativ, nedbrydningsblok, rørstativ og en controller med display. Controlleren sætter temperaturen og opvarmningstiden og sørger også for alle elevatorbevægelser og anbringelse af afkølingsstativet. Prøverne koges i præcist 2 timer med tilbagesvaling. Processen er helt automatisk, når først operatøren har sat rørstativet ind i systemet. Efter nedbrydning sættes rørstativet klart til skylning.

Testkits

Mange vandlaboratorier verden over bruger fotometriske tests, der er klar til brug. Mange leverandører leverer disse kits for mange vigtige parametre i vand- og spildevandsanalyse såsom COD, Total fosfat, Total kvælstof, ammonium, nitrit etc. Det er sikkert og let at anvende disse kits, men de kræver stadig mange forskellige manuelle håndteringstrin i selve analyseproceduren såsom prøvepipettering, aftagning / påsætning af hætter og overførsel af rør. Især når prøvens mængde stiger, eller hvis der skal analyseres forskellige parametre, kan denne proces være langsommelig og tidskrævende. Derfor har Skalar udviklet den nye SP2000 serie med robotanalysatorer til fuldstændig automatisering af testkits, der er klar til brug. Analysatoren er en fuldautomatisk løsning til at håndtere prøvepipettering, blanding, opvarmning, afkøling og måling af enhver vand- eller spildevandsprøve med fotometriske testkits.

SP2000 robotten kan bygges, så der er plads til mellem 24 og 336 rør i en batch. Analysatoren kan behandle flere applikationer parallelt eller sekventielt én prøve ad gangen. Analysatoren kan konfigureres med endnu en robotarm, så man øger prøve throughput ved at bruge endnu en griber og prøvenål og omrører eller for at udføre yderligere opgaver såsom testkitanalyse kombineret med en anden applikation såsom BOD. Platformen har en beskyttende afskærmning på forsiden og siderne, så den overholder gældende CE-regler og styres af den meget praktiske og fleksible RoboticAccess™ softwarepakke, som indeholder forudinstallerede applikationsfiler med analysesekvensen, brugerdefinerbar opstilling af prøvetabel og omfattede kvalitetskontrolfunktioner. Analysatoren kan klare testkits og fotometre fra forskellige leverandører.

pH/EC/titrering/turbiditet/farve/ISE

Skalars robotanalysatorer kan klare automatisering af pH, ledningsevne, titreringer, turbiditet og farve i ét system til sekventiel eller samtidig analyse.  Man kan få skræddersyede konfigurationer, som overholder ethvert laboratoriums krav. Det betyder, at man kan vælge forskellige applikationer, kørselssekvens og integrering af forskellige prøvestativer og prøvebægerglas.

Når systemet er konfigureret til at analysere drikkevand, pH, EC, alkalinitet og turbiditet, kan det defineres af brugeren, uanset om applikationerne skal køre samtidigt eller sekventielt. Systemet lader dig også vælge, hvilken analyse der skal udføres på hver enkelt prøve.

Der findes en særlig konfiguration af SP2000 platformen til pH-måling i brøndplader. Manipulatoren har to separate specielle pH-elektroder til samtidig pH-måling af to forskellige prøver. Analysatoren har en prøvekapacitet på op til 768 prøver pr. batch, fordelt på 8 brøndplader med 96 brønde hver.

Skalar SP2000 robotanalysatorernes fleksible design gør, at man kan kombinere forskellige parametre såsom alkalinitet, opløst ilt, ledningsevne, farve, pH, hårdhed, turbiditet, titreringer, ionselektive elektrode (ISE) i ét økonomisk system.

This flexible design of the Skalar SP2000 Robotic Analyzers allows combinations of various applications like Alkalinity, Dissolved oxygen, Conductivity, Color, pH, Hardness, Turbidity, Titrations, Ion Selective Electrode (ISE) in one economical system.

pH i jord

Jordens pH påvirker, hvor tilgængelige mineraler er for planter. Alle planter har en vis pH, hvorved de vokser og produceres optimalt. pH-analyse er den mest almindelige parameter på jordprøver. Specialiserede laboratorier analyserer jorden og giver landmændene de nødvendige oplysninger. På baggrund af analyseresultaterne, kan man vælge den bedste metode til at forbedre jordkvaliteten, hvilket  øger mængden af afgrøderne og nedsætter udgifterne.

SP2000 analysatoren til pH i jord

Robotanalysatoren kan konfigureres til at måle jordens pH i vandekstrakter så vel som i KCl, CaCl2 eller andre ekstrakter. Proceduren inkluderer automatisk kalibrering af sonden og tilsætning af ekstraktionsopløsninger, automatisk omrøring, foruddefineret tidsrum til at lade prøven sidde samt måling. Analysatoren kan have en kapacitet på op til 792 beholdere (50 ml). For meget store batches kan analysatoren konfigureres med to robotarme, som hver har flere konfigurationer med pH elektroder på op til i alt 8 elektroder.

En typisk sekvens med analyse af pH i jord:

Prøverne vejes og sættes i et stativ. Stativerne overføres til analysatoren. Analysatoren tilsætter ekstraktionsopløsning og rører alle prøverne. Analysatoren skyller sonden mellem hver handling. Prøverne omrøres igen, efter de har siddet et foruddefineret tidsrum. pH-værdien beregnes for hver prøve. Den målte værdi for hver prøve beregnes og lagres.

Udover pH-analyse kan man også tilføje parametre såsom ledningsevne (EC) til konfigurationen for pH i jord.

Lerfraktion

Jordklassificering er vigtig for miljøkontrol og bygningsformål. Jordklassificering er baseret på flere faktorer såsom absorption, evnen til at skrumpe eller svulme op, vandretention og permeabilitet. De fleste af disse faktorer korrelerer med jordens partikelstørrelse uafhængigt af hinanden. Lerfraktionen, den mindste del (0-2 mikrometer) er uundværlig til at vurdere jordkvalitet. Lerfraktionen måles ifølge f.eks. ISO 11277, og man bruger den til at kategorisere jorden i bestemte klasser.

Analysen udføres i tre trin:

1. Prøven vejes og fraktionerne adskilles
2. Organisk materiale og karbonater fjerne
3. Lerfraktionen bestemmes

Skalar har udviklet et koncept til at automatisere det andet og tredje trin i denne proces vha. en Skalar robotanalysator. Automatisering af disse trin er særligt interessant, da de nu kan udføres helt automatisk og med nøjagtig timing og optagningshøjder. 

En typisk  sekvens med fjernelse af organisk materiale/karbonater:

Prøverne vejes og kommes i flasker. Flaskerne sættes ind i Skalars SP50 robotanalysatoren, og der tilsættes en mængde vand. Flaskerne med prøverne varmes op til kogepunktet. En prøve koges i 30 min. Under opvarmning og kogning tilsættes der 5 ml hydrogenperoxid for at fjerne organisk materiale. Derefter køles prøven ned, og processen starter forfra, men denne gang tilsættes der saltsyre for at fjerne karbonaterne. Under hele processen tilsættes der vand med mellemrum, så man undgår, at prøven koger for meget.

En typisk sekvens med analyse af lerfraktionen:

Prøven overføres til et måleglas på 500/1000 ml. Skalar SP2000 robotanalysatoren tilsætter automatisk natriumpyrofosfatopløsning og nok destilleret vand til at komme op på den krævede mængde for suspensionen. Prøven homogeniseres i en periode, der defineres af brugeren. Efter den har siddet i flere timer, tages en fraktion af suspensionen fra en foruddefineret dybde af måleglasset, og denne fraktion overføres til en fordampningsskål af systemet. Når det er tørt, vejes resten af prøven, og lerfraktionen beregnes af softwaren.

Denne procedure kan også udføres uden opsyn om natten. Derudover er det også muligt at bestemme andre fraktioner.