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自動化技術已非未來——分析實驗室的根本性變革

從分析實驗室到每個人的職場，再擴展至我們的個人生活，提升生產力始終是大勢所趨。新興技術正在助力我們達成愈發(fā)雄心勃勃的目標。在這些技術中，自動化因其能夠滿足更高效率、可重復性及整體準確性的需求，已然成為一大趨勢。事實上，自動化正在與人工智能和機器學習一起，從根本上重塑了實驗室的現(xiàn)狀。

自動化使科學家能夠將精力集中在數(shù)據(jù)分析、解釋和規(guī)劃下一步行動上，而不是將時間浪費在重復的手動任務上。另一個顯著優(yōu)勢是減少了與危險化學品和潛在危險樣本的接觸。自動化還允許科學家有更多的“離開時間”，畢竟人類需要休息，而機器人則不知疲倦。

例如在移液操作時，人類難免存在細微差異，或者有時會讓樣本多放置一會兒。這些差異在單個操作中可能并不顯著，但在大規(guī)模操作中，如CRO中有20人同時參與的研究，人為引起的變異就會累積起來，導致數(shù)據(jù)解釋困難。自動化消除了大部分這種變異性。通過使用相同的設備和遵循預設流程，每個步驟都保持高度一致，從而產生更精確、更可重復的數(shù)據(jù)。自動化系統(tǒng)還確保了設備的正確校準和流程的標準化，進一步減少了變異性。由此產生的高質量數(shù)據(jù)更容易分析、解釋和用于決策。

自動化的另一個顯著好處是減少了返工。在手動操作中，由于錯誤和不一致性，返工幾乎不可避免。這不僅浪費消耗品和技術人員的時間，還會延長項目時間表并給其他資源帶來壓力。通過消除返工，自動化加速了項目時間表，為組織創(chuàng)造了額外的容量以處理更多項目，并使科學家能夠提出更廣泛、更復雜的問題。

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自動化現(xiàn)狀：

制藥與生物制藥領域的先鋒實踐

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多年來，色譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)在管理儀器、存儲數(shù)據(jù)和提高效率方面取得了顯著進步。然而，當前技術采用的趨勢在于解決瓶頸問題：是在樣品制備階段（在制備好的樣品到達高效液相色譜儀（HPLC）之前）？還是在數(shù)據(jù)分析階段——審查追蹤文件和解釋結果？這因實驗室而異，取決于他們擁有的設備。換句話說，該領域正在經歷轉型。

盡管許多實驗室希望轉向自動化，但如今許多（如果不是大多數(shù)）HPLC系統(tǒng)仍然是手動操作的。較新的HPLC系統(tǒng)，如賽默飛世爾科技的Thermo Scientific™ Vanquish™ HPLC系統(tǒng)，設計為可與自動化集成。這些系統(tǒng)可以與機器人系統(tǒng)配對，以自動加載樣品板或小瓶架。賽默飛世爾科技實驗室自動化團隊已經集成了各種各樣的設備，包括專用的臺式機器人、分配器、清洗器、液體處理器、封口器、開封器和剝皮器，以創(chuàng)建全面的解決方案。這些機器人系統(tǒng)可以自動化加載預先準備好的樣品板或小瓶架到HPLC儀器加載口，直至完成從樣品制備到檢測的整個端到端工作流程。

我們在制藥和生物制藥實驗室中看到了自動化的顯著增長，特別是在大分子工作流程中。這些領域需要高通量工作流程，結合樣品制備和檢測。對于它們來說，自動化就是最大化儀器利用率——讓HPLC和質譜儀全天候運行，以最大化投資回報率。數(shù)據(jù)分析是另一個主要焦點。許多實驗室已經利用AI來協(xié)助審查追蹤文件和理解大型數(shù)據(jù)集。AI在數(shù)據(jù)協(xié)調和分析中的重要性不容忽視，因為它顯著提高了數(shù)據(jù)解釋的準確性和效率。目前，AI工具和數(shù)字助手正在開發(fā)中，以幫助用戶更有效地操作儀器。預計這些進展將在未來兩到三年內被廣泛采用，為實驗室技術人員提供實時指導，優(yōu)化設備使用，并簡化工作流程。這將最終提高生產力并降低人為錯誤的可能性。

這將帶來巨大收益。例如，一家制藥實驗室集成了賽默飛世爾科技的機器人樣品處理和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，使他們能夠將樣品處理時間減少約50%。這種顯著的效率提升確實可以加速創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)。另一家實驗室的吞吐量增加了約30%，同時人為錯誤顯著減少——這些改進不僅提高了生產力，還增強了數(shù)據(jù)的可靠性。對于其他實驗室來說，合規(guī)性是一個關鍵驅動力。例如，一家實驗室專門實施了自動化以簡化法規(guī)合規(guī)性；該系統(tǒng)提供了詳細的審計記錄和可追溯性，顯著減輕了他們向監(jiān)管機構提交申請的過程。

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自動化：

不僅僅是大型實驗室的專屬

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實際上，小型實驗室在自動化采用方面往往滯后，初始成本和對復雜性的擔憂使得投資難以證明其合理性。但這些不僅是小型實驗室的擔憂。自動化往往會在長期內降低成本——有時甚至在短期內就能降低成本！我們與一位客戶合作，他們最初計劃在四年內完成一項研究，并雇傭六到七名額外人員來處理工作量。在評估了自動化之后，他們意識到可以保留現(xiàn)有員工，實施自動化系統(tǒng)，并在大約18個月內完成研究。該團隊實際上僅用了14個月就完成了研究，這在很大程度上是因為自動化幫助他們消除了預期中的返工。

一些實驗室經理可能擔心自動化會降低靈活性和適應性。但這取決于解決方案。在與自動化提供商交談時，提出正確的問題以更好地了解系統(tǒng)的能力、靈活性和可擴展性至關重要。該系統(tǒng)能否重新用于其他工作流程？以后能否添加新儀器？

最后，還有人的因素——對變革的抵觸。這就是為什么教育和培訓至關重要。讓員工成為轉型過程的一部分有助于建立信心，并確保他們對新技術感到舒適。員工參與度越高，自動化在實驗室工作流程中的采用就越順利。

賽默飛對于邁出第一步的建議是：清晰、客觀地審視實驗室當前的工作流程。確定哪些領域將從自動化中受益最多。瓶頸在哪里？請記住，引入自動化可能會轉移瓶頸而不是消除它，因此考慮整個工作流程很重要。從增量改進開始——“快速勝利”。例如，你可以從為HPLC系統(tǒng)添加一個自動加載器開始。一旦安裝到位并帶來好處，你可以逐漸集成更多的自動化組件。分階段的方法有助于為進一步的采用建立動力——但也使實驗室更容易轉移注意力并將自動化與更廣泛的組織目標保持一致。

每個實驗室的需求都是不同的。這就是為什么我們采用咨詢式方法——與實驗室經理合作，了解具體的瓶頸，并確定自動化如何提供幫助。無論是改進樣品處理、確保合規(guī)性還是增強數(shù)據(jù)分析，我們都能提供工具和專業(yè)知識，幫助實驗室有效地推進自動化。

對于許多實驗室來說，自動化是一個逐步推進的旅程，幫助它們進化以滿足現(xiàn)代需求。但鑒于分析化學的未來是自動化的，難道當下不是您開啟這段旅程的最佳時刻嗎？

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