Введение
Стратегия улучшения процессов для рутинных процедур Лабораторная автоматизация - это многодисциплинарная стратегия исследования, разработки, оптимизации и использования технологий в лаборатории, которые позволяют создавать новые и улучшенные процессы. Профессионалы по автоматизации лабораторий - это академические, коммерческие и правительственные исследователи, ученые и инженеры, которые проводят исследования и разрабатывают новые технологии для повышения производительности, повышения качества экспериментальных данных, сокращения времени цикла лабораторных процессов или обеспечения экспериментов, которые в противном случае были бы невозможны. Наиболее широко известным применением технологии лабораторной автоматизации является лабораторная робототехника. В более общем смысле, область лабораторной автоматизации включает в себя множество различных автоматизированных лабораторных инструментов, устройств (наиболее распространенные из них - автообразцы), программных алгоритмов и методологий, используемых для обеспечения, ускорения и повышения эффективности и результативности научных исследований в лабораториях. Применение технологии в современных лабораториях необходимо для достижения своевременного прогресса и сохранения конкурентоспособности. Лаборатории, занимающиеся такими видами деятельности, как высокопроизводительный скрининг, комбинаторная химия, автоматизированное клиническое и аналитическое тестирование, диагностика, крупномасштабные биохранилища и многие другие, не существовали бы без достижений в области лабораторной автоматизации. Некоторые университеты предлагают программы, посвященные лабораторным технологиям. Например, Университет Индианы, Университет Пердью в Индианаполисе предлагает аспирантуру, посвященную лабораторной информатике. Кроме того, Институт выпускников Кека в Калифорнии предлагает степень магистра с акцентом на разработку анализов, инструментации и инструментов анализа данных, необходимых для клинической диагностики, высокопроизводительного скрининга, генотипирования, технологий микромассивов, протеомики, визуализации и других приложений.
Laboratory automation is a multi disciplinary strategy to research, develop, optimize and capitalize on technologies in the laboratory that enable new and improved processes. Laboratory automation professionals are academic, commercial and government researchers, scientists and engineers who conduct research and develop new technologies to increase productivity, elevate experimental data quality, reduce lab process cycle times, or enable experimentation that otherwise would be impossible. The most widely known application of laboratory automation technology is laboratory robotics. More generally, the field of laboratory automation comprises many different automated laboratory instruments, devices (the most common being autosamplers), software algorithms, and methodologies used to enable, expedite and increase the efficiency and effectiveness of scientific research in laboratories. The application of technology in today's laboratories is required to achieve timely progress and remain competitive. Laboratories devoted to activities such as high throughput screening, combinatorial chemistry, automated clinical and analytical testing, diagnostics, large scale biorepositories, and many others, would not exist without advancements in laboratory automation. Some universities offer entire programs that focus on lab technologies. For example, Indiana University Purdue University at Indianapolis offers a graduate program devoted to Laboratory Informatics. Also, the Keck Graduate Institute in California offers a graduate degree with an emphasis on development of assays, instrumentation and data analysis tools required for clinical diagnostics, high throughput screening, genotyping, microarray technologies, proteomics, imaging and other applications.
История
По крайней мере, с 1875 года появляются сообщения об автоматических устройствах для научных исследований. Эти первые устройства были построены в основном самими учеными для решения проблем в лаборатории. После Второй мировой войны компании начали поставлять автоматизированное оборудование с все большей и большей сложностью. Автоматизация неуклонно распространялась в лабораториях в течение 20-го века, но затем произошла революция: в начале 1980-х годов первая полностью автоматизированная лаборатория была открыта доктором Масахиде Сасаки. В 1993 году доктор Род Маркин из Медицинского центра Университета Небраски создал одну из первых в мире клинических автоматизированных систем управления лабораториями. В середине 1990-х годов он возглавлял группу стандартов, названную Руководящим комитетом по стандартам автоматизации клинических испытаний (CTASSC) Американской ассоциации клинической химии, которая позже превратилась в областной комитет Института клинических и лабораторных стандартов. В 2004 году Национальный институт здравоохранения (NIH) и более 300 общенационально признанных лидеров в научных кругах, промышленности, правительстве и обществе завершили дорожную карту NIH для ускорения медицинских открытий для улучшения здоровья. Дорожная карта NIH четко определяет развитие технологий как критический фактор в группе реализации молекулярных библиотек и визуализации (см. первую тему "Новые пути к открытию" на https://web. Архив. org/web/20100611171315/http://nihroadmap. Ничего. (см. Несмотря на успех лаборатории доктора Сасаки и других подобных лабораторий, многомиллионная стоимость таких лабораторий препятствует их использованию меньшими группами. Это еще труднее, потому что устройства разных производителей часто не могут общаться друг с другом. Однако недавние достижения, основанные на использовании языков сценариев, таких как Autoit, позволили интегрировать оборудование от разных производителей. Используя этот подход, многие недорогие электронные устройства, включая устройства с открытым исходным кодом, становятся совместимыми с обычными лабораторными приборами. Некоторые стартапы, такие как Emerald Cloud Lab и Strateos, предоставляют по требованию и удаленный доступ к лаборатории в коммерческом масштабе. Исследование 2017 года показывает, что эти коммерческие масштабы, полностью интегрированные автоматизированные лаборатории могут улучшить воспроизводимость и прозрачность в основных биомедицинских экспериментах, и что более девяти из десяти биомедицинских работ используют методы, доступные в настоящее время через эти группы.
Низкая стоимость автоматизации лабораторий
Большим препятствием для внедрения автоматизации в лабораториях была ее высокая стоимость. Многие лабораторные приборы очень дорогие. Во многих случаях это оправдано, поскольку такое оборудование может выполнять очень специфические задачи с использованием передовых технологий. Однако в лаборатории используются устройства, которые не являются высокотехнологичными, но все же очень дорогими. Это относится ко многим автоматизированным устройствам, которые выполняют задачи, которые могут быть легко выполнены простыми и недорогими устройствами, такими как простые роботизированные руки, универсальные (открытые исходные) электронные модули, Lego Mindstorms или 3D-принтеры. До сих пор использование таких дешевых устройств вместе с лабораторным оборудованием считалось очень сложным. Однако было доказано, что такие дешевые устройства могут без проблем заменить стандартные машины, используемые в лаборатории. Можно ожидать, что больше лабораторий воспользуются этой новой реальностью, поскольку низкая стоимость автоматизации очень привлекательна для лабораторий. Технология, которая позволяет интегрировать любую машину независимо от их бренда, - это скриптинг, более конкретно, скриптинг, включающий контроль кликов мышью и вводов клавиатуры, как AutoIt. Благодаря синхронизации щелчков и клавишных входов различные программные интерфейсы, управляющие различными устройствами, могут быть идеально синхронизированы.