自動ピペッティングヒューマンエラーを最小限に抑え、精度と正確性を高め、ラボのワークフローをスピードアップさせる最も効果的な方法の一つです。しかし、ワークフロー自動化によるリキッドハンドリングを成功させるために必要なコンポーネントの選定は、目標と用途によって異なります。この記事では、ラボに最適なリキッドハンドリングプラットフォームを選ぶ際に考慮すべき重要なポイントをいくつかご紹介します。
ピペッティングの自動化は、ラボのワークフロー改善における重要なステップであり、再現性の向上、スループットの向上、そしてエラーの削減に役立ちます。ラボは、サンプル調製、DNA抽出、細胞ベースアッセイ、ELISAなど、多様なアプリケーションにおいて、自動化された液体ハンドリング技術に依存しています。これらのプラットフォームは長期的な投資であり、現在のニーズだけでなく、ラボの将来の潜在的なニーズも考慮して選定する必要があります。そうすることで、適切なプラットフォームを選択し、今後何年にもわたってラボに効果的に機能させることができます。
最初のステップ
決定を下す前に、自動化するプロセスをよく検討してください。
堅牢なプロセスから始めていますか?
液体ハンドリングの自動化は手作業のワークフローを大幅に改善できますが、すでに機能していないアッセイを改善することはできません。ワークフローを個々のステップに分解し、それぞれのステップがワークフロー全体に及ぼす潜在的な影響について検討してください。例えば、手動でピペット操作するチューブベースのフォーマットから、自動化された高密度のプレートベースのワークフローにアッセイを移行すると、サンプルと試薬がデッキ上に長時間置かれることになります。これはサンプルと試薬の完全性にどのような影響を与えるでしょうか？
あなたのニーズはどのように変化しますか?
コスト削減のため、ラボの現在のニーズだけを満たすシステムに投資したくなるかもしれませんが、長期的には損失を被る可能性があります。どの要素が必須で、どの要素があれば便利かを検討してください。優れた自動液体処理システムは、ニーズの変化に応じて新しいアプリケーションやワークフローに対応できるよう、再構成可能であるべきです。柔軟性の高いモジュール式システムであれば、既存のワークフローの多くの要素を再利用したり、アップグレードしたりできます。
ニーズを満たす既製のソリューションはありますか?
一部の専用ワークステーションは、DNA抽出、サンプル調製、細胞培養といった特定の用途向けに最適化されており、実績のあるプロトコルを備えています。これにより、選定プロセスが大幅に簡素化されるだけでなく、将来的に大規模なシステムに統合するための有用な「コア」コンポーネントとして活用できます。柔軟性に欠ける「クローズド」なプラットフォームよりも、将来の統合性と柔軟性を考慮して設計された既製のソリューションの方が優れています。
どれくらいのスペースがありますか？そしてそれを効率的に使用していますか？
スペースはしばしば貴重な資源です。現在、多くの液体処理システムはマルチユーザー対応となっており、柔軟性と革新的なスペース活用の需要が高まっています。例えば、追加の分析装置やサンプル調製装置などを設置するために、作業台下のスペースにアクセスできる自動化プラットフォームの選定をご検討ください。
メンテナンスやサービスはどれくらい簡単ですか?
保守とメンテナンスを怠らないでください。技術者が簡単にアクセスできる環境であれば、ダウンタイムやワークフローの中断を減らすことができます。
適切なハードウェアの選択
ゲノミクス、細胞生物学、創薬、分子診断など、どのような分野でも、適切な液体処理システムがあれば作業が大幅に楽になります。重要な考慮事項は以下のとおりです。
空気置換ピペッティングか液体置換ピペッティングか?
エアディスプレイスメントは、0.5～1,000μLという大容量の分注に最適です。使い捨てチップのみに対応していますが、液体交換時やシステムのフラッシュ時に発生する液体ディスプレイスメントピペッティングに伴う余分な手順を排除することで、速度と生産性を向上させます。また、クロスコンタミネーションのリスクを低減し、放射性物質やバイオハザード物質を安全に取り扱う方法を提供します。
液体置換法は、固定式チップと使い捨てチップの両方に対応しており、5μL未満の分注量が多い場合に最適な技術です。洗浄可能な固定式スチールチップは、チューブに穴を開ける必要がある場合や、正圧ピペッティングが必要なアプリケーションに最適です。最大限の柔軟性を得るには、空気置換と液体置換の両方を備えたシステムをご検討ください。
どのようなボリュームとフォーマットを扱っていますか?
プラットフォームが、ラボで一般的に使用される必要なピペッティング量とラボウェアのフォーマット（チューブとプレート）に対応できることを確認してください。また、自動化によってサンプルと試薬の量を減らすことができ、コスト削減につながるかどうかも検討してください。
どのピペッティングアームを選択すべきでしょうか?
主な種類は、1) チューブ、プレート、その他多くの実験器具に対応できる可変チャンネルピペット（一般的に1～8チャンネル）と、2) マルチウェルプレートへの分注用に特別に設計されたマルチチャンネルアームです。最新のシステムでは、ピペッティングヘッドやアダプタープレートを「オンザフライ」で交換できます。これは、固定針、使い捨てチップ、低容量ピンツールなど、様々なアクセサリを使用するプロトコルにとって賢明な選択です。
ロボットアームが必要ですか？のためにさらなる柔軟性？
ロボットグリッパーアームは、作業デッキ上で実験器具を移動させることで、最大限の柔軟性を実現します。「フィンガー」を素早く切り替えることができるロボットアームは、チューブとプレートの両方をしっかりと保持し、最大限の柔軟性を実現します。
どのタイプのピペットチップが再現性を最大化しますか?
チップの品質は再現性に大きく貢献し、システム性能の成否を左右します。使い捨てチップは、生物学的サンプル間のクロスコンタミネーションを防ぐ最良の選択肢と認識されることがよくあります。一部のベンダーは、アッセイの小型化などの用途に必要なマイクロリットルまたはサブマイクロリットルレベルでの確実な分注が検証された、特殊な低容量チップも提供しています。最も信頼性の高い結果を得るためには、自動化ベンダー独自のブランドのピペットチップの購入を検討してください。
固定チップを使用する機器は、運用コストの面で有利な場合があります。固定スチールニードルは、使い捨てチップよりも深い容器の底まで届きやすく、セプタムを貫通することも可能です。最適に設計されたチップ洗浄ステーションは、このセットアップにおけるクロスコンタミネーションのリスクを低減します。
滅菌が保証されたチップが必要ですか?
汚染のリスクを最小限に抑えるため、「滅菌済み」と表示されている消耗品のみを使用してください。これらの製品は厳格な条件下で製造され、実験台に至るまでチップの滅菌状態を保証する包装および輸送基準に準拠しています。「前滅菌済み」と表示されている製品は、製造元を出荷した時点では滅菌されていますが、その後、汚染される可能性が高くなります。
ソフトウェアは重要
ソフトウェアは、機器のセットアップと操作を行う担当者とのインターフェースを提供します。ソフトウェアの設計は、ワークフローの構成、プロセスパラメータの設定、データ処理の選択など、システムプログラミングとシステム操作の容易さを決定します。また、システムを自信を持って操作するために必要なトレーニングの量にも直接影響します。社内にソフトウェア技術者がいない限り、いかに高性能なソフトウェアであっても、設計が不十分なソフトウェアでは、カスタマイズされたプロトコルの開発、問題のトラブルシューティング、そして最も単純なプログラミング変更でさえ、ベンダーや外部の専門家に頼らざるを得なくなります。多くのラボでは、システムオペレーターはプログラミングの専門家ではなく、ほとんどのITチームは機器制御ソフトウェアに直接関与しません。その結果、外部コンサルタントが対応できるまで待たなければならなくなり、生産性が大幅に低下し、プロジェクトのタイムラインが危険にさらされる可能性があります。
考慮すべき点
液体処理システム ソフトウェアを評価する際に尋ねるべき主な質問は次のとおりです。
- オペレーターは日常の操作でタッチスクリーンを操作できますか?
- ベンダーにはプログラミングを簡素化する既存のプロトコルのライブラリがありますか?
- サードパーティ製デバイスのソフトウェア統合機能とは何ですか?
- ベンダーが提供するデバイス ドライバー ライブラリの範囲はどの程度ですか?
- ベンダーは LIMS インターフェースの経験がありますか?
- システムを自分でプログラミングすることに抵抗はありませんか?
- プログラミングの専門知識がなくても、オペレーターが実行を設定するのはどれくらい簡単ですか?
- カスタマイズ可能なグラフィカル読み込みガイドなど、どのような機能が必要ですか? また、それらは利用可能ですか?
- システムの目的が変更された場合、ソフトウェアを再構成するのは簡単ですか?
- ベンダーはサイバーセキュリティの確保に貢献できますか?
サンプルのトレーサビリティ
品質基準やガイドラインへの準拠には、サンプルの完全なトレーサビリティが不可欠です。適切なソフトウェアとバーコードラベルを組み合わせることで、サンプルと消耗品の追跡が簡素化され、トレーサビリティの喪失を防ぐことができます。自動化されたラベリングと追跡ソリューションは、以下のメリットも提供します。
- デッキ上および保管ユニット内の実験器具の位置を示す
- バーコードラベルが適切に貼付され、正しく読み取れることを確認する
- バーコード読み取りとサンプルピッキングのプロセスを加速し、ミドルウェアと LIMS の統合を合理化します。
介入の選択肢
ミスは起こりやすいものですが、必ずしも簡単に修正できるとは限りません。多くの自動化システムには「開始/停止」や「元に戻す」機能がないため、入力ミスをしたり、プロセスを一時停止したりする際に、プログラムを最初からやり直さなければならない場合があります。エラーを検知、理解、報告、そして回復できるスマートな自動化システムを探しましょう。また、開始/停止機能により、オペレーターが稼働中に機器の作業エリアを安全かつ容易に操作できる機能も備えています。
まとめ
自動液体ハンドリングは、多くの面倒な作業を削減し、生産性を向上させ、貴重な時間をより重要な作業に充てることができます。ただし、適切なソリューションを導入することが前提となります。この記事で解説したポイントを慎重に検討することで、ラボは賢明なソリューションを選択し、自動液体ハンドリングのメリットを享受し、作業の簡素化と生産性向上を実現できるでしょう。
投稿日時: 2022年5月10日