أتمتة المختبرات.. حيث النتائج أدق والإنتاجية أسرع وأكثر
تاريخ النشر: 17th, March 2024 GMT
منذ إتاحة أول الأجهزة المخبرية الآلية في أواخر الخمسينيات من القرن العشرين، تقدمت أتمتة المختبرات بشكل متسارع، لتستخدم العديد من هذه المختبرات الآن أنظمة مؤتمتة لتحسين الإنتاجية والكفاءة وزيادة جودة البيانات.
لقد مر أكثر من 70 عاما على اختراع ليونارد سكيغز لمحلل التدفق المستمر أحادي القناة عام 1957، وهو أول جهاز مخبري آلي مصمم لتحسين كفاءة اختبار العينات.
وكان الدافع وراء هذا الاختراع عبء العمل المتزايد في مختبر كبير، حيث كان التحليل اليدوي يستغرق وقتا طويلا مع وجود عدد كبير من العينات في المختبر. ويستطيع جهاز ليونارد سكيغز فحص نيتروجين اليوريا في الدم بمعدل 20 عينة في الساعة.
وفي عام 1973 ظهر في السوق جهاز محوسب، وهو المحلل المتسلسل المتعدد المزود بالحاسوب "سماك" والذي كان يمكنه توفير 21 تحليلا كيميائيا مختلفا، ويمكنه كذلك إجراء 20 تحليلا على كل عينة كل 20 ثانية.
وبحلول عام 1981، كانت التقنيات كافية لتمكين مستشفى جامعي ياباني من إنشاء أول نظام مختبري مؤتمت بالكامل.
استمر هذا التطور مع اختراع تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل "بي سي آر" في عام 1983 على يد كاري موليس، يليه تطوير تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي "كيو بي سي آر" بحلول 1993. و شهد عام 2013 تطورا جديدا مع تطوير أجهزة "بي سي آر" محمولة يمكن استخدامها ميدانيا خارج المختبر.
وبالمقارنة مع عام 1967 حيث كان مختبر المستشفى يستطيع معالجة 1500 اختبار يوميا باستخدام الأنظمة الآلية، توجد الآن مختبرات تعالج 30 ألف أنبوب يوميا باستخدام الأتمتة والروبوتات المتطورة. وعلى الرغم من أن جميع المختبرات لا تملك 60 مليون دولار لتوفير هذا النوع من الأنظمة، فإن هناك أنظمة مؤتمتة أقل كلفة خاصة للمختبرات التي لا تحتاج إلى معالجة هذه العدد الضخم من العينات يوميا.
تتضمن طرق العمل في المختبرات ثلاثة أنماط: العمل اليدوي، والعمل شبه الآلي، والعمل المؤتمت كاملا (أوتوماتيك).
ويجري اختيار طريقة العمل على حسب كثافة العينات والإنتاجية المطلوبة، فمع معدل العمل المنخفض يمكن استعمال الطريقة اليدوية التي تُستخدم فيها أدوات يدوية مثل الماصات الدقيقة، ومع معدل العمل المرتفع تزداد الحاجة إلى أنظمة آلية بالكامل مثل روبوتات معالجة السوائل التي تعمل بالحاسوب. وتتيح أنظمة معالجة السوائل شبه الآلية والمؤتمتة بالكامل إنتاجية عالية ودقة أكبر ووقتا ضائعا أقل خاصة مع تكرار المهام.
وفي نظام الأتمتة تُستخدم الآلات لأداء المهام المعملية مثل سحب العينات، وإضافة ونقل الكواشف، وعملية المزج، وتخزين العينات، وكل هذا باستخدام برمجة حاسوبية، ويتميز هذا النظام بالقليل جدا من العمل اليدوي.
وعادة تدمج الأنظمة المؤتمتة بالكامل بين التقنيات المستخدمة في الآليات ذات المهمة الواحدة مثل المضخات والهزازات وقارئات الأطباق وأجهزة الطرد المركزي وأجهزة التدوير الحراري.
وبالمقارنة بالعمل اليدوي في الاختبارات والأبحاث التي تتطلب إنتاجية عالية، فإن فوائد الأتمتة تشمل: زيادة الكفاءة، وزيادة السرعة، وإمكانية تكرار النتائج بشكل أفضل، وانخفاض معدلات الخطأ، وتقليل عدد الموظفين.
ويمكن إجراء مقارنة مثلا بين سحب العينة اليدوي والسحب التلقائي في النظام المؤتمت، حيث تكون عملية سحب العينة اليدوية باستخدام الماصة بطيئة وعرضة للخطأ، بينما تكون عملية سحب العينة التلقائية في النظام المؤتمت سريعة وفعالة. لكن الأخطاء تظل ممكنة في النظام الآلي لأنه يتعين على الإنسان معايرة الآلات.
كما يعيب على نظام الأتمتة ارتفاع أسعار الآلات بشكل كبير، ويعوض ذلك وجود عائد سريع على الاستثمار بسبب زيادة الإنتاجية وانخفاض عدد الموظفين المستخدمين في المختبر.
(انظر الفيديو: معمل مؤتمت بالكامل من تصنيع إحدى الشركات العالمية)
تطبيقات الأتمتةتشمل التطبيقات الحالية للأتمتة أبحاث السرطان، وتحاليل وأبحاث الدم والحمض النووي، والتنميط الظاهري للنبات، والتربية الجزيئية للنباتات، وعدّ المستعمرات والخلايا، واكتشاف الأدوية، وتطوير الأدوية، وغير ذلك من التطبيقات.
وفيما يلي تقنيات مختلفة أصبح الباحثون يستخدمونها بشكل مؤتمت:
المقايسات المناعية:بعكس طريقة عمل المقايسة المناعية التقليدية (إليسا إس)، تعمل أتمتة المختبرات على تسهيل سير عمل المقايسات المناعية بشكل أسرع وأكثر قابلية للتكرار.
الموائع الدقيقة:على عكس الروبوتات التي تتعامل مع السوائل، تسمح أجهزة الموائع الدقيقة للباحثين بالتحكم في السوائل على نطاق مجهري، ويستخدم الباحثون أجهزة الموائع الدقيقة لأتمتة بروتوكولات البيولوجيا التركيبية وطرق زراعة الخلايا.
الفحص عالي الإنتاجية:يعد الفحص عالي الإنتاجية (إتش تي إس) أحد أحدث التقنيات المستخدمة في تصميم الأدوية، ويمكن تطبيقه في العلوم البيولوجية والكيميائية. وتتيح هذه الطريقة -بسبب استخدام الروبوتات وأجهزة الكشف والبرمجيات التي تنظم العملية برمتها- إجراء سلسلة من التحليلات للمركبات الكيميائية في وقت قصير. ومنذ عام 2008 جرى أتمتة هذه التقنية، ونتيجة لذلك يمكن فحص 100 ألف مركب يوميا.
المختبرات السحابية القابلة للتحكم عن بعد:المختبر السحابي هو منشأة مركزية مؤتمتة بشكل كبير، حيث يمكن للباحثين إجراء التجارب من خلال التحكم في المعدات الآلية عن بعد، ويوجد حاليا مختبران سحابيان في الولايات المتحدة.
وتعتبر الأتمتة مفيدة جدا ولها الكثير من التطبيقات العملية في العلوم عالية الإنتاجية، وتسمح بزيادة كفاءة التجارب وإمكانية تكرار نتائجها. لذا أصبح استخدام الأتمتة جانبا مهما في تطوير الدراسات عالية الإنتاجية.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: رمضان 1445 حريات فی المختبر
إقرأ أيضاً:
"بداية جديدة" تحقق إنجازات غير مسبوقة في المنيا.. 3 ملايين مستفيد وأكثر من 4 آلاف فعالية
أكد اللواء عماد كدواني، محافظ المنيا، أن المبادرة الرئاسية “بداية جديدة لبناء الإنسان” تستمر في تحقيق أهدافها لتحسين مستوى المعيشة وتقديم خدمات متكاملة للمواطنين بمختلف القطاعات، موضحاً أن المبادرة، التي انطلقت في 17 سبتمبر الماضي تحت رعاية فخامة الرئيس عبد الفتاح السيسي، رئيس الجمهورية، قدمت 217 نشاطاً خدمياً ونفذت 4226 فعالية، استفاد منها نحو 3 ملايين و141 ألفا و214 مواطنًا في أنحاء المحافظة، مؤكدًا على أهمية هذه الجهود في دعم الفئات الأكثر احتياجاً وتحقيق التنمية المستدامة.
أوضح المحافظ أن التقرير الشهري للمبادرة استعرض جهود عدد من القطاعات، منها الصحة، الشباب والرياضة، التعليم، الثقافة، المرأة والطفل، التضامن الاجتماعي، الزراعة، التموين، الكهرباء، والنظافة والتشجير.
استعرض التقرير جهود المبادرة حيث قدمت خدمات صحية وشبابية متنوعة، شملت أنشطة مديرية الشباب والرياضة 364 فعالية من ندوات وبرامج تدريبية ومعسكرات ولقاءات توعوية، وبلغ عدد المستفيدين 23 ألفًا و147 مواطنًا، كما نظمت مديرية الصحة قوافل طبية وخدمات علاجية ورعاية أساسية استفاد منها نحو 992 ألفاً و609 مواطنين، بالإضافة إلى تقديم خدمات مرفق الإسعاف ونقل الحالات الطارئة والحوادث لـ 4426 مستفيدا، بينما قامت مديرية العمل بتقديم 73 نشاط وفعالية شملت ملتقى توظيف الشباب ومعارض ومبادرات ودورات تدريبية لـ 4 آلاف و 583 مستفيدا، كما قدم جهاز تنمية المشروعات المتوسطة ومتناهية الصغر 11 نشاطا خدميا لـ 2533 مستفيدا، شملت الأنشطة 1290 فعالية منها تمويل مشروعات وبرامج ريادة الأعمال وندوات ونشر ثقافة العمل والتسويق.
وأوضح التقرير أن مديرية التربية والتعليم قدمت 131 فعالية من احتفالات ومسابقات وأنشطة توعوية، وبلغ عدد المستفيدين منها 115 ألفاً و965، فيما قدمت مديرية الثقافة 138 فعالية مثل مسرحيات وعروض فنية وورش للأشغال اليدوية، حيث استفاد منها نحو 13 ألفا و709 مواطنين.
كما ألقى التقرير الضوء على دور المجلس القومي للمرأة، الذي قدم 92 فعالية من تدريبات حرفية وقوافل طبية وندوات توعوية، استفاد منها 16 ألفا و839 مستفيدا، وقدمت مكتبة مصر العامة 175 فعالية من ندوات وورش عمل ومعارض، استفاد منها حوالي 18 ألفا و892 مواطنًا، كما شملت جهود مديرية التضامن الاجتماعي 9 أنشطة ركزت على دعم الأسر وذوي الاحتياجات الخاصة وتوزيع كروت “تكافل وكرامة”، استفاد منها 141 ألفا و698 مواطنًا، وتوزيع 3000 شنطة مدرسية وأدوات دراسية للطلاب الأيتام والأسر الأولى بالرعاية وذوي الهمم بالتعاون مع مؤسسات المجتمع المدنى، وتوزيع 10 آلاف قطعة ملابس جاهزة بالمجان على الأسر الأولى بالرعاية تتضمن ملابس ذات خامات عالية الجودة، لإتاحة الفرصة للأسر المستحقة من الأولى بالرعاية لاختيار ما يناسبها، بمعرض صندوق تحيا مصر بالتعاون مع مؤسسة راعى مصر بمركز سمالوط، وذلك ضمن فعاليات أكبر حملة كساء على مستوى المحافظات، لدعم الفئات الأكثر احتياجا.
تناول التقرير أنشطة مديرية الزراعة حيث نفذت 115 فعالية شملت حملات إرشادية وندوات توعوية، منافذ بيع، توفير وبيع تقاوى القمح، إنتاج داجنى، المرأة الريفية استفاد منها نحو 35 ألفا و964 مزارعاً، بالإضافة إلى تنفيذ مديرية الطب البيطرى 211 فعالية منها قوافل علاجية وتدريبات وتحصينات ضد الأمراض وندوات إرشادية لـ88 ألف و942 مستفيدا، كما قدمت مديرية التموين 269 فعالية منها معارض ومنافذ غذائية، استفاد منها 965 ألفا و876 مواطنًا.
وفى قطاع مياه الشرب والصرف الصحى، قدمت الشركة نفذت 85 فعالية منها الرد على شكاوى المواطنين - تفقد الأعطال- اصطفاف- توصيل مياه للأسر الأكثر احتياجاً لـ 162ألف و32مستفيدا، أما فى قطاع الكهرباء نفذت الشركة شمال وجنوب المحافظة 5 أنشطة شملت شحن العدادت، تحصيل الفواتير، تقديم خدمات المنصة الموحدة لخدمات الكهرباء، التوعية بأهمية ترشيد الطاقة بإجمالي 71 ألفا و373 مستفيدا وقدمت شركة الكهرباء 5 أنشطة شملت شحن العدادات وتحصيل الفواتير وتوعية المواطنين بأهمية ترشيد الطاقة، حيث استفاد منها 71 ألفا و373 مواطنًا.
وتضمن التقرير خدمات المركز التكنولوجى للمحافظة لتقنين المخالفات (البناء-الاشغالات-الإعلانات) لـ225 مواطنا، بالإضافة إلى جهود تحسين البيئة والتشجير، حيث تم زراعة 2280 شجرة متنوعة ضمن المبادرة الرئاسية “100 مليون شجرة”، وبناء 30 منتزها بجميع المراكز، إضافة إلى رفع 4000 صندوق قمامة و 2100 طن من النفايات من المناطق المختلفة.
النواب يبدأ مناقشة مشروع قانون بإنهاء العمل بالمنازعات الضريبية