UIP400MTP mikroplašu ultraskaņas apstrādes ierīces integrēšana laboratorijas automatizācijā
Hielscher UIP400MTP daudziedobju plašu ultraskaņas apstrādes ierīce ir īpaši izstrādāta vienmērīgai mikrotitrēšanas plašu apstrādei ar ultraskaņu ar lielu paraugu caurlaidspēju, apmierinot būtisku vajadzību automatizētās paraugu sagatavošanas darbplūsmās genomikā, proteomikā, diagnostikā un zāļu atklāšanā. Tās konstrukcija, saskarņu iespējas un darbības raksturlielumi padara to ļoti piemērotu netraucētai iekļaušanai modernās automatizētās šķidrumu apstrādes sistēmās – tostarp šķidrumu apstrādes iekārtās un robotizētās darba šūnās tādās platformās kā Tecan, Hamilton un Beckman Coulter.
Kas ir UIP400MTP un kāpēc tā ir svarīga automatizācijai
UIP400MTP ir augstas veiktspējas 400 W, 20 kHz daudziedobju plašu ultraskaņas apstrādes ierīce, kas spēj nodrošināt precīzu un vienmērīgu ultraskaņas enerģijas pievadi visām standarta daudziedobju plašu iedobēm (piemēram, 6, 12, 24, 48, 96 un 384 iedobju formātos). Šī vienmērība nodrošina reproducējamu paraugu apstrādi, kas nepieciešama turpmākajiem testiem un analīzēm.
Atšķirībā no tradicionālajām zondes tipa ultraskaņas apstrādes ierīcēm UIP400MTP bezkontakta ultraskaņas apstrādes kamera apstrādā plates netieši caur plates dibenu, novēršot nepieciešamību iegremdēt zondes paraugos un samazinot savstarpējas kontaminācijas risku. Tās saderība ar standarta laboratorijas platēm (nav nepieciešami patentēti palīgmateriāli) vēl vairāk vienkāršo integrēšanu automatizētās darbplūsmās, kurās izmanto standarta SBS formātus.
UIP400MTP fokusētas ultraskaņas apstrādes ierīce – piemērota integrēšanai automatizētās šķidrumu apstrādes sistēmās
Integrēšana ar automatizētām šķidrumu apstrādes iekārtām: galvenie priekšnosacījumi
- Saderība ar standarta platēm
UIP400MTP ir piemērota visiem standarta daudziedobju plašu formātiem, tostarp PCR un mikrotitrēšanas platēm, ļaujot īstenot darbplūsmas bez specializētu palīgmateriālu radītiem ierobežojumiem. Tas tieši atbilst automatizācijas darba platformām, kurās izmanto SBS standarta plates.
Kāpēc tas ir svarīgi: Tecan, Hamilton un Beckman roboti pārvieto plates no darba platformas pozīcijām, plašu krautņotājiem, inkubatoriem un lasītājiem – un jo standartizētāka ir plate, jo vieglāk ir iekļaut papildu procesa posmus, piemēram, apstrādi ar ultraskaņu, nemainot plates ģeometriju vai manipulāciju loģiku. - Bezkontakta paralēlā apstrāde
Tā kā UIP400MTP apstrādā visus plates paraugus vienlaikus un bez zondēm, kas fiziski saskaras ar paraugiem, apstrāde ar ultraskaņu kļūst par atsevišķu, atkārtojamu partijas apstrādes operāciju, kas dabiski iekļaujas automatizētās secībās, piemēram:→ Plates izņemšana no plašu krautņotāja
→ Parauga pipetēšana iedobēs
→ Pārvietošana uz UIP400MTP ultraskaņas apstrādes staciju
→ Ultraskaņas apstrādes cikla attālināta palaišana
→ Plates atgriešana uz robotizētās darba platformas
→ Pāreja uz turpmākajiem posmiem (analīze, noteikšana utt.)Šāds partijas apstrādes princips palielina paraugu caurlaidspēju un samazina atšķirības starp iedobēm un platēm.
- Attālināta vadība un protokolēšana
UIP400MTP ir aprīkota ar attālinātu vadību pārlūkprogrammā un iebūvētu datu reģistrēšanas funkciju SD kartē. Lietotāji var konfigurēt, sākt un uzraudzīt ultraskaņas apstrādes ciklus automatizētā darba šūnā bez tiešas fiziskas iejaukšanās un izvadīt mašīnlasāmus protokolu failus (CSV), lai nodrošinātu izsekojamību un atbilstību prasībām.
Ietekme uz automatizāciju:
Robotu vadības ierīces (vai starpprogrammatūras sistēmas) var:- Programmatiski palaist apstrādi ar ultraskaņu, izmantojot pārlūkprogrammas API vai ieplānotu skriptu,
- Uzraudzīt norisi (piemēram, pagājušo laiku, temperatūru),
- Iegūt ultraskaņas apstrādes metadatus integrēšanai LIMS vai ELN,
- Izmantot reģistrētos apstrādes ciklu failus partiju uzskaitei, atbilstības pārskatiem un kvalitātes nodrošināšanai un kontrolei (QA/QC).
- Temperatūras kontroles infrastruktūra
Ierīcei ir pieslēgvietas ārējam recirkulācijas dzesētājam un PT100 temperatūras sensoram, lai regulētu paraugu temperatūru apstrādes ar ultraskaņu laikā. Tas ļauj automatizētās darbplūsmās saglabāt paraugu integritāti pat jutīgiem testiem – tā ir bieži sastopama prasība paraugu sagatavošanā genomikai un proteomikai.
Automatizācijas sistēmās šis risinājums labi sader ar laboratorijas infrastruktūru, kurā jau izmanto ārējos dzesētājus, inkubatorus vai vides apstākļu kontroles sistēmas, ko pārvalda robota uzdevumu plānotājs.
| Integrācijas aspekts | UIP400MTP galvenās funkcijas automatizācijā | Ieguvumi robotizētās darbplūsmās ar augstu paraugu apstrādes ražīgumu |
| Saderība ar platēm | Atbalsta standarta SBS formāta mikroplates (piem., ar 6–1536 iedobītēm); nav nepieciešami īpaši ražotāja palīgmateriāli. Paredzēts vienmērīgai plašu apstrādei ar ultraskaņu. | Nevainojama integrācija ar šķidrumu apstrādes iekārtām un plašu krautņotājiem; vienkāršo darba platformas izkārtojumu un plašu pārvietošanas loģiku. |
| Apstrādes ar ultraskaņu režīms | Bezkontakta ultraskaņas enerģijas pārnese caur plašu pamatnēm; vienlaicīga visu iedobīšu apstrāde. | Apstrāde partijās, kas palielina paraugu apstrādes ražīgumu un vienmērīgumu; samazina manuālas darbības un piesārņojuma risku. |
| Tālvadība un datu reģistrēšana | Tālvadība pārlūkprogrammā un iebūvēta datu reģistrēšana SD kartē protokolu saglabāšanai un izsekojamībai. | Nodrošina apstrādes ciklus bez uzraudzības, automatizētu uzraudzību un apstrādes ar ultraskaņu metadatu integrāciju LIMS/ELN atbilstības nodrošināšanai. |
| Temperatūras pārvaldība | Saskarnes ārējo dzesētāju un PT100 temperatūras sensoru pievienošanai, lai apstrādes ciklu laikā saglabātu paraugu integritāti. | Būtiski jutīgām analīzēm; atbalsta tādu darbplūsmu automatizāciju, kurām nepieciešama temperatūras kontrole bez manuālas iejaukšanās. |
| Integrācijas darba platformā sarežģītība | Minimāla – apstrāde ar ultraskaņu kļūst par atsevišķu, attālināti ierosināmu plates apstrādes darbību; nav nepieciešama zonžu pozicionēšana. Nelielā aizņemtā platība un ļoti izturīgā konstrukcija atvieglo integrāciju. | Samazina robota programmēšanas sarežģītību un mehānisku kļūdu risku plašu novietošanas laikā. |
| Paraugu apstrādes ražīguma modelis | Paralēla visas plates apstrāde atsevišķu iedobīšu apstrādes vietā. | Saīsina vienas plates apstrādes laiku un uzlabo statistisko jaudu skrīninga darbplūsmās. |
| Piesārņojuma risks | Bezkontakta apstrāde ar ultraskaņu samazina šķidruma saskari ar mehāniskajām daļām līdz minimumam. | Mazina bažas saistībā ar tīrīšanas validāciju un savstarpēju piesārņošanu automatizētā vairāku plašu apstrādē. |
| Mērogojamība | Saderīgs ar dažādiem vairāku iedobīšu plašu formātiem bez aparatūras izmaiņām. | Atbalsta pāreju no platēm ar mazu iedobīšu blīvumu uz platēm ar lielu iedobīšu blīvumu viena un tā paša automatizētā procesa ietvaros. |
Darbplūsmas praktiska integrācija automatizācijā
Tipiskā robotizētā darba šūnā ar augstu paraugu apstrādes ražīgumu (piem., Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek) UIP400MTP var integrēt kā:
- Apstrādes ar ultraskaņu staciju uz darba platformas
Uzstādīts īpaši paredzētā vietā uz darba platformas vai perifērā stacijā, kur:
Robots ievieto ar paraugiem piepildītas plates tieši UIP400MTP,
Apstrāde ar ultraskaņu tiek ierosināta attālināti,
Robots izņem apstrādātās plates un pārvieto tās uz turpmākajiem apstrādes posmiem (piem., reaģentu pievienošanu vai detektēšanu).Priekšrocības:
- Minimāls kļūdu skaits, manipulējot ar platēm,
- Pilnīga iekļaušanās automatizēto darbību secībā,
- Samazina operatora iesaisti.
- Blakus izvietotu vai perifēru moduli
UIP400MTP var novietot ārpus darba platformas, taču savienot ar to, izmantojot robota trajektoriju plānotājus (plašu krautņotājus vai plašu kaudžu saskarnes).Šāda izvietojuma priekšrocības:
- Skaidra apstrādes ar ultraskaņu (iespējamā trokšņa/vibrācijas) nodalīšana no galvenās darba platformas,
- Vienkāršāka ievietošana aizsargapvalkā drošības un vibrāciju izolācijas nodrošināšanai,
- Elastīga trajektoriju plānošana ar plašu krautņotāju sistēmām.
Automatizācijas priekšrocības detalizēti
Paraugu apstrādes ražīguma pieaugums
Vienlaicīga visu plašu apstrāde ar ultraskaņu ievērojami saīsina vienas plates apstrādes laiku salīdzinājumā ar secīgu zondes ievietošanu. Lielām paraugu partijām tas mazina darbplūsmas sastrēgumus tādos procesos kā NGS bibliotēku sagatavošana, olbaltumvielu ekstrakcija vai metabolomika.
Reproducējamība un vienmērīgums
UIP400MTP ir izstrādāts tā, lai visām iedobītēm pievadītu gandrīz identisku enerģiju, būtiski uzlabojot rezultātu salīdzināmību starp iedobītēm. Vienmērīgumu var pierādīt ar standartizētiem testiem (piem., alumīnija folijas eroziju un emulsijas atpazīšanu).
Mērogojamība un elastība
Iespēja ar vienu un to pašu ierīci apstrādāt ar ultraskaņu dažādu formātu vairāku iedobīšu plates nozīmē, ka automatizētus procesus var mērogot no 96 līdz 1536 iedobītēm, nemainot aprīkojumu vai darbību secību.
Samazinātas palīgmateriālu izmaksas
Standarta laboratorijas plašu izmantošana (bez īpašiem ražotāja palīgmateriāliem) samazina ekspluatācijas izdevumus līdz minimumam – tā ir būtiska priekšrocība, palielinot automatizēto sistēmu mērogu.
Uzlabota procesa kontrole
Izmantojot programmējamus amplitūdas, ilguma un temperatūras parametrus, laboratorijas var izveidot noteiktus protokolus, kas iekļaujas automatizētās procedūrās, un izmantot automātisku datu reģistrēšanu procesa pārbaudei un kvalitātes kontrolei.
UIP400MTP atbalsta automatizētas darbplūsmas tādās jomās kā:
- Šūnu līze ar augstu paraugu apstrādes ražīgumu genomikas vai proteomikas paraugu sagatavošanai,
- DNS/RNS fragmentēšana NGS darbplūsmās,
- Olbaltumvielu ekstrakcija masspektrometrijai vai imūnanalīzēm,
- Analīžu miniaturizācija (piemēram, PCR vai ELISA plašu sagatavošana),
- Šūnu atdalīšana vai homogenizācija mikrobioloģijas un šūnu bioloģijas darbplūsmās.
UIP400MTP integrācija – no netraucēta tīkla savienojuma līdz robotizētai šķidrumu apstrādei
Hielscher vairāku plašu apstrādes ultraskaņas ierīce ir viegli savienojama ar laboratorijas programmatūru un vienmērīgi integrējas automatizētās sistēmās. No digitālās vadības līdz robotizētai šķidrumu apstrādei – UIP400MTP bez grūtībām iekļaujas mūsdienu laboratoriju darbplūsmās, palīdzot racionalizēt procesus, uzlabot reproducējamību un analīžu veiktspēju.
Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte
Hielscher ultraskaņas ierīces ir plaši pazīstamas ar visaugstākajiem kvalitātes un projektēšanas standartiem. Izturība un vienkārša lietošana ļauj mūsu ultraskaņas ierīces vienmērīgi integrēt rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultraskaņas ierīces viegli tiek galā ar skarbiem apstākļiem un prasīgu darba vidi.
Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas ierīcēm ar vismodernākajām tehnoloģijām un ērtu lietošanu. Protams, Hielscher ultraskaņas ierīces atbilst CE prasībām un izpilda UL, CSA un RoHs prasības.
Literatūra / Atsauces
- 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.
Bieži uzdotie jautājumi
Kas ir automatizētas šķidrumu apstrādes sistēmas?
Automatizētas šķidrumu apstrādes sistēmas ir robotizētas laboratorijas iekārtas, kas paredzētas precīzu šķidruma tilpumu aspirēšanai, dozēšanai un pārnešanai bez manuālas pipetēšanas. Tās izmanto, lai automatizētu atkārtotus laboratorijas uzdevumus, piemēram, paraugu sagatavošanu, reaģentu pievienošanu, atšķaidīšanu un analīžu sagatavošanu. Šīs sistēmas uzlabo reproducējamību, paraugu apstrādes ražīgumu un precizitāti, vienlaikus samazinot cilvēku pieļautās kļūdas un darbaspēka patēriņu. Tās parasti sastāv no programmējamiem robotu manipulatoriem, pipetēšanas moduļiem, šķidrumu apstrādes programmatūras un darba platformas pozīcijām laboratorijas piederumiem, piemēram, platēm, mēģenēm un rezervuāriem.
Kas ir glabātuves šķidrumu apstrādes iekārtās?
Glabātuves šķidrumu apstrādes iekārtās ir automatizētās šķidrumu apstrādes platformās integrēti glabāšanas moduļi, kuros kaudzēs izvieto laboratorijas piederumus, piemēram, mikroplates, pipešu uzgaļu statīvus vai rezervuārus. Tās nodrošina automātisku palīgmateriālu ievietošanu un izņemšanu ilgstošās darbplūsmās vai darbplūsmās ar augstu paraugu apstrādes ražīgumu. Glabātuves palielina darbības autonomiju, ļaujot sistēmai secīgi piekļūt vairākām platēm vai pipešu uzgaļu statīviem bez cilvēka iejaukšanās.
Kas ir darba šūnas šķidrumu apstrādes sistēmās?
Darba šūnas šķidrumu apstrādes sistēmās ir integrētas automatizācijas vides, kurās ap šķidrumu apstrādes robotu ir apvienotas vairākas laboratorijas iekārtas sarežģītu darbplūsmu izpildei. Darba šūnā var būt tādas ierīces kā plašu lasītāji, inkubatori, centrifūgas, plašu noslēgšanas ierīces, svītrkodu skeneri un robotu manipulatori, kas pārvieto laboratorijas piederumus starp iekārtām. Šāda konfigurācija ļauj koordinētā sistēmā automātiski izpildīt vairākus eksperimenta posmus.
Kādi ir automatizēto šķidrumu apstrādes sistēmu veidi?
Dažādos automatizēto šķidrumu apstrādes sistēmu veidus parasti klasificē pēc to pipetēšanas mehānismiem un lietojuma mēroga. Izplatītākie veidi ietver šķidrumu apstrādes iekārtas ar pipešu uzgaļiem, kas izmanto vienreizlietojamus pipešu uzgaļus augstas precizitātes un piesārņojuma kontroles nodrošināšanai, akustiskās šķidrumu apstrādes iekārtas, kas ar skaņas viļņu palīdzību bez fiziska kontakta pārnes nanolitru tilpuma pilienus, un adatu instrumentus vai sistēmas ar fiksētiem uzgaļiem, kas paredzētas ātrai plašu satura replicēšanai un skrīningam ar augstu paraugu apstrādes ražīgumu. Sistēmas var atšķirties arī pēc paraugu apstrādes ražīguma – no nelielām uz galda novietojamām šķidrumu apstrādes iekārtām ikdienas laboratorijas uzdevumiem līdz lielām integrētām platformām rūpnieciska mēroga skrīningam un diagnostikai.
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no laboratorijas mēroga līdz rūpnieciskam mērogam.