BioSensoLab - Biológiai laboratórium elvitelre

Mobil laboregység beépített emelőszerkezettel, szabványos teherautó-kerethez. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel / Mobil laboregység beépített emelőszerkezettel, szabványos teherautó-kerethez. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel

Két moduláris osztály II biztonsági munkaasztal BSL-2 munkákhoz. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel / Két moduláris osztály II biztonsági munkaasztal BSL-2 munkákhoz. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel

A laboratórium helyet biztosít akár hét teljes értékű munkaállomás számára. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel / A laboratórium helyet biztosít akár hét teljes értékű munkaállomás számára. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel

Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT kutatói kifejlesztették a mobil biológiai laboratóriumot, a »BioSensoLab«-ot, amellyel ügyfeleiknek bemutathatják az új fejlesztéseket, és közösen tesztelhetik azokat – helyben, a vállalatnál. Ezek az új technológiák elsősorban intelligens szenzorokat foglalnak magukban, amelyek mesterséges intelligenciával történő értékeléssel vannak összekötve.

„Soha ne változtass meg egy működő rendszert” – ez különösen igaz a vállalatokra. Mielőtt új módszereket vezetnének be a folyamatos gyártásba, és ezzel kockáztatnák, hogy a gyárak leállnak, az eljárásokat alaposan tesztelni és kipróbálni kell. És ez legjobb helyszínen. Azonban a körülmények nem mindig alkalmasak erre. Tovább növeli a helyszín közelségének értékét, ha mesterséges intelligenciáról, MI-ről van szó, különösen érzékeny adatokkal kombinálva. Végül is a MI-t először is megfelelő adatokkal kell kiképezni, hogy később a szenzoradatokat értékelje és ennek alapján döntéseket hozzon. Ehhez az adatokat gyakran az interneten keresztül a felhőbe küldik. Az érzékeny adatokat azonban a vállalatok inkább helyben szeretnék tudni.

Mobil munkaplatform »BioSensoLab«

A Fraunhofer IBMT kutatói erre egy megoldást fejlesztettek ki. „A mobil munkaplatformunk, a »BioSensoLab« segítségével új technológiákat, például a őssejtkészítés területéről, közvetlenül az ügyfélnél mutathatunk be és alkalmazhatunk közösen” – magyarázza Dr. Thomas Velten, a Fraunhofer IBMT munkacsoportvezetője. „Emellett érzékeny adatoknak nem kell elhagyniuk a vállalatot – például a laboratórium egy gyárépületben is felállítható.” Mivel 7,8 méter hosszú, 2,5 méter széles és három méter magas, elegendő helyet kínál biológiai és egyéb vizsgálatokhoz, ugyanakkor nem foglal túl sok helyet. A laboratórium S2-es szintű, így biológiai kérdések vizsgálatára alkalmas. A második biztonsági szint magában foglalja mikroorganizmusokkal végzett munkát, amelyek potenciális veszélyt jelenthetnek a laboratóriumi személyzetre és a környezetre. Ilyen anyagok például a szalmonella, herpeszvírusok vagy influenza vírusok. Az S2-es laboratóriumok általában hozzáférés-ellenőrzéssel rendelkeznek, és felszereltek fertőző gázok és folyadékok elnyomására szolgáló berendezésekkel.

Az «BioSensoLab» digitális infrastruktúrája úgy lett kialakítva, hogy az integrálható legyen meglévő informatikai rendszerekbe és gyártási berendezésekbe. A moduláris belső kialakítás rugalmasan igazítható az igényekhez, könnyen mozgatható és egyszerűen szerelhető vagy szétszerelhető. Egy helyszínváltás esetén a laboratórium beépített emelőberendezéssel és teherautóval szállítható.

A mobil S2-es laboratórium fejlesztésében alapvető volt különböző szakértelmek összefogása: egy ipari partner a speciális járműgyártás területéről hozta a hordozható egységek építésének know-how-ját, míg a Fraunhofer IBMT kutatói a biológiai laborokkal kapcsolatos kompetenciákat. „Évek óta sajátítottuk el a mobil laborok építésének képességeit, így tudtuk tervezni és koordinálni a gyártást” – mondja Velten. „Egyrészt tudjuk, hogyan kell felszerelni egy laboratóriumot, például a légtechnika szempontjából, másrészt pedig, hogy mely berendezéseket tudja beépíteni a járműgyártó.”

Intelligens szenzorok a Fraunhofer Szenzor-Intelligencia Központjától a termékminőség javítására

A mobil labor építése során a Fraunhofer IBMT kutatói már konkrét alkalmazásokat tartottak szem előtt: azokat a technológiákat, amelyeket a Fraunhofer Szenzor-Intelligencia Központjában, a ZSI-ben közösen fejlesztenek a Fraunhofer Zrt. nemrégiben. A központi elem: az intelligens szenzorok egyre több adatot gyűjtenek, amelyeket értelmes információkká kell sűríteni – ez már szinte emberi erővel nem kivitelezhető. Itt a mesterséges intelligencia nyújthat segítséget: elemzi az adatáradatot, és a kapott eredmények alapján szinte valós idejű döntéseket hoz. Ezek a döntések minimalizálják a kopást és selejtet, valamint javítják a gyártott termékek minőségét. „Célunk az intelligens szenzor-berendezések kifejlesztése: olyan intelligens szenzorok, amelyek adatait a mesterséges intelligencia értékeli ki, és ezek alapján céltudatosabb döntéseket hozunk” – mondja Velten.

Egy ilyen intelligens szenzorrendszer példája, amit jelenleg fejlesztenek, a őssejtkészítés területén található. „Nemcsak a korábban megszokott paramétereket, például a hőmérsékletet és a pH-értéket szeretnénk ellenőrizni – és végső soron akár egy egész tételt is el kell dobni –, hanem magukat az őssejteket is érzékelő módon jellemezni és megfigyelni. És mindezt lehetőleg anélkül, hogy ki kellene venni őket a bioreaktorból” – árulja el Velten. Hogyan valósítható ez meg pontosan, azt a kutatócsoport jelenleg dolgozza ki. Annak érdekében, hogy a fejlesztésbe ipari vállalatokat is bevonhassanak, és helyben közösen kutathassanak, a mobil labor kiváló feltételeket biztosít, ugyanakkor lehetőséget ad arra is, hogy az érdeklődők megtekinthessék a fejlesztéseket. Egy másik ilyen fejlesztés példája a szívizom sejtek, amelyeket már a Fraunhofer IBMT-ben tenyésztenek, és tesztrendszerekben alkalmaznak. A jövőben a kutatók ezeket a sejteket 3D-s modellekben, például egy 96 kisméretű cseppentő-tálcán tenyésztik, ahol párhuzamos és automatizált toxikológiai vizsgálatokat végeznek: hogyan változik a szívverés, ha bizonyos anyagokat, például hatóanyagokat adnak hozzá? Ezeket és más technológiákat ipari partnerek fejleszthetik, mutathatják be és alkalmazhatják a mobil laborban.