Hệ thống rô bốt AGAMEDE, được phát triển tại Viện Hóa học tổ chức sinh học của Học viện Khoa học Ba Lan phối hợp với Mitsubishi Electric, Labomatica và Perlan Technologies, giúp tăng tốc chẩn đoán SARS-CoV-2. Nhờ công nghệ tự động hóa tiên tiến được trang bị trí tuệ nhân tạo, hệ thống có khả năng kiểm tra 15 nghìn mẫu mỗi ngày. Công nghệ; Nó cũng có thể được sử dụng trong các lĩnh vực ứng dụng khác như nghiên cứu thuốc mới, điều trị ung thư được cá nhân hóa và thậm chí là phát triển các công thức mỹ phẩm.
Được coi là nhà khoa học nữ đầu tiên trong lịch sử, AGAMEDE là nguồn cảm hứng cho cái tên được đặt cho hệ thống tự động hóa phòng thí nghiệm được phát triển tại Viện Hóa học tổ chức sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan. Trong khi tự động hóa các quy trình trong phòng thí nghiệm là thực tế phổ biến, hệ thống robot AGAMEDE đã bắt đầu cung cấp một môi trường thí nghiệm khép kín độc đáo bằng cách kết hợp tự động hóa và trí tuệ nhân tạo (AI). Mặt khác, các rô bốt chuẩn bị thí nghiệm đọc kết quả tại một số thời điểm nhất định bằng phần mềm Labomatica Gene GameTM, giải thích dữ liệu và chuẩn bị độc lập cho chu kỳ thí nghiệm tiếp theo. Do đó, các nhà nghiên cứu chỉ còn lại nhiệm vụ xác định câu hỏi, thiết kế hệ thống thí nghiệm và giám sát hoạt động trơn tru của hệ thống. Mặt khác, robot AGAMEDE hoạt động 24/XNUMX để thử nghiệm và báo cáo kết quả.
Sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo và tự động hóa trong một hệ thống có thể tạo ra đầu ra ở tốc độ cao là một bước đột phá. Hầu hết các hệ thống đầu ra tốc độ cao tự động yêu cầu người vận hành đọc kết quả và lập kế hoạch cho chuỗi thí nghiệm tiếp theo sau khi chu kỳ hoàn tất. Mặt khác, AGAMEDE có thể làm việc này một cách độc lập mà không cần sự can thiệp của con người.
Nhà phát minh và kỹ sư trưởng của hệ thống, GS. Dr. Radoslaw Pilarski tiếp tục lời của mình như sau: “Hệ thống; Nó có thể được sử dụng trong các phòng thí nghiệm chẩn đoán trung tâm, các công ty dược phẩm phát triển thuốc y tế và phòng thí nghiệm ung thư nghiên cứu các liệu pháp dành riêng cho bệnh nhân, cũng như trong phòng R&D của các công ty hóa chất và công nghệ sinh học để tối ưu hóa các quy trình sinh học. ”
Nó được phát triển cho dự án EPICELL
AGAMEDE bắt đầu hoạt động vào năm 2015 trong cơ quan của IBCH PAS. Hệ thống này được phát triển chủ yếu cho dự án EPICELL do Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Quốc gia tài trợ trong khuôn khổ chương trình “Phòng ngừa và Điều trị các Bệnh Thời đại Hiện đại” CÓ CHIẾN LƯỢC. Mục đích của dự án là phát triển một môi trường tối ưu cho nuôi cấy tế bào cơ tim. Thách thức lớn trong nghiên cứu này là số lượng thí nghiệm cần thiết để thiết kế một hỗn hợp thích hợp của các bộ điều biến biểu sinh phân tử nhỏ. Ví dụ, một công thức có mười thành phần và mười nồng độ khác nhau cần 10 triệu thí nghiệm. Tại thời điểm này, AGAMEDE được sử dụng để tìm kiếm sự kết hợp phù hợp của các thành phần trong một hệ thống giải pháp đa chiều. Điều này đã cải thiện nội dung của phương tiện tái lập trình EPICELL One.
Nó có thể thực hiện 15 bài kiểm tra mỗi ngày.
Nói rằng IBCH PAS đã làm việc trên các axit nucleic RNA và DNA kể từ khi thành lập và họ có tất cả các thiết bị và cơ sở vật chất cần thiết cho các quy trình chẩn đoán SARS-CoV-2, Giám đốc IBCH / PAS GS. Marek Figlerowicz; “Viện của chúng tôi là viện đầu tiên ở Ba Lan phát triển một thử nghiệm phát hiện SARS-CoV-2. Ngay sau đó, chúng tôi quyết định kết hợp khả năng tự động hóa của AGAMEDE với các thử nghiệm của mình và phát triển một giao thức chẩn đoán nhanh cho phép chúng tôi kiểm tra 15 mẫu mỗi ngày. Mặc dù chúng tôi không có phòng thí nghiệm chẩn đoán được công nhận, nhưng chúng tôi đã đạt được một kết quả đáng kinh ngạc, bởi vì một người có thể phân tích nhiều nhất vài trăm mẫu trong một ngày. Với AGAMEDE, chúng tôi đã có thể thực hiện 15 nghìn bài kiểm tra, ”ông nói.
Robot, PLC và phần mềm do Mitsubishi Electric cung cấp
Dự án AGAMEDE, được thực hiện với sự hỗ trợ của các đối tác công nghệ Mitsubishi Electric, Labomatica và Perlan Techologies, sử dụng robot 6 trục của Mitsubishi Electric, bộ điều khiển PLC và phần mềm MELFA Basic. Robot công nghiệp với một cánh tay dài là thành phần chính của hệ thống. Với sự hỗ trợ của một công cụ rô bốt tích hợp, rô bốt có thể thực hiện các thí nghiệm quy mô vi mô trên các đĩa xét nghiệm vi mô 96 và 384 giếng, mô phỏng công việc của một kỹ thuật viên phòng thí nghiệm liên tục sử dụng thiết bị phân tích. Đối với điều này, các giao thức thử nghiệm được người vận hành nhập vào phần mềm điều khiển sẽ được sử dụng.
Các tủ ấm nuôi cấy tế bào công nghiệp, bộ nạp đĩa và đầu tip, trạm pipet, máy dán nhãn, máy quét mã vạch, máy niêm phong, đầu đọc huỳnh quang và máy đo quang phổ cũng được sử dụng trong ứng dụng này. Kính hiển vi tiêu điểm tự động HCA với bốn kênh huỳnh quang làm thiết bị đánh dấu được bao gồm trong hệ thống AGAMEDE. Đối với thế giới công nghệ sinh học, thiết bị này đại diện cho mô hình thu nhỏ tương đương với kính thiên văn Hubble. Thay vì các vật thể thiên văn, nó phân tích hàng triệu cấu trúc tế bào và mô bằng cách chụp ảnh chúng với cùng chất lượng và hiệu quả. Thiết bị được trang bị bộ khuếch tán âm thanh cung cấp chất lỏng trong phạm vi nanolit (phần triệu mililit). Việc cung cấp nhanh chóng các khối lượng chất lỏng nhỏ như vậy làm giảm chi phí nghiên cứu và tăng tốc độ công việc. Bằng cách này, có thể thực hiện các thí nghiệm trong thời gian ngắn bằng cách sử dụng một bộ sưu tập hơn 115 nghìn chất hóa học.
Kinh nghiệm từ sức mạnh toàn cầu của Mitsubishi Electric
Nhấn mạnh rằng họ đã được hưởng lợi từ kinh nghiệm quốc tế trong việc triển khai một hệ thống tiên tiến như vậy lần đầu tiên robot và thiết bị thí nghiệm làm việc cùng nhau tại Ba Lan, Điều phối viên Giải pháp Lĩnh vực Khoa học Đời sống Mitsubishi Electric Ba Lan, Roman Janik; “Sự hỗ trợ của tổ chức toàn cầu Mitsubishi Electric, tổ chức cam kết cho các dự án đổi mới, đã vô cùng hữu ích trong dự án này. Tất cả chúng tôi đã làm việc chăm chỉ trong một thời gian ngắn để phát triển một giải pháp giúp các kỹ thuật viên phòng thí nghiệm dễ dàng nhanh chóng nhất có thể và chúng tôi có thể giao 100 mẫu mỗi tuần. "Đây là một kết quả đáng kinh ngạc đối với chúng tôi."
Tập hợp nhiều bộ môn
Dự án AGAMEDE mang tính liên ngành, tập hợp các thế giới về người máy, khoa học máy tính, thiết kế công nghiệp, toán học, sinh học và hóa học; Kỹ sư người máy của Mitsubishi Electric, Tomasz Scholz, người nói rằng đây sẽ là một dự án phức tạp ngay cả khi không có áp lực về thời gian, tiếp tục những lời của mình như sau: “Các giải pháp chúng tôi sử dụng cho dự án này là sáng tạo và độc đáo… Như trong nhiều dự án, thách thức lớn nhất là xác định mục tiêu và cách chúng tôi đạt được mục tiêu. Câu trả lời là tìm ra một ngôn ngữ kỹ thuật chung mà trong đó mọi người từ các lĩnh vực chuyên môn khác nhau có thể giao tiếp ở cùng một cấp độ và làm rõ những kỳ vọng. Cầu nối giữa thế giới học thuật, vốn nghĩ theo những thuật ngữ trừu tượng và thế giới công nghiệp, vốn thường tuân theo một hệ thống cố định, thường là một nhiệm vụ khó khăn, nhưng chúng tôi đã thành công. ”
Các cách tiếp cận mới trong lập kế hoạch phòng thí nghiệm
Nói rằng AGAMEDE đề cập đến Hy Lạp cổ đại với thiết kế của nó, GS. tiến sĩ Radosław Pilarski nhấn mạnh rằng họ cũng coi trọng khu vực phòng thí nghiệm nơi đặt hệ thống trong quy hoạch và kết luận bằng cách nói: “Phòng sạch được sử dụng để nuôi cấy tế bào vô trùng, không có cửa sổ ở hầu hết các phòng thí nghiệm, được tách biệt khỏi các tiêu chuẩn đã thiết lập bằng cách cho nó một diện mạo hoàn toàn mới. Nhờ các cửa sổ lớn được đóng cẩn thận, môi trường được chiếu sáng tốt. Với các tấm kính được thêm vào, đảm bảo rằng hệ thống luôn được quan sát và kiểm soát liên tục mà không cần phải mặc quần áo phòng sạch. Ngoài ra, nhờ các màn hình và máy ảnh 4K có độ phân giải cao được sử dụng trong nghiên cứu, AGAMEDE và các thí nghiệm có thể được xem từ xa từ mọi nơi trên thế giới.”
Hãy là người đầu tiên nhận xét