Кіріспе

Лабораториялық автоматтандыру - жаңа және жақсартылған процестерді іске асыратын зертханадағы технологияларды зерттеу, әзірлеу, оңтайландыру және пайдаланудың көп салалы стратегиясы. Зертханалық автоматтандыру мамандары - академиялық, коммерциялық және мемлекеттік зерттеушілер, зерттеулер жүргізетін және өнімділікті арттыру, тәжірибелік деректердің сапасын арттыру, зертханалық процесс цикл уақытын қысқарту немесе басқаша мүмкін емес тәжірибелерді жүзеге асыру үшін жаңа технологияларды әзірлеуші ғалымдар мен инженерлер. Лабораториялық автоматтандыру технологиясының ең танымал түрі - зертханалық робот техникасы. Жалпы алғанда, зертханалық автоматтандыру саласы көптеген түрлі автоматтандырылған зертханалық аспаптарды, құрылғыларды (ең көп тараған автосемплерлер), бағдарламалық жасақтама алгоритмдерін және зертханалардағы ғылыми зерттеулердің тиімділігі мен тиімділігін қамтамасыз ету, жеделдету және арттыру үшін қолданылатын әдістемелерді қамтиды. Қазіргі заманғы зертханаларда технологияны қолдану уақытында жетістікке жету және бәсекеге қабілетті болу үшін қажет. Жоғары өнімділікті скрининг, комбинаторлық химия, автоматтандырылған клиникалық және аналитикалық тестілеу, диагностика, ірі көлемдегі биоқоймалар және басқа көптеген қызметтерге арналған зертханалар зертханалық автоматтандырудың жетістіктерісіз болмайды. Кейбір университеттер зертханалық технологияларға бағытталған бағдарламаларды ұсынады. Мысалы, Индианаполистегі Индиана университеті Пердью университеті зертханалық информатикаға арналған аспирантуралық бағдарлама ұсынады. Сонымен қатар, Калифорниядағы Кек аспирантурасы клиникалық диагностика, жоғары өнімділік скрининг, генотипі, микроаррейлік технологиялар, протеомика, бейнелеу және басқа да қолданбалар үшін қажетті анализдерді, аспаптарды және деректерді талдау құралдарын әзірлеуге баса назар аудара отырып, аспирантуралық дәреже ұсынады.

Тарих

Кем дегенде 1875 жылдан бастап ғылыми зерттеулер үшін автоматтандырылған құрылғылар туралы мәліметтер бар. Бұл алғашқы құрылғыларды ғалымдар зертханадағы проблемаларды шешу үшін өздері жасаған. Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін компаниялар автоматтандырылған жабдықтарды үлкен және күрделі жабдықтармен қамтамасыз ете бастады. Автоматтандыру 20-ғасыр бойы зертханаларда үнемі таралды, бірақ содан кейін революция болды: 1980-ші жылдардың басында алғашқы толық автоматтандырылған зертхананы доктор Масахиде Сасаки ашты. 1993 жылы Небраска университетінің медициналық орталығында жұмыс істейтін доктор Род Маркин әлемдегі алғашқы клиникалық автоматтандырылған зертханалық басқару жүйелерінің бірін жасады. 1990 жылдардың ортасында ол Америка клиникалық химия қауымдастығының клиникалық сынауды автоматтандыру стандарттары басқару комитеті (CTASSC) деп аталатын стандарттар тобының төрағасы болды, ол кейіннен Клиникалық және зертханалық стандарттар институтының аймақтық комитетіне айналды. 2004 жылы Ұлттық денсаулық сақтау институты (NIH) және академиялық, өнеркәсіптік, мемлекеттік және қоғамдық 300-ден астам ұлттық танымал көшбасшылар денсаулықты жақсарту үшін медициналық жаңалықтарды жеделдету үшін NIH Жол картасын аяқтады. NIH Жол картасы молекулалық кітапханалар мен бейнелеуді іске асыру тобында технологияны дамытуды маңызды фактор ретінде анық анықтайды (бірінші тақырыпты қараңыз) Жаңа жолдар https://web. мұрағат. org/web/20100611171315/http://nihroadmap. жоқ. (оң жақтан) Доктор Сасакидің зертханасы және басқалары сәтті жұмыс істегеніне қарамастан, мұндай зертханалардың бірнеше миллион долларлық құны кішігірім топтардың қабылдауына кедергі келтірді. Бұл қиын, өйткені әр түрлі өндірушілер жасаған құрылғылар бір-бірімен жиі байланыса алмайды. Алайда, Autoit сияқты скрипт тілдерін пайдалану арқылы жасалған соңғы жетістіктер әртүрлі өндірушілердің жабдықтарын біріктіруге мүмкіндік берді. Осы әдісті қолдану арқылы көптеген арзан электронды құрылғылар, соның ішінде ашық бастапқы кодты құрылғылар, жалпы зертханалық аспаптармен үйлесімді болады. Emerald Cloud Lab және Strateos сияқты кейбір стартаптар коммерциялық масштабта сұранысқа сай және қашықтан зертханаға қол жеткізуді қамтамасыз етеді. 2017 жылғы зерттеулер көрсеткендей, коммерциялық масштабтағы, толықтай интеграцияланған автоматтандырылған зертханалар негізгі биомедициналық эксперименттердегі қайталануды және ашықтықты жақсарта алады және он биомедициналық мақаланың тоғызынан астамы осы топтар арқылы қол жетімді әдістерді қолданады.

Арзан зертханалық автоматтандыру

Лабораторияларды автоматтандырудың үлкен кедергісі - оның қымбаттауы. Көптеген зертханалық құралдар өте қымбат. Бұл көптеген жағдайларда ақталады, өйткені мұндай жабдықтар алдыңғы қатарлы технологияларды қолдана отырып, өте нақты тапсырмаларды орындай алады. Алайда, зертханада жоғары технологиялық емес, бірақ өте қымбат құрылғылар қолданылады. Бұл көптеген автоматтандырылған құрылғылар, қарапайым робот қолдары, әмбебап (ашық бастапқы кодты) электрондық модульдер, Lego Mindstorms немесе 3D принтерлер сияқты қарапайым және арзан құрылғылармен оңай орындалатын тапсырмаларды орындайды. Осыған дейін мұндай арзан құрылғыларды зертханалық жабдықпен бірге пайдалану өте қиын деп саналған. Алайда, мұндай арзан құрылғылар зертханада қолданылатын стандартты машиналарды проблемасыз ауыстыра алатыны дәлелденді. Бұл жаңа шындықты көбірек зертханалар пайдаланады деп күтуге болады, өйткені арзан автоматтандыру зертханалар үшін өте тартымды. Кез келген машинаны оның брендіне қарамастан интеграциялауға мүмкіндік беретін технология - скрипттеу, нақтырақ айтқанда, скрипттеу тышқанның шертуі мен пернетақтаның кіруін басқаруды қамтиды, AutoIt сияқты. Түймелеу мен пернетақтаның кіруін уақытында реттеу арқылы әртүрлі құрылғыларды басқаратын әртүрлі бағдарламалық интерфейстерді толықтай үйлестіруге болады.