自动时仪

实验室自动化是通过“机器人换人”、“人工智能替代人类智能”的现代技术，对传统劳动密集型实验室进行技术革命，实现无人化、精准化和高效化的效果，其技术特点是自动化、智能化和云端化。实验室自动化的应用市场包括医药研发、生物学、医学检验、食品药品安全检验检测、环境和水质监测等领域，这些领域都是目前全世界各国关注的热点问题。实验室自动化和智能化正在成为一种趋势，就像工厂的自动流水线一样，实验室机器人会按照标准化的工作流程完成实验操作。未来我们把这类融合了自动化、实验室机器人、人工智能、大数据、物联网、云计算等信息技术以及现代化学和生物基础知识的实验室称为智慧实验室。实验室自动化发展大体上经历4个主要阶段。实验室自动化1.0阶段实验室自动化1.0是指单一设备自动化，属于设备自动化范畴，功能比较单一，一个自动化设备往往只有一种或一两种功能，需要人来操作使用，只解决了检测工艺流程中的一步或一两步。例如自动化配液，自动化称量，自动化离心，自动化消解以及自动化测试等操作，如乳品质量检测中使用的乳品分析仪（图1）、功能食品检测电子舌（图2）等，这些设备在乳品质量安全检测中执行比较单一的地特定功能检测。图1 乳品分析仪图2 功能食品检测电子舌这些单个设备零散分布在实验室的不同地方，人工操作单个设备仪器，功能单一，国内相当多的实验室处于该实验室自动化1.0阶段。实验室自动化2.0阶段实验室自动化2.0是指工作站形式的自动化，仍然属于设备自动化范畴。一台设备整合了多种功能，一个批次可以处理一定数量的样品，一个批次内可以做到无人值守，批次之间需要人工补料和下料。例如，液体处理工作站（图3）图3 液体处理工作站实验室自动化3.0阶段实验室自动化3.0是指流水线形式的自动化，自动化设备与设备之间自动传输样品，实现了全实验室自动化，多以流水线形式呈现，类似于工业自动化，包括自动化样本运输、自动化开盖压盖、自动化离心、自动化混合、自动化过滤以及自动化上机检测等。流水线形式自动化应用最多的是医学检验，如生化检测自动化流水线、免疫检测自动化流水线、血液检测自动化流水线、微生物检测自动化流水线等（图4）。图4 生化免疫自动化流水线实验室自动化3.0的出现大多是在医学检验和生物医药等领域，主要是由于这些特殊领域检验时效性要求和工作重复繁重特点，这种社会需求使该领域成为实验室自动化3.0的排头兵，目前国内在医学检验领域基本普遍采用该流水线自动化工作方式。实验室自动化4.0阶段实验室自动化4.0是指智能化自动化的实验室，属于流程自动化，在全实验室自动化3.0基础上，加入人工智能，实验室自动化4.0技术，不仅仅代替劳动力，而且还代替了一部分脑力劳动，具有机器学习、自动判断、自我决策能力，这里自动化实验室多用在研究型实验室领域，特别是解决多品种、小批量、多批次、高时效的检测需求，在全实验室自动化基础上，融入机器深度学习等人工智能，即实验室智能化操作和管理，通过对智能实验室机器人发出指令，进行所有的实验室操作，包括样品前处理、分析检测和实验数据的处理，并可以循环往复地进行，如利物浦大学的案例（图5）、伊利诺伊大学的案例、zymergen、ginkgo等公司的应用。曼森生物正在为合成生物学、医药、食品领域开发实验室自动化4.0的技术解决方案（图6、图7）。图5 人工智能机器人科学家图6 曼森生物合成生物学自动化实验室图7 曼森生物食品药品检验实验室实验室自动化4.0已成为未来实验室建设的趋势，将引领现代化高效低碳实验室自动化建设的方向。云端实验室云端实验室是指科学家可以通过网络浏览器登录在线云实验室平台，在一张空白画板上，画出想要制造的分子化合物框架结构，平台使用机器学习来预测所需的成分和混合的顺序，然后将指令发送到远程实验室的机器人去执行。云端实验室结合有自动化仪器设备、实验室机器人、人工智能和云计算平台的集成化实验室，实验人员只需远程设定好实验步骤，远程实验室机器人就可以在云端实验室接受指令负责解决下游的实验操作过程，并将实验数据反馈给实验技术人员。在全球目前比较成规模的商业化云端实验室有Emerald Cloud Lab和Strateos等公司。国际商业机器公司IBM也建立了一个名为RoboRXN的云端制药实验室（图8），该实验室能使科学家足不出户就能设计并合成新分子。科学家只需在浏览器上登录便可进入实验室，在服务器上画出需要制造的分子骨架结构，平台会将指令发送给远程实验室里的机器人来执行这个过程，实验完成后平台就会将结果报告发送给科学家。图8 RoboRXN化学实验室机器人科学家关于曼森生物:曼森生物是一家为生命科学领域实验室自动化建设提供高品质创新产品、技术支撑和全实验室自动化解决方案的高新技术企业，拥有自主知识产权和实力强大的技术研发团队，始终坚持将生命科学实验和AI及高通量自动化实验相结合，致力于为合成生物学、生物医药、医疗医学检测及食品安全检验检测实验室提供全方位全流程自动化和智能化综合解决方案，产品涵盖从食品安全、药品安全到生命科学领域智能机器人自动化工作站系统、全流程检验检测实验室自动化以及配套自动化和智能化仪器设备及相关耗材等。文章来源：本文由上海曼森生物整理提供内容审核：郝玉有博士排版校对：刘娟娟编辑

谱育科技成立5周年 诚意之作始终以客户为中心重磅打造一系列新品，敬请期待！谱育出品，必属精品全自动水质分析实验室面对越来越多的水质检测需求，针对传统实验室手工检测“效率低、投入大、安全风险高、数据质量不可控”等问题，谱育科技率推出了“全自动水质分析实验室”系列产品，通过一体化信息管理，标准化、全自动、大通量、快速监测等手段，能够“自动、快速、精准”地检测高锰酸盐指数、重金属、TP、TN、COD、NH3-N等因子，实现从分样-前处理-分析-报表的全流程自动化。根据“全自动水质分析实验室”理念，谱育科技推出了“全自动水质COD分析仪”和“全自动总磷总氮分析仪”两大新品，分析方法完全符合相关国家或行业标准方法，通过水质分析自动化，有效缩短了分析检测周期，数据质量全流程在线可控、数据全流程可溯源，大幅度提升了水质分析的检测效率和数据质量。全自动水质COD分析仪全自动总磷总氮分析仪全自动分析仪特点全自动系统集成了开盖/关盖、取样、前处理、分析、质控、数据报告全自动水质分析功能，精准高效，避免误差，免去手工检测的一系列烦恼。高通量可实现复杂工序多位并行处理，单台分析仪器每天可处理上百个样品量，满足高峰时期大批量的样品检测需求。信息化全过程对样品信息进行智能记录，自动、实时采集检测过程中的样品信息、仪器设备状态、监测数据等，自动质控并生成检测报告。全自动水质COD分析仪，从开关盖，加试剂，混匀，清洗、排空，生成报告，不仅涵盖了全流程自动化的特点，同时，还具备光程范围更宽泛，测量范围更宽广，不同比色皿产生的误差极小等优点，可广泛适用于综合排放、农林养殖、公共卫生等领域。全自动总磷总氮分析仪，支持总磷总氮同批次检测，全自动化执行分析检测任务，批次水样同步质控，每一个测量值都可溯源，实时掌握样品检测状态、设备运行状态，操作维护便捷，可广泛适用于有色、浑浊、清澈样品检测。 全自动分析系列产品● 全自动高锰酸盐指数分析系统基于智能机械臂技术平台，实现高锰酸盐指数的自动化检测，检测方法完全符合地表水、地下水、饮用水等相关的国家标准。● 全自动重金属分析系统基于ICP-MS/ICP-OES分析技术，满足70多种元素ppt级痕量检测需求。通过搭配石墨全自动消解、自动过滤等辅配系统，满足水质、土壤、食品、药品、血液等有毒有害限值元素国家法规标准分析检测要求。

BOPA是双向拉伸尼龙薄膜（Biaxially oriented polyamide (nylon) film）的英文简称 双向拉伸尼龙薄膜（BOPA）是生产各种复合包装材料的重要材料，成为继BOPP、BOPET薄膜之后的第三大包装材料。与其他薄膜相比，BOPA薄膜比PE、BOPP薄膜具有更高的强度，比EVOH、PVDC薄膜具有低成本和环保方面的优势，是食品保鲜、保香的理想材料，特别适合于冷冻、蒸煮、抽真空包装，且无毒无害。BOPA薄膜是以PA6（聚酰胺6）为原材料制成的，由于高分子聚合物的结构和产品性能有密切的联系，原料的特性会直接影响薄膜的拉伸强度，其中相对粘度是较为核心的指标之一，相对粘度高表明分子量高，大分子的链段长，分子间的引力大，拉伸成膜后的机械强度相应要高一些。一般生产可拉伸的尼龙6（聚酰胺6）树脂的相对粘度会要求在2. 7~3.5左右。GB/T 12006.1-2009中对聚酰胺切片黏度测量给出了具体的实验方法，采用乌氏毛细管法测试PA6（聚酰胺6）切片的相对黏度，并且随着生产企业以及研发机构等对于实验数据高标准、高效率及高安全性的要求，全自动乌氏粘度仪取代简易的粘度测试设备被更多的应用于PA6（聚酰胺6）生产及研发领域之中。以IV3000系列全自动乌氏粘度仪、MSB系列多位溶样块、ZPQ智能配液器一整套黏度测试设备为例： 实验流程：1. 智能配液过程使用ZPQ智能配液器进行配液，点击配液功能后，直接输入浓度和质量（可通过连接天平直接获取），可直接计算出所需要的目标体积进行移液并且精度可达0.1%。可避免因手动配液方法导致的精度差、效率低及数据误差等问题。ZPQ智能配液器还具有密度计算功能，移取液体体积后，输入质量（可与天平通讯，直接获取），即可自动计算出密度值。2. 溶样过程MSB系列多位溶样块，采用金属浴的方式进行加热溶样并具有自动搅拌功能，同时可容纳15个样品。溶样效率快、转速可调、溶样时间可调、溶样温度可调、溶样温度可达180℃。3. 测试过程IV3000系列全自动乌氏粘度仪可实现自动连续测量，全程无需人员看管。并且采用的智能红外光电传感器，保证测量时间可达到毫秒级，可有效确保实验数据的精度，避免人工实验导致误差。4. 测试结果：IV3000系列全自动乌氏粘度仪连接电脑端，得出结果可在计算机上直接显示，并有数据储存、多样化粘度分析报表等多种功能。5. 粘度管清洗干燥过程：仪器可自动排废液，自动清洗并干燥粘度管，粘度管无需从浴槽中取出，粘度管不易损坏，减少耗材成本支出。清洗模式可多种选择，同时具有废液分类收集功能，减少废液回收成本及避免因多种废液混合导致的风险。IV3000系列全自动乌氏粘度仪可实现自动测试、自动排废液、自动清洗，自动干燥，告别了粘度管是耗材的时代。