6. November 2020

Hamilton & CSEM DropWatch Technologie

Schnell. Vielfältig. Präzise. Mit diesen Worten beschreibt die Firma Hamilton ihr neu-entwickeltes Liquid Handling System MagPip. Wir werfen einen detaillierten Blick auf diese durchsatzstarke neue Pipettierplattform, deren präzise Tröpfchenabgabe durch eine Technologie unterstützt wird, die das CSEM entwickelt hat.

DropWatch technology

«Beim Zusammenspiel von Liquid Handling und Bildverarbeitungstechnologien ist eine enge Zusammenarbeit unerlässlich», meint Hanspeter Romer, Leiter Research and New Technologies Robotics bei Hamilton. «Das MagPip System ist zum Pipettieren kleinster Volumen im Sub-Mikroliterbereich von 350 Nanolitern bis zu 750 Mikrolitern geeignet. Dank der Zusammenarbeit mit dem CSEM sind wir heute in der Lage, selbst kleinste Tröpfchen mit bisher unerreichter Genauigkeit und Auflösung zu analysieren und zu quantifizieren», ergänzt er.

Es war keine leichte Aufgabe, die Pipettier-Welt zu revolutionieren: «Der Erweiterung des Volumenbereichs von MagPip in den Submikroliter-Bereich erforderte neue Volumen-Bestimmungsverfahren, da die konventionellen gravimetrischen Methoden nicht mehr ausreichten», bestätigt Herr Romer. Die auf Liquid-Handling-Lösungen spezialisierte Firma hat das Problem mit einem neuen Gerät gelöst, das am CSEM entwickelt wurde: das Messsystem DropWatch.

Ein Blick in das DropWatch-System

«Durch optische Messungen der fallenden Tropfen mit Hochgeschwindigkeitskameras gelingt es DropWatch, die schnelle Dynamik der Tröpfchenabschnürung aufzuzeichnen, die Tröpfchenvolumen präzise zu messen und deren 3D-Trajektorien zu verfolgen», erklärt Peter Cristofolini, Senior R&D Engineer beim CSEM. «Durch den Einsatz von zwei synchronisierten Kameras, die in einem Winkel von 90 Grad zueinander positioniert sind, können wir jeden Pipettierschuss mit bis zu 8’000 Bildern pro Sekunde erfassen. Dank Hamiltons leistungsstarker Software ist es möglich, eine hochauflösende 3D-Animation der Form des Tröpfchens und seiner Flugbahn zu rekonstruieren, was eine extrem genaue Messung des Tröpfchenvolumens gewährleistet», fügt er hinzu.

Die beiden vollständig am CSEM entwickelten FastEye Kameras des DropWatch-Systems sind mit einem leistungsstarken feldprogrammierbaren Gate-Array und einem integrierten programmierbaren neuronalen Netzwerk ausgestattet, um Vorgänge in Echtzeit aufzunehmen und zu analysieren. DropWatch-Techniker können beide Kameras steuern, Aufnahme-Parameter setzen sowie Hochgeschwindigkeits-Bildsequenzen auslösen und überprüfen, was DropWatch zu einem sehr vielseitigen Werkzeug für die Analyse der schnellen Dynamik von Tröpfchenabgaben macht.

Zusammenarbeit als Schlüssel zum Erfolg

«Die Zusammenarbeit mit dem CSEM im Rahmen dieses Projektes hat es ermöglicht, die erforderliche Bildverarbeitungstechnologie zu finden. Ihre umfassende Erfahrung mit Hochgeschwindigkeits-Bildgebung hat dazu geführt, dass wir zusammen ein hervorragendes Gerät entwickeln konnten, das in der Lage ist, selbst kleinste Flüssigkeitsvolumen präzise zu messen», so Hanspeter Romer abschliessend.