JP7327488 | Autosampler for Chromatography |
WO/2001/005497 | METHOD AND APPARATUS FOR RAPID SCREENING OF MULTIPHASE REACTIONS |
WO/2000/055636 | METHOD AND APPARATUS FOR MANIPULATING ARRAYS |
WO2017072351A2 | 2017-05-04 |
EP3299794A1 | 2018-03-28 | |||
EP2977842A1 | 2016-01-27 |
Patentansprüche 1. Verfahren zur Steuerung eines Laborsystems mit zumindest teilweise vernetzten Laborgeräten zur Bearbeitung von Proben mittels von den Laborgeräten ausgeführten Laborprozessen umfassend - einen Prozesserfassungsschritt (S1 ), in dem über eine Erfassungseinheit (05) zu bearbeitende Proben und/oder mit den Proben durchzuführende Laborprozesse erfasst werden; - einen Statusermittlungsschritt (S3), in dem eine Rückmeldung von vernetzten Laborgeräten über den aktuellen und/oder zukünftigen Status und/oder den Abschluss einer Probenbearbeitung seitens der Laborgeräte eingeholt wird; - einen Aufgabenaktualisierungsschritt (S4), in dem von einer Aufgabenerzeugungseinheit zumindest aus den erfassten Proben und/oder Laborprozessen und/oder auf Grund des Status der Laborgeräte, insbesondere unter Berücksichtigung von vordefinierten Priorisierungsregeln und/oder Gewichtungsfaktoren, eine Aufgabenliste zumindest zur Bearbeitung von bestimmten Proben mit einem bestimmten Laborgerät oder einer Mehrzahl bestimmter Laborgeräte in einer bestimmten Reihenfolge erstellt oder aktualisiert wird; - einen Leitungsschritt (S5), in dem von einem Leitsystem basierend auf der aktuellen Aufgabenliste Leitanweisungen erzeugt und ausgegeben werden, mit denen zumindest mittelbar die Verbringung von erfassten Proben zu zumindest einem Laborgerät bewirkt werden; und - einen Transportmittelsteuerschritt (S6), in dem von einem Transportmittelsteuersystem anhand von Leitanweisungen Transportmittelsteueranweisungen erzeugt und an zumindest ein als ein UAV (unbemanntes Flugzeug (04), unmanned aerial vehicle) ausgebildetes Transportmittel zumindest zum Transport von erfassten Proben übermittelt werden. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen Transportmittelkoordinierungsschritt (S7), in dem von dem Leitsystem anhand von Leitanweisungen und bereits und/oder noch bestehenden Transportmittelsteueranweisungen neue Transportmittelsteueranweisungen auf Konfliktfreiheit überprüft und im Konfliktfall mit anderen Transportmittelsteueranweisungen abgeändert werden. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Transportmittellokalisierungsschritt, in dem zumindest eine aktuelle Position zumindest eines als UAV ausgebildeten Transportmittels und/oder die an das UAV bereits übermittelten Leitanweisungen vom Transportmittelsteuersystem ermittelt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Transportkorridorzuweisungsschritt, in dem einem als UAV ausgebildeten Transportmittel ein Transportkorridor zum Transport, insbesondere erfasster Proben, zugewiesen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Verbrauchsmittelbedarfsermittlungsschritt, in dem in Abhängigkeit von zumindest dem Prozesserfassungsschritt (S1 ), bevorzugt auch in Abhängigkeit von dem Statusermittlungsschritt (S3) und/oder dem Aufgabenaktualisierungsschritt (S4), der Bedarf an Verbrauchsmitteln, bevorzugt seitens der Laborgeräte, ermittelt, insbesondere einzeln für die jeweiligen Laborgeräte ermittelt und im Aufgabenaktualisierungsschritt (S4) berücksichtigt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Abfallermittlungsschritt, in dem in Abhängigkeit von dem Statusermittlungsschritt (S3) und/oder in Abhängigkeit von aktuellen oder früheren Aufgabenlisten das Abfallaufkommen, insbesondere für das jeweilige Laborgerät, ermittelt wird und im Aufgabenaktualisierungsschritt (S4) berücksichtigt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Statusermittlungsschritt (S3) statische und dynamische Informationen zu den jeweiligen Laborgeräten, insbesondere zusätzlich zu einer Probenbearbeitung, besonders bevorzugt zu geplanten Wartungs- oder Umbauarbeiten an dem Laborgerät, berücksichtigt werden. [Klasse, Umbauten ggf. Softwareupdate] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Probenverfolgungsverfahren (S13), mit dem beginnend mit dem Erfassen der Probe die Probenbearbeitung, insbesondere basierend auf Leitanweisungen und/oder Transportmittelsteueranweisungen und/oder Transportmittelidentifiakatoren und/oder Laborgeräteidentifikatoren , besonders bevorzugt zusammen mit jeweiligen Zeitstempeln, bis zum Abschluss der Bearbeitung nachverfolgt und/oder protokolliert, insbesondere in einer Protokolldatenbank gespeichert wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Optimierungsvorschlagsverfahren, in dem, insbesondere auf der Basis einer statistischen Auswertung von aktuellen und/oder früheren Aufgabenlisten und/oder Leitanweisungen, Vorschläge zur Erweiterung des Systems (10), insbesondere bezüglich der Ergänzung von Laborgeräten und/oder als UAV ausgebildeter Transportmitteln, erstellt und/oder ausgegeben werden. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Versuchsplanungsschritt (S2), welcher im Anschluss an den Prozesserfassungsschritt (S1 ) und/oder den Statusermittlungsschritt (S3) ausgeführt wird und in dem unterschiedliche Optionen zur Durchführung der Probenbearbeitung mit dem System (10) erstellt und insbesondere ausgegeben werden, wobei bevorzugt im Anschluss an eine Auswahl einer Option, insbesondere über eine Eingabe, die gewählte Option der Aufgabenerzeugungseinheit übermittelt und zur Grundlage eines Aufgabenaktualisierungsschritts (S4) gemacht wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Ergebnisprüfschritt (S10), in dem nach Abschluss einer Probenbearbeitung ein Ergebnis, insbesondere zumindest ein Ergebniswert mit einem vorgegebenen Ergebnis, insbesondere zumindest einem vorgegebenen Ergebniswert und/oder einem dazugehörigen Schwellwert verglichen wird und bei einer Abweichung und/oder Überschreitung der Aufgabenaktualisierungsschritt (S4) durchgeführt wird, um eine die Probenbearbeitung wiederholende Aufgabenliste zu erstellen und/oder zu aktualisieren, wobei bevorzugt andere Laborgeräte für die erneute Probenbearbeitung vorgesehen werden, als bei der bereits abgeschlossenen Probenbearbeitung. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , gekennzeichnet durch einen, bevorzugt periodisch durchgeführten, Sicherungsschritt, in dem zumindest eine erzeugte oder aktualisierte Aufgabenliste an ein Sicherungsmittel, insbesondere einem von zumindest einem als UAV ausgebildeten Transportmittel umfassten Sicherungsmittel übertragen, und insbesondere gespeichert wird. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Zugriffsrechteverwaltung, in der beginnend mit der Prozesserfassung und bevorzugt bis zu einer Erzeugung eines Ergebnisses einer Probenbearbeitung die die Probenbearbeitung betreffenden Informationen und Daten einer, insbesondere hierarchischen, bevorzugt mehrstufigen, Zugriffs-, insbesondere Lese- und/oder Schreibbeschränkung, unterliegen, welche bevorzugt von einem den Prozesserfassungsschritt (S1 ) durchführenden Bediener vor, während oder nach der Probenbearbeitung geändert werden kann. 14. Laborsystem mit zumindest teilweise vernetzten Laborgeräten zur Bearbeitung von Proben mittels von den Laborgeräten ausgeführten Laborprozessen umfassend eine Erfassungseinheit (05) zur Erfassung von zu bearbeitenden Proben und/oder mit den Proben durchzuführende Laborprozesse; eine Statusermittlungseinheit (S3), welche zumindest mittelbar mit den Laborgeräten verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist Rückmeldungen von vernetzten Laborgeräten über den aktuellen und/oder zukünftigen Status und/oder den Abschluss einer Probenbearbeitung seitens der Laborgeräte anzufragen und/oder zu empfangen und/oder zusammenzufassen; eine Aufgabenerzeugungseinheit, welche zumindest mittelbar zumindest mit der Erfassungseinheit (05) und der Statusermittlungseinheit (S3) verbunden ist und welche zumindest aus den erfassten Proben und/oder Laborprozessen und/oder auf Grund des Status der Laborgeräte, insbesondere unter Berücksichtigung von vordefinierten Priorisierungsregeln und/oder Gewichtungsfaktoren, eine Aufgabenliste zumindest zur Bearbeitung von bestimmten Proben mit einem bestimmten Laborgerät oder einer Mehrzahl bestimmter Laborgeräte in einer bestimmten Reihenfolge erstellt oder aktualisiert, und bevorzugt in einer Aufgabendatenbank speichert; einen Leitsystem, welches zumindest mittelbar mit der Aufgabenaktualisierungseinheit verbunden ist und welches dazu eingerichtet ist basierend auf der aktuellen Aufgabenliste Leitanweisungen zu erzeugen und auszugeben, mit denen zumindest mittelbar die Verbringung von erfassten Proben zu zumindest einem Laborgerät bewirkt werden; und ein Transportmittelsteuersystem, welches zumindest mittelbar mit dem Leitsystem verbunden ist und welches dazu eingerichtet ist anhand von Leitanweisungen Transportmittelsteueranweisungen zu erzeugen und an zumindest ein als UAV ausgebildetes Transportmittel zumindest zum Transport von erfassten Proben zu übermitteln. 15. Laborsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitsystem dazu eingerichtet ist anhand von Leitanweisungen und bereits erzeugten und/oder noch bestehenden T ransportmittelsteueranweisungen neue Transportmittelsteueranweisungen auf Konfliktfreiheit zu überprüfen und im Konfliktfall mit anderen Transportmittelsteueranweisungen abzuändern. 16. Laborsystem nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Transportmittellokalisierungseinheit, welche dazu eingerichtet ist zumindest eine aktuelle Position zumindest eines als UAV ausgebildeten Transportmittels und/oder die an das UAV bereits übermittelten Leitanweisungen vom Transportmittelsteuersystem zu ermitteln [online Kollisionsüberwachung und Bestimmung der „besten“ Drohne für einen Transport] 17. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch eine Transportkorridorzuweisungseinheit, welche dazu eingerichtet ist einem als UAV ausgebildeten Transportmittel ein Transportkorridor zum Transport, insbesondere erfasster Proben, zuzuweisen. 18. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch eine Verbrauchsmittelbedarfsermittlungseinheit, welche dazu eingerichtet ist Daten von der Erfassungseinheit (05), bevorzugt auch in Wechselwirkung mit der Statusermittlungseinheit (S3) und/oder der Aufgabenerzeugungseinheit, zu erhalten und basierend darauf den Bedarf an Verbrauchsmitteln, bevorzugt seitens der Laborgeräte, zu ermitteln, insbesondere einzeln für die jeweiligen Laborgeräte zu ermitteln, und an die Aufgabenerzeugungseinheit zu übermitteln. 19. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, gekennzeichnet durch eine Abfallermittlungseinheit, welche dazu eingerichtet ist Daten von der Statusermittlungseinheit (S3) und/oder der Aufgabenerzeugungseinheit zu empfangen und basierend darauf das Abfallaufkommen, insbesondere für das jeweilige Laborgerät, zu ermitteln und an die Aufgabenerzeugungseinheit zu übermitteln. 20. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Statusermittlungseinheit (S3) dazu eingerichtet ist statische und dynamische Informationen zu den jeweiligen Laborgeräten, insbesondere zusätzlich zu einer Probenbearbeitung, besonders bevorzugt zu geplanten Wartungs- oder Umbauarbeiten an dem Laborgerät, zu empfangen und/oder zu berücksichtigen. [Klasse, Umbauten ggf. Softwareupdate] 21. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch eine Probenverfolgungseinheit, welche dazu eingerichtet ist beginnend mit dem Erfassen der Probe die Probenbearbeitung, insbesondere basierend auf Leitanweisungen und/oder T ransportmittelsteueranweisungen und/oder Transportmittelidentifiakatoren und/oder Laborgeräteidentifikatoren , besonders bevorzugt zusammen mit jeweiligen Zeitstempeln, bis zum Abschluss der Bearbeitung nachzuverfolgen und zu protokollieren, insbesondere in einer Protokolldatenbank zu speichern. 22. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , gekennzeichnet durch eine Optimierungsvorschlagseinheit, welche dazu eingerichtet ist, insbesondere auf der Basis einer statistischen Auswertung, von aktuellen und/oder früheren Aufgabenlisten und/oder Leitanweisungen, Vorschläge zur Erweiterung des Systems (10), insbesondere bezüglich der Ergänzung von Laborgeräten und/oder als UAV ausgestalteter Transportmitteln, zu erstellt und/oder auszugeben. 23. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 22, gekennzeichnet durch einen Versuchsplanungseinheit, welche dazu eingerichtet ist unterschiedliche Optionen zur Durchführung der Probenbearbeitung mit dem System (10) zu erstellen und insbesondere auszugeben, wobei bevorzugt im Anschluss an eine Auswahl einer Option, insbesondere über eine Eingabeeinheit, die gewählte Option der Aufgabenerzeugungseinheit übermittelt wird. 24. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 23, gekennzeichnet durch eine Ergebnisprüfeinheit, welche dazu eingerichtet ist nach dem Abschluss einer Probenbearbeitung ein Ergebnis, insbesondere zumindest ein Ergebniswert, mit einem vorgegebenen Ergebnis, insbesondere zumindest einem vorgegebenen Ergebniswert und/oder einem dazugehörigen Schwellwert, zu vergleichen und bei einer Abweichung und/oder Überschreitung die Aufgabenerzeugungseinheit veranlasst eine die Probenbearbeitung wiederholende Aufgabenliste zu erstellen und/oder zu aktualisieren, wobei bevorzugt andere Laborgeräte für die erneute Probenbearbeitung vorgesehen werden, als bei der bereits abgeschlossenen Probenbearbeitung. 25. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 24, gekennzeichnet durch Sicherungsmittel, insbesondere einem von zumindest einem als UAV ausgebildeten Transportmittel umfasstes Sicherungsmittel welche dazu eingerichtet sind, bevorzugt periodisch, erzeugte oder aktualisierte Aufgabenliste n zu empfangen und/oder zu speichern. 26. Laborsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 25, gekennzeichnet durch eine mit einer Zugriffsrechteverwaltung versehene Speichereinrichtung und/oder Speicherstruktur, insbesondere eine bereichsweise zugriffsbeschränkten Cloudspeicher, welcher dazu eingerichtet ist, beginnend mit der Prozesserfassung und bevorzugt bis zu einer Erzeugung eines Ergebnisses einer Probenbearbeitung die die Probenbearbeitung betreffenden Informationen und Daten zu erfassen und einer, insbesondere hierarchischen, Zugriffs-, insbesondere Lese- und/oder Schreibbeschränkung, zu unterwerfen, welche bevorzugt von einem den Prozesserfassungsschritt (S1 ) durchführenden Bediener vor, während oder nach der Probenbearbeitung geändert werden kann. |
Weiter sind aus dem Stand der Technik Labore oder Laborsysteme bekannt, bei denen eine Vielzahl unterschiedlicher Laborgeräte zum Einsatz kommt, die jeweils für sich genommen durch entsprechende Voreinstellungen, Einstellungen und/oder Konfigurierungen flexibler zur Bearbeitung von Proben und zur Durchführung von Laborprozessen genutzt werden können. Um eine Probe vollständig zu bearbeiten, also vollständig zu untersuchen oder zu analysieren, sind dabei jedoch in der Regel mehrere Laborprozesse notwendig, die entsprechend von unterschiedlichen Laborgeräten ausgeführt werden müssen, wobei dementsprechend ein erheblicher Aufwand entsteht, um die Proben an die entsprechenden Laborgeräte zu verbringen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Verbringung der zu bearbeitenden oder weiter zu bearbeitenden Proben zu den Laborgeräten und zwischen den Laborgeräten in der Regel von Personal durchgeführt wird, sodass diese Tätigkeiten insgesamt kostenintensiv und trotzdem fehleranfällig sind. Außerdem ist bei einer Probenbeförderung oder einem Probentransport zwischen den Laborgeräten durch menschliche Bediener oder Bearbeiter nicht ohne weiteres sicherzustellen, dass die Probenbearbeitung korrekt und akkurat protokolliert wird, was jedoch sowohl für die Aussagekraft des Ergebnisses der Probenbearbeitung oder Probenanalyse als auch für die immer wichtiger werdende Zertifizierung von Laboren und Laborsystemen für gewisse Tätigkeiten oder Probebearbeitungen von immanenter Wichtigkeit ist. Schließlich besteht ein weiterer Nachteil darin, dass bei einem Laborsystem mit einer Vielzahl von Laborgeräten durch nicht erkennbare oder erkannte systembedingte Engpässe oder Überkapazitäten die Ressourcen des Laborsystems nur unzureichend genutzt werden können, was einerseits zu einer unnötig langen Bearbeitungszeit der Proben führt und andererseits die durchschnittlichen Kosten der Probenbearbeitung erhöht.
Ausgehend von dem vorangehend beschriebenen Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Laborsystem mit zumindest teilweise vernetzten Laborgeräten zur Bearbeitung von Proben sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Laborsystems mit zumindest teilweise vernetzten Laborgeräten zur Bearbeitung von Proben vorzuschlagen, bei dem einerseits eine Vielzahl von unterschiedlichen Proben einer fast unbegrenzten Anzahl von Bearbeitungen oder Analysen/Untersuchungen unterzogen werden kann, wobei gleichzeitig die Ressourcen des Laborsystems, insbesondere der Laborgeräte, optimal ausgenutzt werden.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zur Steuerung eines Laborsystems mit zumindest teilweise vernetzten Laborgeräten zur Bearbeitung von Proben mittels von den Laborgeräten ausgeführten Laborprozessen dadurch gelöst, dass ein Prozesserfassungsschritt vorgesehen ist, in dem über eine Erfassungseinheit die zu bearbeitenden Proben und/oder mit den Proben durchzuführende Laborprozesse erfasst werden, wobei weiter ein Statusermittlungsschritt vorgesehen ist, in dem eine Rückmeldung von den vernetzten Laborgeräten über den aktuellen und/oder zukünftigen Status und/oder den Abschluss einer Probenbearbeitung oder eines Laborprozesses der Laborgeräte eingeholt wird, wobei weiter ein Aufgabenaktualisierungsschritt durchgeführt wird, in dem von einer Aufgabenerzeugungseinheit zumindest aus den erfassten Proben und/oder Laborprozessen und/oder aufgrund des Status der Laborgeräte, insbesondere unter Berücksichtigung von vordefinierten Priorisierungsregeln und/oder Gewichtungsfaktoren, eine Aufgabenliste zumindest zur Bearbeitung von bestimmten Proben mit einem bestimmten Laborgerät oder einer Mehrzahl bestimmter Laborgeräte in einer bestimmten Reihenfolge erstellt oder aktualisiert wird, wobei weiter in einem Leitungsschritt von einem Leitsystem basierend auf der aktuellen Aufgabenliste Leitanweisungen erzeugt und ausgegeben werden, mit denen zumindest mittelbar die Verbringung von erfassten Proben zu zumindest einem Laborgerät bewirkt werden und wobei zudem in einem Transportmittelsteuerschritt, in dem von einem Transportmittelsteuersystem anhand von Leitanweisungen Transportmittelsteueranweisungen erzeugt und insbesondere an zumindest einen als ein UAV (unbemanntes Flugzeug, Unmanned Aerial Vehicle) ausgebildetes Transportmittel zum Transport zumindest von erfassten Proben übermittelt werden.
Bei dem UAV oder unbemannten Flugzeug kann es sich beispielsweise um eine Drohne, einen Quadrocopter, einen Multicopter oder dergleichen handeln. Folglich soll jeglicher fliegender Roboter, der eine Funktion, beispielsweise einen Transport und/oder eine Umgebungserfassung und/oder eine Messvorgang oder dergleichen ausführen kann als UAV im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden werden. Insbesondere auch unbemannte, fliegende Klein- und Kleinstroboter sollen vom Begriff UAV mit umfasst sein, da gerade für den Transport von einzelnen oder mehreren Proben nur ein Transportgewicht von wenigen Gramm bewältigt werden muss, so dass auch entsprechend kleine und in der Anschaffung und im Betrieb günstige unbemannte Flugzeuge im erfindungsgemäßen System und Verfahren vorteilhaft zum Einsatz kommen können.
Der erfindungsgemäße Grundgedanke des Verfahrens sieht also einerseits vor, dass alle Proben sowie die notwendige Probenbearbeitung anhand von Laborprozessen zentral und/oder dezentral erfasst und entsprechend aktualisiert werden, wobei gleichermaßen der jeweilige Zustand oder der jeweilige Status von den zur Bearbeitung vorgesehen Laborgeräten erfasst oder überwacht wird, um schließlich mit der Hilfe von Transportmitteln in Form von unbemannten Flugzeugen (03) (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) eine schnelle, an die aktuellen Ressourcen und Aufgaben des Laborsystems angepasste und einwandfrei dokumentierbare Probenverbringung zu oder von den Laborgeräten zu ermöglichen. Dadurch werden einerseits die Effektivität und der Durchsatz des Laborsystems erheblich gesteigert. Gleichzeitig werden die Probenverfolgbarkeit und die Probenbearbeitungsdokumentation oder Analysedokumentation erheblich verbessert und damit insgesamt das Qualitätsmanagement des Laborsystems deutlich bereichert. Schließlich können mit den unbemannten Flugzeugen die Proben sicher, schnell, zuverlässig und vollständig nachverfolgbar zu den jeweiligen Laborgeräten transportiert werden.
Die Vernetzung der Laborgeräte kann beispielsweise über eine Server- Client Struktur realisiert sein. Es können aber auch andere Netzwerkstrukturen verwendet werden, um die Laborgeräte miteinander zu vernetzen. Auch dezentrale Vernetzungen der Laborgeräte sind möglich. Gleichermaßen können die Verfahrensschritte, wie beispielsweise der Prozesserfassungsschritt, der Statusermittlungsschritt, der Aufgabenaktualisierungsschritt, der Leitungsschritt und der Transportmittelsteuerschritt zentral oder dezentral ausgeführt, veranlasst oder verwaltet werden. Für den Prozesserfassungsschritt über die Erfassungseinheit kann beispielsweise eine Bedienereingabeschnittstelle vorgesehen sein, mit der die Proben und die mit den Proben durchzuführenden Laborprozesse erfasst werden. Im Prozesserfassungsschritt kann zudem vorgesehen sein, dass die Proben und/oder die Probengefäße eine entsprechende Kennzeichnung oder Identifizierungsmittel erhalten. Beispielsweise können hierzu optische Identifizierungsmittel, beispielsweise Barcodes oder QR-Codes, zum Einsatz kommen. Im Rahmen des Prozesserfassungsschritts können dabei bekannte, vordefinierte Laborprozesse ausgewählt werden oder neue Laborprozesse definiert werden. Auch kann es möglich sein, über entsprechende Vernetzung mit sonstigen Datenverarbeitungsgeräten einen Import von an anderer Stelle definierten Laborprozessen zu ermöglichen.
Der Statusermittlungsschritt braucht insofern eine zentrale oder einheitliche Komponente, als dass der Statusermittlungsschritt nach Möglichkeit den Status aller vernetzten Laborgeräte zu einem bestimmten Zeitpunkt anfragt und entsprechend zurückgemeldet bekommt. Ob jedoch im Anschluss an die Erzeugung einer entsprechenden Anfrage an alle vernetzten Laborgeräte die Rückmeldung der vernetzten Laborgeräte zentral an einer Stelle des Systems zusammenläuft oder gleich dezentral an verschiedene Stellen des Systems übermittelt wird, kann offen bleiben. Sinnvoll ist es jedoch, wenn zumindest zu Sicherheits- oder Sicherungszwecken die Rückmeldung der vernetzten Laborgeräte zumindest an einer Stelle im System zentral empfangen und ggf. gespeichert wird. Der Statusermittlungsschritt kann über an sich bekannte Mittel und Methoden zur Vernetzung von Laborgeräten erfolgen. Beispielsweise können die Laborgeräte mittelbar oder unmittelbar über Datenverarbeitungsmittel kabelgebunden oder kabellos miteinander vernetzt sein. Hierzu können grundsätzlich verschiedene Methoden und Mittel zum Einsatz kommen und miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann eine kabellose Verbindung oder Vernetzung mittels Wireless Local Area Networks (WLAN) oder Bluetooth zusätzlich oder alternativ zu einer kabelgebundenen Vernetzung über Local Area Network, Ethernet oder dergleichen erfolgen.
Wie auch der Statusermittlungsschritt ist der Aufgabenaktualisierungsschritt ein rekursiver Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des Laborsystems. In dem Aufgabenaktualisierungsschritt wird im weitesten Sinne zunächst der Gesamtzustand des Laborsystems und der im oder für das Laborsystem erfassten Proben ermittelt und damit auch der Zustand der Laborgeräte oder der Status der Laborgeräte erfasst. Auf der Grundlage dieses Gesamtzustandes des Systems, der durch die erfassten Proben und/oder Laborprozesse und auf dem Status der Laborgeräte beruht, wird ein Optimierungsverfahren durchgeführt, bei dem die erfassten Proben und die dazugehörigen Laborprozesse entsprechenden Laborgeräten sowie einer entsprechenden Reihenfolge von Laborgeräten zugeordnet werden. Für den Optimierungsprozess gibt es grundsätzlich eine Vielzahl bekannter Verfahren, die beispielsweise im Rahmen datentechnischer Algorithmen abgebildet und ausgeführt werden können. Beispielsweise kann eine„Kostenoptimierung“ durchgeführt werden, wobei den Proben, den Transportwegen, den Wartezeiten der Proben, den Laborprozessen, den Laborgeräten und vielen weiteren Einzelheiten des Laborsystems sogenannte „Kosten“ oder „Kostenfaktoren“ zugeordnet werden und anschließend mit an sich bekannten Minimierungsalgorithmen die aktuellen Mindestgesamtkosten des Systems bestimmt werden, was wiederum zu einer entsprechenden Zuordnung von Proben und Laborprozessen zu Laborgeräten und einer entsprechenden Reihenfolge von Laborgeräten führt. Auch viele andere Ansätze, die zu einer Maximierung oder Minimierung und damit zu einem effektiven Verteilen und Bearbeiten der Proben führen, sind bekannt. Im vorangegangenen Beispiel sind die sogenannten „Kosten“ nicht zwangsläufig als wirtschaftliche oder monetäre Kosten zu betrachten, sondern vielmehr als Maß für den Aufwand der Probenbearbeitung. Das Ergebnis dieses Optimierungsverfahrens im Rahmen des Aufgabenaktualisierungsschritts stellt die jeweils aktuelle Aufgabenliste dar, in der den jeweiligen Proben und den mit den Proben durchzuführenden oder an den Proben auszuführenden Laborprozessen ein entsprechender Bearbeitungsplan oder zumindest ein aktuell nächster Bearbeitungsschritt zugewiesen oder zugeordnet wird, wobei unter Bearbeitungsschritt grundsätzlich jede Tätigkeit zu verstehen ist, die mit oder an den Proben ausgeführt wird. Dazu gehört insbesondere auch die Verbringung von Proben zu Laborgeräten, aber auch zu anderen Orten, wie beispielsweise Warteplätzen, Lagerplätzen, Ein- und Ausschleusungsplätzen und dergleichen mehr. Es ist jedoch auch vorteilhaft möglich, vor, während und/oder nach der Probenbearbeitung die wirtschaftlichen Kosten mit zu erfassen und ggf. zu minimieren. Dadurch wird ein besonders hohes Maß an Kostentransparenz geschaffen.
Im Rahmen des Leitungsschritts wird von einem Leitungssystem basierend auf der aktuellen Aufgabenliste ein Satz von Leitungsanweisungen, zumindest aber eine Leitungsanweisung, erzeugt und ausgegeben, um die entsprechende Leitung von Proben oder die zumindest mittelbare Verbringung von Proben zu zumindest einem Laborgerät zu bewirken. Damit führt das Leitsystem im Rahmen des Leitungsschrittes die Maßnahmen aus, die im Rahmen des Aufgabenaktualisierungsschritts eingeleitet oder theoretisch berechnet wurden, um die tatsächliche Bearbeitung der Proben und damit die Effizienz des Laborsystems zu steigern. Die Leitungsanweisungen, die vom Leitsystem erzeugt und ausgegeben werden, können beispielsweise eine Kombination aus einer oder mehrerer Proben, ggf. mit einem aktuellen Probenstandort sowie einem oder mehreren Zielorte für die eine oder die Mehrzahl von Proben umfassen. Dabei kann eine einzige Leitungsanweisung erzeugt werden, die alle Anweisungen enthält. Alternativ können aber auch eine Mehrzahl von Leitungsanweisungen erzeugt werden, die gruppiert für Gruppen von Proben oder sogar einzeln für einzelne Proben die Leitung der Proben beschreiben oder bestimmen. Die Ausgabe der Leitungsanweisungen kann beispielsweise datentechnisch erfolgen.
In dem Transportmittelsteuerschritt werden von einem Transportmittelsteuersystem anhand der erzeugten und ausgegebenen Leitungsanweisungen Transportmittelsteueranweisungen erzeugt und an zumindest ein als unbemanntes Flugzeug ausgebildetes Transportmittel zum Transport zumindest von erfassten Proben übermittelt. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Transportmittelsteuersystem dazu eingerichtet ist, wiederum ein Optimierungsverfahren durchzuführen, bei dem eine Optimierung hinsichtlich der jeweiligen Transportmittelsteueranweisung und dem zumindest einen unbemannten Flugzeug durchgeführt wird, sodass der von den Transportmittelsteueranweisungen letztendlich bewirkte Probentransport ebenfalls mit minimiertem Aufwand oder minimierten „Kosten“ durchgeführt wird und somit die Ressourcen des Systems, insbesondere auch die unbemannten Flugzeuge oder das zumindest eine unbemannte Flugzeug, optimal genutzt werden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Verfahrensvariante kann zudem vorgesehen sein, dass ein Transportmittelkoordinierungsschritt ausgeführt wird, in dem von dem Leitsystem anhand von Leitanweisungen und bereits bestehenden und/oder noch bestehenden T ransportmittelsteueranweisungen neue
Transportmittelsteueranweisungen auf Konfliktfreiheit überprüft und im Konfliktfall mit anderen Transportmittelsteueranweisungen abgeändert werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass, beispielsweise durch eine zu hochfrequente Aktualisierung der Daten bezüglich des Systems, insbesondere des Status der Laborgeräte und der erfassten und/oder teilbearbeiteten und/oder bearbeiteten Proben,
Transportmittelsteueranweisungen erzeugt werden und entsprechend die Transportmittel, also das zumindest eine unbemannte Flugzeug, in einer Weise angesteuert oder gesteuert wird, die widersprüchlich oder uneffektiv ist. Damit kann die Transportmittelkoordinierungseinheit als Schwellwert oder als Flysteresefunktion dienen, um sich widersprechende Transportmittelsteueranweisungen zu verhindern. Außerdem kann durch eine weitergefasste Konfliktprüfung, die nicht nur logische Konflikte, sondern auch räumliche Konflikte berücksichtigt, eine Kollisionsverhinderung gewährleistet werden, insbesondere wenn mehr als ein unbemanntes Flugzeug in dem Laborsystem als Transportmittel zum Einsatz kommt. Auch weitere Arten von Konflikten können durch den Transportmittelkoordinierungsschritt berücksichtigt werden. Beispielsweise kann auch das Handeln einer Person, bevorzugt bereits die erkannte oder erfasste Anwesenheit der Person und/oder die Position und/oder Bewegung einer Person im Raum, insbesondere im Laborraum, als eine Statusänderung und als daraus resultierender Konflikt berücksichtigt werden und insbesondere eine eventuelle Sicherheitsabschaltung bewirken. Entsprechend können Verfahrensschritte vorgesehen sein, die die Anwesenheit von Personen, beispielsweise mittels einer Zugangskontrolle zum Laborraum und/oder mittels Sensorik, erkennen und/oder erfassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass in dem Rahmen des Verfahrens ein Transportmittellokalisierungsschritt ausgeführt wird, in dem zumindest eine aktuelle Position zumindest eines als unbemanntes Flugzeug ausgebildeten Transportmittels und/oder die an das unbemannte Flugzeug bereits übermittelten Leitanweisungen vom Transportmittelsteuersystem ermittelt werden. Dadurch kann neben einer grundsätzlichen Kollisionsverhinderung eine aktuelle Kollisionsüberwachung oder Kollisionsvermeidung gewährleistet werden. Außerdem kann durch die Bestimmung der aktuellen Position der unbemannten Flugzeuge die Optimierung bezüglich der Probenverbringung verbessert werden, da es möglich ist, die„beste“ Drohne für die Verbringung oder den Transport einer oder mehrerer Proben zu bestimmen. Durch den Transportmittellokalisierungsschritt kann auch die räumliche Beziehung zwischen dem oder den Transportmittel(n) und dem Laborsystem auf datentechnischer Ebene hergestellt werden. Dazu können die Positionen der unbemannten Flugzeuge mit digitalen Labor-Geodaten verknüpft werden. Die Labor-Geodaten bilden, beispielsweise dreidimensional als Punktwolke, die Laborlandschaftstopologie ab. Vorteilhaft werden die Labor-Geodaten regelmäßig aktualisiert. Die Laborgeodaten können beispielsweise aus Barcodes, insbesondere 3d-Barcodes ausgelesen werden.
Weiter kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Verfahren einen Transportkorridor-Zuweisungsschritt umfasst, in dem einem als unbemanntes Flugzeug ausgebildetes Transportmittel ein Transportkorridor zum Transport, insbesondere erfasster Proben, zugewiesen wird. Neben einem Transportkorridor-Zuweisungsschritt kann das Verfahren auch weitere Korridorzuweisungsschritte, beispielsweise einen Sicherheitskorridor-Zuweisungsschritt, einen Bewegungskorridor- Zuweisungsschritt oder eine Wartekorridor-Zuweisungsschritt umfassen, die jeweils zumindest einem als unbemanntes Flugzeug ausgebildeten Transportmittel zugewiesen werden. Dadurch kann insbesondere beim Einsatz einer Vielzahl von unbemannten Flugzeuge die Betriebssicherheit des gesamten Laborsystems gewährleistet werden, da im dreidimensionalen Raum des Laborsystems den Transportmitteln oder unbemannten Flugzeugen je nach Situation, Aufgabe oder aufgrund anderer Grundlagen entsprechende Aufenthalts- und/oder Bewegungskorridore zugewiesen werden. Die Korridore können dabei teilweise räumlich voneinander getrennt sein. Beispielsweise können die Korridore durch Zwischendecken oder abgehängte Decken des Labors vom sonstigen Labor getrennt sein, wobei entsprechend Zu- und Ausgänge zu den Korridoren selbstredend vorgesehen werden müssen. Alternativ oder zusätzlich können die Korridore auch durch Netze oder vergleichbare Auffangvorrichtungen ausgebildet oder abgegrenzt werden. Soweit die Korridore nicht baulich oder physisch voneinander getrennt sind, kann auch vorgesehen sein, dass das System dazu eingerichtet ist, die Korridore dynamisch zu verändern. Beispielsweise kann eine Korridorerzeugungseinheit vorgesehen sein, die in einem Korridorerzeugungsschritt, beispielsweise abhängig von der Gesamtsituation des Systems, Korridore erzeugt, verändert oder löscht. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Uhrzeit und damit die Anwesenheit oder Abwesenheit von menschlichem Personal im Labor oder im Laborsystem berücksichtigt wird, um seitens des Systems und/oder durch das Verfahren entsprechende Korridore zu erzeugen, zu verändern oder zu löschen. Denn beispielsweise nachts, wenn keine menschlichen Bediener oder Bearbeiter des Laborsystems im Laborsystem anwesend sein können oder dürfen, kann eine Vielzahl von Korridoren, beispielsweise Transportkorridore oder dergleichen, definiert und von den unbemannten Flugzeugen benutzt oder beflogen werden, die zur Kollisionsverhinderung oder zur Kollisionsvermeidung nicht vorgesehen werden können oder vorzusehen sind, wenn menschliche Bediener oder menschliches Personal im Laborsystem anwesend ist/sind.
Eine weitere Verfahrensalternative sieht einen Verbrauchsmittel-Bedarfs ermittlungsschritt vor, in dem in Abhängigkeit von zumindest dem Pro zesserfassungsschritt, bevorzugt auch in Abhängigkeit von dem Status ermittlungsschritt und/oder dem Aufgabenaktualisierungsschritt, der Bedarf an Verbrauchsmitteln, bevorzugt seitens der Laborgeräte, ermittelt, insbesondere einzeln für die jeweiligen Laborgeräte, ermittelt und im Aufgabenaktualisierungsschritt berücksichtigt wird. Dies kann zu unterschiedlichen vorteilhaften Weiterbildungen des Systems und des Verfahrens genutzt werden. Denn einerseits kann durch den Verbrauchsmittel-Bedarfsermittlungsschritt schon im Vorfeld ermittelt oder prognostiziert werden, bei welchem Laborgerät welche Verbrauchsmittel zur Neige gehen. Dieses Wissen kann wiederum bei dem Aufgabenaktualisierungsschritt berücksichtigt werden. Gleichermaßen kann jedoch auch der Verbrauchsmittel-Bedarfsermittlungsschritt und dessen Ergebnisse genutzt werden, um frühzeitig oder zumindest rechtzeitig Verbrauchsmittel an den Laborgeräten zur Verfügung zu stellen, um Engpässe bei der Bearbeitung von Proben, insbesondere um Engpässe bei dem Betrieb der Laborgeräte, zu vermeiden oder vorzubeugen. Weiter kann vorgesehen sein, dass der Verbrauchsmittel- Bedarfsermittlungsschritt derart in das Verfahren eingebunden wird, dass nicht nur Leitanweisungen zum zumindest mittelbaren Verbringen von erfassten Proben erzeugt und ausgegeben werden, sondern dass auch Leitanweisungen zum zumindest mittelbaren Verbringen von benötigten Verbrauchsmitteln erzeugt und ausgegeben werden. Dabei kann sowohl eine klassische Ausgabe, beispielsweise in Papierform, vorgesehen sein, die dann von einem menschlichen Bediener oder Laborpersonal ausgeführt oder abgearbeitet wird. Je nach Verbrauchsmittel, insbesondere abhängig von dem Volumen, dem Gewicht und ggf. in Abhängigkeit einer Gefahrenklasse des Verbrauchsmittels, kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nicht nur Leitanweisungen erzeugt und ausgegeben werden, sondern dass auch im Rahmen des T ransportmittelsteuerschritts T ransportmittelsteueranweisungen erzeugt und an das oder die unbemannten Flugzeuge übermittelt werden, um Verbrauchsmittel zu den Laborgeräten zu transportieren. Durch die Eigenschaften der unbemannten Flugzeuge eignen sich dabei insbesondere Verbrauchsmittel mit einem geringen Gewicht und/oder einem geringen Volumen zum Transport durch die unbemannten Flugzeuge.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann zudem ein Abfallermittlungsschritt vorgesehen sein, in dem in Abhängigkeit von dem Statusmitteilungsschritt und/oder in Abhängigkeit von aktuellen oder früheren Aufgabenlisten das Abfallaufkommen, insbesondere für das jeweilige Laborgerät, ermittelt wird und im Aufgabenaktualisierungsschritt berücksichtigt wird. Der Abfallermittlungsschritt wirkt damit in vergleichsbarer Weise wie der Verbrauchsmittel-Bedarfsermittlungsschritt, jedoch nicht bezüglich der Verbrauchsmittel und deren Bedarf, sondern bezüglich des bei den Laborgeräten entstehenden oder anfallenden Abfalls und dessen Entsorgung oder Verbringung. Dementsprechend kann ebenfalls vorgesehen sein, dass Leitanweisungen für menschliche Bediener oder Leitanweisungen für den Transportmittelsteuerschritt erzeugt und ausgegeben werden, um entweder durch menschliche Bediener oder durch die als unbemannte Flugzeuge ausgestaltete Transportmittel den Abfall von den Laborgeräten zu entsorgen. Auch hierbei kann die Art des Abfalls, die Menge des Abfalls, insbesondere das Gewicht und das Volumen des Abfalls, berücksichtigt oder in die Erzeugung der Leitanweisungen einbezogen werden.
Zudem kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass im Statusermittlungsschritt statische und dynamische Informationen zu dem jeweiligen Laborgerät, insbesondere zusätzlich zu einer Probenbearbeitung, besonders bevorzugt zu geplanten Wartungs- oder Umbauarbeiten an Laborgeräten, berücksichtigt werden. Zu den statischen Informationen, die berücksichtigt werden können, zählen beispielsweise eine Geräteklasse oder ein Gerätetyp. Zu den dynamischen Informationen gehören, neben den Wartungs- und Umbauarbeiten an dem Laborgerät, auch sonstige Informationen, beispielsweise das Datum einer letztmaligen Kalibrierung oder Eichung des Geräts und dessen Komponenten. Damit kann nicht nur sichergestellt werden, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine zeitliche und kostenmäßige Optimierung der Probenbehandlung stattfindet, sondern auch gewährleistet werden, dass ein optimales Qualitätsmanagement stattfindet, in dem gewisse Proben oder gewisse Probenbearbeitungen, insbesondere Laborprozesse, nur von entsprechend zugelassenen oder vorgesehenen Laborgeräten ausgeführt werden.
Wie bereits vorangehend an verschiedenen Stellen erwähnt, besteht ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Möglichkeit, die Probenverfolgung zu effektivieren und von Fehlern zu befreien. Um diese Möglichkeit zu verwirklichen, kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ein Probenverfolgungsverfahren vorgesehen sein, mit dem, beginnend mit dem Erfassen der Probe, die Probenbearbeitung, insbesondere basierend auf Leitanweisungen und/oder Transportmittelanweisungen und/oder Transportmittelidentifikatoren und/oder Laborgeräte-Identifikatoren, besonders bevorzugt zusammen mit jeweiligen Zeitstempeln, bis zum Abschluss der Bearbeitung nachverfolgt und/oder protokolliert, insbesondere in einer Protokolldatenbank gespeichert wird. Damit ermöglicht das Verfahren, insbesondere in einer Ausprägung, in der die Transportmittel den Probentransport vollständig übernehmen, eine lückenlose Dokumentation des Werdegangs einer jeden Probe oder der Bearbeitung einer jeden Probe im System sowie die Speicherung der entsprechenden Dokumentation zu Analysezwecken und Zwecken des Qualitätsmanagements.
Zudem kann in einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sein, dass das Verfahren ein Optimierungsvorschlagsverfahren umfasst, in dem, insbesondere auf der Basis einer statistischen Auswertung von aktuellen und/oder früheren Aufgabenlisten und/oder Leitanweisungen, Vorschläge zur Erweiterung des Systems, insbesondere bezüglich der Ergänzung von Laborgeräten und/oder unbemannten Flugzeugen, erstellt und/oder ausgegeben werden. Dies bedeutet mit anderen Worten ausgedrückt, dass das Verfahren ein Teilverfahren umfasst, welches automatisch die Engstellen, Engpässe oder Flaschenhälse der Probenbearbeitung identifiziert, wobei diese Identifikation aufgrund der tatsächlich aktuellen oder früheren Probenbearbeitung und damit individuell für das jeweilige Labor und dessen Aufgaben oder Schwerpunkten erzeugt wird. Neben der Berücksichtigung von Daten bezüglich dem aktuellen oder früheren Probenaufkommen und deren Bearbeitung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass im Rahmen von Vorhersageverfahren, beispielsweise auf der Grundlage selbstlernender Algorithmen oder neuronaler Netzwerke, ein zukünftiges Probenaufkommen und deren Bearbeitung vorhergesagt wird, wobei die entsprechende Vorhersage in den Vorschlag oder die Vorschläge zur Erweiterung des Systems im Rahmen des Optimierungsvorschlagsverfahrens berücksichtigt werden. Damit kann das Laborsystem auf besonders vorteilhafte Weise hinsichtlich der Vorrichtungen des Systems, also hinsichtlich der Hardware des Systems, angepasst und optimiert werden, wodurch wiederum die Probenbehandlung oder Probenbearbeitung optimiert und/oder verkürzt wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann beispielsweise vorsehen, dass das Verfahren ein Versuchsplanungsschritt umfasst, welcher im Anschluss an den Prozesserfassungsschritt und den Statusermittlungsschritt ausgeführt wird und in dem unterschiedliche Optionen zur Durchführung der Probenbearbeitung mit dem System erstellt und insbesondere ausgegeben werden, wobei bevorzugt im Anschluss an eine Auswahl einer Option, insbesondere durch einen Bediener, besonders bevorzugt über eine Eingabe, die gewählte Option der Aufgabenerzeugungseinheit übermittelt und zur Grundlage eines Aufgabenaktualisierungsschritt gemacht wird. Dies ermöglicht dem Benutzer beispielsweise anhand von Präferenzen unterschiedliche mögliche Alternativen der Probenbearbeitung zu erkennen und auszuwählen. Beispielsweise kann eine Situation entstehen, in der zwei oder mehr alternative Probenbearbeitungen oder Durchführungen einer Probenbearbeitung möglich sind, die jeweiligen Durchführungen aber nicht mittels vollständig gleichwertigen, alternativen Laborgeräten durchgeführt werden würden, sodass der Benutzer oder Bediener die Chance hat, Präferenzen zu setzen, welche Laborgeräte verwendet werden. Damit kann beispielsweise eine zeitlich kürzere Probenbearbeitung bevorzugt werden, wenn die Probenanalyse oder die Probenbearbeitung besonders eilig ist, auch wenn dadurch ein gewisses Maß an Genauigkeit oder Verlässlichkeit des Resultats eingebüßt wird. Andererseits kann bei einer Probenbearbeitung, die ein besonders hohen Wert auf die Genauigkeit des Ergebnisses legt, eine Option zu einer Probenbearbeitung gewählt werden, die eine längere Bearbeitungszeit in Kauf nimmt, dafür aber ausschließlich über oder mit Laborgeräten bearbeitet und prozessiert wird, die entsprechend hohe Standards erfüllen.
Eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens kann zudem vorsehen, dass ein Ergebnisprüfschritt durchgeführt wird, in dem nach Abschluss einer Probenbearbeitung ein Ergebnis, insbesondere zumindest ein Ergebniswert, mit einem vorgegebenen Ergebnis, insbesondere zumindest einem vorgegebenen Ergebniswert und/oder einem dazugehörigen Schwellwert, verglichen wird und bei einer Abweichung und/oder Überschreitung der Aufgabenaktualisierungsschritt durchgeführt wird, um eine die Probenbearbeitung wiederholende Aufgabenliste zu erstellen und/oder zu aktualisieren, wobei bevorzugt andere Laborgeräte für die erneute Probenbearbeitung vorgesehen werden, als die bei der bereits abgeschlossenen Probenbearbeitung. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Art und Weise realisiert werden, dass systematische, insbesondere durch die Laborgeräte verursachte Fehler bei der Probenbearbeitung ausgeschlossen werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Initiierung oder Reinitiierung einer entsprechenden Probenbearbeitung selbständig bzw. automatisch von dem System und dem Verfahren ausgeführt werden. Zu diesem Zwecke aber auch zu ähnlichen oder verwandten Zwecken kann beispielsweise vorgesehen sein, dass im Rahmen der Probenerfassung Reserveproben oder Verifikationsproben bereits erfasst, aber von der Bearbeitung noch zurückgestellt werden, sodass auch ohne eine weitere Interaktion mit einem Anwender oder Benutzer, beispielsweise zur Bereitstellung einer weiteren Probe, abhängig vom Ergebnis des Ergebnisprüfungsschritts des Verfahrens die erneute Probenbearbeitung oder die Bearbeitung einer Reserveprobe vollständig automatisiert initiiert und durchgeführt werden kann. Auch durch diese Maßnahme lässt sich das Qualitätsmanagement des Laborsystems sowie des Verfahrens deutlich verbessern, da eine weitgehend automatisierte Möglichkeit zur Durchführung von Test- oder Referenzmessungen vorgesehen ist, die zudem systembedingte oder von den Laborgeräten verursachte Fehler versucht auszuschließen, da bei der Erstellung der Aufgabenliste bevorzugt andere Laborgeräte für die Probenbearbeitung vorgesehen werden, als bei der vorangehend durchgeführten oder abgeschlossenen Probenbearbeitung.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Variante des Verfahrens kann ein, bevorzugt periodisch durchgeführter, Sicherungsschritt vorgesehen sein, in dem zumindest eine erzeugte oder aktualisierte Aufgabenliste an ein Sicherungsmittel, insbesondere ein von zumindest einem unbemannten Flugzeug umfasstes Sicherungsmittel, übertragen und insbesondere gespeichert wird. Das Sicherungsmittel dient als Back-up für einen möglichen Datenverlust seitens des Systems oder eines Teils des Systems. Neben der Aufgabenliste können auch weitere wichtige Informationen des Systems und des Verfahrens zur Steuerung des Systems an das Sicherungsmittel übertragen und dort gespeichert werden. Beispielsweise können die zur Bearbeitung vorgesehenen Proben sowie die dazugehörigen Laborprozesse periodisch gesichert werden. Auch der festgestellte Materialbedarf oder das identifizierte Abfallaufkommen kann im Rahmen des Sicherungsschritts an das Sicherungsmittel übertragen werden. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass jedes der unbemannten Flugzeuge ein entsprechendes Sicherungsmittel umfasst. Dementsprechend könnte dann im Fall eines Datenverlusts oder eines Teildatenverlusts zunächst durch einen Datenaustausch zwischen den unbemannten Flugzeugen festgestellt werden, welches der unbemannten Flugzeuge die letzte oder jüngste Sicherung von Daten in dementsprechenden Sicherungsmitteln bevorratet. Ausgehend von diesem unbemannten Flugzeug bzw. dessen Sicherungsmittel könnte dann eine Wiederherstellung der Daten und eine Weiterverbreitung der Daten an andere Instanzen des Systems initiiert werden. Zusätzlich oder alternativ zu der Anordnung der Sicherungsmittel in dem oder in den unbemannten Flugzeug(en) kann auch vorgesehen sein, dass das Sicherungsmittel beispielsweise auf einem mit dem System vernetzten Datenverwaltungsgerät angeordnet oder mit diesem verknüpft ist.
Ebenfalls kann in einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens vorgesehen sein, dass eine Zugriffsrechteverwaltung stattfindet, in der beginnend mit der Prozesserfassung und bevorzugt bis zu einer Erzeugung eines Ergebnisses einer Probenbearbeitung die die Probenbearbeitung betreffende Informationen und Daten einer, insbesondere hierarchischen, bevorzugt mehrstufigen, Zugriffs-, insbesondere Lese- und/oder Schreibbeschränkung, unterliegen, welche bevorzugt von einem den Prozesserfassungsschritt durchführenden Bediener vor, während oder nach der Probenbearbeitung geändert werden kann. Dadurch wird einerseits sichergestellt, dass die Probenbearbeitung selbst, soweit dieses nicht gewünscht ist, von einem anderen Bediener oder einer anderen Person als derjenigen, die den Prozesserfassungsschritt durchgeführt hat, verändert, ausgesetzt, abgebrochen oder in sonstiger Weise manipuliert wird. Dies dient in erster Linie der Qualitätssicherung. Weiter kann jedoch, soweit dies gewünscht ist, nicht nur aber gerade auch, im Nachgang zum Abschluss der Probenbearbeitung die entsprechenden Daten der Probenbearbeitung an jeweils eine oder mehrere Personen oder Personengruppen freigegeben werden. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, dass schon bereits während der Probenbearbeitung eine Kontroll- oder Überwachungsinstitution, sei es in Form eines Computers oder eines Menschen, Zugriff auf die Daten erhält und ggf. auch Daten ändern kann, bis hin zu einem Abbruch einer Probenbearbeitung. Aber auch nach der Probenbearbeitung kann, beispielsweise zu wissenschaftlichen Kooperationszwecken, vorgesehen sein, dass die Daten einer Forschungsgruppe oder einem Forschungsnetzwerk zur Verfügung gestellt werden, wobei abermals abgestuft Lese- und/oder Schreibberechtigungen vergeben werden können. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise ermöglicht, dass die von dem System bearbeitenden Proben besonders effektiv in größere oder komplexere Arbeitsabläufe integriert werden können. Beispielsweise kann dadurch eine optimale Integration des Verfahrens zum Betrieb des Laborsystems in einen Klinikworkflow oder in die Abläufe eines Forschungsprojekts eingebunden werden, wobei besonders vorteilhaft zunächst der jeweilige Bediener, der den Prozesserfassungsschritt durchführt oder durchgeführt hat, in der Lage ist, zu bestimmen, wann und für wen die Daten bezüglich der Probenbearbeitung einsehbar und/oder bearbeitbar sind.
Bezüglich des Laborsystems mit zumindest teilweise vernetzten Laborgeräten zur Bearbeitung von Proben mittels von den Laborgeräten ausgeführten Laborprozessen wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Laborsystem eine Erfassungseinheit zur Erfassung von zu bearbeitenden Proben und/oder mit den Proben durchzuführenden Laborprozesse aufweist, wobei das System ferner eine
Statusermittlungseinheit umfasst, welche zumindest mittelbar mit den Laborgeräten verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist,
Rückmeldungen von vernetzten Laborgeräten über den aktuellen und/oder zukünftigen Status und/oder den Abschluss einer Probenbearbeitung seitens der Laborgeräte anzufragen und/oder zu empfangen und/oder zusammenzufassen, und wobei das Laborsystem darüber hinaus eine Aufgabenerzeugungseinheit umfasst, welche zumindest mittelbar zumindest mit der Erfassungseinheit und der Statusermittlungseinheit verbunden ist und welche zumindest aus den erfassten Proben und/oder Laborprozessen und/oder aufgrund des Status der Laborgeräte, insbesondere unter Berücksichtigung von vordefinierten Priorisierungsregeln und/oder Gewichtungsfaktoren, eine Aufgabenliste zumindest zur Bearbeitung von bestimmten Proben mit bestimmten Laborgeräten oder einer Mehrzahl bestimmter Laborgeräte in einer bestimmten Reihenfolge erstellt oder aktualisiert und bevorzugt in einer Aufgabendatenbank speichert, wobei das Laborsystem außerdem ein Leitsystem umfasst, wobei dieses zumindest mittelbar mit der Aufgabenaktualisierungseinheit verbunden ist und dazu eingerichtet ist, basierend auf der aktuellen Aufgabenliste der Aufgabendatenbank, Leitanweisungen zu erzeugen und auszugeben, mit denen zumindest mittelbar die Verbringung von erfassten Proben zu zumindest einem Laborgerät bewirkt wird, und wobei das System außerdem ein Transportmittelsteuersystem aufweist, welches zumindest mittelbar mit dem Leitsystem verbunden ist und welches dazu eingerichtet ist, anhand von Leitanweisungen Transportmittelanweisungen zu erzeugen und an zumindest ein als unbemanntes Flugzeug (UAV, Unmanned Aerial Vehicle) ausgebildetes Transportmittel, zumindest zum Transport von erfassten Proben zu übermitteln.
Im Zusammenhang mit dem Laborsystem soll grundsätzlich auch auf die vorangehende Beschreibung des Verfahrens zu dessen Betrieb verwiesen werden, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden. Auch hinsichtlich der vorteilhaften Wirkungen der Systemkomponenten kann, soweit dieses bereits erfolgt ist, auf die entsprechenden Verfahren oder Verfahrensschritte verwiesen werden, welche in Bezug auf das Verfahren zur Steuerung des Laborsystems bereits beschrieben wurden. Auch bei dem erfindungsgemäßen Laborsystem besteht die Grundidee darin, einen möglichst genauen und aktuellen Überblick über den Gesamtzustand, also über die erfassten Proben sowie die an den Proben durchzuführenden Laborprozesse und die Laborgeräte, zu erhalten, um basierend darauf zumindest den Transport der Proben zwischen den Laborgeräten sowie zu und von den Laborgeräten dahingehend zu optimieren, dass die Ressourcen des Systems optimal genutzt und der Transport gleichzeitig schnell, sicher und dokumentierbar abgearbeitet wird. Dadurch wird ebenfalls ermöglicht, dass das System den Benutzer in die Lage versetzt, eine deutliche Verbesserung bei der
Probennachverfolgbarkeit bzw. bei der Probendokumentation zu erreichen, indem die von den als unbemannte Flugzeuge ausgestalteten Transportmittel ausgeführten Transportvorgänge ohne weiteres exakt dokumentiert und gespeichert werden können.
Neben den Laborgeräten und Mitteln zur Vernetzung der Laborgeräte, den als unbemannte Flugzeuge ausgestalteten Transportmitteln sowie der Erfassungseinheit zur Erfassung von zu bearbeitenden Proben können die sonstigen Einheiten des Systems auf unterschiedliche Art und Weise ausgestaltet, angeordnet und verknüpft sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass alle Bestandteile, insbesondere Einheiten, zentral in einer Datenverarbeitungsanlage angeordnet und zusammengefasst sind. Alternativ kann aber auch eine über ein entsprechendes Netzwerk verteilte Anordnung vorgesehen sein. Schließlich ist auch möglich, die Einheiten, Vorrichtungen und Systeme in die Transportmittel, also in die unbemannten Flugzeuge, zu integrieren, wobei einerseits eine entsprechende Redundanz der Systemkomponenten vorgesehen sein kann, andererseits jedoch auch einzelne Systemkomponenten einzelnen unbemannten Flugzeugen zugeordnet und damit nur einfach oder singulär vorgesehen sein können. Die Laborgeräte sind klassischerweise in einem Labor oder einem Laborraum angeordnet. Dabei ist grundsätzlich auch möglich, dass sich das Labor über mehrere Räume eines Gebäudes erstreckt. Auch eine Erstreckung über mehrere Etagen eines Gebäudes kann grundsätzlich vorgesehen werden. Die Statusermittlungseinheit, die Aufgabenerzeugungseinheit, das Leitsystem, das Transportmittelsteuersystem sowie die entsprechenden Verbindungen zwischen diesen Systemkomponenten können als Bestandteile einer entsprechenden Datenverarbeitungsanlage ausgestaltet sein. Dabei ist es möglich, dass verschiedene Einheiten und Systeme gewisse Vorrichtungen oder Komponenten der
Datenverarbeitungsanlage gemeinsam nutzen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass verschiedene Einheiten auf die gleiche Speichereinrichtung zurückgreifen, die gleiche Recheneinheit benutzen oder den gleichen Arbeitsspeicher verwenden. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass einzelne oder alle Einheiten und
Komponenten des Systems an sich abgeschlossene oder einzelne Datenverarbeitungseinheiten ausbilden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung des Laborsystems kann vorgesehen sein, dass das Leitsystem dazu eingerichtet ist, anhand von
Leitanweisungen und bereits erzeugten und/oder noch bestehenden Transportmittelanweisungen neue Transportmittelanweisungen auf
Konfliktfreiheit zu überprüfen und im Konfliktfall mit anderen
Transportmittelanweisungen abzuändern. Dazu kann das Leitsystem mit entsprechenden Kontrollmechanismen ausgestattet sein, die beispielsweise in der Lage sind, die Widersprüchlichkeit von
Transportmittelsteueranweisungen zu identifizieren und/oder in der Lage sind, mögliche Kollisionen zwischen Transportmitteln basierend auf dem aktuellen Satz von Transportmittelanweisungen zu identifizieren. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Laborsystems kann zudem vorgesehen sein, dass eine Transportmittellokalisierungseinheit oder ein
Transportmittellokalisierungssystem vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, zumindest eine aktuelle Position zumindest eines als unbemanntes Flugzeug ausgebildeten Transportmittels und/oder die an das unbemannte Flugzeug bereits übermittelten Leitanweisungen vom Transportmittelsteuersystem zu ermitteln. Die
Transportmittellokalisierungseinheit oder das Transportmittellokalisierungssystem kann Transponder aufweisen, die den unbemannten Flugzeugen zugeordnet sind. Ferner kann die Einheit oder das System eine Abfrage- oder Anfrageeinrichtung umfassen, die dazu in der Lage ist, eine Datenverbindung zu den Transpondern, ggf. nur kurzzeitig, aufzubauen und die Transponder anzuregen, entsprechende Positions- oder Lokalisierungsdaten an die Aufruf- oder Anfrageeinheit zurückzusenden. Als Positionierungsstandards oder als Lokalisierungsmechanismus können grundsätzlich bekannte Verfahren und Vorrichtungen zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann von den Transpondern mittels eines Triangulationsverfahrens die aktuelle Position im Raum bestimmt werden. Aber auch optische, insbesondere dreidimensionale optische Verfahren können zur Lokalisierung der unbemannten Flugzeuge im Raum verwendet werden. Dabei kann einerseits vorgesehen sein, dass sowohl der Raum selbst oder das Laborsystem selbst mit entsprechenden optischen Erfassungseinheiten überwacht wird. Zudem kann vorgesehen sein, dass die unbemannten Flugzeuge optische Erfassungseinheiten, insbesondere zur dreidimensionalen Erfassung der Umgebung, aufweisen, anhand derer die Position und Bewegung im Raum bzw. im Laborsystem ermittelt werden können. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des Laborsystems kann vorgesehen sein, dass das Laborsystem eine Transportkorridor-Zuweisungseinheit aufweist, welche dazu eingerichtet ist, einem als unbemanntes Flugzeug ausgebildeten Transportmittel ein Transportkorridor zum Transport, insbesondere erfasster Proben, zuzuweisen. Wie oben bereits bezüglich des Verfahrens zum Betrieb des Laborsystems beschrieben, können auch weitere Funktionskorridore von einer entsprechenden Korridorzuweisungseinheit erzeugt, verändert und dem unbemannten Flugzeug zu den jeweiligen Zwecken oder allgemein zugewiesen werden. Die Umsetzung der Transportkorridor- Zuweisungseinheit oder vergleichbarer Korridorzuweisungseinheit kann dergestalt ausfallen, dass die Transportmittelsteueranweisungen derart konkretisiert oder eingeschränkt werden, dass die unbemannten Flugzeuge lediglich den entsprechend zugewiesenen Korridor benutzen oder befliegen können. Soweit die Transportmittelsteueranweisungen weniger konkret ausfallen, und beispielsweise nur einen Zielpunkt oder Wegpunkte und einen Zielpunkt angeben, kann die Transportkorridor- Zuweisungseinheit auch derart ausgestaltet sein, dass sie in der Lage ist, Grenzwerte oder Grenzflächen oder Grenzebenen im Raum zu definieren, die dem unbemannten Flugzeug übermittelt werden und die zur Bewegungsbegrenzung des unbemannten Flugzeugs im Raum dienen.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Laborsystems kann vorgesehen sein, dass von diesem eine Verbrauchsmittel-Bedarfsermittlungseinheit umfasst ist, welche dazu eingerichtet ist, Daten von der Erfassungseinheit, bevorzugt auch in Wechselwirkung mit der Statusermittlungseinheit und/oder der Aufgabenerzeugungseinheit zu erhalten und basierend darauf den Bedarf an Verbrauchsmitteln, bevorzugt seitens der Laborgeräte, zu ermitteln, insbesondere einzeln für die jeweiligen Laborgeräte zu ermitteln und an die Aufgabenerzeugungseinheit zu übermitteln. Dabei kann der Bedarf oder der Verbrauch von Verbrauchsmitteln seitens der Laborgeräte oder anderen Systemkomponenten sowohl tatsächlich durch entsprechende Sensorik gemessen oder überwacht werden oder aber anhand von Berichten, insbesondere von der Statusermittlungseinheit erfassten und empfangenen Statusberichten der Laborgeräte, berechnet oder hochgerechnet werden. Dadurch wird, wie oben bereits ausgeführt, erreicht, dass das Laborsystem möglichst störungs- und unterbrechungsfrei betrieben werden kann, da im Optimalfall zu jedem Zeitpunkt ausreichend viele oder ausreichend viel Verbrauchsmittel zur Verfügung stehen. Dabei kann die zur Verfügungsstellung der Verbrauchsmittel sowohl durch menschliche Bediener, durch die unbemannten Flugzeuge oder aber durch andere Transportmittel, beispielsweise Roboter, erfolgen.
Weiter kann in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Laborsystem eine Abfallermittlungseinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, Daten von der Statusermittlungseinheit und/oder der Aufgabenerzeugungseinheit zu empfangen und basierend darauf das Abfallaufkommen, insbesondere für das jeweilige Laborgerät, zu ermitteln und an die Aufgabenerzeugungseinheit zu übermitteln. Auch dadurch kann ein effektiviertes Betreiben des Laborsystems erreicht werden.
Vorteilhaft kann zudem vorgesehen sein, dass die Statusermittlungseinheit dazu eingerichtet ist, statische und dynamische Informationen zu den jeweiligen Laborgeräten, insbesondere zusätzlich zu einer Probenbearbeitung, besonders zu geplanten Wartungs- oder Umbauarbeiten an dem Laborgerät, zu empfangen und/oder zu berücksichtigen. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise die Aufgabenerzeugungseinheit eine optimierte Aufgabenliste erzeugen oder aktualisieren, in der entsprechende Stillstandszeiten der jeweiligen Laborgeräte oder ein zumindest verlangsamter Durchsatz der Laborgeräte in einer gewissen Zeitspanne bereits Berücksichtigung findet. Auch hierdurch kann in besonders vorteilhafter Weise eine deutlich gesteigerte Nutzungseffizienz des Laborsystems erreicht werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des Systems kann zudem vorgesehen sein, dass eine Probenverfolgungseinheit vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, beginnend mit dem Erfassen der Probe, die Probenbearbeitung, insbesondere basierend auf Leitanweisungen und/oder Transportmittelsteueranweisungen und/oder Transportmittelidentifikatoren und/oder Laborgeräteidentifikatoren, besonders bevorzugt zusammen mit jeweiligen Zeitstempeln, bis zum Abschluss der Bearbeitung nachzuverfolgen und zu protokollieren, insbesondere in einer Protokolldatenbank zu speichern. Damit stellt die Probenverfolgungseinheit eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung bereits bekannter digitaler Laborbüchern dar. Denn durch die Verwendung der unbemannten Flugzeuge als Transportmittel und durch die entsprechende Überwach barkeit oder Nachverfolgbarkeit der Transportmittel und damit der Proben selbst, kann auch hinsichtlich des digitalen Laborbuchs eine deutliche Automatisierung erreicht werden, die wiederum dazu führt, dass Fehler, beispielsweise fehlende Dokumentation, unzureichende Dokumentation oder falsche Dokumentation, unterbleiben oder zumindest weitestgehend minimiert werden. Für den Fall, dass beispielsweise der gesamte Probentransport ab der Erfassung der Probe über die als unbemannte Flugzeuge ausgestalteten Transportmittel stattfindet, kann beispielsweise die gesamte Probenbearbeitung vollautomatisch dokumentiert und in einer entsprechenden Protokolldatenbank gespeichert werden. Dabei kann ggf. auch vorgesehen sein, dass nicht nur die Probenbearbeitung selbst, sondern auch entsprechende Bearbeitungsergebnisse, Messergebnisse oder Messwerte, die im Rahmen der Probenbearbeitung entstehen oder anfallen, zusammen mit den entsprechenden Daten über den Verlauf der Probenbearbeitung in der Protokolldatenbank gespeichert werden. Dazu kann in besonders vorteilhafter Weise ebenfalls auf die Vernetzung zwischen den Laborgeräten und dem Laborsystem zurückgegriffen werden, sodass die entsprechenden Daten bezüglich einer Probe sowohl bezüglich der Probenbearbeitung als auch bezüglich der von den Laborgeräten erfassten oder erstellten Ergebnisse zusammengeführt und zentral oder dezentral, beispielsweise in einem Netzwerkspeicher oder in einer Cloud-Speichereinrichtung, gespeichert werden.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung des Laborsystems kann vorsehen, dass das Laborsystem eine Optimierungsvorschlagseinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, insbesondere auf der Basis einer statistischen Auswertung von aktuellen und/oder früheren Aufgabenlisten und/oder Leitanweisungen, Vorschläge zur Erweiterung des Systems, insbesondere bezüglich der Ergänzung von Laborgeräten und/oder als unbemannte Flugzeuge ausgestalteter Transportmittel, zu erstellen und/oder auszugeben. Dadurch wird erreicht, dass das Laborsystem stetig mit den Anforderungen an das Laborsystem mitwachsen und sich erweitern kann, wobei zusätzlich zu einer statistischen Auswertung von Daten bezüglich der Vergangenheit und der Präsenz auch vorgesehen sein kann, dass eine Prognose oder Hochrechnung in die Zukunft, beispielsweise auf der Grundlage von neuronalen Netzwerken oder Maschinenlernen, durchgeführt und in die Vorschläge der Optimierungsvorschlagseinheit eingebunden werden.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführung des Laborsystems kann eine Versuchsplanungseinheit umfassen, welche dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Optionen zur Durchführung der Probenbearbeitung mit dem System zu erstellen und insbesondere auszugeben, wobei bevorzugt im Anschluss einer Auswahl einer Option, insbesondere über eine Eingabeeinheit, die gewählte Option der Aufgabenerzeugungseinheit übermittelt wird. Dadurch wird neben einer besonders effektiven Ausnutzung der Kapazitäten des Laborsystems auch sichergestellt, dass auf bestimmte Präferenzen des Benutzers oder Bedieners, insbesondere desjenigen Bedieners, der eine Probenerfassung durchführt, eingegangen werden kann. Beispielsweise kann ein Bediener eine längere Probenbearbeitung oder eine längere Gesamtzeit der Probenbearbeitung in Kauf nehmen, wenn er für die Probenbearbeitung selbst auf entsprechend hochpräzise oder hochgenaue Laborgeräte zurückgreifen möchte, die jedoch entweder einen geringeren Probendurchsatz erlauben oder aber stärker frequentiert werden als weniger genaue Laborgeräte. Die Versuchsplanungseinheit kann dabei derart eingerichtet sein, dass Präferenzen oder Präferenzkriterien voreingestellt sind oder manuell definierbar sind. Beispielsweise können Präferenzkriterien wie„schnell“, „genau“ vordefiniert sein. Zudem kann im Rahmen der Definition von Planungskriterien eine Hierarchie von alternativen Laborgeräten definiert werden, wobei dann die Versuchsplanungseinheit versucht, die Versuchsplanung mit den bevorzugten Laborgeräten zu realisieren. Dies kann beispielsweise auch genutzt werden, um den Kundenanforderungen oder extern vorgegebenen Anforderungen an das Laborsystem zu entsprechen. Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass über eine entsprechende Benutzerschnittstelle die Versuchsplanungseinheit und der Nutzer miteinander in Wechselwirkung oder Kommunikation treten und dabei im Ergebnis eine bevorzugte Option zur Durchführung der Probenbearbeitung erstellen und auswählen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Laborsystems kann vorgesehen sein, dass eine Ergebnisprüfungseinheit vom System umfasst ist, welche dazu eingerichtet ist, nach dem Abschluss einer Probenbearbeitung ein Ergebnis, insbesondere zumindest ein Ergebniswert, mit einem vorgegebenen Ergebnis, insbesondere zumindest einem vorgegebenen Ergebniswert und/oder einem dazugehörigen Schwellwert, zu vergleichen und bei einer Abweichung und/oder Überschreitung die Aufgabenerzeugungseinheit veranlasst, eine die Probenbearbeitung wiederholende Aufgabenliste zu erstellen und/oder zu aktualisieren, wobei bevorzugt andere Laborgeräte für die erneute Probenbehandlung vorgesehen oder ausgewählt werden als bei der bereits abgeschlossen Probenbearbeitung. Durch die Ergebnisprüfungseinheit können zusätzlich zu dem zumindest durch die unbemannten Flugzeuge bewerkstelligten Probentransport weiterhin systematische Fehler in der Probenbearbeitung minimiert oder ausgeschlossen werden, sodass insgesamt die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Probenbearbeitung deutlich gesteigert werden kann.
Ebenfalls kann von dem Laborsystem gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante ein Sicherungsmittel umfasst sein, wobei besonders bevorzugt das Sicherungsmittel von zumindest einem als unbemanntes Flugzeug ausgebildeten Transportmittel umfasst ist, und wobei das Sicherungsmittel dazu eingerichtet ist, bevorzugt periodisch, erzeugte und aktualisierte Aufgabenlisten zu empfangen und/oder zu speichern. Dadurch werden entsprechende Sicherungsmechanismen eingeführt, die dazu führen, dass ein Ausfall des Laborsystems, beispielsweise auf der Grundlage eines zumindest teilweisen Datenverlusts, verhindert wird. Ebenfalls kann in einer zusätzlichen vorteilhaften Ausführungsform des Laborsystems vorgesehen sein, dass eine mit einer Zugriffsrechteverwaltung versehene Speichereinrichtung und/oder Speicherstruktur vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, beginnend mit der Proben- und/oder Prozesserfassung und bevorzugt bis zu einer Erzeugung eines Ergebnisses einer Probenbearbeitung, die die Probenbearbeitung betreffenden Informationen und Daten einer, insbesondere hierarchischen, Zugriffs-, insbesondere Lese- und/oder Schreibbeschränkung, zu unterwerfen, welche bevorzugt von einem Proben- und/oder Prozesserfassungsschritt durchführenden Bediener vor, während oder nach der Probenbearbeitung geändert werden kann. Damit kann die Einbindung des Laborsystems in einen größeren Kontext, beispielsweise in ein medizinisches Institut, in ein wissenschaftliches Institut, eine wissenschaftliche Forschungsgemeinschaft oder ein Krankenhaus oder eine vergleichbare Institution besonders bevorzugt erfolgen, da neben der Erfassung der Daten bezüglich der Probenbearbeitung auch deren Zugänglichmachung und Verteilung sowie deren Bearbeitung besonders einfach und gleichzeitig sicher erfolgen kann, da die entsprechende Freigabe und/oder die Einräumung entsprechender Rechte zur Bearbeitung der Daten einer entsprechenden Zugriffsbeschränkung unterworfen ist, die jedoch von entsprechend berechtigten Benutzern oder Bedienern geändert oder aufgehoben werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
Fig. 1 ein schematisiertes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen
Verfahrens in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen
Systems gemäß einer ersten Ausführungsform
Fig. 1 zeigt ein schematisiertes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform.
In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Prozesserfassungsschritt S1 durchgeführt, in dem über eine Erfassungseinheit zu bearbeitende Proben und/oder mit den Proben durchzuführende Laborprozesse erfasst werden. Die Prozesserfassung oder der Prozesserfassungsschritt S1 kann dabei händisch oder manuell sowie teil- oder vollautomatisiert ausgeführt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Bediener eine einzelne oder eine Mehrzahl von Proben erfasst und die dazugehörigen Laborprozesse entweder selbst festlegt oder von einer anderen Stelle, die mit der Erfassungseinheit vernetzt ist, importiert. Im Prozesserfassungsschritt kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Probe oder die Proben entsprechend gekennzeichnet werden, damit eine Zuordnung der Probe zu den Vorgängen des Prozesserfassungsschrittes möglich wird. Beispielsweise können optische Markierungen an dem Probenbehältnis vorgenommen werden.
In einem zweiten Verfahrensschritt kann im Anschluss an die Prozesserfassung eine Versuchsplanung im Rahmen eines Versuchsplanungsschritts S2 durchgeführt werden. Der Versuchsplanungsschritt S2 kann alternativ auch im Anschluss an einen Statusermittlungsschritt S3 ausgeführt werden. Da jedoch der Statusermittlungsschritt S3 in der Regel regelmäßig wiederholt oder rekursiv ausgeführt wird, kann es auch vom Alter oder von dem Zeitpunkt des letztmaligen Ausführens des Statusermittlungsschritts abhängig gemacht werden, ob der Versuchsplanungsschritt S2 bereits im Anschluss an den Prozesserfassungsschritt S1 oder erst im Anschluss an einen Statusermittlungsschritt S3 durchgeführt wird. Im Versuchsplanungsschritt S2 werden unterschiedliche Optionen zur Durchführung der Probenbearbeitung mit dem System erstellt und insbesondere ausgegeben, wobei bevorzugt im Anschluss an eine Auswahl einer Option, beispielsweise über eine Eingabe eines Benutzers, die gewählte Option der Aufgabenerzeugungseinheit übermittelt und zur Grundlage eines Aufgabenaktualisierungsschritts gemacht wird. Bei dem Versuchsplanungsschritt S2 können dementsprechend die vorhandenen Laborgeräte, deren Kapazitäten oder Durchsätze, deren Klassifikation oder sonstige Eigenheiten berücksichtigt werden. Bei der Versuchsplanung oder im Versuchsplanungsschritt S2 können zudem vordefinierte oder persönlich definierte Versuchsplanungsoptionen oder Versuchsplanungskriterien, wie beispielsweise schnellste Versuchsdurchführung oder schnellste Probenbearbeitung, gewählt und/oder berücksichtigt werden.
Im Beispiel des Verfahrensablaufs der Fig. 1 folgt im Anschluss an den Versuchsplanungsschritt S2 der Statusermittlungsschritt S3, in dem eine Rückmeldung von vernetzten Laborgeräten über den aktuellen und/oder zukünftigen Status und/oder den Abschluss einer Probenbearbeitung seitens der Laborgeräte eingeholt wird. Dazu kann beispielsweise eine Statusanfrage von dem System oder einer zentralen oder dezentralen Stelle des Systems an die einzelnen Laborgeräte ausgesandt werden, die dann eine entsprechende, beispielsweise in einem Standardprotokoll übermittelte Rückantwort zurücksenden oder rückmelden, die dann vom System weiter verarbeitet werden können, insbesondere in dem Aufgabenaktualisierungsschritt S4 einbezogen werden kann.
In dem Aufgabenaktualisierungsschritt S4 wird von einer Aufgabenerzeugungseinheit zumindest aus den erfassten Proben und/oder den erfassten Laborprozessen zu den Proben sowie zumindest auf der Grundlage des Status der einzelnen Laborgeräte, insbesondere unter Berücksichtigung von vordefinierten Priorisierungsregeln und/oder Gewichtungsfaktoren eine Aufgabenliste zumindest zur Bearbeitung von bestimmten Proben mit einem bestimmten Laborgerät oder einer Mehrzahl bestimmter Laborgeräte in einer bestimmten Reihenfolge erstellt oder aktualisiert. Im Beispiel der Fig. 1 kann bei der Aufgabenaktualisierung oder dem Aufgabenaktualisierungsschritt S4 zusätzlich noch das Ergebnis des Versuchsplanungsschritts S2 berücksichtigt werden. Die Aufgabeliste, die im Aufgabenaktualisierungsschritt S4 erzeugt oder aktualisiert wird, beinhaltet also für jede Probe eine Liste von Aufgaben, die vorsieht, welche Laborgeräte in welcher Reihenfolge zur Probenbearbeitung der besagten Probe notwendig sind. Außerdem kann in der Aufgabenliste, da diese auch den Statusermittlungsschritt S3 berücksichtigt, bei einer teilbearbeiteten Probe oder einer bereits in Bearbeitung befindlichen Probe jeweils die noch verbleibende Bearbeitung oder die noch zu durchlaufenden Laborgeräte von den bereits durchlaufenen Laborgeräten unterschieden und die Aufgabenliste entweder entsprechend aktualisiert oder zumindest dahingehend gekennzeichnet werden, dass zumindest vom Ablauf der Probenbearbeitung her ein aktuelles Bild bzw. eine aktuelle Abbildung der Bearbeitungszustände der einzelnen Proben ermöglicht wird.
In einem nachgeordneten Verfahrensschritt S4.1 kann beispielsweise ein Sicherungsschritt durchgeführt werden, in dem zumindest eine erzeugte oder aktualisierte Aufgabenliste des Aufgabenaktualisierungsschritts S4 an ein Sicherungsmittel, insbesondere ein von zumindest einem unbemannten Flugzeug umfassten Sicherungsmittel, übertragen, und insbesondere gespeichert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass im Fall eines teilweisen oder vollständigen Datenverlustes die zuletzt bekannte Situation aller Proben in deren Bearbeitung rekonstruiert und der Betrieb des Systems oder das Verfahren zum Betrieb des Systems möglichst ohne Komplikationen wieder aufgenommen werden kann.
Im folgenden Leitungsschritt S5 wird von einem Leitsystem basierend auf der aktuellen Aufgabenliste zumindest eine Leitanweisung erzeugt und ausgegeben, mit der oder mit denen zumindest mittelbar die Verbringung von erfassten Proben zu zumindest einem Laborgerät bewirkt werden. Ganz grundsätzlich ist die Erzeugung und Ausgabe der Leitanweisungen nicht auf eine Leitanweisung für eine Maschine oder eine technische Vorrichtung beschränkt. Auch Leitanweisungen an menschliche Bediener oder Benutzer des Systems können im Rahmen des Leitungsschritts erzeugt und ausgegeben werden, beispielsweise in Form von Bildschirmanzeigen oder sonstigen Ausgaben.
In einem anschließenden Verfahrensschritt kann ein Transportmittelsteuerschritt S6 ausgeführt werden, in dem von einem Transportmittelsteuersystem anhand von Leitanweisungen Transportmittelsteueranweisungen erzeugt und an zumindest einen als ein unbemanntes Flugzeug ausgebildetes Transportmittel zumindest zum Transport von erfassten Proben übermittelt werden. Die Transportmittelsteueranweisungen können beispielsweise Wegpunkte und Zielpunkte einer Transportmittelsteuerung aufweisen. An den Transportmittelsteuerschritt S6 kann sich rekursiv ein Transportmittelkoordinierungsschritt S7 anschließen, in dem von dem Leitsystem anhand von Leitanweisungen und bereits und/oder noch bestehenden Transportmittelsteueranweisungen jeweils neue Transportmittelsteueranweisungen auf Konfliktfreiheit mit sonstigen Transportmittelsteueranweisungen überprüft werden und im Konfliktfall mit bereits bestehenden oder noch bestehenden
Transportmittelsteueranweisungen abgeändert werden, um Konflikte, insbesondere Konflikte logischer Natur als auch Konflikte, die ein Kollisionspotential von Transportmitteln bergen, zu verhindern.
Im nachgeordneten Verfahrensschritt kann ein Transportkorridor- Zuweisungsschritt S8 oder ein sonstiger Korridorzuweisungsschritt ausgeführt werden, in dem einem Transportmittel, also einem als unbemanntes Flugzeug ausgebildeten Transportmittel, ein Transportkorridor oder ein sonstiger Korridor zugewiesen wird.
Im anschließenden Transportschritt S9 erfolgt dann eine Verbringung einer Probe von einem ersten Ort, beispielsweise einem Ort der Erfassung, zu einem zweiten Ort, beispielsweise einem Laborgerät zur Durchführung eines Laborprozesses. Im Anschluss an den Transportschritt S9 können jeweils im Anschluss an die jeweilige Probenbearbeitung oder Durchführung eines Laborprozesses seitens des jeweiligen Laborgeräts die beschriebenen Verfahrensschritte S4 bis S9 so oft durchlaufen oder wiederholt werden, bis die jeweilige Probe das Ende der Probenbearbeitung oder den Abschluss des letzten Laborprozesses erreicht hat.
An dieser Stelle sei zudem erwähnt, dass das Ablaufdiagramm der Fig. 1 lediglich den Weg oder das Verfahren betreffend einer einzelnen Probe beschreibt und dass selbstredend zusätzlich zu dem Ablaufdiagramm der Fig. 1 eine oder mehrere weitere entsprechende Prozesse parallel, ggf. zeitversetzt, ablaufen können, die jeweils dazu führen, dass die einzelne Probe das Ende der Probenbearbeitung erreicht. In diesem Verfahren oder in diesen Verfahrensteilen ist es dementsprechend auch nicht zwangsläufig notwendig, dass alle Transportschritte S9 zwangsläufig von einem als unbemanntes Flugzeug ausgebildeten Transportmittel durchgeführt werden. Besonders bevorzugt kann jedoch vorgesehen sein, dass jedweder Transport einer Probe von einem entsprechenden unbemannten Flugzeug bewerkstelligt wird.
In einem Ergebnisprüfschritt S10, der sich an die letzte Probenbearbeitung oder an den letzten Transportschritt S9, beispielsweise von einem letzten Laborgerät zu einem Lager- oder Ausschleusungspunkt, erstreckt, kann nach Abschluss der Probenbearbeitung ein Ergebnis, insbesondere zumindest ein Ergebniswert mit einem vorgegebenen Ergebnis, insbesondere zumindest einem vorgegebenen Ergebniswert und/oder einem dazugehörigen Schwellwert verglichen wird und bei einer Abweichung und/oder Überschreitung der Aufgabenaktualisierungsschritt S4 durchgeführt wird, um eine die Probenbearbeitung wiederholende Aufgabenliste zu erstellen und/oder zu aktualisieren, wobei bevorzugt andere Laborgeräte für die Probenbearbeitung vorgesehen werden, als bei der bereits abgeschlossenen Probenbearbeitung.
Im Anschluss an den Ergebnisprüfschritt S10 kann eine Speicherung der Ergebnisse im Rahmen eines Speicherschritts S11 vorgesehen sein. Der Speicherschritt S11 kann jedoch auch sukzessive parallel zu den jeweiligen Schritten der Probenbearbeitung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass nicht während der Probenbearbeitung bereits Daten oder Ergebnisse verloren gehen. Im Anschluss an den Speicherschritt S11 , ggf. aber auch schon bereits parallel zur Probenbearbeitung, kann in einem Veröffentlichungsschritt S12 oder einem Schritt zur Zugriffsrechteverwaltung eine Veröffentlichung der entsprechenden Ergebnisse der Probenbearbeitung erfolgen, die die Ergebnisse der Probenbearbeitung betreffenden Informationen und Daten entsprechend einer hierarchischen, bevorzugt mehrstufigen, Zugriffs-, insbesondere Lese- und/oder Schreibbeschränkung, freigeben. Bevorzugt wird diese Freigabe von dem den Prozesserfassungsschritt durchführenden Bediener vorgenommen, um beispielsweise einer Arbeitsgruppe, einem angeschlossenen Krankenhaus oder einer Forschungsgemeinschaft die entsprechenden Informationen und Daten freizugeben.
Der Veröffentlichungsschritt S12 kann dabei auch zu einem anderen Zeitpunkt des Verfahrens bereits vorgenommen werden. Auch kann vorgesehen sein, dass an verschiedenen Stellen Veröffentlichungsschritte S12 vorgesehen sind, um Veröffentlichungen der Informationen und Daten teilweise vorzunehmen, zu ändern, rückgängig zu machen oder lediglich den Grad der Veröffentlichung, also die Stufen der Zugriffsbeschränkung, zu verändern.
Zusätzlich zu den beschriebenen Verfahrensschritten S1 bis S12 können weitere Verfahrensschritte parallel zu den Verfahrensschritten durchgeführt werden, wobei teilweise eine entsprechende Wechselwirkung mit den bereits beschriebenen Verfahrensschritten stattfinden kann. Beispielsweise kann im Verfahrensschritt ein Probenverfolgungsverfahren S13 durchgeführt werden, mit dem beginnend mit der Erfassung der Probe die Probenbearbeitung, insbesondere basierend auf Leitanweisungen und/oder T ransportmittelsteueranweisungen und/oder T ransportmittelidentifikatoren und/oder Laborgeräte-Identifikatoren, besonders bevorzugt zusammen mit jeweiligen Zeitstempeln, bis zum Abschluss der Bearbeitung nachverfolgt und/oder protokolliert, insbesondere in einer Protokolldatenbank gespeichert wird. Dementsprechend ist in der Ausführungsform der Fig. 1 vorgesehen, dass die Ergebnisse des Probenverfolgungsverfahrens im Verfahrensschritt S11 mit der sonstigen Speicherung der Informationen und Daten bezüglich der Probenbearbeitung zusammengeführt werden. Außerdem kann im Rahmen eines rekursiv durchgeführten Abfallermittlungsschritts S15 sowie eines Verbrauchsmittel- Bedarfsermittlungsschritts S16, die beide bevorzugt rekursiv während der Schritte S1 bis S12 wiederkehrend durchgeführt werden, der Bedarf an Verbrauchsmitteln und das Aufkommen an Abfall, bevorzugt an den jeweiligen Laborgeräten, ermittelt und ebenfalls periodisch oder rekursiv so in dem System oder in dem Verfahren berücksichtigt werden, dass der Verbrauchsmittelbedarf und der Abfall im Aufgabenaktualisierungsschritt S4 berücksichtigt wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das System umfasst eine Vielzahl von Laborgeräten 01 , welche im Beispiel der Fig. 2 mit einer zentralen Datenverarbeitungsanlage 02 über entsprechende Verbindungen 03 vernetzt sind. Zudem umfasst das System 10 eine Vielzahl von als unbemannte Flugzeuge 04 ausgeführten Transportmitteln. Die zentrale Datenverarbeitungsanlage 02 ist wiederum mit einer Erfassungseinheit 05 verbunden, die ihrerseits eine Ein- und/oder Ausgabeschnittstelle 06 umfasst und zudem mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 07 verknüpft ist, die dafür eingerichtet ist, Laborprozesse zu definieren.
In der in der Fig. 2 als zentrale Datenverarbeitungsanlage 02 dargestellten Einheit können beispielsweise die Statusermittlungseinheit, die Aufgabenerzeugungseinheit, das Leitsystem und das Transportmittelsteuersystem angeordnet sein. Die entsprechenden Einheiten und Systeme können jedoch auch andernorts, beispielsweise aufseiten der unbemannten Flugzeuge 04 angeordnet oder integriert sein. Sowohl die zentrale Datenverarbeitungsanlage 02 als auch die unbemannten Flugzeuge 04 können mit Komponenten einer Transportmittellokalisierungseinheit versehen sein, die dazu dienen, die zumindest aktuelle Position der unbemannten Flugzeuge 04 und/oder an die unbemannten Flugzeuge 04 bereits übermittelten Leitanweisungen zu ermitteln.
Mit den unbemannten Flugzeugen 04 kann die Verbringung von Proben 07 von einem Erfassungsort 08 zu den Laborgeräten 01 bewerkstelligt werden. Auch die Verbringung der Proben 07 zwischen den Laborgeräten 01 kann durch die als unbemannte Flugzeuge 04 ausgestalteten Transportmittel bewerkstelligt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Laborgeräte 01 und andere zentrale Punkte zur Anordnung, Lagerung, Verbringung oder zum Verbleib von Proben 07 mit Landeplätzen 09 für die unbemannten Flugzeuge 04 versehen sind, wobei bevorzugt die Landeplätze 09 so ausgeführt sind, dass beim Landen der unbemannten Flugzeuge 04 automatisch ein elektrischer Kontakt zwischen einer Kontaktstelle des Landeplatzes 09 und einer Kontaktstelle des unbemannten Flugzeugs 04 hergestellt wird, sodass während dem Aufliegen oder Aufsitzen des unbemannten Flugzeugs 04 auf dem Landeplatz 09 eine Ladung eines Energiespeichers 11 des unbemannten Flugzeugs 04 erreicht werden kann. Dadurch kann in bevorzugter Weise die Energieversorgung des unbemannten Flugzeugs 04 über eine lange, bevorzugt unbegrenzte Zeit aufrechterhalten werden.
Zur Landung der unbemannten Flugzeuge 04, insbesondere zur genauen Landung zur Kontaktierung der Kontaktstellen können von dem unbemannten Flugzeugen 04 umfasste, optische Erfassungseinheiten, beispielsweise 2D- oder 3D-Kameras, zum Einsatz kommen.
Bezugszeichenliste
01 Laborgerät
02 Datenverarbeitungsanlage
03 Verbindung
04 Flugzeug
05 Erfassungseinheit
06 Ausgabeschnittstelle
07 Datenverarbeitungseinrichtung
08 Erfassungsort
09 Landeplätze
10 System
1 1 Energiespeicher
51 Prozesserfassungsschritt
52 Versuchsplanungsschritt
53 Statusermittlungsschritt
54 Aufgabenaktualisierungsschritt
S4.1 nachgeordneter Verfahrensschritt
55 Leitungsschritt
56 Transportmittelsteuerschritt
57 T ransportmittelkoordinationsschritt
58 Zuweisungsschritt
S9 Transportschritt
510 Ergebnisprüfschritt
511 Speicherschritt
512 Veröffentlichungsschritt
513 Probenverfolgungsverfahren
S16 Verbrauchsmittel-Bedarfsermittlungsschritt