Cómo automatizar los laboratorios para responder a la gran demanda por el Covid-19

Como se está viendo en la situación actual de crisis causada por el Covid-19, los sistemas de atención médica alcanzan rápidamente sus límites si las instalaciones de los laboratorios no son lo suficientemente flexibles como para introducir procedimientos nuevos o modificar los ya existentes. Los robots de laboratorio son una valiosa alternativa para que esto no ocurra.

Los robots se han establecido desde hace mucho tiempo en la industria, y la automatización también está ganando terreno en los entornos de laboratorio. En investigación y desarrollo (farmacéutica, química, medicina bio y nuclear), análisis de sangre y producción de cosméticos individuales se han logrado resultados convincentes durante muchos años con soluciones robotizadas que se caracterizan por su flexibilidad y versatilidad. Los robots ofrecen una estabilidad y calidad de proceso excelentes y fiables.

Básicamente, existen dos formas de automatización robotizada en procesos de procesos de laboratorio:

a) Automatización parcial, en la cual el robot realiza las acciones repetitivas del personal del laboratorio, facilitando así las rutinas. El robot asume las tareas de manipulación, pero el control del proceso recae sobre el personal del laboratorio o los sistemas de análisis automáticos.

b) Automatización completa del procedimiento de tests incluida la preparación de la muestra, el pipeteo, la implementación del test y la operación de todo el equipo analítico por parte del robot. El robot asume tareas de control y manipulación de procesos. El objetivo es construir celdas de trabajo estándar de uso universal con un robot de dos brazos como elemento central que se pueda adaptar y reprogramar de manera flexible en cualquier equipo de laboratorio. Una solución de este tipo se puede llevar a cabo de forma independiente de los procesos de laboratorio las 24 horas del día con la máxima precisión y repetibilidad.

¿Cómo de rápida es la instalaciónes de soluciones de automatización compatibles con robots?

La automatización parcial, es decir, la adaptación de un robot para fines de manipulación se puede completar rápidamente con robots colaborativos. En comparación, el diseño e instalación de una nueva célula robotizada totalmente automatizada lleva varios meses. Pero una vez se ha construido una célula robotizada estándar de este tipo, el laboratorio y el equipo analítico cuentan con una serie de patrones de movimiento que crecen gradualmente, "estas células pueden reprogramarse rápida y simplemente para nuevas tareas", dice Thomas Goldfuss, gerente general de Goldfuss Engineering Company, que ya ha implementado varias células de laboratorio con robots Yaskawa.

Solución rápida: automatización parcial de tareas de manipulación con un robot colaborativo

Se puede paliar la alta demanda de productividad que requiere, por ejemplo, un momento como el que se está viviendo actualmente, mediante la automatización parcial de las tareas de manipulación en las estaciones de prueba manuales existentes. Un robot colaborativo que puede usarse en contacto directo con humanos y que no requiere un guardia de seguridad está predestinado para este propósito.

Uno de estos robots es el Motoman HC10DT con capacidad MRK de Yaskawa. Dos versiones del robot de seis ejes son particularmente adecuadas para su uso en el laboratorio. Estos son el HC10DT IP67 resistente al polvo y al agua (diseñado para cumplir con los requisitos de protección de la clase de protección IP67) y el HC10DTF de diseño higiénico, cuyos materiales operativos y grasa para engranajes están aprobados para el contacto con alimentos.

Con el proceso Direct Teach (DT), el brazo del robot simplemente se guía de punto a punto en una secuencia de movimientos, que se guarda, y el robot puede repetirla varias veces. Para hacer esto, el operador no necesita ser un experto en programación de robots.

Estación de trabajo completamente automática: con el robot de laboratorio CSDA10F de dos brazos

Un robot especialmente desarrollado para la automatización de laboratorios es el robot Motoman CSDA10F de dos brazos de Yaskawa. Con su estatura similar a la humana y sus dos brazos capaces de movimientos individuales o sincronizados, gracias a las herramientas y pinzas multifuncionales, su uso es extremadamente versátil. Puede funcionar con casi cualquier equipo de laboratorio estándar existente y es capaz de manipular equipos de laboratorio convencionales.

El CSDA10F es ideal para secuencias de tests estandarizadas y complejas de acuerdo con protocolos que se escribieron realmente para una operación manual. El robot CSDA10F de dos brazos también es una solución interesante en el desarrollo de procesos. En Japón ya se está empleando en instalaciones más grandes para la síntesis de biomedicina (desarrollo de fármacos contra el cáncer) y el análisis químico (preparación de muestras).

El CSDA10F se basa en un robot que ya ha tenido un gran impacto en la automatización de la industria. Esta nueva versión fue especialmente diseñada para satisfacer los requisitos de higiene en el laboratorio, por lo que cuenta con un acabado altamente resistente a las sustancias, un diseño higiénico lavable, esterilización con H2O2 y compatibilidad con salas blancas según la norma ISO 14644-1.

Debido a su alto grado de flexibilidad, la gama de aplicaciones para este robot está ampliamente diversificada: puede aprender rápida y fácilmente procesos de trabajo completamente nuevos. Muchos movimientos característicos (pipeteo, apertura/cierre de “EPIS”, manipulación de placas de microtitulación, apertura/cierre de incubadoras o botellas con tapa de rosca) ya estaban estandarizados y almacenados adecuadamente como módulosa de movimientos. La interfaz humano/robot para la operación y visualización se puede realizar a través de una PC o un panel táctil. La HMI está individualizada o conectada a un software de programación de flujo de trabajo existente. Una vez que los programas de movimiento se almacenan, el operador del robot no necesita ser un experto; este último simplemente compone y parametriza las etapas individuales del proceso de la secuencia de trabajo deseada.

Resumen

Hasta ahora, la automatización clásica en los laboratorios a menudo se consideraba inflexible y voluminosa. Hoy en día, hay modelos de robots fáciles de operar que son capaces de llevar a cabo una multitud de tareas de laboratorio. Pueden realizar operaciones que son demasiado peligrosas o monótonas para los humanos. El uso de robots también garantiza la reproducibilidad exacta de los resultados del trabajo en el procesamiento de una gran cantidad de muestras. La automatización de laboratorio no solo ahorra tiempo y costos, particularmente con altas tasas de rendimiento. Debido al nivel inigualable de precisión, crea nuevos requisitos previos para la investigación de materiales de entrada, cuya producción hasta ahora no era lo suficientemente fiable o reproducible.