Mikrolevyjen ultraäänilaitteen UIP400MTP integrointi laboratorioautomaatioon
Hielscher UIP400MTP -monikuoppalevyjen ultraäänilaite on suunniteltu erityisesti mikrotiitterilevyjen suuren näytemäärän tasaiseen ultraäänikäsittelyyn. Se vastaa keskeiseen tarpeeseen automatisoiduissa näytteiden valmistelun työnkuluissa genomiikan, proteomiikan, diagnostiikan ja lääkekehityksen aloilla. Sen rakenne, liitäntäominaisuudet ja toiminnalliset ominaisuudet tekevät siitä erittäin sopivan saumattomaan integrointiin nykyaikaisiin automatisoituihin nesteenkäsittelyjärjestelmiin – mukaan lukien Tecan-, Hamilton- ja Beckman Coulter -alustojen kaltaiset nesteenkäsittelylaitteet ja robottityösolut.
Mikä UIP400MTP on ja miksi se on tärkeä automaatiolle
UIP400MTP on tehokas 400 W:n, 20 kHz:n monikuoppalevyjen ultraäänilaite, joka pystyy syöttämään täsmällistä ja tasaista ultraäänienergiaa vakiomallisten monikuoppalevyjen kaikkiin kuoppiin (esim. 6-, 12-, 24-, 48-, 96- ja 384-kuoppaiset levymuodot). Tämä tasaisuus tukee toistettavaa näytteiden käsittelyä, jota myöhemmät määritykset ja analytiikka edellyttävät.
Perinteisistä ultraäänisondilaitteista poiketen UIP400MTP:n kosketukseton ultraäänikäsittelykammio käsittelee levyjä epäsuorasti niiden pohjan läpi. Näin sondeja ei tarvitse upottaa näytteisiin, ja ristikontaminaation riski pienenee. Yhteensopivuus vakiomallisten laboratoriolevyjen kanssa (ei valmistajakohtaisia kulutustarvikkeita) yksinkertaistaa entisestään integrointia automaation työnkulkuihin, jotka perustuvat SBS-vakiomuotoihin.
UIP400MTP kohdennettuun ultraäänikäsittelyyn – soveltuu integroitavaksi automatisoituihin nesteenkäsittelyjärjestelmiin
Integrointi automatisoituihin nesteenkäsittelylaitteisiin: keskeiset mahdollistavat ominaisuudet
- Yhteensopivuus vakiomallisten levyjen kanssa
UIP400MTP soveltuu kaikille vakiomallisille monikuoppalevymuodoille, mukaan lukien PCR- ja mikrotiitterilevyt, joten erikoiskulutustarvikkeet eivät rajoita työnkulkuja. Tämä vastaa suoraan SBS-standardin mukaisia levyjä käsittelevien automaation työtasojen tarpeita.
Miksi tämä on tärkeää: Tecan-, Hamilton- ja Beckman-robotit siirtävät levyjä työtason paikoista, levypinoajista, inkubaattoreista ja lukijoista – ja mitä standardoidumpi levy on, sitä helpompi on lisätä prosessivaiheita, kuten ultraäänikäsittely, muuttamatta levyn geometriaa tai käsittelylogiikkaa. - Kosketukseton rinnakkaiskäsittely
Koska UIP400MTP käsittelee levyn kaikki näytteet samanaikaisesti ilman näytteisiin fyysisesti koskettavia sondeja, ultraäänikäsittelyvaiheesta tulee erillinen, toistettava erätoiminto, joka sopii luontevasti esimerkiksi seuraavanlaisiin automatisoituihin sekvensseihin:→ Levyn poistaminen levypinoajasta
→ Näytteen pipetointi kuoppiin
→ Siirto UIP400MTP -ultraäänikäsittelyasemalle
→ Ultraäänikäsittelyajon etäkäynnistys
→ Levyn palauttaminen robotin työtasolle
→ Siirtyminen seuraaviin vaiheisiin (analyysi, detektio jne.)Tämä eräkäsittelyyn perustuva toimintatapa lisää näytteiden käsittelykapasiteettia ja vähentää kuoppien ja levyjen välistä vaihtelua.
- Etäkäyttö ja tietojen tallennus
UIP400MTP sisältää selainpohjaisen etäohjauksen ja sisäänrakennetun lokitietojen tallennustoiminnon SD-kortille. Käyttäjät voivat määrittää, käynnistää ja seurata ultraäänikäsittelyajoja automatisoidussa työsolussa ilman suoraa fyysistä puuttumista sekä tuottaa koneellisesti luettavia käsittelytietotiedostoja (CSV) jäljitettävyyttä ja vaatimustenmukaisuutta varten.
Merkitys automaatiolle:
Robottiohjaimet (tai väliohjelmistojärjestelmät) voivat:- käynnistää ultraäänikäsittelyn ohjelmallisesti selainrajapinnan tai ajastetun komentosarjan kautta,
- seurata etenemistä (esim. kulunutta aikaa ja lämpötilaa),
- kerätä ultraäänikäsittelyn metatietoja LIMS- tai ELN-järjestelmään integrointia varten,
- käyttää tallennettuja ajotiedostoja erädokumentointiin, vaatimustenmukaisuusraportointiin sekä laadunvarmistukseen ja laadunvalvontaan (QA/QC).
- Lämpötilansäädön infrastruktuuri
Laitteessa on liitännät ulkoiselle kiertojäähdyttimelle ja PT100-lämpötila-anturille näytteiden lämpötilan säätämiseksi ultraäänikäsittelyn aikana. Näin automatisoidut työnkulut voivat säilyttää näytteiden eheyden myös herkissä määrityksissä – tämä on yleinen vaatimus genomiikan ja proteomiikan näytteiden valmistelussa.
Automaatiojärjestelmissä tämä integroituu hyvin laboratorion infrastruktuuriin, jossa käytetään jo ulkoisia jäähdyttimiä, inkubaattoreita tai ympäristöolosuhteiden säätöjärjestelmiä, joita robotin ajastusohjelmisto hallitsee.
| Integroinnin osa-alue | UIP400MTP:n keskeiset ominaisuudet automaatiossa | Hyödyt suurten näytemäärien robottityönkuluissa |
| Levyjen yhteensopivuus | Tukee SBS-vakiomuotoisia mikrolevyjä (esim. 6–1 536 kuoppaa); valmistajakohtaisia kulutustarvikkeita ei tarvita. Suunniteltu levyjen tasaiseen ultraäänikäsittelyyn. | Saumaton integrointi nesteenkäsittelylaitteisiin ja levypinoajiin; yksinkertaistaa työtason sijoittelua ja levyjen käsittelylogiikkaa. |
| Ultraäänikäsittelytapa | Kosketukseton ultraäänienergian siirto levyjen pohjien läpi; kaikkien kuoppien samanaikainen käsittely. | Eräkäsittely, joka lisää näytteiden käsittelykapasiteettia ja tasaisuutta; vähentää manuaalista käsittelyä ja kontaminaatioriskiä. |
| Etäohjaus ja lokitietojen tallennus | Selainpohjainen etäkäyttö ja sisäänrakennettu tietojen tallennus SD-kortille käsittelytietojen keräämistä ja jäljitettävyyttä varten. | Mahdollistaa valvomattomat ajot, automaattisen seurannan ja ultraäänikäsittelyn metatietojen integroinnin LIMS/ELN-järjestelmään vaatimustenmukaisuutta varten. |
| Lämpötilan hallinta | Liitännät ulkoisille jäähdyttimille ja PT100-lämpötila-antureille näytteiden eheyden säilyttämiseksi ajojen aikana. | Ratkaisevan tärkeä herkille määrityksille; tukee lämpötilansäätöä edellyttävien työnkulkujen automatisointia ilman manuaalista puuttumista. |
| Työtasoon integroinnin monimutkaisuus | Vähäinen – ultraäänikäsittelystä tulee erillinen, etänä käynnistettävä levykohtainen tapahtuma; sondin kohdistusta ei tarvita. Pieni tilantarve ja erittäin vankka rakenne helpottavat integrointia. | Vähentää robotin ohjelmoinnin monimutkaisuutta ja pienentää mekaanisten virheiden riskiä levyä asetettaessa. |
| Näytteiden käsittelykapasiteetin toimintamalli | Koko levyn rinnakkaiskäsittely yksittäisten kuoppien käsittelyn sijaan. | Lyhentää levykohtaista käsittelyaikaa ja parantaa tilastollista voimaa seulonnan työnkuluissa. |
| Kontaminaatioriski | Kosketukseton ultraäänikäsittely minimoi nesteen kosketuksen mekaanisiin osiin. | Vähentää puhdistuksen validoinnin tarvetta ja ristikontaminaatioon liittyviä huolia useiden levyjen automaatiossa. |
| Skaalautuvuus | Yhteensopiva useiden monikuoppalevymuotojen kanssa ilman laitteistomuutoksia. | Tukee siirtymistä pienestä suureen kuoppatiheyteen saman automatisoidun prosessin sisällä. |
Työnkulkujen käytännön integrointi automaatioon
Tyypillisessä suuria näytemääriä käsittelevässä robottityösolussa (esim. Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek) UIP400MTP voidaan integroida seuraavasti:
- Työtasolle sijoitettu ultraäänikäsittelyasema
Asennetaan sille varattuun paikkaan työtasolla tai oheisasemalle, jossa:
robotti asettaa näytteillä täytetyt levyt suoraan UIP400MTP -laitteeseen,
ultraäänikäsittely käynnistetään etänä,
robotti noutaa käsitellyt levyt ja siirtää ne seuraaviin käsittelyvaiheisiin (esim. reagenssin lisäykseen tai detektioon).Edut:
- levyjen käsittelyvirheiden minimointi,
- täysin osa automatisoitua sekvenssiä,
- vähentää käyttäjän osallistumista.
- Sivumoduuli tai oheismoduuli
UIP400MTP voidaan sijoittaa työtason ulkopuolelle, mutta liittää robotin reittisuunnittelijoiden kautta (levypinoajat tai levypinoliitännät).Tämän ratkaisun etuja ovat:
- ultraäänikäsittelyn (mahdollisen melun/tärinän) selkeä erottaminen päätyötasosta,
- helpompi kotelointi turvallisuuden ja tärinäneristyksen vuoksi,
- joustava reittisuunnittelu levypinoajajärjestelmillä.
Automaation hyödyt yksityiskohtaisesti
Näytteiden käsittelykapasiteetin kasvu
Koko levyn samanaikainen ultraäänikäsittely lyhentää levykohtaista käsittelyaikaa huomattavasti verrattuna sondin peräkkäiseen upottamiseen. Suurissa näyte-erissä tämä vähentää pullonkauloja esimerkiksi NGS-kirjastojen valmistelun, proteiinien uuttamisen tai metabolomiikan työnkuluissa.
Toistettavuus ja tasaisuus
UIP400MTP on suunniteltu syöttämään lähes identtinen määrä energiaa kaikkiin kuoppiin, mikä parantaa merkittävästi kuoppien välistä vertailukelpoisuutta. Tasaisuus voidaan osoittaa standardoiduilla testeillä (esim. alumiinifolion eroosio ja emulsioiden tunnistaminen).
Skaalautuvuus ja joustavuus
Mahdollisuus ultraäänikäsitellä erilaisia monikuoppalevymuotoja samalla laitteella tarkoittaa, että automatisoidut prosessit voidaan skaalata 96 kuopasta 1 536 kuoppaan vaihtamatta laitteistoa tai käsittelysekvenssejä.
Pienemmät kulutustarvikekustannukset
Vakiomallisten laboratoriolevyjen käyttö (ei valmistajakohtaisia kulutustarvikkeita) minimoi käyttökustannukset – merkittävä etu automatisoituja järjestelmiä skaalattaessa.
Parempi prosessinohjaus
Ohjelmoitavien amplitudi-, kesto- ja lämpötilaparametrien avulla laboratoriot voivat luoda määriteltyjä käsittelyprotokollia, jotka sopivat automatisoituihin rutiineihin. Automaattinen lokitietojen tallennus tukee prosessin todentamista ja laadunvalvontaa.
UIP400MTP tukee automatisoituja työnkulkuja esimerkiksi seuraavilla alueilla:
- suurten näytemäärien solulyysi genomiikan tai proteomiikan näytteiden valmisteluun,
- DNA:n/RNA:n fragmentointi NGS-työnkuluissa,
- proteiinien uuttaminen massaspektrometriaa tai immunomäärityksiä varten,
- määritysten miniaturisointi (esim. PCR- tai ELISA-levyjen valmistelu),
- solujen irrotus tai homogenointi mikrobiologian ja solubiologian työnkuluissa.
UIP400MTP:n integrointi – saumattomista verkkoyhteyksistä robottipohjaiseen nesteenkäsittelyyn
Hielscherin usean levyn ultraäänilaite yhdistyy helposti laboratorio-ohjelmistoihin ja integroituu sujuvasti automatisoituihin järjestelmiin. Digitaalisesta ohjauksesta robottipohjaiseen nesteenkäsittelyyn UIP400MTP sopii vaivattomasti nykyaikaisiin laboratoriotyönkulkuihin – auttaen sujuvoittamaan prosesseja, parantamaan toistettavuutta ja tehostamaan määritysten suorituskykyä.
Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Saksassa valmistettua laatua
Hielscherin ultraäänilaitteet tunnetaan korkeimmasta laadustaan ja suunnittelustandardeistaan. Vankka rakenne ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscherin ultraäänilaitteet selviytyvät helposti ankarista olosuhteista ja vaativista ympäristöistä.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti tehokkaita ultraäänilaitteita, joissa yhdistyvät uusinta tekniikkaa edustava teknologia ja käyttäjäystävällisyys. Hielscherin ultraäänilaitteet ovat luonnollisesti CE-vaatimusten mukaisia ja täyttävät UL-, CSA- ja RoHs-vaatimukset.
Kirjallisuus / lähteet
- 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.
Usein kysytyt kysymykset
Mitä automatisoidut nesteenkäsittelyjärjestelmät ovat?
Automatisoidut nesteenkäsittelyjärjestelmät ovat robottipohjaisia laboratoriolaitteita, jotka on suunniteltu imemään, annostelemaan ja siirtämään tarkkoja nestetilavuuksia ilman manuaalista pipetointia. Niillä automatisoidaan toistuvia laboratoriotehtäviä, kuten näytteiden valmistelua, reagenssien lisäystä, laimennusta ja määritysten valmistelua. Nämä järjestelmät parantavat toistettavuutta, näytteiden käsittelykapasiteettia ja tarkkuutta sekä vähentävät inhimillisiä virheitä ja työmäärää. Ne koostuvat tyypillisesti ohjelmoitavista robottivarsista, pipetointimoduuleista, nesteenkäsittelyohjelmistosta ja työtason paikoista laboratoriovälineille, kuten levyille, putkille ja nestesäiliöille.
Mitä nesteenkäsittelylaitteiden hotellit ovat?
Nesteenkäsittelylaitteiden hotellit ovat automatisoituihin nesteenkäsittelyalustoihin integroituja säilytysmoduuleja, joissa säilytetään laboratoriovälineiden, kuten mikrolevyjen, kärkitelineiden tai nestesäiliöiden, pinoja. Ne mahdollistavat kulutustarvikkeiden automaattisen lataamisen ja poistamisen pitkien tai suuria näytemääriä käsittelevien työnkulkujen aikana. Hotellit lisäävät toiminnan itsenäisyyttä antamalla järjestelmän käyttää useita levyjä tai kärkitelineitä peräkkäin ilman ihmisen puuttumista.
Mitä nesteenkäsittelyjärjestelmien työsolut ovat?
Nesteenkäsittelyjärjestelmien työsolut ovat integroituja automaatioympäristöjä, joissa useita laboratoriolaitteita yhdistetään nesteenkäsittelyrobotin ympärille monimutkaisten työnkulkujen suorittamiseksi. Työsoluun voi kuulua esimerkiksi levylukijoita, inkubaattoreita, sentrifugeja, sulkemislaitteita, viivakoodinlukijoita ja robottivarsia, jotka kuljettavat laboratoriovälineitä laitteiden välillä. Tämä kokoonpano mahdollistaa useiden kokeellisten vaiheiden automaattisen suorittamisen koordinoidussa järjestelmässä.
Millaisia automatisoituja nesteenkäsittelyjärjestelmiä on?
Automatisoitujen nesteenkäsittelyjärjestelmien eri tyypit luokitellaan yleensä pipetointimekanismin ja sovelluksen mittakaavan perusteella. Yleisiä tyyppejä ovat kärkipohjaiset nesteenkäsittelylaitteet, joissa käytetään kertakäyttöisiä pipetinkärkiä suuren tarkkuuden ja kontaminaation hallinnan saavuttamiseksi, akustiset nesteenkäsittelylaitteet, jotka siirtävät nanolitran pisaroita ääniaaltojen avulla ilman fyysistä kosketusta, sekä piikkityökalut tai kiinteäkärkiset järjestelmät, jotka on suunniteltu levyjen nopeaan replikointiin ja suurten näytemäärien seulontaan. Järjestelmät voivat vaihdella myös näytteiden käsittelykapasiteetiltaan pienistä pöytämallisista nesteenkäsittelylaitteista laboratorion rutiinitehtäviin aina suuriin integroituihin alustoihin teollisen mittakaavan seulontaa ja diagnostiikkaa varten.
Hielscher Ultrasonics valmistaa tehokkaita ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriokoosta aina teolliseen kokoon asti.