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從手持工具到智能節(jié)點(diǎn):Sartorius Picus 2 以“互聯(lián)性”重塑精準(zhǔn)移液新范式
更新時(shí)間:2025-12-17
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在分子診斷、高通量篩選與生物制藥研發(fā)的核心場景中,移液操作歷來被視為一項(xiàng)基礎(chǔ)卻極度依賴人工經(jīng)驗(yàn)與穩(wěn)定性的“手藝"。傳統(tǒng)電動(dòng)移液器的進(jìn)化,長期圍繞著精度、人體工學(xué)和模式多樣性展開,其本質(zhì)仍是“更聰明的孤立工具"。然而,隨著實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化與數(shù)據(jù)完整性的要求達(dá)到的高度,德國賽多利斯(Sartorius)推出的Picus® 2電動(dòng)移液器,進(jìn)行了一次根本性的范式躍遷:它不再僅僅是一個(gè)執(zhí)行移液動(dòng)作的終端,而是進(jìn)化為一個(gè)具有開放連接能力的智能數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)與流程執(zhí)行單元。通過將藍(lán)牙連接、移動(dòng)應(yīng)用與可配置協(xié)議深度融合,Picus 2將“互聯(lián)實(shí)驗(yàn)室"(Connected Lab)的理念具象化于科研人員的掌心,開啟了從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)"到“數(shù)據(jù)與協(xié)議驅(qū)動(dòng)"的精準(zhǔn)移液新時(shí)代。
本文將深度解析Picus 2及其系列產(chǎn)品的技術(shù)架構(gòu),揭示其如何通過系統(tǒng)性創(chuàng)新,重新定義移液工作在現(xiàn)代化智能實(shí)驗(yàn)室中的角色與價(jià)值。
賽多利斯電動(dòng)移液器產(chǎn)品線(如經(jīng)典的eLINE系列、Picus/Nxt系列)本身已代表了傳統(tǒng)維度上:全電動(dòng)DC電機(jī)驅(qū)動(dòng)確保精度不受用戶影響;低至100克的輕量化設(shè)計(jì)有效預(yù)防重復(fù)性勞損(RSI);覆蓋0.1μL至10,000 μL的寬廣量程與多樣移液模式應(yīng)對復(fù)雜任務(wù)。然而,Picus 2的在于,它構(gòu)建了一個(gè)以移液器為中心的“微生態(tài)"。
1. 核心互聯(lián)架構(gòu):硬件、軟件與工作流的無縫融合
Picus 2的創(chuàng)新核心是其內(nèi)置的藍(lán)牙連接能力與配套的“賽多利斯移液App"(Sartorius Pipetting App)。這一組合實(shí)現(xiàn)了三重突破:
協(xié)議的程序化與云端管理:研究人員可在App中訪問、配置甚至創(chuàng)建完整的移液工作流程(如連續(xù)稀釋、PCR加樣等)。當(dāng)流程啟動(dòng)后,App通過藍(lán)牙自動(dòng)將每一步所需的量程、模式(如反向移液、多次分液)等參數(shù)無線下發(fā)至Picus 2。操作者無需記憶或手動(dòng)切換設(shè)置,只需跟隨設(shè)備提示執(zhí)行“吸液"、“排液"等物理動(dòng)作,消除了因參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致的人工偏差。
數(shù)據(jù)的自動(dòng)化追溯:每一次移液操作的關(guān)鍵參數(shù)(體積、時(shí)間、使用的協(xié)議版本)均可通過App自動(dòng)記錄并生成電子記錄。這為實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)完整性(ALCOA+原則)提供了原生支持,滿足GMP/GLP等嚴(yán)格法規(guī)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可追溯性的要求,將移液從“黑箱操作"變?yōu)椤巴该骰^程"。
設(shè)備的智能化管理:通過同一平臺,可對多臺Picus 2進(jìn)行集中化的軟件更新、校準(zhǔn)提醒設(shè)置(如Picus® Nxt具備的校準(zhǔn)提醒功能)和使用狀態(tài)監(jiān)控,極大簡化了實(shí)驗(yàn)室儀器管理工作。
2. 對比傳統(tǒng)模式:效率與可靠性的階躍提升
以常見的96孔板連續(xù)稀釋為例,傳統(tǒng)模式(即使是高級電動(dòng)移液器)與Picus 2互聯(lián)模式的差異,清晰體現(xiàn)了這場變革的價(jià)值:
| 操作步驟 | 傳統(tǒng)電動(dòng)移液器模式 | Picus 2 互聯(lián)移液模式 |
|---|---|---|
| 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 | 查閱紙質(zhì)或電子SOP,手動(dòng)計(jì)算或記憶各步體積。 | 在App中選擇或?qū)胍羊?yàn)證的“連續(xù)稀釋"工作流程。 |
| 參數(shù)設(shè)置 | 對每一支移液器,手動(dòng)旋轉(zhuǎn)旋鈕或按鍵,依次設(shè)定多步所需的體積和模式。易出錯(cuò)、耗時(shí)長。 | App自動(dòng)將流程一步參數(shù)發(fā)送至手中移液器。完成該步后,下一步參數(shù)自動(dòng)更新,無需人工干預(yù)。 |
| 核心操作 | 操作者需自行執(zhí)行反復(fù)的吹打混合動(dòng)作,并手動(dòng)計(jì)數(shù)。 | 移液器在“多次分液+混合"模式下,自動(dòng)執(zhí)行精確的吹打次數(shù)與節(jié)奏,操作者僅需移動(dòng)吸頭位置。 |
| 過程記錄 | 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,手工在記錄本或電子表格中填寫數(shù)據(jù),存在轉(zhuǎn)錄錯(cuò)誤和遺漏風(fēng)險(xiǎn)。 | 每步操作由App自動(dòng)記錄,實(shí)驗(yàn)結(jié)束即可一鍵生成或?qū)С鐾暾臄?shù)字化實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 |
| 合規(guī)保障 | 依賴操作者自律和事后復(fù)核,難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。 | 通過密碼保護(hù)(如Picus® Nxt)和不可篡改的電子記錄,確保方法被執(zhí)行且數(shù)據(jù)完整。 |
要實(shí)現(xiàn)上述無縫的互聯(lián)體驗(yàn),離不開底層一系列堅(jiān)實(shí)的硬件與工程創(chuàng)新。
1. 人體工程學(xué)與交互設(shè)計(jì)
Picus系列被譽(yù)為市場上最輕、體積最小的電動(dòng)移液器之一(約100克),其流線型設(shè)計(jì)和舒適指鉤旨在大限度減輕長時(shí)間操作的疲勞。獨(dú)特的調(diào)節(jié)輪設(shè)計(jì)允許拇指單手快速、精準(zhǔn)地設(shè)定量程和導(dǎo)航菜單,結(jié)合布局合理的輕觸按鈕和電動(dòng)吸頭退除功能,將操作所需的力量和動(dòng)作幅度降到低。這是保證互聯(lián)工作流得以高效、舒適執(zhí)行的身體基礎(chǔ)。
2. 確保結(jié)果可靠性的核心技術(shù)
增強(qiáng)型DC電機(jī)與電子制動(dòng):Picus采用的增強(qiáng)型DC電機(jī)概念,配合高精度的電子制動(dòng)器,能瞬間、精確地停止活塞運(yùn)動(dòng)。這在連續(xù)分液等模式下至關(guān)重要,確保了每次分液體積的一致性,其系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差均控制在極低水平(例如,在關(guān)鍵量程點(diǎn)系統(tǒng)誤差可低至0.15%)。
光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控:內(nèi)置光學(xué)傳感器對活塞運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,提供了另一重保障,確保電機(jī)驅(qū)動(dòng)的精確性始終處于受控狀態(tài)。
微孔板向?qū)c安全設(shè)計(jì):獨(dú)特的“孔板向?qū)?功能通過視覺提示引導(dǎo)用戶將液體移入正確的孔位,防止跳孔或錯(cuò)孔。標(biāo)配的安全圓錐過濾器則能有效防止氣溶膠污染和液體倒吸,保護(hù)樣品和儀器內(nèi)部。
3. 面向合規(guī)與管理的增強(qiáng)功能(以Picus® Nxt為代表)
針對生物制藥、質(zhì)量控制等高監(jiān)管領(lǐng)域,Picus® Nxt在基礎(chǔ)版上增加了企業(yè)級功能:
可編程移液方案:用戶可創(chuàng)建多達(dá)10個(gè)步驟的定制化方案,將多種移液模式和附加功能(如混合、計(jì)數(shù))串聯(lián),一鍵執(zhí)行復(fù)雜流程。
二級密碼保護(hù)與權(quán)限管理:獨(dú)立的管理員和用戶配置文件,防止未經(jīng)修改校準(zhǔn)、方案或關(guān)鍵設(shè)置,滿足數(shù)據(jù)安全要求。
主動(dòng)式校準(zhǔn)與維護(hù)提醒:設(shè)備可根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間或使用次數(shù),主動(dòng)提醒用戶進(jìn)行校準(zhǔn)或維護(hù),確保儀器持續(xù)處于驗(yàn)證合格狀態(tài)。
Picus 2的互聯(lián)特性,使其在多個(gè)前沿領(lǐng)域重新定義了移液的價(jià)值:
細(xì)胞與基因治療(CGT)工藝開發(fā):在病毒載體滴度測定、細(xì)胞接種等關(guān)鍵步驟中,使用預(yù)置的、經(jīng)過驗(yàn)證的App工作流程進(jìn)行操作,可確保不同人員、不同批次的工藝一致性,為工藝驗(yàn)證和上市申報(bào)提供堅(jiān)實(shí)、可審計(jì)的底層數(shù)據(jù)。
高通量篩選(HTS)與組學(xué)樣品前處理:面對96孔板或384孔板的海量樣品,操作者只需跟隨App引導(dǎo),即可無差錯(cuò)地完成復(fù)雜的分液、轉(zhuǎn)移、混合序列。自動(dòng)化記錄功能更直接將移液數(shù)據(jù)與后續(xù)檢測結(jié)果關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)全流程追溯。
分子診斷試劑配制:在配制PCR mix、測序文庫制備等對體積精度要求高的場景中,互聯(lián)工作流能鎖定標(biāo)準(zhǔn)操作程序,杜絕人為配制錯(cuò)誤,同時(shí)生成符合ISO 13485等質(zhì)量體系要求的配制記錄。
跨實(shí)驗(yàn)室方法轉(zhuǎn)移與培訓(xùn):標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字工作流程可以輕松地在不同地點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)室間共享和部署。新員工無需長時(shí)間摸索,即可按照專家設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行操作,加速方法轉(zhuǎn)移,提升團(tuán)隊(duì)整體技術(shù)水平。
Picus 2的意義遠(yuǎn)超其本身。它標(biāo)志著移液器從被動(dòng)執(zhí)行工具,轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與實(shí)驗(yàn)室信息流的智能終端。其未來的演進(jìn)方向清晰可見:
與實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)和電子實(shí)驗(yàn)記錄本(ELN)深度集成:通過API接口,移液工作流可直接從LIMS/ELN中接收任務(wù)指令,并將執(zhí)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳,形成從“計(jì)劃"到“執(zhí)行"再到“記錄"的閉環(huán)。
與自動(dòng)化設(shè)備協(xié)同工作:作為靈活的手持終端,Picus 2可與自動(dòng)化液體工作站、機(jī)械臂協(xié)同,處理那些不適合全自動(dòng)化的柔性步驟,成為“人機(jī)協(xié)作"實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵接口。
基于人工智能(AI)的過程優(yōu)化與預(yù)測性維護(hù):積累的海量移液操作數(shù)據(jù)可用于訓(xùn)練AI模型,進(jìn)而優(yōu)化移液參數(shù)(如針對不同粘稠度液體的佳吸放液速度),甚至預(yù)測電機(jī)性能衰減,實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)。
賽多利斯Picus 2電動(dòng)移液器的創(chuàng)新,是一次從“器物"到“系統(tǒng)"的升維思考。它通過將藍(lán)牙互聯(lián)、移動(dòng)應(yīng)用與數(shù)字化工作流深度整合,成功地將移液這一微觀操作,無縫嵌入了宏觀的實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化生態(tài)之中。它不僅通過的工程學(xué)設(shè)計(jì)保護(hù)了操作者的健康,通過精密的機(jī)電控制保障了結(jié)果的準(zhǔn)確,更重要的是,它通過流程的固化、數(shù)據(jù)的自動(dòng)化和管理的智能化,從根本上提升了科學(xué)研究的可重復(fù)性、合規(guī)性與整體效率。
在數(shù)據(jù)成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)核心驅(qū)動(dòng)力的今天,Picus 2不再只是科學(xué)家手中的工具,更是他們通往可追溯、高效率、智能化未來的可靠伙伴。它定義了下一代移液技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn):真正的創(chuàng)新,不在于移液器本身能做什么,而在于它如何連接并賦能整個(gè)科學(xué)探索的過程。
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