Integracja sonikatora do mikropłytek UIP400MTP z automatyką laboratoryjną
Sonikator do płytek wielodołkowych Hielscher UIP400MTP został zaprojektowany specjalnie do wysokowydajnego, równomiernego przetwarzania ultradźwiękowego płytek mikrotitracyjnych, odpowiadając na kluczową potrzebę zautomatyzowanych procesów przygotowania próbek w genomice, proteomice, diagnostyce i odkrywaniu leków. Jego konstrukcja, możliwości interfejsów i charakterystyka pracy sprawiają, że doskonale nadaje się do płynnej integracji z nowoczesnymi zautomatyzowanymi systemami do operowania cieczami – w tym z robotami do operowania cieczami i zrobotyzowanymi stanowiskami roboczymi opartymi na platformach takich jak Tecan, Hamilton i Beckman Coulter.
Czym jest UIP400MTP i dlaczego ma znaczenie dla automatyzacji
UIP400MTP to wysokowydajny sonikator do płytek wielodołkowych o mocy 400 W i częstotliwości 20 kHz, zdolny do precyzyjnego, równomiernego dostarczania energii ultradźwiękowej do wszystkich dołków standardowych płytek wielodołkowych (np. w formatach 6-, 12-, 24-, 48-, 96- i 384-dołkowych). Ta równomierność wspiera powtarzalne przetwarzanie próbek niezbędne do dalszych oznaczeń i analiz.
W przeciwieństwie do tradycyjnych sonikatorów z sonotrodą bezkontaktowa komora sonikacyjna UIP400MTP poddaje płytki sonikacji pośrednio przez ich dno, eliminując konieczność zanurzania sonotrod w próbkach i zmniejszając ryzyko zanieczyszczenia krzyżowego. Kompatybilność ze standardowymi płytkami laboratoryjnymi (bez materiałów eksploatacyjnych zastrzeżonych dla producenta) dodatkowo upraszcza integrację ze zautomatyzowanymi procesami wykorzystującymi standardowe formaty SBS.
Sonikator UIP400MTP do sonikacji skupionej – odpowiedni do integracji ze zautomatyzowanymi systemami do operowania cieczami
Integracja ze zautomatyzowanymi robotami do operowania cieczami: kluczowe czynniki umożliwiające integrację
- Kompatybilność ze standardowymi płytkami
UIP400MTP obsługuje wszystkie standardowe formaty płytek wielodołkowych, w tym płytki PCR i mikrotitracyjne, umożliwiając realizację procesów bez ograniczeń związanych ze specjalistycznymi materiałami eksploatacyjnymi. Jest to bezpośrednio zgodne z platformami roboczymi systemów automatyki obsługującymi płytki zgodne ze standardem SBS.
Dlaczego to ma znaczenie: roboty Tecan, Hamilton i Beckman przenoszą płytki z pozycji na platformie roboczej, podajników stosowych, inkubatorów i czytników – a im bardziej znormalizowana jest płytka, tym łatwiej włączyć dodatkowe etapy procesu, takie jak sonikacja, bez zmiany geometrii płytki lub logiki jej obsługi. - Bezkontaktowe przetwarzanie równoległe
Ponieważ UIP400MTP przetwarza wszystkie próbki na płytce jednocześnie i bez sonotrod mających fizyczny kontakt z próbkami, etap sonikacji staje się odrębną, powtarzalną operacją wsadową, która naturalnie wpisuje się w zautomatyzowane sekwencje, takie jak:→ Wyjęcie płytki z podajnika stosowego
→ Pipetowanie próbki do dołków
→ Przeniesienie do stanowiska sonikacji UIP400MTP
→ Zdalne uruchomienie cyklu sonikacji
→ Powrót płytki na platformę roboczą robota
→ Przejście do kolejnych etapów (analiza, detekcja itp.)Wsadowy charakter tego procesu zwiększa wydajność przetwarzania próbek i zmniejsza zmienność między dołkami i płytkami.
- Zdalna obsługa i rejestrowanie przebiegu procesu
UIP400MTP oferuje zdalne sterowanie przez przeglądarkę i wbudowaną funkcję rejestrowania danych na karcie SD. Użytkownicy mogą konfigurować, uruchamiać i monitorować cykle sonikacji na zautomatyzowanym stanowisku roboczym bez bezpośredniej ingerencji fizycznej oraz generować pliki zapisów przebiegu procesu (CSV) w formacie odczytywalnym maszynowo, zapewniając identyfikowalność i zgodność z wymaganiami.
Znaczenie dla automatyzacji:
Sterowniki robotów (lub systemy oprogramowania pośredniczącego) mogą:- Programowo uruchamiać sonikację za pośrednictwem API przeglądarki lub skryptu uruchamianego według harmonogramu,
- Monitorować postęp (np. czas, który upłynął, temperaturę),
- Rejestrować metadane sonikacji w celu integracji z LIMS lub ELN,
- Wykorzystywać zarejestrowane pliki przebiegu procesu do dokumentacji partii, raportowania zgodności z wymaganiami oraz zapewnienia i kontroli jakości (QA/QC).
- Infrastruktura kontroli temperatury
Urządzenie ma przyłącza do zewnętrznego agregatu chłodniczego z recyrkulacją oraz czujnik temperatury PT100 do regulacji temperatury próbek podczas sonikacji. Pozwala to zautomatyzowanym procesom zachować integralność próbek nawet w przypadku wrażliwych oznaczeń – jest to częsty wymóg podczas przygotowania próbek do badań genomicznych i proteomicznych.
W systemach automatyki rozwiązanie to dobrze integruje się z infrastrukturą laboratoryjną, która już wykorzystuje zewnętrzne agregaty chłodnicze, inkubatory lub układy kontroli warunków środowiskowych zarządzane przez system planowania pracy robota.
| Aspekt integracji | Kluczowe cechy UIP400MTP w automatyzacji | Korzyści w zrobotyzowanych procesach o wysokiej wydajności przetwarzania próbek |
| Kompatybilność płytek | Obsługuje standardowe mikropłytki w formacie SBS (np. 6–1536 dołków); nie wymaga materiałów eksploatacyjnych zastrzeżonych dla producenta. Zaprojektowany do równomiernej sonikacji płytek. | Płynna integracja z robotami do operowania cieczami i podajnikami stosowymi; upraszcza układ platformy roboczej i logikę obsługi płytek. |
| Tryb sonikacji | Bezkontaktowe przekazywanie energii ultradźwiękowej przez dna płytek; jednoczesne przetwarzanie wszystkich dołków. | Przetwarzanie wsadowe zwiększające wydajność przetwarzania próbek i równomierność; ogranicza ręczne czynności i ryzyko zanieczyszczenia. |
| Zdalne sterowanie i rejestrowanie danych | Zdalna obsługa przez przeglądarkę i wbudowane rejestrowanie danych na karcie SD umożliwiające zapis przebiegu procesu i zapewnienie identyfikowalności. | Umożliwia cykle pracy bez nadzoru, automatyczne monitorowanie i integrację metadanych sonikacji z LIMS/ELN w celu zapewnienia zgodności z wymaganiami. |
| Zarządzanie temperaturą | Interfejsy do zewnętrznych agregatów chłodniczych i czujników temperatury PT100 umożliwiające zachowanie integralności próbek podczas cykli pracy. | Kluczowe dla wrażliwych oznaczeń; wspiera automatyzację procesów wymagających kontroli temperatury bez ręcznej ingerencji. |
| Złożoność integracji z platformą roboczą | Minimalna – sonikacja staje się odrębną operacją na płytce uruchamianą zdalnie; nie wymaga pozycjonowania sonotrody. Niewielka powierzchnia zajmowana przez urządzenie i bardzo wytrzymała konstrukcja ułatwiają integrację. | Zmniejsza złożoność programowania robota i obniża ryzyko błędów mechanicznych podczas umieszczania płytek. |
| Model wydajności przetwarzania próbek | Równoległe przetwarzanie całej płytki zamiast poszczególnych dołków. | Skraca czas przetwarzania jednej płytki i zwiększa moc statystyczną w procesach badań przesiewowych. |
| Ryzyko zanieczyszczenia | Bezkontaktowa sonikacja minimalizuje kontakt cieczy z częściami mechanicznymi. | Ogranicza zakres walidacji czyszczenia i obawy dotyczące zanieczyszczenia krzyżowego w automatyzacji obejmującej wiele płytek. |
| Skalowalność | Kompatybilny z różnymi formatami płytek wielodołkowych bez zmian sprzętowych. | Umożliwia skalowanie od płytek o małej do płytek o dużej gęstości dołków w ramach tego samego zautomatyzowanego procesu. |
Praktyczna integracja procesów w automatyzacji
Na typowym zrobotyzowanym stanowisku roboczym o wysokiej wydajności przetwarzania próbek (np. Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek) UIP400MTP może zostać zintegrowany jako:
- Stanowisko sonikacji na platformie roboczej
Zamontowane w wyznaczonej pozycji na platformie roboczej lub na stanowisku peryferyjnym, gdzie:
Robot umieszcza płytki z próbkami bezpośrednio w UIP400MTP,
Sonikacja jest uruchamiana zdalnie,
Płytki po zakończeniu sonikacji są odbierane przez robota i przenoszone do kolejnych etapów przetwarzania (np. dodawania odczynników lub detekcji).Zalety:
- Minimalna liczba błędów podczas manipulowania płytkami,
- Pełne włączenie do zautomatyzowanej sekwencji,
- Ograniczenie udziału operatora.
- Moduł boczny lub peryferyjny
UIP400MTP może być umieszczony poza platformą roboczą, ale połączony za pośrednictwem systemów planowania ścieżek robota (podajników stosowych lub interfejsów stosów płytek).Zalety tego rozwiązania obejmują:
- Wyraźne oddzielenie sonikacji (potencjalnego hałasu/drgań) od głównej platformy roboczej,
- Łatwiejsze zastosowanie obudowy zapewniającej bezpieczeństwo i izolację drgań,
- Elastyczne planowanie ścieżek z wykorzystaniem systemów podajników stosowych.
Szczegółowe korzyści z automatyzacji
Wzrost wydajności przetwarzania próbek
Jednoczesna sonikacja całych płytek radykalnie skraca czas przetwarzania jednej płytki w porównaniu z sekwencyjnym zanurzaniem sonotrody. W przypadku dużych partii próbek ogranicza to wąskie gardła w procesach takich jak przygotowanie bibliotek NGS, ekstrakcja białek czy metabolomika.
Powtarzalność i równomierność
Zaprojektowany do dostarczania niemal identycznej energii do wszystkich dołków UIP400MTP znacznie poprawia porównywalność między dołkami. Równomierność można wykazać za pomocą znormalizowanych testów (np. erozji folii aluminiowej i rozpoznawania emulsji).
Skalowalność i elastyczność
Możliwość sonikacji różnych formatów płytek wielodołkowych przy użyciu tego samego urządzenia oznacza, że zautomatyzowane procesy można skalować od 96 do 1536 dołków bez zmiany sprzętu lub sekwencji obsługi.
Niższe koszty materiałów eksploatacyjnych
Wykorzystanie standardowych płytek laboratoryjnych (bez materiałów eksploatacyjnych zastrzeżonych dla producenta) minimalizuje koszty eksploatacji – jest to istotna zaleta podczas skalowania zautomatyzowanych systemów.
Lepsza kontrola procesu
Dzięki programowalnym parametrom amplitudy, czasu trwania i temperatury laboratoria mogą tworzyć zdefiniowane protokoły wpisujące się w zautomatyzowane procedury, z automatycznym rejestrowaniem danych na potrzeby weryfikacji procesu i kontroli jakości.
UIP400MTP wspiera zautomatyzowane procesy w obszarach takich jak:
- Wysokowydajna liza komórek na potrzeby przygotowania próbek do badań genomicznych lub proteomicznych,
- Fragmentacja DNA/RNA w procesach NGS,
- Ekstrakcja białek na potrzeby spektrometrii mas lub oznaczeń immunologicznych,
- Miniaturyzacja oznaczeń (np. przygotowanie płytek PCR lub ELISA),
- Odłączanie komórek od podłoża lub homogenizacja w procesach mikrobiologii i biologii komórki.
Integracja UIP400MTP – od płynnej łączności sieciowej po zrobotyzowane operowanie cieczami
Sonikator Hielscher do wielu płytek łatwo łączy się z oprogramowaniem laboratoryjnym i płynnie integruje ze zautomatyzowanymi systemami. Od sterowania cyfrowego po zrobotyzowane operowanie cieczami, UIP400MTP bez trudu wpisuje się w nowoczesne procesy laboratoryjne – pomagając usprawnić procesy, poprawić powtarzalność i zwiększyć efektywność oznaczeń.
Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość wyprodukowana w Niemczech
Urządzenia ultradźwiękowe Hielscher są dobrze znane z najwyższych standardów jakości i projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa umożliwiają płynną integrację naszych urządzeń ultradźwiękowych z instalacjami przemysłowymi. Urządzenia ultradźwiękowe Hielscher z łatwością radzą sobie z trudnymi warunkami i wymagającym środowiskiem pracy.
Hielscher Ultrasonics jest firmą z certyfikatem ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne urządzenia ultradźwiękowe wykorzystujące najnowocześniejszą technologię i cechujące się łatwością obsługi. Oczywiście urządzenia ultradźwiękowe Hielscher są zgodne z wymaganiami CE oraz spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Literatura / Referencje
- 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.
Najczęściej zadawane pytania
Czym są zautomatyzowane systemy do operowania cieczami?
Zautomatyzowane systemy do operowania cieczami to zrobotyzowane urządzenia laboratoryjne przeznaczone do pobierania, dozowania i przenoszenia precyzyjnych objętości cieczy bez ręcznego pipetowania. Służą do automatyzacji powtarzalnych czynności laboratoryjnych, takich jak przygotowanie próbek, dodawanie odczynników, rozcieńczanie i przygotowanie oznaczeń. Systemy te poprawiają powtarzalność, wydajność przetwarzania próbek i dokładność, jednocześnie ograniczając błędy ludzkie i nakład pracy. Zazwyczaj składają się z programowalnych ramion robotycznych, modułów pipetujących, oprogramowania do operowania cieczami oraz pozycji na platformie roboczej przeznaczonych na wyposażenie laboratoryjne, takie jak płytki, probówki i zbiorniki.
Czym są hotele w robotach do operowania cieczami?
Hotele w robotach do operowania cieczami to moduły magazynowe zintegrowane ze zautomatyzowanymi platformami do operowania cieczami, przechowujące stosy wyposażenia laboratoryjnego, takiego jak mikropłytki, statywy z końcówkami pipet lub zbiorniki. Umożliwiają automatyczne załadowywanie i rozładowywanie materiałów eksploatacyjnych podczas długotrwałych procesów lub procesów o wysokiej wydajności przetwarzania próbek. Hotele zwiększają autonomię operacyjną, umożliwiając systemowi sekwencyjny dostęp do wielu płytek lub statywów z końcówkami pipet bez ingerencji człowieka.
Czym są stanowiska robocze w systemach do operowania cieczami?
Stanowiska robocze w systemach do operowania cieczami to zintegrowane środowiska automatyki łączące wiele urządzeń laboratoryjnych wokół robota do operowania cieczami w celu realizacji złożonych procesów. Stanowisko robocze może obejmować urządzenia takie jak czytniki płytek, inkubatory, wirówki, urządzenia do uszczelniania płytek, skanery kodów kreskowych i ramiona robotyczne transportujące wyposażenie laboratoryjne między urządzeniami. Taka konfiguracja umożliwia automatyczne wykonywanie wielu etapów eksperymentu w ramach skoordynowanego systemu.
Jakie są różne typy zautomatyzowanych systemów do operowania cieczami?
Różne typy zautomatyzowanych systemów do operowania cieczami klasyfikuje się zazwyczaj na podstawie mechanizmów pipetowania i skali zastosowań. Do powszechnych typów należą roboty do operowania cieczami wykorzystujące jednorazowe końcówki pipet w celu zapewnienia wysokiej precyzji i kontroli zanieczyszczeń, akustyczne roboty do operowania cieczami przenoszące nanolitrowe krople za pomocą fal dźwiękowych bez kontaktu fizycznego oraz narzędzia pinowe lub systemy ze stałymi końcówkami przeznaczone do szybkiej replikacji płytek i wysokowydajnych badań przesiewowych. Systemy mogą również różnić się wydajnością przetwarzania próbek: od małych robotów stołowych do operowania cieczami przeznaczonych do rutynowych zadań laboratoryjnych po duże zintegrowane platformy do badań przesiewowych i diagnostyki na skalę przemysłową.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od skali laboratoryjnej do przemysłowej.