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LIMS

Digitales Syntheselabor für jedermann dank Open Source

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Automation im Kleinformat

Bisher allerdings sind käufliche automatisierte Systeme sehr teuer und Eigenentwicklungen für viele kleine Firmen und Universitäten häufig nicht möglich. Initiativen wie Open Source Automation Development Lab (www.osadl.org) können die Grundlage einer kostengünstigen Modernisierung vieler Chemielabore bilden und erschließen somit die Welt der Laborautomation auch für kleinere Gruppen. Leider sind solche Open-Source-Initiativen bisher selten. Meist sehr spezifisch ausgerichtet, erschwert die Vielzahl unterschiedlicher Geräte und Arbeitsweisen zudem eine systematische Herangehensweise zum Nutzen aller. Das Chemotion-Projekt greift diese Herausforderungen auf und beschreitet innerhalb der Open-Source-Laborautomation neue Pfade.

Open Source macht es einfach

Wenn die Herangehensweise an ein Software-Projekt als Open-Source-Initiative stattfindet, werden gemeinsam genutzte Softwarekomponenten als Open Source bereitgestellt, sodass durch Partizipation vieler Nutzer der Aufwand des Einzelnen abhängig von der Anzahl der beitragenden Entwickler abnimmt. Die Zustimmung aller Beteiligten zu einer bestimmten Form der Software-Lizenzierung (GNU General Public License, GPL) stellt hierbei sicher, dass Weiterentwicklungen nicht in einem proprietären Produkt enden, sondern dass auch der neue Mehrwert per Gesetz wieder offengelegt werden muss. Zurzeit befindet sich das Chemotion-Projekt in der Pilotphase. Die heute bereits zur Verfügung stehenden GPL-lizensierten wiederverwendbaren Elemente bieten alle Voraussetzungen für eine erfolgreiche Weiterentwicklung des Projektes hin zu einer für viele Forscher nützlichen Laborinfrastruktur. Besonderer Wert wurde auf die durchgängige Nutzung der Open-Source-Komponenten gelegt. Dies beinhaltet nicht nur die LIMS- und ELN-Applikation „Dial-a-Device“, die mithilfe der leicht zu erlernenden Programmiersprachen Ruby on Rails sowie Javascript erstellt wurde, sondern auch das Linux-Betriebssystem als Basis für den Webserver und die Gerätesteuerung. Durch den Verzicht auf proprietäre Laufzeitumgebungen können alle Komponenten auf Benutzerseite ebenso komplett auf Open-Source-Plattformen via Webbrowser bedient werden.

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Universelles Geräte-Interface

Auch die notwendige Hardware zur Integration des Labors ist als kostengünstiger Embedded-Linux-Rechner (Beaglebone) einfach zu beschaffen. Dieses Beaglebone ist mit 86x53 mm zwar nur sehr klein und hat eine extrem geringe Leistungsaufnahme von wenigen Watt, stellt aber praktisch alle Komponenten eines kompletten PC-Boards zur Verfügung. Daher lassen sich mit diesem Rechner Laborgeräte mit USB- oder RS232-Interface netzwerkfähig machen, sodass diese einen Baustein im „Internet der Dinge“ bilden (s. Abb. 1). Das Chemotion-Projekt nutzt diese universellen Mini-Rechner als Brücke zur Einbindung der Einzelgeräte in ein LIMS, das der Anwender nach seinen Anforderungen konfigurieren kann. Jeweils ein Beaglebone wird dabei mit der Webanwendung verknüpft, sodass Befehle in nahezu Echtzeit vom Webbrowser an das Gerät gesendet und Daten aufgezeichnet werden können. Auch beim Anschluss der Geräte kommen die Vorzüge des Open-Source-Ansatzes zum Tragen. So muss ein Gerätetreiber nur ein einziges Mal von einem Teilnehmer erstellt werden, und kann sofort von der gesamten Nutzergemeinschaft vor Ort verwendet werden.

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