GCMS-QP2050 gewinnt die Auszeichnung „Best 10 New Products“

Der Gaschromatograph-Massenspektrometer GCMS-QP2050 von Shimadzu wurde für die Auszeichnung „Best 10 New Products Awards 2024“ ausgewählt, die von der Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd. gesponsert wird.

Mitglieder des GCMS-QP2050-Entwicklungsteams

Auszeichnung für die 10 besten neuen Produkte

Der Preis „Beste 10 neue Produkte“ wird von der Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd. für im jeweiligen Jahr entwickelte Produkte verliehen, die sich durch herausragende Originalität und Leistung auszeichnen. Mit dem Preis werden Produkte gewürdigt, die zur Weiterentwicklung der japanischen Fertigungsindustrie und zur internationalen Wettbewerbsfähigkeit Japans beitragen.

Haruhiko Miyagawa, stellvertretender Generaldirektor der Abteilung für analytische und messtechnische Instrumente (rechts)
(Foto von Nikkan Kogyo Shimbun)

Die Preisverleihung fand am 28. Januar im Keidanren Kaikan-Gebäude in Otemachi, Tokio, statt. Haruhiko Miyagawa, stellvertretender Geschäftsführer der Abteilung für Analyse- und Messinstrumente von Shimadzu, der den Preis entgegennahm, sagte: „Das GCMS-QP2050 zeichnet sich durch ein innovatives Massenspektrometer-Design aus, das konstant hochempfindliche Daten liefert und den Wartungsaufwand minimiert. Wir fühlen uns sehr geehrt, diese Anerkennung für die Entwicklung des Systems auf Basis der Marktbedürfnisse zu erhalten. Darüber hinaus wird uns diese Auszeichnung dazu anspornen, auch weiterhin die Bedürfnisse unserer Kunden zu erfüllen.“

Kleinere Größe, höhere Empfindlichkeit und Langlebigkeit sowie eine Hilfe für Anwender, die mit Arbeitskräftemangel konfrontiert sind.

Gaschromatographie-Massenspektrometer (GC-MS)-Systeme vereinen einen Gaschromatographen (GC) mit einem Massenspektrometer (MS) in einem integrierten System. Sie dienen der Trennung von Substanzen in Proben und der Analyse ihrer jeweiligen chemischen Komponenten. GC-MS-Systeme finden breite Anwendung in verschiedenen Bereichen, beispielsweise zum Nachweis von Pestizidrückständen oder Zusatzstoffen in Lebensmitteln, zur Analyse von Arzneimitteln oder zur Identifizierung von Spuren organischer Schadstoffe in Wasser oder Boden.

Die Bedienung von GC-MS-Systemen erfordert normalerweise Fachkenntnisse, doch Unternehmen, die solche Systeme einsetzen, stehen aktuell vor der Herausforderung eines Mangels an erfahrenen Anwendern. Daher besteht Bedarf an einem System, das von jedem effizient bedient werden kann. Aus diesem Grund setzte sich das Shimadzu GC-MS-Entwicklungsteam das Ziel, nicht nur die Empfindlichkeit zu erhöhen, sondern auch Wartung und Bedienung zu vereinfachen. Diese Aspekte bildeten die Leitlinien für die Entwicklung.

GCMS-QP2050 Gaschromatograph-Massenspektrometer

Dies führte zur Entwicklung des Gaschromatographen-Massenspektrometers GCMS-QP2050. Durch die Verlängerung der Lebensdauer der für die Probenionisierung benötigten Elektronen emittierenden Komponente konnte die Wartungshäufigkeit um bis zu 80 % reduziert werden. Zudem verkürzte sich die Wartungszeit durch den Einsatz einer Verbrauchsmaterial-Ionenquelle von ca. 25 Minuten auf ca. 1 Minute, was die Effizienz des Bedieners steigert. Neben der Aktualisierung der Software für eine einfachere Bedienung durch unerfahrene Anwender wurde die Breite des Massenspektrometers auf 280 mm reduziert – die kleinste Größe auf dem Markt. Durch die vollständige Überarbeitung der internen Mechanismen bietet das neue Modell eine 2,5-fach höhere Empfindlichkeit und eine mindestens doppelt so lange Lebensdauer.

Vereinfachtes Wartungsverfahren für Ionenquellen

Erste vollständige Modellüberarbeitung seit 22 Jahren
Eine Reihe von Schwierigkeiten seit Beginn der Entwicklung

Das GCMS-QP2050 ist das erste vollständig überarbeitete Modell seit 22 Jahren. Masato Takakura, Leiter des Entwicklungsteams, erinnert sich: „Da wir alle Hauptkomponenten des Systems neu gestaltet haben, erwies sich der große Umfang der Entwicklung als Herausforderung. Da nur wenige Teammitglieder über Entwicklungserfahrung verfügten, war es schwierig zu entscheiden, welche der bestehenden Funktionen frei verändert werden konnten und welche nicht. Daher holten wir uns Rat von vielen Personen und optimierten das System schrittweise durch Ausprobieren.“

Teamleiter Masato Takakura (Mitte) erläutert die Funktionalität des GCMS-QP2050.

Mitten in der Entwicklungsphase brach dann die COVID-19-Pandemie aus. Takakura erinnert sich: „Das Projekt war schon vorher sehr anspruchsvoll, aber als uns aufgrund der Pandemie der Zutritt zum Firmengelände untersagt wurde, blieb uns nichts anderes übrig, als die Entwicklungsarbeiten einzustellen. Dadurch verlängerte sich die Entwicklungszeit auf etwa vier Jahre.“

Eine besonders große Herausforderung war die Vereinfachung der Wartung. Shota Hata, Mitglied des Entwicklungsteams, erklärte: „Wir haben die gesamte Konstruktion der Ionenquelle systematisch überarbeitet, da diese zuvor regelmäßige Wartungsarbeiten erforderte. Bisher waren im laufenden Betrieb der Ionenquelle wichtige Wartungsarbeiten wie Reinigungs- und Poliervorgänge notwendig. Diese Wartung entfällt nun, da die Ionenquelle als Verbrauchsmaterial ausgetauscht werden kann, was den Arbeitsaufwand für die Bediener deutlich reduziert. Kunden bestätigen, dass das System benutzerfreundlich und auch für unerfahrene Anwender leicht zu erlernen ist, was sehr hilfreich ist.“

Shun Kogiso, Mitglied des Entwicklungsteams, fügte hinzu: „Bei Präzisionsgeräten wie GC-MS-Systemen können selbst geringfügige Designänderungen andere Funktionen beeinträchtigen. Eine vollständige Neuentwicklung hingegen beinhaltet die Überarbeitung aller Komponenten und bietet daher die beste Möglichkeit, auf die Wünsche der Anwender einzugehen. Während der Entwicklung des GCMS-QP2050 haben wir versucht, alle Kundenbedürfnisse und Konzepte des Entwicklungsteams so weit wie möglich zu berücksichtigen. Das Ergebnis entsprach jedoch nicht allen Anforderungen und Konzepten. Daher ist es für uns, die wir an der Produkteinführung beteiligt sind, unsere Aufgabe, bereits die nächste vollständige Neuentwicklung im Blick zu haben.“

Mitglieder des GCMS-QP2050-Entwicklungsteams. Von links: Shun Kogiso, Masato Takakura, Yutaro Yamamura und Shota Hata