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LIMS

Digitales Syntheselabor für jedermann dank Open Source

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Webbasierte Gerätesteuerung

Für eine beispielhafte webbasierte Gerätesteuerung eines Mini-Laborinformations- und Managementsystems wurden drei Geräte, welche die nötigen Voraussetzungen für die oben beschriebene Web-Anbindung mitbringen, ausgewählt. Diese können z.B. von den Herstellern KNF, Heidolph oder Kern bezogen werden. Der Nutzer dieses Demo-Labors hat die drei Geräte über ein Beaglebone in sein eigenes LIMS integriert und nutzt diese zur Optimierung seiner Reaktionsführung und Protokollierung. Jedes Gerät kann einzeln ausgewählt und gesteuert werden. So erhält der Forscher jederzeit alle nötigen Informationen und kann ggf. reagieren. Die Integration mehrerer Geräte eines Modells ist ebenfalls möglich.

Anwendungsfall Wägeprozess

Die Benutzung einer Waage ist ein typischer Anwendungsfall in einem Syntheselabor. Die Planung der gewünschten Reaktion konnte zuvor von einem authentifizierten Benutzer mithilfe der Chemotion-Infrastruktur auf der Webseite (dial-a-device.com) vorgenommen werden. Die einzuwiegenden Substanzen werden dann auf der Portal-Oberfläche der Waage angewählt (s. Abb. 2) und der zugehörige Wert, der direkt an der Waage erzeugt wird, kann automatisch im Laborjournal abgelegt und gespeichert werden.

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Sample Tracking via Webcam

In vielen modernen Laboratorien hat sich das Sample Tracking durch z.B. Barcode- oder Radiofrequenz-Identifizierung als zuverlässige Methode zur Dokumentation und Zuordnung von Prozessen erwiesen. Eine Umsetzung des Sample-Trackings im Chemotion-Projekt soll ohne teure Hardwarekomponenten auskommen. Daher wird hierbei die Webcam verwendet, die heute bereits in vielen Tablet-Computern standardmäßig eingebaut ist. Vom Browser aus wird über den Web-RTC-Standard direkt auf das Bild zugegriffen und somit ein 2D-Barcode („QR-code“) ohne Zusatzhardware eingescannt. Hält ein Anwender sein mit einem Barcode-Aufkleber versehenes Behältnis vor ein Gerät, das mit einem Steuerungsrechner verbunden ist, findet ein automatischer Sample-Check-in statt: Das Gerät kann die vorher festgelegten Aufgaben ausführen und die anfallenden Daten exakt dieser Probe zuordnen. Unter Nutzung der gleichen Prinzipien kann eine laborweite Chemikaliendatenbank inklusive Inventarisierung aufgebaut werden.

Cloud oder On Premise

Der Betrieb von Datenbank und Anwendung findet im hier dargestellten Chemotion-Modell in der Cloud statt. Diverse Anbieter bieten einen kostenlosen Betrieb von Anwendungen („Hosting“), sodass ein komplettes Laborautomationssystem zu Testzwecken innerhalb von wenigen Minuten in Betrieb genommen werden kann. Ein großer Vorteil ist, dass der Anwender jederzeit auch in den traditionellen On-Premise-Betrieb wechseln kann. Wenn für den Routinebetrieb oder unter Produktionsbedingungen die erforderliche Datensicherheit zu gewährleisten ist, muss natürlich auf die eigene Rechnerinfrastruktur und die Nutzung des Intranets zurückgegriffen werden.

Integrierter Ansatz

Das Chemotion-Projekt hebt die Trennung von LIMS und ELN durch einen integrierten Ansatz auf – hier bilden kleine, wiederverwendbare Module je nach Einsatz ein individuelles Laborportal. Dank webbasierter Software kann jeder Forscher sein eigenes Chemie-Informationssystem aufbauen und, wenn dies gewünscht ist, anpassen sowie weiterentwickeln. Je mehr Anwender an diesem Projekt aktiv partizipieren, desto mehr Syntheseszenarien können eingearbeitet werden. Die Software wird mit jeder Weiterentwicklung neue Features beinhalten und nach und nach alle wesentlichen Module eines Syntheselabors abdecken. Im Gegensatz zu vielen Web-Portalen, die zentral zur Verfügung gestellt werden und den Anschein erwecken, der Endbenutzer könne sie personalisieren und exklusiv nutzen, bietet dieser Ansatz tatsächliche Flexibilität und Offenheit. Weitere Kooperationspartner sind herzlich willkommen.

* D. Lütjohann, N. Jung, S. Bräse: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Toxikologie und Genetik, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen

* *N. Jung, S. Bräse:Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Organische Chemie, 76131 Karlsruhe

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