ABB Robotics har tillsammans med Jan och Dan Duncan Neurological Research Institute (Duncan NRI) vid Texas Children’s Hospital, ett av de största pediatriska sjukhusen i USA, gjort ett innovativt medicinskt genombrott genom att ta fram en automatiserad station för förflyttning av Drosophila melanogaster (bananfluga) med ABB:s YuMi®-cobot för att underlätta studien av sjukdomar som Alzheimers, Huntingtons sjukdom och Parkinson.
Detta är den första automationslösningen som inte kräver att flugorna ska immobiliseras med anestesi, såsom koldioxid, före förflyttningen. Tidigare lösningar har inneburit detta tidsödande steg, vilket kan påverka flugornas beteenden negativt och därmed potentiellt noggrannheten i studieresultaten.
ABB:s YuMi-cobot utför samma rörelser som forskarna för att knacka över flugorna till nya behållare så att forskarna kan fokusera på verksamhetskritiska arbetsuppgifter som att hitta nya vägar och testa effektiviteten hos nya läkemedel i behandlingen av neurologiska sjukdomar. Man slipper sedera flugorna före förflyttningen, vilket förbättrar korrektheten i resultaten och påskyndar överföringsprocessen.
”Vi har sett betydande steg tas inom labbautomation under årens lopp, men vissa kritiska uppgifter utförs fortfarande manuellt, och det kan påverka resultatet”, säger Jose-Manuel Collados, chef för ABB Service Robotics Product Line. ”YuMi-cobotens armar arbetar självständigt men på ett koordinerat sätt, vilket gör det möjligt att automatisera den komplexa uppgiften att flytta levande flugor mellan olika behållare.”
Drosophila melanogaster, vanligen kallad bananfluga, är väletablerad vid studier av olika aspekter inom biologi, inklusive genetik, utveckling och beteenden. Bananflugan delar många genetiska markörer och utvecklingsmarkörer med människan och används till studier av neurologiska sjukdomar hos människor globalt.
Som en del av det rutinmässiga underhållet matar forskare bananflugorna genom att var 30:e dag förflytta dem till behållare som innehåller färsk föda. Ett normalt labb hanterar cirka 20 000 behållare och forskarna lägger ungefär 20 procent av arbetsdagen på att ”flytta flugor” genom att placera en behållare med flugor över en behållare med färsk föda och knacka på den för att få flugorna att flyttas över dit.
Alla försök att automatisera processen har hittills involverat att man exponerar flugorna utanför behållarna i samband med förflyttningen, därav behovet av sedering.
ABB Robotics ingenjörer har samarbetat med forskare vid Duncan NRI om att utforma och bygga en arbetsstation för flugförflyttning som innefattar YuMi-coboten, ett bord fullt av behållare för förflyttningen, en streckkod och en etiketteringsenhet samt ett sopnedkast.
”Den här innovativa lösningen för att påskynda den biomedicinska forskningen är ett resultat av vårt nära samarbete sedan över två år med ABB Robotics”, säger dr. Juan Botas, professor vid Department of Molecular and Human Genetics och Department of Molecular and Cell Biology vid Baylor College of Medicine samt ansvarig studieläkare vid Duncan NRI.
”Genom att kombinera bananflugans biologi med DNRI-forskarnas expertis på hög genomströmning som leds av mig och dr. Ismael-Al Ramahi, biträdande professor vid Baylor College of Medicine som också han är studieläkare vid Duncan NRI, med automationsexpertisen hos ABB:s ingenjörer kunde vi utforma en cobotbaserad lösning, vilket minskar tidsåtgången, eliminerar stamförluster och innebär att fler experiment kan genomföras parallellt.”
YuMi hanterar hela processen med flugförflyttningar, vilket innefattar att utföra tio förprogrammerade steg i snabb följd. Precis som en människa plockar YuMi upp en behållare med levande flugor, öppnar det skyddande locket av cellulosaacetat, placerar behållaren över en annan behållare som innehåller färsk föda, knackar på behållaren för att flytta över flugorna, sätter på locket, etiketterar, skannar och placerar behållaren i ett pappställ. Roboten kasserar sedan behållarna med den gamla födan för att inte riskera någon korskontamination.
En viktig teknisk funktion som är inbyggd i lösningen är förmågan att läsa streckkoder och skriva ut etiketter, vilka i samband med förflyttningen appliceras på behållarna med information om mikroorganismstam och genotyp. Den här funktionen säkerställer noggrann spårning och hantering av de olika Drosophila-stammarna. Robotens avancerade sensorteknik möjliggör en exakt placering av behållare i vanliga pappställ, vilket innebär att forskarna kan fortsätta att använda befintliga ställ och därmed minska driftkostnaderna.
Ännu viktigare är att roboten är utformad att samarbeta och är säker i interaktionen med människor. De rörelseavkännande armarna är utrustade att detektera om det finns människor eller andra objekt i närheten varpå rörelsen omedelbart stannar av för att förebygga olyckor. Detta skapar en trygg och säker arbetsplats.
