Automatisiertes, modular erweiterbares und flexibles Liquid Handling System (Pipettierroboter)

Das System muss als hochintegrierte Automatisierungsplattform ausgeführt sein und eine mög-lichst geringe Stellfläche aufweisen, die nach der initialen Installation nicht mehr erweitert werden kann. Gleichzeitig muss die Plattform so konzipiert sein, dass zukünftige technische Erweiterungen und die Integration zusätzlicher Funktionseinheiten möglichst innerhalb der bestehenden System-fläche realisiert werden können. Dadurch sollen eine langfristige Nutzung der Investition, eine fle-xible Anpassung an zukünftige Anwendungen sowie ein effizienter Umgang mit der verfügbaren La-borfläche gewährleistet werden. Für die initiale Entwicklung der Applikationen auf dem Liquidhandlingsystem soll die primäre Pipet-tiereinheit eine Luftverdrängungspipettierung mit Einwegspitzen ermöglichen, um probenbedingtem Carry-Over und Kreuzkontaminationen sicher auszuschließen. Gleichzeitig besitzt eine solche Ein-heit einen geringen laufenden Wartungsaufwand. Darüber hinaus soll die Plattform über eine weitere Pipettiereinheit mit Flüssigkeitsverdrängung und waschbaren Festnadeln besitzen. Diese Pipettiereinheit ist vorgesehen, um auch anspruchsvolle Flüssigkeiten präzise und reproduzierbar verarbeiten zu können. Gleichzeitig soll dadurch die Mög-lichkeit geschaffen werden, bei geeigneten Anwendungen auf Einwegverbrauchsmaterialien zu ver-zichten und damit nachhaltig Verbrauchs- und Betriebskosten zu reduzieren. Als Fazit wird die Kombination beider Pipettiereinheiten für weit entwickelt Applikationen einen kos-tengünstigen und nachhaltigen Betrieb von Routineapplikationen ermöglichen.

Die Automatisierungsplattform muss zudem über eine ausreichend große Arbeitsfläche verfügen, um mindestens zwei Probenvorbereitungs-Workflows gleichzeitig auf der Plattform betreiben und unabhängig voneinander parallelisieren zu können. Hierfür wird eine möglichst hohe Kapazität von nutzbaren Arbeitspositionen benötigt. Um unterschiedliche Prozessschritte und zukünftig hinzukommende Multiomics-Workflows effizient parallelisieren und dadurch den Probendurchsatz erhöhen und gleichzeitig ein kosteneffizientes Arbeiten ermöglichen zu können, ist insbesondere die Möglichkeit des parallelen Betriebs mehrerer unabhängig steuerbarer Transport-, Pipettier- und Greifoperationen erforderlich. Eine Mehrarm-Architektur ermöglicht hierbei eine effizientere Nutzung der Plattform, reduziert Wartezeiten zwi-schen einzelnen Prozessschritten und sorgt im Endeffekt für eine bessere Wirtschaftlichkeit.

B. Anforderungen an Probenvorbereitung und Betrieb Das System muss die Verwendung gängiger Laborgefäße und standardisierter Mikrotiterplattenfor-mate unterstützen und diese für die automatisierte Durchführung der Methoden systemseitig ver-walten können. Die Plattform muss darüber hinaus modular konfigurierbar und nachrüstbar sein, sodass bestehende Arbeitsabläufe angepasst und zukünftige Applikationen mit veränderten Anfor-derungen ohne grundlegenden Austausch von Systemkomponenten realisiert werden können. Für die geplanten Multiomics-Probenvorbereitungsverfahren muss das System sowohl automati-sierte Filtrations- und Elutionsschritte unter Verwendung von Überdruck (Positivdruckfiltration) als auch entsprechende Verfahren zur Reduktion des Volumens unter Vakuum (Evaporator) unterstüt-zen. Insbesondere muss die Verarbeitung von 96-Well-Filter- und SPE-Platten automatisiert mög-lich sein. Diese Funktionen sind erforderlich, um unterschiedliche Verfahren zur Aufreinigung, Frak-tionierung und Anreicherung von Analyten in einer gemeinsamen Automatisierungsplattform abbil-den zu können. Zur Minimierung von probenbedingtem Carry-Over und Kreuzkontaminationen muss die primäre Pi-pettiereinheit mit Luftverdrängung und Einwegspitzen arbeiten können. Darüber hinaus muss das System über geeignete technische Maßnahmen zur Vermeidung bzw. frühzeitigen Erkennung einer unbeabsichtigten Kontamination der Pipettiereinheit und weiterer Systemkomponenten verfügen. Dies ist insbesondere bei der Verarbeitung klinischer Proben von Bedeutung, da eine Übertragung von Probenbestandteilen zwischen einzelnen Proben die analytischen Ergebnisse nachfolgender Multiomics-Messungen beeinflussen kann. Die Plattform muss die Integration von Drittgeräten und zusätzlichen Funktionseinheiten ermögli-chen. Hierdurch soll die automatisierte Einbindung weiterer für die Probenvorbereitung relevanter Prozessschritte ermöglicht werden, ohne die gesamte Automatisierungsplattform ersetzen zu müssen. Für die geplante Parallelisierung verschiedener Probenvorbereitungsverfahren muss das System mehrere Transport-, Pipettier- und Greifoperationen unabhängig voneinander ausführen können. Dadurch sollen unterschiedliche Workflows auf einer gemeinsamen Plattform etabliert und parallel betrieben werden können. Dies ermöglicht eine effizientere Nutzung der vorhandenen Infrastruktur, erhöht den möglichen Probendurchsatz und reduziert Stillstands- und Wartezeiten zwischen einzel-nen Prozessschritten. Die Installation, Inbetriebnahme und technische Abnahme des Systems am vorgesehenen Betriebs-ort muss durch qualifiziertes Fachpersonal des Auftragnehmers erfolgen. Hierdurch soll sicherge-stellt werden, dass die konfigurierte Plattform entsprechend den vorgesehenen technischen Spezi-fikationen installiert, funktionsfähig übergeben und für den vorgesehenen Betrieb qualifiziert wird. Zur Sicherstellung einer hohen Pipettiersicherheit muss das System über eine geeignete Flüssig-keitsstandserkennung und Prozessüberwachung verfügen. Hierdurch müssen insbesondere fehlen-de bzw. unzureichende Flüssigkeitsmengen sowie fehlerhafte Aspirationsvorgänge erkannt und entsprechend verarbeitet werden können. Diese Funktion ist für die geplanten Multiomics-Verfahren von besonderer Bedeutung, da insbesondere bei der automatisierten Trennung und Ab-nahme definierter Flüssigkeitsphasen eine reproduzierbare Positionierung der Pipettierspitze und eine sichere Erkennung des Aspirationsvorgangs erforderlich sind. (...)