Laboratoriyani avtomatlashtirish - Laboratory automation

Qismi bir qator kuni
Avtomatlashtirish
Sanoat robotlari-transparent.gif
Savdo ko'rgazmalari
Mukofotlar

IEEE robototexnika va avtomatlashtirish mukofoti

Robotlar

Sanoat robot
Avtonom tadqiqot roboti
Mahalliy robot

Umumiy maqsad

Uy avtomatizatsiyasi
Banklarni avtomatlashtirish
Laboratoriyani avtomatlashtirish
Integratsiyalashgan kutubxona tizimi
Teleradiokompaniyani avtomatlashtirish
Konsolni avtomatlashtirish
Qurilishni avtomatlashtirish

Maxsus maqsad

Avtomatlashtirilgan xizmatchi
Avtomatlashtirilgan boshqariladigan vosita
Avtomatlashtirilgan avtomagistral tizimi
Hovuzni avtomatlashtirilgan tozalash vositasi
Avtomatlashtirilgan fikrlash
Avtomatlashtirilgan kassa
Avtomatik rasm (robotik)
Pop musiqasini avtomatlashtirish
Maysazorni robotlash
Telefon kommutatori
Savdo avtomati

Ijtimoiy harakatlar
Avtomatlashtirilgan laboratoriya uskunalari
Avtomatlashtirilgan laboratoriya uskunalari

Laboratoriyani avtomatlashtirish laboratoriyada yangi va takomillashtirilgan jarayonlarni amalga oshirishga imkon beradigan texnologiyalarni tadqiq qilish, rivojlantirish, optimallashtirish va kapitalizatsiya qilishning ko'p tarmoqli strategiyasi. Laboratoriyalarni avtomatlashtirish bo'yicha mutaxassislar akademik, tijorat va hukumat tadqiqotchilari, tadqiqot olib boradigan va samaradorlikni oshirish, ma'lumotlarni eksperimental sifatini oshirish, laboratoriya jarayonining tsikli vaqtini qisqartirish yoki eksperiment o'tkazishga imkon beradigan yangi texnologiyalarni ishlab chiqadigan olimlar va muhandislardir.

Laboratoriyani avtomatlashtirish texnologiyasining eng keng tarqalgan qo'llanilishi laboratoriya robototexnika. Umuman olganda, laboratoriyani avtomatlashtirish sohasi turli xil avtomatlashtirilgan laboratoriyalarni o'z ichiga oladi asboblar, qurilmalar (eng keng tarqalgan mavjudot avtosamplerlar ), dasturiy ta'minot algoritmlari va samaradorligini oshirish, tezlashtirish va oshirish uchun ishlatiladigan metodologiyalar samaradorlik laboratoriyalardagi ilmiy tadqiqotlar samaradorligi.

Zamonaviy laboratoriyalarda texnologiyani qo'llash o'z vaqtida rivojlanib, raqobatbardosh bo'lib qolish uchun talab qilinadi. Kabi faoliyatga bag'ishlangan laboratoriyalar yuqori o'tkazuvchanlik skriningi, kombinatorial kimyo, avtomatlashtirilgan klinik va analitik sinovlar, diagnostika, keng miqyosli biorepositoriyalar va boshqalar laboratoriya avtomatizatsiyasida yutuqlarsiz mavjud bo'lmaydi.

Mikrosiraga asoslangan suyuq yoki gazsimon namunalar uchun avtosampler
Mikrosiraga asoslangan suyuq yoki gazsimon namunalar uchun avtosampler

Ba'zi universitetlar laboratoriya texnologiyalariga yo'naltirilgan butun dasturlarni taklif qilishadi. Masalan, Indianapolisdagi Indiana universiteti-Purdue universiteti Laboratoriya informatikasiga bag'ishlangan aspirantura dasturini taklif etadi. Shuningdek, Kek magistratura instituti yilda Kaliforniya klinik diagnostika uchun zarur bo'lgan tahlillar, asboblar va ma'lumotlarni tahlil qilish vositalarini ishlab chiqishga bag'ishlangan aspiranturani taqdim etadi; yuqori o'tkazuvchanlik skriningi, genotiplash, mikroarray texnologiyalar, proteomika, tasvirlash va boshqa ilovalar.

Tarix

Hech bo'lmaganda 1875 yildan beri ilmiy tadqiqotlar uchun avtomatlashtirilgan qurilmalar haqida xabarlar mavjud.[1] Ushbu birinchi qurilmalar asosan laboratoriyada muammolarni hal qilish uchun olimlarning o'zlari tomonidan qurilgan. Ikkinchi jahon urushidan so'ng kompaniyalar tobora murakkablashib boradigan avtomatlashtirilgan uskunalar bilan ta'minlay boshladilar.

Avtomatizatsiya 20-asrga qadar laboratoriyalarda barqaror ravishda tarqaldi, ammo keyinchalik inqilob yuz berdi: 1980-yillarning boshlarida birinchi to'liq avtomatlashtirilgan laboratoriya ochildi Doktor Masaxide Sasaki.[2][3] 1993 yilda, Doktor Rod Markin da Nebraska tibbiyot markazi universiteti dunyodagi birinchi klinik avtomatlashtirilgan laboratoriya boshqaruv tizimlaridan birini yaratdi.[4] 1990-yillarning o'rtalarida u Klinik sinovlarni avtomatlashtirish standartlarini boshqarish qo'mitasi (CTASSC) deb nomlangan standartlar guruhiga rahbarlik qildi. Amerika Klinik Kimyo Uyushmasi,[5][6] keyinchalik mintaqaviy qo'mitaga aylandi Klinik va laboratoriya standartlari instituti.[7] 2004 yilda, Milliy sog'liqni saqlash institutlari (NIH) va akademiya, sanoat, hukumat va jamoatchilikda tan olingan 300 dan ortiq milliy taniqli rahbarlar NIH yo'l xaritasi sog'lig'ini yaxshilash uchun tibbiy kashfiyotni tezlashtirish. The NIH yo'l xaritasi texnologiyani rivojlantirish Molekulyar kutubxonalar va tasvirlarni amalga oshirish guruhidagi muhim omil sifatida aniq belgilab beradi (birinchi mavzuni ko'ring - kashfiyotga yangi yo'llar - da https://web.archive.org/web/20100611171315/http://nihroadmap.nih.gov/ ).

Doktor Sasaki laboratoriyasi va boshqa shu kabi muvaffaqiyatlarga qaramay, bunday laboratoriyalarning millionlab dollarlik qiymati kichik guruhlar tomonidan qabul qilinishining oldini oldi.[8] Buning hammasi qiyinroq, chunki turli ishlab chiqaruvchilar tomonidan ishlab chiqarilgan qurilmalar ko'pincha bir-biri bilan aloqa qila olmaydi. Biroq, shunga o'xshash skript tillaridan foydalanishga asoslangan so'nggi yutuqlar Avtomatik turli ishlab chiqaruvchilarning uskunalarini birlashtirishga imkon berdi.[9] Ushbu yondashuv yordamida ko'plab arzon elektron qurilmalar, shu jumladan ochiq manbali qurilmalar,[10] umumiy laboratoriya asboblari bilan mos keladi.

Kabi ba'zi startaplar Zumrad bulut laboratoriyasi va Strateos talab asosida va tijorat miqyosida laboratoriyaga masofadan kirish imkoniyatini beradi. 2017 yildagi tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, ushbu tijorat miqyosidagi, to'liq integratsiyalangan avtomatlashtirilgan laboratoriyalar asosiy biotibbiyot eksperimentlarida takrorlanuvchanlik va shaffoflikni yaxshilashi mumkin va o'ndan ortiq biomedikal hujjatlarning to'qqizdan ortig'i ushbu guruhlar orqali mavjud bo'lgan usullardan foydalanadi.[11]

Laboratoriyani arzon avtomatlashtirish

Laboratoriyalarda avtomatizatsiyani amalga oshirishda katta to'siq uning yuqori narxidir. Ko'pgina laboratoriya asboblari juda qimmat. Bu ko'p hollarda oqlanadi, chunki bunday uskunalar zamonaviy texnologiyalarni qo'llagan holda juda aniq vazifalarni bajara oladi. Ammo laboratoriyada yuqori texnologik bo'lmagan, ammo baribir juda qimmat bo'lgan qurilmalar mavjud. Bu oddiy va arzon qurilmalar tomonidan osonlikcha bajarilishi mumkin bo'lgan vazifalarni bajaradigan ko'plab avtomatlashtirilgan qurilmalar haqida robotlashtirilgan qo'llar,[12][13][14] universal (ochiq manbali) elektron modullar,[15][16][17][18][19] yoki 3D printerlar.

Hozircha bunday arzon qurilmalardan laboratoriya uskunalari bilan birgalikda foydalanish juda qiyin deb hisoblangan. Biroq, arzon narxlardagi bunday qurilmalar laboratoriyada ishlatiladigan standart mashinalarni muammosiz almashtirishi mumkinligi isbotlangan.[12][20][21] Ko'proq laboratoriyalar ushbu yangi haqiqatdan foydalanadi deb taxmin qilish mumkin, chunki arzon avtomatlashtirish laboratoriyalar uchun juda jozibali.

Har qanday mashinani ularning markasidan qat'iy nazar birlashtirishga imkon beradigan texnologiya - bu ssenariylar, aniqrog'i, sichqonchani bosish va klaviatura yozuvlarini boshqarish bilan bog'liq skript. AutoIt. Kliklarni va klaviatura yozuvlarini vaqtini belgilash orqali turli xil qurilmalarni boshqaradigan turli xil dasturiy ta'minot interfeyslari mukammal sinxronlashtirilishi mumkin.[9][22]

Adabiyotlar

  1. ^ Olsen, Kevin (2012-12-01). "Birinchi 110 yillik laboratoriyalarni avtomatlashtirish texnologiyalari, ilovalari va ijodkor olim". Laboratoriya avtomatizatsiyasi jurnali. 17 (6): 469–480. doi:10.1177/2211068212455631. ISSN  2211-0682. PMID  22893633. S2CID  37758591.[doimiy o'lik havola ]
  2. ^ Felder, Robin A. (2006-04-01). "Klinik kimyogar: Masahide Sasaki, tibbiyot fanlari nomzodi, tibbiyot fanlari nomzodi (1933 yil 27 avgust - 2005 yil 23 sentyabr)". Klinik kimyo. 52 (4): 791–792. doi:10.1373 / clinchem.2006.067686. ISSN  0009-9147.
  3. ^ Boyd, Jeyms (2002-01-18). "Robotik laboratoriya avtomatizatsiyasi". Ilm-fan. 295 (5554): 517–518. doi:10.1126 / science.295.5554.517. ISSN  0036-8075. PMID  11799250. S2CID  108766687.
  4. ^ "LIM Source, laboratoriya ma'lumotlarini boshqarish tizimlari laboratoriyasi". Arxivlandi asl nusxasidan 2009-08-11. Olingan 2009-02-20.
  5. ^ "Klinik kimyo 46, № 5, 2000, pg. 246-250 " (PDF). Arxivlandi (PDF) asl nusxasidan 2011-06-07. Olingan 2009-02-20.
  6. ^ "Sog'liqni saqlashni boshqarish texnologiyasi jurnal, 1995 yil 1 oktyabr ". Arxivlandi asl nusxasidan 2012-02-17. Olingan 2009-02-20.
  7. ^ "Klinik va laboratoriya standartlari instituti (sobiq NCCLS)". Arxivlandi asl nusxasi 2008-10-07 kunlari. Olingan 2009-02-20.
  8. ^ Felder, Robin A (1998-12-01). "Modulli ishchi uyalar: laboratoriyani avtomatlashtirishning zamonaviy usullari". Clinica Chimica Acta. 278 (2): 257–267. doi:10.1016 / S0009-8981 (98) 00151-X. PMID  10023832.
  9. ^ a b Carvalho, Matheus C. (2013-08-01). "Analitik asboblarni kompyuter skriptlari bilan integratsiyasi". Laboratoriya avtomatizatsiyasi jurnali. 18 (4): 328–333. doi:10.1177/2211068213476288. ISSN  2211-0682. PMID  23413273.
  10. ^ Pirs, Joshua M. (2014-01-01). 1-bob - Fan uchun ochiq manbali qo'shimcha qurilmalarga kirish. Boston: Elsevier. 1-11 betlar. doi:10.1016 / b978-0-12-410462-4.00001-9. ISBN  9780124104624.
  11. ^ Grot, P .; Koks, J. (2017). "Asosiy biotibbiyot tadqiqotlarida robot laboratoriyalaridan foydalanish ko'rsatkichlari: adabiyot tahlili". PeerJ. 5: e3997. doi:10.7717 / peerj.3997. PMC  5681851. PMID  29134146.
  12. ^ a b Karvalo, Matey S.; Eyr, Bredli D. (2013-12-01). "Arzon narxlardagi, qurilishi oson, ko'chma va suyuqliklar uchun universal avtosampler". Okeanografiyada usullar. 8: 23–32. doi:10.1016 / j.mio.2014.06.001.
  13. ^ Chiu, Shix-Xao; Urban, Pawel L. (2015). "Ochiq manbali elektronika yordamida yaratilgan robototexnika yordamida mass-spektrometriya tahlil platformasi". Biosensorlar va bioelektronika. 64: 260–268. doi:10.1016 / j.bios.2014.08.087. PMID  25232666.
  14. ^ Chen, Chih-Lin; Chen, Ting-Ru; Chiu, Shix-Xao; Urban, Pawel L. (2017). "Ikki tomonlama robotlashtirilgan qo'l" ishlab chiqarish liniyasi "bir nechta Arduino tipidagi mikrokontroller tomonidan boshqariladigan mass-spektrometriya tahlili". Sensorlar va aktuatorlar B: kimyoviy. 239: 608–616. doi:10.1016 / j.snb.2016.08.031.
  15. ^ Urban, Pawel L. (2015). "Miniatyura va avtomatlashtirilgan kimyoviy tahlillar uchun universal elektronika". Tahlilchi. 140 (4): 963–975. Bibcode:2015Ana ... 140..963U. doi:10.1039 / C4AN02013H. PMID  25535820. Arxivlandi asl nusxasidan 2018-11-06. Olingan 2018-12-15.
  16. ^ Urban, Pawel (2016-04-20). "Ochiq apparat vositalari: O'z-o'zidan qurilgan laboratoriya vositalari ijodkorlikni rag'batlantiradi". Tabiat. 532 (7599): 313. Bibcode:2016Natur.532..313U. doi:10.1038 / 532313d. PMID  27127816.
  17. ^ Baillargeon P, Spicer TP, Scampavia L (2019). "Ochiq manbali mikroplaka bilan mos keladigan yoritish panellari uchun arizalar". J Vis Exp (152). doi:10.3791/60088. PMID  31633701.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  18. ^ Baillargeon P, Coss-Flores K, Singhera F, Shumate J, Williams H, DeLuca L; va boshq. (2019). "Yarim avtomatlashtirilgan benchtop pipetlash tizimi uchun mikroplastinka mos keladigan yoritish panellarini loyihalash". SLAS Technol. 24 (4): 399–407. doi:10.1177/2472630318822476. PMID  30698997. S2CID  73412170.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  19. ^ Iglehart B (2018). "MVO avtomatlashtirish platformasi: Klinik laboratoriyalardagi qoniqarsiz ehtiyojlarni mikrokontroller, 3D bosib chiqarish va ochiq manbali uskuna / dasturiy ta'minot yordamida hal qilish". SLAS Technol. 23 (5): 423–431. doi:10.1177/2472630318773693. PMID  29746790. S2CID  13671203.
  20. ^ Karvalo, Matey. "Auto-HPGe, yuqori toza germaniy (HPGe) detektorlari va og'ir qalqonlardan foydalangan holda gamma-nurli spektroskopiya uchun autosampler". UskunaX.
  21. ^ Carvalho, Matheus (2018). "Osmar, ochiq manbali mikrosyrma avtosampler". UskunaX. 3: 10–38. doi:10.1016 / j.ohx.2018.01.001.
  22. ^ Carvalho, Matheus (2017). Amaliy laboratoriya avtomatizatsiyasi: AutoIt yordamida osonlashtirildi. Vili VCH. ISBN  978-3-527-34158-0.

Qo'shimcha o'qish