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目前,越来越多的实验室开始投入使用自动化工作站来自动化他们需要大量液体处理操作的分析实验。 自动化工作站不仅可以提高实验通量、还能保证分析步骤的一致性,避免可能的人为错误。 实验室自动化需要大量的时间和资金投入,所以您一定希望这些投资物有所值。 在哈美顿,我们从两个方面来保证您自动化项目的中期和长期成功:

   
   
  下面是自动化液体处理技术的概况以及您在开展一个自动化项目时应该考虑的问题。
自动化工作站系统能为您带来什么好处?
自动化工作站系统不能实现的功能
怎样定义您的项目需求?
液体处理工作站的结构
自动化液体处理的移液原理
软件
完整的整合方案


自动化工作站系统能为您带来什么好处?
您通过自动化处理您的分析实验,可以提升您实验的可重复性,而且在大部分情况下,可以提高实验的处理通量。
自动化处理过程可以将您和您的工作人员从耗时耗力的重复性工作中解放出来,从而使您有更多时间进行创造性的思考。

自动化工作站系统不能实现的功能
自动化系统不能自动提高移液的质量和效益,只有在按照实验分析步骤,精确定义适应自动化处理的流程的情况下,实验效益才会与手工实验相当或优于手工实验。
在一些需要密切手眼配合的人工实验中,例如处理吸头尖端液滴携带问题时,自动化处理工作站不能完全模拟人工。 换言之,即便对于哈美顿这样采用高级监控特性技术的工作站系统,要完全模拟复杂的手工操作也是一项挑战。

怎样定义您的项目需求?
一个项目的需求通常由以下几个部分组成:
分析流程的步骤分析
实验通量与存贮能力:这也包括您实验中无需人工干预时间的需求。根据这些需求,就可以选择适当的工作平台和存贮空间等。
样品和试剂的类型: 特定液体(例如高粘滞性液体)的体积和特性会影响移液的性能,所以要根据液体的特点或特定的移液参数来配置工作站。
使用的实验耗材类型:实验耗材指的是在自动化工作站系统上使用的微孔板、试管等。在自动化系统上,有些耗材易于处理,而有些则不易处理。所以一个自动化项目能否成功,选择适合的耗材就非常重要。
自动化程度:80/20%原则:确定最合理和有效的自动化程度要求,因为从20%到完全自动化不同的项目要求对花费有很大的影响。
空间要求:像其它实验仪器一样,自动化工作站也需要一定的实验室空间,以及电源、气体入口、真空排气口和实验相关的其它特定要求的配置,这些都可能需要实验室空间的改造。
用户接口:对于实验程序,您可能希望给不同的用户有不同的进入权限,或者希望定义特定的错误处理程序。除此之外,您可能还希望有简单易用的用户界面。这些要求都会对程序开发和花费产生影响。
数据处理:任何为处理大量的微孔板实验而设计的自动化系统,对每个板都需要有复杂数据的追踪能力,而且数据应该被稳定维护和易于共享。除此以外,如果要与实验室信息管理系统(LIMS)相连的话,还需要特定的接口。
在哈美顿,我们使用标准化的应用清单记录客户的初始需求,您可以从这里下载清单:PDF file只读Word文档,对照这个清单确定您的项目。

液体处理工作站的结构
大部分的液体处理工作站都有相似的硬件结构,这通常包括:
操作台:在上面放置样品和试剂
移液臂:用于安装移液器,通过移液臂的移动,移液器就可以在实验耗材上进行操作。
移液器:用于移液。我们提供单通道的移液器,以及96通道和384通道的的移液模块。
 

自动化液体处理的移液原理
空气置换技术: 该技术是目前液体处理工作站中使用的最新技术,它与手动移液器的原理类似。采用空气置换技术的工作站无需系统溶液、注射器、阀门和任何复杂的管道系统。它的优势在于: 避免了由于系统溶液导致的交叉污染和稀释效益;可以监控每个移液步骤(比如凝块堵塞探测);可使用压力传感器进行液面探测; 此外,只需更换不同大小的吸头,就可以覆盖较大的移液体积范围,而无需手工修改任何配置。空气置换监控技术是哈美顿STAR系列工作站使用的主要移液技术。
容积技术: 使用一次性塑料微型注射器。该技术的优点是可以避免移液时的污染和气溶胶,而局限在于对于高密度的微孔板(如384孔板或1536孔板)不适用,而且吸头的容量最大为300ul。该技术应用在哈美顿的ATplus2工作站中。
液体灌充系统:基于稀释器技术,包含自动注射器、阀门、管道等。 该技术的优点是在较大的移液体积范围内性能优良,但它需要根据不同的移液体积范围,手工更改仪器注射器和钢针的尺寸配置。 该技术的局限性在于存在系统溶液的交叉污染和稀释效应。另外,由于管道和系统溶液需要定期更换,系统维护也较复杂。这个技术在哈美顿的MICROLAB 4000 series和许多其它厂商的同类产品中被采用。
 

软件
现有液体处理工作站的软件编程基于以下两个步骤:
首先,定义执行实验任务所用的实验耗材,以及它们在操作平台上的位置。这个步骤叫做“生成操作台布局”。
第二步是根据定义的操作台布局进行移液转移的分步编程,这个步骤可以通过单步编程或复合命令编程来实现。
一些厂商也提供时间表工具,可以对系统运行时并行进程中使用的资源进行自动配置。

完整的整合方案
在一些案例中,一个自动化方案不仅包括液体处理,还包括其它分析仪器的整合,您可以从这里了解更多关于哈美顿可提供的整合仪器信息。
 

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