AutomatisierungslaborDer Kern besteht darin, Mechanik, Sensorik, Steuerung und Informationstechnologie zu integrieren, um den experimentellen Prozess ohne menschliches oder geringes Eingreifen nach festgelegten Regeln durchzuführen und den gesamten Prozess der Datenerfassung, Verarbeitung und Verwaltung zu kontrollieren. Die Kerntechnologien umfassen den Roboterbetrieb, die Verarbeitung von Flüssigkeiten und Proben, die Integration von Sensoren und Prüfungen, die Prozesssteuerung und das Informationsmanagement.1. Die Robotertechnik istAutomatisierungslaborDie Grundlage für die Automatisierung physischer Bewegungen. Der mehrgelenkte Roboterarm mit dem Endantrieb ermöglicht die Pipettierung, das Greifen, das Öffnen des Deckels, die Abdichtung und die Übertragung von Proben durch Koordinaten oder visuelle Führung. Positionsgenauigkeit und Wiederholbarkeit sind der Schlüssel zur Gewährleistung der Konsistenz des Experiments. Flüssigkeitsbehandlungstechnologien umfassen Präzisionspipettierung, Dosierung und Mischung, basierend auf stufenweisen oder servoantriebenen Pumpenventilsystemen und Flüssigkeitsspiegelerkennungen, um Volumengenauigkeit zu gewährleisten und Kreuzverschmutzung zu verhindern. Die Probenbehandlungstechnik umfasst die Lagerung, Kennzeichnung, Sortierung und Vorbearbeitung von Proben und ermöglicht in Kombination mit einem automatischen Probengerät und einem Förderbandensystem einen geordneten Durchlauf von Mengenproben unter konstanter Temperatur oder einer bestimmten Atmosphäre.
Die integrierte Technologie der Sensorik und Erkennung ermöglicht es dem Gerät, den Versuchsstatus und die Daten in Echtzeit zu erfassen. Optische, elektrochemische, Temperatur-, Druck- und Bildsensoren verteilen sich über die einzelnen Ausführungsstufen und verwandeln physikalische Größen in analysierbare Signale. Die Messgeräteeinheiten sind über eine standardisierte Schnittstelle mit dem Steuersystem verbunden und ermöglichen eine synchrone Datenerfassung und sofortiges Feedback. Die Prozesssteuertechnologie basiert auf programmierbarer Logik und Industriebussen, um die einzelnen Subsysteme experimentell in eine kontinuierlich oder parallel ausgeführte Aufgabenkette zu arrangieren, die sich dynamisch auf ungewöhnliche oder sich ändernde Anforderungen anpassen kann. Informationsmanagementtechnologien umfassen Speicherung von Experimentsmethoden, Betriebsprotokolle, Datenarchivierung und Rückverfolgung sowie die Integration und den Austausch von Informationen über Geräte und Batches hinweg in Kombination mit Laborinformationsmanagementsystemen.
Die Anwendungsbereiche umfassen Life Science und medizinische Forschung, Arzneimittelforschung und -entwicklung, Umweltüberwachung, Lebensmittelsicherheit und Materialscreening. Im Bereich der Biowissenschaften können hohe Durchflussaufgaben wie Nukleinsäureextraktion, PCR-Systemaufbau und Sequenzierungsbibliothekenvorbereitung durchgeführt werden, um künstliche Fehler zu reduzieren und den Probenfluss zu verbessern. In der Arzneimittelforschung und -entwicklung werden automatisierte Plattformen für die Verwaltung von Stofflagern, das Screening mit hohem Durchsatz und die Optimierung von Rezepturen verwendet, um Aktivitäts- und Stabilitätstests unter vielen Bedingungen in kurzer Zeit durchzuführen. Die Umweltüberwachung ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung und Datenhochladen von Schadstoffen in Luft, Wasser und Boden durch automatisierte Probenahme und mehrparametrische Analysen. Die Prüfung der Lebensmittelsicherheit erhöht die Prüfeffizienz und senkt die Personalkosten durch Vorbearbeitung und schnelle Analyse von Mengenproben. In der Materialwissenschaft können automatisierte Systeme mehrstufige Prozesse zur Pulverbereitung, zum Sintern und zur Leistungsprüfung durchführen, um den Prozess der Auswahl neuer Materialien zu beschleunigen.
Die Vorteile zeigen sich in der Verbesserung der Experimentaleffizienz, der Gewährleistung der Betriebskonsistenz, der Verringerung menschlicher Fehler und Sicherheitsrisiken sowie der Möglichkeit, einen langen kontinuierlichen Betrieb und eine Fernüberwachung zu erreichen. Die Umsetzung erfordert eine umfassende Berücksichtigung der Raumgestaltung, der Kompatibilität der Ausrüstung, der Standardisierung der Methoden und der Ausbildung des Personals. Das System sollte eine Fehlerdiagnose und Notstandsfunktion haben, und die Schlüsselkomponenten müssen regelmäßig kalibriert und gewartet werden, um eine stabile Leistung in allen Bereichen zu gewährleisten. Die Datensicherheit ist ebenso wichtig wie die Zugriffskontrolle, und es sollten Mechanismen zur Verwaltung und Prüfung der Rechte eingerichtet werden, um unbefugte Änderungen und Offenlegungen zu verhindern.
AutomatisierungslaborDie Kerntechnologie basiert auf der mechanischen und flüssigkeitsbehandlung und kombiniert die sensorische prüfung mit dem prozessinformationsmanagement, um den gesamten prozess des experiments zu automatisieren und zu intelligentisieren. Die Anwendungsbereiche umfassen die Qualitätskontrolle in Forschung und Produktion und bieten eine effektive Unterstützung für Experimente mit hohem Durchsatz, hoher Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit.