Die dritte Dekontamination in einer einzigen Schicht. Ein Bediener mit Nitrilhandschuhen wischt das Bedienfeld eines Analysegeräts mit einer Isopropanollösung ab. Die Symbole auf den Tasten verlieren an Schärfe. Das haptische Feedback – dieses spürbare „Klicken“, das die Betätigung bestätigt – wird immer weniger deutlich. Eine unsichere Betätigung, die Messsequenz wird unterbrochen, die Probe muss wiederholt werden.

Bei Laborgeräten ist das HMI-Panel – also die Schnittstelle, über die der Bediener das Gerät steuert – ein Bestandteil, der unmittelbar zur Zuverlässigkeit des Ergebnisses beiträgt. Ein OEM-Hersteller, also ein Unternehmen, das ein fertiges Gerät aus eigenen und externen Komponenten entwickelt, steht vor einer Entscheidung: Entweder wird die Schnittstelle von Beginn an als integraler Bestandteil der Konstruktion behandelt – oder die Folgen dieser Entscheidung werden später in Form von Reklamationen und Servicefällen bezahlt.

Ein Labor ist keine Produktionshalle

In einer Produktionshalle muss eine Tastatur Staub, Schmierstoffe und Vibrationen standhalten. In einem analytischen Labor sind die Belastungen anders und können für die Materialien – entgegen der intuitiven Erwartung – sogar anspruchsvoller sein.

Die Laborumgebung bedeutet Kontakt mit aggressiven Chemikalien: Säuren, Laugen und organischen Lösungsmitteln. Hinzu kommen mehrmalige Desinfektionen innerhalb einer einzigen Schicht sowie UV-C-Strahlung – ultraviolettes Licht, das zur Sterilisation von Räumen eingesetzt wird und viele Kunststoffe deutlich schneller abbauen kann als jahrelanger normaler Betrieb.

Was auf den ersten Blick wie eine mildere Umgebung erscheint, stellt in der Praxis teilweise höhere Anforderungen an die verwendeten Materialien als die klassische Schwerindustrie. Ein Bedienpanel, das zehn Jahre lang problemlos an einer Montagelinie eingesetzt werden kann, kann in einem Labor bereits innerhalb weniger Monate an Lesbarkeit verlieren.

Chemikalienbeständigkeit statt Ästhetik

Ein OEM-Hersteller, der eine Schnittstelle für ein Laborgerät auswählt, sollte mit der Frage beginnen, mit welchen Chemikalien das Panel regelmäßig in Kontakt kommen wird – und erst danach über dessen Aussehen sprechen.

Das Spektrum typischer Laborchemikalien ist breit: von Isopropanol und Ethanol über Aceton und Xylol bis hin zu Salzsäure und Natriumhydroxid. Jede dieser Substanzen wirkt unterschiedlich auf Materialien. Einige führen zu einer Eintrübung der Oberfläche, andere greifen Dichtungen an, wieder andere lösen Schutzbeschichtungen auf.

Entscheidend ist außerdem, dass diese Substanzen in der Praxis selten isoliert auftreten. Innerhalb einer einzigen Schicht kann ein Panel während einer Analyse mit Säure, bei der Reinigung des Arbeitsplatzes mit einem Lösungsmittel und am Ende des Prozesses mit einem chlorhaltigen Desinfektionsmittel in Kontakt kommen.

Das Material muss daher zahlreiche unterschiedliche Substanzen aushalten – wobei jede weitere Exposition auf eine möglicherweise bereits geschwächte Oberfläche trifft.

Ein einmaliger Kontakt mit einem aggressiven Reagenz zerstört ein Panel nur selten. Tausende Belastungszyklen über mehrere Jahre können dies jedoch sehr wohl bewirken. Ein Material, das auf dem Datenblatt vielversprechend aussieht, kann nach einem Jahr intensiver Desinfektion seine Eigenschaften verlieren. Symbole verblassen, Schutzbeschichtungen verlieren ihre Integrität, Dichtungen werden hart und erfüllen ihre Funktion nicht mehr zuverlässig.

Lesbarkeit unabhängig von den Lichtverhältnissen

Ein analytisches Labor ist eine Umgebung mit wechselnden Lichtverhältnissen. Im Bereich einer Laminar-Flow-Kabine – einem Gerät zur kontrollierten Zuführung sauberer Luft – kann eine intensive Leuchtstoffbeleuchtung vorherrschen. In einer dunklen Analysenkammer herrscht dagegen gedämpftes Licht. An einem Arbeitsplatz mit UV-Lampe kann das spezielle Lichtspektrum die Farbwahrnehmung beeinflussen.

Die Bedienoberfläche muss unter all diesen Bedingungen gut lesbar bleiben. Der richtige Kontrast zwischen Symbolen und Hintergrund, eine durchdachte Typografie und eine geeignete Hintergrundbeleuchtung sind Entscheidungen, die bereits in der Entwicklungsphase getroffen werden müssen – nicht erst nach den ersten Reklamationen.

Eine weitere Herausforderung ist die Bedienung mit Schutzhandschuhen. Ein Bediener mit Nitril- oder Latexhandschuhen verfügt über eine geringere taktile Präzision. Die Schnittstelle muss dies durch ein deutliches haptisches Feedback, ausreichend große aktive Bereiche und einen klar wahrnehmbaren Schaltpunkt kompensieren.

Wenn der Bediener nicht sicher ist, ob eine Taste reagiert hat, drückt er erneut. Eine doppelte Eingabe bei einem Messgerät kann jedoch genauso problematisch sein wie eine nicht erkannte Eingabe.

Lebensdauer in Jahrzehnten gedacht

Laborgeräte sind für eine lange Nutzungsdauer ausgelegt. Der typische Lebenszyklus eines diagnostischen Geräts liegt bei sieben bis zehn Jahren. Während dieser Zeit muss das HMI-Panel Millionen von Tastenbetätigungen, Zehntausende Desinfektionszyklen und den dauerhaften Kontakt mit Substanzen überstehen, die die Grenzen der Materialbeständigkeit kontinuierlich testen.

Über einen solchen Zeitraum zählt die tatsächliche Lebensdauer unter den realen Bedingungen beim Kunden. Der Unterschied zwischen einem Material, dessen Beschriftung bereits nach 40.000 Zyklen zu verschleißen beginnt, und einem Material, das über 100.000 Zyklen beständig bleibt, kann den Unterschied zwischen einem Panel ausmachen, das das Ende der Gerätelebensdauer nicht erreicht, und einem Panel, das über den gesamten Lebenszyklus zuverlässig funktioniert.

Auch die Art des Grafikdrucks spielt eine wichtige Rolle. Ein Druck auf der Außenseite der Frontfolie kann nach den ersten Monaten intensiver Reinigung verblassen, da jedes Wischen eine Mikroabrasion verursacht und die Farbschicht nach und nach abträgt.

Beim Hinterglas- bzw. Unterflächendruck befindet sich die Grafik auf der Innenseite der Folie und wird durch die gesamte Materialstärke geschützt. Der Bediener kann das Panel über Jahre reinigen, während die Symbole erhalten bleiben, weil das Reinigungstuch nie direkt mit ihnen in Kontakt kommt.

Die Art der Schutzbeschichtung, die Schalttechnologie sowie Dicke und Materialqualität der Frontfolie – all diese Faktoren bestimmen, ob die Schnittstelle auch im fünften Betriebsjahr noch genauso zuverlässig funktioniert wie am Tag der Abnahme.

Der Austausch eines Panels in einem Laborgerät bedeutet nicht nur die Kosten für ein Ersatzteil. Hinzu kommen Gerätestillstand, erneute Kalibrierung und häufig auch die Wiederholung von Qualifizierungsverfahren.

Ein OEM-Hersteller, der sich bei der Materialauswahl für eine Lösung entscheidet, die beispielsweise zehn oder fünfzehn Prozent günstiger ist, kann diesen Preisvorteil über die Lebensdauer des Geräts mehrfach wieder verlieren.

Die Qualifizierung des Geräts beginnt bei der Schnittstelle

In regulierten Bereichen wie der Pharmaindustrie, der medizinischen Diagnostik oder akkreditierten Laboren durchlaufen Geräte vor ihrer Inbetriebnahme formale Qualifizierungsverfahren. Dieser Prozess umfasst typischerweise drei Schritte:

• Überprüfung der korrekten Installation,
• Prüfung der Funktion über den gesamten vorgesehenen Betriebsbereich,
• Bestätigung der Stabilität unter realen Betriebsbedingungen.

Als Schnittstelle zwischen Bediener und Gerät erfordert das HMI-Panel besondere Aufmerksamkeit. Die verwendeten Materialien müssen über eine Dokumentation verfügen, die ihre Eignung für die Anforderungen der jeweiligen Umgebung bestätigt.

Die Konstruktion muss eine Reinigung ermöglichen, ohne die Dichtheit zu beeinträchtigen. Das gesamte System muss so konzipiert sein, dass es die Zertifizierung des fertigen Produkts nicht unnötig verzögert.

Ein OEM-Hersteller, der eine Schnittstelle auswählt, ohne den Qualifizierungsprozess zu berücksichtigen, entdeckt das Problem möglicherweise erst während eines Audits – zu einem Zeitpunkt, an dem ein Lieferantenwechsel die Wiederholung des gesamten Prüfzyklus erforderlich machen kann.

Wie sieht das bei Qwerty aus?

Bei Qwerty beginnt die Entwicklung einer Schnittstelle für Laborgeräte mit der Analyse der Umgebung, in der das Gerät eingesetzt werden soll. Noch bevor das erste grafische Layout entsteht, werden die tatsächlichen Betriebsbedingungen definiert:

• mit welchen Chemikalien das Panel regelmäßig in Kontakt kommt,
• wie häufig und mit welchen Methoden es desinfiziert wird,
• unter welchen Lichtbedingungen der Bediener damit arbeitet,
• ob für das Gerät Dokumentation zur Unterstützung der Qualifizierungsprozesse erforderlich ist,
• welche Lebensdauer für das Produkt vorgesehen ist.

Auf dieser Grundlage wählen wir Materialien, Drucktechnologie und Schaltertechnologie entsprechend den Anforderungen des jeweiligen Projekts aus.

Aus unserer Sicht erfordert eine Schnittstelle für Laborgeräte die gleiche konstruktive Disziplin wie eine Messschaltung oder ein optisches System. Der Unterschied besteht darin, dass ein Fehler der Schnittstelle zuerst vom Bediener wahrgenommen wird – und nicht erst vom Servicetechniker.

Die Integrität des Prozesses entscheidet sich auf der Oberfläche des Panels

Die dritte Dekontamination, die fünfte, die hundertste. Die Symbole sind entweder lesbar oder nicht. Eine Taste bestätigt die Betätigung – oder lässt den Bediener im Unklaren. Eine Dichtung schützt die Elektronik – oder lässt eine Lösung eindringen, die nach und nach die darunterliegenden Leiterbahnen beschädigt.

Bei Laborgeräten unterstützt die Bedienoberfläche entweder die Integrität des Prozesses – oder sie gefährdet sie.

Genau deshalb sollte die Entscheidung über ihre Konstruktion bereits am Anfang des Projekts getroffen werden.