最大限度地提高处理易腐烂生物分子的实验室的效率

由筑波大学人工智能研究中心副教授 Haruka Ozaki 领导的一组科学家与 RIKEN 的 Koichi Takahashi 博士合作,使用数学算法来优化自动化生物实验室机器人的时间表。通过分析需要使用多种仪器进行研究的时间敏感样本的需求,研究人员能够在时间和实验室资源限制内最大限度地增加可以进行的实验数量。这项工作可能有助于设计未来的自动化生物学实验室和其他工作空间。

生物实验室的自动化程度不断提高,因为许多任务,例如移液溶液或将细胞从一台仪器移到另一台仪器,都可以由机器人执行。控制这些机器的时间表以完成最多的实验是复杂的,因为活细胞和易腐烂的试剂通常有自己的特殊时间限制。以前的调度算法不关注“相互边界的时间约束”,其中在一个操作的开始或结束与另一个操作的边界之间允许有限的时间。这些类型的限制在生物学中经常发生,例如,如果不立即加工,蛋白质就会或降解。

现在,筑波大学的研究人员开发了一种新的数学框架,该框架考虑到了这些时间限制以及资源冲突的可能性,例如仪器容量有限。“我们称我们的方法为‘S-LAB’,它代表‘生物学实验室自动化调度’,以强调在这些类型的设施中遇到的特殊时间限制,”作者尾崎副教授说。

即使在多用途机器人时代,也需要多种不同类型的实验室仪器,例如热循环仪或蒸发器,才能执行简单的生物学实验。机器人必须被编程为来回穿梭样品,而细胞不会暴露在元素中太长时间。“通过使用提议的调度方法,自动化实验室可以提高各种生命科学实验的效率,”尾崎副教授说。这项研究也可以应用于其他涉及不能无限期排除的易腐烂材料的工业过程。

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