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.

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.