das intelligente labor der zukunft - deutsche messe...
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smartLAB
Das intelligente Labor der Zukunft
World of Lab Technology smartLAB-Showroom-Präsentation 2015
smartLAB
The Intelligent Lab of the Future
World of Lab Technology smartLAB-Showroom-Presentation 2015
Inhaltsverzeichnis • Kurzvorstellung smartLAB 3 • Im smartLAB präsentierte Innovationen:
• Modulare Labormöbel: 4 • Ballroom-Konzept 5 • Handlingzone 6 • Berührungsfreies Arbeiten 7 • Bar- und QR-Codescanner 8 • Integrierte Oberflächen:
• Robotikunterstützung 9 • Sensormodul 10 • Rührermodul 11 • Waagenmodul 12 • Reinstwassermodul 13
• Digitale Vernetzung: 14 • Übersicht 15 • Labfolder 16 • Com-Box 17 • Gerätetreiber 18 • LabGlasses 19
• Moderne Laborgeräte 20 • Thermocycler 21 • Mischer 22 • Photometer 23 • Zentrifuge 24 • Bioreaktor 25 • 3D-Drucker 26-27 • Innovative Chemikalien-Kits 28-29
• smartLAB-Partner 30
World of Lab Technology smartLAB-Showroom-Präsentation 2015
Content • Presentation of smartLAB 3 • Displayed innovations in the smartLAB:
• Modular lab furniture: 4 • Ballroom concept 5 • Handling zone 6 • Contactless working 7 • Bar- und QR-Code scanner 8 • Integrated surfaces:
• Robotic assistance 9 • Sensor module 10 • Stirring module 11 • Weighing module 12 • Ultrapure water module 13
• Digital Network: 14 • Overview 15 • Labfolder 16 • Com-Box 17 • Device driver 18 • LabGlasses 19
• Modern lab instruments: 20 • Thermocycler 21 • Thermomixer 22 • Photometer 23 • Centrifuges 24 • Bioreactor 25 • 3D-printer 26-27 • Innovative Chemical Kits 28-29
• smartLAB-Partner 30
World of Lab Technology smartLAB-Showroom-Presentation 2015
Das Projekt smartLAB – das intelligente Labor der Zukunft ist ein Vorhaben mit dem Ziel, eine realistische Vision für das Labor von morgen zu entwickeln. Ein Jahr haben Wissen-schaftler und Unternehmen ihre Kräfte gebündelt, um anhand eines funktionsfähigen Zukunftslabors zu zeigen, welche Chancen sich dank Automatisierung, Informationstechnologie, Mensch-Maschine-Interaktion und dem Lernen aus Big Data für die Laborumgebung eröffnen. Zentrale Elemente der Präsentation werden neben einer flexiblen Labormöblierung und der Integration von Hard- und Software auch der Einsatz von Robotik oder das Thema Wearables sein. Das smartLAB zeigt auf der LABVOLUTION regelmäßige Live-Shows mit use cases, d.h. einfachen Laborabläufen, die in der zukunftsweisenden Umgebung des smartLAB-Showrooms mit Unterstützung der realisierten Innovationen vorgeführt werden. Die Anwendungsbeispiele sind eine Medienpräparation ein spektroskopischer Assay, 3-D-Druck sowie eine Polymerase-Kettenreaktion (PCR).
smartLAB
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World of Lab Technology smartLAB-Showroom-Präsentation 2015
The project smartLAB – the intelligent laboratory of the future is a project aiming to develop a realistic vision for the lab infrastructure of tomorrow. For one year scientists and companies have bundled their forces to present in a fully functional lab environment the chances of adapting modern information technologies, digital networks, automation and Big Data. Central elements of the concept are a flexible laboratory furniture system, the integration of hard- and software as well as robotics and wearables. The smartLAB, displayed for the first time at LABVOLUTION 2015, presents typical laboratory use cases in live shows twice a day, which are performed in the visionary environment of the smartLAB-showroom with the support of all the innovations realized within. The use cases are media preparation, spectrophotometric assay, 3D-printing and polymerase chain reaction (PCR).
smartLAB
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World of Lab Technology smartLAB-Showroom-Presentation 2015
Modulares Labormöbelsystem
Ballroom-Konzept: Modulare Labormöbel
Basis-Wabenmodule mit HPL-Arbeitsfläche und Korpus aus Stahl, rollbar
Klick-joint: Verknüpfung durch Magnetkontakte
Modularität ermöglicht flexiblen Aufbau im Labor
Modulare Wabenstruktur erlaubt einfache Modifikation
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World of Lab Technology smartLAB-Showroom-Präsentation 2015
Modular laboratory furniture system
Ballroom concept: Modular lab furniture
Basic honeycomb module with HPL worktop and steel corpus, moveable
Click-joint: Connection through magnetic contact
Modularity enables flexible setup of lab infrastructure
Modular honeycomb structure supports easy modification
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World of Lab Technology smartLAB-Showroom-Presentation 2015
Wabenmodul: Handlingzone
Vorderste Waben im direkten Arbeitsbereich
(Handlingzone)
HPL-Oberfläche mit schmutzabweisender Folien-
beschichtung
Mikrostrukturierung der Folienoberfläche führt zu
Lotusblüteneffekt
Erste Versuche mit dem Laserzentrum Hannover e.V.
zur Oberflächenstrukturierung von HPL mit Laser-
technologie
Selbstreinigende Oberfläche - Lotusblüteneffekt
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Honeycomb module: Handling zone
Self cleaning surface- lotus flower effect
Handling zone situated directly in front of lab personnel
HPL-surface coated with dirt-repellent lamination
Micro structuring of lamination surface causes lotus
effect
First experiments with the Lasercenter Hannover e.V.
were carried out to directly structure the surface of HPL
with laser technology
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Bewegungsmelder – berührungsfrei öffnender
Mülleimer
Wabenmodul: Berührungsfreies Arbeiten
Basis-Wabenmodule mit Berührungssensor ausgestattet
Entsorgungsbehälter in Stahlblechkorpus integriert
Berührungssensor öffnet Zugangsklappe
Funktionalität ermöglicht Entsorgen ohne Berühren bzw. Ausziehen der Laborhandschuhe
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Motion sensor – touchless opening waste bin
Honeycomb module: Contactless working
Basic honeycomb module with integrated motion sensor
Refuse bin integrated in honeycomb module
Motion sensor opens access panel to refuse bin
Function enables waste disposal without touching and
removing protective gloves
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QR-Code-Scanner
Wabenmodul: QR- und Barcodescanner
Basis-Wabenmodul mit Webcam mit Quarzglas-
abdeckung
Integration im persönlichen Trolley
Scanner-App ermöglicht Erfassung von Bar- und QR-Codes
Gelabelte Verbrauchsmittel (Chemikalien, Laborgeräte) können direkt im Lager geloggt werden
Umfassende Erleichterung der Materialerfassung für Versuchsdokumentation
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QR-Code-Scanner
Honeycomb module: QR- and Barcode scanner
Basic honeycomb module with integrated webcam and
quartzglass cover
Integration in personal trolley
Scanner-App enables scanning of QR- and Bar-Codes
Tagged consumables and materials (chemicals,
instruments) can be logged directly in the storage facilities
Ease of material registration for experimental documentation
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Basis-Wabenmodul mit TX60 Reinraumroboter ausgestattet
Neue Generation von Robotiersystemen erlaubt die Mensch-Maschine-Interaktion
Unterstützung definierter Arbeitsschritte durch Robotik
Erleichterte Durchführung wiederkehrender Arbeitsabläufe
Exaktes Anfahren definierter Positionen, einfache und flexible Anpassung der Aktionen
Wabenfixierung gegen Verschieben durch Verankerung, Auslagerung umfangreicher Steuerelektronik
Wabenmodul: Robotikunterstützung
TX60
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Honeycomb module equipped with TX60 cleanroom robot
New generation of robot systems allowing Man and Machine interaction.
Robotic assistance for predefined production steps
Easily repeated production workflows
Precise movements to predefined positions, easy and flexible set-up and operation adjustment
Floor fixing of honeycomb module protects against position displacement, and provides separation of robot arm and controller
Honeycomb module: Robotic assistance
TX60
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SFR vario
Wabenmodul: Optisches Sensormodul
SFR vario ermöglicht Messung von Sauerstoff, pH und Biomasse ohne Probennahme
Basis-Wabenmodul mit SFR vario Auslese-Optik und Glaskeramik-Oberfläche ausgestattet
Integration in den vorhandenen Arbeitsplatz
Biomasse kann in sämtlichen Schüttelkolben ausgelesen werden, pH und Sauerstoffmessung in speziellen Kolben mit integrierten Sensoren
Sensorsteuerung und Datenerfassung über labfolder
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SFR vario
Honeycomb module: Optical sensor module
SFR vario enables sampling-free measurement of oxygen, pH, and biomass
Basic honeycomb module with SFR vario reader optics and glass ceramic surface
Integration in existing working environment
Biomass can be detected in any shake flask, pH and oxygen measurement requires special flasks with integrated sensors
Module controlling and data acquisition via labfolder
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Magnetrührer D6010
Basis-Wabenmodul mit Magnetrührer und Glaskeramikoberfläche ausgestattet
Integration in Oberfläche im direkten Arbeitsbereich
Magnetrührer ermöglicht gerührte Versuchsansätze
Rührersteuerung und Datenerfassung über labfolder
Wabenmodul: Rührermodul
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Magnetic stirrer D6010
Honeycomb module: Stirring module
Basic honeycomb module with integrated magnetic
stirrer and glass ceramic surface
Integration in surface in direct vicinity to the operator
Magentic stirrer enables stirring of experimental set ups
Control and data logging via labfolder
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Basis- Wabenmodul ausgestattet mit Cubis® MSA Laborwaage und Glaskeramikoberfläche
Direkte Integration in die Oberfläche des Arbeitsbereiches
Das integrierte Wägemodul ermöglicht eine schnelle und einfache Gewichtsbestimmung
Das Glaskeramikfeld ist direkt auf der Waagschale gelagert, sodass ein einfaches Aufstellen der Probe ermöglicht wird
Einbindung der Cubis® MSA in den Prozessablauf durch Anpassung an individuelle Arbeitsabläufe
Steuerung des Laborprozesses über labfolder Software
Waagenmodul
Cubis® MSA
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Basic hexagonal display unit with the Cubis® MSA lab balance and featuring a glass ceramic surface
Designed to be directly integrated into the surface of your work area
The built-in weighing module enables fast and simple weight measurement
The ceramic glass panel rests directly on the weighing pan for easy positioning of a sample
Integration of Cubis® MSA into process flow due to adaption of individual workflows
The balance is controlled by the labfolder software
Cubis® MSA Weighing Module
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Basis-Wabenmodul ausgestattet mit arium® pro Reinstwasseranlage perfekte Integration in jedes Labor
Bediendisplay mit Entnahmefunktion flexible Wasserentnahme mit einem Arbeitsradius bis zu 2,5 m
Intuitive Menüführung Direktzugriff über Favoriten-funktion für wiederkehrende Volumina
Vielseitig einsetzbare Systeme speziell für Ihre täglichen Anwendungen
Steuerung des Laborprozesses über labfolder Software
arium® pro Reinstwassermodul
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Basic hexagonal display unit with arium® pro ultrapure water system Perfect integration into any laboratory
Operating display with dispense function Flexible water dispense with a working radius up to 2,5 m
Intuitive menu navigation Direct access with favorites function for recurring volumes
Versatile systems specifically for your daily applications
The system is controlled by the labfolder software
arium ® pro Ultrapure Water Module
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Digitales Laborjournal REST JSON-RPC
REST
SiLA XML-RPC
REST JSON-RPC
Mastercycler nexus® gradient
TX60
cubis ® MSA
SFR vario arium ® pro ThermoMixer® C BioSpectrometer® Centrifuge 5430/5430R
Magnetrührer D6010
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Com-Box
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Digital Lab journal
SFR vario arium ® pro ThermoMixer® C BioSpectrometer® Centrifuge 5430/5430R
Magnetic stirrer D6010
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REST JSON-RPC
REST
SiLA XML-RPC
REST JSON-RPC
Mastercycler nexus® gradient
TX60
cubis ® MSA
Com-Box
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labfolder dient als Laborinformationsmanagement- system labfolder verwaltet und strukturiert alle Abläufe im
Labor
labfolder kommuniziert mit allen Laborgeräten (Aktionsbefehle, Datenübernahme) labfolder speichert alle prozessrelevanten Daten
labfolder macht Labore effizienter und spart Zeit und
Geld
Digitales Labor: labfolder
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• labfolder is a flexible Laboratory Information Management System
• labfolder organizes, manages and structures all lab
procedures
• labfolder communicates with every device in the lab (e.g. commands & data transfers).
• labfolder archives and all relevant data and makes it
easily available • labfolder makes labs more efficient and effective.
Digital Laboratory: labfolder
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Com-Box
Com-Box ist ein Minirechner (Basis Raspberry Pi)
Com-Box vereinheitlicht unterschiedliche Kommuni-
kationsprotokolle
Com-Box ermöglicht die Einbindung alter Bestands-
geräte unabhängig vom Kommunikationsprotokoll
Com-Box „übersetzt“ sämtliche Kommunikation zwischen
Geräten, wearables und labfolder und agiert dabei als
Gateway
Digitales Labor: Com-Box
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Com-Box
Digital Laboratory: Com-Box
Com-Box consists of a mini computer (Raspberry Pi)
Com-Box unifies different communication protocols
Com-Box enables the integration even of old inventory,
independent of the communication protocol
Com-Box „translates“ all communication between
instruments, wearables and labfolder, it acts as a
gateway
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Digitales Labor: SiLA-Gerätetreiber
SiLA-Standard-Kommunikations-Schnittstellen für Laborgeräte ermöglichen die schnelle Integration von Laborgeräten
Geräte und Steuersoftware sind so ohne zusätzlichen Aufwand austauschbar
Dadurch werden flexible Aufbauten möglich und temporäre Aufbauten lohnen sich.
SiLA-Treiber können mit dem Fraunhofer IPA DriverDevelopmentKit (DDK) schnell und einfach erstellt werden.
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Digital Laboratory: SiLA Device Drivers
SiLA Standard Communication Interfaces for Lab Devices enable rapid integration.
Devices and Process Management Software can be exchanged without further effort.
This renders flexible automation possible and temporary integration worthwhile.
SiLA Drivers can be implemented ultra-fast and without SiLA knowledge using the Fraunhofer IPA DriverDevelopmentKit (DDK).
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LabGlasses sind digital unterstützte Laborschutzbrillen
LabGlasses präsentieren Daten aus Labfolder im Sichtfeld und können genutzt werden für:
• z.B. Einblendung von Sicherheitshinweisen
• Einblendung der Arbeitsschritte für die angeleitete Durchführung
von SOPs
• die Videodokumentation gemäß GMP/GLP für die
Schulung/Ausbildung von Mitarbeitern
• für die Geräteinteraktion
LabGlasses können durch Sprach- oder Gestensteuerung berührungsfrei bedient werden
Das digitale Labor: LabGlasses
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LabGlasses are digitally supported goggles for laborytories
LabGlasses present data from Labfolder in the user‘s field of view and can be used for:
• Insertion of safety instructions
• Insertion of process steps for instructured implementation of SOPs
• Video-based documentation according to GMP/GLP for
training/education of employees
• Interatction with laboratory euipment
LabGlasses can be controlled contact-free by speech or gesture control
The digital laboratory: LabGlasses
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Intuitive grafische Programmierung
Universalblock für maximale Flexibilität
An das Gerät können bis zu zwei Mastercycler nexus eco angeschlossen werden
Das flexlid®-Konzept ermöglicht durch automatische Höhenverstellung des Deckels die Verwendung von Verbrauchsartikeln jeder Art
Mit Gradient erhältlich
Moderne Laborgeräte: Thermocycler
Eppendorf Mastercycler® nexus gradient
www.eppendorf.com
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Modern lab instruments: Thermocycler
Eppendorf Mastercycler® nexus gradient
available with gradient function
intuitive graphic programming
connect up to 2 Mastercycler nexus eco to your existing unit
flexlid® concept allows use of all types of consumables with automatic height adjustment of the lid
universal block for ultimate flexibility
www.eppendorf.com
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Heizen, Mischen und Kühlen in allen gängigen Gefäß- und Plattenformaten im Volumenbereich von 5 µL bis 50 mL
Herausragende Mischergebnisse dank 2DMix-Control Technologie
Zuverlässige Vermeidung von Kondensatbildung bei Verwendung des neuen Eppendorf ThermoTop
Höchste Flexibilität dank der großen Auswahl an austauschbaren Eppendorf SmartBlocks
Moderne Laborgeräte: Mischer
Eppendorf ThermoMixer® C
www.eppendorf.com
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Modern lab instruments: Mixing
Eppendorf ThermoMixer® C
heating, mixing and cooling in all common vessel and plate formats from 5 µL to 50 mL
excellent mixing performance due to 2DMix-Control technology
reliable prevention of condensate formation with the Eppendorf ThermoTop
maximum flexibility due to large selection of exchangeable SmartBlocks
www.eppendorf.com
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Intuitive Bedienführung
Wellenlängenbereich von 200 – 830 nm
Vorprogrammierte und frei programmierbare Methoden
Kinetik und Fluoreszenz Version erhältlich
Geeignet für Microvolumen-Messungen
Moderne Laborgeräte: Photometer
Eppendorf BioSpectrometer®
www.eppendorf.com
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Modern lab instruments: Photometers
Eppendorf BioSpectrometer®
Intuitive software
wavelength range form 200 – 830 nm
pre-programmed methods and freely programmable parameters
kinetic and fluorescence version available
suitable for microvolume measurements
www.eppendorf.com
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Als Folientastatur- oder Drehknopf-Variante erhältlich
Ergonomische Bedienung des Deckels mit nur einem Finger
Außergewöhnliche Vielseitigkeit mit 12 verschiedenen Rotoren
Speichert bis zu 50 benutzerdefinierte Einstellungen
Automatische Unwuchterkennung
Moderne Laborgeräte: Zentrifugen
Eppendorf Centrifuges 5430/5430 R
www.eppendorf.com
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Modern lab instruments: Centrifuges
Eppendorf Centrifuges 5430/5430 R
available as keypad or knob variant
microcentrifuge with multipurpose capabilities
remarkable versatility with 12 different rotors
one-finger lid closure for ergonomic operation
saves up to 50 user-defined programs
automatic imbalance detection
www.eppendorf.com
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BIOSTAT® A Stand-Alone-Lösung: Der professionelle Einstieg in Zellkultur und mikrobielle Fermentation
Konzipiert für jede Art von Benutzer
Einfaches und automatisches Begasungssystem
Intuitive Bedienung
Integriertes Kühlsystem ermöglicht Fermentation in jedem Labor
Neue Technologien
Neuartige kontinuierliche Begasung
Intelligente Sonden
Bedienung per Tablet und Smartphone
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Stand-Alone Solution: The professional start in cell cultivation and microbial fermentation
BIOSTAT® A
Designed for all kinds of users
Simple and automatic aeration control
Easy operation and intuitive control
Circulated cooling system allows fermentation in any lab
Novel technologies
Novel continuous aeration control
Intelligent probes
Operation via tablet and smartphone
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3D-Drucker ermöglichen den schnellen Druck komplexer
Bauteile und Prototypen in 3D (Rapid Prototyping)
Individuelle Anpassung von Versuchsmaterialien wird
ermöglicht (z.B. Schüttelkolbendeckel, wellplates, etc.)
Neue biokompatible Materialien (z.B. PLA)
ermöglichen den Einsatz auch in der Biotechnologie
Langfristig könnte die Fertigung von Versuchsmaterialien
(z.B. vials, tips, wellplates) über Nacht on-demand sein
Moderne Laborgeräte: 3D-Drucker
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Modern lab instruments: 3D-printer
3D-printer enable fast printing of complex assemblies
and prototypes in 3D (Rapid Prototyping)
Individual modification of consumables becomes possible
(e.g. shake flask lids, wellplates, etc.)
New biocompatible materials (e.g. PLA) enable adaption
for biotechnological processing
Long-term objective could be production of consumables
(e.g. vials, tips, wellplates) on-demand and over night
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Additive Fertigung ermöglicht die zeitnahe und wirtschaftliche Umsetzung individueller, geometrisch komplexer Bauteile und Werkzeuge
Verfahrensabhängig sind verschiedene Materialien nutzbar (Metall bis Kunststoff, auch inert und biokompatibel)
Selektives Laserstrahlschmelzen (SLM): Metallpulver wird zur Erzeugung verlässlicher, dichter und stabiler Bauteile vollständig aufgeschmolzen
Mittels additiver Fertigung sind somit individuelle und innovative Bauteile für das Labor von morgen innerhalb kürzester Zeit verfügbar
Individuelle Laborwerkzeuge: 3D-Druck von Metallen
3D-Modell eines Rührers
SLM-gefertigte Rührer
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Additive manufacturing enables a contemporary and cost-effective implementation of individual, geometrically complex parts and tools
Depending on the procedure different materials can be used (metal to plastic, also inert and biocompatible materials)
Selective laser melting (SLM): metal powder is completely melted to produce reliable, dense and stable components
Using additive manufacturing, individual and innovative components for the laboratory of tomorrow are available within the shortest time
Individual laboratory tools: 3D-printing of metals
3D impeller model
SLM-manufactured impellers
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Definierte Zellkulturmedien bestehen im wesentlichen aus vier verschiedenen chemischen Gruppen: Aminosäuren, Zuckern, anorganischen Salzen und Vitaminen.
MEM (Eagle‘s Medium) – Standard Medium Modifiziertes Eagle’s Basal (BME) Medium, geeignet für eine Reihe von Säugetierzellen bei Supplementierung mit Serum.
Cellvento™ CHO media platform Medien und Feeds für Chinese Hamster Ovarian (CHO) Säugetierzellen. Hergestellt aus nicht-tierischen Komponenten für serum-freie Prozesse.
Innovative Chemikalien-Kits: Chemisch Definierte Flüssigmedien
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Defined cell culture media generally consist of four basic chemical groups: amino acids, carbohydrates, inorganic salts, and vitamins.
MEM (Eagle‘s Medium) – Standard medium Modification of Eagle’s Basal (BME) medium, well suited for a wide range of mammalian cells when used with a serum supplement.
Cellvento™ CHO media platform Media and feeds for mammalian cell culture in CHO (Chinese Hamster Ovarian) cells. All made of non-animal origin components for serum free processes.
Innovative Chemical Kits: Chemically Defined Liquid Media
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Spectroquant® Küvetten-Tests: Küvetten mit vordosierten
Reagenzien bieten einfachste Handhabbarkeit Reagenzien-Tests: die ökonomische Alternative
auch für sehr niedrige Messbereiche (bis in den ppb Bereich) Instrumente: große Auswahl von Geräten,
von tragbaren Kolorimetern bis hin zu Filter-Photometern und Spektrophotometern
Innovative Chemikalien-Kits: Photometrische Testkits und Instrumente von Merck Millipore
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Spectroquant® Cell tests: most convenient test kits
cells are pre-filled with reagents Reagent tests: the economic
alternatives also for sensitive analysis down to the ppb level Instruments: wide range from
pocket colorimeters to filter-photometers to spectrophotometers
Innovative Chemical Kits: Photometric test kits and instruments from Merck Millipore
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Gefördert durch das
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Funded by
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Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
Callinstraße 5
30167 Hannover
Tel: +49 511 762-2868
Fax: +49 511 762-3004
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Gestaltet von Martina Weiss, Sascha Beutel und Christian Endres
mit Unterstützung aller smartLAB coregroup Partner.
Diese Broschüre wurde sorgfältig produziert. Nichtsdestotrotz übernehmen wir keine Garantie,
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Edited by Martina Weiss, Sascha Beutel and Christian Endres
with the assistance of all smartLAB coregroup partners.
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