Elemental Machines привносит Интернет вещей в лабораторные операции, чтобы сэкономить миллионы долларов биотехнологическим компаниям

Продукты Интернета вещей (IoT) — такие как насадка для душа с динамиком Bluetooth или холодильник, который заказывает вещи прямо из Интернета, — могут показаться бесполезными идеями праздничного подарка. Но эта компания нашла практическое применение новой технологии: Элементарные машины, лабораторная аналитическая платформа, только что поднял $ 41 миллион в раунде финансирования серии B. Компания помогает биотехнологическим лабораториям оптимизировать свою деятельность и потенциально экономить компании миллионы долларов за счет контроля переменных параметров окружающей среды.

Его основатель, Шридхар Айенгар, был аспирантом Кембриджского университета, когда его проект докторской диссертации неожиданно столкнулся с препятствием: обычный эксперимент, который он проводил сотни раз для своего исследования, внезапно перестал работать. После месяцев выдергивания волос и размышлений о том, сможет ли он завершить свою диссертационную работу, он, наконец, узнал, что отдел сменил марку моющего средства для посуды, которое использовалось в его посудомоечных машинах. Эта, казалось бы, незначительная деталь, о которой закупщики не сообщили никому, оказала огромное влияние на эксперимент.

Любой, кто когда-либо работал в лаборатории, может поделиться похожей историей: мучительная боль при попытке выяснить источники изменчивости в своих экспериментах. Это настолько распространенная проблема, что среди ученых существует даже негласное правило: если эксперимент сработал трижды, опубликуйте его, потому что попытка повторить его снова будет испытанием на удачу. Проблема в том, что эта общепринятая академическая мудрость не так хорошо работает в промышленности, где процесс должен каждый раз работать правильно, чтобы производить надежные продукты. «Лабораторные» пространства, которые подразумевают эксперименты в академических кругах, больше похожи на фабрики для биотехнологической промышленности и, следовательно, должны соответствовать гораздо более высоким стандартам качества и воспроизводимости.

К счастью для Шридхара, неудачный инцидент в аспирантуре не помешал ему стать успешным основателем технологического стартапа, который владеет более чем 50 патентами. Шридхар оказался в индустрии медицинских устройств, где точность и воспроизводимость так же жизненно важны, как и в лаборатории, если не больше. В 2001 году он основал АгаМатрикс, компания по производству мониторов уровня глюкозы в крови, которая производит глюкометры для таких торговых марок, как CVS, TargetTGT
, и КрогерKR
. Их монитор был первым одобренным FDA медицинским устройством, которое можно было напрямую подключить к вашему смартфону, открыв новую эру цифровых медицинских технологий. Его вторая компания, Неудачник, производитель носимых фитнес-трекеров и продуктов для умного дома, был приобретен Fossil в 2015 году за 260 миллионов долларов.

Со времен Misfit Шридхар вернулся в лабораторию и теперь применяет все, что он узнал о создании датчиков и продуктов, подключенных к облаку, для автоматизации лабораторий. Эти уроки не всегда были легкими: при производстве глюкометров его компании пришлось столкнуться с почти 20-процентными производственными потерями, что стоило им миллионы долларов. Чтобы лучше контролировать качество производства, им нужно было знать, что происходит на фабрике, расположенной на другом конце света. Они смогли установить простые датчики на производственном предприятии, собирать данные об окружающей среде (такие как температура и влажность) и сопоставлять эти переменные с качеством продукции, что помогло снизить производственные потери с 20% до менее 1%.

Этот опыт научил Шридхара тому, что любая лаборатория или производственная среда могут значительно выиграть от улучшенного мониторинга и контроля окружающей среды. За последние 15 лет технология значительно продвинулась вперед: умные домашние устройства стали частью нашей повседневной жизни, так почему бы не использовать их для оптимизации лабораторных операций? Это то, чем занимается Elemental Machines, последняя компания Шридхара: они создают аппаратное обеспечение, облачные приложения и аналитические продукты на основе ИИ, чтобы помочь предприятиям, ориентированным на науку, повысить свою эффективность за счет сбора и извлечения смысла из данных лабораторных операций. В этой технологии может отсутствовать элемент, обеспечивающий успех биопроизводства:

«Граница между лабораториями и фабриками стирается. И это означает, что многие подходы, которые традиционно использовались в производстве, могут начать использоваться в лабораторных работах», — считает Шридхар. «Я думаю, что у нас очень хорошие возможности для внедрения новых технологий в космос».

Elemental Machines работает над проактивной оценкой всей лабораторной среды, чтобы убедиться, что команды, процессы и оборудование используются максимально эффективно. Например, некоторые приборы могут использоваться чаще, чем другие, что требует более частой калибровки. Ближайший к лабораторному столу холодильник может открываться чаще, что приводит к колебаниям температуры. Все эти переменные можно измерить с помощью датчиков, размещенных по всей лаборатории, создавая интеллектуальную инфраструктуру лаборатории для сбора данных, которые можно использовать для оптимизации использования ресурсов. На сегодняшний день Elemental Machines поддержала более 500 клиентов в области наук о жизни, и неудивительно, что первыми, кто внедрил технологию «умных лабораторий», стали передовые компании в области синтетической биологии, такие как Гинкго Биоворкс.

«В 2020 году Ginkgo Bioworks начала использовать удаленный мониторинг Elemental Machines. Это позволяет нам следить за состоянием наших холодильных установок, наблюдая за временем цикла компрессора, а также за количеством открываний дверей», — сказала Анна Гринсвог, старший менеджер по лабораторным операциям в Ginkgo Bioworks. «Мы смогли легко подключить оповещения Elemental Machines к нашему процессу уведомлений, чтобы можно было быстро решать проблемы. По мере нашего роста Elemental Machines смогла идти в ногу со временем и масштабироваться по мере необходимости. Elemental Machines открыта для точек соприкосновения с Ginkgo, если это необходимо, и заинтересована в других возможностях для изучения поддержки управления лабораторией».

Но потенциальное влияние внедрения технологий умных лабораторий не ограничивается только индустрией синтетической биологии. Elemental Machines планирует использовать 41 миллион долларов, привлеченных в ходе последнего раунда финансирования, для стимулирования коммерческого роста в области исследований, клинических исследований и лабораторных услуг по контролю качества, а также для поддержки смежных областей, таких как производство, материаловедение, пищевые технологии, сельскохозяйственные технологии и другие. отрасли. «Мы рады возможности развить огромный успех, достигнутый нами в области исследований и разработок. Мы считаем, что наша технологическая платформа способна преобразовать операционную среду, подключив практически любой физический актив к облаку и тем самым дав операторам возможность сосредоточиться на более стратегических инициативах», — сказал Сридхар в своем выступлении. пресс-релизе.

Лабораторию, подключенную к облаку, легче контролировать в условиях удаленной работы, и она может помочь уменьшить человеческий фактор. Для лабораторий GMP это может снизить затраты на соблюдение требований, оптимизировать операционную эффективность и повысить рентабельность инвестиций в биопроизводство. Elemental Machines также может помочь лабораториям внедрить зеленые инициативы уменьшить воздействие своих исследований на окружающую среду. И, возможно, в будущем он сможет диагностировать и устранять проблемы без вмешательства человека. Автономные системы являются неотъемлемым аспектом Четвертой промышленной революции, которая меняет среду исследований и разработок. Упорядочив рутинные лабораторные задачи, такие как проверка температуры, ученые могли бы освободиться, чтобы сосредоточиться на «общей картине».

Лабораторная автоматизация, возможно, менее привлекательна, чем носимые устройства. Но Сридхар видит огромный потенциал в том, чтобы принести технологии Индустрии 4.0 на наукоемкие предприятия. Стремление к увеличению биопроизводственных мощностей США требует инвестиций в автоматизацию, межмашинное взаимодействие и аналитику на основе искусственного интеллекта для получения конкурентного преимущества. В некотором смысле Elemental Machines похож на монитор здоровья, но для вашей лаборатории, как и другие трекеры, может помочь вашей лаборатории достичь новых высот.

Спасибо Катя Тарасова для дополнительных исследований и отчетов по этой статье. Я основатель SynBioBeta, и некоторые компании, о которых я пишу, такие как Ginkgo Bioworks, являются спонсорами Конференция SynBioBeta и еженедельный дайджест.