Wie überpüft man eigentlich Roboter?
Hier im Hochdurchsatzlabor verwenden wir viele Laborroboter, um die große Anzahl an Proben abarbeiten zu können. Neben so schönen Dingen wie Datenerfassung und einer generellen Unterstützung der manuellen Arbeit, helfen sie auch, unterschiedlichste Volumina an Reagenzien und Proben zu pipettieren
Die Volumen reichen von 2 µl bis zu 200 µl. Während sehr schnell auffällt, wenn ein Roboter eine Probenplatte nicht ordentlich transportiert, fallen systematische Fehler beim Pipettieren deutlich weniger schnell auf. Damit sich hier keine Fehler einschleichen, fordern die American Society for Histocompatibility and Immunogenetics (ASHI) und die European Federation For Immunogenetics (EFI) – wir sind bei beiden Organisationen akkreditiert – eine halbjährliche Überprüfung der Pipettierperformance.
Im DKMS Life Science Lab werden täglich rund 5000 Proben bearbeitet. Um sicher zu stellen das jede Probe mit der gleichen Präzision und Genauigkeit bearbeitet wird findet bei uns die Überprüfung im monatlichen Rhythmus statt.
Präzision und Richtigkeit
Aber was wird denn nun überprüft? Überprüft werden Richtigkeit und Präzision. Die Richtigkeit zeigt uns wie genau der Roboter im Mittel das eingestellte Volumen trifft. Die Präzision hilft uns dabei die Varianz um den Mittelwert zu beurteilen. Während wir die Richtigkeit durch Kalibrierungen anpassen können, ist die Präzision ein vom Gerät abhängiger Faktor.
Während sich die Richtigkeit einfach aus der Differenz des Mittelwerts zum eingestellten Wert ergibt, schätzen wir die Präzision über den CV-Wert ab. Der CV-Wert oder Variationskoeffizient berechnet sich aus der Standardabweichung geteilt durch den Mittelwert. Damit ist der CV-Wert vom Mittelwert unabhängig und gibt uns ein Maß für die „Breite“ der Kurve.
Von Tinte, Excel und Tableau
Aber wie wird das denn nun überprüft? Um die Volumina zu bestimmen, lassen wir die Roboter verdünnte, rote Tinte in eine bestimmte Menge Wasser vorlegen und messen dann wie viel schwächer ein Lichtstrahl beim durchdringen dieser Flüssigkeit wird. Genauer gesagt führen wir eine Absorptionsmessung bei 560 nm durch. Damit wir nicht auch noch eine Varianz beim Wasservorlegen in die Messplatten bekommen, darf die Verifizierung nur durch vier Mitarbeiterinnen im Labor durchgeführt werden. Wir vertrauen also darauf, dass diese immer vergleichbar richtig arbeiten. Auch werden für die Vorbereitung der Platten nur Pipetten verwendet, die nicht in der Routine zum Einsatz kommen.
Und um sich nicht nur auf die Absorptionsmessung zu verlassen wiegen wir die Messplatten bevor und nachdem der Roboter getestet wurde. Aus der Differenz können wir dann wieder den Mittelwert des pipettierten Volumens berechnen. Und weil wir viele Geräte haben und das monatlich machen, haben wir uns ein kleines Programm geschrieben. Das Programm hilft dabei, sowohl die komplette Verifizierung vorzubereiten und die Daten direkt in die Datenbank zu schreiben, als auch bestimmte Arbeitsschritte und Vorschriften immer einzuhalten. Darüber hinaus steuert es das Lesegerät zur Absorptionsmessung. Da der Hersteller dieses Geräts uns nur eine Bibliothek und Anleitung geben konnte, wie man das in VBA machen kann, haben wir einfach Excel verwendet. Zugegeben, davon sieht man im Betrieb sehr wenig.
Da die ganzen Daten inkl. Standardkurven, verwendete Pipetten, getestete Geräte und Volumina in die Datenbank geschrieben werden, verwenden wir zur Auswertung die Visualierungssoftware Tableau. Mit dieser kann man schnell eine Zusammenfassung der aktuellen Überprüfung generieren und auch rückwirkend noch nachschauen, ob es bei einem Gerät zu einer Verschlechterung der Pipettierperformance gekommen ist oder ob bestimmte Positionen immer wieder auffällig sind.
Sollte es zu Abweichungen bei der Überprüfung kommen wird von der Fachabteilung Labortechnik & Automation eine Risikobewertung möglicher Auswirkungen durchgeführt. So minimieren wir den Einfluss auf die Routineabarbeitung ohne Qualitätsverlust und können uns gleichzeitig mit der Ursachenforschung und -behebung beschäftigen.
Und über einen Besuch von WALL·E würden wir uns hier natürlich auch sehr freuen!
Über Michael Brehm
Michael Brehm ist Jahrgang 1975. Nach seiner Ausbildung zum Biologielaboranten am Institut für Humangenetik an der Universität Göttingen hat er zunächst im Bereich Zellbiologie und Molekulare Genetik gearbeitet und sich dann auf Laborautomatisierung spezialisiert. Seit 2015 arbeitet Michael Brehm im DKMS Life Science Lab in der Labortechnik und Automation.