Số điện thoại: 024 6683 9670
[Vietnamese]
[English]

Xu hướng tự động hóa phòng thí nghiệm

15/06/2015

Tiến sĩ Nathaniel Hentz hiện là trợ lý giám đốc phòng thí nghiệm phân tích thuộc Trung tâm Giáo dục và Đào tạo Sản xuất Sinh học Golden LEAF (BTEC), nơi ông đang phát triển những thử nghiệm phân tích sinh học hỗ trợ cho nhiều quá trình sản xuất sinh học đang được giảng dạy tại BTEC. Từ năm 2008, TS. Hentz đã chịu trách nhiêm phát triển và giảng dạy các khóa đào tạo đại học và sau đại học, khóa học ngắn và các khóa đào tạo chính phủ (FDA và BARDA) với trọng tâm về phát triển và xác định giá trị sử dụng của các thử nghiệm, quản lý chất lượng và hiệu suất xử lý chất lỏng. Ông nhận bằng Tiến sĩ Hóa học phân tích tại Đại học Kentucky năm 1996 và bằng cử nhân hóa học Đại học Eastern Michigan năm 1990.

Hỏi: Ông có thể cung cấp một số chi tiết về hoạt động hiện nay của nhóm nghiên cứu của ông?

Đáp: Tại Trung tâm Giáo dục và Đào tạo Sản xuất sinh học, Đại học North Carolina State, tôi điều hành nhóm phân tích và chúng tôi hỗ trợ cho các hoạt động sản xuất sinh học, giảng dạy sinh viên và cũng thực hiện các hoạt động hợp đồng. BTEC là một cơ sở sản xuât, được thành lập năm 2007 để đào tạo sinh viên cho ngành công nghiệp sản xuất sinh học nằm trong Research Triangle Park. Mục tiêu chính của chúng tôi là đào tạo sinh viên và chúng tôi dạy họ từ phương pháp nuôi tế bào đến mở rộng quy mô sử dụng nhiều loại bioreactor (nồi lên men) (thép dùng một lần và thép không gỉ). Chúng tôi cũng dạy họ các quy trình downstream (hạ nguồn) bao gồm thu hoạch, ly giải tế bào, làm sạch và lọc với số lượng lớn. Nhóm của tôi hỗ trợ tất cả mọi việc trong phần phân tích, bao gồm thực hiện thử nghiệm bán thành phẩm (nồng độ, độ tinh khiết và tính an toàn) và phân đặc tính protein.

Hỏi: Câu hỏi quan trọng cho đa số quản lý phòng thí nghiệm là: Tôi có thực sự cần kĩ thuật tự động?

Đáp: Tôi đã trăn trở khá nhiều đối với câu hỏi này. Hầu hết mọi người đều sử dụng các thiết bị nghiên cứu nhưng không ai biết là bao nhiêu phần trăm sử dụng là trên các thiết bị đó. Đầu tiên, bạn cần hiểu tần suất sử dụng thiết bị, mục đích sử dụng và được sử dụng khi nào. Nếu các quá trình không được tự động, thời gian sẽ bị lãng phí vào buổi đêm hay sáng sớm khi mà các công cụ không hoạt động. Tự động hóa có thể được đặt để chạy 24/7 nhưng những người quản lý phòng thí nghiệm cần hiểu được quá trình của họ không hiệu quả ở đâu. Nếu có những khoảng trống trong quá trình thì tự động hóa có thể cải thiện năng suất và điều này đều có thể thực hiện bởi quy trình tự động hóa toàn phần hoặc một phần.

Hỏi: Trong trường hợp ông đã có tự động hóa nhưng nó cần nâng cấp hoặc thay thế thì sao?

Đáp: Nếu như bạn đã có kỹ thuật tự động và cần biết liệu nó có nên được thay thế hay không thì bạn phải thực hiện phân tích đúng để chọn ra những phương thức lỗi. Điều bạn cần làm là dò xét tất cả tập tin đăng nhập và sử dụng hỗ trợ của những công cụ thông tin. Bạn theo dõi các dữ liệu theo thời gian và tìm ra thời gian hoạt động trung bình đến khi hỏng hóc (mean time to failure). Khi mà khoảng cách bắt đầu ngắn lại và có tần suất xuất hiện lỗi nhiều hơn thì đấy là đầu mối để nhìn vào hệ thống. Nếu vấn đề có thể được sửa một lần thì cũng không sao, nhưng nếu bạn phải sửa thường xuyên thì có lẽ là lúc cần thay thế.

Hỏi: Làm thế nào để quyêt định khi nào tự động một phần hay toàn phần quá trình?

Đáp: Các máy trạm tự động hoàn toàn, mà có thể gắn vào các mô đun khác nhau, có thể là rất tốn kém. Thay vào đấy, bạn có thể tự đông một phần nhỏ của quy trình hoặc sử dụng tự động hóa để thay thế một người có những công việc lặp lại như trộn mẫu để tăng tính tin cậy với một mức giá thấp hơn. Đây là điều mà tôi gọi là một nền tảng tự động rút gọn. Khái niệm này đã có trong vài năm nay và nó chắc chắn mang lại giá trị trong giới hàn lâm và trong các công ty nhỏ.

Hỏi: Một số những nhược điểm xảy ra do tự động hóa là gì?

Đáp: Một trong những nhược điểm là về độ tin cậy, bởi vì con người cố gắng thiết lập tự động cho mọi thứ. Đôi khi những hệ thống này là không phù hợp và khi bạn cố gượng ép một thí nghiệm nhất định vào lĩnh vực tự động, bạn có thể mắc lỗi. Đây không phải vì có sai sót nào với thiết kế của kỹ thuật tự động mà chỉ là ứng dụng không đúng. Điểm thứ hai là mọi người cho rằng tự động hóa đảm bảo hoạt động 24/7 mà không cần sự hiện diện của con người. Họ có tâm lý là chỉ cần ấn một nút rồi bỏ đi và đôi khi điều này dẫn đến sai sót. Kỹ thuật tự động vẫn cần sự hiện diện của con người. Nhược điểm khác là với kỹ thuật tự động, bạn cần một chuyên gia sử dụng máy móc được chỉ định và đấy là điều mà ít đơn vị chuẩn bị trước. Một số nhà cung cấp đang cố gắng giải quyết vấn đề này. Nếu bạn muốn làm cho các công cụ dễ dàng tiếp cận đối với phần lớn mọi người thì phải làm việc với nhà cung cấp để tìm ra các thông số chính cần được điều chỉnh. Sau đó, người dùng thông thường có thể chỉ chú ý đến một vài thông số và nắm bắt được đến 90% thời gian.

Hỏi: Nuôi tế bào tự động dễ dàng như thế nào?

Đáp: Nếu bạn đang làm việc với các tế bào như một nền tảng thử nghiệm thì tôi thực sự khuyên rằng việc nuôi tế bào nên được tự động hóa do nó rất tốn thời gian. Tự động hóa hoạt động hoàn hảo cho nuôi tế bào và có những cách đơn giản để theo dõi nếu các tế bào bị nhiễm bẩn hoặc phát triển không hợp lý. Với những hệ thống hình ảnh mới, bạn có thể nhìn vào nhiều thông số trong tế bào như thay đổi hình thái, sự vận động và nhiều thứ khác và nó cũng khá đơn giản để thực hiện. Chìa khóa của tự động hóa nuôi tế bào là chú ý đến những hướng phát triển dễ nhiễm khuẩn.

Hỏi: Làm thế nào để đánh giá các nhà cung cấp phù hợp với nhu cầu tự động hóa?

Đáp: Đầu tiên, bạn phải xác định được nhu cầu của mình để thấy liệu bạn có thật sự cần tự động hóa hay không. Nếu có, hãy mang hệ thống về và thử. Mọi người thường mắc lỗi mua hệ thống trước khi nhận ra rằng họ không thích hệ thống đó hay nó không thể hoàn thành những gì họ muốn. Thứ hai, xem xem nó có phù hợp với mục đích sử dụng của bạn không. Mọi người có xu hướng chọn hệ thống với nhiều thứ thừa thãi trong khi họ không thực sự cần đến.

Hỏi: Ông có nhìn vào các yếu tố khác ngoài thiết bị và công nghệ tự động?

Đáp: Tôi thường tìm đến các công ty có kinh nghiệm, uy tín về dịch vụ khách hàng và hỗ trợ liên tục. Giá thành chắc chắn là một yếu tố khi tìm đến dịch vụ nhưng quan hệ với nhà cung cấp là rất quan trọng với tôi. Bạn có thế có một đội ngũ tuyêt vời tại chỗ nhưng bạn vẫn sẽ cần đến các kĩ sư dịch vụ từ nhà cung cấp trong nhiều trường hợp. Mối quan hệ nhà cung cấp - khách hàng là rất quan trọng vì thế nó đáng để bạn nghiên cứu. Bạn cũng cần nghĩ đến việc phát triển trong tương lai với việc tích hợp những thiết bị mới.

Hỏi: Có gì mới mà có thể thay đổi tự động hóa trong tương lai?

Đáp: Tôi nghĩ sẽ có những cải tiến nhỏ trong tự động hóa nhưng thành thực thì tôi không thấy một bước nhảy lớn, ít nhất là trong lĩnh vực thiết bị nghiên cứu. Trong những năm gần đây, các thay đổi lớn xuất hiện nhiều hơn ở phần mềm và tích hợp. Nếu bạn có một hệ thống tự động hoàn toàn thì sẽ có những gói phần mềm có thể giúp lên lịch công việc, tối giản thời gian chết (do hỏng máy) và tối ưu hiệu suất. Tôi đã thấy những nền tảng phần mềm có thể giám sát các file nhật ký từ toàn hệ thống, vạch ra cách sử dụng và thời gian lỗi để tối ưu hiệu suất. Không may thay, đa phần mọi người thậm chí không nghĩ đến công suất họ sẽ đạt được với tự động hóa. Xu hướng mới là giám sát hệ thống tự động để hiểu nó đang hoạt động như thế nào và thực hiện các thay đổi cần thiết để tăng hiệu suất. Nhiều thay đổi đang diễn ra tại lĩnh vực khoa học thông tin và liên lạc trong tự động hóa với ứng dụng của thiết bị cầm tay và phần mềm cho phép điều khiển các đơn vị mô đun từ xa.

Hoài Anh dịch

Theo www.labmanager.com

Tin bài khác