Drosophila melanogaster หรือที่รู้จักกันดีในชื่อแมลงวันผลไม้ อาจดูเหมือนแมลงศัตรูพืชทั่วๆ ไป อย่างไรก็ตาม แมลงเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวิจัยโรคทางระบบประสาทต่างๆ ที่โรงพยาบาลเด็กเท็กซัส
แมลงวันผลไม้มีความสำคัญมากสำหรับการวิจัยนี้ เนื่องจากแมลงวันผลไม้มียีนที่ทำให้เกิดโรคในมนุษย์เหมือนกันถึง 75% ขยายพันธุ์ได้อย่างรวดเร็ว และนักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนรหัส DNA ของแมลงวันผลไม้ได้อย่างง่ายดาย ตามที่ UC Davis ระบุ อย่างไรก็ตาม การจัดการแมลงวันผลไม้เหล่านี้ในห้องแล็บอาจเป็นงานที่ยุ่งยาก
บริษัท ABB Robotics และสถาบันวิจัยระบบประสาท Jan and Dan Duncan (Duncan NRI) ที่โรงพยาบาลเด็กเท็กซัสได้สร้างสถานีงานถ่ายโอนแมลงวันผลไม้อัตโนมัติ ระบบดังกล่าวมีหุ่นยนต์ร่วมมือ YuMi แบบแขนคู่ของ ABB เพื่อช่วยในการศึกษาโรคต่างๆ เช่น อัลไซเมอร์ ฮันติงตัน และพาร์กินสัน
บริษัทกล่าวว่านี่เป็นระบบอัตโนมัติระบบแรกที่ไม่ต้องวางยาสลบแมลงวัน เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ก่อนส่ง ขั้นตอนการดมยาสลบเป็นขั้นตอนที่ยุ่งยากในระบบเดิม ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อพฤติกรรมของแมลงวันและความแม่นยำของผลการศึกษา
“เราได้เห็นความก้าวหน้าอย่างมากในด้านระบบอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการตลอดหลายปีที่ผ่านมา แต่ยังมีงานสำคัญบางอย่างที่ต้องทำด้วยมือ ซึ่งอาจส่งผลต่อผลลัพธ์ได้” โฮเซ่-มานูเอล คอลลาโดส ผู้จัดการสายผลิตภัณฑ์หุ่นยนต์บริการของ ABB กล่าว “แขนหุ่นยนต์ YuMi ของเราทำงานอย่างอิสระแต่ในลักษณะที่ประสานกัน ทำให้สามารถทำงานที่ซับซ้อนในการถ่ายโอนแมลงวันที่มีชีวิตระหว่างขวดทดลองได้โดยอัตโนมัติ”
การถ่ายโอนแมลงวันผลไม้ระหว่างขวดเป็นงานที่ยุ่งยาก
เป็นส่วนหนึ่งของการบำรุงรักษาตามปกติ นักวิจัยของโรงพยาบาลเด็กเท็กซัสจะให้อาหารแมลงวันผลไม้โดยย้ายพวกมันลงในขวดที่บรรจุอาหารทุก ๆ 30 วัน ห้องปฏิบัติการทั่วไปจะบรรจุขวดไว้ประมาณ 20,000 ขวด ซึ่งหมายความว่านักวิจัยจะใช้เวลา 20% ของวันทำงานในการ "พลิกแมลงวัน" โดยวางขวดที่บรรจุแมลงวันไว้เหนือขวดที่บรรจุอาหารสด จากนั้นเคาะขวดเพื่อปล่อยแมลงวัน
ABB กล่าวว่าความพยายามก่อนหน้านี้ทั้งหมดในการทำให้กระบวนการเป็นอัตโนมัติจนถึงปัจจุบันเกี่ยวข้องกับการนำแมลงวันออกมาภายนอกขวดทดลองระหว่างการถ่ายโอน ดังนั้นจึงต้องใช้ยาสลบ ABB กล่าว ระบบใหม่นี้สามารถปรับปรุงความแม่นยำของผลลัพธ์และเร่งกระบวนการถ่ายโอนได้อีกด้วย ABB Robotics กล่าว
วิศวกรจาก ABB ร่วมมือกับนักวิจัยที่ Duncan NRI เพื่อออกแบบและสร้างสถานีถ่ายโอนแมลงวัน ซึ่งประกอบด้วยหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน YuMi โต๊ะที่เต็มไปด้วยขวดทดลองสำหรับถ่ายโอน หน่วยบาร์โค้ดและการติดฉลาก และท่อทิ้งขยะ
หุ่นยนต์ร่วมทดลอง YuMi ของ ABB เคลื่อนไหวร่างกายในลักษณะเดียวกับมนุษย์ในการเคาะและเคลื่อนย้ายแมลงวันระหว่างขวดทดลอง ซึ่งทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์สามารถมุ่งเน้นไปที่ภารกิจที่สำคัญยิ่ง เช่น การค้นพบเส้นทางใหม่ๆ และการทดสอบประสิทธิภาพของยารักษาโรคทางระบบประสาท
YuMi ช่วยให้สามารถติดตามได้อย่างพิถีพิถันที่โรงพยาบาลเด็กเท็กซัส
YuMi จัดการกระบวนการทั้งหมดในการพลิกแมลงวันผลไม้ ซึ่งรวมถึงการดำเนินการ 10 ขั้นตอนที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าอย่างรวดเร็ว หุ่นยนต์จะหยิบขวดที่มีแมลงวันมีชีวิตขึ้นมาเช่นเดียวกับมนุษย์ เปิดปลั๊กเซลลูโลสอะซิเตทป้องกัน วางขวดไว้เหนือขวดที่มีอาหารสด และเคาะขวดเพื่อถ่ายโอนแมลงวัน
จากนั้นหุ่นยนต์จะปิดฝา ติดฉลาก และสแกนขวด และสุดท้ายวางขวดซ้อนกันบนชั้นกระดาษแข็ง จากนั้นหุ่นยนต์จะทิ้งขวดพร้อมกับอาหารเก่าเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนข้าม
ABB ระบุว่าคุณลักษณะเด่นประการหนึ่งของระบบนี้คือความสามารถในการอ่านบาร์โค้ดและพิมพ์ฉลาก นักวิจัยใช้ฉลากเหล่านี้เพื่อระบุข้อมูลสายพันธุ์และจีโนไทป์ระหว่างการถ่ายโอน คุณลักษณะนี้ช่วยให้ติดตามและจัดการสายพันธุ์ของดรอโซฟิลาได้อย่างพิถีพิถัน
เทคโนโลยีการตรวจจับขั้นสูงของหุ่นยนต์ช่วยให้วางขวดยาได้อย่างแม่นยำบนชั้นวางกระดาษแข็งมาตรฐาน ช่วยให้นักวิจัยมีทางเลือกในการใช้ชั้นวางขวดยาที่มีอยู่เดิมต่อไปได้ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานของโรงพยาบาลเด็กเท็กซัส
ABB กล่าวว่าได้ออกแบบระบบนี้ให้ทำงานร่วมกันได้อย่างปลอดภัยสำหรับการโต้ตอบระหว่างมนุษย์ แขนตรวจจับการเคลื่อนไหวได้รับการติดตั้งเพื่อตรวจจับมนุษย์หรือวัตถุที่อยู่ใกล้เคียง หยุดการเคลื่อนไหวทันทีเพื่อป้องกันอุบัติเหตุ ช่วยให้มีพื้นที่ทำงานร่วมกันได้อย่างปลอดภัย