反斯托克斯仪

现在就考虑起来升级你的激光扫描显微镜吧！！！德国refined-laser专为相干拉曼散射显微术（CRS)设计的全光纤双色激光器。 refined-laser激光器专利调谐机制使系统没有机械延迟，并允许同步双色脉冲舒适地光纤传输。通过保偏光纤技术，降低了对维护和环境条件的要求。 该产品有以下几大特点： 1. 可用调谐速度 光子晶体光纤中波长转换的宽调谐范围；每一波长步调谐小于5ms；保持可选双输出之间的时间重叠 2. 为移动操作而设计 采用专利光纤技术，结构紧凑、坚固、可移动；不需要光学工作台-经证明可抵抗高达25米/秒的冲击；用于柔性和屏蔽脉冲传输的可选光纤输出 3. 舒心而为的操作体验 即插即用安装（可以和任一激光扫描显微镜搭配使用） ；风冷激光头；免提操作 主要应用：生物医学成像 使用两个不同颜色的同步激光束探测样品中的分子振动，不依赖于标记，例如使用染料。这种无标签的特性导致了它在生物医学领域的成功，是将CRS转变为临床环境的主要动力之一。 实时成像复杂的技术和生物样品含有丰富的不同成分，每种成分都有一组独特的分子振动。由于我们的双色激光的激发波长可以在5毫秒内调谐到特定的振动，因此对这些样品进行实时多色成像成为可能。在这样的调谐速度下，假设调谐和图像采集的时间跨度相等，每秒可成像100个用户可选择的振动分量。这是CRI应用于手术室等时间关键环境或大型研究中多个样本的重要前提。 应用CARS应用： （1）CARS 显微镜对脂肪储存的无标记成像依赖于 C-H 的固有分子振动，同时使 用 CARS 和双光子激发荧光（Two-photon excited fluorescence,TPEF）成像可以实现中性脂滴和自发荧光肠道颗粒的无标记可视化，用于分析脂质储存的遗传变异和代谢途径之间的关系[4]。图 CARS与双光子荧光信号用于脂滴成像[9]SRS应用： （1）用于对脂类分子定量地观察其空间分布。为了更好地了解肥胖及其相关代谢问题，需要深入 分析脂肪在细胞水平和组织水平积累的调控机制。SRS显微术使追踪脂类分子的动态活动成为可能，为解释与脂质相关的生理现象与机制提供了新的方法。 （2）SRS用于准确地运输过程及定位，进而分析药物分子对特定生理功能的实现作用。 例如下图所示，使用SRS 显微镜观察了组织中无标记的药物输运情况。二甲亚砜(DMSO)和维甲酸(RA)两种物质在小鼠皮肤组织中的转运过程图像。二甲亚砜和维甲酸亲水性不同, 通过角质层的方式也不同。 SRS 图像显示了这两者在输运方式上的差别和在角质层中的分布, 具有很强的药代动力学探测能力[8]。图 二甲亚砜(DMSO) 左 维和甲酸(RA) 右 的SRS成像结果[8]参考文献[1]Terhune R W , Maker P D , Savage C M . Measurements of Nonlinear Light Scattering[J]. Physical Review Letters, 1965, 14(17):681-684. [2]Duncan M D, Reintjes J F, Manuccia T J. Scanning coherent anti-Stokes Raman microscope[J]. Optics Letters, 1982, 7(8):350-352. [3]Zumbusch A , Holtom G R , Xie X S . Three-Dimensional Vibrational Imaging by Coherent Anti-Stokes Raman Scattering[J]. Physical Review Letters, 1999, 82(20):4142-4145. [4]李姿霖,李少伟,张思鹭,沈炳林,屈军乐,刘丽炜.相干拉曼散射显微技术及其在生物医学领域的应用[J/OL].中国激光:1-18[2020-02-17]. [5]Cheng J X , Xie X S . Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy:? Instrumentation, Theory, and Applications[J]. The Journal of Physical Chemistry B, 2004, 108(3):827-840. [6]陈涛,虞之龙,张先念,谢晓亮,黄岩谊.相干拉曼散射显微术[J].中国科学:化学,2012,42(01):1-16. [7]Woodbury EJ, Ng WK. Ruby laser operation in the Near IR. Proc of the IRE.1962,50:2367 [8]Freudiger C W, Min W, Saar B G, et al. Label-Free Biomedical Imaging with High Sensitivity by Stimulated Raman Scattering Microscopy[J]. Science,2008,1857-1861. [9]Yen K , Le T T , Bansal A , et al. A Comparative Study of Fat Storage Quantitation in Nematode Caenorhabditis elegans Using Label and Label-Free Methods[J]. PLOS ONE, 2010, 5. 创新点： 1. 最高可用调谐速度 光子晶体光纤中波长转换的宽调谐范围；每一波长步调谐小于5ms；保持可选双输出之间的时间重叠 2. 为移动操作而设计 采用专利光纤技术，结构紧凑、坚固、可移动；不需要光学工作台-经证明可抵抗高达25米/秒的冲击； 用于柔性和屏蔽脉冲传输的可选光纤输出 3. 舒心而为的操作体验 即插即用安装（可以和任一激光扫描显微镜搭配使用） ；风冷激光头；免提操作 相干反斯托克斯拉曼

北京时间9月25日零点，2021年拉斯克奖（The Lasker Awards）公布了三大奖项获奖名单。其中，基础医学研究奖由Dieter Oesterhelt、Peter Hegemann 和Karl Deisseroth获得，以表彰他们对光遗传学的贡献；来自BioNTech的Katalin Karikó和宾夕法尼亚大学的Drew Weissman获得临床医学研究奖，以表彰他们发现基于mRNA修饰的新治疗技术；医学科学特别成就奖则颁给了诺贝尔奖得主David Baltimore。 光遗传学被认为是一项注定要得诺奖的技术（相关文章： 光遗传学：一项注定要得诺贝尔奖的技术）。 实际上，对于光遗传学技术作出贡献的科学家不止这三人，还有他们的合作者和其他科学家。 科学的发展常常伴随着科学家竞争，这是科学的常态。每一项科学成果的背后，故事主角们都有不同的悲喜。但无论结局如何，每一位探索在知识边缘的科学家都值得我们深深的敬意。 撰文｜王承志 梁希同 林岑 责编｜夏志坚 陈晓雪 北京时间2021年9月25日零点，有 “诺奖风向标” 之称的拉斯克奖（the Lasker Awards）公布，三位在光遗传学领域作出重要贡献的科学家获得阿尔伯特拉斯克基础医学研究奖。 获奖理由： 发现了可以激活或沉默单个脑细胞的光敏微生物蛋白，并将其用于开发光遗传学——神经科学领域的一项革命性技术。 根据拉斯克奖官网介绍，三位获奖人的具体贡献分别是： 迪特尔奥斯特黑尔特（Dieter Oesterhelt），发现了一种古细菌蛋白质，它可以在光照条件下将质子泵出细胞； 彼得黑格曼（Peter Hegemann），在单细胞藻类中发现了相关的通道蛋白； 卡尔代塞尔罗思（Karl Deisseroth），利用这些分子创建了光触发系统，这些系统可以在活的、自由移动的动物身上使用，以理解在迷宫一般的脑回路中特定类别乃至一类神经元的作用。 大脑是人最复杂的器官，人的感觉、记忆、思考、运动等诸多生理活动，以及各种神经系统疾病都与神经元的功能息息相关。多年以来，理解各种神经元的具体功能一直是神经生物学的中心研究领域。 特异性地控制神经元活动对神经生物学家具有无法抵挡的吸引力。如果能特异性地激活一类神经元，那么就可以通过观察激活后的生理现象来推测其功能。同理，如果能特异性地抑制一类神经元，则可以推测这类神经元对哪些生理活动是必须的。 神经生物学家们尝试过各种方法来达到这个目标。比如，用微电极来刺激神经元，或者使用化学物质来模拟或者拮抗神经递质。但这些方法都有难以克服的缺陷：微电极控制的精度不够，比如不能特异性地控制一类神经元；化学物质控制神经元的速度难以控制，很难在毫秒级别进行操作。 紫色的膜与光传感器 1969 年，29岁的青年化学家迪特尔奥斯特黑尔特（Dieter Oesterhelt，1940年-）从德国慕尼黑大学学术休假，来到了美国加州大学旧金山分校电子显微镜专家沃尔瑟斯托克尼乌斯（Walther Stoeckenius，1921年7月3日-2013年8月12日）的实验室。 当时，斯托克尼乌斯正在研究一种可以在高盐环境中生存的古细菌的细胞膜，这种微生物现在被称作盐生盐杆菌（Halobacterium salinurum）。在这次合作中，奥斯特黑尔特证实盐生盐杆菌的细胞膜中紫色的组分含有视黄醛。随后，他和斯托克尼乌斯确定了古细菌中的一种蛋白质，并将其命名为细菌视紫红质（bacteriorhodopsin）。1971 年，他们提出细菌视紫红质起到了光传感器或光感受器的作用。迪特尔奥斯特黑尔特 | 图源：biochem.mpg 回到德国后，奥斯特黑尔特和斯托克尼乌斯继续合作这一研究。奥斯特黑尔特发现，细菌视紫红质可以将质子泵出细胞。这个神奇蛋白质，像是一个微型光能发电机，能吸收光子的能量，用这些能量把质子泵到细胞的外面，从而进一步转化为细菌所需的能量。 后来，科学家们发现了另外一种含视黄醛的光激活泵——卤化视紫红质（halorhodpsin），可以将氯离子输送到细胞中。这两种物质的发现和对其生物物理、结构和遗传学的研究，为光遗传学的发展提供了基础性的见解。 来自微生物的光敏蛋白 20世纪80年代，彼得黑格曼在位于慕尼黑的马克思普朗克生物化学研究所攻读博士学位。他的导师正是发现细菌视紫红质的迪特尔奥斯特黑尔特。 黑格曼的博士论文，研究的是来自另一种细菌的视紫红质——卤化视紫红质（halorhodopsin）。 卤化视紫红质存在于一种耐盐古细菌中，其利用光能将其生活的高盐度环境中的氯离子排出体外。黑格曼首先通过生物化学技术分离提纯了这一蛋白。彼得黑格曼 | 图源：project-stardust.eu 此时，刚刚在法兰克福的马克思普朗克生物物理研究所建立自己实验室的恩斯特班贝格（Ernst Bamberg）参与了进来，他通过构建体外系统来研究黑格曼所提纯出的halorhodopsin的电化学特性。 1984年获得博士学位后，黑格曼来到美国雪城大学的肯福斯特（Kenneth Foster）的实验室从事博士后研究。 福斯特研究的是另一种对光敏感的微生物：单细胞绿藻。这些单细胞的藻类具有趋光性，能够挥舞鞭毛向着有光的方向游去（它们需要光进行光合作用）。福斯特认为，单细胞绿藻也可能使用某种视紫红质作为它们的眼睛，从而得知光亮的方向，并且能驱动鞭毛游往有光的地方。莱茵衣藻 Chlamydomonas reinhardtii 1986年，黑格曼回到普朗克生物化学研究所建立起自己的实验室，开始潜心研究莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii，一种微小的绿藻）趋光性行为。 1991年，黑格曼发现，莱茵衣藻的光受体也是一种视紫红质，但它的工作方式与之前发现的各种视紫红质都不一样。衣藻视紫红质的光照之后会引起钙离子流入细胞中，从而引起的电流能够激发鞭毛的运动，他称之为光电流（photocurrent）。恩斯特班贝格（Ernst Bamberg） 人眼中的视紫红质感光之后也会产生光电流，通过神经传递到大脑之后就形成了视觉。人眼中视紫红质引起光电流需要经过细胞内一系列蛋白的信号传导，而黑格曼发现衣藻视紫红质产生光电流的速度比人眼中的视紫红质快得多。据此他大胆地推测：衣藻视紫红质本身可能就是一个可以作为电流开关的离子通道。 然而，此后的十年里，黑格曼使尽各种办法，也无法像当初分离提纯一样分离卤化视紫红质提纯出衣藻视紫红质，来验证他的猜想。 随着分子生物的发展，2001年，黑格曼和其他科学家通过测序衣藻的基因组发现了两个新的光受体基因。 为了证明它们究竟是不是苦苦追寻十余年的衣藻视紫红质，黑格曼找到了当初和合作研究卤化视紫红质电化学特性的班贝格。 此时的班贝格已经是普朗克生物物理研究所的所长。此前的1995年，班贝格就和普朗克生物物理研究所的科学家格奥尔格纳格尔（Georg Nagel）将细菌视紫红质表达在动物细胞中，使得动物细胞在受到光照时产生光电流。奥尔格纳格尔（Georg Nagel） 2003年，从黑格曼那里得到光受体基因后，班贝格和纳格尔用同样的方法成功地在动物细胞中表达了衣藻视紫红质蛋白，从而发现只要有这个蛋白单独存在，就能产生光电流，使阳离子流入细胞中，造成细胞去去极化。他们的结果终于证明黑格曼的假说：衣藻视紫红质是一个能被光所打开的阳离子通道。 从前人们知道，特定的化学分子，或者电压的变化，或者机械力的变化可以开关特定的离子通道，而能被光直接控制的离子通道还是第一次被发现，于是他们把衣藻视紫红质命名为视紫红质通道蛋白（Channelrhodopsins，ChR1）。这个词由离子通道（Channel）和视紫红质（Rhodopsin）组合而成。 他们还在爪蟾的卵细胞中表达了这种蛋白，发现光照可以引起细胞的静息电位发生变化。这项开创性的工作发表在了2002年6月的 Science 上。 2003年，纳格尔和黑格曼又发现了一个新的通道蛋白——ChR2。这一次，他们不但做了更深入的机制研究，而且把ChR2首次在人的细胞（HEK）中表达。作者在文章结论中写道：“ChR2能够成为控制细胞内钙离子浓度或者细胞膜极化水平的有用工具，特别是在哺乳动物细胞中”。 ChR1和ChR2的发现，让一些神经生物学家眼前一亮——这或许就是使用光来控制神经元的理想介质。而光遗传学的大门从这里也正式开启了。 光遗传学的诞生 视紫红质通道蛋白的发现，不仅仅解释的衣藻的趋光性行为，纳格尔和班贝格的实验还证明了这个来自衣藻的光敏感通道能独自驱使动物细胞产生光电流。因此，借助这个光敏感通道，就可以通过光来遥控动物细胞，特别是神经细胞的电活动。 用光来改变神经细胞的电活动是神经科学家长久以来的梦想，光刺激有着比传统药物刺激和电刺激更高的时间和空间的精确性，并且对组织的伤害更小。 20世纪90年代，科学家开始使用光控释放神经递质来激活细胞，但这种方法的时间和空间的精确性仍然不够。 2002年，奥地利神经科学家格罗米森伯克 (Gero Miesenböck）开始在光控中引入遗传学，尝试将果蝇眼中的视紫红质表达在哺乳动物细胞中，或者将哺乳动物的离子通道表达的果蝇的神经细胞中。使用遗传学的优势在于，可以专门针对研究者想到测试的神经细胞进行遥控，但米森伯克缺乏一种强有力的工具可以让光精确地改变神经活动。格罗米森伯克 (Gero Miesenböck) | 图源：cncb.ox.ac.uk 2003年在衣藻中发现的视紫红质通道蛋白正好提供了这样一个强有力的工具。 2000年，爱德华博伊登（Edward S. Boyden，1979-）来到斯坦福大学，在钱永佑（Richard Tsien，钱永健的哥哥）和詹妮弗雷蒙德（Jennifer Raymond）教授的指导下，研究小脑神经回路。 在钱永佑的实验室，博伊登遇到了钱永佑之前的博士生卡尔代塞尔罗思（Karl Deisseroth，1971-）。代塞尔罗思之前在斯坦福大学学习神经生物学，并在斯坦福医院当过精神科住院医师。 有着工程背景的博伊登和医学背景的代塞尔罗思经常在一起讨论当时神经生理学的研究技术。多次的思想碰撞让两位年轻人意识到，当时的技术还有很大局限，神经生物学家需要更好的工具来控制大脑中特异的神经元，他们决定开发这样的工具。Edward S. Boyden | 图源：mcgovern.mit.edu 他们最初设想可以使用磁场来控制神经元，在神经元中表达机械拉力敏感的离子通道，然后把微小的磁珠特异性连接到这种通道蛋白上，这样就可能通过外部磁场来控制神经元的电活动。但是，无论是找到合适的机械敏感离子通道基因还是把磁珠连接到通道蛋白上，技术难度都非常大。 后来，博伊登在阅读一篇1999年发表的论文中得到了灵感。这篇论文报道了在嗜盐碱单胞菌中发现的卤化视紫红质（halorhodopsin），能够在大脑的氯离子浓度下工作。这种视紫红质可以在受光照时激活离子通道。 博伊登意识到使用光来控制离子通道比磁场更容易实现。他写邮件给这篇论文的作者，索要了这个蛋白的基因。但后来由于博伊登忙于博士学位论文，这件事情被晾在了一边。 2003年秋天，代塞尔罗思即将独立成为PI，组建自己的实验室。他写邮件给博伊登，希望博伊登博士毕业后可以去他的实验室做博后，一起开展之前讨论的使用磁场控制神经元的项目。卡尔代塞尔罗思 | 图源：www.hhmi.org 从2003年10月到2004年2月，代塞尔罗思和博伊登为即将开始的磁控神经元项目阅读了大量的文献。恰在此时，纳格尔、黑格曼和班贝格及同事们在 PNAS 期刊上发表了前文提到的ChR2的论文。 博伊登阅读这篇论文时立刻意识到，ChR2拥有他们设想过的一切特性：在一个蛋白中把输入信号（光）和输出（去极化神经细胞）偶联起来。事实上，同时意识到这一ChR2这一特性可以用于光控神经细胞的，远不止博伊登一人。 博伊登写信给代塞尔罗思，希望能联系纳格尔索要ChR2的克隆。代塞尔罗思于2004年3月联系了纳格尔。那时，纳格尔已对ChR2做了一些改良，他把这些改良后的克隆寄送给了代塞尔罗思和博伊登。 博伊登当时还在钱永佑的实验室做博士课题。但从2004年7月开始，博伊登几乎把博士课题放在了一边，专心做起了ChR2在神经元中表达的项目。 2004年8月4日的凌晨1点，博伊登在钱永佑的实验室里用蓝光照射表达了ChR2的神经元，成功观察到了去极化和动作电位。早上，他发邮件给代塞尔罗思告诉了他的发现。代塞尔罗思回信：“太棒了！！！！！” 五个感叹号显示了他当时的兴奋心情。 2005年初，张锋（就是后来最早在哺乳动物细胞中使用CRISPR做基因编辑的那位，现麻省理工学院教授）来到代塞尔罗思实验室开始了研究生生涯。他改进了博伊登的表达体系，使用慢病毒在神经元中表达ChR2，大大增加了该系统的稳定性。 2005年4月19日，博伊登和代塞尔罗思把他们的发现投稿给 Science 杂志，遭拒稿，理由是没有具体的科学发现。5月5日，他们投稿到 Nature 杂志，Nature 建议把稿件转投给 Nature Neuroscience 杂志。经过一轮修改，Nature Neuroscience 接受了这篇文章。 光遗传学的其他研究者 自从黑格曼等在2003年发表了光敏通道蛋白ChR1和ChR2，很多科学家都意识到这类光控通道蛋白有极大的应用潜力。一场无形的竞争也在悄然展开。

克斯汀瑟罗（Kerstin Thurow）,海蒂弗莱舍（Heidi Fleischer）分析实验室的下一步发展是什么？今天传统的分析实验室的自动化程度仍然相对较低。然而，越来越多的样品和越来越大的成本压力也使得自动化在这一领域不可或缺。分析过程在过程步骤和所需实验室器具方面的复杂性需要新的概念和方法。自动化过程早已在生物筛选和制药行业领域建立起来。在环境分析、质量控制或食品行业的经典分析实验室领域，情况就大不相同了。除了用于分析测量的高度自动化分析仪外，大量的手动活动仍然占主导地位。这是通常更复杂的过程序列的结果，与生物样品相比，它涉及在分析测量之前进行大量的样品制备（例如，消化、固体溶解、使用腐蚀性或挥发性介质、在更高的温度和压力下工作、基质和分析物等的复杂分离）。另一方面，该领域没有针对样品容器的标准。与生物制药领域的标准微量滴定板 (MTP) 不同，分析测量技术中使用了大量容器，这些容器在体积、容器形状和所用材料方面存在差异。但即使在经典分析测量领域，也存在更高自动化的压力越来越大。造成这种情况的原因是越来越多的法规导致样品数量增加，成本压力越来越大，而且技术人员越来越短缺。虽然工业生产中的自动化通常致力于高样品量和统一过程，但分析解决方案更可能是灵活的解决方案，可以轻松适应不断变化的要求。这使得中小型公司对自动化解决方案感兴趣，因为它们经常面临不断变化的问题和较少的样本数量。因此，分析方法自动化领域具有超越经典生物制药过程的巨大发展潜力，并将在未来几年得到强劲发展。管处理的新概念虽然在生物制药领域使用微量滴定板的标准可用，它允许简单的编程，但在分析测量技术和相关过程中并非如此。分析测量技术中使用的大量不同的小瓶和试管需要新的处理策略。这里有不同的可能方式。一方面，存在一致的单个容器处理的可能性。这允许最大的灵活性，因为单个样品可以用不同的过程进行处理。同时，这个概念对系统的编程、控制和调度提出了最高要求。另一方面，也可以将样本组合成组，这些组排列在 MTP 足迹中。这允许使用符合 MTP 格式的经典自动化系统，例如移液器等。此外，可以实现更高的通量，因为可以省略单个样品的昂贵运输步骤（图 2）。为了将小瓶和试管输送到自动化系统和自动化子站，必须制定合适的程序。通常，可以使用通过传送带供应样品的系统。为了识别样本，可以使用带有条形码或 RFID（射频识别）的标签，其中在第一种情况下需要与方向无关的识别方法，以便将自动化系统的错误率降至最低。其他挑战包括所用容器的无差错识别，以及所含溶液的可靠确定和相界检测（图 3）。虽然这对于有色液体已经成为可能，但如果由于过程的特殊性，例如无法使用样品管内的电容测量，无色液体仍然是一个挑战。如果必须在管中检测颗粒并以有针对性的方式分离，则难度会增加。在所有情况下，都可以使用基于相机的方法。在这里，开发合适的图像处理算法来检测体积和相位以及将这些测量数据反馈到自动化系统（例如用于确定给药套管的浸入深度）是即将进行的开发的基本核心任务[1].双臂机器人的使用在过去，由于在高度管制的区域需要准确的协议，过程自动化通常受到限制。传统的自动化通常需要改变标准化流程，例如将配料流程从手动活塞冲程移液器（例如，Eppendorf）更改为自动液体处理器。然后不再给出程序的可比性。此外，还需要对现在的自动化程序进行广泛的重新验证。随着双臂机器人的引入，可以消除这些问题，并为这些领域提供自动化解决方案。由于两个手臂和高自由度，这些系统能够执行类似于人类的实验室过程，具有相同的实验室设备和过程步骤。这导致了 1:1 的自动化，即自动化系统中手动过程的完全相同的表示。由于类似人类的运动，甚至可以集成没有接口的实验室设备，例如由开关和旋钮激活的超声波浴。此外，气相色谱仪、液相色谱仪和质谱仪等测量系统的自动处理迄今为止一直是一个问题，因为这些系统通常不是为基于机器人的操作而设计的。这里也有许多手动过程，如移液，需要双臂之间的合作。两个机械臂的这种协调是将此类过程转移到机器人的现有挑战之一。此外，由于双臂机器人的工作范围有限，因此必须规划最佳的无碰撞路径。这通常通过示教程序完成。然而，最近的发展也依赖于计算机辅助模拟方法。要让机器人实现真正的 24/7 全天候运行，需要解决的另一个问题是将样品和实验室器具输送到系统的智能方法。全自动化与智能部分自动化如果经济上可行，完全自动化通常是所有自动化工作的目标。在分析测量技术领域，由于环境条件和安全要求，还存在子过程无法集成到复杂系统中的额外问题。例如，由于产生有毒气体而导致的微波消解需要适当的安全预防措施，例如在特殊通风橱下工作。为了在这种复杂的过程中实现完全自动化，使用移动机器人是一个显而易见的选择。这些可以接管部分自动化系统之间的样品和实验室器具的运输。当前和未来的研究领域包括所用移动机器人的导航和定位问题以及碰撞检测和避免方法。这里有不同的方法，例如可以使用激光扫描仪、紫外线或红外线检测器。特别是，移动系统准确抓取和放置样品的策略对于确保安全、无污染的运输非常重要。这需要对机器人手臂的运动学进行广泛的描述，作为其编程的基础。进一步的发展包括将移动机器人的活动范围从纯粹的运输功能扩展到样品的操作可能性（集成机器人）[3]。通过移动系统准确抓取和放置样品的策略对于确保安全、无污染的运输非常重要。这需要对机器人手臂的运动学进行广泛的描述，作为其编程的基础。进一步的发展包括将移动机器人的活动范围从纯粹的运输功能扩展到样品的操作可能性（集成机器人）[3]。通过移动系统准确抓取和放置样品的策略对于确保安全、无污染的运输非常重要。这需要对机器人手臂的运动学进行广泛的描述，作为其编程的基础。进一步的发展包括将移动机器人的活动范围从纯粹的运输功能扩展到样品的操作可能性（集成机器人）[3]。自动化系统的数据处理和管理自动化的主要目标是提高分析过程的吞吐量。为了防止在评估收集的数据时出现瓶颈，需要合适的自动化数据评估方法。为了实现尽可能高的平台独立性，基于 Web 的解决方案是此处的首选方式。测量结果的评估还必须允许组合单个样品的不同测量数据 [4]。对于未知样品的分析测量，这还包括从不同的单独测量及其组合中提取相关信息，以对化合物进行唯一识别。另一个问题是自动化系统的管理。如果不可能有一个完整的自动化系统，但必须协调不同的子自动化系统（可能包括移动机器人作为运输系统），则需要使用分层组织的工作流管理系统。这需要新的工作流控制解决方案，允许将各种异构自动化 IT 系统与移动机器人控制系统集成。对于工作流规划，提供了一个数据基础架构，支持在主数据和流程数据管理以及数据访问方面的流程建模和执行。通过使用图形规划编辑器，从人体工程学的角度来看，灵活的工作流程建模成为可能。需要为工作流控制开发用于解释工作流模型的优化策略。此外，总结未来的分析实验室将以更高程度的自动化为特征。除了可以接管完整流程序列的全自动系统外，如果出于经济或安全考虑，具有自动化岛的分布式解决方案也将被使用。机器人，即使是移动形式，也越来越多地成为实验室人员在样品和实验室器具的运输和操作方面的支持者。这可以同时实现更高的吞吐量和高度的灵活性。自动化系统也将引起中小型公司的兴趣。作者Prof. Dr.-Ing.。克斯汀瑟罗（Kerstin Thurow）1, Priv.-Doz.工学博士。海蒂弗莱舍（Heidi Fleischer）2隶属关系：1罗斯托克大学生命科学自动化中心。德国罗斯托克；2罗斯托克大学自动化研究所，德国罗斯托克个人简历Kerstin Thurow是罗斯托克大学（德国）生命科学自动化中心主任。她于 1995 年毕业于慕尼黑路德维希马克西米利安大学，并于 1999 年在罗斯托克大学获得测量与控制工程专业的资格证书。自 1999 年以来，她一直担任自动化技术/生命科学自动化领域的教授。研究领域包括机器人技术、移动机器人技术以及数据处理和管理领域。Thurow 教授发表了 200 多篇论文。她是汉堡科学院的创始成员和德国工程科学院 (acatech) 的成员。Heidi Fleischer是罗斯托克大学生命科学自动化中心“生命科学自动化 - 过程”研究领域的负责人。她在罗斯托克大学学习信息技术/计算机工程并获得博士学位。2011 年在这里。Fleischer 于 2016 年获得资格，并获得了“测量和自动化技术”领域的 Venia Legendi。她的研究领域包括用于分析研究的样品制备过程的自动化。原载：威利分析科学 Future Lab – The Automated Laboratory of the Future供稿：符 斌，北京中实国金国际实验室能力验证研究有限公司