Das digitale Labor: Smart, effizient, sicher

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AR und Life Sciences sind eigentlich ein perfect match, sagt Dr. Marcus Kind im zweiten Teil der Blogreihe

Artikel 1: Das digitale Labor: Das immense Potential von AR für Life Sciences

Artikel 2: Das digitale Labor – ein Überblick


Das digitale Labor: Das immense Potential von AR für Life Sciences

Dr. Marcus Kind

Augmented Reality (AR) ist prädestiniert für die Arbeit in Life-Sciences-Laboren – aber was gäbe es für konkrete Anwendungsmöglichkeiten?

Augmented Reality in Life-Sciences-Laboren – eigentlich ein “perfect match”

AR, VR…ob der Vielfalt an kursierenden Begriffen für digitale Realitäten kann man leicht in Verwirrung geraten, insbesondere für welchen Kontext diese nun wirklich geeignet sind. Für das hochregulierte Umfeld von Life-Sciences-Laboren hat speziell die AR, also die Komplementierung der Benutzersicht auf die echte Welt mit eingespielten Informationen, viel Potential. Insbesondere ließen sich standardisierte Arbeitsabläufe, deren Dokumentation sowie das Training von Mitarbeitern enorm erleichtern. Somit würde auch das Ideal des papierlosen Labors ein Stück weit näher rücken.

Video: So erweitert Capgemini das Life-Sciences-Labor um die Augmented Reality (AR)

Die AR, in anderen Branchen schon längst Standard…

Zum ersten Mal bereits in den 1990er Jahren beim Flugzeughersteller Boeing in der Produktion eingesetzt, gehört die AR heute in vielen Branchen zum erweiterten Repertoire und führt zu massiven Produktivitätsgewinnen, bei Boeing laut einer internen Studie um 25 Prozent, bei GE sogar um 46 Prozent. Das weitere Wachstumspotential von AR ist ebenfalls enorm. Business Wire sowie Markets & Markets schätzen den globalen Markt im Jahr 2023 auf rund 60 Milliarden Dollar.

…in den Life Sciences aber erst in der Entstehung…

Die AR wartet bisher aber noch auf ihren routinemäßigen Einsatz in den Life Sciences.

Potential gäbe es genug, eine Idee geben bereits Anwendungen wie das AR Mikroskop von Google. Mit dessen Hilfe ist es dem Wissenschaftler und Pathologen möglich, in Echtzeit Krebszellen in Gewebeschnitten zu identifizieren, die er unter einem Objektträger analysiert. Ein durch maschinelles Lernen generierter Algorithmus definiert hier automatisch Areale mit Krebszellen und liefert somit eine wertvolle „zweite Meinung“ bei der Diagnose.

Eine weitere extrem spannende Anwendung von Accuvein scannt das Venen-Netzwerk eines Patienten und macht es auf seiner Haut sichtbar, was die Arbeit von Krankensschwestern und Chirurgen noch vor dem ersten Stich bzw. Schnitt extrem erleichtert.

…in Life-Sciences-Laboren noch ungenutzt – trotz spannender Anwendungsmöglichkeiten

Neben Diagnose und Behandlung kann diese Technik im hochregulierten Arbeitsumfeld der Life-Sciences-Labore ebenfalls dabei helfen Arbeitsprozesse stark zu erleichtern:

1. Szenario: Laborprotokolle in der Augmented-Reality-Brille

Jeder, der schon einmal im Labor gearbeitet hat, kennt es: nachdem man Arbeitsbekleidung wie Handschuhe, Kittel etc. angelegt und Materialen und Arbeitsbereich aufwendig sterilisiert hat, merkt man, dass man das Laborjournal mit dem Prozessprotokoll in einem anderen Raum vergessen hat – die Arbeitsroutine ist unterbrochen. AR – Brillen können diese Protokolle über visuelle oder Sprachsteuerung vom jeweiligen Datenmanagementsystem aufrufen und vereinfachen somit den Zugang zu relevanten Informationen. Insbesondere in sterilen Umgebungen, wo viel Zeit auf die Vorbereitung von Routinen verwendet wird, ist das ein großer Vorteil.

2. Szenario: AR-Tutorials für Einsteiger im Labor

Des Weiteren können Laborabläufe durch das Einspielen kurzer Texte oder Videos veranschaulicht und erklärt werden. Dadurch muss nicht immer erfahrenes Laborpersonal für wiederkehrende Fragen hinzugezogen werden muss. Unsichere Anfänger können sich so bei Bedarf auch vielfach einen Prozessschritt erklären lassen, ohne die Kollegen unnötig zu belasten.

3. Szenario: Compliance im Labor dank erweiterter Realität

Bei Validierungen in Life-Sciences-Laboren müssen standardisierte Prozessschritte nachvollziehbar, schnell und exakt abgearbeitet und definierte Compliance-Richtlinien eingehalten werden. Hier können AR-Ansätze ebenfalls helfen, z. B. durch die automatische Generierung von „Good Practice“-Dokumenten, auch GxP genannt, nach Abschuss eines Protokolls. Diese können dann im Datenmanagementsystem des Labors abgelegt werden. Dadurch kann man das oftmals zähe manuelle Ausfüllen und Sortieren von GxP-Dokumenten der Technik überlassen und sich weitaus spannenderen Aufgaben widmen.

Gute Gründe also, um Life-Sciences-Labore um die AR zu erweitern und die etwas angestaubten Arbeitsabläufe schlanker, schneller und schlussendlich fit für das 21. Jahrhundert zu machen.

 


Das digitale Labor – ein Überblick

Protokolle, Berichte, Notizen – manchmal besteht der Laboralltag nur aus Dokumentationsprozessen, dazu noch meist von Hand. Wird die Digitalisierung mit ihrem technologischen Werkzeugkasten hier Abhilfe schaffen?

Dr. Helena Gruhn, Capgemini

Morgens, halb zehn, im Labor. Ausführung eines Standardprotokolls: eine Verdünnungsreihe zur Bestimmung des therapeutischen Effekts eines Medikaments. Konzentration. Nicht verzählen. Pipette nehmen. Richtiges Näpfchen der Mikrotiterplatte anvisieren, korrekte Menge pipettieren, Vorgang dokumentieren, nächstes Näpfchen, korrekte Menge pipettieren, Vorgang dokumentieren, nächstes Näpfchen…

 

Von smarten Pipetten bis zur Augmented Reality (AR) Applikation – die Digitalisierung ebnet den Weg zum papierlosen Labor

Repetitive Prozesse mit hohem Dokumentationsaufwand sind keine Unbekannten in streng regulierten, pharmazeutischen Laboren. Jeder Protokollschritt muss korrekt erfolgt und dokumentiert sein, Abweichungen und Ausführungsfehler dürfen nicht toleriert werden.

Während die Automatisierung, z. B. in Form eines Pipettierroboters, schon Einzug in die Laborwelt gehalten hat und ermüdende Aufgaben mit Hochdurchsatz übernimmt, klopft die Digitalisierung noch vorsichtig an die Labortür. Dabei bringt sie ein breites Portfolio an Potentialen mit: Smarte Pipetten, die nicht nur den Pipettierungsprozess unterstützen und steuern, sondern gleichzeitig den Prozess der guten Laborpraxis (GLP) folgend dokumentieren; Augmented Reality (AR)-Brillen, die zur richtigen Zeit die richtigen Antworten liefern ohne dass der sterile Arbeitsplatz verlassen werden muss; Sensoren, die nicht nur die Umgebung überwachen sondern gleichzeitig mit erfassen können, wo, wann, was ist; um nur einige Optionen zu nennen. Werden diese technischen Helfer zusätzlich an das Laborinformationssystem angebunden, wird die Version eines papierlosen, digitalen Labors greifbar. Durch diese stärkere Vernetzung sinkt die Fehleranfälligkeit, Qualität und Nachvollziehbarkeit steigen. Dies spart Zeit, Papier und vor allem Kosten.

Kostenfaktor Dokumentation – ein Drittel des Laborarbeitstages heißt es erfassen, belegen, nachschlagen

Ein wesentlicher Kostentreiber in Life-Sciences-Laboren ist die GLP-konforme Dokumentation. Korrektes Reporting ist eine Grundvoraussetzung für den Marktzugang von pharmazeutischen Produkten. Deswegen verbringt ein Labortechniker konservativ geschätzt 30 Prozent seiner Arbeitszeit damit, die daran gesetzten regulatorischen Anforderungen zu erfüllen. Jeder Arbeitsschritt, der freihändig und ohne Unterbrechung der eigentlichen Tätigkeit dokumentiert werden kann, zum Beispiel durch sprachgesteuerte Anweisung und eine automatisierte Report-Erstellung, erhöht somit maßgeblich die Effizienz eines Labortechnikers. Bedenkt man, dass im Schnitt zurückhaltend taxiert mehr als 50 Prozent der Laborkosten Personalkosten sind, erlaubt eine (partielle) Automatisierung der Dokumentationsprozesse Einsparungen von bis zu 15 Prozent der Gesamtkosten. Ergo: Wenn zeitgleich zur Protokolldurchführung die erfolgreiche Ausführung jedes Schrittes dokumentiert und Abweichungen durch z.B. Spracheingabe erfasst werden können, wird eine korrekte Dokumentation der Vorgänge zum Kinderspiel. Um dies zu erreichen können die verschiedensten digitalen Lösungen genutzt werden: zum Beispiel Augmented Reality in Kombination mit Natural Language Processing, Computer Vision oder das Internet of Things. Welche die richtige für ein spezielles Labor ist, hängt von den spezifischen Gegebenheiten und Anforderungen vor Ort ab.

Digitale Laborassistenzlösungen zum Anfassen präsentieren wir am 12. September 2019 auf dem Capgemini Digital Life Sciences Day in München.

Mehr zu unserem Life Sciences und Chemicals Portfolio finden Sie auch unter https://www.capgemini.com/de-de/branchen/life-sciences-chemicals.

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