分析測定在化學、制藥學或者生物技術的研究、反應和生產過程的追蹤或者生活用品的質量檢測等不同領域都有著十分重大的意義。在按照順序的進程中分析系統的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的相應的儀器出售。自動化大多存在于實現自動化樣品任務和/或者確保換樣。

測量技術的測定準備在樣品制備階段經常是必需的，這是為了把將要測量的樣品從伴生物質中分離出來或者以一種可測量的形式來運輸。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。這一點是絕對必要的，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

因為在樣品制備中的消耗，在每個不同的分析系統和課題是不同的，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，比如說準確測定物質的劑量或者稀釋溶液，一個普通的液體處理人員已經可以完成這樣的工作。如果必須進行重水提濃、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。按照不同的實施方案也要考慮到專業條件例如惰性條件（化學方案）或者無菌條件（生物，尤其是細胞基礎系統）下的實施。

自動化系統方案首先有兩個本質課題：

a） 按照順序進行的樣品制備VS同時進行的樣品制備。

有關按照順序進行的樣品制備、或者同時進行的樣品制備的決定，依賴于特有的反應要求。因此要解釋將要進行制備的需要用料通過量、時間要求和數量的問題。在臨床、細胞或者染色體基因領域中使用通常可以相對簡單地進行自動化；或者樣品的數量比較大，出于這個原因同時進行的程度有著很大的進步。在化學領域中有著眾多對自動化技術有要求的任務，因為大氣的控制，甚至可能發生在變動的壓力下，或者可能會有用不同的、容易部分揮發的物質的工作出現。樣品數量較小以及高成本的自動化，工作通常還是按照順序進行。

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。關于這一點必須要注意，全部過程也要求消耗程序化，反應的可能性還是受到數據反饋的結果的限制。通過逐漸將儀器引入簡單實驗操作自動化以及將自動化引入全部任務的實施，可以產生分散的自動化系統。相對于大多數集中的系統來說它具有更高的靈活性。一部儀器的錯誤不會導致整個系統的崩潰，錯誤能夠更加容易地本地化，也能更為容易地排除。還有一點是價格/使用的評估。完全自動化要求大量的發展工作來促進已有模塊的融合以及模塊自身的發展。如果這不是純粹的研究設備，為了推動工作步驟而進行的自動化的消耗就不能超過期望的收益。

化學方法解決方案

化學樣品的分析樣品制備一般來說是液體處理。在實驗自動化中，液體處理系統處于一個中心的位置。通過簡單的系統限制液體通過吸管或者針的單管或者多管的劑量。為了能夠實現全部過程的自動化，其他功能的融合例如搖動、加熱、過濾等等有著重要意義。

相應的系統可以在PAL吸管機械的基礎上實現。xyz機械會和不同的步驟結合在一起，這樣樣品制備步驟的工作、衍生直到樣品運送都可以在能測量的形式下進行。和分析測量系統的結合可以為了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)實現。根據系統靈活的基本結構，可能進行的衍生程序的數量沒有受到限制，還能為了酰機化作用、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、標準加成物）投入使用。樣品惰性條件下的工作也是可以進行的。系統加工不同的樣品規格，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樣品分析的Kombi-PAL系統

如果除了純液體處理程序之外還要實施復合樣品制備，例如處理固體以及不同容器的運輸和加工，就要使用復合完全自動化系統。在市場上一般沒有這樣的系統出售，卻有專門為顧客的解決方案，在特殊條件下能設計和實施。中心機械并沒有和眾多單一步驟結合在一起（液體處理、晃動器、加熱器、攪拌器等），承擔了將所有單個步驟結合在一起的系統融合的功能。這種類型的復合系統的困難在于：不同制造商的儀器和不同的硬件軟件結合在一起，實現設備的持續運轉。為了控制復合系統，軟件解決方案是必須的，這實現了可以使沒有許多項目知識的操作員操作。

相應的系統會在Zymate系統的基礎上，由自動化技術學院研制。除了配料泵中的簡單液體處理，也可以在與上述的Zymate機械連接在一起的PAL系統的功能范圍中應用。除此之外，系統還可以進行固體配料、加熱、搖晃和攪拌以及使用樣品瓶的處理（打開、關閉、卷邊）。不同分析系統的接合（GC、GC/MS、HPLC）實現了分析的完全自動化。最初，系統是為了復合樣品制備，以及受化學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。根據系統的靈活結構PAK、氯酚，以及催化作用或者反應優化領域的方法都能實現自動化（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上，例如吸收、熒光或者冷光。但是在真正的測量前，經常還要進行很多單獨的步驟。生物方法的樣品制備提出了真正的要求，尤其是關于自動化解決方案的部分。一方面，和化學方法不同，要多方面同時進行，需要大量的樣品。單一樣品和容器的處理也是如此。標準規格是至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。細胞或者細胞系統的處理也有著很大的困難。

除了實現了多方面同時進行液體處理的簡單的自動化解決方案，在生物樣品制備領域中，以復合轉移機械為基礎的系統也在投入使用。中心機械和不同的步驟結合在一起（封底層密封物質、鉆孔器、保溫箱、讀卡機、墊圈等），進行樣品運輸。系統基本結構的高度靈活也是前提條件，為了能夠實現不同酶或者細胞為基礎的化驗的快速適應，根據要加以處理的樣品的龐大數量以及部分步驟時間上的優先權，對于時序安排程序的要求尤其高，程序應該實現整個系統的最合理的使用。

有時細胞系統的無菌條件的要求使自動化變得更加艱難。除了成本問題，即要通過機械設備的冰儲存來達到無菌狀態。尤其要注意，所有投入使用的部分系統符合無菌要求（放射部分的數量）。這就導致了系統在無菌領域中也可以使用。

在生物樣品制備領域中未來的發展首先和自動細胞處理這個主題有關。其中，自動細胞培植會和自動細胞分離解決方案（例如Aviso有限責任公司的系統）一樣起著重要的作用。解決方案會受到相應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展。這既包括實驗和設備的程序化的領域也包括有關數據的分析利用以及歸檔。本質上來說，這是樣品制備和分析系統之間的直接連接。因此這對于使用者來說有著一定的重要性，所有試驗有關的數據一次輸入電腦，通過智能軟件解決方案進行數據移交。統一的軟件界面的實現是使用者接受度的本質前提（圖4）。

對于需要許多設備實施的復合解決方案、設備和系統，會提供實驗室信息管理系統（LIMS）。如今它不僅僅用于實驗計劃，還逐漸具有直接儀器連接，這實現了雙向數據交換。目前使用以網絡為基礎的系統的趨勢不斷上升。根據標準化交叉點和受歡迎的軟件包結合是可以實現的。除此之外，軟件的升級操作可以很簡單，因為在服務器范圍中會存在兼容；但是附加的和有規律的安裝不是對于所有使用計算者來說都是必須的，尤其是在擁有眾多使用者的系統中。

前景

樣品制備自動化的未來發展會依賴方法發展的情況（化學、生物、HTS、單個樣品處理或者同時進行的樣品操作），既涉及到帶有被限制功能范圍的單一系統領域，也涉及到復合階段或系統。就這一點來說，復合系統在未來可以大規模實現，首先它要依賴于要處理樣品的數量。除此之外，設備的靈活組合使顧客不需要很多程序知識就能操作，也將會持續對完全自動化復合系統的接受或者拒絕起著關鍵性的作用。

統一的結合點形式的引入是值得慶祝的。這樣關于不同儀器與系統的融合和連接的工程成本就會減小，物美價廉的解決方案就會在市場上出現。對使用者有利的軟件包的發展以及針對分析的規劃、實施和歸檔的LIM系統在別的領域上也會有較高的優先權。(en