ระบบหุ่นยนต์ AGAMEDE ซึ่งพัฒนาขึ้นที่สถาบัน Bioorganic Chemistry ของ Polish Academy of Sciences ร่วมกับ Mitsubishi Electric, Labomatica และ Perlan Technologies ช่วยเร่งการวินิจฉัยโรค SARS-CoV-2 ด้วยเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติขั้นสูงที่ติดตั้งปัญญาประดิษฐ์ ระบบจึงสามารถทดสอบตัวอย่างได้ 15 ตัวอย่างต่อวัน เทคโนโลยี; นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในด้านอื่นๆ เช่น การวิจัยยาใหม่ การรักษามะเร็งเฉพาะบุคคล และแม้กระทั่งการพัฒนาสูตรเครื่องสำอาง
ถือเป็นนักวิทยาศาสตร์หญิงคนแรกในประวัติศาสตร์ AGAMEDE เป็นแรงบันดาลใจสำหรับชื่อที่กำหนดให้กับระบบห้องปฏิบัติการอัตโนมัติที่พัฒนาขึ้นที่สถาบัน Bioorganic Chemistry ของ Polish Academy of Sciences แม้ว่าระบบอัตโนมัติของกระบวนการในห้องปฏิบัติการจะเป็นแนวทางปฏิบัติทั่วไป แต่ระบบหุ่นยนต์ AGAMEDE ได้เริ่มนำเสนอสภาพแวดล้อมการทดลองแบบวงปิดที่ไม่เหมือนใครโดยผสมผสานระบบอัตโนมัติและปัญญาประดิษฐ์ (AI) หุ่นยนต์ที่เตรียมการทดลองจะอ่านผลลัพธ์ในบางช่วงเวลาด้วยซอฟต์แวร์ Labomatica Gene GameTM ในอีกทางหนึ่ง ตีความข้อมูลและเตรียมรอบการทดสอบต่อไปอย่างอิสระ ดังนั้น นักวิจัยจึงเหลือแต่หน้าที่ในการกำหนดคำถาม ออกแบบระบบทดลอง และติดตามการทำงานที่ราบรื่นของระบบ ในทางกลับกัน หุ่นยนต์ AGAMEDE ทำงานตลอด 24 ชั่วโมงเพื่อทดลองและรายงานผล
การผสมผสานระหว่างปัญญาประดิษฐ์และระบบอัตโนมัติในระบบที่สามารถผลิตเอาต์พุตด้วยความเร็วสูงนั้นโดดเด่นในฐานะความก้าวหน้า ระบบเอาท์พุตความเร็วสูงอัตโนมัติส่วนใหญ่ต้องการให้ผู้ปฏิบัติงานอ่านผลลัพธ์และวางแผนการทดลองชุดต่อไปหลังจากรอบการทำงานเสร็จสิ้น ในทางกลับกัน AGAMEDE สามารถทำสิ่งนี้ได้อย่างอิสระโดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์
"ต้องขอบคุณโมดูลปัญญาประดิษฐ์ AGAMEDE ตีความการทดลองโดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์โดยอิงจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เท่านั้น" ศาสตราจารย์ผู้ประดิษฐ์และหัวหน้าวิศวกรของระบบกล่าว ดร. Radoslaw Pilarski ยังคงพูดต่อไปว่า: “ระบบ; สามารถใช้ในห้องปฏิบัติการวินิจฉัยส่วนกลาง บริษัทยาที่พัฒนายาทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการด้านเนื้องอกวิทยาที่ทำการวิจัยการรักษาเฉพาะผู้ป่วย เช่นเดียวกับในแผนก R&D ของบริษัทเคมีและเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการชีวภาพ”
พัฒนาขึ้นสำหรับโครงการ EPICELL
งาน AGAMEDE เริ่มต้นในปี 2015 ภายในเนื้อหาของ IBCH PAS ระบบนี้ได้รับการพัฒนาเป็นหลักสำหรับโครงการ EPICELL ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากศูนย์วิจัยและพัฒนาแห่งชาติภายใต้โครงการ "การป้องกันและบำบัดโรคในยุคสมัยใหม่" ของ STRATEGMED จุดมุ่งหมายของโครงการนี้คือการพัฒนาสื่อที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเพาะเลี้ยง cardiomyocyte ความท้าทายที่สำคัญในการศึกษานี้คือจำนวนการทดลองที่จำเป็นในการออกแบบส่วนผสมที่เหมาะสมของโมดูเลเตอร์อีพิเจเนติกโมเลกุลขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น สูตรที่มีส่วนผสมสิบชนิดและความเข้มข้นต่างกันสิบชนิดต้องมีการทดลอง 10 ล้านครั้ง ณ จุดนี้ใช้ AGAMEDE เพื่อค้นหาส่วนประกอบที่เหมาะสมในระบบโซลูชันหลายมิติ สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงเนื้อหาของสื่อการตั้งโปรแกรมใหม่ EPICELL One
สามารถทำการทดสอบได้ 15 ครั้งต่อวัน
ศาสตราจารย์ IBCH/PAS ระบุว่า IBCH PAS ทำงานเกี่ยวกับกรดอาร์เอ็นเอและกรดนิวคลีอิกของ DNA มาตั้งแต่ก่อตั้ง และมีอุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับกระบวนการวินิจฉัยโรคซาร์ส-CoV-2 มาเร็ค ฟิเกลโรวิคซ์; “สถาบันของเราเป็นแห่งแรกในโปแลนด์ที่พัฒนาการทดสอบการตรวจหา SARS-CoV-2 ไม่นานหลังจากนั้น เราตัดสินใจที่จะรวมความสามารถด้านระบบอัตโนมัติของ AGAMEDE เข้ากับการทดสอบของเรา และพัฒนาโปรโตคอลการวินิจฉัยอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้เราสามารถทดสอบตัวอย่างได้ 15 ตัวอย่างต่อวัน แม้ว่าเราจะไม่มีห้องปฏิบัติการวินิจฉัยโรคที่ได้รับการรับรอง แต่เราก็ได้ผลลัพธ์ที่น่าเหลือเชื่อ เนื่องจากบุคคลสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้มากสุดหลายร้อยตัวอย่างในหนึ่งวัน ด้วย AGAMEDE เราสามารถทำการทดสอบได้ 15 ครั้ง” เขากล่าว
หุ่นยนต์ PLC และซอฟต์แวร์จาก Mitsubishi Electric
โครงการ AGAMEDE ซึ่งดำเนินการโดยได้รับการสนับสนุนจากพันธมิตรด้านเทคโนโลยี Mitsubishi Electric, Labomatica และ Perlan Techologies ใช้หุ่นยนต์ 6 แกนของ Mitsubishi Electric, ตัวควบคุม PLC และซอฟต์แวร์ MELFA Basic หุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่มีแขนยาวเป็นส่วนประกอบหลักของระบบ ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือหุ่นยนต์แบบบูรณาการ หุ่นยนต์สามารถทำการทดลองขนาดเล็กบนเพลตทดสอบไมโคร 96 และ 384 หลุม โดยเลียนแบบการทำงานของช่างเทคนิคในห้องปฏิบัติการที่ใช้อุปกรณ์วิเคราะห์อย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้จึงใช้โปรโตคอลทดลองที่ป้อนลงในซอฟต์แวร์ควบคุมโดยผู้ปฏิบัติงาน
เครื่องเพาะเลี้ยงเซลล์อุตสาหกรรม เครื่องป้อนเพลทและทิป สถานีปิเปต เครื่องติดฉลาก เครื่องสแกนบาร์โค้ด เครื่องซีลเพลท เครื่องอ่านฟลูออเรสเซนส์ และสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน HCA ไมโครสโคปแบบคอนโฟคอลอัตโนมัติพร้อมช่องเรืองแสงสี่ช่องเป็นอุปกรณ์ไฮไลท์รวมอยู่ในระบบ AGAMEDE สำหรับโลกแห่งเทคโนโลยีชีวภาพ อุปกรณ์นี้เป็นตัวแทนของพิภพเล็กที่เทียบเท่ากับกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล แทนที่จะเป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ มันวิเคราะห์โครงสร้างเซลล์และเนื้อเยื่อนับล้านโดยการถ่ายภาพด้วยคุณภาพและประสิทธิภาพเดียวกัน อุปกรณ์นี้มีตัวกระจายเสียงซึ่งส่งของเหลวในช่วงนาโนลิตร (หนึ่งในล้านของมิลลิลิตร) การจัดส่งของเหลวปริมาณเล็กน้อยดังกล่าวอย่างรวดเร็วช่วยลดต้นทุนการวิจัยและเพิ่มความเร็วในการทำงาน ด้วยวิธีนี้ สามารถทำการทดลองได้ในเวลาอันสั้นโดยใช้สารเคมีมากกว่า 115 ชนิด
ประสบการณ์จากจุดแข็งระดับโลกของ Mitsubishi Electric
เน้นว่าพวกเขาได้รับประโยชน์จากประสบการณ์ระดับนานาชาติในการใช้ระบบขั้นสูงดังกล่าวซึ่งหุ่นยนต์และอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการทำงานร่วมกันเป็นครั้งแรกในโปแลนด์ Roman Janik ผู้ประสานงานด้านโซลูชั่นด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพของ Mitsubishi Electric Poland; “การสนับสนุนจากองค์กรระดับโลกของ Mitsubishi Electric ซึ่งมุ่งมั่นในโครงการนวัตกรรม เป็นประโยชน์อย่างมากในโครงการนี้ เราทุกคนทำงานอย่างหนักในเวลาอันสั้นเพื่อพัฒนาโซลูชันที่จะทำให้ช่างเทคนิคในห้องปฏิบัติการสบายใจได้โดยเร็วที่สุด และเราสามารถส่งตัวอย่างได้ 100 ตัวอย่างต่อสัปดาห์ “นี่เป็นผลลัพธ์ที่เหลือเชื่อสำหรับเรา”
ที่นำเอาหลายสาขาวิชามาไว้ด้วยกัน
โครงการ AGAMEDE เป็นโครงการแบบสหวิทยาการที่รวบรวมโลกแห่งหุ่นยนต์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ การออกแบบอุตสาหกรรม คณิตศาสตร์ ชีววิทยาและเคมีเข้าด้วยกัน Tomasz Scholz วิศวกรด้านวิทยาการหุ่นยนต์ของ Mitsubishi Electric ผู้ซึ่งกล่าวว่ามันจะเป็นโครงการที่ซับซ้อนแม้จะไม่มีแรงกดดันด้านเวลา เขายังคงกล่าวต่อไปว่า: “โซลูชันที่เราใช้สำหรับโครงการนี้เป็นนวัตกรรมและไม่เหมือนใคร… เช่นเดียวกับในหลายโครงการ ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดคือการนิยาม เป้าหมายและวิธีที่เราจะไปถึงเป้าหมาย คำตอบคือการหาภาษาทางเทคนิคทั่วไปที่ผู้คนจากสาขาต่างๆ ที่เชี่ยวชาญสามารถสื่อสารในระดับเดียวกันและชี้แจงความคาดหวังได้ การเชื่อมโยงโลกวิชาการที่คิดในแง่นามธรรมกับโลกอุตสาหกรรมซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นไปตามระบบตายตัว มักจะเป็นงานที่ยาก แต่เราก็ประสบความสำเร็จ”
แนวทางใหม่ในการวางแผนห้องปฏิบัติการ
โดยระบุว่า AGAMEDE หมายถึงกรีกโบราณด้วยการออกแบบ ศ. ดร. Radosław Pilarski เน้นย้ำว่าพวกเขายังให้ความสำคัญกับพื้นที่ห้องปฏิบัติการซึ่งวางระบบไว้ในการวางแผน และสรุปโดยกล่าวว่า: “ห้องปลอดเชื้อที่ใช้สำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ปลอดเชื้อ ซึ่งไม่มีหน้าต่างในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่ ถูกแยกออกจากมาตรฐานที่กำหนดโดยให้ เป็นรูปลักษณ์ใหม่ทั้งหมด หน้าต่างบานใหญ่ที่ปิดอย่างระมัดระวังทำให้สภาพแวดล้อมมีแสงสว่างเพียงพอ ด้วยแผงกระจกที่เพิ่มเข้ามา ทำให้มั่นใจได้ว่าระบบจะอยู่ภายใต้การสังเกตและการควบคุมอย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องสวมชุดคลุมสำหรับห้องคลีนรูม นอกจากนี้ ด้วยจอภาพและกล้องความละเอียดสูงระดับ 4K ที่ใช้ในการศึกษา AGAMEDE และการทดลองสามารถดูได้จากระยะไกลจากทุกที่ในโลก”
เป็นคนแรกที่แสดงความคิดเห็น