分析測定在化學(xué)、制藥學(xué)或者生物技術(shù)的研究、反應(yīng)和生產(chǎn)過程的追蹤或者生活用品的質(zhì)量檢測等不同領(lǐng)域都有著十分重大的意義。在按照順序的進(jìn)程中分析系統(tǒng)的24/7充分利用是必要和重要的。出于這個原因，在今天幾乎沒有不帶自動化技術(shù)的相應(yīng)的儀器出售。自動化大多存在于實(shí)現(xiàn)自動化樣品任務(wù)和/或者確保換樣。
測量技術(shù)的測定準(zhǔn)備在樣品制備階段經(jīng)常是必需的，這是為了把將要測量的樣品從伴生物質(zhì)中分離出來或者以一種可測量的形式來運(yùn)輸。只存在少量的可以采用必要的樣品制備的儀器或者儀器系統(tǒng)。這一點(diǎn)是絕對必要的，如果有樣品制備，必須直接在分析之前在線操作，這是為了避免樣品組成部分的分解。
要求
因?yàn)樵跇悠分苽渲械南?，在每個不同的分析系統(tǒng)和課題是不同的，所以對自動化樣品制備的要求也是不同的。這樣樣品的制備，比如說準(zhǔn)確測定物質(zhì)的劑量或者稀釋溶液，一個普通的液體處理人員已經(jīng)可以完成這樣的工作。如果必須進(jìn)行重水提濃、過濾、離心分離以及/或者衍生步驟，對此所必需的自動消耗部分也會顯著提高。按照不同的實(shí)施方案也要考慮到專業(yè)條件例如惰性條件（化學(xué)方案）或者無菌條件（生物，尤其是細(xì)胞基礎(chǔ)系統(tǒng)）下的實(shí)施。
自動化系統(tǒng)方案首先有兩個本質(zhì)課題：
a） 按照順序進(jìn)行的樣品制備VS同時進(jìn)行的樣品制備。
有關(guān)按照順序進(jìn)行的樣品制備、或者同時進(jìn)行的樣品制備的決定，依賴于特有的反應(yīng)要求。因此要解釋將要進(jìn)行制備的需要用料通過量、時間要求和數(shù)量的問題。在臨床、細(xì)胞或者染色體基因領(lǐng)域中使用通常可以相對簡單地進(jìn)行自動化；或者樣品的數(shù)量比較大，出于這個原因同時進(jìn)行的程度有著很大的進(jìn)步。在化學(xué)領(lǐng)域中有著眾多對自動化技術(shù)有要求的任務(wù)，因?yàn)榇髿獾目刂?，甚至可能發(fā)生在變動的壓力下，或者可能會有用不同的、容易部分揮發(fā)的物質(zhì)的工作出現(xiàn)。樣品數(shù)量較小以及高成本的自動化，工作通常還是按照順序進(jìn)行。
b） 完全自動化VS部分自動化
將所有的工作步驟自動化，原則上來說是可能的，這樣能確保全面的過程。關(guān)于這一點(diǎn)必須要注意，全部過程也要求消耗程序化，反應(yīng)的可能性還是受到數(shù)據(jù)反饋的結(jié)果的限制。通過逐漸將儀器引入簡單實(shí)驗(yàn)操作自動化以及將自動化引入全部任務(wù)的實(shí)施，可以產(chǎn)生分散的自動化系統(tǒng)。相對于大多數(shù)集中的系統(tǒng)來說它具有更高的靈活性。一部儀器的錯誤不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰，錯誤能夠更加容易地本地化，也能更為容易地排除。還有一點(diǎn)是價(jià)格/使用的評估。完全自動化要求大量的發(fā)展工作來促進(jìn)已有模塊的融合以及模塊自身的發(fā)展。如果這不是純粹的研究設(shè)備，為了推動工作步驟而進(jìn)行的自動化的消耗就不能超過期望的收益。
化學(xué)方法解決方案
化學(xué)樣品的分析樣品制備一般來說是液體處理。在實(shí)驗(yàn)自動化中，液體處理系統(tǒng)處于一個中心的位置。通過簡單的系統(tǒng)限制液體通過吸管或者針的單管或者多管的劑量。為了能夠?qū)崿F(xiàn)全部過程的自動化，其他功能的融合例如搖動、加熱、過濾等等有著重要意義。
相應(yīng)的系統(tǒng)可以在PAL吸管機(jī)械的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。xyz機(jī)械會和不同的步驟結(jié)合在一起，這樣樣品制備步驟的工作、衍生直到樣品運(yùn)送都可以在能測量的形式下進(jìn)行。和分析測量系統(tǒng)的結(jié)合可以為了GC 6890, GC/MS 5973, HPLC 1100, HPLC-MS VL (Agilent Technologies), HPLC LaChrom 7000 (Merck-Hitachi), Quattro II (Micromass) 或者 FTICRMS Apex III (Bruker)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)靈活的基本結(jié)構(gòu)，可能進(jìn)行的衍生程序的數(shù)量沒有受到限制，還能為了酰機(jī)化作用、甲基化作用、甲基硅烷化作用或者分析的特定程序以及簡單的樣品制備（稀釋、標(biāo)準(zhǔn)加成物）投入使用。樣品惰性條件下的工作也是可以進(jìn)行的。系統(tǒng)加工不同的樣品規(guī)格，然而所有這些都會添加到微觀滴定板的基本屏面上去（圖1）。
圖1 自動化樣品制備和化學(xué)樣品分析的Kombi-PAL系統(tǒng)
如果除了純液體處理程序之外還要實(shí)施復(fù)合樣品制備，例如處理固體以及不同容器的運(yùn)輸和加工，就要使用復(fù)合完全自動化系統(tǒng)。在市場上一般沒有這樣的系統(tǒng)出售，卻有專門為顧客的解決方案，在特殊條件下能設(shè)計(jì)和實(shí)施。中心機(jī)械并沒有和眾多單一步驟結(jié)合在一起（液體處理、晃動器、加熱器、攪拌器等），承擔(dān)了將所有單個步驟結(jié)合在一起的系統(tǒng)融合的功能。這種類型的復(fù)合系統(tǒng)的困難在于：不同制造商的儀器和不同的硬件軟件結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。為了控制復(fù)合系統(tǒng)，軟件解決方案是必須的，這實(shí)現(xiàn)了可以使沒有許多項(xiàng)目知識的操作員操作。
相應(yīng)的系統(tǒng)會在Zymate系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，由自動化技術(shù)學(xué)院研制。除了配料泵中的簡單液體處理，也可以在與上述的Zymate機(jī)械連接在一起的PAL系統(tǒng)的功能范圍中應(yīng)用。除此之外，系統(tǒng)還可以進(jìn)行固體配料、加熱、搖晃和攪拌以及使用樣品瓶的處理（打開、關(guān)閉、卷邊）。不同分析系統(tǒng)的接合（GC、GC/MS、HPLC）實(shí)現(xiàn)了分析的完全自動化。最初，系統(tǒng)是為了復(fù)合樣品制備，以及受化學(xué)生物藥劑污染的地面和水樣品而研制的，減少人員對有毒樣品的處理。根據(jù)系統(tǒng)的靈活結(jié)構(gòu)PAK、氯酚，以及催化作用或者反應(yīng)優(yōu)化領(lǐng)域的方法都能實(shí)現(xiàn)自動化（圖2）。
生物樣品制備
一般來說，生物方法建立在簡單的分析程序的基礎(chǔ)上，例如吸收、熒光或者冷光。但是在真正的測量前，經(jīng)常還要進(jìn)行很多單獨(dú)的步驟。生物方法的樣品制備提出了真正的要求，尤其是關(guān)于自動化解決方案的部分。一方面，和化學(xué)方法不同，要多方面同時進(jìn)行，需要大量的樣品。單一樣品和容器的處理也是如此。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格是至1536孔的微觀滴定板。除此之外，生物樣品的處理部分要求無菌條件。細(xì)胞或者細(xì)胞系統(tǒng)的處理也有著很大的困難。
除了實(shí)現(xiàn)了多方面同時進(jìn)行液體處理的簡單的自動化解決方案，在生物樣品制備領(lǐng)域中，以復(fù)合轉(zhuǎn)移機(jī)械為基礎(chǔ)的系統(tǒng)也在投入使用。中心機(jī)械和不同的步驟結(jié)合在一起（封底層密封物質(zhì)、鉆孔器、保溫箱、讀卡機(jī)、墊圈等），進(jìn)行樣品運(yùn)輸。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的高度靈活也是前提條件，為了能夠?qū)崿F(xiàn)不同酶或者細(xì)胞為基礎(chǔ)的化驗(yàn)的快速適應(yīng)，根據(jù)要加以處理的樣品的龐大數(shù)量以及部分步驟時間上的優(yōu)先權(quán)，對于時序安排程序的要求尤其高，程序應(yīng)該實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的最合理的使用。
有時細(xì)胞系統(tǒng)的無菌條件的要求使自動化變得更加艱難。除了成本問題，即要通過機(jī)械設(shè)備的冰儲存來達(dá)到無菌狀態(tài)。尤其要注意，所有投入使用的部分系統(tǒng)符合無菌要求（放射部分的數(shù)量）。這就導(dǎo)致了系統(tǒng)在無菌領(lǐng)域中也可以使用。
在生物樣品制備領(lǐng)域中未來的發(fā)展首先和自動細(xì)胞處理這個主題有關(guān)。其中，自動細(xì)胞培植會和自動細(xì)胞分離解決方案（例如Aviso有限責(zé)任公司的系統(tǒng)）一樣起著重要的作用。解決方案會受到相應(yīng)程序的完全自動化的影響（圖3)。
軟件解決方案
自動化解決方案也要求迅猛的軟件發(fā)展。這既包括實(shí)驗(yàn)和設(shè)備的程序化的領(lǐng)域也包括有關(guān)數(shù)據(jù)的分析利用以及歸檔。本質(zhì)上來說，這是樣品制備和分析系統(tǒng)之間的直接連接。因此這對于使用者來說有著一定的重要性，所有試驗(yàn)有關(guān)的數(shù)據(jù)一次輸入電腦，通過智能軟件解決方案進(jìn)行數(shù)據(jù)移交。統(tǒng)一的軟件界面的實(shí)現(xiàn)是使用者接受度的本質(zhì)前提（圖4）。
對于需要許多設(shè)備實(shí)施的復(fù)合解決方案、設(shè)備和系統(tǒng)，會提供實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）。如今它不僅僅用于實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，還逐漸具有直接儀器連接，這實(shí)現(xiàn)了雙向數(shù)據(jù)交換。目前使用以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的趨勢不斷上升。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化交叉點(diǎn)和受歡迎的軟件包結(jié)合是可以實(shí)現(xiàn)的。除此之外，軟件的升級操作可以很簡單，因?yàn)樵诜?wù)器范圍中會存在兼容；但是附加的和有規(guī)律的安裝不是對于所有使用計(jì)算者來說都是必須的，尤其是在擁有眾多使用者的系統(tǒng)中。
前景
樣品制備自動化的未來發(fā)展會依賴方法發(fā)展的情況（化學(xué)、生物、HTS、單個樣品處理或者同時進(jìn)行的樣品操作），既涉及到帶有被限制功能范圍的單一系統(tǒng)領(lǐng)域，也涉及到復(fù)合階段或系統(tǒng)。就這一點(diǎn)來說，復(fù)合系統(tǒng)在未來可以大規(guī)模實(shí)現(xiàn)，首先它要依賴于要處理樣品的數(shù)量。除此之外，設(shè)備的靈活組合使顧客不需要很多程序知識就能操作，也將會持續(xù)對完全自動化復(fù)合系統(tǒng)的接受或者拒絕起著關(guān)鍵性的作用。
統(tǒng)一的結(jié)合點(diǎn)形式的引入是值得慶祝的。這樣關(guān)于不同儀器與系統(tǒng)的融合和連接的工程成本就會減小，物美價(jià)廉的解決方案就會在市場上出現(xiàn)。對使用者有利的軟件包的發(fā)展以及針對分析的規(guī)劃、實(shí)施和歸檔的LIM系統(tǒng)在別的領(lǐng)域上也會有較高的優(yōu)先權(quán)。(en
