年初chatGPT一炮走紅,將人工智能推上新的高度,機器學習、深度學習、自然語言處理等再度成為熱詞。在科學儀器行業如何實現智能化?智能化和自動化有哪些區別?在質譜上如何實現智能化?71屆ASMS上,分析測試百科網采訪到安捷倫副總裁兼液相色譜、質譜和自動化事業部總經理Sudharshana Seshadri,安捷倫副總裁兼質譜事業部總經理Ken Suzuki,安捷倫科技質譜事業部質譜營銷助理副總裁Jennifer Gushue博士,通過對6495D LC/TQ和Revident LC/Q-TOF兩款智能質譜產品的介紹,帶我們了解智能質譜、智能儀器如何改變我們的工作方式,并共同描繪了實驗室的數字未來。
安捷倫液相色譜、質譜及自動化事業部副總裁和總經理Sudharshana Seshadri(左二),安捷倫質譜事業部副總裁和總經理Ken Suzuki(右一),安捷倫質譜營銷副總裁Jennifer Gushue(左一),分析測試百科網總經理卞利萍(右二)
在本屆ASMS年會上,安捷倫舉辦了質譜新品發布會、離子淌度用戶交流會、技術研討會、學術報告演講等一系列精彩活動,其中最亮眼的是重磅發布了Agilent 6495D LC/TQ和Agilent Revident LC/Q-TOF液質聯用系統,兩者均以高性能和智能化為主要特征,在硬件和軟件方面同時改進,大幅提升客戶的體驗,并在智能化質譜方面樹立了新標桿。
安捷倫科技質譜營銷副總裁Jennifer Gushue博士表示:“首先我想說的是,對于所有的新品,我們努力的目標就是讓實驗室更加智能。新品首先需要滿足用戶對性能的需求,其次我們想傳達的一個信息是,如何讓儀器設備更加簡便易用,讓實驗室運營處于最佳狀態,借助軟件可使儀器處于最佳工作狀態,為研究者解放出更多時間,讓他們專注于自己的研究。上述都需要依靠不斷更新發展的智能特性。通過新品我們還想傳達一個信息,就是可持續性。通過不斷推出具備強大可持續特性的新品,幫助用戶實現環境友好和可持續發展。”
Agilent 6495D 三重四極桿 LC/MS(LC/TQ)系統
安捷倫全新發布的 6495D 三重四極桿液質聯用系統是一款超高性能系統,結合了智能功能,包括基于AI的SWARM調諧、VacShield、早期維護反饋 (EMF)、預約調諧和Intelligent Reflex在內的各種功能,能大幅延長正常運行時間并提高分析效率。
“新型6495D 三重四極桿液質聯用系統是我們的高端產品。在性能方面,首先,它具有行業領先的超高靈敏度。其次,提升了儀器分析速率,具有亞毫秒級駐留特性,可以在半毫秒內分析更多的化合物。第三,最重要的是,6495D大幅提升了測量精密度,不僅一次測量可得出高質量的數據,還可在非常復雜的樣本中重復數千次,獲得同等高質量的數據。” Jennifer表示,“6495D 三重四極桿 LC/TQ是一個高性能系統。您可能知道,在過去高性能系統有時沒有那么可靠和穩健,但6495D系統絕對堅如磐石,將靈敏度和測量精密度提升到一個新的水平,這本身就是驚人的。在超高性能的基礎上,6495D使用了大量的智能化功能,為用戶帶來更好的可用性。”
6495D質譜,16天超過2000針進樣未稀釋的黑茶提取物,測定除草劑莠去津(Atrazine),RSD=3.7%
6495D LC/TQ質譜系統是安捷倫的第四代產品,重新設計了其雙級離子漏斗和前后端離子光學組件,大幅提高了靈敏度和分析速度。更重要的是智能特性,6495D使用人工智能和粒子群調優化,儀器可以完全自動優化系統,每天均能實現最佳性能。其中包括:方法自動化、維護自動化等功能,甚至當人們不在實驗室時,系統亦可以自己進行所有的優化調整。
基于AI的SWARM自動調諧,采用粒子群優化的機器學習算法,可從每個調諧要素的變化中學習和優化,確保系統始終處于最佳狀態
“我們在整個質譜儀中加入了傳感器,所以當任何時候可能出現問題時,它都可以告訴用戶’你需要檢查儀器的這一部分’;當運行很多樣品即將結束時,它可以告訴你‘嘿,你可能想考慮改變儀器的某些部分’。” Jennifer舉例說,“這是一些智能化中早期維護反饋的例子,它可以主動告訴用戶:儀器正在和將要發生什么,讓儀器獲得更多的正常運行時間。”
6495D LC/TQ系統還加入獨有的Intelligent Reflex功能,該功能包括檢測超載工作、檢測樣品何時超過校準范圍、快速篩選等,為用戶帶來了更好的可用性。上述特性讓多個領域的研究者受益,無論你是在研究蛋白質組學,還是在研究食品安全、環境,所有不同的領域都可以用到上述功能。
安捷倫Revident四極桿飛行時間LC/MS(LC/QTOF)系統
另一款重磅新品——安捷倫Revident四極桿飛行時間LC/MS(LC/QTOF)系統,正如其名稱:Revolutionize your Identification所寓意,Revident使用了革命性的樣品鑒定技術。它是經過全新儀器構造以及智能化設計的串聯高分辨質譜,結合全新 MassHunter Explorer分析和ChemVista譜庫管理軟件,大幅提升用戶的使用體驗,可用于常規篩查、精確質量測定、化合物定量、未知物鑒定和高通量檢測等。
Jennifer表示:Revident Q-TOF是一款經過重新設計的 Q-TOF系統。首先,它采用完全模塊化設計,各模塊均可卡入安裝,無需電纜連接。其次,它擁有全新前端光學器件、新的碰撞池、全新采集系統和檢測系統,整個儀器中均設有傳感器使測量更精準,獲得亞ppm級別的質量精度;并大幅提升了靈敏度和動態范圍,可幫助在發現的工作流程中更快識別未知物。
蘇黎世聯邦理工學院的Nicola Zamboni教授展示了使用Revident Q-TOF,測定0.1-1000 ppb二甲基嗎啉(殺菌劑)獲得的結果,他表示:Revident的性能令人驚嘆,它能提供前所未有的譜圖純度。這對于具有高分辨率、精確的質量性能至關重要。
Revident Q-TOF質譜測定0.1-1000 ppb二甲基嗎啉(殺菌劑)
和6595D同樣,Revident上也融入了各種智能。比如,各種傳感器的反饋,可以自動檢測儀器運行的各種變化,方法的自動化有助于更快地開發方法。Intelligent Reflex功能亦會自動識別、檢測問題并自動修復,實現更高的可用性。
此外,安捷倫還發布了多款應用于色譜質譜的分析軟件和儀器配套設備。比如:MassHunter BioConfirm 12.1 軟件,能為客戶提供強大的生物制藥工作流程;針對MassHunter的AI峰積分軟件,采用適應性強的AI輔助峰檢測和積分替代了手動峰積分;全新 MassHunter Explorer軟件,允許在單個軟件中進行統計分析和鑒定等數據探索,從而簡化了非靶向分析;全新的 ChemVista譜庫管理軟件集成了大量精心優化的譜庫;新型HPLC自動進樣器Hybrid Multisampler,具有經典的流通式進樣模式和安捷倫FEED進樣模式。
ASMS專業觀眾在安捷倫展廳了解新產品
這些重磅產品的發布紛紛吸引了ASMS的專業觀眾前來駐足咨詢,現場氣氛熱烈。
此前,安捷倫已經在GCMS上實現了很多智能功能。Jennifer舉例說:對于單四極桿GCMS系統,我們借助收購Virtual Control后獲得的新軟件功能,已使用人工智能來完成所有的峰積分。比如有時峰不正常,研究者必須退回做一些手動積分,這時一般需要一位專家,進入程序并進行費時的手動積分。安捷倫開發的這項軟件功能,從成千上萬的積分案例中學習,如何為各種特定的工作實現正確積分。過去由專家才能完成的工作流程,如今使用 AI就可以全部完成。
近幾年,安捷倫相繼推出一系列創新質譜產品,包括了 6475 LC/MS、5977C GC/MSD、7000E GC/TQ 和 7010C GC/TQ等多款高性能質譜儀器,而在ASMS年會上發布的兩款質譜新品,更進一步強化了其產品布局,實現了從液質聯用系統(LC/MS)到氣質聯用系統(GC/MS)等多領域、多應用的全面覆蓋,適用于藥物分析、環境檢測、食品安全、生命科學研究等不同領域的應用于研究。
“ 目前,全球的許多客戶都很難獲得氦氣,因此他們對安捷倫新推出的惰性離子源技術產生了巨大興趣,這些GCMS新產品確實吸引了很多客戶。事實上,去年我談論GCMS 的次數比以往任何時候都多!我們的客戶非常感興趣,他們已將一些實驗室里的研究載氣從氦氣轉變為氫氣。”談到去年的新產品時Jennifer說到,“您可以看到今年市場進展的相關海報,展示了客戶們在安捷倫產品中應用Intelligence Reflex 工作流程的成果:非常有助于提高生產率。他們有數千個樣本要運行并且需要非常快速地獲得答案,因此他們使用安捷倫的 Intelligence Reflex,只需確認關鍵樣品即可進行快速篩選。Intelligence Reflex能夠在無需用戶干預的情況下自動執行該操作,為客戶節省了大量時間。”
2020年起,新冠疫情席卷全球,給各個行業帶來了嚴峻的挑戰。然而,安捷倫卻在此期間核心業績逆勢增長,安捷倫副總裁兼液相色譜、質譜和自動化事業部總經理Sudharshana Seshadri表示,獲得該增長的原因是:安捷倫將“為客戶提供支持”作為首要任務,積極采取靈活措施,滿足客戶的緊急需求,為避免因全球疫情而造成業務中斷而與客戶通力合作抗擊新冠疫情。
例如,安捷倫旗下BioTek產品組合提供了一系列用于成像、檢測和液體處理的儀器,可以加快處理數千份樣品的速度(包括批量分配PCR預混液)。MultiFlo FX作為BioTek系列中的一款產品,專門用于分配RT-PCR預混液,非常適用于RNA提取和樣本RNA濃縮的下一步操作。而RNA提取正是新冠疫情期間,開展大多數新冠肺炎病毒研究的基礎。
當一些研究人員使用安捷倫的儀器(如Bravo自動化液體處理平臺)開展新冠肺炎病毒相關研究時,幫助科學家們對最初為手工操作和低通量實驗而設計的疾病預防控制中心(CDC)方案進行改進,使其可以在自動化液體處理設備上運行。這使得一些實驗室每天能夠處理多達2000份樣本,在提高實驗室處理能力的同時,將獲得結果所需的時間從幾天縮短到幾個小時。
在擴增和檢測方面,安捷倫的Brilliant III qRT-PCR探針法試劑盒系列產品被廣泛用于制作檢測試劑盒。另外,意大利一家公司還推出了用于檢測新冠肺炎病毒的CE-IVD試劑盒,該試劑盒與市售的實時PCR系統相兼容,包括安捷倫的AriaDx實時PCR系統。
安捷倫加強了與客戶的溝通,及時了解他們的狀況和需求,并快速響應,確保為客戶提供持續穩定的技術支持和服務。這使得安捷倫在疫情期間依然能夠與客戶保持緊密合作,共同應對挑戰。
談到未來的市場和技術趨勢,Sudharshana表示:安捷倫致力于為所有市場的客戶提供支持,并專注于促進智能驅動型未來實驗室的持續發展,基于這一理念,安捷倫設計和創建全新的實驗環境,以更快、更高效地開展科學研究。
面向未來的實驗室正在不斷發展,而安捷倫也緊跟著時代的步伐。當前,生物制藥的客戶面臨著諸多挑戰,這些客戶需要分析越來越復雜的化合物,應對不斷增加的相關法規,以及處理以指數級速度增長的海量數據。為了應對上述挑戰,他們將各種技術和工藝進行整合,采用儀器智能化技術,以整合支持自我監測和診斷以及用于管理數據采集和分析的各類系統。
Virtual Control公司(于2022年被安捷倫收購)開發的先進人工智能(AI)技術就是其中的一個例子。一款名為AI Peak Integration的智能技術軟件現已集成到安捷倫的MassHunter定量分析軟件中,用于實現GCSQ的數據分析。
針對MassHunter定量分析軟件的AI Peak Integration是一款基于云的機器學習插件,可以在分析測試實驗室使用GC-MS 單四極桿質譜進行數據分析過程中自動進行峰積分處理,從而顯著縮短數據處理時間。該軟件利用機器學習模型,根據每個客戶獨特的數據分析工作流程進行訓練,使用適應性強的人工智能輔助峰檢測和峰積分功能取代手動的峰積分處理。
隨著時間的推移,使用深度學習和持續學習反饋功能將進一步提高模型的性能,特別是對于稀有化合物的檢測,這將有助于提升分析測試實驗室的自動化水平,以及最大限度提高樣品吞吐量,從而生成一致且高質量的數據,同時使模型更易于使用。
安捷倫將持續倡導“未來數字實驗室”,這是一個配備各種智能化儀器、融合智能自動化技術以及跨越多個實驗室數據平臺的生態系統,讓研究人員能夠基于分析結果獲得有力的洞察,而這些洞察將能夠極大地加快科學研究的進程。
智能化驅動的未來實驗室
當問到中國的臨床質譜市場時,安捷倫副總裁兼質譜事業部總經理Ken Suzuki表示:質譜技術在臨床實驗室中有許多常見應用,包括新生兒篩查、治療藥物監測和類固醇分析等。相較于其他技術,質譜具有更高通量、更高的特異性和靈敏度等優勢,如果樣本量足夠大,每次檢測的總成本會降低。近年來,隨著質譜技術在臨床分析領域的應用迅速增加,安捷倫不斷液相色譜、質譜儀器的技術和軟件,使其成為分析臨床樣本的理想選擇。
談到中國更多的細分市場,Ken表示:安捷倫致力于在中國呈增長趨勢的各大細分市場內推動解決方案創新,涵蓋生物制藥、生命科學研究、材料和新能源等領域。安捷倫正在開發覆蓋多個平臺的綜合工作流程解決方案,以滿足客戶需求,其中涉及的領域包括環境分析中的新污染物(包括全氟辛烷磺酸(PFAS))以及具有全自動樣品制備功能的增強型食品安全工作流程等。
此外,為整個實驗室環境內的自動化解決方案構建數字化實驗室生態系統,以充分把握數字化轉型趨勢的舉措也將繼續發揮重要作用。作為這項工作的一部分,安捷倫正專注利用當前強大的分析能力,實現儀器和工作流程的智能化。
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