Tecnologie per il laboratorio intelligente del futuro

Nel Centro di Innovazione nICLAS, i membri sviluppano tecnologie per il laboratorio intelligente del futuro. Qui: produzione automatizzata di cellule della pelle presso la Tissue Factory.

Laboratori moderni spesso ancora assomigliano a una manifattura classica nelle loro strutture odierne. Gli strumenti e i processi non sono connessi tra loro e il prezioso campione viene di solito processato manualmente dai dipendenti. Per molto tempo questa configurazione è stata sufficiente per sfruttare appieno la capacità innovativa dei laboratori. Oggi, tuttavia, generano spesso quantità di dati maggiori, a cui il noto modello non è più in grado di far fronte. Nel Centro di Innovazione per l'Automazione dei Laboratori di Stoccarda, abbreviato nICLAS, il Fraunhofer IPA sviluppa insieme a partner industriali nuove tecnologie per un laboratorio intelligente del futuro. Durante il forum nICLAS del 23 marzo 2017 a Stoccarda, il team si è presentato per la prima volta.

Le soluzioni di automazione sono attualmente utilizzate solo in una piccola parte dei laboratori nel mondo. Una delle ragioni di ciò sono le rigide normative e i processi multivariati e non standardizzati nella routine di laboratorio. «I campioni e i prodotti processati nei laboratori sono soggetti ai requisiti di qualità più severi. Per le aziende, è quindi costoso e complesso introdurre nuove tecnologie», afferma Mario Bott, responsabile del progetto nICLAS presso il Fraunhofer IPA. Inoltre, per molti anni l'ambiente di lavoro manuale dei laboratori è stato considerato un vantaggio, poiché permette di adattare i processi in modo più rapido e flessibile rispetto a dispositivi e piattaforme automatizzate.

I laboratori diventano fabbriche di dati

Gradualmente le aziende stanno cambiando mentalità: «I laboratori stanno diventando sempre più delle fabbriche di dati connesse, che si trovano a interfacce centrali all’interno dell’azienda: che si tratti di un laboratorio diagnostico, di ricerca di nuovi farmaci o di assicurazione qualità e rilascio del prodotto. Generano informazioni estremamente preziose per la gestione aziendale», informa Bott. Inoltre, la crescente personalizzazione di prodotto e processo attraverso diagnosi e terapie personalizzate pone nuove sfide ai laboratori. Per rendere gestibile questa crescente complessità, devono essere sviluppate soluzioni modulari sostenibili per sistemi hardware e software. Qui interviene nICLAS.

Il Centro di Innovazione nel campus Fraunhofer a Stoccarda offre alle aziende e agli istituti di ricerca una piattaforma per connettersi e sviluppare insieme nuove tecnologie e soluzioni di automazione. Tra i membri del progetto ci sono utilizzatori industriali e sviluppatori, oltre a partner che fanno da ponte tra ricerca e formazione accademica. «Il campo multidisciplinare richiede un team multidisciplinare per competere con successo a livello internazionale. Siamo quindi lieti di aver trovato partner forti come Precise Automation, TECAN, Liconic, Thermo Fisher Scientific, Promega e Festo, che ci forniscono, ad esempio, le più recenti apparecchiature e tecnologie innovative per uno sviluppo collaborativo», afferma il responsabile del progetto. In questo modo, il team può sempre contare sulle attrezzature più moderne e sulla competenza necessaria per gettare le basi per il laboratorio di domani.

Laboratori virtuali e ricerca connessa

Già ci sono i primi impulsi e stimoli di riflessione attraverso il cosiddetto nICLAS-FutureLab. Nel settore della logistica interna, ad esempio, nasceranno applicazioni per il tracciamento dei materiali. «In questo modo, la posizione di campioni preziosi o di materiali di pazienti è sempre nota. L’immagine digitale può rappresentare un aiuto prezioso per la pianificazione, il monitoraggio dei processi e la documentazione», spiega Bott. Un secondo focus riguarda l’interazione uomo-macchina in ambienti regolamentati. Con TeachIt, ad esempio, si mira a semplificare drasticamente il processo di apprendimento per soluzioni robotiche. Inoltre, il team di progetto si interroga su come la realtà aumentata possa essere impiegata per supportare i processi regolamentati. «In molti laboratori, il quaderno di laboratorio scritto a mano rimane ancora l’interfaccia centrale di informazione e documentazione. Con la realtà aumentata, in futuro, i dipendenti potrebbero visualizzare le informazioni necessarie in modo personalizzato e su richiesta», informa Bott. Inoltre, gli esperti si dedicano alla domanda su come, attraverso piattaforme orientate al servizio, possa essere realizzata una virtualizzazione dei processi di laboratorio. Con Cell-Share, ad esempio, si sta sperimentando l’ordine di sistemi cellulari tramite il Lab-Store. Il risultato arriva in modo semplice, rapido ed economico al cliente.

La Gesellschaft Fraunhofer ha posto le basi per nICLAS con un finanziamento iniziale di oltre 600.000 euro. Le aziende e gli istituti di ricerca interessati possono unirsi alla comunità per contribuire a plasmare insieme l’ambiente di laboratorio di domani. L’evento di lancio del 23 marzo 2017 ha fornito i primi approfondimenti su nICLAS e ha permesso ai partecipanti di conoscere personalmente i partner del progetto.