Effiziente Röhrchenkennzeichnung: Von Stiftbeschriftung bis vollautomatischer Etikettierung

Etikettenauswahl und -anbringung: Materialien, Methoden und Integration in LIMS

Published On: 27.12.2023

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Die Kennzeichnung bzw. die Etikettierung von Röhrchen hat in modernen Labors eine große Bedeutung erlangt. Die automatisierte Beschriftung bietet zahlreiche Vorteile, insbesondere in Branchen, die GLP-Richtlinien oder die „Grundsätze zur Sicherung guter wissenschaftlicher Praxis“ unterliegen, da eine präzise Kennzeichnung unverzichtbar ist.

Grundsätzlich stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, um Röhrchen zu kennzeichnen.

Dieser Artikel bietet Einblicke in Technologien und Lösungen für Labortechnologie, von der Auswahl des Druckverfahrens, Materialempfehlungen und die Integration der Etikettierung in ein LIMS :

  • Ink-Jet Druckverfahren:
    Bei der direkten Beschriftung der Röhrchen mittels Ink-Jet-Druckverfahren oder die Kennzeichnung mittels Laserbeschriftung, wird gezielt eine zuvor aufgetragene Schicht entfernt.

  • Thermo-Transferdruck:
    Das am häufigsten verwendete Verfahren, aufgrund seiner Einfachheit, ist jedoch der Thermo-Transferdruck. Hierbei erfolgt die Beschriftung auf einem Etikett, das anschließend auf das Röhrchen aufgebracht wird. Bei diesem Verfahren wird in der Regel ein schwarzer Farbstoff von einem Farbband mithilfe eines Druckkopfs und gezielter Wärmeimpulse auf ein weißes Etikett übertragen. Es sind auch transparente und andersfarbige Etiketten und Farbbänder als Alternativen verfügbar.
Process_Automation_Laboratory

Beispiele von automatisierten Laborprozessen

1. Materialempfehlungen und -optionen für Etiketten in verschiedenen Anwendungen

Es gibt eine breite Palette an Materialoptionen für Etiketten, die von Anwendern und Anwenderinnen in Betracht gezogen werden können. Am häufigsten werden PE-Folienetiketten verwendet, da sie aufgrund ihrer hervorragenden Beständigkeit gegenüber gängigen Chemikalien, ihrer einfachen Handhabung und aus Kostengründen bevorzugt werden.

Tube-Typen Etikettierung

Etikettierung unterschiedlicher Tube-Typen

Bei der Etikettierung von Röhrchen sind Polypropylen (PP) Etiketten aufgrund ihrer Steifigkeit in der Regel weniger geeignet, da sie sich je nach Durchmesser des Röhrchens von selbst ablösen können.

Wichtig ist, dass das verwendete Farbband mit dem Etiketten-Material und der jeweiligen Anwendung kompatibel ist. Die meisten Etiketten-Hersteller bieten passende Farbbandoptionen an. Für PE-Folienetiketten sind Harzfarbbänder eine geeignete Wahl.

Als alternative Lösung gibt es selbstlaminierte Etiketten. Diese besitzen neben der eigentlichen Beschriftungsfläche auch einen transparenten Bereich, der ausreicht, um das Röhrchen zu umschließen. Dadurch wird die Beschriftung besonders gut geschützt, da sie dank der transparenten Folie nicht mehr direkt mit dem Lösungsmittel in Kontakt kommt.

2. Etikettierung und Kennzeichnung:
Die Wahl der Methode und Integration ins LIMS

Nachdem die Entscheidung zur Verwendung von Etiketten und Codes gefallen ist, ergibt sich die Frage der Umsetzung. Diese hängt von der Anzahl der Röhrchen und den spezifischen Anforderungen ab und kann auf verschiedene Arten bewerkstelligt werden. Bezugsmöglichkeiten und Anbringungsmethoden sind dabei die wichtigsten zu beachtenden Aspekte.

Bezugsmöglichkeiten für Etiketten
Die Kennzeichnung von Röhrchen ist entscheidend. Je nach Bedarf bieten sich verschiedene Methoden an, von vorab etikettierten Röhrchen bis hin zum On-Demand-Druck.

Vom Hersteller etikettierte Röhrchen

Wenn lediglich eine eindeutige Kennzeichnung der verwendeten Röhrchen erforderlich ist, beispielsweise mit einem Barcode, bieten bereits vorab vom Hersteller etikettierte Röhrchen eine unkomplizierte Lösung. Viele Hersteller bieten diesen Service zumindest für einige ihrer Röhrchen an. Hierbei hat man jedoch oft wenig Einfluss auf die Art der Kennzeichnung und die verwendeten Codes.

Manuelle Herstellung des Etiketts

Wenn jedoch mehr und spezifischere Informationen auf dem Etikett benötigt werden, können die Etiketten selbst erstellt werden. Hierzu werden handelsübliche Etikettenbögen mit einem Standard-Laserdrucker bedruckt. Anschließend müssen die Etiketten manuell auf den Röhrchen angebracht werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Etiketten in einer spezialisierten Etikettendruckerei anfertigen zu lassen, um anwenderspezifische Lösungen zu erhalten.

On-Demand-Druck

Wenn On-Demand-Daten wie das Datum, Chargen-Nummern oder spezielle Probendaten auf dem Etikett benötigt werden, führt kein Weg an einem eigenen Etikettendrucker vorbei. Dies eröffnet jedoch gleichzeitig erweiterte Möglichkeiten hinsichtlich des Layouts, zusätzlicher Informationen auf dem Etikett und insbesondere der Integration in den Laborablauf. Oft können die Etiketten direkt aus dem Labor-Informations-Management-System (LIMS) generiert werden.

3. Etiketten-Information und Integration in LIMS

Die Menge an maschinenlesbaren Informationen, die in einem Code untergebracht werden können, hängt von der Art des verwendeten Codes ab. Speziell bei „sprechenden“ Codes gibt es schnell Einschränkungen.

„Sprechende“ Codes sind Lösungen, bei denen die eigentliche Information, wie beispielsweise Hersteller, Abfülldatum oder Angaben zum Bearbeiter und Lösemittel, bereits direkt im Barcode oder 2D-Code verschlüsselt ist. Der Vorteil besteht darin, dass keine gemeinsame Datenbank benötigt wird. Jeder, der die Spezifikation kennt, kann den Code erstellen und lesen.

Alternativ dazu kann man den Code auch ausschließlich dazu verwenden, eine eindeutige Identifikationsnummer zu übertragen. Die eigentlichen Informationen über die Probe oder das Röhrchen werden in einer Datenbank gespeichert. Die Identifikationsnummer dient als Schlüssel für den entsprechenden Datensatz. Dieses Verfahren wird in der Regel in Verbindung mit Labor-Informations- und Managementsystemen (LIMS) eingesetzt.

Neben Barcodes und 2D-Codes können auf dem Etikett viele weitere Informationen angebracht werden, wie Klartext zu den Codes sowie Piktogramme, Logos und weitere Daten.

4. Anbringung der Etiketten auf dem Röhrchen: Die Möglichkeiten

Es gibt verschiedene Methoden zur Etikettierung von Röhrchen: Manuelles Anbringen, semiautomatisches Anbringen, automatisches Anbringen und integrierte Kennzeichnung. Jede Methode hat ihre eigenen Vor- und Nachteile und wird je nach den Anforderungen und dem Verwendungszweck der Röhrchen eingesetzt.

Manuelle Etikettierung Labor

Manuelle Etikettierung im Labor

1. Manuelles Anbringen/Applizieren

Die einfachste Methode besteht darin, das Etikett manuell auf das Röhrchen aufzutragen. Dabei wird das Etikett vom Trägermaterial abgelöst und von Hand auf das Röhrchen geklebt. Insbesondere bei der Etikettierung vieler Röhrchen kann die Qualität ungleichmäßig sein. Etiketten können schief aufgeklebt werden, einen Höhenunterschied aufweisen oder geknickt werden. Im schlimmsten Fall ragt das Etikett über den Boden des Röhrchens hinaus, was zu Instabilität führt oder dazu führen kann, dass die Maschine den Barcode nicht lesen kann. Die manuelle Arbeit ist zudem repetitiv und ermüdend.

2. Semiautomatisches Anbringen/Applizieren

Eine Lösung bieten Etikettendrucker mit angeschlossenem Applikator, die von verschiedenen Unternehmen angeboten werden. Dabei wird das Etikett nach Bedarf bedruckt, automatisch vom Trägerband gelöst und auf das Röhrchen aufgerollt. Die Bereitstellung und Entnahme der Röhrchen erfolgen weiterhin manuell.

3. Automatisches Anbringen/Applizieren

Hersteller von spezialisierten Kompaktgeräten gehen noch einen Schritt weiter. Hier werden die Röhrchen entweder in Racks vorsortiert oder über sogenannte „Tube Feeder“ aus Schüttgut oder Großmengen einzeln bereitgestellt. Das Gerät entnimmt die Röhrchen automatisch und führt sie dem Etikettierer zu und bringt die Etiketten an, bevor es die Röhrchen wieder zurückführt. Es kann einen gewissen Vorrat an Röhrchen eigenständig etikettieren oder ein vordefiniertes Set von Röhrchen mit dem gleichen Etikett zusammenstellen. Dieses Verfahren findet beispielsweise Anwendung in der Präanalytik einer Klinik, wenn verschiedene Blutröhrchen für einen Patienten oder eine Patientin zusammengestellt werden müssen.

Automatisierte Etikettierung mit dem Sign

Automatisierte Etikettierung mit dem Sign

4. Integrierte Kennzeichnung

Bei der integrierten Kennzeichnung wird das Etikett während des gesamten Prozesses auf die Röhrchen angebracht. Es besteht die Möglichkeit, das Etikettiersystem durch ein Abfüllmodul zu erweitern, so dass die Röhrchen direkt mit Etiketten versehen und befüllt werden können. Auf diese Weise können die Schritte des Etikettierens, Befüllens und Verschraubens nahtlos in einer einzigen Prozessabfolge durchgeführt werden. Dieses Verfahren findet beispielsweise Anwendung in der Abfüllung von Substanzen zur Herstellung von Analyse-Kits. Das leere Röhrchen wird aus der Vorrichtung entnommen, mit der Substanz befüllt, mit einem bereitgestellten Deckel verschlossen und anschließend mit einem Etikett versehen. Hierbei ist es nicht nur möglich, eine vorab eingegebene Chargen-ID auf das Röhrchen zu drucken, sondern auf Wunsch auch die genaue Abfüllzeit oder die fortlaufende Nummer in der Chargenreihe.

 Automatisiertes Tube Handling mit integriertem Etikettieren, Befüllen und Verschrauben

Automatisiertes Tube Handling mit integriertem Etikettieren, Befüllen und Verschrauben

4. Maschinenlesbarkeit – Barcode und 2D-Code einfach erklärt

Ein bedeutender Vorteil der maschinellen Kennzeichnung liegt in der Möglichkeit, maschinenlesbare Codes zur schnellen und sicheren Datenerfassung mithilfe eines Handscanners oder innerhalb der Bearbeitungs- und Analysegeräte anzubringen.

Hierbei wird zwischen einem Strichcode (Barcode) und einem 2D-Code unterschieden:

Der Strichcode (Barcode) eignet sich nur für relativ kurze Informationen. Es gibt Varianten, die nur Zahlen darstellen können (z. B. Interleaved 2/5), und solche, die auch Buchstaben und Sonderzeichen integrieren können (z. B. Code 128). Der Strichcode hat den Vorteil, dass er von gängigen Scannern leicht erkannt wird und bei richtiger Platzierung entlang der Rotationsachse des Röhrchens keine Verzerrungen aufweist. Der Nachteil besteht in der begrenzten Informationskapazität des Codes, da in der Regel nur 10 oder 12 Ziffern oder Buchstaben auf das Etikett eines Röhrchens passen.

2D-Codes (z.B. QR-Codes) hingegen haben diesen Nachteil nicht. Sie bieten eine wesentlich höhere Informationsdichte. Mit dem Datamatrix-Code können auf engstem Raum bis zu 3116 Ziffern oder 2335 Zeichen (ASCII 1-255) codiert werden, wobei die Symbolgröße je nach Datenmenge variiert. Allerdings kommt es bei der Kennzeichnung von runden oder gewölbten Oberflächen immer zu einer Verzerrung des zweidimensionalen Codes, was die verfügbare Informationsmenge oder die Größe des verwendbaren Codes begrenzt. Zudem erfordert das Lesen von 2D-Codes (z. B. Datamatrix, QR-Code) spezielle 2D-Barcodescanner.

Fazit

Erfolgreiche Probenkennzeichnung erfordert sorgfältige Abstimmung von Material, Methode und Integration.

Aspekt der Röhrchenkennzeichnung Empfohlene Methode/Lösung Schlüsselüberlegungen
Etikettenmaterial PE-Folienetiketten Hohe Beständigkeit,
Einfache Handhabung,
Vgl. geringe Kosten,
Bei Röhrchen aufgrund der Folien-Steifigkeit Ablösegefahr
Harzfarbbänder (für PE-Folienetiketten) Kompatibilität mit Farbband und LIMS beachten
Selbstlaminierte Etiketten Zusätzlicher Schutz vor Lösungsmittel durch transparente umschließende Folie
Bezugsmöglichkeiten für Etiketten Vom Hersteller etikettierte Röhrchen Einfache Kennzeichnung,
begrenzte Kontrolle
Manuelle Herstellung des Etiketts Hohe Anpassbarkeit,
Manueller Aufwand
On-Demand-Druck Individuelle Daten,
Etikettendrucker benötigt,
Integration in LIMS,
Direkte aus LIMS generieren,
Anbringung von Etiketten auf Röhrchen Manuelles Anbringen Einfach,
aber ungenau
Semiautomatisches Anbringen Automatisierung mit manueller Entnahme
Automatisches Anbringen Hohe Präzision,
Effiziente Massenkennzeichnung,
Schüttgut verarbeitbar,
Röhrchen Vorsortierung möglich,
Integrierte Kennzeichnung Nahtloser Prozess,
Alle Verarbeitungsschritte in einem Prozess möglich,
Daten wie Abfüllzeit, fortlaufende Nummer möglich,
Hohe Flexibilität
Maschinenlesbarkeit von Codes Strichcode
(Barcode)
Für kurze Informationen,
Leicht erkennbar,
Kaum/keine Verzerrungen,
2D-Codes
(Datamatrix, QR-Code)
Hohe Informationsdichte,
Spezielle Scanner benötigt,
Verzerrungen begrenzen Größe,

Die Kennzeichnung von Probenmaterial oder Testsubstanzen in Röhrchen durch Etikettierung kann mithilfe einfacher Werkzeuge problemlos durchgeführt werden.

Das Bedrucken und das Anbringen des Etiketts auf das Röhrchen können getrennt voneinander durchgeführt werden. Spezielle Laborgeräte stehen zur Verfügung, um eine große Anzahl von Röhrchen zu etikettieren, Etiketten bei Bedarf zu erstellen oder das gesamte Röhrchen inklusive Etikettierung zu verarbeiten. Dabei besteht auch die Möglichkeit, Prozessdaten auf dem Etikett zu erfassen.

Die Auswahl des Konzepts, des Etikettenmaterials, des Etikettenlayouts mit 1D- und 2D-Codes sowie die Integration in den Laborarbeitsablauf sollten sorgfältig aufeinander abgestimmt werden, da sie darüber entscheiden, ob die Probenkennzeichnung erfolgreich verläuft.

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