Labortechnik

Labora­torien, in denen mit Stoffen gearbeitet wird, die eine explosi­ons­fähige Atmosphäre bilden können, stellen eine besondere Anforderung an die Planung. Hier sind spezielle Schutz­maß­nahmen erforderlich, die Zündquellen sicher verhindern oder vor Entstehung einer explosi­ons­fähigen Atmosphäre warnen.

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Helmholtz-Zentrum Geestacht

In Lösungs­mit­tel­la­bo­ra­torien finden vermehrt Arbeiten mit brennbaren Flüssig­keiten statt. Da es sich bei brennbaren Lösungen um Gefahr­stoffe handelt, unterliegen solche Labora­torien – wie auch die Ex-Schutz-Labore – einer Vielzahl von Regelungen und Vorschriften, die vom Betreiber zwingend einzuhalten sind. Wir ermitteln für Sie die erforder­lichen Maßnahmen für den Schutz am Arbeitsplatz, planen Entsor­gungs­konzepte und entwickeln sichere Lagerbe­reiche auch für größere Mengen brennbarer Flüssig­keiten.

Radionu­klid­be­reiche bergen die besondere Gefahr der Freisetzung von Strahlung. Mit qualifi­zierten Fachkräften und langjähriger Erfahrung in diesem Bereich planen wir für unseren Kunden sichere Laborar­beits­plätze. Gemäß geltender Richtlinien werden zunächst Raumklassen definiert auf deren Grundlage dann die erforder­lichen Schutz­maß­nahmen für Mensch und Umwelt entwickelt werden.

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ZRT Helmholtz-Zentrum DD-Rossendorf

Die Anzahl der geduldeten Partikel in der Luft bestimmt die Reinheits­klasse eines Reinraumes und somit die notwendigen baulichen Maßnahmen. Reinräume mit niedrigeren Anforde­rungen an die Luftreinheit können teilweise bereits in einer herkömm­lichen, architek­to­nischen Gebäudehülle errichtet werden. Bei hohen Anforde­rungen an die Luftreinheit ist ein Raum-in-Raum-System mit eigenen Wänden und Decken innerhalb der architek­to­nischen Grenzen notwendig. Hier wird neben dem eigent­lichen Reinraum ein Druckplenum benötigt, durch welches die Zuluft turbulenzarm durch H14-Filter in den Reinraum geleitet wird. Der Reinraum selbst steht auf einem gelochten Doppelboden, durch den die Luft direkt nach laminarer Durchströmung des Raumes wieder abgesaugt wird.

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CHyN Institut für Physik Center for Hybrid Nanostructures
Zentrum für angewandte Quanten­tech­nologie

Bei der Verwendung von Lasern in physika­lischen Laboren ist zunächst zu klären, welche Laserklasse verwendet wird. Hieraus resultieren verschiedene Maßnahmen für den Arbeits­schutz und den Schutz unbetei­ligter Personen.

In bestimmten Fällen kann es z. B. erforderlich sein, dass die Oberflächen der Einbauten im Laserlabor mattiert oder geschwärzt werden müssen, um Reflexionen zu vermeiden. Dies kann nicht nur die Oberflächen der Möbel betreffen, sondern auch die Oberflächen der technischen Instal­la­tionen. Außen am Raum sind Warnleuchten zu berück­sichtigen. Um einen ungewollten Lichteinfall zu vermeiden, wird die Labortür in der Regel mit einem speziellen Laserschutz­vorhang abgehängt.

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CHyN Institut für Physik Center for Hybrid Nanostructures

Zellthe­rapien gelten als der Therapie­ansatz der Zukunft. In Zellkul­tur­laboren erforschen Wissen­schaftler Zellen und deren Verhalten unter sterilen Bedingungen. Die Zell- und Gewebe­kultur wird als wichtige zentrale Arbeits­technik der Life-Sciences wie der Zelltrans­plan­tation, Stammzell­for­schung oder Genetik angewendet. Da Kontami­na­tionen jeglicher Art zu vermeiden sind, gelten für Zellkul­tur­labore sehr hohe hygienische Anforde­rungen und biologische Sicher­heits­be­stim­mungen. Typische Laborgeräte sind Steril­werkbänke für die In-Vitro-Experimente, CO₂-Inkubatoren für die Kultivierung der Zelllinien, diverse Zentrifugen und ein getrennter Spül- und Waschbereich.

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FLI Leibniz-Institut für Alters­for­schung
Fraunhofer Einrichtung für Marine Biotech­nologie

Die stetig steigende Belastung durch pathogene Krankheits­erreger und resistente Keime in unserem Alltag rückt die Mikrobiologie weiter in den Fokus der Wissen­schaft. Weltweit werden mikrobiell bedingte Erkran­kungen und ihre epidemio­lo­gischen Zusammenhänge diagnos­tiziert und erforscht. Es besteht eine enge Verbindung zum Fachgebiet der Hygiene und Umwelt­medizin. Laborar­beiten werden nach höchsten hygienischen Bedingungen und biologischen Sicher­heits­be­stim­mungen durchgeführt. Für die Sterili­sation von Flüssig­keiten und Festkörpern sowie der Dekonta­mi­nation von diversen Stoffen kommen Autoklaven entsprechend der kunden­spe­zi­fischen Qualitäts­an­for­de­rungen zum Einsatz.

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Ausweich­gebäude Naturwis­sen­schaften
FLI Leibniz-Institut für Alters­for­schung
Fraunhofer Einrichtung für Marine Biotech­nologie
Ausbil­dungs­zentrum Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei

Unter GMP („Good Manufac­turing Practice“) versteht man die „Gute Herstel­lungs­praxis für Arznei­mittel“, welche vor allem in Produk­ti­ons­stätten für Arznei­mittel von Pharma­be­trieben eine große Rolle spielt. Zunehmend werden GMP-Anforde­rungen aber auch auf Anwendungen in der medizi­nischen Forschung ausgeweitet.

Die zulässigen Partikel­kon­zen­tra­tionen für GMP-Reinräume sind (ähnlich wie beim physika­lischen Reinraum) in Reinheits­klassen geordnet. Neben den physika­lischen Anforde­rungen wie Temperatur, Luftfeuchte, Strömungs­ge­schwin­digkeit und Strömungs­richtung im Reinraum sind die Arbeits- und Betriebs­abläufe im GMP-Bereich sowie in den angren­zenden Nebenräumen zu betrachten. Hierzu zählen z.B. die Ausbildung der Hygienezonen und die Personen- und Materi­al­ströme. Diese sind bereits in den frühen Entwürfen im Planungsteam mit den Anwendern abzustimmen, um schnellst­möglich eine Planungs- und Kosten­si­cherheit zu erreichen.

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ZRT Helmholtz-Zentrum Radiophar­ma­zeu­tische Tumorfor­schung

In den klinischen Laboren der Labora­to­ri­ums­medizin werden Befunde für die Diagnostik und Stadien­ein­teilung von Krankheiten, für Verlaufs- Therapie­kon­trolle sowie für die Prävention erstellt. Schwer­punkte der Labora­to­ri­ums­medizin sind u. a. Klinische Chemie und Immunchemie, Hämatologie, Mikrobiologie und Infekti­ons­se­rologie, Bakterien- und Parasi­ten­dia­gnostik sowie Virusdia­gnostik, Transfu­si­ons­medizin und Humangenetik.

Hierfür werden die unterschied­lichsten Analyse­ver­fahren verwendet. Die Ausrüs­tungen solcher Labore reichen vom einfachen Lichtmi­kroskop bis hin zu großen Automa­ten­straßen, bei denen verschiedene hochmoderne Analyse­geräte zu einem Verbund zusammen­ge­schlossen werden.

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Carl-Thiem-Klinikum Cottbus

Die Tierhaltung zu Forschungs­zwecken wird in der Öffent­lichkeit kontrovers diskutiert. Doch auch wenn heute vermehrt Erkenntnisse aus tierfreien Methoden gewonnen werden können, so bietet der Organismus als Ganzes in bestimmten Bereichen der Forschung immer noch unersetzbare Möglich­keiten.

Dabei gilt in der Wissen­schaft das oberste Gebot, aus möglichst wenigen Experi­menten das Maximum an Erkenntnis zu gewinnen und das Leiden von Tieren auf ein Minimum zu beschränken. Bei der Haltung von Versuchs­tieren wird besonders auf die artgerechte Unterbringung Wert gelegt. Ausreichend Bewegungs­fläche, Vergesell­schaftung mit Artgenossen und z.B. das Bereit­stellen von Materialien zur Beschäf­tigung oder Unterschlupf­mög­lich­keiten (bei der Nagetier­haltung) sollen den Tieren ein stress­freies und möglichst natürliches Leben ermöglichen.

Die Planung von Tierhal­tungen muss die technischen und räumlichen Voraus­set­zungen schaffen, um diese artgerechte Haltung sicher­zu­stellen. Neben den grundsätz­lichen Anforde­rungen wie Temperatur, Luftfeuchte und Beleuchtung spielen logistische Themen und die Hygienehaltung durch verschiedene Druckstufen im Tierbereich eine entscheidende Rolle.

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German Mouse Clinic II München
Charité Berlin FEM

Fast jedes Laborgebäude besitzt den Bedarf an bestimmten Gasen für die Analytik oder z.B. zur Erzeugung von Schutz­at­mo­sphären. Die Entscheidung darüber, ob eine zentrale oder eine dezentrale Gasver­sorgung in den Laboren zu berück­sichtigen ist, hängt im Wesent­lichen von den zu erwarteten Verbräuchen ab. In Bereichen, in denen nur geringe Mengen der unterschied­lichsten Gase Verwendung finden, ist eine dezentrale Gasver­sorgung aus Gasflaschen-Sicher­heits­schränken vorzuziehen. Werden aber große Mengen verwendet (z.B. Stickstoff, Sauerstoff oder Kohlen­dioxid), so ist dies hinsichtlich des wirtschaft­lichen Betriebs genauer zu betrachten. Hier können beispielsweise Flaschen­bündel in einem zentralen Gasfla­schenlager mit Verrohrung durch weite Teile des Gebäudes sinnvoll sein.

Eine weitere Möglichkeit zur zentralen Versorgung bietet ein Tank mit tiefkalten Gasen. Diese Lösung hat den Vorteil (z.B. bei Argon und Stickstoff), dass nicht nur die Gasphase verwendet werden kann, sondern auch die Flüssigkeit für eine tiefkalte Proben­la­gerung in Kryo-Lagerbe­hältern zur Verfügung steht.

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CHyN Institut für Physik Center for Hybrid Nanostructures
Interdis­zi­plinäres Forschungs­zentrum Düsseldorf

Beim Umgang mit bestimmten Gasen im Laborbereich kann es im Rahmen einer Gefähr­dungs­be­ur­teilung zu der Feststellung kommen, dass ein Schadens­er­eignis durch Freisetzung des Gases nicht ausgeschlossen werden kann. Dies ist abhängig von der Gasart und der zulässigen Konzen­tration des Gases. Gefähr­dungen können aber auch durch Verdrängung des Luftsauer­stoffs und dem nicht ausreichend vorhandenen Luftvo­lu­menstrom im Labor entstehen.

In einem solchen Fall ist die Instal­lation einer Gaswarn­anlage notwendig. Dabei planen wir die Positionen der Messfühler im Raum und legen die Art der Signali­sierung im Nahbereich fest. Um Warnsignale weiter­zu­leiten und ggf. eine Anforderung für die Erhöhung des Luftvo­lu­men­stroms zu senden, ist eine enge Zusammen­arbeit mit den haustech­nischen Gewerken - Lüftung und Gebäude­au­to­mation - unabdingbar.

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CHyN Insitut für Physik Center for Hybrid Nanostructures

Biobanken haben sich weltweit zu einem unverzichtbaren Instrument der biologischen und medizi­nischen Forschung entwickelt. Humane und tierische Proben werden in den unterschied­lichsten Lagerein­rich­tungen in großer Anzahl für spätere Verwendung aufbewahrt und dokumentiert. Je nach Art und Beschaf­fenheit der Proben werden diese entweder bei -80°C in Tieftem­peratur-Gefrier­schränken oder bei noch geringeren Temperaturen gelagert. Eine Lagerung bei Temperaturen unterhalb von -80 °C wird mittels Kühlung durch Flüssig­stickstoff erreicht.

Die Aufbewahrung von Proben­ma­terial in der Flüssig- oder Gasphase von Flüssig­stickstoff ist eine gängige Methode zum Erhalt einer sehr guten Proben­qualität. Große Flüssig­stickstoff-Lagerein­rich­tungen werden in der Regel von einem im Außenbereich aufgestellten Flüssig­stick­stofftank durch vakuum­iso­lierte Leitungen mit Flüssig­stickstoff versorgt. Durch ein elektro­nisches Regelsystem mit Füllstands­messung in den Lagerbe­hältern kann das Nachfüllen mit Flüssig­stickstoff vollau­to­matisch erfolgen. In modernen Biobanken wird auch die Probenein- und ausgabe sowie die Archivierung durch computer­ge­steuerte Roboter automa­tisiert.

Unabhängig von Größe und Automa­ti­sie­rungsgrad Ihrer Biobank stehen wir Ihnen mit unseren Erfahrungen aus vielen Projekten bei der Planung zur Seite.

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Carl-Thiem-Klinikum Cottbus

Besonders in Laboren mit erhöhten Anforde­rungen hinsichtlich der biologischen Schutzstufe bzw. gentech­nischen Sicherheit oder in spezifisch pathogen­freien Tierhal­tungen werden Großau­to­klaven oftmals als Einbau-Geräte in der Barrie­re­grenze eingesetzt. Sie trennen, so wie beispielsweise auch Materi­al­schleusen, den pathogen­freien oder potentiell kontami­nierten Containment-Bereich vollständig und gasdicht von den umgebenden Gebäude­teilen ab, und dienen so zum Ein- und Ausschleusen von Gütern in die Barriere hinein und heraus.

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FLI Leibniz Institut für Alters­for­schung
German Mouse Clinic II München
Charité Berlin FEM

Spülgeräte werden in jedem Laborgebäude benötigt. Es finden sich sowohl einfache Untertisch-Laborspül­au­tomaten, die direkt in eine Tischzeile des Laborbe­reichs integriert werden können, als auch größere Spülma­schinen in zentralen Laborspül­küchen. Insbesondere in der Nagetier­haltung werden zur hygienischen Aufbereitung von Käfigen, Käfigge­stellen und Tränke­flaschen zum Teil sehr große Spülanlagen eingesetzt, welche in Trennwände integriert oder in Bodengruben montiert sein können.

Im Rahmen der Planung von Spülanlagen muss zunächst eine Kapazi­täts­be­rechnung erfolgen, um den passenden Anlagentyp für Ihre Anwendung zu ermitteln. Außerdem muss sehr sorgfältig geprüft werden, welche Logistik­flächen vor und hinter den Spülgeräten zur Verfügung stehen müssen, um eine effiziente Andienung der Geräte zu ermöglichen.

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FLI Leibniz Institut für Alters­for­schung
German Mouse Clinic II München
Charité Berlin FEM
Ausbil­dungs­zentrum Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei

Bei der Einstreuver- und Entsorgung in der Nagetier­haltung handelt es sich um Prozesse mit hoher Belastung für das Tierhal­tungs­personal. Durch frei werdende Allergene und große körperliche Beanspruchung kann es zu nachhaltigen gesund­heit­lichen Einschrän­kungen kommen. Im Vordergrund der Planung solcher Anlagen stehen deshalb die Ergonomie und die Begrenzung gesund­heits­ge­fähr­dender Einflüsse wie Lärm und Staubent­wicklung auf das Personal. Heute wird dies, gerade bei mittleren und großen Tierhal­tungen, mit einem immer größer werdenden Grad an Automation erreicht. Von einfachen, dezentralen Absaug­systemen beim Einstreu-Abwurf bis hin zu vollständig automa­tisiert arbeitenden Roboter-Systemen (kombiniert mit Spülsystemen) sind alle Abstufungen denkbar.

Ausgehend von der Käfiganzahl und der verwendeten Einstreu in der Tierhaltung treffen wir Prognosen für die Zukunft und ermitteln den für Ihren Einsatz­bereich sinnvollen Automa­ti­sie­rungsgrad der Einstreuver- und Entsorgung.

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Charité Berlin FEM

Speziell für die Lagerung großer Mengen von Proben oder zur Aufstellung von Schüttlern bei Kultur-Versuchen kann die Instal­lation von Kühl-, Tiefkühl- oder Bruträumen (bzw. –zellen) sinnvoll sein. Der Aufbau solcher Raum-in Raum-Systeme erfolgt in einem Nut- und Federsystem, in stabiler, selbst­tra­gender Bauweise. Die Wärmedämmung der Zellen besteht aus Polyurethan-Hartschaum. Um einen stufenlosen Zugang zu gewähr­leisten, muss eine Bodenab­senkung vorgesehen werden, in welche die Zelle eingelassen wird. Zudem wird zusätzlich eine Unterlüftung vorgesehen, die dafür sorgt, dass sich keine Stau- oder Konden­sa­ti­onsnässe bildet.

Der Aufstellort der technischen Anlagen solcher Zellen ist hinsichtlich einer möglichst einfachen Wartung mit dem technischen Personal des Betreibers abzustimmen. Möglich ist einerseits die Aufstellung direkt an der Zelle, und andererseits auch die Aufstellung in Technik­zen­tralen.

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Ausweich­gebäude Naturwis­sen­schaften
FLI Leibniz Institut für Alters­for­schung
Fraunhofer Einrichtung für Marine Biotech­nologie
Ausbil­dungs­zentrum Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei
Charité Berlin FEM

Materi­al­schleusen sind sowohl in ihrer Größe als auch in der Funktion äußerst vielfältig und müssen jeweils dem Bedarf angepasst werden. Standard-Produkte findet man in diesem Planungs­segment nur selten. Die Variationen reichen von einfachen, passiven Durchreichen über luftge­spülte Varianten bis hin zu Desinfektions-Tauchschleusen oder H2O2-Begasungs-Schleusen.

In Laboren mit erhöhten Anforde­rungen hinsichtlich der biologischen Schutzstufe bzw. gentech­nischen Sicherheit oder in spezifisch pathogen­freien Tierhal­tungen werden Materi­al­schleusen oftmals als raumhohe Einbau-Geräte in der Barrie­re­grenze eingesetzt. Sie trennen, so wie beispielsweise auch Großau­to­klaven, den pathogen­freien oder potentiell kontami­nierten Containment-Bereich vollständig und gasdicht von den umgebenden Gebäude­teilen ab, und dienen so zum Ein- und Ausschleusen von Gütern in die Barriere hinein und heraus.

Zur bodenebenen Befahr­barkeit der Schleuse empfiehlt sich der Einbau in einer Bodengrube.

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Charité Berlin FEM

Um eine Abschirmung gegen hochfre­quente elektro­ma­gne­tische Störungen zu erlangen, kann ein Faradayscher Käfig (auch HF Kabine genannt) verwendet werden.

Das Schutzziel wird erreicht, indem das gesamte Raumvolumen mit einer Abschirmung aus verschieden Metall­folien ummantelt wird. Die Metall­folien sind in Modulplatten integriert. Je nach gewünschter Schirmung werden Wände, Decke und Boden vollflächig mit dem Modulsystem ausgestattet. Auch die Zugangstüren werden in das System integriert. Türfalze sind mit der Abschirmung entspre­chenden Dichtungen ausgeführt. Medien­zu­füh­rungen, einschließlich Zu- und Abluft, werden über sogenannte Filter­felder oder Waveguides geführt. Elektrische Zuleitungen werden über Trenntrafos in den geschirmten Raum gebracht.

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CHyN Institut für Physik Center for Hybrid Nanostructures

Exemplarisch für alle hoch spezia­li­sierten und innovativen Geräte und Anlagen, die wir auf Nachfrage für unsere Kunden planen, steht der Tiefsee­si­mulator der Fraunhofer EMB Lübeck. Dieser Druckbe­hälter kann mit einem Wasserdruck von 1.000 bar betrieben werden und simuliert so den Umgebungsdruck in etwa 10.000 m Wassertiefe.

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Fraunhofer Einrichtung für Marine Biotech­nologie

Im Labor (Techni­kumsräume, Großfer­menter, Werkstätten oder Fahrzeug­hallen) ist es mitunter erforderlich, besonders schwere Lasten zu bewegen. Für solche Arbeiten bietet es sich an, Krananlagen mit Hebezeug vorzusehen. Je nach Anforderung können diese Systeme manuell oder elektrisch (in Ex-Schutz-Bereichen auch pneumatisch) ausgeführt werden. Außerdem ist sowohl eine Montage an der Decke als auch an Stahlbe­ton­wänden möglich. In kleineren Bereichen finden auch mobile Schwenk- oder Portalkräne Anwendung.

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Fraunhofer Einrichtung für Marine Biotech­nologie
CHyN Institut für Physik Center for Hybrid Nanostructures

Helium ist das zweithäu­figste Element im Universum, gleichwohl ist die Beschaffung für den Anwender oft sehr schwierig und teuer. Auf der Erde wird Helium aus Erdgas­vor­kommen gewonnen. Dabei sind nur wenige Erdgas­quellen mit Helium in ausrei­chender Menge und Qualität an Rohhelium angereichert. Aus der endlichen Reserve der fossilen Energie­träger ergibt sich somit zwangs­läufig auch eine endliche Verfüg­barkeit der Helium­re­serven.

Für viele Anwendungen ist Helium aus heutiger Sicht unentbehrlich. In der Forschung wird es in der Tieftem­pe­ra­tur­technik mit ca. - 272 °C nahe dem absoluten Nullpunkt von 0 K eingesetzt, es dient als Kühlmittel für supraleitende Magnete und bei der Abbildung von Oberflä­chen­strukturen.

Es ist davon auszugehen, dass sich Helium mittel­fristig auf dem Weltmarkt in der Verfüg­barkeit drastisch verknappen wird und sich die Liefer­preise weiter verteuern.

Durch die Planung und Realisierung von Helium­spei­cher­systemen und Rückge­win­nungs­anlagen mit Helium­rück­ver­flüs­sigern können wir Ihnen helfen, den Verbrauch und die Kosten spürbar zu senken und den wissen­schaft­lichen Betrieb für die Zukunft nachhaltig zu sichern.

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CHyN Institut für Physik Center for Hybrid Nanostructures

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