Temperaturmapping für Kühllager in Forschungslaboren: Ein Praxisleitfaden

Warum Forschungslabore zwei Kühllagerkarten benötigen

Die meisten Leitfäden zum Mapping von Kühllagern sind für pharmazeutische Lagerhäuser geschrieben. Sie konzentrieren sich auf eine Frage: Hält dieser Raum überall dort, wo Produkte gelagert werden, die Temperatur? Diese Frage ist auch in Forschungslaboren wichtig, aber Labore haben ein zweites Problem, das in Lagerhäusern selten vorkommt: Hunderte kleiner, unersetzlicher Proben, die verschiedenen Personen gehören und über Regale, Einschübe und Boxen verteilt sind, die sich jede Woche ändern.

Dieser Leitfaden behandelt beide Karten. Zuerst erfahren Sie, wie Sie eine praktische Temperatur-Mapping-Studie in einem Gefrierschrank oder Kühlraum durchführen. Danach zeigen wir Ihnen, wie Sie eine genaue Karte dessen führen, was wo gelagert wird, damit die Mapping-Ergebnisse (und der nächste Alarm) zu Maßnahmen führen, statt zu einer Suche Box für Box. Auf dem Weg dorthin zeigen wir, wie Forschungsteams SciSure nutzen, um diese zweite Karte aktuell zu halten.

Welche Richtlinien für das Mapping der Kühllagerung gelten für ein Forschungslabor?

Die am häufigsten verwendete Referenz ist die WHO Technical Report Series Nr. 961, Anhang 9, sowie deren Ergänzung von 2015 zur Temperaturkartierung von Lagerräumen. Sie wurde für die Lagerung und den Vertrieb von Arzneimitteln verfasst, beschreibt jedoch eine Methode, die in jedem Kühl- oder Tiefkühlraum funktioniert, und nennt Labore explizit als Räume, die eine Kartierung erfordern können.

Der WHO-Bericht deckt keine kleinen Kühlschränke und Gefriertruhen ab, da diese als unabhängig geprüfte Geräte behandelt werden, die dennoch eine korrekte Installation und Nutzung erfordern (WHO, 2015). In den USA behandeln die allgemeinen USP-Kapitel zu bewährten Lagerungs- und Vertriebspraktiken, beginnend mit <1079>, ähnliche Aspekte für Arzneimittel.

Für ein Forschungslabor oder eine akademische Gruppe ist dies in der Regel keine gesetzliche Anforderung. Dennoch handelt es sich um eine fundierte, weit verbreitete Methode, die Ihnen Nachweise liefert, die Sie einem Sicherheitsbeauftragten, Geldgeber oder Auditor vorlegen können. Wenn Ihr Labor Material für GLP-Studien, klinische Arbeiten oder regulierte Tests lagert, legt Ihr Qualitätsteam die tatsächlichen Anforderungen fest. Klären Sie dies daher mit den zuständigen Personen ab, bevor Sie eine Studie konzipieren.

So kartieren Sie einen Gefrierschrank oder Kühlraum Schritt für Schritt

Die WHO-Methode umfasst vier Phasen: Erstellung eines Protokolls, Durchführung der Studie, Verfassen eines Berichts und anschließende Umsetzung der Ergebnisse (WHO, 2015). So sieht dies für ein typisches Forschungslabor aus.

Erstellen Sie zuerst ein kurzes Protokoll.

‍Beschreiben Sie das Gerät, den Grund für die Kartierung, den zulässigen Temperaturbereich und die verantwortlichen Personen für die Freigabe. Die WHO empfiehlt, das Protokoll vor Beginn der Studie zu genehmigen, damit die Regeln nicht während des Prozesses geändert werden.  

Wählen Sie kalibrierte Datenlogger, die für Ihren Temperaturbereich ausgelegt sind.

‍Die WHO fordert Logger mit einer rückführbaren Drei-Punkt-Kalibrierung, einem Fehler von maximal ±0,5 °C und einem Aufzeichnungsintervall zwischen 1 und 15 Minuten. Verwenden Sie pro Studie nur ein Logger-Modell und starten Sie alle Logger zur gleichen Zeit, da die Messwerte sonst nicht vergleichbar sind. Prüfen Sie bei einem -80 °C-Gefrierschrank vor dem Kauf den spezifizierten Bereich des Loggers.

Platzieren Sie die Logger dort, wo sich die Proben tatsächlich befinden.

In einem begehbaren Kühlraum empfiehlt die WHO ein Raster mit Loggern auf niedriger, mittlerer und hoher Ebene (zum Beispiel auf Bodenhöhe, bei 1,2 m und 3,0 m bei einer Deckenhöhe von 3,6 m oder weniger). Decken Sie in einem Standgefrierschrank jedes genutzte Regal ab sowie die Stellen, an denen die Temperatur am ehesten schwankt, d. h. in der Nähe der Türdichtung, des Verdampfers, in den hinteren Ecken sowie auf dem obersten und untersten Regalboden (CASRAI). Vergeben Sie für jede Position eine ID und zeichnen Sie diese in einem einfachen Diagramm ein.

Führen Sie die Studie unter normalen Nutzungsbedingungen durch.

Für Tiefkühl- und Kühlräume empfiehlt die WHO eine Dauer von 24 bis 72 Stunden, bei Bedarf länger, falls ein Abtauzyklus oder spezifische Nutzungsmuster mehr Zeit erfordern. Führen Sie ein Türprotokoll, um Temperaturspitzen den Türöffnungen zuordnen zu können. Eine befüllte Studie spiegelt die reale Nutzung besser wider als eine leere, da Racks und Boxen den Luftstrom beeinflussen.

‍Fügen Sie zwei kurze Stresstests hinzu.  

Ein Test zum Öffnen der Tür zeigt, wie lange diese bei normalem Zugriff offen bleiben kann, bevor die Temperatur des Geräts den zulässigen Bereich verlässt. Ein Stromausfalltest (Holdover-Test) zeigt, wie viel Zeit Sie nach einem Stromausfall zum Reagieren haben. Beide Werte gehören in Ihre Standardarbeitsanweisung (SOP) und auf das Alarmprotokoll.

Analysieren Sie jeden Datenlogger.

‍Notieren Sie für jede Position das Minimum, das Maximum und den Mittelwert. Achten Sie auf konsistente Muster, nicht nur auf einmalige Spitzenwerte. Die wärmste Position, die noch innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, ist Ihr Hotspot. Alles, was außerhalb dieses Bereichs liegt, ist ein Bereich, den Sie nicht nutzen sollten.‍

Handeln Sie basierend auf den Ergebnissen.

‍Platzieren Sie den permanenten Überwachungssensor an der kritischsten Stelle, markieren Sie Bereiche, in denen keine Lagerung erfolgen darf, und legen Sie fest, was wo gelagert wird. Die WHO bezeichnet dies als den eigentlichen Zweck der Übung: eine Zeichnung zu erstellen, aus der hervorgeht, wo Produkte sicher gelagert werden können, und Lagerplätze in Ihrem Managementsystem zuzuweisen, damit die Bestände am richtigen Ort landen.

Planen Sie eine erneute Validierung (Re-Mapping), sobald sich das Verhalten des Geräts ändert: nach einem Umzug, einer Reparatur am Kompressor oder Kältemittel, einem neuen Sollwert oder einer wesentlichen Änderung der Auslastung. Die WHO empfiehlt zudem ein Re-Mapping, wenn die Überwachungsaufzeichnungen unerklärliche Schwankungen zeigen.

Die zweite Karte: Wissen, was wo gelagert ist

Das Umsetzen der Ergebnisse ist der Punkt, an dem viele Forschungslabore nicht weiterkommen. Der Validierungsbericht besagt, dass Fach 1 in der Nähe der Tür 4 °C wärmer ist als der Rest des Gefrierschranks. Schön und gut. Aber was befindet sich in Fach 1?

In einem Lager beantwortet ein Managementsystem diese Frage in Sekunden. In vielen Laboren findet sich die Antwort in einer Tabellenkalkulation, die zuletzt im März aktualisiert wurde, auf einem mit Filzstift beschrifteten Etikett oder im Gedächtnis eines Postdocs, der im Sommer gegangen ist. Die Ergebnisse der Validierung landen in einem PDF, und nichts ändert sich.

Dieselbe Lücke zeigt sich jedes Mal, wenn etwas schiefgeht:

• Ein Alarm über Nacht
  Welche Proben befanden sich im betroffenen Fach, wem gehören sie und welche davon sind unersetzlich?

• Ein Hotspot aus der Validierungsstudie
  Welche Boxen müssen umgelagert werden und wo gibt es freien Platz in einem Gerät, das ausreichend kühl läuft?

• Ein Geräteausfall
  Wohin können 400 Boxen innerhalb der nächsten Stunde gebracht werden und wie findet man sie nächste Woche wieder?

• Ein seltsames Ergebnis Monate später
  Wurde dieser Aliquot in der warmen Zone gelagert und welche Experimente verwendeten Material aus derselben Box?

Die manuelle Suche schadet zudem der Kühlkette selbst. Jede Minute, die mit dem Durchsuchen von Regalen verbracht wird, ist eine Minute, in der die Tür offen steht.  

Euroimmun US Das haben sie erlebt, als sie von Excel-Tabellen und dem Gedächtnis der Mitarbeiter auf SciSure umgestiegen sind. Ihr Team fand Proben schneller, griff seltener zur falschen Probe und reduzierte unnötige Gefrier-Tau-Zyklen. Da die Türen während der Entnahme kürzer geöffnet blieben, konnten sie zudem den Energieverbrauch ihrer Kühleinheiten senken.

Ein Lageplan ist nur dann nützlich, wenn er exakt mit dem Gefrierschrank übereinstimmt und ohne großen Aufwand aktuell gehalten werden kann. Genau hier speziell entwickelte Probenverwaltungssoftware ihren Wert beweist.

Wie SciSure Ihren Probenlageplan aktuell hält

Die Probenverwaltung von SciSure wurde für Forschungsteams entwickelt, die wertvolles Material lagern: Zelllinien, Gewebe, DNA, Proteine, Verbindungen und alles andere, das in Experimenten verwendet, hergestellt oder für später aufbewahrt wird. Sie ersetzt weder Ihre Mapping-Studie noch Ihre kalibrierten Datenlogger. Sie bietet den Ergebnissen dieser Studien lediglich einen festen Platz.

Richten Sie es selbst so ein, wie Ihre Gefrierschränke tatsächlich aussehen

Sie sollten keinen Berater oder individuellen Programmcode benötigen, um einen neuen Gefrierschrank oder einen neuen Probentyp hinzuzufügen. In SciSure konfigurieren Laboradministratoren die Lagerung und die Proben direkt über die Benutzeroberfläche:

• Lagerung, die die Realität widerspiegelt
  Modellieren Sie -80 °C- und -20 °C-Gefrierschränke, Kühlschränke, Flüssigstickstofftanks, Schränke und Kühlräume und fügen Sie dann die Ebenen im Inneren hinzu: Regale, Racks, Schubladen, Boxen und Positionen. Dank wiederverwendbarer Vorlagen und der Erstellung von Fächern in großen Mengen dauert die Einrichtung eines neuen Gefrierschranks mit 20 identischen Racks nur Minuten statt eines ganzen Nachmittags.

• Probentypen, die zu Ihrer Wissenschaft passen
  Nutzen Sie eine Vorlage oder erstellen Sie Ihre eigene mit den Feldern, die Ihr Labor benötigt (Passagennummer, Konzentration, Spender-ID, Verfallsdatum), Pflichtfeldern, Dropdown-Menüs und automatischer Nummerierung.

• Physischer Standort
  Erfassen Sie Gebäude, Etage und Raum für jede Lagereinheit, damit ein Hotspot oder ein Alarm direkt einem Ort im System zugeordnet werden kann.

Wenn bei einer Temperaturkartierung eine Wärmezone entdeckt wird, können Sie diese Positionen sperren oder neu anordnen, nach freiem Platz in einer Einheit innerhalb des zulässigen Bereichs suchen und Boxen in großen Mengen verschieben – wobei jede Bewegung protokolliert wird.

Verknüpfen Sie Proben mit den zugehörigen Arbeiten

Jede Probe kann ihren Standort, ihre Menge, ihren Besitzer, die Ursprungsprobe und ihren Status enthalten, ergänzt durch einen Audit-Trail, der genau festhält, wer was wann geändert hat. Proben sind bidirektional mit Experimenten in SciSure verknüpft, und zwar über das elektronische Laborbuch: Das Experiment listet die verwendeten oder erstellten Proben auf, und die Probe zeigt jedes Experiment an, in dem sie verwendet wurde. Wenn eine Box in einer Wärmezone gelagert wurde, können Sie sehen, welche Ergebnisse davon betroffen waren.

Barcodes, Etikettendruck und die mobile App beschleunigen die tägliche Arbeit beim Ein- und Auslagern von Proben. Verfallsdaten und Mengenschwellenwerte können Erinnerungen auslösen. Für eine kontinuierliche Temperatur- und Feuchtigkeitsüberwachung mit Abweichungsalarmen lässt sich SciSure über Marketplace-Add-ons, sofern konfiguriert, mit Überwachungstools verbinden.

Umstieg von Tabellenkalkulationen ohne Unterbrechung der Forschung

Der Hauptgrund, warum Labore diesen Schritt aufschieben, ist der enorme Aufwand. Jahrelange Gefrierschrankdaten liegen in Tabellenkalkulationen, und der Gedanke an die Migration wirkt abschreckend. Es ist zwar Arbeit, aber sie lässt sich in Etappen unterteilen:

1. Bereinigen Sie Ihre Daten vor dem Umzug.  
   Gleichen Sie Besitzernamen mit echten Benutzerkonten ab, geben Sie jedem Lagerort eine einheitliche ID, erfassen Sie Boxpositionen als Zahlen, machen Sie Barcodes eindeutig und legen Sie ein einheitliches Datumsformat fest.
   

2. Beginnen Sie mit einem einzigen Gefrierschrank.  
   Importieren Sie die Daten, gleichen Sie sie mit der physischen Einheit ab und optimieren Sie Ihre Vorlagen, bevor Sie den Prozess ausweiten.
   

3. Parken Sie, was Sie noch nicht zuordnen können.  
   Datensätze mit unklaren Standorten können in SciSure an einem unspezifizierten Ort abgelegt und bereinigt werden, sobald die Boxen gefunden wurden, damit sie den restlichen Import nicht blockieren.
   

4. Von Anfang an auf dem neuesten Stand.  
   Sobald eine Einheit in Betrieb ist, wird jede Ein- und Auslagerung, jeder Umzug und jede Entsorgung in SciSure erfasst, damit die Bestandsübersicht nie wieder in einer Tabellenkalkulation untergeht.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Temperaturmapping für Kühllager?

Ein Temperaturmapping für Kühllager ist eine Untersuchung, bei der mehrere kalibrierte Datenlogger in einem Gefrierschrank, Kühlraum oder Tiefkühlraum platziert werden, um die Temperaturverteilung im Inneren zu messen. Dabei werden Hotspots, Kältebrücken und Bereiche identifiziert, in denen keine Proben gelagert werden sollten. Zudem wird ermittelt, wo der permanente Überwachungssensor platziert werden muss.

Wie lange sollte eine Mapping-Studie für einen Gefrierschrank oder Kühlraum dauern?

Die WHO empfiehlt 24 bis 72 Stunden für Kühl- und Tiefkühlräume; bei Bedarf länger, falls Abtauzyklen oder Nutzungsmuster eine längere Beobachtung erfordern. Lagerbereiche bei Umgebungstemperatur benötigen mindestens sieben Tage.

Wie oft sollte ein Labor-Gefrierschrank neu gemappt werden?

Ein erneutes Mapping ist nach jeder Änderung erforderlich, die die Leistung beeinträchtigen könnte: Standortwechsel, Reparaturen am Kompressor oder Kältemittelkreislauf, Änderungen der Solltemperatur oder signifikante Änderungen der Beladung. Viele Labore führen zudem risikobasierte, regelmäßige Mappings durch. Die WHO empfiehlt für Lagerbereiche beispielsweise einen Drei-Jahres-Rhythmus.

Wie viele Datenlogger benötige ich für das Mapping eines -80 °C-Gefrierschranks?

Es gibt keine feste Zahl. Decken Sie jedes genutzte Regal ab sowie die Positionen, die am anfälligsten für Temperaturschwankungen sind: in der Nähe der Türdichtung, am Verdampfer, in den Ecken sowie auf der obersten und untersten Ebene. Begründen Sie die Anzahl in Ihrem Protokoll basierend auf dem Aufbau und der Luftzirkulation des Geräts.

Was ist der Unterschied zwischen Temperaturmapping und Temperaturüberwachung?

Mapping ist eine kurzzeitige, periodische Untersuchung mit vielen Loggern, die die Temperaturverteilung im gesamten Gerät aufzeigt. Die Überwachung nutzt einen oder mehrere permanente Sensoren, um das Gerät täglich zu kontrollieren. Eine fundierte Mapping-Studie liefert die Grundlage dafür, wo der Überwachungssensor optimal platziert werden sollte.

Führt SciSure Temperaturmappings durch?

Nein. Für ein Temperaturmapping sind kalibrierte Logger und ein definiertes Protokoll erforderlich. SciSure verwaltet die Probenstandortkarte: Welche Proben sich in welchem Gefrierschrank, Rack, welcher Box und an welcher Position befinden, wer der Eigentümer ist und in welchen Experimenten sie verwendet wurden. Eine kontinuierliche Temperaturüberwachung kann bei entsprechender Konfiguration über Marketplace-Add-ons angebunden werden.

Kann ich meine bestehenden Gefrierschrank-Tabellen in SciSure importieren?

Ja. Labore können bestehende Proben- und Lagerdaten schrittweise importieren, beginnend mit einem Gefrierschrank. Das Bereinigen von Eigentümernamen, Lager-IDs, Box-Positionen, Barcodes und Datumsformaten vor dem Import beschleunigt den Prozess erheblich. Datensätze mit unklaren Standorten können zunächst geparkt und später korrigiert werden. Lesen Sie unseren Leitfaden zum Thema Migration einer Gefrierschrank-Inventarliste aus Tabellenkalkulationen für weitere Details.

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