Laborautomation und LIMS
Autor: Frank Knoff (Imcor GmbH) - GIT CHEManager 4/97
Die wachsenden Anforderungen an Qualität und Quantität der Untersuchungsaufgaben haben in den letzten Jahren dazu geführt, daß immer leistungsfähigere Systeme die Arbeit in den Labors unterstützen. Dabei handelt es sich sowohl um hochkomplexe Analysengeräte als auch um leistungsfähige Datenverwaltungssysteme (LIMS). Zwischen diesen beiden Welten besteht jedoch häufig eine Kluft, denn obwohl Daten von den Analysengeräten in der Regel in maschinenlesbarer Form bereitgestellt werden, macht die Einbindung in LIMS-Systeme nach wie vor Probleme.
Die am Markt verfügbaren LIMS-Produkte bieten neben den klassischen Funktionen wie Prüfplanung, Registrierung oder Berichtserstellung in der Regel verschiedenste Mechanismen zur Ergebniserfassung (proben-, merkmals-, projektbezogen etc.). Schnittstellen zu gängigen Analysengeräten werden von vielen Herstellern standardmäßig angeboten, wobei die Funktionalität unterschiedlich ist. Die Integration vorhandener Geräte ist grundsätzlich wünschenswert, muß jedoch in jedem Einzelfall unter Kosten/Nutzen-Gesichtspunkten kritisch untersucht werden.
Der Komfort, den eine Anbindung von Geräten an ein LIMS bietet, hängt von der Leistungsfähigkeit des Gerätes selbst sowie von der technischen Qualität der realisierten Schnittstelle ab.
Bei der Übernahme der Ergebnisdaten in das LIMS stellt sich grundsätzlich die Frage der Identifizierung, d.h. wie werden die Resultate den Proben in der LIMS-Datenbank zugeordnet. Dazu gibt es drei Lösungsansätze:
| Typ |
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Vorteile | Nachteile |
| manuell |
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| sequentiell |
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| automatisch |
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Bei allen genannten Methoden kann das Verwechslungsrisiko an den Arbeitsplätzen durch den Einsatz von Barcode-Komponenten oder elektronischen Chips zur Probenidentifizierung erheblich reduziert werden.
Die online-Geräteintegration wirft eine weitere Frage auf, die individuell beantwortet werden muß: Dürfen Ergebnisdaten automatisch in der Datenbank abgelegt werden oder muß in jedem Fall zuvor eine Überprüfung durch einen Labormitarbeiter erfolgen (technische Freigabe)? Bei der automatischen Übertragung in die Datenbank müssen alle Grenzwerte (Spezifikation, Plausibilität etc.) überprüft und bei Verletzungen entsprechende Eskalationspfade abgearbeitet werden. Dazu gehören Verwerfen des
Ergebnisses, Ersetzen durch Grenzwert, Kennzeichnung etc.. In einem solchen Fall ist manuelle Nacharbeit erforderlich, wobei u.U. Untersuchungsaufträge storniert und Wiederholungsmessungen ausgelöst werden müssen. Da die Daten aber bereits in der Datenbank vorliegen, greifen alle LIMS-Schutzmechanismen wie z.B. Audit Trail, so daß der Nacharbeitungsaufwand erheblich ansteigen kann.
Ein besserer Ansatz ist, alle Ergebnisdaten in einer technischen Freigabe durch einen qualifizierten Mitarbeiter zu sichten, bevor sie in die Datenbank gelangen. Dies erfolgt idealerweise durch ein vorgeschaltetes Erfassungssystem (Steuer-/Auswerte-PC). Fehlmessungen und Grenzwertverletzungen sind damit frühzeitig erkennbar und es kann entsprechend reagiert werden. Die Kontrolle kann z.B. in Form einer Übersichtsdarstellung erfolgen, die alle grenzwertverletzenden Ergebnisse markiert anzeigt.
Die physikalische Anbindung von Geräten ist auf unterschiedliche Art möglich. Bei einfachen Geräten ist der Anschluß über die serielle Schnittstelle gebräuchlich. Da die zu bearbeitenden Proben identifiziert werden müssen und ggf. eine technische Freigabe erfolgen soll, ist hier der Anschluß an einen PC oft unumgänglich. Komplexere Systeme, die häufig über eigene Steuer-PC's verfügen, lassen sich auch über das Netzwerk in ein LIMS integrieren. Sie sind damit praktisch standort-unabhängig. Für diese Geräte sind am Markt Lösungen in Form von Geräteservern erhältlich. Diese Server übernehmen Aufgaben der Datenerfassung, Aufbereitung, Zwischenspeicherung sowie Datenweiterleitung an die Arbeitsplätze der zuständigen Analytiker bzw. in das LIMS.
Die datentechnische Einbindung von Analysengeräten in das LIMS erfordert es, die an der physikalischen Schnittstelle ankommenden Daten zu strukturieren und in die LIMS-Datenbank zu integrieren. Bietet das LIMS für das betreffende Gerät bereits ein Standard-Interface, so ist die Zusammenarbeit normalerweise problemlos möglich. Ist für das betreffende Gerät eine derartige Schnittstelle nicht verfügbar, so muß diese individuell programmiert oder mit Hilfe entsprechender Werkzeuge konfiguriert werden. Die folgende Tabelle stellt beide Lösungsansätze gegenüber.
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Vorteile | Nachteile | |
| Programmierung |
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| Konfiguration mit externen Tools |
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Die Einbindung von Analysengeräten in LIMS-Systeme bietet eine große Chance zur Arbeitserleichterung im Labor. Sie führt desweiteren zu einer höheren Datenqualität aufgrund der Ausschaltung manueller Datenübertragungsfehler. Bewährte Technik erleichtert individuelle Lösungen und ermöglicht letztlich eine Steigerung der Effizienz in der Probenbearbeitung.