【案例】协作机器人在生命科学领域新应用——芯片试剂滴液反应自动化解决方案

   2023-07-10
为了满足用户的液滴反应自动化需求,多可协作机器人推出了试剂滴液一站式解决方案,轻松满足用户液滴自动化实验的需求,代替人工实现重复抓取、滴液、搬运等工作。

客户生产现状

完全依赖人工,实验员取一枚芯片,将红色反应试剂依次滴入腔室,每次滴完需要更换针头,全部腔室滴完后,反应一段时间后依次吸净腔室内液体。 完成后更换针头吸取荧光剂,滴完全部腔室后,反应一段时间后依次吸净全部腔内液体。完成后实验员撕去薄膜,对芯片表面用溶液清洗,并吹干液体,摆放到盒内。

客户痛点及需求

芯片试剂滴液需要人工干预多次移动或操作芯片,不但自动化程度低,而且成本高。滴液工作操作简单,重复性高,且人工长时间操作容易疲劳导致出现失误, 导致实验结果不理想。客户希望可以用机器人取代人工操作,实现所有工序自动化。且要求设备整体运行在负压环境,制作成负压工作站并方便物料取放。

技术要求

芯片大小约60mmx30mm,其上的微腔室共60个,按照5排12列排布,每个大小约2mmx2mmx1.5mm,微腔室之间间距大约4mm。 红色试剂均放置在试管架上,且每次吸取要更换针头。荧光剂均放置在试管架上,没有盖子。 芯片反应时间要求:每个腔室内试剂反应时间小于3分钟 。
单次移液可完成四个孔位的注液,末端4个针头之间的间距设定为18(与芯片四个孔位之间的间距相等),注液顺序如图所示:
首先对第一行孔位进行注液,
第一次对a位置进行注液,
第二次对b位置进行注液,
第三次对c位置进行注液,
然后依次对第2行、第3行、第4行、第5行孔位进行注液,共计15次,完成15×4=60个位置滴液。
单次移液节拍时间:P≤15s,
单枚芯片所有孔位的注液时间:T≤3min。
最后,我们定制负压工作站采用负压式层流罩结构,可将空气以一定的风速通过高效过滤器后,形成均流层,使洁净空气呈垂直单向流通,从而确保工作区域达到工艺要求的高洁净度。

实际收益

由于实验的精密性较高,芯片腔室较小,重复滴液操作很容易造成人员疲劳,导致操作失误,造成实验效果不理想, 采用多可机器人实验室自动化,芯片实验效率提高近一倍,同时在全程无人员干预和多可机器人的高重复精度保障下,实验结果的准确性接近100%。


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