Integrering av mikroplattsonikatorn UIP400MTP i laboratorieautomation
Hielschers sonikator UIP400MTP för flerbrunnsplattor är särskilt konstruerad för enhetlig ultraljudsbehandling av mikrotiterplattor med hög provgenomströmning och tillgodoser ett avgörande behov i automatiserade arbetsflöden för provberedning inom genomik, proteomik, diagnostik och läkemedelsutveckling. Dess konstruktion, gränssnittsfunktioner och driftegenskaper gör den mycket väl lämpad för sömlös integrering i moderna automatiserade vätskehanteringssystem – inklusive vätskehanteringsrobotar och robotiserade arbetsceller på plattformar från exempelvis Tecan, Hamilton och Beckman Coulter.
Vad UIP400MTP är och varför den är viktig för automation
UIP400MTP är en högpresterande sonikator på 400 W och 20 kHz för flerbrunnsplattor som kan tillföra exakt och enhetlig ultraljudsenergi till samtliga brunnar i flerbrunnsplattor av standardtyp (t.ex. format med 6, 12, 24, 48, 96 eller 384 brunnar). Denna enhetlighet stöder den reproducerbara provbehandling som krävs för efterföljande tester och analyser.
Till skillnad från traditionella sondsonikatorer ultraljudsbehandlar UIP400MTP:s beröringsfria behandlingskammare plattorna indirekt genom plattbottnen, vilket eliminerar behovet av att sänka ned sonder i proverna och minskar risken för korskontaminering. Kompatibiliteten med laboratorieplattor av standardtyp (inga tillverkarspecifika förbrukningsartiklar) förenklar ytterligare integreringen i automatiserade arbetsflöden som bygger på SBS-standardformat.
UIP400MTP-sonikator för fokuserad ultraljudsbehandling – lämplig för integrering i automatiserade vätskehanteringssystem
Integrering med automatiserade vätskehanteringsrobotar: viktiga förutsättningar
- Kompatibilitet med standardplattor
UIP400MTP kan användas med alla standardformat för flerbrunnsplattor, inklusive PCR- och mikrotiterplattor, vilket möjliggör arbetsflöden utan begränsningar kopplade till specialiserade förbrukningsartiklar. Detta passar direkt ihop med automationsplattformar som hanterar plattor enligt SBS-standard.
Varför detta är viktigt: Robotar från Tecan, Hamilton och Beckman flyttar plattor från positioner på arbetsdäcket, plattstaplare, inkubatorer och plattläsare – och ju mer standardiserad plattan är, desto enklare är det att lägga till processteg som ultraljudsbehandling utan att ändra plattans geometri eller hanteringslogiken. - Beröringsfri parallell behandling
Eftersom UIP400MTP behandlar alla prover i en platta samtidigt och utan sonder som kommer i fysisk kontakt med proverna blir ultraljudsbehandlingen ett separat, repeterbart satssteg som passar naturligt in i automatiserade sekvenser som:→ Plattan tas ut ur plattstaplaren
→ Provet pipetteras i brunnarna
→ Plattan flyttas till UIP400MTP-stationen för ultraljudsbehandling
→ Ultraljudsbehandlingen startas via fjärrstyrning
→ Plattan återförs till robotens arbetsdäck
→ Processen fortsätter med efterföljande steg (analys, detektion osv.)Denna satsvisa behandling ökar provgenomströmningen och minskar variationen mellan brunnar och plattor.
- Fjärrstyrning och protokollföring
UIP400MTP har fjärrstyrning via webbläsare och inbyggd loggningsfunktion på SD-kort. Användare kan konfigurera, starta och övervaka ultraljudskörningar i en automatiserad arbetscell utan direkta fysiska ingrepp samt generera maskinläsbara protokollfiler (CSV) för spårbarhet och regelefterlevnad.
Betydelse för automation:
Robotstyrenheter (eller mellanprogramvarusystem) kan:- Starta ultraljudsbehandling programmatiskt via ett webbläsar-API eller ett schemalagt skript,
- Övervaka förloppet (t.ex. förfluten tid och temperatur),
- Registrera metadata om ultraljudsbehandlingen för integrering i LIMS eller ELN,
- Använda loggade körningsfiler för satsdokumentation, rapportering om regelefterlevnad samt kvalitetssäkring och kvalitetskontroll (QA/QC).
- Infrastruktur för temperaturreglering
Enheten har anslutningar för en extern cirkulationskylare och en PT100-temperaturgivare för att reglera provtemperaturerna under ultraljudsbehandlingen. Detta gör det möjligt att bevara provernas integritet i automatiserade arbetsflöden även för känsliga tester – ett vanligt krav vid provberedning inom genomik och proteomik.
I automationssystem integreras detta väl med laboratorieinfrastruktur som redan använder externa kylare, inkubatorer eller utrustning för reglering av omgivningsförhållanden som styrs av robotens schemaläggare.
| Integreringsaspekt | Viktiga funktioner hos UIP400MTP för automation | Fördelar i robotiserade arbetsflöden med hög provgenomströmning |
| Plattkompatibilitet | Stöder mikroplattor i standardiserat SBS-format (t.ex. 6–1536 brunnar); inga tillverkarspecifika förbrukningsartiklar krävs. Utformad för enhetlig ultraljudsbehandling av plattor. | Sömlös integration med vätskehanteringsrobotar och plattstaplare; förenklar arbetsdäckets layout och logiken för platthantering. |
| Ultraljudsbehandlingsläge | Beröringsfri överföring av ultraljudsenergi genom plattornas bottnar; samtidig bearbetning av alla brunnar. | Satsvis bearbetning som ökar provgenomströmningen och enhetligheten; minskar manuell hantering och kontamineringsrisk. |
| Fjärrstyrning och loggning | Webbläsarbaserad fjärrstyrning och inbyggd dataloggning på SD-kort för protokolldokumentation och spårbarhet. | Möjliggör obevakade körningar, automatiserad övervakning och integration av metadata från ultraljudsbehandlingen i LIMS/ELN för regelefterlevnad. |
| Temperaturhantering | Anslutningar för externa kylaggregat och PT100-temperaturgivare för att bibehålla provernas integritet under körningarna. | Avgörande för känsliga analyser; stöder automatisering av arbetsflöden som kräver temperaturkontroll utan manuella ingrepp. |
| Komplexitet vid integration på arbetsdäcket | Minimal – ultraljudsbehandlingen blir ett separat behandlingssteg för plattan som startas på distans; ingen inriktning av sonder krävs. Det lilla utrymmesbehovet och den mycket robusta konstruktionen underlättar integrationen. | Minskar komplexiteten i robotprogrammeringen och risken för mekaniska fel vid placering av plattor. |
| Modell för provgenomströmning | Parallell bearbetning av en hel platta i stället för enskilda brunnar. | Förkortar bearbetningstiden per platta och förbättrar den statistiska styrkan i screeningarbetsflöden. |
| Kontamineringsrisk | Beröringsfri ultraljudsbehandling minimerar vätskans kontakt med mekaniska delar. | Minskar behovet av rengöringsvalidering och farhågorna kring korskontaminering vid automatiserad hantering av flera plattor. |
| Skalbarhet | Kompatibel med flera olika flerbrunnsformat utan ändringar av hårdvaran. | Stöder skalning från plattor med låg till hög brunnstäthet inom samma automatiserade process. |
Praktisk integration av arbetsflöden i automatiserade system
I en typisk robotiserad arbetscell med hög provgenomströmning (t.ex. Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek) kan UIP400MTP integreras som:
- Ultraljudsbehandlingsstation på arbetsdäcket
Monterad på en särskild position på arbetsdäcket eller i en perifer station där:
Roboten placerar plattor med prover direkt i UIP400MTP,
Ultraljudsbehandlingen startas på distans,
Färdigbehandlade plattor hämtas av roboten och flyttas till efterföljande bearbetningssteg (t.ex. reagenstillsats eller detektion).Fördelar:
- Minimalt med fel vid platthantering,
- Ingår helt i den automatiserade sekvensen,
- Minskar operatörens arbetsinsats.
- Sidomodul eller perifer modul
UIP400MTP kan placeras utanför arbetsdäcket men anslutas via robotbanplanerare (plattstaplare eller gränssnitt för plattstaplar).Fördelarna här omfattar:
- Tydlig separation av ultraljudsbehandlingen (potentiellt buller/vibrationer) från det primära arbetsdäcket,
- Enklare inkapsling för säkerhet och vibrationsisolering,
- Flexibel banplanering med plattstaplingssystem.
Automatiseringens fördelar i detalj
Ökad provgenomströmning
Samtidig ultraljudsbehandling av hela plattor förkortar bearbetningstiden per platta dramatiskt jämfört med sekventiell införing av sonder. För stora provsatser minskar detta flaskhalsar i arbetsflöden som beredning av NGS-bibliotek, proteinextraktion eller metabolomik.
Reproducerbarhet och enhetlighet
UIP400MTP är konstruerad för att tillföra nästan identisk energi till alla brunnar och förbättrar därmed avsevärt jämförbarheten mellan brunnarna. Enhetligheten kan påvisas med standardiserade tester (t.ex. erosion av aluminiumfolie och emulsionsidentifiering).
Skalbarhet och flexibilitet
Möjligheten att ultraljudsbehandla olika flerbrunnsformat med samma instrument innebär att automatiserade processer kan skalas från 96 till 1536 brunnar utan att utrustningen eller hanteringssekvenserna ändras.
Minskade kostnader för förbrukningsartiklar
Användningen av standardlaboratorieplattor (inga tillverkarspecifika förbrukningsartiklar) minimerar driftskostnaderna – en betydande fördel vid uppskalning av automatiserade system.
Förbättrad processtyrning
Med programmerbara parametrar för amplitud, varaktighet och temperatur kan laboratorier skapa definierade protokoll som passar in i automatiserade rutiner, med automatisk loggning för processverifiering och kvalitetskontroll.
UIP400MTP stöder automatiserade arbetsflöden inom områden som:
- Celllys med hög provgenomströmning för provberedning inom genomik eller proteomik,
- DNA/RNA-fragmentering i NGS-arbetsflöden,
- Proteinextraktion för masspektrometri eller immunanalyser,
- Miniatyrisering av analyser (t.ex. beredning av PCR- eller ELISA-plattor),
- Lossning av celler eller homogenisering i arbetsflöden inom mikrobiologi och cellbiologi.
Integration av UIP400MTP – från sömlös nätverksanslutning till robotiserad vätskehantering
Hielschers ultraljudsapparat för flera plattor ansluts enkelt till laboratorieprogramvara och integreras smidigt i automatiserade system. Från digital styrning till robotiserad vätskehantering passar UIP400MTP utan svårighet in i moderna laboratoriearbetsflöden – och bidrar till att effektivisera processer, förbättra reproducerbarheten och höja analysprestandan.
Konstruktion, tillverkning och rådgivning – kvalitet tillverkad i Tyskland
Hielschers ultraljudsapparater är välkända för sina allra högsta kvalitets- och konstruktionsstandarder. Robusthet och enkel användning möjliggör smidig integration av våra ultraljudsapparater i industriella anläggningar. Hielschers ultraljudsapparater klarar enkelt tuffa förhållanden och krävande miljöer.
Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och god användarvänlighet. Självklart är Hielschers ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.
Litteratur / Referenser
- 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.
Vanliga frågor
Vad är automatiserade vätskehanteringssystem?
Automatiserade vätskehanteringssystem är robotiserade laboratorieinstrument som är utformade för att aspirera, dosera och överföra exakta vätskevolymer utan manuell pipettering. De används för att automatisera repetitiva laboratorieuppgifter som provberedning, reagenstillsats, spädning och uppsättning av analyser. Dessa system förbättrar reproducerbarheten, provgenomströmningen och noggrannheten samtidigt som de minskar mänskliga fel och arbetsinsatsen. De består vanligtvis av programmerbara robotarmar, pipetteringsmoduler, programvara för vätskehantering och positioner på arbetsdäcket för laboratorieartiklar som plattor, rör och reservoarer.
Vad är hotell i vätskehanterare?
Hotell i vätskehanterare är lagringsmoduler som är integrerade i automatiserade vätskehanteringsplattformar och rymmer staplar av laboratorieartiklar som mikroplattor, spetsställ eller reservoarer. De möjliggör automatisk in- och utmatning av förbrukningsmaterial under långa arbetsflöden eller arbetsflöden med hög provgenomströmning. Hotell ökar driftens autonomi genom att låta systemet få tillgång till flera plattor eller spetsställ i följd utan mänskligt ingripande.
Vad är arbetsceller i vätskehanteringssystem?
Arbetsceller i vätskehanteringssystem är integrerade automationsmiljöer som kombinerar flera laboratorieinstrument kring en vätskehanteringsrobot för att utföra komplexa arbetsflöden. En arbetscell kan innehålla enheter som plattläsare, inkubatorer, centrifuger, förseglingsapparater, streckkodsläsare och robotarmar som transporterar laboratorieartiklar mellan instrument. Denna konfiguration gör det möjligt att utföra flera experimentsteg automatiskt inom ett samordnat system.
Vilka olika typer av automatiserade vätskehanteringssystem finns det?
Olika typer av automatiserade vätskehanteringssystem klassificeras i allmänhet utifrån sina pipetteringsmekanismer och tillämpningens skala. Vanliga typer är spetsbaserade vätskehanterare som använder engångspipettspetsar för hög precision och kontaminationskontroll, akustiska vätskehanterare som överför nanoliterdroppar med hjälp av ljudvågor utan fysisk kontakt samt stiftverktyg eller system med fasta spetsar som är utformade för snabb plattreplikering och screening med hög provgenomströmning. Systemen kan också variera i provgenomströmning, från små bänkmodeller för rutinmässiga laboratorieuppgifter till stora integrerade plattformar för screening och diagnostik i industriell skala.
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från laboratoriestorlek till industriell storlek.