Tích hợp thiết bị siêu âm đĩa vi giếng UIP400MTP vào hệ thống tự động hóa phòng thí nghiệm

Thiết bị siêu âm đĩa đa giếng Hielscher UIP400MTP được thiết kế chuyên biệt để xử lý đồng đều các đĩa vi chuẩn độ bằng siêu âm với thông lượng mẫu cao, đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong các quy trình chuẩn bị mẫu tự động thuộc lĩnh vực hệ gen học, hệ protein học, chẩn đoán và khám phá thuốc. Thiết kế, khả năng giao tiếp và đặc tính vận hành của thiết bị khiến nó rất phù hợp để tích hợp liền mạch vào các hệ thống xử lý chất lỏng tự động hiện đại – bao gồm các thiết bị xử lý chất lỏng và cụm thiết bị robot từ các nền tảng như Tecan, Hamilton và Beckman Coulter.

UIP400MTP là gì và vì sao thiết bị này quan trọng đối với tự động hóa

UIP400MTP là thiết bị siêu âm đĩa đa giếng hiệu suất cao, có công suất 400 W và tần số 20 kHz, có khả năng cung cấp năng lượng siêu âm chính xác, đồng đều đến tất cả các giếng của đĩa đa giếng tiêu chuẩn (ví dụ: các định dạng 6, 12, 24, 48, 96, 384 giếng). Tính đồng đều này hỗ trợ xử lý mẫu có độ tái lập cần thiết cho các phép thử và phân tích ở các bước tiếp theo.
Khác với các thiết bị siêu âm đầu dò truyền thống, buồng siêu âm không tiếp xúc của UIP400MTP xử lý đĩa bằng siêu âm gián tiếp qua đáy đĩa, loại bỏ nhu cầu nhúng đầu dò vào mẫu và giảm nguy cơ nhiễm chéo. Khả năng tương thích với các đĩa phòng thí nghiệm tiêu chuẩn (không cần vật tư tiêu hao độc quyền) còn giúp đơn giản hóa việc tích hợp vào các quy trình tự động hóa sử dụng định dạng SBS tiêu chuẩn.

Tích hợp với thiết bị xử lý chất lỏng tự động: Các yếu tố hỗ trợ then chốt

1. Khả năng tương thích với đĩa tiêu chuẩn
   UIP400MTP tiếp nhận tất cả các định dạng đĩa đa giếng tiêu chuẩn, bao gồm đĩa PCR và đĩa vi chuẩn độ, cho phép thực hiện quy trình mà không bị ràng buộc bởi vật tư tiêu hao chuyên dụng. Điều này phù hợp trực tiếp với các sàn thao tác tự động xử lý đĩa theo tiêu chuẩn SBS.
   Vì sao điều này quan trọng: Robot của Tecan, Hamilton và Beckman di chuyển đĩa từ các vị trí trên sàn thao tác, bộ xếp chồng đĩa, tủ ủ và máy đọc đĩa – và đĩa càng được tiêu chuẩn hóa thì càng dễ bổ sung các bước xử lý như siêu âm mà không phải thay đổi hình dạng đĩa hoặc logic thao tác.
2. Xử lý song song, không tiếp xúc
   Vì UIP400MTP xử lý đồng thời tất cả các mẫu trong một đĩa và không sử dụng đầu dò tiếp xúc vật lý, bước siêu âm trở thành một thao tác theo mẻ riêng biệt, có thể lặp lại, phù hợp tự nhiên với các chuỗi thao tác tự động như:

   → Lấy đĩa ra khỏi bộ xếp chồng đĩa
   → Dùng pipet đưa mẫu vào các giếng
   → Chuyển đến trạm siêu âm UIP400MTP
   → Kích hoạt chu trình siêu âm từ xa
   → Đưa đĩa trở lại sàn thao tác của robot
   → Tiếp tục các bước tiếp theo (phân tích, phát hiện, v.v.)

   Đặc tính xử lý theo mẻ này làm tăng thông lượng mẫu và giảm sự biến thiên giữa các giếng và giữa các đĩa.

3. Vận hành từ xa và ghi nhật ký quy trình
   UIP400MTP có chức năng điều khiển từ xa qua trình duyệt và chức năng ghi nhật ký vào thẻ SD tích hợp. Người dùng có thể cấu hình, khởi động và theo dõi các chu trình siêu âm trong một cụm thiết bị tự động mà không cần can thiệp vật lý trực tiếp, đồng thời xuất các tệp nhật ký quy trình ở định dạng máy có thể đọc được (CSV) để phục vụ truy xuất nguồn gốc và tuân thủ.

   Ý nghĩa đối với tự động hóa:
    
   Bộ điều khiển robot (hoặc hệ thống phần mềm trung gian) có thể:

   • Kích hoạt siêu âm bằng lập trình thông qua API trình duyệt hoặc tập lệnh được lên lịch,
   • Theo dõi tiến trình (ví dụ: thời gian đã trôi qua, nhiệt độ),
   • Thu thập siêu dữ liệu siêu âm để tích hợp vào LIMS hoặc ELN,
   • Sử dụng các tệp nhật ký chu trình cho hồ sơ mẻ, báo cáo tuân thủ và QA/QC.
4. Hạ tầng kiểm soát nhiệt độ
   Thiết bị có các cổng kết nối với bộ làm lạnh tuần hoàn bên ngoài và cảm biến nhiệt độ PT100 để điều chỉnh nhiệt độ mẫu trong quá trình siêu âm. Điều này cho phép các quy trình tự động duy trì tính toàn vẹn của mẫu ngay cả đối với các phép thử nhạy cảm – một yêu cầu phổ biến trong chuẩn bị mẫu cho hệ gen học và hệ protein học.
   Trong các hệ thống tự động hóa, hạ tầng này tích hợp tốt với hạ tầng phòng thí nghiệm vốn đã sử dụng các bộ làm lạnh bên ngoài, tủ ủ hoặc hệ thống kiểm soát môi trường do bộ lập lịch robot quản lý.

Tích hợp quy trình thực tế trong tự động hóa

Trong một cụm thiết bị robot xử lý mẫu năng suất cao điển hình (ví dụ: Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek), UIP400MTP có thể được tích hợp dưới dạng:

1. Trạm xử lý siêu âm trên sàn thao tác
   Được lắp tại một vị trí chuyên dụng trên sàn thao tác hoặc tại một trạm ngoại vi, nơi:
   Robot đặt trực tiếp các đĩa đã nạp mẫu vào UIP400MTP,
   Quá trình xử lý siêu âm được kích hoạt từ xa,
   Các đĩa đã xử lý xong được robot lấy ra và chuyển đến các bước xử lý tiếp theo (ví dụ: thêm thuốc thử hoặc phát hiện).

   Ưu điểm:

   • Giảm thiểu lỗi thao tác với đĩa,
   • Hoàn toàn nằm trong chuỗi thao tác tự động,
   • Giảm sự tham gia của người vận hành.
2. Mô-đun bên hông hoặc ngoại vi
   UIP400MTP có thể được đặt ngoài sàn thao tác nhưng kết nối thông qua các bộ lập kế hoạch đường đi của robot (thiết bị xếp chồng đĩa hoặc giao diện kết nối với chồng đĩa).

   Các ưu điểm ở đây bao gồm:

   • Tách biệt rõ ràng quá trình xử lý siêu âm (có khả năng gây tiếng ồn/rung động) khỏi sàn thao tác chính,
   • Dễ bố trí vỏ bao che hơn để bảo đảm an toàn và cách ly rung động,
   • Lập kế hoạch đường đi linh hoạt với các hệ thống xếp chồng đĩa.

Chi tiết về lợi ích của tự động hóa

Tăng năng suất xử lý mẫu
Xử lý siêu âm đồng thời trên toàn bộ các đĩa giúp rút ngắn đáng kể thời gian xử lý mỗi đĩa so với việc lần lượt đưa đầu dò vào từng mẫu. Đối với các mẻ mẫu lớn, điều này giúp giảm các điểm nghẽn trong những quy trình như chuẩn bị thư viện NGS, chiết xuất protein hoặc nghiên cứu hệ chất chuyển hóa.

Khả năng tái lập & độ đồng đều
Được thiết kế để truyền năng lượng gần như giống hệt nhau đến tất cả các giếng, UIP400MTP cải thiện đáng kể khả năng so sánh giữa các giếng. Độ đồng đều có thể được chứng minh bằng các phép thử tiêu chuẩn hóa (ví dụ: xói mòn lá nhôm và nhận diện nhũ tương).

Khả năng mở rộng quy mô và tính linh hoạt
Khả năng xử lý siêu âm nhiều định dạng đĩa nhiều giếng khác nhau bằng cùng một thiết bị có nghĩa là các quy trình tự động có thể mở rộng từ 96 lên 1536 giếng mà không cần thay đổi thiết bị hoặc chuỗi thao tác.

Giảm chi phí vật tư tiêu hao
Việc sử dụng các đĩa phòng thí nghiệm tiêu chuẩn (không dùng vật tư tiêu hao độc quyền) giúp giảm thiểu chi phí vận hành – một lợi thế đáng kể khi mở rộng quy mô các hệ thống tự động.

Cải thiện khả năng kiểm soát quy trình
Với các thông số biên độ, thời gian và nhiệt độ có thể lập trình, các phòng thí nghiệm có thể xây dựng các quy trình xác định phù hợp với các chu trình tự động, đồng thời tự động ghi nhật ký để xác minh quá trình và kiểm soát chất lượng.

UIP400MTP hỗ trợ các quy trình làm việc tự động trong những lĩnh vực như:

• Ly giải tế bào với năng suất xử lý mẫu cao để chuẩn bị mẫu cho nghiên cứu hệ gen hoặc hệ protein,
• Phân mảnh DNA/RNA trong các quy trình NGS,
• Chiết xuất protein cho phép đo khối phổ hoặc xét nghiệm miễn dịch,
• Thu nhỏ quy mô xét nghiệm (ví dụ: chuẩn bị đĩa PCR hoặc ELISA),
• Tách tế bào khỏi bề mặt bám hoặc đồng nhất hóa trong các quy trình vi sinh học và sinh học tế bào.

Tích hợp UIP400MTP – từ kết nối mạng liền mạch đến xử lý chất lỏng bằng robot

Thiết bị siêu âm đa đĩa Hielscher dễ dàng kết nối với phần mềm phòng thí nghiệm và tích hợp thuận lợi vào các hệ thống tự động. Từ điều khiển kỹ thuật số đến xử lý chất lỏng bằng robot, UIP400MTP dễ dàng phù hợp với các quy trình làm việc của phòng thí nghiệm hiện đại – giúp tinh gọn quy trình, cải thiện khả năng tái lập và nâng cao hiệu quả xét nghiệm.

Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng sản xuất tại Đức

Các thiết bị siêu âm Hielscher nổi tiếng với các tiêu chuẩn chất lượng và thiết kế cao nhất. Độ bền chắc và khả năng vận hành dễ dàng cho phép tích hợp thuận lợi các thiết bị siêu âm của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Các thiết bị siêu âm Hielscher dễ dàng đáp ứng các điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi cao.

Hielscher Ultrasonics là công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng đến các thiết bị siêu âm hiệu suất cao với công nghệ tiên tiến nhất và tính thân thiện với người dùng. Tất nhiên, các thiết bị siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.