Die Erfindung betrifft ein Robotersystem sowie ein Verfahren zum automatisier- ten Durchführen von serologischen Tests.

Serologische Untersuchungen sind das primäre Mittel für den spezifischen Nach- weis von Biomarken oder Antikörpern. Die Serologie kann so Aufschlüsse über das Risiko einer Erkrankung oder den Schutz von Infektionen mit Pathogenen liefern. Zu Beginn werden hierzu Blutproben von Personen entnommen. Diese Proben unterlaufen im Anschluss eine Reihe von Vor-Verarbeitungsschritten, die in bestehenden Routinen händisch durchgeführt werden. Dazu gehören das Zentrifugieren oder Serumprobe, das Abnehmen des Serums und die Vorberei- tung zur Einlagerung einer Probe bzw. ihre Vorbereitung für einen Assay. Für die Durchführen der Assays selbst stehen bereits automatisierte Systeme zur Verfügung, jedoch wird die Verarbeitung der Blutprobe selbst in den diagnosti- schen und Forschungs-Laboren manuell durchgeführt.

Weitere System zum Unterstützen von medizinischen Untersuchungen durch Robotersysteme können den folgenden Veröffentlichungen entnommen wer- den: https://ww, roche.de/about/stories/mein-kollege-der-roboter.html https://www.industrial-Droduction.de/handhabunastechnik/robo ter-helfen-bei- der-herstelluna-von-corona-antikoerper-schnelltests.html https: //www, robotik-Droduktion.de/allqemein/erkrankungungenvorbeuqen- per-roboter/html

Weiterhin beschreibt CA2063826 Al ein Verfahren, in dem ein Roboter genutzt wird, um Zellproben zu untersuchen.

Nachteilig an den bekannten Systemen ist, dass diese nicht mobil sind und die trainierten Abläufe nicht auf andere Objekte des gleichen Typs angepasst wer- den können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Robotersystem bereitzustellen, das zum au- tomatisierten Durchführen von serologischen Tests geeignet ist. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt werden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der An- sprüche 1 und 7.

Das erfindungsgemäße Robotersystem weist eine mobile Basis sowie einen Ro- boterarm auf, an dessen distalem Ende ein Wechseladapter zum automatischen Werkzeugwechsel angebracht ist. Ferner weist das Robotersystem eine Steue- rung auf, die ausgestaltet ist zum Programmieren eines Bewegungsablaufs des Roboterarms durch manuelles Führen des Roboterarms durch diesen Bewe- gungsablauf, sodass die Programmierung durch das Vormachen des Bewe- gungsablaufs erfolgt.

Das erfindungsgemäße Robotersystem kann somit besonders einfach und intu- itiv programmiert werden, in dem eine Bedienperson einfach den durchzufüh- renden Bewegungsablauf vormacht und den Roboterarm entsprechend bewegt. Hierbei lernt die Steuerung des Robotersystems den gewünschten Ablauf.

Unter Berücksichtigung semantischer Informationen über den Bewegungsab- lauf, die in einer internen Repräsentation der Umwelt in der Steuerung des Robotersystems hinterlegt sind und deren Zustandsänderung über geeignete Sensoren, insbesondere optische und/oder haptische Sensoren oder einen phy- sikalischen Modell geschätzt werden kann, wird vorzugweise nicht nur der Be- wegungsablauf erlernt, sondern auch die Semantik des durchzuführenden Ab- laufs und damit seine Intention. Anschließend kann beispielsweise der Ablauf auch dann noch automatisch vom Roboterarm durchgeführt werden, wenn z.B. geometrische Varianzen vorhanden sind. Anders ausgedrückt führt der Roboter somit nicht mehr blind eine vorgegebene Bewegung aus, sondern führt eine Aktion zielgerichtet basierend auf einer nun geänderten Objektpose aus, näm- lich für den Fall, dass ein Objekt, das Teil des Bewegungsablaufs ist, z.B. ver- schoben wurde. Ein solches Objekt kann von einer geeigneten Sensorik, bei- spielsweise von einem Kamerasystem erkannt werden. Das erfindungsgemäße Robotersystem erlernt somit nicht lediglich einen Bewegungsablauf, sondern es erlernt auch die Semantik, d.h. den Inhalt des Bewegungsablaufs. Anders aus- gedrückt weiß das Robotersystem was es gerade tut, so dass es seine Handlung entsprechend anpassen kann, wenn dies nicht zum gewünschten Erfolg geführt hat. Beispielsweise weiß der Roboterarm, dass er ein bestimmtes Objekt, z.B. einen Behälter mit einem bestimmten Inhalt greifen soll. Sofern dieser Behälter nicht an der erwarteten Position steht, kann dies über geeignete Sensorik z.B. über ein Kamerasystem erfasst werden. Diese Zustandsänderung wird der Steu- erung des Roboterarms mitgeteilt. Da diese die Semantik des durchzuführenden Bewegungsablaufs kennt (d.h. das Ziel, diesen bestimmten Behälter mit dem gewünschten Inhalt zu greifen), kann der Bewegungsablauf automatisch ange- passt werden.

Auch ist es möglich, dass bei mehrmaliger Ausführung eines Versuchsablaufs mit variablen Schritten über eine Beobachtung der roboterinternen Repräsenta- tion der Umwelt, die auch die Zustandsinformationen der zu bedienenden La- borgeräte beinhalten kann, das System parameterabhängige Abweichungen des Ablaufs erkennen und beim anschließenden Ausführen selbständig berücksich- tigen kann. Beispielsweise kann bei einem ELISA-Test ein Auslesefehler im Aus- lesegerät durch eine Übersättigung der Lösung entstehen. Das Auslesegerät übermittelt diesen Fehler in das Weltmodell des Roboters, woraufhin dieser den Test mit einem anderen Lösungsgemisch automatisch wiederholt.

Ferner kann durch den Wechseladapter am distalen Ende des Roboterarms ein Aufnehmen von verschiedenen Werkzeugen ermöglicht werden. Das Wechseln der Werkzeuge kann hierbei automatisiert durch den Roboterarm durchgeführt werden.

Bei diesen Werkzeugen kann es sich beispielsweise um einen Greifer, eine Pi- pette, einen Transportbehälter, eine Spritze, ein Testwerkzeug zur Durchfüh- rung eines serologischen Tests, ein elektrifiziertes Werkzeug und/oder einen Zentrifugenbehälter handeln. Die genannten Werkzeuge werden vorzugsweise direkt am distalen Ende des Roboterarms angeflanscht und müssen nicht mehr durch einen Greifer gegriffen werden. Hierdurch entstehende Unsicherheiten können somit vermieden werden. Durch die Vielzahl der verfügbaren Werkzeuge ist es möglich einen serologischen Test vollständig automatisiert durch das Ro- botersystem durchzuführen.

Das Robotersystem weist bevorzugt eine Eingabevorrichtung auf, die entfernt vom Roboterarm positioniert ist. Diese dient dem Steuern und/oder Program- mieren des Roboterarms. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Exoskelett eine Spacemouse, einen Joystick oder eine ähnliche Eingabevorrichtung han- deln. Hierdurch kann beispielsweise die Programmierung des Robotersystems komplett ohne einen Menschen im Labor durchgeführt werden.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Roboterarm zur Durchführung einer Zent- rifugalbewegung ausgestaltet ist. Hierzu kann er von der Steuerung entspre- chend angesteuert werden, wenn der Wechseladapter einen Zentrifugenbehäl- ter aufnimmt. Der Roboterarm kann somit selbst als Zentrifuge dienen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Zentrifuge direkt auf der Roboterbasis an- gebracht sein. Auch kann auf der Roboterbasis direkt ein Plattenleser ange- bracht sein.

Das Robotersystem weist ferner bevorzugt ein Sensorsystem zur visuellen Wahrnehmung der Umgebung des Robotersystems auf. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Kamerasystem.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Durchführen von serologischen Tests unter Verwendung eines Robotersystems, insbesondere wie es in der vor- liegenden Erfindung beschrieben wird. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Entnehmen einer Probe, insbesondere einer Blutprobe aus einer Schleuse unter Verwendung eines Greifers

- Überführen der Probe in eine senkrechte Position

- Halten dieser senkrechten Position, sodass ein Inkubieren der Probe erfolgt

- Zentrifugieren der Probe durch den Roboter oder Einsetzen der Probe in eine Zentrifuge sowie Schließen und Starten der Zentrifuge

- Entnehmen der Probe aus der Zentrifuge

- Öffnen des Verschlusses des Probebehälters automatisches Ersetzen des Greifers durch eine Pipette, die an einem Wechseladapter am distalen Ende des Roboterarms angeflanscht wird - Entnehmen von Serum aus dem Probenbehälter unter Verwendung der Pipette.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich vollständig automatisiert einen serologischen Test durch ein Robotersystem durchzuführen. Die Einbezie- hung von menschlichem Personal ist nicht mehr notwendig. Dies ist besonders vorteilhaft zur Durchführung von serologischen Tests in großen Mengen, wie sie beispielsweise derzeit aufgrund der COVID-19 Pandemie notwendig sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner bevorzugt das automatisierte Katalogisieren der eingehenden Proben und insbesondere ein automatisiertes Auswerten und Archivieren der Daten sowie ein automatisches Übermitteln der Daten an einen Empfänger.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand ei- ner Figur erläutert:

Die Figur zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Robotersystems 10 mit einer mobilen Basis 12 auf, auf der ein Roboterarm 14 angebracht ist. An seinem distalen Ende ist ein Wechseladapter 16 zum automatischen Werk- zeugwechsel angebracht. Ferner ist ein Kamerasystem 18 zum Erfassen der Umgebung des Robotersystems 10 vorgesehen.

Auf der Oberfläche der Roboterbasis 12 befinden sich mehrere Probenbehälter 20.

Im Inneren der Roboterbasis können ferner mehrere Werkzeughalter 22 ange- bracht sein, durch die verschiedene Werkzeuge, beispielsweise eine Pipette 24, gehalten werden können. Diese können automatisch an den Wechseladapter 16 angeflanscht werden. Im Folgenden werden drei konkrete Ausführungsbeispiele für mögliche Anwen- dungen der vorliegenden Erfindung dargestellt:

Ausführungsbeispiel I: Prognostische Biomarker-Testung zur Bestimmung des Risikos eines schweren COVID-19 Krankheitsverlaufs

Wird das System in einem bestehenden Labor genutzt, können externe Geräte zur Bearbeitung von Proben integriert werden. So können die Serumproben un- ter einer externen Sterilwerkbank aufbereitet werden, um das Serum vor Kon- tamination zu schützen. Die für den Assay notwendige Menge Serum wird in eine Assayplatte überführt. Auf der Assayplatte wird ein Standard aufgetragen. Alle Proben in der Assayplatte werden mit einem Puffer versetzt. Anschließend wird eine zweite Lösung hinzugefügt. Daraufhin erfolgt die Überführung der Pro- ben in das Auslesegerät, welches fest im System integriert ist. Die erste Ausle- sung erfolgt unmittelbar zur Bestimmung des Ausgangswertes. Dann können weitere Auslesungen in festgelegten Zeitfenstern erfolgen. Zwischen den Ausle- sungen werden die Assayplatten in ihre notwendigen Ausgangspositionen für die erneute Messung gebracht. Nach Auswertung können die Screening Testergeb- nisse direkt an andere Systeme übermitteln werden: den Arzt, den Patienten, zur Archivierung oder an die Corona-App, welche Information direkt zur persön- lichen Risikoermitteln nutzt. Ist das System abgeschlossen, wie im Ausführungs- beispiel II beschrieben, so kann der Biomarkerassay auch ohne Zuhilfenahme von externem Gerät durchgeführt werden.

Ausführungsbeispiel II: Biobank

Das Grundsystem ist von einer S2 Sicherheitswerkbank umgeben, um über eine geschlossene Kammer eine Luftbarriere zwischen internen Bereich und Außen- welt zu gewährleisten. Damit operiert das System autonom ohne weitere ex- terne Geräte. Es kann hierdurch zur Biobank und der Einlagerung von Proben im Krankenhaus genutzt werden. Nach Zentrifugation der Seren werden 1-3 ml Serium in Masterplatten mit spezialisierten Behältnissen zur Probenarchivierung gegeben. Dieser Schritt kann mit der Überführung von Serum in die Assayplatte synchronisiert werden. Nach Verschluss der Proben können die Platten zur Ein- lagerung entnommen werden, oder direkt ohne manuelle Operation an ein au- tomatisiertes Biobank System weitergegeben werden. Im abgeschlossenen Sys- tem kann der Biomarkerassay (Anwendungsbeispiel I) auch ohne Zuhilfenahme von externem Gerät durchgeführt werden.

Ausführungsbeispiel III: Antikörpertestung und Corona Test

Im dritten Ausführungsbeispiel kann das System beispielsweise an einem Flug- hafen aufgebaut werden. Durch den Einsatz eines mobilen Geräts kann die Pro- benentnahme theoretisch an beliebigen Stellen des Flughafens genommen wer- den. Ein mobiles System erlaubt es, Abstriche direkt im Anschluss an die Ent- nahme (zumindest stichprobenartig) in einem gewöhnlichen Labor in unmittel- barer Nähe zu untersuchen. Im Falle eines positiven Tests kann die Weiterreise der getesteten Person direkt untersagt werden.