机器人比赛为了治病

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所属分类:工业4.0

癌症触及我们所有人。每个人都知道有人受到影响 知道一个失去了亲人的人。

癌症也有一种奇怪的动员方式。我们跑步,我们走。我们举行守夜。现在,我们正在学习如何超越它。多个学科的尖端科学团队正在组织发起反击。一群机器人正在加入战斗。

许多人全天候都在工作。看着这些斯诺布里机器人在诺华公司日夜进行数百万次的实验。注意,癌症!这些机器人正在为你而来。

个性化癌症治疗
个性化医学是癌症研究和治疗的最大趋势之一。机器人技术是一种使能技术。

机器人实验室自动化系统通过测试数千种针对患者癌细胞的药物组合,有助于加速个性化癌症治疗。 (由知名实验室提供)值得注意的实验室正在基于个性化医学的思想,并利用患者自己的癌细胞来指导治疗。挑战是为数千种可能对每个患者独特的肿瘤有效的可能的药物组合创建可靠的筛选过程。

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加利福尼亚州旧金山的生物技术创业公司Notable Labs


以前的尝试失败了一直是非常手动的系统,就像您在实验室使用移液器的想法一样,“加利福尼亚州旧金山的生物技术创业公司Notable Labs的联合创始人Matt De Silva说。“最大的问题是数据的可靠性和可重复性。机器人和自动化提供了一种可靠的方式来提高实验的可重复性。

值得注意的实验室通常会筛选5000到10,000种针对癌症患者细胞的药物和药物组合,并具有筛选多达30,000种组合的能力。没有机器人和自动化的一个壮举。

德席尔在父亲被诊断患有胶质母细胞瘤(一种高度侵袭性的脑肿瘤)后,于2014年共同发明了显着的实验室。由于缺乏针对脑癌患者的治疗方案,德席尔瓦开始了旅途,许多病人主张都在寻找自己,因为他们通过不同的癌症研究数据进行操纵。

“我觉得不得不开始这家公司的原因是因为我正在为我爸爸看的治疗方案已经被FDA批准。唯一一个阻碍他选择的方法是科学的理由,为什么他们可能对他的具体癌症有用。机器人和自动化,以及一些真正尖端的生物学和科学,并将所有这些组合在一起,已经成为可能。“

即使在失去父亲之后,De Silva还继续致力于通过将治疗重新定位为以患者为中心的服务来改变癌症治疗的方式。显着的实验室已经改进了其过程,并更好地了解其临床意义,将其重点转移到白血病或血液癌,特别是急性骨髓性白血病(AML)。

AML从骨髓中开始,通常迅速进入血液。De Silva说,他们发现从白血病患者获得大量细胞比较可以从脑肿瘤患者获得的细胞数量很少。

De Silva说:“我们运行的每项测试都是针对患者临床需求定制的不同鸡尾酒的独特混合物。

从实验室收到患者样本到结果报告发送给患者肿瘤学家的整个过程通常需要3天。

筛选患者癌细胞的工艺流程。 (由知名实验室提供)

De Silva解释说:“从生物角度来看,能够在同一天对细胞进行细胞测试,并且能够快速地进行所有这些实验是非常重要的。” “以前的许多尝试涉及从患者身上取出细胞,并在实验室中生长,然后使他们服用药物。“增长”步骤的问题是您基本上改变了癌细胞的生物学。他们开始适应在实验室中成长,并且表现得像在病人中一样。

De Silva表示,他们正在以更高的吞吐量运行,这意味着他们可以对每个患者样本进行更多的实验。这使得显着的实验室能够测试更多的药物,而不仅仅是明显的化学疗法。FDA批准的具有抗癌证据的药物包括用于治疗高胆固醇,糖尿病和心脏病的药物。甚至抗抑郁药都在药物专家组上。

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自动化的药物筛选过程

Notable Labs的首席工程师Transon Nguyen说:“在我们拥有工作单元之前,一整天工程师和一名科学家处理了120块板材。“现在,通过动态调度(由专业软件提供),我们的机器人能够在其生命周期(处理和潜伏期)的所有不同阶段跟踪20个不同的板,并且能够更可靠地在所有不同的仪器之间移动比任何人都可以手动做的。“

他说,一天的手工过程现在减少到约30秒,这是一个科学家准备工作单元所需的时间。机器人与实验室仪器和调度软件进行交互,其余部分。

在任何给定的时间可能会有3到5个进程同时发生。想象一下,试图跟踪所有的活动。机器人没有汗水

这将灯光制造的概念带入实验室。阮说,他们经常在一个晚上和周末的时间里运行自动化流程。

“特别是在大屏幕,我们会在晚上踢他们,他们将在整个夜晚运行。我们早上来,我们的屏幕将会完成。“

实验室
Biosero的协同机器人,实验室自动化系统提供商和集成商,帮助Notable Labs汇集了工作流程的所有组件,包括机器人,仪器仪表和软件集成。

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加利福尼亚州弗里蒙特的Precise Automation Inc.制造的轻型协同机器人


协同机器人被设计为与实验室的同事并肩安全地工作。 (由Precise Automation,Inc.提供)所有动作中心的机器人是PreciseFlex Sample Handler(如图所示),由位于加利福尼亚州弗里蒙特的Precise Automation Inc.制造的轻型协同机器人。具有集成伺服夹具的4轴SCARA机器人非常适用于易用性,安全性和空间要求至关重要的台式应用。

即使机器人全速碰撞,机器人也不会伤害用户或损坏仪器。这样就不需要昂贵的安全护罩,并且允许机器人与实验室人员并肩安全地操作。

机器人也很容易上课。只需手动移动到开始和结束位置。让机器人控制器处理其余的。没有教学吊坠,与许多工业机器人一样。

Precise Automation的销售工程师Mike Ouren表示:“您只需抓住机器人的末端并教授积分。” “你不是想弄清楚X方向和Y方向是什么。这就是我们机器人的目的,将工业级的可靠性提升到实验室任何人都可以使用的形式。“

“使用PreciseFlex,您不需要是机器人专家。首席科学官能够使用该系统,“奥伦说。“他们只需要在用户界面上进行培训。机器人技术已经进步到可以将机器人嵌入到软件中并使其对用户透明的地步。

“你可以有一个小房间的设备,一个机器人,和一些真正聪明的科学家,使所有这些工作,你可以开始尝试你的想法,成本比5到10年前要低得多, “他继续说。“这使得小型组织能够进行这种癌症治疗研究。”

Nguyen说,赌注很高:“你不能犯错,因为这可能意味着失去一个病人的样本。但是我们还要保持速度和灵活性。我们把平台上的大部分仪器推到了破碎点上。精确的手臂是系统中被证明是最可靠的部件之一。“

移动液体与声音过程的
另一个关键组成部分是声学液体处理装置。声液处理技术使用聚焦超声波,将纳升尺寸的液滴向上喷入含有患者癌细胞的孔板中。

Nguyen说:“它允许您转移非常小量的药物,这使得这种经济学非常有吸引力。“但是它也使我们混合不同的组合比传统的移液系统更容易。”

声液滴喷射(ADE)或通过声波传输液体,无需移液管吸头和交叉污染的风险。它还减少了所需的患者样品量。

De Silva解释说:“当我说我们运行的实验数量方面,我们的处理量要高得多,这部分是因为我们能够大幅度地实现细胞的数量和实验的大小。” “如果你想到从患者获得的细胞数量是固定的,那么能够使实验小型化意味着你有更多的目标来找到治疗选择。对于这种方法的成功,这是非常重要的。“

从药物筛选到发展
临床试验正在多伦多的玛嘉烈医院癌症中心和盖恩斯维尔的佛罗里达大学进行。De Silva解释说,这些并不是典型的临床试验。他们正在评估尝试个人化治疗方案的可行性,否则他们没有治疗方案。

“我们正在测试我们是否能够与临床医生一起实时。这是一种评估和改进我们开发过程的方法。“

他预计有一天会像您的医生下单检查胆固醇水平一样简单。De Silva说,这种方法也对药物开发有影响。

“个性化医学的承诺是开始使用这些工具来预测哪些患者将是特定药物或药物组合中最强的反应者。然后使用这些信息开始开发对正确患者有更强效果的药物。

“如果您从具有某种癌症的每个患者身上获取您所产生的数据,并且查找这些患者的模式,那么您同时使用数据和实验室本身来帮助制药和生物技术公司评估哪里他们的药物将会工作,或者他们应该瞄准哪些患者群体。他们已经这样做了,但是他们正在使用基因组学。我们的实验室允许他们在细胞上物理测试药物。“

在未来,De Silva希望将其方法用于尚未获得FDA批准的药物的研发。同时,一旦临床试验完成,值得注意的实验室的主要推动力就是让更多的癌症患者服务。

六轴机器人每天处理数千个样品,在实验室之间转移微量滴定板,速度和准确度。 (由StäubliCorporation提供)使不可能 - 可能的
高通量药物筛选癌症治疗攻克机器人的先天优势。他们无错误的重复性,速度和24/7全天候的工作能力使他们能够在几天甚至几个小时内完成实验室技术人员和科学家在多年的时间里无法实现的空间。

Ouren说:“机器人是科学家做这些不能做的工作的延伸,即使可以,也不想做。”

这位CNN记者说最好:机器人“以前是不可能的 - 可能的”。在拜耳工作中看这些机器人。

利用我们的DNA
尽管机器人不是大型制药公司和大型研究机构的新宠,但是自动化错误刚刚开始吸引更小的实验室。

Ouren说:“机器人技术的巨大发展将来自中小型实验室。“机器人和软件相结合,现在可以获得什么,他们可以获得什么作为一个集成的解决方案,以及他们可以获得的多功能性,超出了以前的几年。

这是癌症的坏消息。各种规模的机器人武装实验室,不同的想法和方法,通过有针对性的治疗从各个方面攻击癌症。这是更多的目标射门。越多越好。

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机器人部队来处理所有血液样本


据克利夫兰诊所报道,早期发现癌症的液体活组织检查是2017年医疗保健转型前十大医疗创新之一。实验室需要加大机器人部队来处理所有血液样本。

DNA顺序从灵活的自动化得到提升。完全自动化的基因检测实验室,每天24小时在前线上进行机器人检测我们的DNA用于癌症的危险因素。再次,史陶比尔机器人是重要的。参观Counsyl机器人运行实验室。

机器人放射治疗
使用机器人进行放射治疗已经在许多大型医院和癌症治疗中心中很常见。AccurayCyber​​Knife®系统使用库卡机器人来操纵患者周围的线性加速器(LINAC),以精确地向肿瘤提供高剂量的辐射。

密歇根州谢尔比乡库卡机器人公司的医疗机器人经理Corey Ryan解释了这一概念如何将KUKA LBR iiwa机器人与Artis zeego结合使用(该C型臂成像系统还使用库卡机器人)。

“通过在LBR iiwa机器人握持标记物时对患者进行成像,他们可以注册机器人以确定相对于患者内部结构的确切空间位置。随后,机器人使用位置和成像数据帮助定位外科医生的治疗指南。

“通常,外科医生必须基于X射线图像来估计治疗指南的正确位置和轨迹,”他继续说。“然而,机器人允许外科医生通过命令机器人以预定的角度去到精确的位置来观察X射线并准确地计划导引器的位置和轨迹(相对于病人已知的解剖结构)。然后,外科医生使用指南手动进行插入和钻孔。最后,辐射由机器人传送到精确的治疗点。

机器人还用于质子治疗中心的患者定位,其中患者必须在固定的质子束下精确定位和移动。

机器人活检和手术
机器人将超人的素质带给已熟练的外科医生,提高精确度,最大限度地减少对健康组织的损伤,并导致更快的恢复时间。机器人可能很快就会帮助医生最佳地将介入针置于活组织检查中,这是手动完成时经常耗费时间的风险。本文介绍了Fraunhofer研究人员使用KUKA LBR iiwa机器人进行精密针放置。

机器人也用于微创胸腔镜,心脏,泌尿和妇科手术。达芬奇®手术系统只是机器人和医疗保健生活在一起的迷人机器人之一。

约翰·艾尔斯(John Ayers)的故事提醒我们,无论是用机器人进行治疗还是治疗癌症,都不仅仅是挽救生命。这是关于患者的生活质量。

他们说“治愈”有时比这种疾病更糟。我们希望个性化的癌症治疗可以使之成为过去,最终导致所有癌症的正确治愈。

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