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Mikroskopie & Automatisierung

Der lange Weg von der Motorisierung zur echten Automatisierung

| Autor / Redakteur: Horst Wolff* / Dr. Ilka Ottleben

Der Trend zur Automatisierung macht vor dem Labor und damit auch vor der Mikroskopie nicht halt.
Der Trend zur Automatisierung macht vor dem Labor und damit auch vor der Mikroskopie nicht halt. (Bild: Zeiss)

In den vergangenen Jahrzehnten gab es extrem schnelle Entwicklungen auf allen Ebenen der Mikroskopie. Da der Mensch an allen Schritten des Imaging-Workflows beteiligt ist, kommt es jedoch zu ernsthaften Einschränkungen hinsichtlich Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Durchsatz. Das zu verbessern, ist die größte Herausforderung für die Automatisierung.

Die größte Herausforderung bei der Automatisierung ist, die Einwirkung durch den Menschen in Bereichen einzuschränken, wo dies sinnvoll ist und Mehrwert schafft. Menschliche Fehler und eine begrenzte Anzahl an Mitarbeitern können nicht nur in klinischen und dia­gnostischen Workflows ein Problem darstellen, sondern auch in Forschungsumgebungen. Die Automatisierung kann hier Abhilfe schaffen.

Was bedeutet Automatisierung? Sind alle vollständig motorisierten Mikroskope von heute auch automatisierte Imaging-Systeme? Im Folgenden soll erläutert werden, was Automatisierung beim Imaging wirklich bedeutet. Denn diese geht über die Motorisierung und einen erhöhten Durchsatz hinaus.

Eine bekannte Situation auch in Ihrem Labor?

Entweder brauchen Sie die Ergebnisse für Ihr Labor-Meeting, weil der Gruppenleiter Druck macht, dass Sie endlich wertvolle Ergebnisse erzielen. Oder die Ergebnisse sind ein wichtiger Bestandteil eines geplanten Vortrags auf einer Konferenz, eines Manuskripts oder eines Förderantrags, der bald eingereicht werden muss. Fast alle Forscher kennen dieses Problem. Obwohl sich die Situation in den vergangenen Jahren durch modernes Imaging verbessert hat, sind die Anforderungen, Erwartungen und Standards für Veröffentlichungen im selben Zeitrahmen gestiegen. Wären eine verstärkte Motorisierung oder schnellere Imaging-Methoden eine gute Möglichkeit? Oder wäre eher eine intelligente Automatisierung geeignet, die nicht nur riesige Datenmengen erzeugen kann, sondern auch exakt die Daten, die Sie benötigen?

Warum Automatisierung in der Mikroskopie?

Die biologische Mikroskopie, und die Lichtmikroskopie im Besonderen, ist ein wichtiges Werkzeug in modernen Labors für Molekular- und Zellforschung sowie für die Entwicklungsbiologie. Sie ist für einfache Forschungsaufgaben ebenso gut geeignet wie für präklinische und sogar klinische Untersuchungen. Mikroskopieanwendungen beim Imaging werden immer häufiger und ermöglichen Erkenntnisse, die ohne mikroskopisches Imaging nicht möglich wären. Neue Lösungen wie CRISPR/Cas9 für Biologen und andere ähnliche Methoden werden zu neuen Entdeckungen beitragen. Es gab extrem schnelle Entwicklungen auf allen Ebenen der Mikroskopie, beispielsweise bei Kontrast, Beleuchtung, Auflösung, Signalerkennung und Datenverarbeitung, und es ist davon auszugehen, dass es weitere Fortschritte geben wird. Allerdings spielt bei allen modernen Imaging-Systemen genau wie vor 30 Jahren der Faktor Mensch eine große Rolle.

Was ist Automatisierung?

Automatisierung oder automatische Steuerung bezeichnet die Verwendung von Steuerungssystemen für den Betrieb von Geräten und zur Unterstützung von Prozessen, beispielsweise in der Produktion, zu Hause oder in Büroumgebungen.

Im Vergleich zur Motorisierung, die lediglich eine beliebige Komponente mit einem Motor beschreibt, bedeutet Automatisierung, dass nur minimale menschliche Eingriffe erforderlich sind. Der größte Vorteil der Automatisierung ist daher, dass sie eine Arbeitsersparnis mit sich bringt. Außerdem kann sie genutzt werden, um Energie und Werkstoffe einzusparen und die Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, Qualität und Präzision zu verbessern.

Verglichen mit anderen automatisierten Systemen wird Automatisierung in der Mikroskopie mit verschiedenen Mitteln – typischerweise in Kombination – erreicht, darunter mechanische, elektrische und elektronische Geräte, Sensoren und Computer.

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