像飛行汽車一樣，無紙化實(shí)驗(yàn)室仍是人們的理想之選，但是其他許多進(jìn)步也使它擺脫了制圖局而進(jìn)入了研究實(shí)驗(yàn)室。而且，即使COVID-19大流行病引起了研究人員的關(guān)注，持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步也正在出現(xiàn)。
智能技術(shù)，人工智能，小型化和自動(dòng)化正在變得實(shí)用，從而為管理人員和技術(shù)人員簡化了實(shí)驗(yàn)室的生活。同時(shí)，更快交付結(jié)果的壓力也在增加。因此，實(shí)驗(yàn)室必須快速而靈活。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理來說，改善采購流程是提高效率的關(guān)鍵途徑。了解到這一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室供應(yīng)商正在嘗試簡化產(chǎn)品選擇和訂購過程。實(shí)驗(yàn)室供應(yīng)商Zageno就是一個(gè)很好的例子。它被稱為“實(shí)驗(yàn)室用品的亞馬遜”，這意味著實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理可以在一個(gè)網(wǎng)站上比較和購買他們的絕大多數(shù)用品和設(shè)備，并且僅處理一張發(fā)票。
為此，Zageno正在圍繞實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化，智能實(shí)驗(yàn)室和最佳實(shí)踐建立社區(qū)。 “我們首先創(chuàng)建了一個(gè)社區(qū)。然后，基于反饋，將其擴(kuò)展為提供客戶所需的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和相關(guān)的科學(xué)參考。” Zageno聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席產(chǎn)品官David Pumberger說道。 “我們應(yīng)用了算法和工具來提取評(píng)分，以幫助實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理及其科學(xué)家進(jìn)行產(chǎn)品選擇。我們稱其為科學(xué)分?jǐn)?shù)。它總結(jié)了有關(guān)產(chǎn)品的所有信息，以向用戶指示該產(chǎn)品在現(xiàn)實(shí)世界中的性能。”
因此，客戶“可以使用我們的平臺(tái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行識(shí)別和評(píng)分，并在電子商務(wù)平臺(tái)上將產(chǎn)品添加到各個(gè)供應(yīng)商的購物車中，” Pumberger說。由于整個(gè)體驗(yàn)都是集成的，因此效率更高。在這方面，該網(wǎng)站類似于Expedia，后者比較了各個(gè)供應(yīng)商的定價(jià)。
應(yīng)用程序和語音助手
“實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理需要與科研人員更有效地溝通，” Punmberger繼續(xù)說道。 “匯總的電子郵件會(huì)話和活動(dòng)掛圖今天無效。相反，他們需要互連的工具。”
一個(gè)選擇是Notion，這是一個(gè)適用于iOS和Android的新管理應(yīng)用程序。它是專為項(xiàng)目管理而設(shè)計(jì)的，是實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理需要進(jìn)行有效遠(yuǎn)程工作的所有其他工具。它提供拖放功能，在所有設(shè)備上同步，并幫助管理人員處理電子表格，文檔，日歷，看板和Wiki，并在無文件夾，大綱樣式的組織內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)作。
對(duì)于臺(tái)式科學(xué)家來說，“該行業(yè)正在尋求開發(fā)一些人類技術(shù)，例如用于實(shí)驗(yàn)室的'Alexa'，”賽默飛世爾科技產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān)David Joyce說。例如，HelixAI提供了一個(gè)應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序使用帶有常用短語的模板，將Alexa設(shè)置為生命科學(xué)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的語音助手。它可以管理庫存，中繼協(xié)議中的步驟，訪問標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)參考并記錄注釋。美國和歐洲的其他公司正在開發(fā)其他幾種語音助手。
數(shù)字儀器連接
但是，挑戰(zhàn)不僅是改善人員通信或訪問協(xié)議，還更加深刻。盡管如此，“生命科學(xué)行業(yè)正在發(fā)生的最大趨勢(shì)是數(shù)字化，” Hardin Scientific首席執(zhí)行官Aaron Hardin說。這是當(dāng)今許多創(chuàng)新的基礎(chǔ)。
科學(xué)家及其管理人員也需要讓他們的儀器更有效地相互共享數(shù)據(jù)的方法。目前，儀器收集的很多信息都是手動(dòng)復(fù)制的，這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤并減慢實(shí)驗(yàn)室工作流程。儀器最初以電子方式共享數(shù)據(jù)的努力導(dǎo)致了孤島解決方案，其中某些設(shè)備已連接，而另一些則未連接。連接性顯然正在增加，但是還有很長的路要走。
喬伊斯說：“在賽默飛世爾，我們確保我們的許多設(shè)備都是數(shù)字化的。”儀器和凍結(jié)器可以連接到云或內(nèi)部服務(wù)器以共享數(shù)據(jù)。因此，實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理可以監(jiān)視實(shí)驗(yàn)，從其智能手機(jī)檢查操作參數(shù)并根據(jù)需要接收警報(bào)。因此，例如，如果冷凍壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，則會(huì)及時(shí)通知管理者以保存其樣本。 Thermo Fisher的Connect移動(dòng)應(yīng)用程序使用戶可以監(jiān)控公司的qPRC和質(zhì)譜設(shè)備以及冰箱。 “在不久的將來，它也將能夠連接到第三方設(shè)備，”喬伊斯說。
Thermo Fisher的另一項(xiàng)創(chuàng)新是FTIR光譜學(xué)的OMNIC™軟件，它使大型實(shí)驗(yàn)室或研究小組可以將所有光譜學(xué)設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)地方，以便于訪問，處理和解釋。
優(yōu)化AI的數(shù)據(jù)
“我們正達(dá)到技術(shù)和深度學(xué)習(xí)是工具而不是理論概念的地步，”哈丁說。 “筆記和觀察結(jié)果可以被輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，以發(fā)現(xiàn)被忽略的模式和關(guān)系。”他在談?wù)撊斯ぶ悄埽ˋI）。它已在許多領(lǐng)域使用，但對(duì)于學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室來說，它仍然是尋找應(yīng)用程序的解決方案。 “只有（專門針對(duì)這些實(shí)驗(yàn)室的）少數(shù)算法被編寫出來，并且它們具有不一致，充滿錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)庫，” Hardin補(bǔ)充道。
為了改善這種情況，Hardin Scientific于5年前開始清理數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)它開始創(chuàng)建AI發(fā)揮潛力所需的數(shù)據(jù)采集工具。他說，該項(xiàng)目的結(jié)果是“描繪了過去十年中發(fā)布的每個(gè)主要實(shí)驗(yàn)的樹形圖，其中包括依賴性，支持/不支持的證據(jù)以及見解。”他說，在單個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，他的解決方案可以提供每個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，因此可以實(shí)時(shí)跟蹤樣品，而無需其他用戶輸入。因此，科學(xué)家無需打開設(shè)備即可獲得樣品水平的實(shí)時(shí)圖像和數(shù)據(jù)，例如查看細(xì)胞活力。
這種數(shù)字化程度也使實(shí)驗(yàn)室管理人員更容易確保儀器的最佳運(yùn)行。喬伊斯說：“通過訪問在線維護(hù)記錄和校準(zhǔn)信息，他們可以查看儀器隊(duì)，檢查維護(hù)狀態(tài)并評(píng)估利用率，以確定需要補(bǔ)充哪些或未充分利用的東西。”
諸如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（也稱為混合現(xiàn)實(shí)）之類的相關(guān)技術(shù)正在開始取得進(jìn)展。 “可穿戴技術(shù)（如人工現(xiàn)實(shí)眼鏡）將在有效的最早領(lǐng)域之一是文檔支持，以更好地理解步驟和協(xié)議并記錄結(jié)果，” Pumberger預(yù)測。根據(jù)您當(dāng)前所見，這對(duì)于設(shè)備維修和獲得專家建議也非常有用。例如，加州理工學(xué)院等大學(xué)實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)和AR環(huán)境，以可視化腫瘤。
盡管數(shù)字解決方案變得越來越強(qiáng)大，但它們?nèi)詿o法為實(shí)驗(yàn)室中的所有儀器提供單一的數(shù)據(jù)儀表板。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理和設(shè)備制造商而言，這仍然是理想。 “這是規(guī)模問題，”喬伊斯指出。 “有成千上萬不同年齡的儀器，許多儀器沒有啟用IoT。這是一個(gè)非常不均勻的環(huán)境。”在可以使用單個(gè)儀表板之前，必須進(jìn)行大量標(biāo)準(zhǔn)化工作才能理解來自多個(gè)供應(yīng)商和儀器的數(shù)據(jù)格式。
新工具和選項(xiàng)
Pumberger說：“還有一種趨勢(shì)是，更小的，更易于使用的儀器具有內(nèi)置的連接功能。”良好的用戶體驗(yàn)曾經(jīng)是一種奢侈?，F(xiàn)在，它已經(jīng)成為吸引用戶和幫助樂器贏得獎(jiǎng)項(xiàng)的差異化點(diǎn)。 Double Helix推出了用于寬視場顯微鏡的模塊，該模塊可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間3D可視化。名為SPINDLE®，它無需插值即可提供有關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的X，Y和Z信息。在2019年，SPINDLE贏得了國際光學(xué)和光子學(xué)會(huì)（SPIE）的棱鏡獎(jiǎng)，用于診斷和治療。
今年的SPIE獲獎(jiǎng)?wù)呤荰ERA-Fab E系列束筆光刻設(shè)備。它使用多達(dá)20,000只可獨(dú)立尋址的筆在200 nm以下的分辨率下用光來圖案化表面。借助它，研究人員可以將0.5 x 0.4 cm2的圖案區(qū)域上的場縫合在一起，以在不使用潔凈室的情況下快速制造光掩模并在使用時(shí)對(duì)感光表面進(jìn)行光刻處理。
BrandTech Scientific的HandyStep®touch聲稱是第一款具有觸摸屏操作和自動(dòng)吸頭彈出功能的電子重復(fù)移液器。屏幕的操作就像智能手機(jī)一樣，讓用戶滑動(dòng)即可訪問功能，點(diǎn)擊以獲取集成的幫助功能，并且始終在視圖中包含重要信息。
技術(shù)在飛速發(fā)展，使一些實(shí)驗(yàn)室不愿投資，也不愿租賃。 但是，還有第三種解決方案：硬件即服務(wù)（HaaS）。
HaaS提供特定的硬件，實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，預(yù)測性維護(hù)AI，軟件以及無限的云存儲(chǔ)，維護(hù)和技術(shù)支持。 哈丁說，按月訂購可以省去融資或租賃設(shè)備，然后折舊資產(chǎn)，同時(shí)確保實(shí)驗(yàn)室設(shè)備保持最新狀態(tài)。
速度，準(zhǔn)確性，敏捷性和效率在當(dāng)今的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中至關(guān)重要，并且在未來將變得越來越重要。 對(duì)于實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理來說，這意味著采用技術(shù)（如此處所述）來幫助其實(shí)驗(yàn)室高效運(yùn)行。
