キイロショウジョウバエ（通称ミバエ）は、ありふれた害虫のように思えるかもしれない。しかし、この昆虫はテキサス小児病院で現在行われているさまざまな神経疾患の研究にとって極めて重要な存在である。
カリフォルニア大学デービス校によると、ショウジョウバエは人間の病気の原因となる遺伝子の75%を共有しており、繁殖が早く、科学者が簡単にDNAコードを変更できるため、この研究にとって非常に重要である。しかし、研究室でこれらのショウジョウバエを扱うのは、難しい作業になる可能性がある。
ABB ロボティクスとテキサス小児病院のジャン・アンド・ダン・ダンカン神経研究所 (ダンカン NRI) は、自動化されたミバエ移送ワークステーションを開発しました。このシステムには、アルツハイマー病、ハンチントン病、パーキンソン病などの病気の研究を支援する ABB の双腕型協働ロボット YuMi が搭載されています。
同社によれば、これはハエを移送前に二酸化炭素などの麻酔薬で動かないようにする必要がない初の自動化システムだという。これまでのシステムでは麻酔段階は面倒なステップで、ハエの行動や研究結果の正確さを損なう恐れがあった。
「長年にわたり、研究室の自動化は大きく進歩してきましたが、重要な作業の一部は依然として手動で行われており、結果に影響を及ぼす可能性があります」と、ABB サービス ロボティクス製品ラインのマネージャーである Jose-Manuel Collados 氏は述べています。「当社の YuMi 協働ロボットのアームは独立して動作しますが、協調して動作するため、生きたハエをバイアル間で移すという複雑な作業を自動化できます。」
ミバエをバイアル間で移すのは難しい作業です
テキサス小児病院の研究者は、日常的なメンテナンスの一環として、30 日ごとにミバエを餌の入った小瓶に移して餌を与えています。一般的な研究室では約 20,000 個の小瓶が管理されており、研究者は 1 日の作業時間の 20% を、ハエのストックが入った小瓶を新鮮な餌の入った小瓶の上に置き、軽くたたいてハエを落とすという「ハエをひっくり返す」作業に費やしていることになります。
ABBによると、これまでのプロセスの自動化の試みはすべて、移送中にハエをバイアルの外側にさらす必要があり、そのため鎮静剤が必要だったという。ABBロボティクスは、新システムにより結果の精度も向上し、移送プロセスもスピードアップできると指摘した。
ABB のエンジニアは Duncan NRI の研究者と協力し、YuMi 協働ロボット、移送用のバイアルが積み重ねられたテーブル、バーコードおよびラベル付けユニット、ゴミシュートなどを含むハエ移送ワークステーションを設計および構築しました。
ABB の YuMi 協働ロボットは、ハエを叩いてバイアル間で移すという人間の研究者と同じ動作を実行します。これにより、科学者は新しい経路の発見や神経疾患の治療における新薬の有効性のテストなど、ミッションクリティカルなタスクに集中できます。
YuMiはテキサス小児病院で綿密な追跡を可能にする
YuMi は、ミバエをひっくり返すプロセス全体を処理します。これには、事前にプログラムされた 10 のステップを素早く連続して実行することが含まれます。人間と同じように、ロボットは生きたハエの入った小瓶を取り上げ、保護用のセルロースアセテート プラグを開き、その小瓶を新鮮な餌の入った小瓶の上に置き、小瓶を軽くたたいてハエを移します。
次に、バイアルにキャップをし、ラベルを貼り、スキャンして、最後に段ボール製のラックに積み上げます。その後、ロボットは交差汚染を避けるために、古い食品が入ったバイアルを廃棄します。
ABB によれば、このシステムの際立った特徴の 1 つは、バーコードを読み取ってラベルを印刷する機能です。研究者は、移送中にこれらのラベルを使用して株と遺伝子型情報を識別します。この機能により、ショウジョウバエ株の綿密な追跡と管理が保証されます。
ロボットの高度なセンシング技術により、標準的な段ボール製ラック内にバイアルを正確に配置できるため、研究者は既存のバイアルラックを引き続き使用できるようになり、テキサス小児病院の運用コストが削減されます。
ABB 社は、このシステムは人間との協調性と安全性を考慮して設計されたと述べている。動きを感知するアームは、近くにいる人間や物体を検知し、即座に動きを停止して事故を防ぐように装備されており、安全な共同作業スペースを実現している。