旋转式样本存储系统在实验室自动化中的创新应用：实现高通量筛选与移动机器人无缝整合

本研究针对高通量筛选(HTS)系统中样本加载中断、人工操作风险等问题，开发了模块化旋转存储系统(Rotating Hotel)。该系统通过SBS兼容板巢、内置传感器和180°旋转设计，首次实现移动机器人对封闭式HTS工作站的24/7自动化样本传输，使通量提升3倍，为未来实验室(Lab of the Future)提供关键自动化组件。

　　

在生物医药研发领域，高通量筛选(HTS)技术如同"分子流水线"，每天可处理数千种化合物。然而这条"流水线"存在致命瓶颈——每次补充样本都需要按下暂停键。就像F1赛车进站加油会损失圈速，传统HTS系统因人工加载样本导致的停机，使得价值数百万的设备有30%时间处于闲置状态。更棘手的是，人工操作不仅效率低下，还可能导致样本交叉污染，在细胞实验或病原体研究中可能酿成灾难性后果。

为解决这一行业痛点，弗劳恩霍夫协会(Fraunhofer)的研究团队创新性地将酒店旋转门概念引入实验室，开发出革命性的旋转存储系统(Rotating Hotel)。这项发表在《SLAS Technology》的研究展示了一个直径255mm的精密圆柱体，通过巧妙的机械设计实现了"永不打开的后门"——当系统旋转180°切换样本板时，内外环境始终物理隔离。这种设计使得移动机器人能像"自动泊车系统"般精准完成样本装卸，而实验人员再也不用担心误触危险试剂。

研究采用模块化设计理念，通过SiLA 2标准接口实现设备互联。关键技术包括：1) 四巢位SBS兼容存储单元，每个配备红外传感系统；2) 受限空间机械臂路径规划，要求夹爪尺寸≤57×125mm；3) 符合ISO/TS 15066的安全扭矩限制系统；4) 可拆卸式结构支持异丙醇深度清洁。通过Tecan Fluent?液体处理平台集成测试，系统展现出惊人的适应性——既能处理标准微孔板，也可通过适配器兼容离心管等特殊耗材。

【自动化工作流程】显示，旋转酒店作为"交通枢纽"协调移动机器人与HTS工作站：当传感器检测到外部机器人就位，圆柱体旋转将样本巢暴露；机械臂完成装卸后，系统立即回转将样本送入工作站内部。整个过程如同精密的瑞士钟表，误差控制在亚毫米级。

【基准测试】数据令人振奋：在下一代测序(NGS)应用中，传统人工操作每日最多完成3个批次，而自动化系统可实现9批次连续运行。更关键的是，68次人工干预被完全消除，操作错误率归零。与假设的滑动门方案相比，旋转设计将空气交换量降低至近乎为零，这对细胞培养等敏感实验至关重要。

讨论揭示，这项技术的突破性在于重新定义了实验室人机交互边界。旋转酒店不仅是一台设备，更是构建"无人工厂"式实验室的核心组件。其封闭式设计完美解决了自动化进程中最棘手的生物安全问题——即使系统运行时，实验人员也无法误触内部样本。正如研究者Richard R?sch指出："这相当于给危险实验加了物理防火墙。"

展望未来，研究团队正开发高度仅29cm的双巢位紧凑型号，并探索OPC UA新接口标准。这些进化将使系统能适配更复杂的实验场景，如需要-80℃低温环境的样本交接。随着全球实验室面临技术人才短缺，这种"即插即用"的自动化方案，或将成为生物医药产业提质增效的关键基础设施。正如论文结论强调的：旋转酒店系统正在将"未来实验室"的概念，从科幻蓝图转变为现实生产力。