Drosophila melanogaster, joka tunnetaan paremmin nimellä hedelmäkärpäs, saattaa tuntua räjähdysmäiseltä tuholaiselta. Nämä hyönteiset ovat kuitenkin kriittisiä erilaisten neurologisten sairauksien jatkuvalle tutkimukselle Texasin lastensairaalassa.
Hedelmäkärpäset ovat niin tärkeitä tälle tutkimukselle, koska ne jakavat 75 % geeneistä, jotka aiheuttavat sairauksia ihmisille, lisääntyvät nopeasti ja tutkijat voivat helposti muuttaa DNA-koodiaan, UC Davisin mukaan. Näiden hedelmäkärpästen käsittely laboratoriossa voi kuitenkin olla hankalaa.
ABB Robotics ja Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute (Duncan NRI) Texasin lastensairaalaan ovat luoneet automatisoidun hedelmäkärpästen siirtotyöaseman. Järjestelmässä on ABB:n kaksihaarainen YuMi-yhteistyörobotti, joka auttaa tutkimaan sairauksia, kuten Alzheimerin, Huntingtonin ja Parkinsonin tautia.
Yhtiön mukaan tämä on ensimmäinen automaattinen järjestelmä, joka ei vaadi kärpästen immobilisoimista anestesia-aineilla, kuten hiilidioksidilla ennen siirtoa. Anestesiavaihe on aikaisemmissa järjestelmissä työläs vaihe, joka voi vahingoittaa kärpästen käyttäytymistä ja tutkimustulosten tarkkuutta.
"Olemme nähneet merkittäviä edistysaskeleita laboratorioautomaatiossa vuosien varrella, mutta jotkut tärkeät tehtävät suoritetaan edelleen manuaalisesti, mikä voi vaikuttaa tuloksiin", sanoi Jose-Manuel Collados, ABB Service Robotics -tuotelinjan johtaja. "YuMi cobotimme käsivarret toimivat itsenäisesti, mutta koordinoidusti, mikä mahdollistaa monimutkaisen elävien kärpästen siirtämisen injektiopullojen välillä."
Hedelmäkärpästen siirtäminen injektiopullojen välillä on hankala tehtävä
Teksasin lastensairaalan tutkijat ruokkivat hedelmäkärpäsiä osana rutiinihuoltoa siirtämällä ne ruokaa sisältäviin pulloihin 30 päivän välein. Tyypillisessä laboratoriossa on noin 20 000 injektiopulloa, mikä tarkoittaa, että tutkijat viettävät 20 % työpäivästä "kärpästen kääntelemiseen" asettamalla kärpäsiä sisältävän pullon tuoretta ruokaa sisältävän injektiopullon päälle ja napauttamalla sitä sitten kärpästen pudottamiseksi.
Kaikki aiemmat yritykset automatisoida prosessi tähän mennessä ovat käsittäneet kärpästen paljastamista injektiopullojen ulkopuolella siirron aikana, mikä vaati rauhoitusta, ABB sanoi. Uusi järjestelmä voi myös parantaa tulosten tarkkuutta ja nopeuttaa siirtoprosessia, totesi ABB Robotics.
ABB:n insinöörit tekivät yhteistyötä Duncan NRI:n tutkijoiden kanssa suunnitellakseen ja rakentaakseen perhojen siirtotyöaseman, joka sisältää YuMi-kobotin, pöydän, joka on pinottu siirtopulloilla, viivakoodi- ja etiketöintiyksikön sekä roskakorin.
ABB:n YuMi-kobotti suorittaa samat liikkeet kuin ihmistutkijat napauttaakseen ja siirtääkseen kärpäsiä injektiopullojen välillä. Tämän ansiosta tutkijat voivat keskittyä kriittisiin tehtäviin, kuten uusien reittien löytämiseen ja uusien lääkkeiden tehokkuuden testaamiseen neurologisten häiriöiden hoidossa.
YuMi mahdollistaa huolellisen seurannan Texasin lastensairaalassa
YuMi hoitaa koko hedelmäkärpästen kääntämisprosessin, joka sisältää 10 esiohjelmoidun vaiheen suorittamisen nopeasti peräkkäin. Aivan kuten ihmiset, robotti poimii eläviä kärpäsiä sisältävän injektiopullon, avaa suojaavan selluloosa-asetaattitulpan, asettaa injektiopullon päälle tuoretta ruokaa ja koputtaa injektiopulloa siirtääkseen kärpäset.
Sitten se sulkee, merkitsee ja skannaa injektiopullon ja pinoaa sen lopuksi pahvitelineisiin. Tämän jälkeen robotti heittää pois vanhaa ruokaa sisältävät pullot ristikontaminaation välttämiseksi.
Yksi järjestelmän erottuvista ominaisuuksista on ABB:n mukaan sen kyky lukea viivakoodeja ja tulostaa tarroja. Tutkijat käyttävät näitä merkintöjä kanta- ja genotyyppitietojen tunnistamiseen siirron aikana. Tämä ominaisuus varmistaa Drosophila-kantojen huolellisen seurannan ja hallinnan.
Robotin kehittyneet tunnistusteknologiat mahdollistavat injektiopullojen tarkan sijoittamisen tavallisiin pahvitelineisiin, mikä antaa tutkijoille mahdollisuuden jatkaa olemassa olevien pullotelineiden käyttöä, mikä vähentää Texasin lastensairaalan toimintakustannuksia.
ABB sanoi, että se suunnitteli tämän järjestelmän yhteistyökykyiseksi ja turvalliseksi ihmisten vuorovaikutukselle. Sen liiketunnistinvarret on varustettu havaitsemaan lähellä olevat ihmiset tai esineet ja pysäyttämään liikkeet välittömästi onnettomuuksien estämiseksi, mikä mahdollistaa turvallisen yhteistyön työtilan.