Elektronische Notizbücher im Labor

Tor zur digitalen Transformation

Was digitale Laborbücher (Electronic Laboratory Notebooks, ELN) heute bereits können – und wohin die Reise geht, darüber berichtet Simon Bungers, Mitgründer und Chef des Berliner ELN-Anbieters Labfolder.

Die Wahrnehmung des digitalen Laborbuchs als Daten-Hub schafft auch „im Kleinen” die Nachfrage nach Automatisierung. (Bild: Labfolder)

Bei digitalen Laborbüchern denken viele Anwender immer noch an die elektronische Form des traditionellen Papierlaborbuchs. Das ist zwar nicht falsch, aber nur einer kleiner Teil dessen, was ein sogenanntes Electronic Laboratory Notebook (ELN) heute leisten kann. Als am stärksten herausstechendes Merkmal im Vergleich zu traditionellen Papierlaborbüchern ermöglichen alle gängigen ELN natürlich das Eintragen von Daten. Aber eben auch die Suche nach Daten, das Zuordnen von Einträgen zu Projekten, wo in der klassischen Papierversion nur die chronologische Dokumentation Seite für Seite möglich ist. Und vor allem: Richtig gemacht, ermöglichen digitale Laborbücher ein effizientes Teamwork an Projekten.

Das traditionelle Papierlaborbuch war und ist in vielen Laboren immer noch nicht weg- zudenken: Nach den Formalitäten und der Sicherheitseinweisung ist das Laborbuch mit der erste Gegenstand, den ein neuer Mitarbeiter in die Hand gedrückt bekommt. Wie der Laborkittel und die Schutzbrille gehört es zur persönlichen Grundausstattung. Dagegen sind Laborgeräte, spezielle Analyse-Software und viele Labor-Informations- und Management-Systeme (LIMS) spezifisch für eine bestimmte Laborumgebung oder Arbeitsrolle gedacht und gehören damit nicht zur persönlichen Grundausstattung. Sie repräsentieren einen spezifischen Prozess oder eine spezifische Mitarbeiterfunktion im Labor, z. B. die des Qualitätsmanagers (QM).

Anzeige

Im Gegensatz zum Laborbuch/ELN sind diese Werkzeuge für spezielle Aufgaben gedacht – und genau das sollten digitale Laborbücher nicht sein: eine Spezialanwendung. Es gibt zwar viele ELN-Varianten, die jeweils auf einen bestimmten Zielmarkt zugeschnitten sind, aber die Zukunft gehört meiner Ansicht nach den Systemen, die sich als Ausgangspunkt der grundlegenden Funktion als Daten-Hub verstehen. Ein ELN muss also z. B. nicht komplexe Algorithmen für eine spezifische Analyse bereitstellen, ein detailliertes Projektmanagement erlauben und verzweigte QM-Workflows abbilden – zumindest nicht in der Grundfunktion; nicht als etwas, auf dass der Nutzer im Labor als Erstes stößt. Kurz: Ein ELN darf kein Expertensystem sein, zumindest nicht auf den ersten Blick.

Die Mission von Labfolder ist daher, die grundlegenden Bedürfnisse aller Labore und die größte Schnittmenge von speziellen Wünschen der verschiedenen Labore bestmöglich zu befriedigen. Daher kann man mit Labfolder besonders gut

  • einfach Einträge einpflegen, wie im traditionellen Papierlaborbuch,
  • nach Daten suchen – und zwar von einfachen Volltextsuchen bis hin zu komplexen, strukturierten Suchanfragen
  • im Team an Projekten arbeiten, über Daten kommunizieren und Teams managen.

Darüber hinaus bietet Labfolder weitere Features wie z. B. digitale Signaturen, Witnessing-Funktionen, Task-Management oder eine Materialdatenbank (mehr zu den technischen Details s. Kasten).

Das ELN ist daher eher als Produktivitäts- und Kollaborationsplattform für Laborteams zu bezeichnen. Und bei rund 400 000 Laboren weltweit fällt es in die Kategorie eines Massenproduktes, anders eben als die Spezialsoftware für die Analyse X oder die Gerätesoftware des Herstellers Y, die immer nur eine bestimmte Nische innerhalb dieses Marktes bedienen kann.

Anders als Spezial- und Gerätesoftware muss ein digitales Laborbuch daher aber auch massentauglich sein. Das lässt sich bei Software nur folgendermaßen erreichen:

  • gute initiale Benutzerführung und Onboarding, da En-detail-Schulungen im Massenmarkt ineffizient sind und nur hohes Engagement von Anfang an eine nachhaltige Nutzung garantieren;
  • simples User Interface (UI), auf dem sich jeder Labormitarbeiter in der jeweiligen Position auch bei variierender Aufgabenstellung einfach zurecht finden kann;
  • Modularität oder Plattformfunktionalität, so dass je nach Laborumgebung und -ausstattung Funktionalitäten hinzugeschaltet oder existierende Software angeschlossen werden kann.

Labfolder erfüllt diese Anforderungen.

Die Zukunft des ELN ist seine zentrale Rolle als Plattform für Digitalisierung
Als digitales Massenprodukt ist das ELN im Labor immer und überall präsent. Anders als Spezialanwendungen wird die Software nicht bei Bedarf geöffnet, sondern läuft wie das E-Mail-Programm, der Instant-Messenger oder Social-Media-Apps ständig nebenbei mit.

Nutzerumfragen und Analysen haben gezeigt, dass Labfolder-Sessions im Schnitt acht Stunden am Tag dauern. Das bedeutet: Die Nutzer sind den gesamten Arbeitstag über in die Software eingelogged. Diese Werte unterstreichen eindrucksvoll, welche Präsenz Labfolder im Leben eines Labormitarbeiters hat. Es macht zudem klar, welche Rolle digitale Laborbücher in naher Zukunft einnehmen werden: Die Funktion eines „Gateways”, eines Tores zur digitalen Transformation, in der alle Datenströme verknüpft werden. Je mehr Forscher und Labormitarbeiter sie einsetzen, desto größer wird die Nachfrage nach weiteren digitalen Arbeitserleichterungen. Das heißt, dass sich der Markt verändern wird: Vom derzeitigen Angebotsmarkt, in dem starke, also teure Angebote vorherrschen, etwa die Anbindung eines Gerätes an ein LIMS durch das ELN, zu einem Nachfragemarkt, in der durch Kundenwünsche die Nachfrage so stark wird, dass vielfältige, günstige Angebote entstehen werden.

Um das Beispiel der Gerätekommunikation etwas zu illustrieren: Immer häufiger erreichen uns Anfragen von Nutzern „aus dem Massenmarkt”, die sich die „Plug & play“-Anbindung eines Gerätes wünschen, um einfacher und sicherer Daten zu importieren. Die Neuerung hier ist nicht die Nachfrage an Gerätekommunikation an sich, sondern dass die Nutzer, die nachfragen, andere sind – oder sich schlichtweg verändert haben. Es sind die technischen Angestellten, die bis vor kurzem ihr Papierlaborbuch für das „Non-Plus-Ultra“ hielten, nun aber begeistert sind, welche Möglichkeiten das ELN ihnen bietet, und daraufhin eigene Ideen entwickeln. Es sind die jungen Labormitarbeiter, Studenten und Doktoranden, die per Support-Knopf anfragen, warum denn eine direkte Datenkommunikation mit Gerät XY nicht einfach – eben auch per Knopfdruck – möglich ist. Was sich hier verändert hat: Vor noch ein bis zwei Jahren kamen diese Anfragen hauptsächlich von den Experten im Labor, den Labormanagern oder IT-Leuten, nicht jedoch vom Endnutzer an der Laborbank.

Digitale Hilfe beim Inventory-Management
Beispiele für Anliegen, die Labormanager immer öfter haben: Die Nachfrage nach digitaler Hilfe beim Bestandsmanagement, dem Inventory-Management. Hintergrund hier ist das bekannte Dilemma, dass die Pflege von Enterprise-Resource-Planning-Systemen (ERP) oder Excel-Listen durch Mitarbeiter meist am Mitarbeiter scheitert. Nicht, dass Forscher prinzipiell schusselig sind und Formalitäten verabscheuen – aber ein weiteres Programm zu öffnen, noch mehr Suchen durchzuführen und Formfelder auszufüllen hat verständlicherweise oft eine geringere Priorität als ein Experiment erfolgreich durchzuführen.

Genauso verständlich ist, dass andere Mitarbeiter und der Lab-Manager verärgert sind, wenn wichtige Materialien für ein Experiment fehlen, weil die Listen nicht ordentlich geführt werden. Also wird das Thema im Labor- Meeting besprochen, beide Seiten zeigen Verständnis und geloben Besserung – die genau bis zum nächsten Inventarlisten-Eklat anhält.

An der Anfrage der Lab-Manager, bei dem Thema der Inventarlisten zu helfen, ist nicht nur ein neues Verständnis der digitalen, technischen Möglichkeiten abzulesen, sondern auch eine genaue Vorstellung des idealen, digitalen Zusammenspiels des Teams. „Ich kann und will meinen Mitarbeitern im Labor nicht zumuten, noch mehr zu dokumentieren”, so der moderne Lab-Manager. Also schreibt er uns: „Das primäre Dokumentationsmedium ist das ELN, auch für die Verwendung von Materialien. Wäre es nicht möglich, ohne die Mithilfe des Labormitarbeiters aus seinem ELN die Information zu extrahieren dazu, welches und wie viel Material verwendet wurde? Das könnte ich für eine automatische Aktualisierung der Bestände nutzen.”

Auch fragen Labormitarbeiter und Lab-Manager häufiger nach Schnittstellen, um Daten punktuell und strukturiert aus dem ELN zu extrahieren, in anderen Anwendungen oder eigenen Scripts weiter zu verarbeiten und gegebenenfalls wieder als Ergebnis oder neue Versionierung in das ELN einzuspielen. Das zeigt, wie sehr das Thema Konnektivität schon in Laboren angekommen ist. Das ELN darf kein Expertensystem sein, aber es muss über Konnektivität den Zugang zu Expertensystemen ermöglichen!

Auf Konnektivität folgt Automatisierung – auch im Kleinen
Die Wahrnehmung des digitalen Laborbuchs als Daten-Hub, das zunehmende Verständnis für digitale Verknüpfbarkeit von Lösungen und Datenströmen schafft auch „im Kleinen” – in der Forschung und Entwicklung (F&E) – die Nachfrage nach Automatisierung. Für einen digital „mündigen” Labormitarbeiter ist die Überlegung logisch, dass die im Protokoll vorliegenden, digitalen Inputs (Parameter, Einstellungen) eines Arbeitsschrittes auch automatisch zur Gerätesteuerung verwendet und die Outputs (Ergebnisse) zumindest teilweise zur Parametrisierung des nächsten Schrittes verwendet werden könnten.

Die Lösung, also die flexible Abbildung semi-automatisierter Prozesse, wie sie gerade für die F&E üblich ist, als „Drag & drop + Plug & play”-Lösung, ist natürlich von vielen Herausforderungen geprägt, von der generellen Heterogenität und Komplexität von Laborprozessen bis hin zur Unzugänglichkeit von Geräteschnittstellen.

Doch die Zeit ist reif, um diese Herausforderungen anzugehen. Denn die technischen Möglichkeiten sind vorhanden, Standards sind bereits entwickelt, die Nachfrage der Endkunden nimmt zu, der Labormarkt modernisiert sich und die Zulieferer öffnen sich.

Bei alldem werden die Vorteile immer klarer: Verknüpfung der Datenströme und Automatisierung erzeugt potenziell voluminösere, strukturiertere und qualitativ höherwertigere Datensätze. Und mit diesen so erzeugten, hochwertigen Massendaten zu Prozessen und Ergebnissen lassen sich solche schicken Buzzwords wie prädiktive Optimierung, Verwertung von Sekundärdaten und auf künstlicher Intelligenz basierende virtuelle Helferlein im Labor tatsächlich realisieren. Das Ziel zeitlich und finanziell besser vorhersagbarer F&E sowie einfachere Skalierung auf Produktionsmaßstäbe rückt damit in Reichweite.

Labfolder hat sich schon auf den Weg gemacht: Neben der Dokumentation steht die Prozessplanung und -durchführung auf Labfolders Roadmap. Als „Add-on” zum ELN haben wir in Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische Chemie der Leibniz-Universität Hannover und anderen Partnern bereits eine Steuerungssoftware entwickelt, über die sich Hersteller übergreifend Laborgeräte und Arbeitsschritte zu Prozessen verknüpfen lassen. Wir konnten diese partnerschaftlich entwickelte Software erstmals auf der Labvolution 2017 im Rahmen des smartLABs vorstellen – und freuen uns, daran weiter zu arbeiten.

Dr. Simon Bungers, Gründer & CEO labfolder GmbH

AUTOR
Dr. Simon Bungers
Gründer & CEO labfolder GmbH
@sbungers
de.linkedin.com/in/sbungers/en
sb@labfolder.com
www.Labfolder.com

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige

Ergonomie am Arbeitsplatz zahlt sich aus

Besonders in der Life-Science-Industrie bilden qualifizierte Mitarbeiter ein wesentliches Fundament. Informieren Sie sich über die Vorteile, die hier ergonomische Arbeitsplätze von item der Life-Science-Branche bringen: Jetzt mehr erfahren!

mehr...
Anzeige
Anzeige