Drosophila melanogaster, mer känd som fruktflugan, kan tyckas vara en vanlig skadegörare. Dessa insekter är dock avgörande för pågående forskning om olika neurologiska sjukdomar vid Texas Children's Hospital.
Fruktflugor är så viktiga för den här forskningen eftersom de delar 75 % av generna som orsakar sjukdomar hos människor, fortplantar sig snabbt och forskare kan enkelt ändra sin DNA-kod, enligt UC Davis. Att hantera dessa fruktflugor i labbet kan dock vara en knepig strävan.
ABB Robotics och Jan och Dan Duncans neurologiska forskningsinstitut (Duncan NRI) vid Texas Children's Hospital har skapat en automatiserad arbetsstation för överföring av fruktflugor. Systemet har ABB:s samarbetsrobot YuMi med dubbla armar för att underlätta studiet av sjukdomar inklusive Alzheimers, Huntingtons och Parkinsons.
Företaget sa att detta är det första automatiserade systemet som inte kräver att flugorna immobiliseras med anestetika som koldioxid innan de överförs. Anestesistadiet är ett tråkigt steg i tidigare system, vilket kan skada flugornas beteende och studieresultatens noggrannhet.
"Vi har sett betydande framsteg inom labbautomatisering under åren, men vissa viktiga uppgifter utförs fortfarande manuellt, vilket kan påverka resultaten", säger Jose-Manuel Collados, chef för ABB Service Robotics Product Line. "Vår YuMi-cobots armar fungerar självständigt men på ett koordinerat sätt, vilket gör det möjligt att automatisera den komplexa uppgiften att överföra levande flugor mellan flaskor."
Att överföra fruktflugor mellan flaskor är en knepig uppgift
Som en del av rutinunderhåll matar forskare på Texas Children's Hospital fruktflugor genom att överföra dem till flaskor med mat var 30:e dag. Ett typiskt labb underhåller cirka 20,000 flaskor, vilket innebär att forskare spenderar 20 % av en arbetsdag med att "vända flugor" genom att placera en flaska som innehåller flugfonden över en flaska med färsk mat och sedan knacka på den för att tappa flugorna.
Alla tidigare försök att automatisera processen hittills involverade att exponera flugorna utanför flaskorna under överföringen, vilket krävde sedering, sa ABB. Det nya systemet kan också förbättra resultatens noggrannhet och påskynda överföringsprocessen, konstaterade ABB Robotics.
Ingenjörer från ABB samarbetade med forskare vid Duncan NRI för att designa och bygga en flugöverföringsarbetsstation, som inkluderar YuMi-coboten, ett bord staplat med flaskor för överföring, en streckkods- och märkningsenhet och en sopnedkast.
ABB:s YuMi-cobot utför samma rörelser som mänskliga forskare för att knacka och överföra flugorna mellan flaskor. Detta gör det möjligt för forskare att fokusera på uppdragskritiska uppgifter som att upptäcka nya vägar och testa effektiviteten av nya läkemedel vid behandling av neurologiska störningar.
YuMi möjliggör noggrann spårning på Texas Children's Hospital
YuMi hanterar hela processen med att vända fruktflugor, vilket inkluderar att utföra 10 förprogrammerade steg i snabb följd. Precis som människor plockar roboten upp en flaska som innehåller levande flugor, öppnar den skyddande cellulosaacetatpluggen, placerar flaskan över en med färsk mat och knackar på flaskan för att överföra flugorna.
Sedan kapslar, etiketter och skannar flaskan och staplar den slutligen i kartongställ. Roboten slänger sedan flaskorna med gammal mat för att undvika korskontaminering.
En utmärkande egenskap hos systemet, enligt ABB, är dess förmåga att läsa streckkoder och skriva ut etiketter. Forskare använder dessa etiketter för att identifiera stam- och genotypinformation under överföringen. Denna funktion säkerställer noggrann spårning och hantering av Drosophila-stammarna.
Robotens avancerade avkänningsteknologier möjliggör exakt placering av flaskor i standardkartongställ, vilket ger forskare möjligheten att fortsätta använda befintliga flaskställ, vilket minskar driftskostnaderna för Texas Children's Hospital.
ABB sa att det konstruerade detta system för att vara samarbetsvilligt och säkert för mänsklig interaktion. Dess rörelseavkännande armar är utrustade för att upptäcka närliggande människor eller föremål, och stoppar rörelsen omedelbart för att förhindra olyckor, vilket möjliggör en säker arbetsplats för samarbete.