Đột phá tự động hóa thúc đẩy nghiên cứu về thần kinh học

Tự động hóa công nghiệp
04/09/2024 15:00
ABB Robotics* và Viện Nghiên cứu Thần kinh Jan và Dan Duncan (Duncan NRI) tại Bệnh viện Nhi Texas, một trong những bệnh viện nhi lớn nhất ở Mỹ đã đạt được đột phá y học sáng tạo bằng cách tạo ra một trạm làm việc tự động chuyển giao ruồi giấm (Drosophila melanogaster), sử dụng cánh tay robot đôi YuMi của ABB để hỗ trợ nghiên cứu các bệnh như Alzheimer, Huntington và Parkinson.
aa
Đột phá tự động hóa thúc đẩy nghiên cứu về thần kinh học

Đây là giải pháp tự động hóa đầu tiên không cần gây mê ruồi bằng các chất như khí carbon dioxide trước khi chuyển, một công đoạn đơn giản trong các giải pháp tự động hóa trước đây, có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hành vi của ruồi và khả năng ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả nghiên cứu.

Cánh tay robot YuMi của ABB thực hiện các chuyển động tương tự như các nhà nghiên cứu con để gõ và chuyển ruồi giữa các ống nghiệm. Các nhà khoa học tập trung vào các nhiệm vụ quan trọng như khám phá các cách làm mới và thử nghiệm hiệu quả các loại thuốc mới trong việc điều trị các rối loạn thần kinh. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu gây mê ruồi trước khi chuyển, cải thiện độ chính xác của kết quả và đẩy nhanh quá trình chuyển giao.

"Chúng tôi đã chứng kiến những bước tiến đáng kể trong tự động hóa phòng thí nghiệm qua các năm, nhưng một số nhiệm vụ quan trọng vẫn phải thực hiện thủ công, điều này có thể ảnh hưởng đến kết quả," ông Jose-Manuel Collados, Quản lý dòng Sản phẩm Dịch vụ Robot của ABB cho biết. "Cánh tay của robot YuMi hoạt động độc lập nhưng phối hợp với nhau, cho phép tự động hóa nhiệm vụ phức tạp là chuyển ruồi sống giữa các ống nghiệm".

Drosophila melanogaster, hay được biết đến là ruồi giấm, được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu về các khía cạnh sinh học khác nhau, bao gồm di truyền học, phát triển và hành vi. Ruồi giấm chia sẻ nhiều dấu hiệu di truyền và phát triển với con người và được sử dụng trong các nghiên cứu về bệnh thần kinh của con người trên toàn thế giới.

Trong quá trình bảo trì định kỳ, các nhà nghiên cứu cho ruồi ăn bằng cách chuyển chúng vào các ống nghiệm chứa thức ăn tươi 30 ngày. Một phòng thí nghiệm điển hình duy trì khoảng 20.000 ống nghiệm và các nhà nghiên cứu dành khoảng 20% thời gian làm việc để "lật ruồi" bằng cách đặt một ống nghiệm chứa ruồi lên trên một ống nghiệm có thức ăn tươi và gõ nhẹ để thả ruồi. Tất cả các nỗ lực tự động hóa của quá trình này cho đến nay đều liên quan đến việc ở ngoài ống nghiệm trong quá trình chuyển, do đó cần phải gây mê.

Đột phá tự động hóa thúc đẩy nghiên cứu về thần kinh học

Các kỹ sư của ABB Robotics đã hợp tác với các nhà nghiên cứu tại Duncan NRI để thiết kế và chế tạo một trạm làm việc chuyển giao ruồi, bao gồm cánh tay robot YuMi, một bàn xếp chồng các ống nghiệm để chuyển, một đơn vị mã vạch và dán nhãn, và một phễu đổ rác.

"Giải pháp sáng tạo này để thúc đẩy nghiên cứu y học là kết quả của sự hợp tác chặt chẽ hơn hai năm với ABB Robotics," Tiến sĩ Juan Botas, giáo sư trong Khoa Di truyền học Phân tử và Con người và Khoa Sinh học Tế bào và Phân tử tại Đại học Y Baylor và là nhà nghiên cứu chính tại Duncan NRI cho biết. "Sự kết hợp giữa sinh học ruồi giấm và chuyên môn về quy trình cao của các nhà nghiên cứu tại DNRI do tôi và Tiến sĩ Ismael-Al Ramahi, trợ lý giáo sư tại Đại học Y Baylor và cũng là nhà nghiên cứu tại Duncan NRI, lãnh đạo, cùng với chuyên môn về tự động hóa của các kỹ sư ABB, đã cho phép chúng tôi thiết kế một giải pháp dựa trên robot hợp tác, giúp giảm thời gian, loại bỏ việc mất sức do căng thẳng, và cho phép thực hiện nhiều thí nghiệm cùng lúc hơn."

YuMi xử lý toàn bộ quá trình lật ruồi, bao gồm thực hiện 10 bước lập trình sẵn một cách nhanh chóng. Cũng giống như con người, YuMi cầm một ống nghiệm chứa ruồi sống, mở nắp bảo vệ bằng cellulose acetate, đặt ống nghiệm lên một ống khác chứa thức ăn tươi, gõ nhẹ các ống nghiệm để chuyển ruồi, đóng nắp, dán nhãn, quét mã vạch và cuối cùng xếp ống nghiệm vào các giá bằng bìa cứng. Robot sau đó vứt bỏ các ống nghiệm chứa thức ăn cũ để tránh nhiễm chéo.

Một tính năng kỹ thuật quan trọng được tích hợp vào giải pháp là khả năng đọc mã vạch và in nhãn, những nhãn này được dán lên các ống nghiệm với thông tin về dòng và kiểu gen trong quá trình chuyển giao. Tính năng này đảm bảo theo dõi và quản lý chính xác các dòng Drosophila. Công nghệ cảm biến tiên tiến của robot cho phép đặt chính xác các ống nghiệm vào trong các giá đựng tiêu chuẩn bằng bìa cứng, cho phép các nhà nghiên cứu tiếp tục sử dụng các giá đựng ống nghiệm hiện có, giảm chi phí vận hành.

Quan trọng hơn, robot này được thiết kế để hợp tác và an toàn cho sự tương tác với con người. Các cánh tay của robot được trang bị cảm biến chuyển động để phát hiện con người hoặc vật thể gần đó, dừng chuyển động ngay lập tức để tránh tai nạn, do đó cho phép tạo ra một không gian làm việc hợp tác an toàn.

*ABB Robotics & Discrete Automation là một đơn vị tiên phong trong lĩnh vực robot, tự động hóa máy móc và dịch vụ kỹ thuật số, cung cấp các giải pháp sáng tạo cho nhiều ngành công nghiệp đa dạng, từ ô tô đến điện tử và logistics.

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Bộ điều khiển phi tuyến dạng tầng cho phương tiện đệm khí chuyển động một chiều

Bộ điều khiển phi tuyến dạng tầng cho phương tiện đệm khí chuyển động một chiều

Các phương tiện robot đệm khí hoạt động trên bề mặt môi trường, đặc biệt là sông, biển và vùng đầm lầy, ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu cũng như các nhà phát triển sản phẩm thương mại. Tuy nhiên, việc phát triển các bộ điều khiển tự động cho những hệ thống này vẫn là một thách thức lớn đối với cộng đồng khoa học.
Đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam: Động lực phát triển kinh tế trong kỷ nguyên số

Đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam: Động lực phát triển kinh tế trong kỷ nguyên số

Trong thời đại vạn vật kết nối (Internet of things - IoT), Quản trị kinh tế bền vững là quá trình hoạch định và điều hành vĩ mô theo bộ khung phát triển chiến lược trên nền tảng công nghệ số nhằm tối ưu hóa, đồng bộ hóa các nguồn lực cốt lõi để hướng tới xây dựng một nền kinh tế thông minh, tự chủ và thịnh vượng
Anh có thể hạ mục tiêu tỷ lệ xe điện trong tổng doanh số ô tô xuống 60% vào năm 2030

Anh có thể hạ mục tiêu tỷ lệ xe điện trong tổng doanh số ô tô xuống 60% vào năm 2030

Chính phủ Anh được dự báo sẽ giảm mục tiêu tỷ lệ xe điện trong doanh số ô tô mới vào năm 2030 từ 80% xuống khoảng 60%, trong bối cảnh các nhà sản xuất ô tô gặp khó khăn về chuỗi cung ứng và nhu cầu tiêu dùng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/11: Hạn chế giao dịch theo biến động bất thường trong phiên ATC

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/11: Hạn chế giao dịch theo biến động bất thường trong phiên ATC

Sau phiên giảm hơn 12 điểm, VN-Index có thể tiếp tục vận động tích lũy, đan xen các nhịp tăng giảm để kiểm định cung cầu trước khi xác lập xu hướng mới. Nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng hợp lý, hạn chế sử dụng margin và thận trọng với những biến động bất thường trong phiên ATC do hoạt động cơ cấu quỹ.
Thị trường chứng khoán ngày 12/11: Lực bán trên diện rộng, VN Index quay đầu giảm điểm

Thị trường chứng khoán ngày 12/11: Lực bán trên diện rộng, VN Index quay đầu giảm điểm

Thị trường chịu sức ép khi hơn 200 cổ phiếu giảm giá, còn khối ngoại mạnh tay bán ròng gần 880 tỷ đồng Giữa sắc đỏ bao trùm, cổ phiếu xây dựng bất ngờ trở thành điểm hút tiền hiếm hoi.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/11/2026: Tuổi Mùi vận trình khởi sắc, tuổi Dậu cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/11/2026: Tuổi Mùi vận trình khởi sắc, tuổi Dậu cần thận trọng

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 13/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Đưa thương mại điện tử về xã, mở rộng động lực tăng trưởng kinh tế số

Đưa thương mại điện tử về xã, mở rộng động lực tăng trưởng kinh tế số

Phát triển thương mại điện tử đến cấp xã đang được Bộ Công Thương xác định là hướng đi quan trọng nhằm mở rộng thị trường, thu hẹp khoảng cách số và khai thác dư địa tăng trưởng từ khu vực nông thôn. Mục tiêu đến năm 2030, 60% số xã có thương nhân bán hàng trực tuyến.
NVIDIA ra mắt GR00T 2 và Isaac Lab 3.0, thúc đẩy phát triển robot thông minh

NVIDIA ra mắt GR00T 2 và Isaac Lab 3.0, thúc đẩy phát triển robot thông minh

NVIDIA giới thiệu mô hình AI dành cho robot GR00T 2 và nền tảng huấn luyện robot mã nguồn mở Isaac Lab 3.0 tại Hội nghị Học máy dành cho Robot (CoRL) ở Austin, Texas (Mỹ), nhằm nâng cao khả năng thao tác linh hoạt, học hỏi kỹ năng và huấn luyện robot trong môi trường mô phỏng trước khi triển khai thực tế.
Dự án điện gió tại Lào mở ra triển vọng kết nối năng lượng sạch Đông Nam Á

Dự án điện gió tại Lào mở ra triển vọng kết nối năng lượng sạch Đông Nam Á

Với 133 tua-bin gió và công suất 600 MW, dự án Monsoon Wind Power tại Lào không chỉ bổ sung nguồn điện tái tạo cho Việt Nam mà còn được kỳ vọng trở thành mô hình thúc đẩy kết nối lưới điện giữa các quốc gia Đông Nam Á, góp phần hiện thực hóa mục tiêu xây dựng Lưới điện ASEAN vào năm 2045.
Từ lưới điện đến thiết bị: Khám phá các công nghệ đang chuyển đổi hệ sinh thái năng lượng

Từ lưới điện đến thiết bị: Khám phá các công nghệ đang chuyển đổi hệ sinh thái năng lượng

Mouser Electronics, Inc., chuyên cung cấp nội dung kỹ thuật và thông tin chuyên sâu có tính ứng dụng thực tiễn nhằm phát triển các hệ thống năng lượng sạch hơn, bền vững và phi tập trung thông qua trung tâm tài nguyên năng lượng thay thế trực tuyến.
master