Integrace sonikátoru pro mikrotitrační destičky UIP400MTP do laboratorní automatizace
Sonikátor pro vícejamkové destičky Hielscher UIP400MTP je navržen speciálně pro vysokokapacitní, rovnoměrné ultrazvukové zpracování mikrotitračních destiček a řeší zásadní potřebu v automatizovaných pracovních postupech přípravy vzorků v oblasti genomiky, proteomiky, diagnostiky a vývoje léčiv. Díky své konstrukci, možnostem rozhraní a provozním vlastnostem je vysoce vhodný pro bezproblémové začlenění do moderních automatizovaných systémů pro manipulaci s kapalinami – včetně pipetovacích robotů a robotických pracovních buněk od platforem, jako jsou Tecan, Hamilton a Beckman Coulter.
Co je UIP400MTP a proč je důležitý pro automatizaci
UIP400MTP je vysoce výkonný sonikátor pro vícejamkové destičky o výkonu 400 W a frekvenci 20 kHz, který dokáže dodávat přesnou, rovnoměrnou ultrazvukovou energii do všech jamek standardních vícejamkových destiček (např. formáty s 6, 12, 24, 48, 96, 384 jamkami). Tato rovnoměrnost podporuje reprodukovatelné zpracování vzorků nezbytné pro navazující testy a analýzy.
Na rozdíl od tradičních sonikátorů se sondou sonikuje bezkontaktní sonikační komora UIP400MTP destičky nepřímo přes dno destičky, čímž odpadá nutnost ponořovat sondy do vzorků a snižuje se riziko křížové kontaminace. Jeho kompatibilita se standardními laboratorními destičkami (žádný proprietární spotřební materiál) dále zjednodušuje integraci do automatizovaných pracovních postupů, které spoléhají na standardní formáty SBS.
Fokusovaný sonikátor UIP400MTP – vhodný pro integraci do automatizovaných systémů pro manipulaci s kapalinami
Integrace s automatizovanými pipetovacími roboty: klíčové předpoklady
- Kompatibilita se standardními destičkami
UIP400MTP pojme všechny standardní formáty vícejamkových destiček, včetně PCR a mikrotitračních destiček, což umožňuje pracovní postupy bez omezení na specializovaný spotřební materiál. To přímo odpovídá automatizačním pracovním plochám, které pracují s destičkami ve standardu SBS.
Proč je to důležité: Roboty od firem Tecan, Hamilton a Beckman přesouvají destičky z pozic na pracovní ploše, zásobníků (stackerů), inkubátorů a readerů – a čím standardizovanější destička je, tím snazší je začlenit další procesní kroky, jako je sonikace, bez změny geometrie destičky nebo logiky manipulace. - Bezkontaktní paralelní zpracování
Protože UIP400MTP zpracovává všechny vzorky v destičce současně a bez fyzicky kontaktních sond, stává se krok sonikace samostatnou, opakovatelnou dávkovou operací, která přirozeně zapadá do automatizovaných sekvencí, jako je:→ Vyjmutí destičky ze stackeru
→ Pipetování vzorku do jamek
→ Přesun na sonikační stanici UIP400MTP
→ Vzdálené spuštění sonikačního cyklu
→ Vrácení destičky na pracovní plochu robota
→ Pokračování navazujícími kroky (analýza, detekce atd.)Tato dávková povaha zvyšuje propustnost a snižuje variabilitu mezi jamkami i destičkami.
- Vzdálené ovládání a protokolování
UIP400MTP je vybaven vzdáleným ovládáním přes prohlížeč a integrovanou funkcí záznamu dat na SD kartu. Uživatelé mohou v automatizované pracovní buňce konfigurovat, spouštět a sledovat sonikační cykly bez přímého fyzického zásahu a generovat strojově čitelné soubory protokolů (CSV) pro sledovatelnost a shodu s předpisy.
Důsledek pro automatizaci:
Řídicí jednotky robotů (nebo systémy middlewaru) mohou:
- Programově spouštět sonikaci přes API prohlížeče nebo plánovaný skript,
- Sledovat průběh (např. uplynulý čas, teplotu),
- Zaznamenávat metadata sonikace pro integraci do LIMS nebo ELN,
- Využívat zaznamenané soubory cyklů pro záznamy šarží, reporting shody s předpisy a QA/QC.
- Infrastruktura pro regulaci teploty
Přístroj je vybaven přípojkami pro externí cirkulační chladič a teplotní čidlo PT100 k regulaci teploty vzorků během sonikace. To umožňuje automatizovaným pracovním postupům zachovat integritu vzorků i u citlivých testů – což je běžný požadavek při přípravě vzorků v genomice a proteomice.
V automatizačních systémech se to dobře propojuje s laboratorní infrastrukturou, která již využívá externí chladiče, inkubátory nebo regulaci okolních podmínek řízené plánovačem robota.
| Oblast integrace | Klíčové vlastnosti UIP400MTP v automatizaci | Přínosy v robotických vysokokapacitních pracovních postupech |
| Kompatibilita s destičkami | Podporuje mikrotitrační destičky ve standardním formátu SBS (např. 6–1536 jamek); není potřeba žádný proprietární spotřební materiál. Navrženo pro rovnoměrnou sonikaci destiček. | Bezproblémová integrace s pipetovacími roboty a stackery; zjednodušuje rozvržení pracovní plochy a logiku manipulace s destičkami. |
| Režim sonikace | Bezkontaktní přenos ultrazvukové energie přes dna destiček; současné zpracování všech jamek. | Dávkové zpracování, které zvyšuje propustnost a rovnoměrnost; snižuje ruční manipulaci a riziko kontaminace. |
| Vzdálené ovládání a záznam dat | Vzdálené ovládání přes prohlížeč a integrovaný záznam dat na SD kartu pro zachycení protokolu a sledovatelnost. | Umožňuje provoz bez obsluhy, automatizované sledování a integraci metadat sonikace do LIMS/ELN pro zajištění shody s předpisy. |
| Řízení teploty | Rozhraní pro externí chladiče a teplotní čidla PT100 k zachování integrity vzorků během cyklů. | Klíčové pro citlivé testy; podporuje automatizaci pracovních postupů vyžadujících regulaci teploty bez ručního zásahu. |
| Složitost integrace na pracovní plochu | Minimální – sonikace se stává samostatnou událostí destičky spouštěnou vzdáleně; není nutné žádné vyrovnávání sondy. Integraci usnadňují malé rozměry a velmi robustní konstrukce. | Snižuje složitost programování robota a riziko mechanických chyb při umisťování destiček. |
| Model propustnosti | Paralelní zpracování celé destičky namísto jednotlivých jamek. | Zkracuje dobu zpracování jedné destičky a zvyšuje statistickou sílu ve screeningových pracovních postupech. |
| Riziko kontaminace | Bezkontaktní sonikace minimalizuje kontakt kapaliny s mechanickými díly. | Snižuje nároky na validaci čištění a obavy z křížové kontaminace při automatizaci s více destičkami. |
| Škálovatelnost | Kompatibilní s řadou vícejamkových formátů bez změn hardwaru. | Podporuje škálování od destiček s nízkou po destičky s vysokou hustotou jamek v rámci téhož automatizovaného procesu. |
Praktická integrace pracovních postupů v automatizaci
V typické vysokokapacitní robotické pracovní buňce (např. Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek) lze UIP400MTP začlenit jako:
- Sonikační stanice na pracovní ploše
Namontovaná na vyhrazené pozici pracovní plochy nebo v periferní stanici, kde:
Robot vkládá naplněné destičky přímo do UIP400MTP,
Sonikace je spouštěna vzdáleně,
Hotové destičky robot vyjme a přesune k následným krokům zpracování (např. přidání reagencií nebo detekce).Výhody:
- Minimum chyb při manipulaci s destičkami,
- Plně součástí automatizované sekvence,
- Snižuje zapojení obsluhy.
- Postranní (side-car) nebo periferní modul
UIP400MTP lze umístit mimo pracovní plochu, ale propojit jej prostřednictvím plánovačů dráhy robota (stackery nebo rozhraní pro stohy destiček).Mezi výhody zde patří:
- Jasné oddělení sonikace (potenciální hluk/vibrace) od hlavní pracovní plochy,
- Snazší uzavření v krytu kvůli bezpečnosti a izolaci vibrací,
- Flexibilní plánování dráhy se systémy stackerů.
Podrobné přínosy automatizace
Zvýšení propustnosti
Současná sonikace celých destiček dramaticky zkracuje dobu zpracování jedné destičky ve srovnání s postupným zaváděním sondy. U velkých dávek vzorků to omezuje úzká místa v pracovních postupech, jako je příprava knihoven pro NGS, extrakce proteinů nebo metabolomika.
Reprodukovatelnost a rovnoměrnost
UIP400MTP je navržen tak, aby do všech jamek dodával téměř stejnou energii, a výrazně tak zlepšuje srovnatelnost mezi jamkami. Rovnoměrnost lze prokázat standardizovanými testy (např. erozí hliníkové fólie a rozpoznáním emulze).
Škálovatelnost a flexibilita
Možnost sonikovat různé vícejamkové formáty stejným přístrojem znamená, že automatizované procesy lze škálovat od 96 do 1536 jamek bez změny vybavení nebo manipulačních sekvencí.
Nižší náklady na spotřební materiál
Použití standardních laboratorních destiček (žádný proprietární spotřební materiál) minimalizuje provozní náklady – což je významná výhoda při škálování automatizovaných systémů.
Lepší řízení procesu
Díky programovatelným parametrům amplitudy, doby trvání a teploty mohou laboratoře vytvářet definované protokoly, které zapadají do automatizovaných rutin, s automatickým záznamem dat pro ověření procesu a kontrolu kvality.
UIP400MTP podporuje automatizované pracovní postupy v oblastech, jako jsou:
- Vysokokapacitní lyze buněk pro přípravu vzorků v genomice nebo proteomice,
- Fragmentace DNA/RNA v pracovních postupech NGS,
- Extrakce proteinů pro hmotnostní spektrometrii nebo imunoanalýzy,
- Miniaturizace testů (např. příprava PCR nebo ELISA destiček),
- Uvolňování buněk nebo homogenizace v pracovních postupech mikrobiologie a buněčné biologie.
Integrace UIP400MTP – od bezproblémového síťového připojení po robotickou manipulaci s kapalinami
Sonikátor Hielscher pro více destiček se snadno připojuje k laboratornímu softwaru a hladce se začleňuje do automatizovaných systémů. Od digitálního ovládání po robotickou manipulaci s kapalinami zapadá UIP400MTP bez námahy do moderních laboratorních pracovních postupů – pomáhá zefektivnit procesy, zlepšit reprodukovatelnost a zvýšit výkonnost testů.
Konstrukce, výroba a poradenství – kvalita Made in Germany
Ultrazvukové přístroje Hielscher jsou známé svou nejvyšší kvalitou a konstrukčními standardy. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrazvukových přístrojů do průmyslových zařízení. Ultrazvukové přístroje Hielscher snadno zvládají drsné podmínky a náročná prostředí.
Hielscher Ultrasonics je společnost s certifikací ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrazvukové přístroje s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Ultrazvukové přístroje Hielscher jsou samozřejmě v souladu s CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.
Literatura / reference
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Lauren E. Cruchley-Fuge, Martin R. Jones, Ossama Edbali, Gavin R. Lloyd, Ralf J. M. Weber, Andrew D. Southam, Mark R. Viant (2024): Automated extraction of adherent cell lines from 24-well and 96-well plates for multi-omics analysis using the Hielscher UIP400MTP sonicator and Beckman Coulter i7 liquid handling workstation. Metabomeeting 2024, University of Liverpool, 26-28th November 2024.
- Qiyun Liang, Christoph Ratzke (2025): Lysing diverse bacteria with the Hielscher UIP400MTP for DNA sequencing. Protocol Uni Tübingen 2025.
- Dreyer J., Ricci G., van den Berg J., Bhardwaj V., Funk J., Armstrong C., van Batenburg V., Sine C., VanInsberghe M.A., Marsman R., Mandemaker I.K., di Sanzo S., Costantini J., Manzo S.G., Biran A., Burny C., Völker-Albert M., Groth A., Spencer S.L., van Oudenaarden A., Mattiroli F. (2024): Acute multi-level response to defective de novo chromatin assembly in S-phase. Molecular Cell 2024.
- Cosenza-Contreras M, Seredynska A, Vogele D, Pinter N, Brombacher E, Cueto RF, Dinh TJ, Bernhard P, Rogg M, Liu J, Willems P, Stael S, Huesgen PF, Kuehn EW, Kreutz C, Schell C, Schilling O. (2024): TermineR: Extracting information on endogenous proteolytic processing from shotgun proteomics data. Proteomics. 2024.
- Wang Y., Joshu C.E., Curtis S.D., Douville C., Burk V.A., Ru M., Popoli M., Ptak J., Dobbyn L., Silliman N., Coresh J., Boerwinkle E., Prizment A., Bettegowda C., Kinzler K.W., Papadopoulos N., Platz E.A., Vogelstein B. (2025): Detection of cancers three years prior to diagnosis using plasma cell-free DNA. Cancer Discovery 2025 May.
Často kladené otázky
Co jsou automatizované systémy pro manipulaci s kapalinami?
Automatizované systémy pro manipulaci s kapalinami jsou robotické laboratorní přístroje určené k aspiraci, dávkování a přenosu přesných objemů kapalin bez ručního pipetování. Používají se k automatizaci opakujících se laboratorních úkonů, jako je příprava vzorků, přidávání reagencií, ředění a příprava testů. Tyto systémy zlepšují reprodukovatelnost, propustnost a přesnost a zároveň snižují lidské chyby a pracnost. Obvykle se skládají z programovatelných robotických ramen, pipetovacích modulů, softwaru pro manipulaci s kapalinami a pozic na pracovní ploše pro laboratorní materiál, jako jsou destičky, zkumavky a zásobníky.
Co jsou hotely u pipetovacích robotů?
Hotely u pipetovacích robotů jsou skladovací moduly integrované do automatizovaných platforem pro manipulaci s kapalinami, které uchovávají stohy laboratorního materiálu, jako jsou mikrotitrační destičky, stojánky se špičkami nebo zásobníky. Umožňují automatizované zakládání a vyjímání spotřebního materiálu během dlouhých nebo vysokokapacitních pracovních postupů. Hotely zvyšují provozní autonomii tím, že systému umožňují postupně přistupovat k více destičkám nebo stojánkům se špičkami bez lidského zásahu.
Co jsou pracovní buňky v systémech pro manipulaci s kapalinami?
Pracovní buňky v systémech pro manipulaci s kapalinami jsou integrovaná automatizační prostředí, která kolem robota pro manipulaci s kapalinami sdružují více laboratorních přístrojů k provádění složitých pracovních postupů. Pracovní buňka může zahrnovat zařízení, jako jsou readery destiček, inkubátory, centrifugy, zatavovačky, čtečky čárových kódů a robotická ramena, která přepravují laboratorní materiál mezi přístroji. Tato konfigurace umožňuje automaticky provádět více experimentálních kroků v rámci koordinovaného systému.
Jaké jsou různé typy automatizovaných systémů pro manipulaci s kapalinami?
Různé typy automatizovaných systémů pro manipulaci s kapalinami se obecně klasifikují podle mechanismů pipetování a rozsahu použití. Mezi běžné typy patří pipetovací roboty se špičkami, které používají jednorázové pipetovací špičky pro vysokou přesnost a kontrolu kontaminace, akustické dávkovače kapalin, které přenášejí nanolitrové kapky pomocí zvukových vln bez fyzického kontaktu, a pinové nástroje nebo systémy s pevnými špičkami určené pro rychlou replikaci destiček a vysokokapacitní screening. Systémy se mohou lišit také propustností, od malých stolních pipetovacích robotů pro rutinní laboratorní úkony až po velké integrované platformy pro screening a diagnostiku v průmyslovém měřítku.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratorní po průmyslovou velikost.