将手工与自动化相结合

Ilka Ottleben Labor 0 2020-05-27

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未来生化实验室的关键词之一是交互工作站,即将传统的手工操作和自动化,信息技术结合在一起.

这个由弗劳恩霍夫协会IPA开发的半独立传输系统可以使实验室工作人员从烦杂的送取实验材料的差事中解脱出来。

未来生化实验室的关键词之一是交互工作站，即将传统的手工操作和自动化、信息技术结合在一起。

实验室一直是生物和化学领域研究、开发及小规模生产的中心工作场所。在生化实验中，复杂的程序流程需要进行许多由仪器设备帮助才能完成的手工操作步骤。例如为了证明血液中某种特定的蛋白质，需要把抗体以各种不同的浓度植入研究物质，有时对每种物质要进行几百次这样的操作。除了这种苦役，实验员还要花费大量时间用于相关工作，如规划和设置仪器、送取样本和试剂以及对实验做记录和评估分析。即便使用了“实验室信息管理系统（LIMS）”，附带做记录的时间也会占用到整个工作时间的70％。毫无疑问在这种情况下需要自动化，其目的不仅为了有效设置实验室内的工作流程，也为了提高整个过程的可重复性和记录的精确度。而实验员的直觉与他的灵活性一样不会因为自动设备的使用而降低。

交互的实验方案

一个完全的实验室自动化，只有针对频繁发生并经常重复的过程才会被作为选择之一。实验员的人工操作在相当长一段时间内还是不能被取代的。但是如何通过技术设备有效提高实验员的工作能力呢？

近几年，位于斯图加特的弗劳恩霍夫协会IPA的生产和过程自动化部门一直致力于开发将手工操作和实验室自动化相结合的解决方案。通常，由于设计程序的高成本以及安全方面的考虑，实验室的人机直接连接并没有实现。该部门开发了一种交互的实验室方案，这个方案考虑到机器设备和手工操作位置之间的逻辑联系，同时通过信息科技对实验员进行有目的的协助与支持。

一个被称为“收起你的小桌子”的项目开发了一种半自动化传输系统，通过这个系统可以完成试剂和样本在实验室内手工与自动化工作领域的传送。这个传输系统由无数个小的桌面自动机组成，它们会游走在各个站点之间的“街道”上。“街道”通达到各站点之间的平面，上面粘上或用颜色标明用于导航的轨道。用这种方法可以实现系统与已有的实验室环境的一体化。

这种传输系统需要实验员融入到信息流中，几年以前，弗劳恩霍夫协会IPA就已经开发了一个交互实验室工作站，通过对实验设备和容器的跟踪来完成对手工操作的自动引导、记录和监督，工作指示与说明就这样在工作台上进行传送。

转化的进展

目前该部门正在开发新一代的交互工作站，由玻璃工作台后面大面积的平面显示器进行监控。在这里，实验员可以看到实验室信息管理系统（LIMS）关于他所要操作的任务、方法和工作步骤的所有信息。此外，按下按键就可以预订所缺少的材料和样本，桌面传输器会把它们准确地放置到所需的工作位置上。然后自动机会相互连接，把样本传到下一个需要操作的位置进行操作。完成以后或者把样本储存起来，或者再放到实验桌上备用。

交互工作站和桌面传输系统是实验室今天乃至未来的存在形式，这种系统的使用说明，即使实验室中仍包含手工操作，也可以把产品（如药品）更快地投放市场。