smartLAB – Interaktives Arbeiten in digitalisierter Laborumgebung

Abstract

Das smartLAB ist ein Verbund aus akademischen und nicht‐akademischen Partnern mit dem Ziel eine realistische Vision des Labors der Zukunft zu entwickeln. Hierfür wird eine digitale und interaktive Laborumgebung geschaffen, die den Menschen im Laboralltag anleitet und unterstützt, nicht ersetzt. In diesem Artikel werden dabei die Gebiete Geräteansteuerung, Workflow‐Entwicklung, Dokumentation und Nutzerinteraktion beleuchtet sowie das Zusammenspiel dieser Bereiche. Außerdem wird die hardwareseitige Umsetzung dargestellt und wichtige Konzepte erläutert.

Digitale Zwillinge in der Bioprozesstechnik – Chancen und Möglichkeiten

“…das Modul ,,Zellkultur & Reaktorauswahl'' die Untermodule (1) Ru ¨hrkesselreaktor, (2) Plug-Flow-Reaktor (PFR), (3) Fed-Batch-Verfahren, (4) Perfusionsverfahren und (5) Turbidostat oder (6) Chemostat aufweisen. Wenn jedes der sieben beschriebenen Module aus mehreren Untermodulen besteht, sind schnell mehr als 1 Million Kombinationen mo ¨glich [2,67,68]. Des Weiteren ko ¨nnten ebenso die ,,Downstream-Prozesse'' weiter in Arten von Chromatographieoder Membranoperationen unterteilt werden.…”

Smartglasses im Labor

“…Ein weiteres spannendes Einsatzgebiet für Smartglasses sind chemische und biologische Labore. Seit Jahren gib es Bestrebungen hin zum papierlosen, voll digitalisierten Labor, in dem alle Geräte miteinander vernetzt sind und alle Abläufe digital überwacht und dokumentiert werden [10, 11]. Aber ein voll digitalisiertes Labor ist kein voll automatisiertes Labor.…”

“…Porr et al schlagen die Verwendung von Touchbeamern im Labor vor, diese funktionieren wie ein Tablet, allerdings wird das Bild auf die Tischoberfläche projiziert und mit einem Infrarotraster überlagert, welcher Berührungen registriert. Dadurch wird die Tischoberfläche zum Bedienfeld und das Gerät selber ist gegen Kontaminationen geschützt [10]. Austerjost et al wiederum haben unter Verwendung eines Amazon Echo Smartspeakers eine rein sprachbasierte Geräteinteraktion entwickelt [12].…”

“…Hierbei handelt es sich um hochstrukturierte, kleinschrittige Anleitungen für einen Arbeitsablauf oder ein Experiment, aktuell zumeist noch papierbasiert. Durch die Entwicklung von digitalen Infrastrukturen im Labor können diese papierbasierten SOPs durch digitale SOPs ersetzt werden [10]. Ein prägnantes Beispiel liefern die von Austerjost et al entwickelten digitalen SOPs zu MEBAK‐Methoden; dabei handelt es sich um Standardanalysenmethoden der Mitteleuropäischen Brauereitechnischen Analysenkommission (MEBAK) zur Bewertung von Biercharakteristika wie der Bierfarbe, des Stickstoffgehaltes oder der Stammwürze.…”

“…et al schlagen die Verwendung von Touchbeamern im Labor vor, diese funktionieren wie ein Tablet, allerdings wird das Bild auf die Tischoberfläche projiziert und mit einem Infrarotraster überlagert, welcher Berührungen registriert. Dadurch wird die Tischoberfläche zum Bedienfeld und das Gerät selber ist gegen Kontaminationen geschützt[10].Austerjost et al wiederum haben unter Verwendung eines Amazon Echo Smartspeakers eine rein sprachbasierte Geräteinteraktion entwickelt[12]. Jedoch wird in diesem Konzept komplett auf eine Visualisierung verzichtet, was es dem Menschen im Labor schwierig macht, komplexe Abläufe zu erfassen.Anwendungen monookularer Systeme, wie in Abbildung 2 dargestellt, fokussiert, da diese Systeme aufgrund ihres geringen Gewichtes und Tragekomforts am besten für die Arbeit im Labor geeignet erscheinen.…”