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拥抱未来的实验室

2020-09-07 20:1216550
 像飞行汽车一样,无纸化实验室仍是人们的理想之选,但是其他许多进步也使它摆脱了制图局而进入了研究实验室。而且,即使COVID-19大流行病引起了研究人员的关注,持续的技术进步也正在出现。
 
智能技术,人工智能,小型化和自动化正在变得实用,从而为管理人员和技术人员简化了实验室的生活。同时,更快交付结果的压力也在增加。因此,实验室必须快速而灵活。对于实验室经理来说,改善采购流程是提高效率的关键途径。了解到这一点,实验室供应商正在尝试简化产品选择和订购过程。实验室供应商Zageno就是一个很好的例子。它被称为“实验室用品的亚马逊”,这意味着实验室经理可以在一个网站上比较和购买他们的绝大多数用品和设备,并且仅处理一张发票。
 
为此,Zageno正在围绕实验室自动化,智能实验室和最佳实践建立社区。 “我们首先创建了一个社区。然后,基于反馈,将其扩展为提供客户所需的产品数据和相关的科学参考。” Zageno联合创始人兼首席产品官David Pumberger说道。 “我们应用了算法和工具来提取评分,以帮助实验室经理及其科学家进行产品选择。我们称其为科学分数。它总结了有关产品的所有信息,以向用户指示该产品在现实世界中的性能。”
 
因此,客户“可以使用我们的平台对产品进行识别和评分,并在电子商务平台上将产品添加到各个供应商的购物车中,” Pumberger说。由于整个体验都是集成的,因此效率更高。在这方面,该网站类似于Expedia,后者比较了各个供应商的定价。
 
应用程序和语音助手
“实验室经理需要与科研人员更有效地沟通,” Punmberger继续说道。 “汇总的电子邮件会话和活动挂图今天无效。相反,他们需要互连的工具。”
 
一个选择是Notion,这是一个适用于iOS和Android的新管理应用程序。它是专为项目管理而设计的,是实验室经理需要进行有效远程工作的所有其他工具。它提供拖放功能,在所有设备上同步,并帮助管理人员处理电子表格,文档,日历,看板和Wiki,并在无文件夹,大纲样式的组织内实现实时协作。
 
对于台式科学家来说,“该行业正在寻求开发一些人类技术,例如用于实验室的'Alexa',”赛默飞世尔科技产品开发总监David Joyce说。例如,HelixAI提供了一个应用程序,该应用程序使用带有常用短语的模板,将Alexa设置为生命科学和化学实验室的语音助手。它可以管理库存,中继协议中的步骤,访问标准科学参考并记录注释。美国和欧洲的其他公司正在开发其他几种语音助手。
 
数字仪器连接
但是,挑战不仅是改善人员通信或访问协议,还更加深刻。尽管如此,“生命科学行业正在发生的最大趋势是数字化,” Hardin Scientific首席执行官Aaron Hardin说。这是当今许多创新的基础。
 
科学家及其管理人员也需要让他们的仪器更有效地相互共享数据的方法。目前,仪器收集的很多信息都是手动复制的,这会导致错误并减慢实验室工作流程。仪器最初以电子方式共享数据的努力导致了孤岛解决方案,其中某些设备已连接,而另一些则未连接。连接性显然正在增加,但是还有很长的路要走。

乔伊斯说:“在赛默飞世尔,我们确保我们的许多设备都是数字化的。”仪器和冻结器可以连接到云或内部服务器以共享数据。因此,实验室经理可以监视实验,从其智能手机检查操作参数并根据需要接收警报。因此,例如,如果冷冻压缩机出现故障,则会及时通知管理者以保存其样本。 Thermo Fisher的Connect移动应用程序使用户可以监控公司的qPRC和质谱设备以及冰箱。 “在不久的将来,它也将能够连接到第三方设备,”乔伊斯说。
 
Thermo Fisher的另一项创新是FTIR光谱学的OMNIC™软件,它使大型实验室或研究小组可以将所有光谱学设备的数据存储在一个地方,以便于访问,处理和解释。
 
优化AI的数据
“我们正达到技术和深度学习是工具而不是理论概念的地步,”哈丁说。 “笔记和观察结果可以被输入到神经网络中,以发现被忽略的模式和关系。”他在谈论人工智能(AI)。它已在许多领域使用,但对于学术实验室来说,它仍然是寻找应用程序的解决方案。 “只有(专门针对这些实验室的)少数算法被编写出来,并且它们具有不一致,充满错误的数据库,” Hardin补充道。
 
为了改善这种情况,Hardin Scientific于5年前开始清理数据,当时它开始创建AI发挥潜力所需的数据采集工具。他说,该项目的结果是“描绘了过去十年中发布的每个主要实验的树形图,其中包括依赖性,支持/不支持的证据以及见解。”他说,在单个实验室中,他的解决方案可以提供每个实验的数据,因此可以实时跟踪样品,而无需其他用户输入。因此,科学家无需打开设备即可获得样品水平的实时图像和数据,例如查看细胞活力。
 
这种数字化程度也使实验室管理人员更容易确保仪器的最佳运行。乔伊斯说:“通过访问在线维护记录和校准信息,他们可以查看仪器队,检查维护状态并评估利用率,以确定需要补充哪些或未充分利用的东西。”
 
诸如增强现实(也称为混合现实)之类的相关技术正在开始取得进展。 “可穿戴技术(如人工现实眼镜)将在有效的最早领域之一是文档支持,以更好地理解步骤和协议并记录结果,” Pumberger预测。根据您当前所见,这对于设备维修和获得专家建议也非常有用。例如,加州理工学院等大学实验室正在开发虚拟现实和AR环境,以可视化肿瘤。
 
尽管数字解决方案变得越来越强大,但它们仍无法为实验室中的所有仪器提供单一的数据仪表板。对于实验室经理和设备制造商而言,这仍然是理想。 “这是规模问题,”乔伊斯指出。 “有成千上万不同年龄的仪器,许多仪器没有启用IoT。这是一个非常不均匀的环境。”在可以使用单个仪表板之前,必须进行大量标准化工作才能理解来自多个供应商和仪器的数据格式。
 
新工具和选项
Pumberger说:“还有一种趋势是,更小的,更易于使用的仪器具有内置的连接功能。”良好的用户体验曾经是一种奢侈。现在,它已经成为吸引用户和帮助乐器赢得奖项的差异化点。 Double Helix推出了用于宽视场显微镜的模块,该模块可实现纳米级的细胞内和细胞间3D可视化。名为SPINDLE®,它无需插值即可提供有关细胞结构的X,Y和Z信息。在2019年,SPINDLE赢得了国际光学和光子学会(SPIE)的棱镜奖,用于诊断和治疗。
 
今年的SPIE获奖者是TERA-Fab E系列束笔光刻设备。它使用多达20,000只可独立寻址的笔在200 nm以下的分辨率下用光来图案化表面。借助它,研究人员可以将0.5 x 0.4 cm2的图案区域上的场缝合在一起,以在不使用洁净室的情况下快速制造光掩模并在使用时对感光表面进行光刻处理。
 
BrandTech Scientific的HandyStep®touch声称是第一款具有触摸屏操作和自动吸头弹出功能的电子重复移液器。屏幕的操作就像智能手机一样,让用户滑动即可访问功能,点击以获取集成的帮助功能,并且始终在视图中包含重要信息。

技术在飞速发展,使一些实验室不愿投资,也不愿租赁。 但是,还有第三种解决方案:硬件即服务(HaaS)。
 
HaaS提供特定的硬件,实时监视和控制,预测性维护AI,软件以及无限的云存储,维护和技术支持。 哈丁说,按月订购可以省去融资或租赁设备,然后折旧资产,同时确保实验室设备保持最新状态。
 
速度,准确性,敏捷性和效率在当今的生命科学实验室中至关重要,并且在未来将变得越来越重要。 对于实验室经理来说,这意味着采用技术(如此处所述)来帮助其实验室高效运行。
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