Liquid-Handling-Roboter

Automatisierung fürs kleine Budget

Der Liquid-Handling-Roboter Samplify   P vereint Schütteln, Temperieren und Pipettieren in einem Gerät. Eine optische Füllstandskontrolle sichert die Qualität der Analysenergebnisse. 

Mit Abmessungen von 375 x 375 x 60 mm und einem Gewicht von 8,7 kg ist der Samplify P relativ leicht und lässt sich auf nahezu jeder Arbeitsfläche abstellen. (Bild: NevoLab)

Die Probenvorbereitung gehört zu den Routineaufgaben in Forschungseinrichtungen, doch geht sie mit einem hohen Zeitaufwand einher und fordert hohe Konzentration vom Laboranten. Kleine Fehler beim Pipettieren oder Beschriften der Proben können weitreichende Folgen haben und lassen sich kaum rückgängig machen. Doch automatisierte Lösungen waren bisher wenig flexibel und für kleinere Forschungseinrichtungen mit einem geringen Budget kaum erschwinglich.

Viele automatisierte Probenvorbereitungssysteme sind für kleine Labore kaum erschwinglich, daher werden Liquid-Handling-Aufgaben dort häufig noch manuell durchgeführt. Diese Prozesse sind jedoch sehr fehleranfällig; besonders individuelle Fehler können kaum eliminiert werden. Deshalb hat das Allgäuer Unternehmen nevoLab die Samplify-Serie entwickelt. Dazu gehört auch der Liquid-Handling-Roboter Samplify P, der sich besonders für die Probenvorbereitung in kleinen und mittelgroßen Laboren eignet. 

Der Samplify P ist mit Abmessungen von 375 x 375 x 60 mm und einem Gewicht von 8,7 kg relativ leicht und lässt sich auf nahezu jeder Arbeitsfläche abstellen – auch im Abzug. Daneben werden für die Stromzufuhr lediglich eine übliche Steckdose und eine kabellose Verbindung zum Steuer-PC benötigt. Der Roboter verfügt über eine besonders starke Z-Achse, die eine Reichweite von 190 mm und einen Hub von 120 mm bei einer Dauerkraft von über 50 N ermöglicht. Vielfältige Erweiterungsmöglichkeiten machen zusammen mit der eigens entwickelten Software Samplify Script, mit der sich das Gerät ohne Programmierkenntnisse einfach steuern lässt, aus dem Liquid-Handling-Gerät ein effektives und flexibles Probenvorbereitungssystem für die Praxis.

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Optional kann das System mit einer optischen Füllstandskontrolle erweitert werden. So können Probenmengen optisch überprüft und die Flüssigkeitsmenge gegebenenfalls jeweils korrigiert werden. (Bild: NevoLab)

Der Samplify P ist in zwei Versionen erhältlich: In der Variante mit Tips lassen sich Liquids von 10 µl bis 1000 µl exakt transferieren. Er kann bis zu vier MTP 96 beziehungsweise MTP 384 verarbeiten und ist damit auch für größere Probenzahlen einsetzbar. Bei Bedarf lässt sich das Gerät daneben mit einem Umrüst-Kit einfach mit einer Nadel ausstatten, so dass auch mit Septum verschlossene Vials verwendet werden können. Hier verfügt der Liquid-Handling-Roboter zusätzlich über eine Waschstation – die Innen- und Außenseite wird gleichzeitig durch die Bauform der Waschsta-tion gespült; als Spüllösung dient die Flüssigkeit aus dem Reservoir. Das jeweilige Spülvolumen lässt sich je nach Prozess einstellen. Die zu transferierenden Flüssigkeitsmengen werden wiederum über Samplify Script festgelegt.

Drei in einem: pipettieren, temperieren, durchmischen 
Darüber hinaus bietet nevoLab verschiedene Erweiterungsmöglichkeiten an, um eine große Bandbreite an Einsatzfeldern abzudecken. „Bei vielen Proben ist es zum Beispiel notwendig, diese vor der Analyse auf eine bestimmte Temperatur zu bringen oder ihre Homogenität durch Mischen zu erhöhen. Hochdurchsatzlabore führen die Derivatisierungsprozesse häufig mit Aufsatzgeräten am Gaschromatographen durch, die – je nach Ausstattung – meist sehr teuer sind. Kleinere Labore verwenden dafür meist noch Heizer oder Schüttler und arbeiten mit Handpipetten“, erläutert Lorenz. „Die Nutzung eines externen Gerätes bedeutet jedoch auch, dass ein zusätzlicher Arbeitsgang notwendig ist.“ 

Durch den Samplify P kann nun auf diesen Schritt verzichtet werden. Die modulare Bauweise des Liquid-Handling-Roboters erlaubt es, Teflon-Niederhalter und temperierbare Aluminium-Racks direkt während des Pipettiervorgangs einzusetzen. Sie sind für alle gängigen Vial-Typen erhältlich oder werden individuell gemäß den laborinternen Anforderungen gefertigt. Ob zur Probenaliquotierung, zur Derivatisierung, zur Temperierung oder zum Mischen – viele Einsatzzwecke sind möglich. Dazu wird im System eine Schnittstelle implementiert. Die Ansteuerung erfolgt über Samplify Script oder direkt über die Pipettierliste mit Excel Integration. Die zeitliche Taktung wird dabei individuell an den durchzuführenden Prozess angepasst; dabei kann mit oder ohne Septen gearbeitet werden. So lässt sich auch in kleineren Laboren mit einem überschaubaren Aufwand die Reproduzierbarkeit erhöhen und die Zahl der Fehler deutlich senken.

Optische Füllstandskontrolle 
Auch bei der automatisierten Probenvorbereitung können Fehler passieren. Um die Nachverfolgbarkeit zu gewährleisten und bei besonders hohen Anforderungen die Qualität zu dokumentieren, kann das Modell mit einer optischen Füllstandserkennung für transparente Tips erweitert werden. Dabei werden zunächst die Barcodes der einzelnen Proben eingescannt, die zu einem Rack gehören. Anschließend wird ein Masterbarcode erzeugt. Dieser überträgt später alle generierten Barcodes in einem einzigen Scanvorgang an das Analysegerät und verkürzt so nachfolgende Arbeitsschritte. Beim eigentlichen Liquid-Handling-Vorgang können Lösemittel oder Verdünnungslösungen ohne Pipettierspitze vordosiert werden; die weitere Spitzenauf-nahme erfolgt automatisch. Hier ist die Verwendung aller gängigen Pipettierspitzen möglich. Mittels Kamerasystem wird die Probenmenge nachfolgend optisch überprüft und die Flüssigkeitsmenge gegebenenfalls korrigiert, so dass Fehler von vornherein ausgeschlossen werden können. Die Bild-Erkennung sowie die einfach zu bedienende Software unterstützen Dokumentations- und Rückverfolgungsanforderungen zum Beispiel nach Standards der FDA. 

Auf diese Weise lässt sich eine Vielzahl von Pipettiervorgängen – wie die Verdünnung von Aufschlusslösungen sowie die Herstellung von Verdünnungsreihen, Aliquotierungen und Standardlösungen – schnell und sicher automatisiert durchführen. Bei Bedarf ist der Liquid-Handling-Roboter mit speziellen Kunststoffbeschichtungen und weiteren Details erhältlich, wie z. B. mit Luftstrom im Gehäuse, Abdichtung, Schutzwanne sowie Kunststoffnadel. So kann mit säurehaltigen Aufschlusslösungen gearbeitet werden, die ansonsten die Metallkomponenten sowie die Elektronik des Gerätes angreifen. Gleichzeitig ermöglicht dies, die Metallspurenanalytik mit ICP/AAS durchzuführen, da es keine freien oder produktverändernden Metallteile gibt.

Bereits vorhandene Gerätschaften können einfach an den Samplilfy P angebunden werden. Daneben ist auch die Verwendung von individuellen Vials und Rackformaten möglich. Jeder einzelne Parameter wie Pipettiergeschwindigkeit, Airgap oder Eintauchtiefe wird über die Software eingestellt, wodurch höchste Kontrolle über den Pipettiervorgang gewährleistet wird.

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