如何实现化合物全流程管理与自动化存储？药代动力学领域的研究与应用
DMPK领域的化合物管理特点是化合物容器种类多样、数量庞大、存储条件复杂等。而自动化工作的通用前提是物料及耗材的标准化，并且大量的化合物是通过物流配送到实验室。这样的行业特点为全流程管理与自动化存储的前提提出了一些挑战：如何把控化合物在途信息？如何实现多样容器的自动存取？如何在有限空间内提升存储容量？如何保证化合物的安全等等。
药明康德DMPK团队通过定制化合物全流程管理系统，不断对化合物自动化存储进行优化迭代，通过硬件设计、软件控制、视觉机器学习、系统集成等方案实现了符合DMPK领域的化合物自动存储解决方案。本文将从化合物寄出到实验室接收、存储、使用、寄回或销毁的不同阶段来介绍化合物全流程管理和化合物自动存储。
一、从寄出到销毁的全生命周期智能管理
包裹物流主动跟踪
化合物包裹从客户或者第三方寄出时，系统通过识别运单号实现对化合物包裹的实时追踪和监控。
全流程管理系统以包裹揽收时间为准提醒化合物接收员，使得所有包裹的物流状态可以得到及时的关注，保证了所有包裹安全、及时到达实验室。系统实时存储同步到的物流信息，弥补了物流平台对历史运单物流信息查询的时效性，实现了从化合物到包裹，再从包裹到物流的一键追溯。
图1. 化合物全流程节点
全流程管理
全流程管理系统记录化合物从揽收到签收、内部转移再到销毁或寄回的所有节点。这个过程分为实验室接收前、实验室接收后、寄回或销毁的三个阶段。
实验室接收前，通过同步包裹的物流信息，记录包裹的寄出和签收时间节点；实验室接收后，拍照记录实验室接收时间，如果有公司内部转移，则通过系统登记分发任务，同时记录化合物转移时间节点；寄回和销毁时，系统也会生成相应的时间节点，从而帮助客户更好地掌握化合物的流转情况，保证化合物从揽收到销毁的所有过程都是可追溯、完整的。
从客户寄出化合物开始，系统便跟踪记录化合物在项目中的所有转移时间节点，直到项目完成。这样生成的完整项目周期报告可以更加有效地把控项目时效，同时为客户带来更加高效的项目体验。
图2. 从寄出到销毁全生命周期
二、Smart Compound Library：全自动提高效率，最大化空间利用率
全自动出入库、盘点，保证数据精准
入库，无需人工扫描容器二维码，仅需要将化合物容器放入暂存转盘即可完成入库。
出库，无需知道化合物的具体位置，只需添加化合物编号至出库单上，设备将自动把出库单中的所有化合物取出放至暂存转盘。
此外，全自动盘点功能通过图片识别技术，自动比对实物与数据的一致性，并总结盘点结果，化合物管理员只需花费少量的时间确认结果即可。
系统记录着化合物从入库到出库整个过程，其中包括扫描、位置变更、操作人等内容，保证了数据的可追溯性和完整性。
机器学习，图像识别容器位置和角度
通过对相同规格容器的实验组进行大量图像识别训练，可以得到一组判断识别它的标准参数。在机器识别判断过程中，如果计算出的参数在标准参数范围内，则认定该孔有容器，并显示一些关键参数，如坐标信息和相似度。由于光照和角度等因素可以影响不同位置的容器识别，因此，我们为每个孔都设定了相应的标准参数；同样，也为不同规格的容器建立了多组识别训练和标准参数用于判断。
图3. 8mL容器的识别效果
柔性挑管，无障碍抓取多种规格容器
通过识别容器编号，从而确定容器类型，并选择适合该容器类型的抓取方案。每种容器的挑管方案包含抓取高度、张开行程、抓取角度等信息，结合智能相机拍照以及图片识别的结果，我们实现了多种规格容器的自动化抓取。目前，可抓取的容器类型按照容量区分，可支持的范围为0.7-8mL。
图4. 可支持的多种容器类型
恒温恒湿、智能压停，确保容器安全
化合物自动存储系统在封闭的存储空间内安装了恒温恒湿空调，并设置了符合规定的温度和湿度。对于化合物容器本身的安全管理，系统集成了压力传感器，在挑管过程中，如果受到设定值以上的压力，自动化设备将立即停止，从而保证化合物容器在自动化设备中的安全。
图5. 恒温恒湿控制面板
可移动双面柜体，4倍的同空间存储容量
化合物自动存储系统采用可移动密集柜设计方案，柜体可以避让出供铲取机器人取放板架的工作通道。这样的设计将柜体数量最大化，提高了存储容量。同时，系统还可以实现化合物的碎片整理，提高每个板架的存储密度，达到提高空间利用的目的。
因此，这套化合物自动化存储系统可以实现4倍的同空间存储容量。
图6. 移动柜双面存储
结语
随着信息化、自动化、智能化的不断发展和创新，相关技术与医学实验室业务场景的相互融合正逐步改变医学实验室未来的实验流程和方法。
化合物全流程管理与自动化存储会不断加强医学实验室前后端的对接。因此，快递驿站、智能接收柜、户外物流自动化、室内自动搬运车等均是我们可以学习研究的新方向。未来的化合物管理将更加智能化、自动化和精准化，为DMPK领域的研发工作提供更强大的支持。
药明康德DMPK依托在中国（上海、苏州、南京和南通）和美国（新泽西）的研发中心，提供从早期筛选、临床前开发、到临床研究阶段的综合型药代动力学服务，助力您快速推进药物研发流程。拥有上千人的研发团队，服务超1600家全球客户，具有超过十五年的新药申报经验，已成功支持超过1500个新药临床研究申请（IND）。
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作者：方敏浩，张妮，赵伟，李洪叶
编辑：方健，钱卉娟
设计：倪德伟，张莹莹
