Ein mittelgroßes medizinisches Diagnostiklabor in Süddeutschland sah sich mit gravierenden Herausforderungen konfrontiert. Gerade zu Stoßzeiten – etwa nach den täglichen Lieferungen durch zahlreiche Arztpraxen und Kliniken – stieg das Probenaufkommen rapide an. Mitunter mussten Tausende Blut- und Gewebeproben schnell registriert, aufgearbeitet und analysiert werden.

Herausforderung: 

Diese Spitzenlasten brachten das manuelle Probenhandling zunehmend an Grenzen: Eingehende Röhrchen mussten bisher einzeln per Hand aus Transportboxen entnommen, der Barcode eingescannt und die Proben anschließend nach Analyseverfahren sortiert werden. Dabei waren mehrere Labormitarbeiter parallel eingebunden, was zu Wartezeiten und Flaschenhälsen führte. Zeit- und personalintensive Abläufe wie dieser sorgten für Ineffizienzen.

Der wachsende Mangel an Arbeitskräften beschleunigte den Entschluss des Labors, eine Automatisierungslösung einzuführen.

Unter allen Umständen gilt es in Laboren, Fehler wie vertauschte oder unvollständig erfasste Proben zu vermeiden. Diese drohten dem betroffenen Unternehmen jedoch, was klar im Widerspruch zu den hohen Anforderungen an Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit steht. Jede Probe muss lückenlos dokumentiert und eindeutig zugeordnet werden.

Ziel des Unternehmens:

Die Laborleitung wollte einerseits die Effizienz und den Durchsatz steigern. Außerdem galt es, auch neue und immer strengere regulatorische Standards garantieren zu können. Nicht zuletzt sollte das Team entlastet werden, damit sich Fachkräfte auf anspruchsvollere Aufgaben konzentrieren konnten (z. B. Ergebnisvalidierung oder die Bearbeitung von Sonderproben).

Das Ziel des Labors: die Probenlogistik möglichst intelligent automatisieren, um Fehlerquellen weiter zu reduzieren und für eine lückenlose Qualitätsüberwachung zu sorgen.

Die zentrale Frage bei der Suche nach Lösungen lautete: Wie kann ein Roboter einfach und wirtschaftlich in die vorhandenen Abläufe integriert werden?

Lösung: Robotergestützte Automatisierung des Probeneingangs

Nach sorgfältiger Abwägung führte das Labor schrittweise eine Automatisierung mit Industrie-robotern ein. Zusammen mit fruitcore robotics entwickelte ein Projektteam des Labors eine Lösung auf Basis eines HORST Robotersystems, das sich problemlos unten den Hygiene- und Emissionswert-Vorgaben des Labors betreiben lässt. Außerdem ist die Integration in die bestehende Umgebung einfach möglich, da HORST über standardisierte Schnittstellen und eine intuitive All-in-One-Software verfügt, mit der auch Nutzer ohne Robotikerfahrung die Anlage steuern können.

Fachbeitrag

Die Anbindung an das Labor-Informations-Management-System (LIMS) fand ebenfalls reibungslos statt. Per standardisierter Protokolle tauschen Roboter und LIMS kontinuierlich Daten aus, sodass jeder Probenschritt vollständig erfasst und zurückgemeldet wird. 

Die wichtigsten Automatisierungsschritte und Komponenten 

Im Folgenden finden sich die wichtigsten Automatisierungsschritte und Komponenten:

1. Probenregistrierung und Identifikation: Der Roboter entnimmt die angelieferten Probenröhrchen aus Transportboxen und führt sie vor eine Kamera mit Barcodeleser, um die Proben-ID zu erfassen. Gleichzeitig übermittelt die Roboter-Software die Daten der Proben an das LIMS, sodass jede einzelne digital registriert und dem passenden Analyseauftrag zugewiesen wird. Dabei prüft die Software Parameter wie Röhrchentyp und Füllstand. Unregelmäßigkeiten führen zur frühzeitiger Aussortierung. Auf diese Weise ist es wesentlich sicherer als zuvor im manuellen Prozess, eventuell fehlerhafte Proben zu erkennen.

2. Sortierung und Verteilung: Auf Basis der LIMS-Daten sortiert der Roboter die Proben nach der erforderlichen Analyse. Über ein Pick-and-Place-Verfahren positioniert er die Röhrchen in vorbereiteten Racks etwa für Hämatologie oder Immunologie. Die Wiederholgenauigkeit des Roboters (±0,05 mm) ermöglicht eine hohe Präzision – entscheidend, um Proben zuverlässig in Zentrifugen oder anderen Geräten einzusetzen. Standardisierte Abläufe minimieren Zuordnungsfehler und erhöhen die Ergebnisgenauigkeit.

3. Automatisiertes Be- und Entladen von Geräten: Ein typischer Engpass in der Präanalytik des Labors betrifft die Zentrifugation. Dort be- und entlädt nun ein Roboter eine Tischzentrifuge. Die Zentrifuge besitzt eine automatische Deckelöffnung, die einen durchgängigen Robotereinsatz ermöglicht. Während die Proben zentrifugieren, kann sich das Personal anderen Aufgaben widmen. Auch das Beladen von Analysatoren oder Pipettierstationen lässt sich in Zukunft automatisieren und wird vom hier aufgeführten Labor bereits geplant.

4. IT-Integration und Datenmanagement: Alle Aktionen des Roboters protokolliert das Automationsbetriebssystem von fruitcore robotics (horstOS) und meldet diese ans LIMS. So werden sämtliche Schritte lückenlos dokumentiert und in einem Dashboard visualisiert. Die Laborleitung ist in der Lage, sämtliche Prozesse vollständig und durchgängig nachzuverfolgen und bei Bedarf optimieren zu lassen. Zudem lässt sich analysieren, wann die meisten Proben eintreffen und wie stark der Roboter ausgelastet ist, wodurch sich Personal- und Ressourcenplanung präziser steuern lassen.

Ergebnis: Effizienzsteigerung und Entlastung der Mitarbeiter

Nach der Einführung des Robotersystems verzeichnete das Labor deutlich messbare Verbesserungen. Die Durchlaufzeiten (Turnaround Times, TAT) sanken erheblich – insbesondere während der zuvor kritischen Stoßzeiten.

Geschwindigkeit 

Dem Labor aus Süddeutschland wurde schnell bestätigt, was es bereits zuvor in mehreren Untersuchungen evaluiert hatte: Je nach Analysekategorie – z.B. Notfall- oder Routineproben liegen Ergebnisse der Seren-Beprobung um 50 und bis zu 60 % schneller vor.

Das Beispiel-Labor meldet zudem eine höhere Zufriedenheit auf Auftraggeberseite. Unter anderem erhalten Notfallärzte eines angeschlossenen Klinikums eilige Resultate jetzt wesentlich zügiger.

Genauigkeit  

Gleichzeitig verbesserte sich die Genauigkeit der Analysen: Dank standardisierter Abläufe wurde die
Gefahr von Präanalytik-Fehlern wie Gerinnselbildung oder fehlerhaften Röhrchentypen noch weiter
reduziert. Auch wenn das Labor bereits vor der Automatisierung darauf achtete, dass problematische
Proben früh identifiziert werden: Ein gewisses Restrisiko besteht bei menschlicher Bearbeitung immer,
dies kann der Roboter-Einsatz vermeiden.

Personelle Entlastung 

Ein weiterer Pluspunkt ist die Entlastung des Personals. Vorher beanspruchten monotone Tätigkeiten
wie Barcode-Scanning, Proben-Sortierung oder Zentrifugen-Beladung viel Zeit. Nun übernimmt der
Roboter diese Routinen, was das Team spürbar entlastet.

Die Laborfachkräfte selbst können sich verstärkt Aufgaben widmen, die menschliche Expertise
erfordern – beispielsweise die Beurteilung auffälliger Ergebnisse oder die Wartung komplexer Analysegeräte.

Da die stressintensivsten Phasen abgemildert wurden, berichten Mitarbeiter von einem besseren Arbeitsumfeld. Zudem wird das Fehlerrisiko weiter gesenkt, weil ausgeruhte Fachkräfte aufmerksamer arbeiten und die Automatisierung effektiv überwachen können.

Praxisorientierte Automatisierung als Zukunftsmodell

Es wird deutlich: Manuelle Qualitätskontrollen in Laboren – und seien sie auch noch so gut – lassen sich mit zielgerichteter Automatisierung optimieren. Dank standardisierter Abläufe und digitaler Prozessüberwachung bewältigt das Labor inzwischen hohe Probenaufkommen, ohne Kompromisse bei der Qualität einzugehen.

Tatsächliche oder potenzielle Fehlerquellen nahmen spürbar ab, Ressourcen wurden effizienter genutzt. Die Kombination aus zuverlässiger Hardware und smarter, intuitiver Software sichert zudem durchgängige Rückverfolgbarkeit.

Zentraler Erfolgsfaktor ist die enge Zusammenarbeit von Laborpersonal, IT-Spezialisten und fruitcore robotics als Roboter-Hersteller. Nur so ließ sich eine Lösung entwickeln, die genau zu den Abläufen, Räumlichkeiten und der vorhandenen Software passt. Der Industrieroboter HORST erwies sich als geeignetes System, da er sich besonders einfach programmieren lässt und somit den Einstieg in die Automatisierung erleichtert.

Fazit

Abschließend bleibt festzuhalten: Die gezeigten Lösungen sind sowohl praxisorientiert als auch skalierbar. Hunderte andere Labore in Medizin, Pharmazie, Biotechnologie oder Lebensmittelanalytik stehen vor ähnlichen Qualitätsanforderungen und Durchsatzproblemen. Das Labor dieses Praxisbeispiels zeigt, dass und wie prozessbegleitende Analytik Hand in Hand mit Robotik geht.

Es ist absehbar, dass die Zukunft der Laborarbeit hybrid ausfallen wird – Mensch und Maschine bilden
ein Team, um die Qualitätssicherung weiter voranzutreiben. Dieses Labor hat den Schritt bereits
gewagt und damit einen maßgeblichen Grundstein für eine zukunftsorientierte Laborpraxis gelegt.