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Predizione del laboratorio del futuro

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Supponendo circa il laboratorio del futuro nella decade prossima rivela le tecnologie specifiche che rivoluzioneranno l'industria ed azioneranno la scienza in avanti.

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Là? s qualcosa che intriga uniformemente circa il pensiero, la conversazione e la prova di predire del futuro. La pratica si è evoluta nel relativo proprio settore nella nostra società, dalla popolarità dello psychics al cinema del successone. ? Di nuovo al futuro? è un tale successone che sfrutta il nostro desiderio infinito di essere intrattenuto dallo sconosciuto ampio. La serie di film tiene l'applicabilità speciale questo anno As? Di nuovo al futuro, parte II? è regolato durante l'anno 2015, che siamo avvicinamento veloce. Ciò ha immaginato che 2015 fosse pieno delle automobili di volo, dei hoverboards, dei cane-camminatori del ronzio e di un reattore di energia basato sulle bucce della banana e sulla vecchia birra. Anche se in vivo 2015 non è che avanzate, tutte le invenzioni hanno un anello di familiarità a loro ed inerente allo sviluppo sono basate sulla stessa tecnologia che siamo innovanti e miglioranti qui ed ora. Il film inoltre accenna la tecnologia già inventata o sorpassata nella società corrente, quali i telefoni del monocolo (vetro del Google), il photojournalism del ronzio, gli schermi della televisione del roll-up (elettronica flessibile), l'identificazione del thumbprint e, laughably, la macchina di fax come mozzo di comunicazione. La lezione qui è che esso? s importante osservare verso il futuro, regolare gli obiettivi e lavoro alti verso il raggiungimento degli obiettivi detti.

Applicando questa lezione ai laboratori durante l'anno 2024 rende un'immagine evidenziata da migliore, più velocemente ed eventualmente meno strumentazione costosa. In un'indagine recente del lettore dell'apparecchiatura di laboratorio, 48 per cento dei dichiaranti hanno detto che miglioramenti di strumentazione amplierà le loro possibilità di ricerca durante i 10 anni futuri. Di quelli, i sistemi di automazione (42 per cento) ed i sistemi di formazione immagine (41 per cento) si pensano che cambino il la maggior parte, seguito dai sistemi di spettroscopia e di cromatografia (34 per cento ciascuno), dalle attrezzature della preparazione del campione (28 per cento), dagli apparecchi medici (24 per cento) e dalle pipette (21 per cento).

La prestazione di uso facile (58 per cento) ed aumentata migliore (54 per cento) è le caratteristiche superiori i dichiaranti di indagine che vogliono i fornitori mettere a fuoco sopra nella decade prossima. Naturalmente, il costo della proprietà non era indietro lontano con 45 per cento. Il finanziamento ed i costi sono stati identificati come oggi? le più grandi sfide di ricerca di s ed i dichiaranti di indagine sono torvi sulla probabilità di quello che cambia durante la decade prossima.

Mentre non ogni strumento o edizione del laboratorio può essere esaminata dettagliatamente per la portata di questo articolo, esso? la s critica per esaminare quei esamina i dichiaranti identificati come più importanti? sistemi di automazione, sistemi di formazione immagine e finanziamento? così come le tendenze per l'anno 2015.

Automazione

L'automazione in laboratori è identificata tipicamente come costi di prestazione e dello strumento/reagente di analisi. Nella realtà, comprende così tanto più di quella. La capienza di prova, il flusso di lavoro, la manutenzione, il tempo complessivo e le chiamate di ritorno sono appena alcune altre caratteristiche che entrano in definizione dell'automazione di laboratorio riuscita.

Chernesky massimo, il professore della pediatria, la patologia e la medicina molecolare a McMaster università recentemente conducono una valutazione a determinare sessuale le caratteristiche di flusso di lavoro degli strumenti automatizzati differenti comunemente usati per la diagnosi - delle infezioni trasmesse? anche se i risultati possono applicarsi a tutto il flusso di lavoro del laboratorio. Chernesky ha basato il suo studio su sette fasi specifiche del flusso di lavoro per esaminare ogni strumento di automazione: 1) interazione pre-analitica (partenza dello strumento, caricamento di consumo); 2) preparato di e caricamento il reagente; 3) preparazione e caricamento del campione; 4) interazione di in-processo (numero di volte che l'operatore è tenuto a restituire allo strumento durante il funzionamento); 5) interazione alberino-analitica (che scarica i campioni, i reagenti, i materiali di consumo); 6) manutenzione (pulisca e decontaminazione dello strumento, degli accessori e dei worksurfaces; e 7) automazione generale (cronometri ogni strumento è operativo senza interazione dell'operatore).

Tutti i questi dovrebbero essere misurati quando compra un sistema di automazione per un laboratorio corrente e dovrebbero essere considerati come guida di riferimento di determinare discutibilmente lo sviluppo e l'esecuzione dei sistemi più importanti nel laboratorio del futuro.

? In avvenire, penso che otteniamo a partire dagli strumenti d'ammucchiamento e concluderci in su con il tipo strumenti di flusso più continuo? Chernesky ha detto l'apparecchiatura di laboratorio. ? Certamente vederemo gli strumenti molto più casuali, che possono controllare per vedere se c'è indicatori multipli, perché le aziende stanno mettendo a fuoco sulle parti particolari degli esseri umani. La maggior parte delle industrie stanno avanzando verso i singoli strumenti che possono procedare i tipi multipli. I più indicatori o analiti che potete ottenere sul vostro strumento, il migliore. I laboratori sono sempre più commoventi verso gli strumenti specifici di malattia.?

Formazione immagine

Dato la relativa storia, esso? per cento non sorprendenti di s il 41 dei dichiaranti di indagine invitare i sistemi di formazione immagine per cambiare il la maggior parte nella decade prossima. La formazione immagine è ora nel mezzo di un giro, raccogliendo lo sviluppo enorme durante i 10 anni scorsi e non mostrando segni di un rallentamento nei 10. seguenti. Ciò è provata dal premio 2014 Nobel nella chimica che riceve al campo di microscopia di eccellente-risoluzione.

A lungo, la microscopia ottica è stata tenuta indietro da una limitazione presunta: che non otterrebbe mai una migliore risoluzione che la metà di lunghezza d'onda di luce. Aiutato entro le molecole fluorescenti e gli anni di esperienza che tagliato i contorni di microscopia, Eric Betzig ed i suoi due co-vincitori hanno sormontato i limiti di risoluzione imposti dalla diffrazione di luce per introdurre la microscopia ottica nel nanodimension. Usando la microscopia di eccellente-risoluzione, gli scienziati possono prevedere le vie di diverse molecole all'interno delle cellule viventi.

? Ci è stato un'enfasi enorme su eccellente-risoluzione durante gli ultimi anni e nel corso dei 10 anni futuri, stiamo andando vedere le applicazioni enormi di eccellente-ricerca utilizzata in un senso correlativo con differenti modalità di microscopia chiara? Stephen Ross, direttore generale, prodotto e reparto di vendita, strumenti di Nikon, ha detto l'apparecchiatura di laboratorio. ? Voi? re andare vedere eccellente-risoluzione ottenere più veloce e più vivere-cellula amichevole. Li penso? re anche andare vedere la correlazione di nuove tecniche, come le tecnologie chiare dello strato che permetteranno i ricercatori agli interi organismi di immagine con lo sviluppo ed allora ad un punto particolare, correla i dati chiari dello strato che utilizzano altre modalità che forniranno meglio gli ordini di risoluzione di grandezza.?

Appena settimane dopo che Betzig ha vinto il premio Nobel, il suo laboratorio all'istituto medico del Howard Hughes ha annunciato lo sviluppo di nuovo microscopio dello strato della luce della grata che raccoglie velocemente le immagini ad alta definizione e minimizza il danneggiamento delle cellule, significante che può immagine l'attività 3-D delle molecole, delle cellule e degli embrioni in dettaglio fine per i periodi più lunghi. Nella decade passata, Betzig ha aperto la strada ad una serie delle piattaforme di formazione immagine che permettono che i biologi seguano visivamente i movimenti delle cellule? strutture più molto piccole. Invitare quello per continuare e svolgere un ruolo in avvenire di formazione immagine come Betzig lavora ad altre zone, compreso risoluzione spaziale, risoluzione temporale, la tecnologia d'etichettatura, la formazione immagine del profondo-tessuto e la formazione immagine dato-ricca non invadente.

Ross dice che la formazione immagine di motivo ha guadagnato tale sviluppo enorme recentemente è perché le nuove tecnologie, come potere di calcolo, geneticamente hanno messo le sonde in codice, le nuove tecnologie del rivelatore e migliori filtri, ha unito per azionare la tecnologia. Sarà la stessa cosa in avvenire? le tecniche e le tecnologie uniranno per rivolgere le nuove domande scientifiche nei sensi non precedentemente possibili.

Nikon sta facendo la relativa parte all'immagine un migliore futuro teaming in su con JEOL per formare un'alleanza per ricercare e sviluppare gli attrezzi che possono correlare i dati di microscopia elettronica e della luce, quindi unenti i vantaggi ogni tecnologia fornisce.

Il potere di microscopia chiara è che è molto delicato alle cellule ed ai tessuti viventi, ma non può fornire informazioni del molecolare-livello che una latta del microscopio elettronico. Tuttavia, i microscopi elettronici si limitano ai campioni non-living. I microscopi chiari inoltre presentano il vantaggio di permettere alla visualizzazione selettiva delle strutture, con conseguente estremamente ad alto livello della specificità molecolare. Secondo Ross, un obiettivo dell'associazione di Nikon-JEOL è di gettare un ponte sulle tecnologie vicino, per esempio, sugli eventi dinamici di formazione immagine con la specificità della proteina comune negli eventi dinamici di eccellente-risoluzione o confocal, riduce la risoluzione del molecolare-livello comune a microscopia elettronica ed allora realizza un altro ordine di grandezza di risoluzione oltre che cosa è in genere presente con le tecniche chiare.

Finanziamento e fornire

Sia i programmi del laureato che dello studente non laureato in GAMBO hanno goduto di un periodo di alta iscrizione circa una decade fa prima di cadere fuori e del livellamento fuori. Secondo il Council 2012 del presidente dei consiglieri su scienza e sulla tecnologia segnali su formazione del GAMBO, gli Stati Uniti deve aumentare la percentuale di allievi che ricevono considerevolmente i gradi di studente non laureato nei campi del GAMBO sopra i tassi correnti per mantenere la nazione? superiorità di s nella scienza e nell'ingegneria (S&E).

Il presidente? ricerche del preventivo di s 2015 parzialmente per affrontare questa edizione con un aumento di 3.7 per cento, o $2.9 miliardo, nei programmi attraverso il governo federale su formazione del GAMBO. Le questioni critiche che sono richiamate includono: 1) insegnanti del GAMBO reclutando, di preparazione e di sostegno avanzare il presidente? obiettivo di s di preparazione dei 100.000 insegnanti del GAMBO entro 2021 ($40 milioni); 2) sostenere più settori scolastici Gambo-messi a fuoco ($110 milioni); 3) migliorando formazione del GAMBO dello studente non laureato aumentando ritegno dei maggiori del GAMBO dello studente non laureato ed aumentando insegnamento dello studente non laureato e l'apprendimento ($118 milioni); e 4) investendo nella ricerca e nell'appoggio di innovazione ad alto rischio, ricerca della alto-ricompensa sulle tecnologie next-generation del GAMBO ($50 milioni). La chiave a migliorare la conduttura dei professionisti futuri del laboratorio si trova negli sforzi fatti per raggiungere i giovani allievi prima del punto nella loro formazione quando cominciano a considerare le opzioni di carriera.

Non solo sono i laboratori a corto di personale, ma secondo i dichiaranti dell'indagine dell'apparecchiatura di laboratorio, i responsabili del laboratorio inoltre stanno trattando con una mano d'opera non addestrata. Mentre le nuove tecnologie sono sviluppate e migliorate, la portata del lavoro di laboratorio cambia continuamente. Mentre questo ora presenta le sfide della mano d'opera, inoltre presenta le occasioni alterare le iniziative ed i programmi correnti di formazione e più ulteriormente investire nella preparazione di domani? mano d'opera di s. Il preventivo 2015 fornisce $333 milioni ai ricercatori del dottorando di sostegno, i $7 milioni supplementare per il National Science Foundation (NSF) per varare un nuovo programma che fornisce i premi alle università che esplorano i nuovi metodi ai dottorandi di addestramento.

Mentre esso? s impossible predire finanziamento in 2024, presidente Obama? il preventivo di s 2015 dà ad una buona idea che cosa prevedere durante l'anno venturo. Il preventivo propone $135.4 miliardo per R & S federale, un aumento di $1.7 miliardo, o 1.2 per cento, a partire da 2014. L'aumento è leggero e molto probabilmente non abbastanza aiutare significativamente quei laboratori che sono non alla portata; ma dopo 2013 il sequestro livella, tutto l'aumento è accolto favorevolmente.

Specificamente, gli istituti della sanità nazionali riceve un aumento di $200 milioni più del relativo livello 2014 - $30.2 miliardo; ed il NSF riceve un aumento di 1 per cento a $7.3 miliardo per l'anno. L'investimento federale nella ricerca di base ed applicata ha aumentato appena 0.4 per cento - $64.7 miliardo. Nel frattempo, l'investimento federale in via di sviluppo ammonta a $68.0 miliardo, un aumento di 2.3 per cento rispetto a 2014 livelli. Il finanziamento per l'infrastruttura di R & S, compreso le facilità ed i beni strumentali, è giù $121 milione - $2.6 miliardo.

Tendenze di tecnologia

Gli analisti di Gartner recentemente hanno liberato le loro tendenze di tecnologia annuali del principale 10 che saranno strategiche per la maggior parte delle organizzazioni in 2015. Mentre la lista comprende tali cose As? computazione dappertutto? e? il Internet delle cose? la tendenza più interessante con le implicazioni del laboratorio è stampa 3-D. Secondo Gartner, le spedizioni in tutto il mondo degli stampatori 3-D si pensano che coltivino 98 per cento in 2015, seguito da un raddoppiamento delle spedizioni dell'unità in 2016. Le previsioni invitare la stampa 3-D per raggiungere un punto di capovolgimento durante i tre anni futuri mentre il mercato per i dispositivi di stampa 3-D relativamente a basso costo continua a svilupparsi velocemente e l'uso industriale si espande significativamente. Le nuove applicazioni industriali, biomediche e del consumatore continueranno a dimostrare che la stampa 3-D è un modo reale, possibile e redditizio di ridurre i costi con i disegni migliori, un prototyping aerodinamico e una fabbricazione a breve scadenza.

? I numeri probabilmente saranno ancora più grandi di quello? Joshua Pearce, professore associato di organizzazione alla tecnologia università del Michigan e guru 3-D di stampa, ha detto l'apparecchiatura di laboratorio. ? La chiave ad espansione è riduzioni dei costi voluminose e la capacità adattare come mai prima.?

Appena alcuni anni fa, gli stampatori 3-D erano un lusso costoso che molto pochi laboratori e perfino pochi consumatori hanno avuti il piacere di funzionamento con. I cinque anni di andata veloci e uno stampatore 3-D $500 moderni possono stampare gli attrezzi più di alta qualità che $20.000 quei degli anni oltre.

Un prodotto di base ha azionato questa espansione: il progetto RepRap. Basato nel Regno Unito, RepRap si è trasformato in nella prima aprire-fonte, stampatore 3-D domestico di DIY disponibile al pubblico ad un basso costo. Anziché i fornitori che hanno alcuni cento assistenti tecnici lavori ai disegni e le innovazioni, ora l'intera comunità in tutto il mondo di ingegneria potrebbero partecipare allo sviluppo. Migliaia di gente hanno contribuito basicamente ogni mese al progetto nel corso degli anni e, una nuova versione dello stampatore esce che ha meno parti, è più facile da un ed è più veloce e migliore.

? Penso che i laboratori siano uno dei primi posti gli stampatori 3-D riveleranno estesamente? Pearce detto. ? Molta apparecchiatura deve essere progettata e costruita ed è molto costosa generalmente.?

L'anno scorso, Pearce ha pubblicato una carta in PLOS uno che ha trovato che costi del laboratorio potrebbe essere tagliato vicino fino a 98 per cento se uno sostituisse l'apparecchiatura disponibile nel commercio con le alternative generate da uno stampatore 3-D. Secondo il giornale, era il tentativo in primo luogo conosciuto di verificare questo genere di metodo all'apparecchiatura di laboratorio ad intero laboratorio. Oltre che le riduzioni dei costi, l'adattamento e la flessibilità totali sono benefici aggiunti di stampa 3-D.

? Esso? controllo totale di s del processo? Pearce detto. ? Ogni scienziato fa il labware su ordinazione e quello coinvolge solitamente andare all'industria di costruzioni meccaniche o pagare abbastanza una punta di soldi. Quando stampate qualcosa, ottenete esattamente che cosa volete. Voi? re prova di comprare piccolo, medio o grande, potete stampare qualcosa fra quello misura il vostro esperimento esatto. I ricercatori possono adattare gli esperimenti per il cliente e rendere loro la funzione ancora migliore di che cosa può essere fatto con apparecchiatura commerciale.?

Per esempio, Pearce teamed con un laboratorio di biotecnologia sulla città universitaria ed ha fatto una pompa della siringa di aprire-fonte per i penny sul dollaro. Invece di fare un esperimento alla volta, il laboratorio può ora fare simultaneamente 12 esperimenti per lo stesso costo.

Mentre la maggior parte dei laboratori attualmente non ha stampatori 3-D, ci è stato un aumento drammatico in letteratura questo anno da solo. Pearce dice che ha veduto i disegni per tutti i generi di apparecchiatura di collaudo e fornisce recentemente, che presta il credito a Gartner? ipotesi di s di un aumento di 98 per cento.

? Penso che tutto abbia uno stampatore 3-D? Pearce detto. ? Una volta che avete accesso ad uno, cambia il senso che pensate. La natura di aprire-fonte degli stampatori 3-D può permetterci di ottenere a quel nirvana di scienza dove tutti lavoriamo insieme.?

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