שילוב מכשיר הסוניקציה למיקרופלטות UIP400MTP באוטומציה מעבדתית
מכשיר הסוניקציה לפלטות מרובות באריות Hielscher UIP400MTP תוכנן במיוחד לעיבוד אולטרסוני אחיד בתפוקה גבוהה של פלטות מיקרוטיטר, והוא נותן מענה לצורך חיוני בתהליכי עבודה אוטומטיים להכנת דגימות בתחומי הגנומיקה, הפרוטאומיקה, האבחון וגילוי התרופות. התכנון שלו, יכולות הממשק ומאפייני התפעול הופכים אותו למתאים במיוחד לשילוב חלק במערכות אוטומטיות מודרניות לטיפול בנוזלים – לרבות מכשירים לטיפול בנוזלים ותאי עבודה רובוטיים של פלטפורמות כגון Tecan, Hamilton ו-Beckman Coulter.
מהו UIP400MTP ומדוע הוא חשוב לאוטומציה
UIP400MTP הוא מכשיר סוניקציה לפלטות מרובות באריות בעל ביצועים גבוהים, בהספק של 400 W ובתדר של 20 kHz, המסוגל להעביר אנרגיה אולטרסונית מדויקת ואחידה לכל הבאריות בפלטות מרובות באריות סטנדרטיות (למשל, תצורות של 6, 12, 24, 48, 96 ו-384 באריות). אחידות זו תומכת בעיבוד דגימות בעל הדירות, הנחוץ לבדיקות ולאנליזות בהמשך התהליך.
בניגוד למכשירי סוניקציה מסורתיים המבוססים על גשושיות, תא הסוניקציה ללא מגע של UIP400MTP מבצע סוניקציה של הפלטות בעקיפין דרך תחתית הפלטה, ובכך מבטל את הצורך לטבול גשושיות בדגימות ומפחית את הסיכון לזיהום צולב. התאימות שלו לפלטות מעבדה סטנדרטיות (ללא חומרים מתכלים ייעודיים של היצרן) מפשטת עוד יותר את השילוב בתהליכי עבודה אוטומטיים המסתמכים על תצורות SBS סטנדרטיות.
מכשיר הסוניקציה הממוקדת UIP400MTP – מתאים לשילוב במערכות אוטומטיות לטיפול בנוזלים
שילוב עם מכשירים אוטומטיים לטיפול בנוזלים: מאפיינים מרכזיים המאפשרים זאת
- תאימות לפלטות סטנדרטיות
UIP400MTP מתאים לכל התצורות הסטנדרטיות של פלטות מרובות באריות, לרבות פלטות PCR ופלטות מיקרוטיטר, ומאפשר תהליכי עבודה ללא מגבלות הכרוכות בחומרים מתכלים מיוחדים. הדבר תואם ישירות למשטחי עבודה של מערכות אוטומציה המטפלות בפלטות בתקן SBS.
מדוע זה חשוב: רובוטים של Tecan, Hamilton ו-Beckman מעבירים פלטות מעמדות על משטח העבודה, ממערמי פלטות, מאינקובטורים ומקוראי פלטות – וככל שהפלטה תואמת יותר לתקן, כך קל יותר לשלב שלבי תהליך נוספים כגון סוניקציה בלי לשנות את גאומטריית הפלטה או את לוגיקת הטיפול בה. - עיבוד מקבילי ללא מגע
מכיוון ש-UIP400MTP מעבד את כל הדגימות בפלטה בו-זמנית וללא גשושיות הבאות במגע פיזי עם הדגימות, שלב הסוניקציה הופך לפעולת אצווה נפרדת והדירה, המשתלבת באופן טבעי ברצפים אוטומטיים כגון:→ הוצאת פלטה ממערם הפלטות
→ העברת דגימה לבאריות באמצעות פיפטה
→ העברה לתחנת הסוניקציה UIP400MTP
→ הפעלה מרחוק של מחזור סוניקציה
→ החזרת הפלטה למשטח העבודה הרובוטי
→ המשך לשלבים הבאים בתהליך (אנליזה, גילוי וכו')אופן עיבוד זה באצוות מגדיל את התפוקה ומפחית את השונות בין באריות ובין פלטות.
- הפעלה מרחוק ותיעוד התהליך
UIP400MTP כולל שליטה מרחוק באמצעות דפדפן ופונקציה מובנית לרישום נתונים בכרטיס SD. משתמשים יכולים להגדיר, להפעיל ולנטר מחזורי סוניקציה בתא עבודה אוטומטי ללא התערבות פיזית ישירה, ולהפיק קובצי תיעוד תהליך קריאים למכונה (CSV) לצורכי עקיבות ועמידה בדרישות.
המשמעות מבחינת אוטומציה:
בקרים רובוטיים (או מערכות תווכה) יכולים:- להפעיל סוניקציה באופן תכנותי באמצעות API של הדפדפן או סקריפט מתוזמן,
- לנטר את ההתקדמות (למשל, הזמן שחלף והטמפרטורה),
- לתעד מטא-נתונים של הסוניקציה לצורך שילוב ב-LIMS או ב-ELN,
- להשתמש בקובצי הרישום של מחזורי הפעולה לצורך רשומות אצווה, דיווח על עמידה בדרישות ואבטחת איכות ובקרת איכות (QA/QC).
- תשתית לבקרת טמפרטורה
היחידה כוללת חיבורים למקרר סחרור חיצוני ולחיישן טמפרטורה PT100 לוויסות טמפרטורות הדגימות במהלך הסוניקציה. כך מתאפשר לתהליכי עבודה אוטומטיים לשמור על שלמות הדגימות גם עבור בדיקות רגישות – דרישה נפוצה בהכנת דגימות לגנומיקה ולפרוטאומיקה.
במערכות אוטומציה, תשתית זו משתלבת היטב בתשתית מעבדתית שכבר משתמשת במקררים חיצוניים, באינקובטורים או במערכות לבקרת תנאי הסביבה המנוהלים על ידי מתזמן הרובוט.
| היבט השילוב | מאפיינים מרכזיים של UIP400MTP באוטומציה | יתרונות בתהליכי עבודה רובוטיים בתפוקה גבוהה |
| תאימות לפלטות | תומך במיקרופלטות סטנדרטיות בפורמט SBS (למשל, 6–1536 באריות); אין צורך בחומרים מתכלים ייעודיים של היצרן. תוכנן לסוניקציה אחידה של פלטות. | שילוב חלק עם מערכות לטיפול בנוזלים ומערכות לערימת פלטות; מפשט את סידור משטח העבודה ואת הלוגיקה של הטיפול בפלטות. |
| מצב הסוניקציה | העברת אנרגיה אולטרסונית ללא מגע דרך תחתיות הפלטות; עיבוד בו־זמני של כל הבאריות. | עיבוד באצוות המגביר את התפוקה ואת האחידות; מפחית טיפול ידני ואת הסיכון לזיהום. |
| שליטה מרחוק ורישום נתונים | הפעלה מרחוק באמצעות דפדפן ורישום נתונים מובנה בכרטיס SD לתיעוד נתוני התהליך ולעקיבות. | מאפשר הרצות ללא השגחה, ניטור אוטומטי ושילוב מטא־נתונים של הסוניקציה ב־LIMS/ELN לצורך עמידה בדרישות. |
| ניהול טמפרטורה | ממשקים למקררים חיצוניים ולחיישני טמפרטורה מסוג PT100 לשמירה על שלמות הדגימות במהלך ההרצות. | חיוני לבדיקות רגישות; תומך באוטומציה של תהליכי עבודה הדורשים בקרת טמפרטורה ללא התערבות ידנית. |
| מורכבות השילוב במשטח העבודה | מזערית – הסוניקציה הופכת לשלב נפרד של טיפול בפלטה, המופעל מרחוק; אין צורך ביישור גשושית. שטח ההצבה הקטן והתכנון העמיד מאוד מקלים על השילוב. | מפחית את מורכבות תכנות הרובוט ומקטין את הסיכון לשגיאות מכניות במהלך הצבת הפלטות. |
| מודל התפוקה | עיבוד מקביל של פלטה שלמה במקום עיבוד של באריות בודדות. | מקצר את זמן העיבוד לכל פלטה ומשפר את העוצמה הסטטיסטית בתהליכי עבודה של סריקה. |
| סיכון לזיהום | סוניקציה ללא מגע ממזערת את מגע הנוזלים עם חלקים מכניים. | מפחיתה את היקף תיקוף הניקוי ואת החששות מזיהום צולב באוטומציה של פלטות מרובות. |
| יכולת הרחבה | תואם למגוון פורמטים של פלטות מרובות באריות ללא שינויים בחומרה. | תומך במעבר מפלטות בצפיפות נמוכה לפלטות בצפיפות גבוהה במסגרת אותו תהליך אוטומטי. |
שילוב מעשי של תהליכי עבודה באוטומציה
בתא עבודה רובוטי טיפוסי בתפוקה גבוהה (למשל, Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek), ניתן לשלב את ה־UIP400MTP בתור:
- תחנת סוניקציה על משטח העבודה
מותקן בעמדה ייעודית על משטח העבודה או בתחנה היקפית, שבה:
הרובוט מציב פלטות טעונות ישירות בתוך ה־UIP400MTP,
הסוניקציה מופעלת מרחוק,
הרובוט מוציא את הפלטות שעיבודן הושלם ומעביר אותן לשלבי העיבוד הבאים (למשל, הוספת ריאגנטים או גילוי).יתרונות:
- מינימום שגיאות בטיפול בפלטות,
- שילוב מלא ברצף האוטומטי,
- מפחית את מעורבות המפעיל.
- מודול צדדי או היקפי
ניתן למקם את ה־UIP400MTP מחוץ למשטח העבודה, אך לחבר אותו באמצעות מתכנני מסלולים של הרובוט (מערכות לערימת פלטות או ממשקים לערמות פלטות).היתרונות במקרה זה כוללים:
- הפרדה ברורה של הסוניקציה (רעש או רעידות אפשריים) ממשטח העבודה הראשי,
- התקנה קלה יותר של מארז לצורכי בטיחות ובידוד רעידות,
- תכנון מסלולים גמיש עם מערכות לערימת פלטות.
יתרונות האוטומציה בפירוט
עלייה בתפוקה
סוניקציה בו־זמנית של פלטות שלמות מקצרת באופן דרמטי את זמן העיבוד לכל פלטה בהשוואה להחדרה סדרתית של גשושית. באצוות גדולות של דגימות, הדבר מפחית צווארי בקבוק בתהליכי עבודה כגון הכנת ספריות NGS, מיצוי חלבונים או מטבולומיקה.
הדירות ואחידות
ה־UIP400MTP תוכנן להעביר אנרגיה כמעט זהה לכל הבאריות, ומשפר משמעותית את יכולת ההשוואה בין באריות. ניתן להדגים את האחידות באמצעות בדיקות מתוקננות (למשל, ארוזיה של רדיד אלומיניום וזיהוי תחליבים).
יכולת הרחבה וגמישות
היכולת לבצע סוניקציה בפורמטים שונים של פלטות מרובות באריות באמצעות אותו מכשיר מאפשרת להרחיב תהליכים אוטומטיים מ־96 ל־1536 באריות ללא שינוי בציוד או ברצפי הטיפול.
עלויות מופחתות של חומרים מתכלים
השימוש בפלטות מעבדה סטנדרטיות (ללא חומרים מתכלים ייעודיים של היצרן) ממזער את הוצאות התפעול – יתרון משמעותי בעת הרחבת מערכות אוטומטיות.
בקרת תהליך משופרת
באמצעות פרמטרים ניתנים לתכנות של משרעת, משך וטמפרטורה, מעבדות יכולות ליצור פרוטוקולים מוגדרים המשתלבים בשגרות אוטומטיות, עם רישום אוטומטי לצורך אימות התהליך ובקרת איכות.
ה-UIP400MTP תומך בתהליכי עבודה אוטומטיים בתחומים כגון:
- פירוק תאים בתפוקה גבוהה להכנת דגימות לגנומיקה או לפרוטאומיקה,
- קיטוע DNA/RNA בתהליכי עבודה של NGS,
- מיצוי חלבונים לספקטרומטריית מסה או לבדיקות אימונולוגיות,
- מזעור בדיקות (למשל, הכנת פלטות PCR או ELISA),
- ניתוק תאים או הומוגניזציה בתהליכי עבודה במיקרוביולוגיה ובביולוגיה של התא.
שילוב ה-UIP400MTP – מקישוריות רשת חלקה ועד לטיפול רובוטי בנוזלים
מכשיר הסוניקציה של Hielscher לריבוי פלטות מתחבר בקלות לתוכנות מעבדה ומשתלב בצורה חלקה במערכות אוטומטיות. מבקרה דיגיטלית ועד לטיפול רובוטי בנוזלים, ה-UIP400MTP משתלב ללא מאמץ בתהליכי עבודה מעבדתיים מודרניים – ומסייע לייעל תהליכים, לשפר את ההדירות ולשפר את ביצועי הבדיקות.
תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה
המכשירים האולטרסוניים של Hielscher ידועים בסטנדרטים הגבוהים ביותר של איכות ותכנון. עמידות וקלות תפעול מאפשרות שילוב חלק של המכשירים האולטרסוניים שלנו במתקנים תעשייתיים. המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מתמודדים בקלות עם תנאים קשים וסביבות תובעניות.
Hielscher Ultrasonics היא חברה בעלת הסמכת ISO, והיא שמה דגש מיוחד על מכשירים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים המשלבים טכנולוגיה מתקדמת ביותר וידידותיות למשתמש. כמובן, המכשירים האולטרסוניים של Hielscher תואמים ל-CE ועומדים בדרישות UL, CSA ו-RoHs.
ספרות / מקורות
- 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.
שאלות נפוצות
מהן מערכות אוטומטיות לטיפול בנוזלים?
מערכות אוטומטיות לטיפול בנוזלים הן מכשירי מעבדה רובוטיים המיועדים לשאוב, לנפק ולהעביר נפחים מדויקים של נוזלים ללא פיפטציה ידנית. הן משמשות לאוטומציה של משימות מעבדה חוזרות, כגון הכנת דגימות, הוספת ריאגנטים, דילול והכנת מערכי בדיקה. מערכות אלו משפרות את ההדירות, התפוקה והדיוק, תוך הפחתת טעויות אנוש ועבודה ידנית. הן מורכבות בדרך כלל מזרועות רובוטיות ניתנות לתכנות, מודולי פיפטציה, תוכנה לטיפול בנוזלים ועמדות על משטח העבודה עבור כלי מעבדה כגון פלטות, מבחנות ומאגרים.
מהם מלונות במכשירים לטיפול בנוזלים?
מלונות במכשירים לטיפול בנוזלים הם מודולי אחסון המשולבים בפלטפורמות אוטומטיות לטיפול בנוזלים ומכילים ערמות של כלי מעבדה כגון מיקרופלטות, מעמדי טיפים או מאגרים. הם מאפשרים טעינה ופריקה אוטומטיות של חומרים מתכלים במהלך תהליכי עבודה ממושכים או בתפוקה גבוהה. מלונות מגבירים את העצמאות התפעולית בכך שהם מאפשרים למערכת לגשת ברצף למספר פלטות או מעמדי טיפים ללא התערבות אנושית.
מהם תאי עבודה במערכות לטיפול בנוזלים?
תאי עבודה במערכות לטיפול בנוזלים הם סביבות אוטומציה משולבות המשלבות מספר מכשירי מעבדה סביב רובוט לטיפול בנוזלים לביצוע תהליכי עבודה מורכבים. תא עבודה עשוי לכלול מכשירים כגון קוראי פלטות, אינקובטורים, צנטריפוגות, מכשירי איטום, סורקי ברקוד וזרועות רובוטיות המעבירות כלי מעבדה בין מכשירים. תצורה זו מאפשרת לבצע באופן אוטומטי מספר שלבים ניסויים בתוך מערכת מתואמת.
מהם הסוגים השונים של מערכות אוטומטיות לטיפול בנוזלים?
סוגים שונים של מערכות אוטומטיות לטיפול בנוזלים מסווגים בדרך כלל לפי מנגנוני הפיפטציה שלהם והיקף היישום. סוגים נפוצים כוללים מכשירים לטיפול בנוזלים המבוססים על טיפים, המשתמשים בטיפים חד-פעמיים לפיפטות להשגת דיוק גבוה ובקרת זיהום; מכשירים אקוסטיים לטיפול בנוזלים, המעבירים טיפות בנפח ננוליטרים באמצעות גלי קול ללא מגע פיזי; וכלי פינים או מערכות בעלות טיפים קבועים, המיועדים לשכפול מהיר של פלטות ולסקר בתפוקה גבוהה. מערכות עשויות להשתנות גם בתפוקה, החל ממכשירים קטנים ושולחניים לטיפול בנוזלים למשימות מעבדה שגרתיות ועד לפלטפורמות משולבות גדולות לסקר ולאבחון בקנה מידה תעשייתי.
