EP3903322A1 - Method for supporting workflows in a laboratory environment by means of an assistance system - Google Patents

Method for supporting workflows in a laboratory environment by means of an assistance system

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Publication number
EP3903322A1
EP3903322A1 EP20704501.4A EP20704501A EP3903322A1 EP 3903322 A1 EP3903322 A1 EP 3903322A1 EP 20704501 A EP20704501 A EP 20704501A EP 3903322 A1 EP3903322 A1 EP 3903322A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laboratory
data
user
data model
documentation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20704501.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ferencz SANDOR PALDY
Steffen GLOTH
Jonas KULESSA
Magdalena ZADARA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LabTwin GmbH
Original Assignee
LabTwin GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LabTwin GmbH filed Critical LabTwin GmbH
Publication of EP3903322A1 publication Critical patent/EP3903322A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/20—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the management or administration of healthcare resources or facilities, e.g. managing hospital staff or surgery rooms
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H10/00—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data
    • G16H10/60—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data for patient-specific data, e.g. for electronic patient records
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
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    • G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/67—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for remote operation
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B50/00—ICT programming tools or database systems specially adapted for bioinformatics
    • G16B50/30—Data warehousing; Computing architectures

Definitions

  • the invention relates to a method for supporting work processes in a laboratory environment by means of an assistance system according to claim 1 and an assistance system for carrying out such a method according to claim 27.
  • LIMS laboratory information and management system
  • ELN electronic laboratory notebook
  • the invention is based on the problem of specifying a method for supporting laboratory processes in a laboratory environment, in particular a bioprocess engineering, by means of an assistance system, which is accompanied by an increase in the efficiency of everyday laboratory work.
  • an exchangeable laboratory data model is provided for mapping the laboratory environment in terms of data technology that can be used consistently in the entire laboratory environment and in every phase of the laboratory process.
  • the laboratory environment mapped by the laboratory data model is assigned a number of laboratory entities such as laboratory devices.
  • the laboratory environment is mapped in terms of data in the exchangeable laboratory data model by means of the assistance system.
  • the configuration step can be repeated regularly or at least with every change in the laboratory environment, so that an updated laboratory data model is always available.
  • the interchangeability of the laboratory data model is an important aspect of the proposed solution. Because the laboratory data model as such is interchangeable, it is easily possible to adjust the assistance system to a new laboratory environment.
  • the laboratory data model is used in every phase of the laboratory process.
  • user inputs in particular voice inputs
  • the derivation of the predetermined user commands depends on the laboratory data model. This takes into account the fact that equipping the laboratory environment with different laboratory devices means that different user commands are available to the laboratory user. This makes it easy to rule out the possibility of erroneous user commands that do not correspond to the laboratory devices available in the laboratory environment.
  • the proposed method is associated with a reduction in the probability of errors during the processing of the laboratory processes.
  • the derived user commands based on the laboratory data model are implemented by means of the assistance system in an implementation step. This ensures that too the implementation of the derived user commands is tailored to the respective laboratory environment, which, as mentioned above, is mapped in terms of data in the exchangeable laboratory data model. In this way, a high level of reliability and, if necessary, an optimization of the implementation of the derived user commands can be realized in an efficient manner.
  • the proposed assistance system can be implemented at least partially cloud-based, which in particular simplifies the optimization of laboratory processes across laboratories.
  • the assistance system can run at least partially as an app on a smart device, which further increases the user friendliness.
  • the status information is the position of the laboratory user in the laboratory environment, which regularly determines which laboratory entities are relevant in each case in the upcoming interaction and implementation steps.
  • the status information can also relate to laboratory device values according to claim 4.
  • the definition of the laboratory data model for mapping the laboratory environment is the subject of claims 5 to 7.
  • the object-oriented structure of the laboratory data model according to claims 6 and 7 plays a special role.
  • the object-oriented approach is not just a simple creation of the Laboratory data model connected in the configuration step. Rather, laboratory entities that have already been modeled can be easily reused as well a high level of security against incorrect modeling through the data encapsulation inherent in the object-oriented approach.
  • the particularly preferred embodiment according to claim 10 ensures that the current laboratory data model is accessed at any time. Every slight change in the laboratory data model thus has a direct effect on the interaction step and the implementation step.
  • the further preferred refinements according to claims 11 to 14 relate to the making of user inputs via voice inputs.
  • the use of the laboratory data model plays a very special role here with regard to reducing input errors.
  • the proposed language processing comprises, in the usual manner, a voice recognition step based on a language model according to claim 11 and a semantics analysis step based on a semantics model according to claim 13.
  • a particularly important assistance function of the proposed assistance system is the efficient creation and updating of laboratory documentation. This is the subject of claims 17 to 22.
  • a laboratory documentation data structure is defined for mapping the actual laboratory sequence in the laboratory environment, which has a number of laboratory documentation data objects.
  • a particularly efficient and at the same time clear documentation results from the fact that at least one part of the laboratory documentation data objects is assigned to at least one laboratory data object.
  • the laboratory documentation data structure is preferably structured in an object-oriented manner in the above manner.
  • the further preferred refinements according to claims 23 to 25 relate to further assistance functions such as the control of laboratory entities (claim 23), the request for consumables (claim 24), and the translation of the documentation data structure (claim 25).
  • the last three assistance functions mentioned can also be implemented in a particularly targeted manner because the laboratory data model is consistently available in its current form.
  • Fig. 1 the essential process steps of a proposed
  • FIG. 2 shows the basic structure of the laboratory data model on which the method according to FIG. 1 is based
  • FIG. 3 shows a configuration screen for performing the configuration step of the method according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows the basic structure of a laboratory documentation data structure of the method according to FIG. 1.
  • the proposed method serves to support laboratory processes in a laboratory environment 1, here and preferably bioprocess engineering, by means of an assistance system 2.
  • FIG. 1 shows that the laboratory environment 1 is assigned a number of laboratory entities 3.
  • the laboratory entities 3 can be, for example, laboratory equipment or the like, as well as laboratory personnel, as will be shown below.
  • the reference laboratory procedure concerns the production of an aqueous buffer with subsequent control of the pH value.
  • the reference laboratory sequence comprises the following work steps:
  • the proposed method provides information about the laboratory environment in a targeted manner. According to the proposal, it is initially provided that, by means of the assistance system 2, in a configuration step 4, the laboratory environment 1 is mapped in terms of data in an exchangeable laboratory data model 5. The exchangeability of the laboratory data model 5 is of particular importance in order to enable the assistance system 2 to be easily adapted to new laboratory environments 1.
  • the above configuration step 4 can be provided in a user-guided manner, as is indicated in FIG. 3 and will be explained below. Alternatively or additionally, it can be provided that configuration step 4 runs automatically according to a configuration rule. This can be appropriate, for example, if the laboratory environment 1 is expanded to include a new laboratory entity 3.
  • user inputs 8 in particular voice inputs still to be explained, can be entered and predetermined user commands 9 compared with the laboratory data model 5 are derived from the user inputs 8 .
  • the derivation of the user commands 9 is compared with the laboratory data model 5 in such a way that, for example, only those user commands are derived that can also be implemented with the existing laboratory entities 3 of the laboratory environment 1. This is associated with a reduction in the probability of errors in the interaction of the laboratory user B with the laboratory environment 1.
  • the proposed procedure goes one step further.
  • the derived user commands based on the laboratory data model 5 are implemented by means of the assistance system 2 in an implementation step 10.
  • the laboratory data model 5 is used in order to be able to carry out the implementation as tailored as possible to the respective laboratory environment 1.
  • This relates, for example, to the most user-friendly control of a laboratory device or the generation of documentation in which relevant status information on the laboratory environment 1 is also automatically recorded.
  • the assistance system 2 is implemented at least in part on a cloud basis.
  • the assistance system 2 runs at least partly as an app on a smart device 11.
  • the user interface 7 is provided by such a smart device 11.
  • Other variants for implementing the user interface 7 are conceivable.
  • the interaction step 6 and / or the implementation step 10 is or are carried out not only on the basis of the laboratory data model 5, but also additionally as a function of at least one piece of status information 12.
  • the status information 12 represents the current situation prevailing in the laboratory environment 1, which relates, for example, to the position of the laboratory user B or the laboratory device values provided by the laboratory devices.
  • the status information 12 is, for example, the position of the laboratory user B in the laboratory environment 1 and / or the laboratory entities 3 located in a predetermined vicinity of the laboratory user B and / or the status of a currently process-relevant laboratory entity 3.
  • the status information 12 is laboratory device values, it is preferably such that, in order to determine the status of a laboratory entity 3 by means of the assistance system 2, in a reading step via a device interface, laboratory device values, in particular measured values, from laboratory entities 3, in particular from laboratory equipment.
  • the above status information 12 can, however, also be information from any data source assigned to the laboratory environment 1. This concerns, for example, a camera that documents the implementation of a work step in the laboratory process.
  • the laboratory data model 5 comprises a number of laboratory data objects 13, each of which depicts a laboratory entity 3 of the laboratory environment 1 in terms of data.
  • the laboratory data objects 13 are stored in the respective laboratory entity and / or readable from the respective laboratory entity.
  • a data link is stored in the respective laboratory entity 3, via which the actual laboratory data object can be downloaded from a remote server, in particular a cloud server.
  • the term “readable” is to be understood broadly.
  • the laboratory data model 5 is object-oriented based on predetermined data classes of laboratory entities 3, specifically in such a way that the laboratory data objects 13 are each parameterized instances of a respective laboratory entity data class.
  • the laboratory entity data classes can combine different types of laboratory entities 3.
  • the laboratory entities 3 representing a laboratory device are assigned to a laboratory entity data class “laboratory device”.
  • the laboratory entities 3 representing a laboratory user B are assigned to a laboratory entity data class “laboratory user”.
  • a laboratory entity data class comprises a set of at least partially parameterizable properties which are always assigned to the laboratory data object 13 when the laboratory data object 13 of the laboratory data class is created.
  • the properties assigned to a laboratory entity data class can include attributes such as size ratios, inputs / outputs or the like, as well as methods such as reading out measured values or the like. Some of the properties can also be encapsulated so that the probability of errors when creating laboratory data objects 13 can be further reduced.
  • the object-oriented structure of the laboratory data model 5 is particularly advantageous with regard to the interchangeability of the laboratory data model 5.
  • an instance of the object-oriented laboratory data model 5 is stored as such in the assistance system, whereby the exchange of the entire laboratory data model 5 as a unit is correspondingly simplified.
  • a particularly simple variant for performing the configuration step 4 can be seen in the illustration according to FIG. Provision is made here for the laboratory data model 5 to be compiled from its library 14 of library objects 15 via the user interface 7 in the configuration step 4. This is implemented here and preferably in that library objects 15 are assigned to the laboratory data model 5 by the user in a graphic configuration screen 16, here and preferably by drag and drop. With the object-oriented structuring of the laboratory data model 5, the library objects 15 preferably each represent a laboratory entity data class, so that the user-side assignment via the configuration screen 16 is accompanied by the creation of an instance of the laboratory data class in question.
  • the laboratory entities 3 are each shown as graphic icons.
  • the configuration screen 16 has on the right-hand side a graphic representation of the library 14 with the library objects 15, which can be transferred by the user to the laboratory data model 5, which is also shown graphically. Here and preferably, as mentioned above, this is done using drag & drop.
  • the parameterization of the laboratory data objects 13 is preferably provided via the input fields 17 which are arranged below the representation of the laboratory data model 5.
  • the laboratory data model 5 is adapted, in particular continuously, to the respective current laboratory environment 1 and that the interaction step 6 and the implementation step 10 are always based on the respectively ac- Access the current laboratory data model 5. It can therefore be provided in principle that the laboratory data model 5, as mentioned above, is updated automatically, in particular in response to a change in the laboratory environment 1.
  • the laboratory data model 5 is adapted to the current laboratory environment 1 by means of a user input 8, here and preferably via the configuration screen 16. A combination of both variants of updating the laboratory data model 5 is conceivable.
  • the advantageousness of the object-oriented structure of the laboratory data model 5 can be shown particularly well on the basis of the reference laboratory sequence.
  • the reference laboratory procedure requires at least a few laboratory activities 3 in the laboratory environment 1, namely an analytical balance (step 3.), a magnetic stirrer (step 6.), a pH meter and a temperature sensor (steps 7. and 11.) and a pipette (step 8).
  • the laboratory data model 5 must have at least the laboratory data objects 13 assigned to these laboratory entities 3. It can be seen from the representation according to FIG. 3 that the configuration step 4 for the reference laboratory sequence can be carried out with a few user inputs 8, so that the laboratory data model 5 shown as an example in FIG. 2 results.
  • the user inputs 8 are at least partially voice inputs, the proposed method providing a special system for voice processing.
  • This system of language processing can be seen in principle from the illustration according to FIG. Accordingly, audio signals 18 are preferably recorded in interaction step 6 via user interface 7, with a structured text 21 being generated from audio signals 18 in a speech recognition step 19 based on a language model 20.
  • the speech recognition step 19 is also preferably carried out as a function of the laboratory data model 5 and / or as a function of the status information 12 mentioned above.
  • the vocabulary on which the language model 20 is based is attached to the laboratory data model 5.
  • the language model 20 does not have to include the part of the vocabulary which is directed, for example, to a unit for liquid handling, since a unit for liquid handling in the laboratory data model 5 does not is included. This significantly reduces the complexity of speech recognition. If the language model 20 is to be selected or modified as a function of the above-mentioned status information 12, it is preferably such that the language model 20 is tailored to the respectively existing and / or process-relevant laboratory entities 3.
  • At least part of the language model 20 can be contained in the laboratory data model 5, in particular in the laboratory data objects 13.
  • at least a part of the language model 20 is read out from the relevant laboratory entity 3, in particular from the corresponding laboratory device, in the above sense.
  • the interaction step 6 comprises a semantic analysis step 22 in which a semantic analysis of the structured text 21 generated in the speech recognition step 19 is carried out based on a semantic model 23, the semantic analysis of the respective user command 9 is derived from the structured text 21.
  • a voice input by laboratory user B could include the pronunciation of the command “Weigh buffer salts”. Because the language model 20, as mentioned above, is tailored to the laboratory environment 1 reduced in the reference laboratory sequence, there are no problems with speech recognition. The same applies to the implementation of the semantic analysis step 22, since the few laboratory entities 3 present in the laboratory environment 1 allow a small number of predetermined user commands. The semantic analysis step 22 can therefore also be easily implemented and is associated with a low error probability.
  • the implementation of the respective user command 9 is also provided as a function of the laboratory data model 5. This is based on the knowledge that only an unambiguous implementation of the user command 9 tailored to the respective laboratory entity 3 guarantees error-free processing.
  • an implementation rule is provided for each user command 9, according to which the respective user command 9 is implemented and which, in a particularly preferred embodiment, is at least partly contained in the assigned laboratory data object 13. An exchange of the relevant laboratory entity 3 thus automatically leads to a corresponding adjustment of the implementation rule.
  • At least part of the implementation rule can be read out from the assigned laboratory entity 3, in particular from the assigned laboratory device, in the above sense.
  • the above automatic adjustment can thus be implemented particularly easily.
  • the implementation rule can be implemented in completely different ways.
  • a control sequence for the implementation of the user command 9 and the laboratory entities 3 involved in the implementation of the user command 9 are preferably contained in the implementation rule.
  • the implementation rule for the user command “Weighing buffer salts” includes a control sequence for the assigned analysis lysis scales so that the analysis scales start a measuring cycle and show the corresponding measured value on a display.
  • At least one predetermined user command 9 relates to the documentation of the actual laboratory process.
  • a laboratory documentation 24 of the actual laboratory sequence in the laboratory environment 1 is preferably defined, a predetermined user command 9 being the updating of the laboratory documentation 24.
  • the laboratory documentation 24 is preferably updated in an event-based manner, wherein, more preferably, an event that triggers the update is a user input 8. It is particularly preferred that the laboratory documentation 24 is assigned a laboratory documentation data structure 25, indicated in FIG. 5, for mapping the actual laboratory sequence in the laboratory environment 1, the laboratory documentation data structure 25 having a number of laboratory documentation data objects 26 which map a work progress in the laboratory process.
  • the work progress shown by the laboratory documentation data objects 26 can be any type of event. Here and preferably these events are user-related events and / or device-related events.
  • FIG. 5 shows that at least one laboratory data object 13 is assigned to at least some of the laboratory documentation data objects 26.
  • the laboratory documentation data structure 25 in addition to the actual laboratory process in the narrower sense, also includes information on the laboratory entities 3 relevant for the laboratory process.
  • the laboratory documentation data structure 25 is an at least partially object-oriented data structure which allows structured access to all data relevant to the laboratory process.
  • the updating of the laboratory documentation data structure 25 is carried out on the basis of state information 12 mentioned above. It can be provided that at least some of the laboratory documentation data objects 26 have at least some of the above-mentioned received laboratory device values be assigned. In this way, device values can automatically find their way into the laboratory documentation 24 without this having to be triggered by the laboratory user.
  • the laboratory documentation data structure 25 not only includes laboratory documentation data objects 26, which correspond to the total of 13 work steps, but also the laboratory data objects 13, which the laboratory entities 3 of the analytical balance, the magnetic the mixer, the PH meter with temperature sensor, the pipette and the pump. Furthermore, it is preferably such that, for example, the measured value of the weight of the buffer salts determined in work step 3 is received by means of the assistance system 2 and assigned to the relevant laboratory documentation data object 26. The relevant measured value is thus stored in a logically structured manner, without the laboratory user B having to give any organizational instructions.
  • the illustration according to FIG. 1 suggests that the laboratory documentation 24 not only includes the laboratory documentation data structure 25, but also the audio data 18 for the respective voice inputs and the structured text determined in the context of the voice recognition step 19 21. There are thus three types of description for the laboratory documentation. The resulting redundancy leads to a particularly high level of reliability when determining the actual laboratory sequence based on laboratory documentation 24.
  • the assistance system 2 can provide a large number of further, predetermined user commands 9.
  • a predetermined user command 9 can be the control of laboratory entities 3, in particular laboratory devices, the control of the laboratory entities 3 in response to a corresponding user command 9 according to the assigned implementation rule based on the laboratory data model 5, in particular on the corresponding the laboratory data object 13 is carried out.
  • the laboratory data object 13 concerned contains, for example, a communication protocol for communication with the laboratory entity 3 concerned, in particular the laboratory device concerned. This means that communication with the relevant store bor device is always ensured, even if the laboratory device has been replaced while the laboratory data model 5 is being updated at the same time.
  • a predetermined user command 9 is the request for consumables
  • the request for consumables on a corresponding user command 9 according to the assigned implementation rule based on the laboratory data model 5, in particular on the corresponding laboratory data object 13, is carried out.
  • this can be the consumables that laboratory entity 3 needs for its operation.
  • the consumable material to be requested can be a single-use reactor bag suitable for the bioreactor.
  • An express request on the part of laboratory user B is unnecessary according to this variant of the proposed method.
  • a predetermined user command 9 includes a translation step in which the documentation data structure 25 is translated into a particular natural language based on a translation rule in a selected national language. It becomes clear here that the laboratory documentation data structure 25 provides a meta-data format, as it were, which is independent of the national language and to this extent can be automatically translated into any national language.
  • the above independence of the proposed laboratory documentation 24 from the respective national language is particularly advantageous with regard to the cooperation of laboratory environments 1 in which communication takes place with different national languages, different dialects, different laboratory jargon, or the like.
  • the proposed laboratory documentation data structure 25 is identical for all these laboratory environments 1 and, by means of the above translation step, allows a simple and preferably machine translation into the respective national language, the respective dialect and the respective laboratory jargon used.
  • the user inputs 8 can be subjected to a plausibility check with comparatively little effort.
  • the user input 8 be checked in a plausibility step according to a plausibility rule with regard to plausibility with the laboratory environment 1.
  • a warning message is preferably output via the user interface 7.
  • the proposed assistance system 2 can be implemented preferably cloud-based and thus has an Internet connection to a cloud server 27.
  • a number of spatially separate sub-laboratory environments can in principle be provided, which are assigned to the assistance system 2 in the manner proposed via an Internet connection, in particular via a cloud server 27.
  • the laboratory data model 5 can in principle also include a mapping of the laboratory process itself.
  • any laboratory actions that are assigned to a laboratory sequence are also the laboratory entities 3 mentioned above, which are mapped by corresponding laboratory data objects 13.
  • the configuration screen 16 or a similar configuration screen can consequently be used to create the laboratory processes based on the library objects 15 of a library 14.
  • templates of predefined partial processes can be selected in order to simplify the definition of a laboratory process.
  • an assistance system 2 for carrying out a proposed method is claimed as such. Reference may be made to all statements relating to the proposed procedure. List of reference symbols

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Abstract

The invention relates to a method for supporting laboratory processes in an, in particular, bioprocess technology laboratory environment (1) by means of an assistance system (2), wherein a number of laboratory entities (3), such as a number of laboratory devices, is assigned to the laboratory environment (1) and wherein, in a configuration step (4), the laboratory environment (1) is mapped by data processing means to an interchangeable laboratory data model (5) by means of the assistance system (2), wherein, in an interaction step (6), user input (8), particularly voice input, can be entered via a user interface (7) by means of the assistance system (2), and predefined user commands can be derived from the user input (8) by comparison against the laboratory data model (5), wherein the derived user commands are implemented in an implementation step (10) on the basis of the laboratory data model (5) by means of the assistance system (2).

Description

Verfahren zur Unterstützung von Arbeitsabläufen Procedures to support work processes
in einer Laborumgebung mittels eines Assistenzsystems in a laboratory environment using an assistance system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung von Arbeitsabläufen in einer Laborumgebung mittels eines Assistenzsystems gemäß Anspruch 1 so- wie ein Assistenzsystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß Anspruch 27. The invention relates to a method for supporting work processes in a laboratory environment by means of an assistance system according to claim 1 and an assistance system for carrying out such a method according to claim 27.
In heutigen Laborumgebungen bestehen hohe Anforderungen an die Fehler- freiheit, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bei der Abarbeitung von Labor- abläufen. Speziell in experimentellen Laborumgebungen, für die regelmäßig keine standardisierten Laborabläufe definiert sind, stellt diesbezüglich die Effi- zienz bei der Abarbeitung von Laborabläufen eine Herausforderung dar. In today's laboratory environments, there are high requirements in terms of freedom from errors, accuracy and reproducibility in the processing of laboratory processes. Especially in experimental laboratory environments for which no standardized laboratory processes are regularly defined, the efficiency in the processing of laboratory processes is a challenge in this regard.
In diesem Zusammenhang sind verschiedene Assistenzsysteme zur Unterstüt- zung des Laborpersonals bekannt geworden, die sich unter der Abkürzung LIMS (Labor-lnformations- und Management-System) oder auch unter der Ab- kürzung ELN (electronic laboratory notebook) zusammenfassen lassen. Hierbei handelt es sich um Software-basierte Datenverarbeitungssysteme, die das La- borpersonal während eines Laborablaufs mit der Bereitstellung und Verarbei- tung von Labordaten unterstützen. Die bekannten LIMS- bzw. ELN-Systeme gehen kaum über die Digitalisierung der traditionellen, papierbasierten Labord- okumentation hinaus, so dass damit eine Steigerung der Effizienz bei der Abar- beitung von Laborabläufen nur beschränkt möglich ist. In this context, various assistance systems for supporting the laboratory staff have become known, which can be summarized under the abbreviation LIMS (laboratory information and management system) or also under the abbreviation ELN (electronic laboratory notebook). These are software-based data processing systems that support laboratory staff with the provision and processing of laboratory data during a laboratory process. The well-known LIMS and ELN systems hardly go beyond the digitization of traditional, paper-based laboratory documentation, so that an increase in efficiency in the processing of laboratory processes is only possible to a limited extent.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Verfahren zur Unterstützung von Laborabläufen in einer, insbesondere bioprozesstechnischen, Laborumge- bung mittels eines Assistenzsystems anzugeben, das mit einer Steigerung der Effizienz des Laboralltags einhergeht. The invention is based on the problem of specifying a method for supporting laboratory processes in a laboratory environment, in particular a bioprocess engineering, by means of an assistance system, which is accompanied by an increase in the efficiency of everyday laboratory work.
Das obige Problem wird durch ein Verfahren zur Unterstützung von Arbeitsab- läufen in einer Laborumgebung mittels eines Assistenzsystems gemäß An- spruch 1 gelöst. The above problem is solved by a method for supporting work processes in a laboratory environment by means of an assistance system according to claim 1.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass ein austauschbares Labor- Datenmodell zur datentechnischen Abbildung der Laborumgebung vorgesehen ist, das durchgängig in der gesamten Laborumgebung und in jeder Phase des Laborablaufs genutzt werden kann. Der durch das Labor-Datenmodell abgebil- deten Laborumgebung ist eine Anzahl von Laborentitäten wie Laborgeräten zu- geordnet. What is essential is the fundamental consideration that an exchangeable laboratory data model is provided for mapping the laboratory environment in terms of data technology that can be used consistently in the entire laboratory environment and in every phase of the laboratory process. The laboratory environment mapped by the laboratory data model is assigned a number of laboratory entities such as laboratory devices.
Für das effiziente Anlegen des Labor-Datenmodells wird zunächst vorgeschla- gen, dass in einem Konfigurationsschritt mittels des Assistenzsystems die La- borumgebung in dem austauschbaren Labor-Datenmodell datentechnisch ab- gebildet wird. Der Konfigurationsschritt kann regelmäßig oder zumindest mit je- der Änderung der Laborumgebung wiederholt werden, so dass stets ein aktua- lisiertes Labor-Datenmodell vorliegt. For the efficient creation of the laboratory data model, it is initially proposed that in a configuration step the laboratory environment is mapped in terms of data in the exchangeable laboratory data model by means of the assistance system. The configuration step can be repeated regularly or at least with every change in the laboratory environment, so that an updated laboratory data model is always available.
Die Austauschbarkeit des Labor-Datenmodells stellt bei der vorschlagsgemä- ßen Lösung einen wichtigen Aspekt dar. Dadurch, dass das Labor-Datenmodell als solches austauschbar ist, ist es ohne weiteres möglich, das Assistenzsys- tem auf eine neue Laborumgebung einzustellen. The interchangeability of the laboratory data model is an important aspect of the proposed solution. Because the laboratory data model as such is interchangeable, it is easily possible to adjust the assistance system to a new laboratory environment.
Wie oben angesprochen, findet das Labor-Datenmodell in jeder Phase des La- borablaufs Anwendung. Im Einzelnen ist es vorgesehen, dass mittels des As- sistenzsystems in einem Interaktionsschritt über eine Benutzerschnittstelle Be- nutzereingaben, insbesondere Spracheingaben, eingebbar sind, wobei von den Benutzereingaben mit dem Labor-Datenmodell abgeglichene, vorbestimmte Benutzerbefehle abgeleitet werden. Interessant ist hier die Tatsache, dass die Ableitung der vorbestimmten Benutzerbefehle von dem Labor-Datenmodell ab- hängen. Hiermit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Ausstattung der Laborumgebung mit unterschiedlichen Laborgeräten dazu führt, dass dem Laborbenutzer unterschiedliche Benutzerbefehle zur Verfügung stehen. Damit lässt sich leicht ausschließen, dass fehlerhafterweise Benutzerbefehle auf- kommen, die nicht zu den in der Laborumgebung vorhandenen Laborgeräten korrespondieren. Insoweit ist das vorschlagsgemäße Verfahren mit einer Redu- zierung der Fehlerwahrscheinlichkeit während der Abarbeitung der Laborabläu- fe verbunden. As mentioned above, the laboratory data model is used in every phase of the laboratory process. Specifically, it is provided that user inputs, in particular voice inputs, can be entered by means of the assistance system in an interaction step via a user interface, predetermined user commands matched with the laboratory data model being derived from the user inputs. What is interesting here is the fact that the derivation of the predetermined user commands depends on the laboratory data model. This takes into account the fact that equipping the laboratory environment with different laboratory devices means that different user commands are available to the laboratory user. This makes it easy to rule out the possibility of erroneous user commands that do not correspond to the laboratory devices available in the laboratory environment. In this respect, the proposed method is associated with a reduction in the probability of errors during the processing of the laboratory processes.
Vorschlagsgemäß ist es weiter vorgesehen, dass mittels des Assistenzsystems in einem Umsetzungsschritt die abgeleiteten Benutzerbefehle basierend auf dem Labor-Datenmodell umgesetzt werden. Damit ist sichergestellt, dass auch die Umsetzung der abgeleiteten Benutzerbefehle auf die jeweilige Laborumge- bung zugeschnitten ist, die, wie oben angesprochen, in dem austauschbaren Labor-Datenmodell datentechnisch abgebildet ist. So lässt sich eine hohe Zu- verlässigkeit und bedarfsweise eine Optimierung der Umsetzung der abgeleite- ten Benutzerbefehle auf effiziente Weise realisieren. According to the proposal, it is further provided that the derived user commands based on the laboratory data model are implemented by means of the assistance system in an implementation step. This ensures that too the implementation of the derived user commands is tailored to the respective laboratory environment, which, as mentioned above, is mapped in terms of data in the exchangeable laboratory data model. In this way, a high level of reliability and, if necessary, an optimization of the implementation of the derived user commands can be realized in an efficient manner.
Es liegt auf der Hand, dass die durchgängige Verfügbarkeit des Labor- Datenmodells die oben angesprochene Effizienz im Laboralltag erhöht und ins- besondere die Fehleranfälligkeit bei der Abarbeitung von Laborabläufen redu- ziert. Ferner lässt sich mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren die Benutzer- freundlichkeit erhöhen, da der Laborbenutzer in jeder Phase des Laborablaufs, zugeschnitten auf die jeweils aktuelle Laborumgebung, mittels des Assistenz- systems unterstützt werden kann. It is obvious that the continuous availability of the laboratory data model increases the efficiency mentioned above in everyday laboratory work and, in particular, reduces the susceptibility to errors when processing laboratory processes. Furthermore, the method according to the proposal increases the user-friendliness, since the laboratory user can be supported by the assistance system in every phase of the laboratory process, tailored to the current laboratory environment.
Das vorschlagsgemäße Assistenzsystem kann gemäß Anspruch 2 zumindest zum Teil Cloud-basiert realisiert sein, was insbesondere eine laborübergreifen- de Optimierung von Laborabläufen vereinfacht. Alternativ oder zusätzlich kann das Assistenzsystem zumindest zum Teil als App auf einem Smart-Device lau- fen, was die Benutzerfreundlichkeit weiter erhöht. According to claim 2, the proposed assistance system can be implemented at least partially cloud-based, which in particular simplifies the optimization of laboratory processes across laboratories. Alternatively or additionally, the assistance system can run at least partially as an app on a smart device, which further increases the user friendliness.
Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 3 und 4 be- treffen die Überlegung, mindestens eine Zustandsinformation bei der Unterstüt- zung der Arbeitsabläufe zu berücksichtigen. In besonders bevorzugter Ausge- staltung handelt es sich bei der Zustandsinformation um die Lage des Laborbe- nutzers in der Laborumgebung, die regelmäßig bestimmt, welche Laborentitä- ten in den anstehenden Interaktions- und Umsetzungsschritten jeweils relevant sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Zustandsinformation aber auch Labor- gerätewerte gemäß Anspruch 4 betreffen. The further preferred refinements according to claims 3 and 4 concern the consideration of taking into account at least one piece of status information when supporting the work processes. In a particularly preferred embodiment, the status information is the position of the laboratory user in the laboratory environment, which regularly determines which laboratory entities are relevant in each case in the upcoming interaction and implementation steps. Alternatively or additionally, however, the status information can also relate to laboratory device values according to claim 4.
Die Definition des Labor-Datenmodells zur Abbildung der Laborumgebung ist Gegenstand der Ansprüche 5 bis 7. Eine besondere Rolle spielt dabei der ob- jektorientierte Aufbau des Labor-Datenmodells gemäß den Ansprüchen 6 und 7. Mit dem objektorientierten Ansatz ist nicht nur ein einfaches Anlegen des La- bor-Datenmodells in dem Konfigurationsschritt verbunden. Vielmehr ergibt sich eine einfache Wiederverwendbarkeit bereits modellierter Laborentitäten sowie eine hohe Sicherheit gegenüber einer fehlerhaften Modellierung durch die dem objektorientierten Ansatz immanente Datenkapselung. The definition of the laboratory data model for mapping the laboratory environment is the subject of claims 5 to 7. The object-oriented structure of the laboratory data model according to claims 6 and 7 plays a special role. The object-oriented approach is not just a simple creation of the Laboratory data model connected in the configuration step. Rather, laboratory entities that have already been modeled can be easily reused as well a high level of security against incorrect modeling through the data encapsulation inherent in the object-oriented approach.
Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 8 und 9 be- treffen den Konfigurationsschritt, der gemäß Anspruch 8 vorzugsweise basie- rend auf einer Bibliothek von Bibliotheksobjekten vorgenommen wird. Hier kommen die Vorzüge des objektorientierten Aufbaus des Labor-Datenmodells voll zur Geltung. The further preferred refinements according to claims 8 and 9 relate to the configuration step, which according to claim 8 is preferably carried out based on a library of library objects. This is where the advantages of the object-oriented structure of the laboratory data model come into their own.
Die besonders bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 stellt sicher, dass zu jedem Zeitpunkt auf das jeweils aktuelle Labor-Datenmodell zugegrif- fen wird. Jede kleinste Änderung im Labor-Datenmodell wirkt sich somit unmit- telbar auf den Interaktionsschritt und den Umsetzungsschritt aus. The particularly preferred embodiment according to claim 10 ensures that the current laboratory data model is accessed at any time. Every slight change in the laboratory data model thus has a direct effect on the interaction step and the implementation step.
Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 11 bis 14 be- treffen die Vornahme von Benutzereingaben über Spracheingaben. Hier spielt die Nutzung des Labor-Datenmodells im Hinblick auf eine Reduzierung von Eingabefehlern eine ganz besondere Rolle. Die vorschlagsgemäße Sprachver- arbeitung umfasst in an sich üblicher Weise einen Spracherkennungsschritt ba- sierend auf einem Sprachmodell gemäß Anspruch 1 1 und einen Semantik- Analyseschritt basierend auf einem Semantikmodell gemäß Anspruch 13. Be- merkenswert dabei ist vor allem die Tatsache, dass gemäß Anspruch 12 das Sprachmodell von dem Labor-Datenmodell abhängt und dass gemäß Anspruch 14 entsprechend das Semantikmodell von dem Labor-Datenmodell abhängt. Dies bedeutet, dass sowohl der Spracherkennungsschritt als auch der Seman- tik-Analyseschritt spezifisch auf die jeweilige Laborumgebung, ggf. sogar auf den Laborbenutzer betreffenden Teil der Laborumgebung, zugeschnitten wer- den können. Im einfachsten Fall ist es damit möglich, das im Sprachmodell vorhandene Vokabular und den im Semantikmodell verfügbaren Befehlsumfang derart zu reduzieren, dass die im Hinblick auf die spezifische Laborumgebung voraussichtlichen irrelevanten Vokabeln und Befehle von vornherein im Spracherkennungsschritt bzw. im Semantik-Analyseschritt unberücksichtigt bleiben. Das reduziert nicht nur die Fehlerwahrscheinlichkeit, sondern auch die für die Sprachverarbeitung benötigte Rechenleistung. Die ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 15 und 16 betreffen Einzelheiten zu dem Umsetzungsschritt, der gemäß Anspruch 15 nach einer Umsetzungsvorschrift vorgenommen wird. In einer optionalen Vari- ante von Anspruch 15 ist die jeweilige Umsetzungsvorschrift in dem zugeordne- ten Labor-Datenobjekt enthalten, so dass auch der Umsetzungsschritt auf ein- fache Weise auf die Laborentitäten der Laborumgebung zugeschnitten werden kann. The further preferred refinements according to claims 11 to 14 relate to the making of user inputs via voice inputs. The use of the laboratory data model plays a very special role here with regard to reducing input errors. The proposed language processing comprises, in the usual manner, a voice recognition step based on a language model according to claim 11 and a semantics analysis step based on a semantics model according to claim 13. The fact that according to claim 12 the language model depends on the laboratory data model and that according to claim 14 the semantic model depends on the laboratory data model. This means that both the speech recognition step and the semantics analysis step can be tailored specifically to the respective laboratory environment, possibly even to the part of the laboratory environment relating to the laboratory user. In the simplest case, it is possible to reduce the vocabulary available in the language model and the scope of commands available in the semantics model in such a way that the vocabulary and commands that are likely to be irrelevant with regard to the specific laboratory environment are not taken into account in the speech recognition step or in the semantics analysis step from the outset. This not only reduces the probability of errors, but also the computing power required for language processing. The likewise preferred refinements according to claims 15 and 16 relate to details of the implementation step which is carried out according to claim 15 according to an implementation rule. In an optional variant of claim 15, the respective implementation rule is contained in the assigned laboratory data object, so that the implementation step can also be easily tailored to the laboratory entities of the laboratory environment.
Eine besonders wichtige Assistenzfunktion des vorschlagsgemäßen Assistenz- systems ist das effiziente Anlegen und Aktualisieren einer Labordokumentation. Dies ist Gegenstand der Ansprüche 17 bis 22. A particularly important assistance function of the proposed assistance system is the efficient creation and updating of laboratory documentation. This is the subject of claims 17 to 22.
Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 18 ist eine La- bordokumentations-Datenstruktur zur Abbildung des tatsächlichen Laborablaufs in der Laborumgebung definiert, der eine Anzahl von Labordokumentations- Datenobjekten aufweist. Eine besonders effiziente und gleichzeitig übersichtli- che Dokumentation ergibt sich gemäß Anspruch 20 dadurch, dass zumindest einem Teil der Labordokumentations-Datenobjekte jeweils mindestens ein La- bor-Datenobjekt zugeordnet wird. Ganz allgemein ist die Labordokumentations- Datenstruktur vorzugsweise in obiger Weise objektorientiert strukturiert. In the particularly preferred embodiment according to claim 18, a laboratory documentation data structure is defined for mapping the actual laboratory sequence in the laboratory environment, which has a number of laboratory documentation data objects. A particularly efficient and at the same time clear documentation results from the fact that at least one part of the laboratory documentation data objects is assigned to at least one laboratory data object. In general, the laboratory documentation data structure is preferably structured in an object-oriented manner in the above manner.
Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 23 bis 25 be- treffen weitere Assistenzfunktionen wie das Ansteuern von Laborentitäten (An- spruch 23), die Anforderung von Verbrauchsmaterial (Anspruch 24), und die Übersetzung der Dokumentations-Datenstruktur (Anspruch 25). Auch die drei letztgenannten Assistenzfunktionen lassen sich dadurch besonders zielgerich- tet umsetzen, dass das Labor-Datenmodell durchgängig in seiner jeweils aktu- ellen Form zur Verfügung steht. The further preferred refinements according to claims 23 to 25 relate to further assistance functions such as the control of laboratory entities (claim 23), the request for consumables (claim 24), and the translation of the documentation data structure (claim 25). The last three assistance functions mentioned can also be implemented in a particularly targeted manner because the laboratory data model is consistently available in its current form.
Durch die Verfügbarkeit des Labor-Datenmodells ergibt sich gemäß Anspruch 26 eine weitere Möglichkeit der Reduzierung der Fehlerwahrscheinlichkeit, in- dem in einem Plausibilitätsschritt die jeweilige Benutzereingabe nach einer Plausibilitätsvorschrift im Hinblick auf Plausibilität mit der Laborumgebung überprüft wird. Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 27, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird das Assistenzsystem zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens als solches beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vor- schlagsgemäßen Verfahren darf verwiesen werden. The availability of the laboratory data model results in a further possibility of reducing the error probability, in that the respective user input is checked for plausibility with the laboratory environment in a plausibility step according to a plausibility rule. According to a further teaching according to claim 27, which has an independent meaning, the assistance system for carrying out the proposed method is claimed as such. Reference may be made to all statements relating to the proposed procedure.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt In the following, the invention is explained in more detail with reference to a drawing showing only one embodiment. In the drawing shows
Fig. 1 die wesentlichen Verfahrensschritte eines vorschlagsgemäßen Fig. 1 the essential process steps of a proposed
Verfahrens in schematischer Darstellung, Procedure in a schematic representation,
Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau des dem Verfahren gemäß Fig. 1 zu- grunde liegenden Labor-Datenmodells, 2 shows the basic structure of the laboratory data model on which the method according to FIG. 1 is based,
Fig. 3 einen Konfigurationsscreen zur Durchführung des Konfigurations- schritts des Verfahrens gemäß Fig. 1 , 3 shows a configuration screen for performing the configuration step of the method according to FIG. 1,
Fig. 4 die wesentlichen Verfahrensschritte des Interaktionsschritts des 4 shows the essential method steps of the interaction step of the
Verfahrens gemäß Fig. 1 in schematischer Darstellung und Method according to FIG. 1 in a schematic representation and
Fig. 5 den grundsätzlichen Aufbau einer Labordokumentations-Daten- struktur des Verfahrens gemäß Fig. 1. 5 shows the basic structure of a laboratory documentation data structure of the method according to FIG. 1.
Das vorschlagsgemäße Verfahren dient der Unterstützung von Laborabläufen in einer, hier und vorzugsweise bioprozesstechnischen, Laborumgebung 1 mit- tels eines Assistenzsystems 2. Fig. 1 zeigt, dass der Laborumgebung 1 eine Anzahl von Laborentitäten 3 zugeordnet ist. Bei den Laborentitäten 3 kann es sich beispielsweise um Laborgeräte oder dergleichen sowie um Laborpersonal handeln, wie noch gezeigt wird. The proposed method serves to support laboratory processes in a laboratory environment 1, here and preferably bioprocess engineering, by means of an assistance system 2. FIG. 1 shows that the laboratory environment 1 is assigned a number of laboratory entities 3. The laboratory entities 3 can be, for example, laboratory equipment or the like, as well as laboratory personnel, as will be shown below.
Der Erläuterung von Einzelheiten zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren wird zunächst ein beispielhafter Laborablauf vorgestellt, auf den im Folgenden Be- zug genommen wird. Anhand dieses Referenz-Laborablaufs lassen sich die Einzelheiten zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren besonders übersichtlich darstellen. Der Referenz-Laborablauf betrifft die Herstellung eines wässrigen Puffers mit anschließender Kontrolle des pH-Wertes. Der Referenz-Laborablauf umfasst die folgenden Arbeitsschritte: In order to explain details of the proposed method, an exemplary laboratory procedure is first presented, to which reference is made below. Using this reference laboratory process, the details of the proposed method can be shown in a particularly clear manner. The reference laboratory procedure concerns the production of an aqueous buffer with subsequent control of the pH value. The reference laboratory sequence comprises the following work steps:
1 . Festlegung der Puffereigenschaften, insbesondere der Sollwerte betref- fend das Volumen, den pH-Wert, das Lösungsmittel, die Puffersalze, die Salzkonzentration und eventuelle Additive. 1 . Definition of the buffer properties, in particular the setpoints relating to the volume, the pH value, the solvent, the buffer salts, the salt concentration and any additives.
2. Berechnen der Puffersalzmassen zum Erreichen des pH-Wertes. 2. Calculate the buffer salt masses to achieve the pH value.
3. Abwiegen der Puffersalze. 3. Weighing of the buffer salts.
4. Einfüllen von ca. 90% des Endvolumens des Lösungsmittels in einen Messkolben. 4. Pour approx. 90% of the final volume of the solvent into a volumetric flask.
5. Zugabe der Puffersalze. 5. Addition of the buffer salts.
6. Rühren der Lösung mittels eines Magnetrührers, bis die Puffersalze auf- gelöst sind. 6. Stir the solution with a magnetic stirrer until the buffer salts have dissolved.
7. Kontrolle des pH-Wertes und der Temperatur der Lösung mittels eines pH-Meters und eines Temperaturfühlers. 7. Check the pH value and the temperature of the solution using a pH meter and a temperature probe.
8. Zudosierung von Säure- oder Laugelösung mittels einer Pipette, bis der gewünschte pH-Wert erreicht ist. 8. Adding acid or alkali solution using a pipette until the desired pH value is reached.
9. Entfernung des Rührfischs des Magnetrührers. 9. Removal of the stirring bar from the magnetic stirrer.
10. Zudosierung des Lösungsmittels bis zum Soll-Volumen. 10. Metering of the solvent up to the target volume.
1 1 . Kontrolle des pH-Wertes und der Temperatur mittels pH-Meter und Tem- peraturfühler. 1 1. Control of the pH value and the temperature by means of a pH meter and temperature sensor.
12. Umfüllen des Puffers in ein beschriftetes Lagergefäß. 12. Transferring the buffer into a labeled storage container.
13. Reinigung aller Geräte. 13. Cleaning of all equipment.
Es ergibt sich aus dem obigen Referenz-Laborablauf, dass selbst bei diesem einfach aufgebauten Testfall an mehreren Stellen Interaktionen des Laborbe- nutzers B mit der Laborumgebung 1 erforderlich sind. Dies betrifft beispielswei- se das Abwiegen der Puffersalze im Arbeitsschritt 3., das Rühren der Lösung mittels des Magnetrührers im Arbeitsschritt 6., die Kontrolle des pH-Wertes und der Temperatur im Arbeitsschritt 7. oder dergleichen. Um die Fehlerwahr- scheinlichkeit bei all diesen Interaktionen auf ein Minimum zu reduzieren, stellt das vorschlagsgemäße Verfahren Informationen über die Laborumgebung in zielgerichteter Weise bereit. Vorschlagsgemäß ist es zunächst vorgesehen, dass mittels des Assistenzsys- tems 2 in einem Konfigurationsschritt 4 die Laborumgebung 1 in einem aus- tauschbaren Labor-Datenmodell 5 datentechnisch abgebildet wird. Die Aus- tauschbarkeit des Labor-Datenmodells 5 ist von besonderer Bedeutung, um ei- ne einfache Anpassbarkeit des Assistenzsystems 2 an neue Laborumgebungen 1 zu ermöglichen. Hierfür ist es erforderlich, dass das Labor-Datenmodell 5 entsprechend als solches handhabbar angelegt ist. Dies ist gerade bei einer noch zu erläuternden, objektorientierten Struktur des Labor-Datenmodells 5 der Fall. Der obige Konfigurationsschritt 4 kann benutzergeführt vorgesehen sein, wie in Fig. 3 angedeutet ist und noch erläutert wird. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Konfigurationsschritt 4 nach einer Konfigu- rationsvorschrift automatisch abläuft. Dies kann beispielsweise sachgerecht sein, wenn die Laborumgebung 1 um eine neue Laborentität 3 erweitert wird. It follows from the above reference laboratory sequence that even with this simply structured test case, interactions between the laboratory user B and the laboratory environment 1 are required at several points. This applies, for example, to weighing the buffer salts in step 3, stirring the solution using the magnetic stirrer in step 6, checking the pH and temperature in step 7 or the like. In order to reduce the probability of errors in all these interactions to a minimum, the proposed method provides information about the laboratory environment in a targeted manner. According to the proposal, it is initially provided that, by means of the assistance system 2, in a configuration step 4, the laboratory environment 1 is mapped in terms of data in an exchangeable laboratory data model 5. The exchangeability of the laboratory data model 5 is of particular importance in order to enable the assistance system 2 to be easily adapted to new laboratory environments 1. For this it is necessary that the laboratory data model 5 is accordingly designed to be manageable as such. This is precisely the case with an object-oriented structure of the laboratory data model 5 that is still to be explained. The above configuration step 4 can be provided in a user-guided manner, as is indicated in FIG. 3 and will be explained below. Alternatively or additionally, it can be provided that configuration step 4 runs automatically according to a configuration rule. This can be appropriate, for example, if the laboratory environment 1 is expanded to include a new laboratory entity 3.
Vorschlagsgemäß ist es weiter vorgesehen, dass mittels des Assistenzsystems 2 in einem Interaktionsschritt 6 über eine Benutzerschnittstelle 7 Benutzerein- gaben 8, insbesondere noch zu erläuternde Spracheingaben, eingebbar sind und von den Benutzereingaben 8 mit dem Labor-Datenmodell 5 abgeglichene, vorbestimmte Benutzerbefehle 9 abgeleitet werden. Die Ableitung der Benut- zerbefehle 9 wird derart mit dem Labor-Datenmodell 5 abgeglichen, dass bei- spielsweise nur solche Benutzerbefehle abgeleitet werden, die sich mit den vorhandenen Laborentitäten 3 der Laborumgebung 1 auch umsetzen lassen. Dies ist mit einer Reduzierung der Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Interaktion des Laborbenutzers B mit der Laborumgebung 1 verbunden. According to the proposal, it is further provided that by means of the assistance system 2 in an interaction step 6 via a user interface 7, user inputs 8, in particular voice inputs still to be explained, can be entered and predetermined user commands 9 compared with the laboratory data model 5 are derived from the user inputs 8 . The derivation of the user commands 9 is compared with the laboratory data model 5 in such a way that, for example, only those user commands are derived that can also be implemented with the existing laboratory entities 3 of the laboratory environment 1. This is associated with a reduction in the probability of errors in the interaction of the laboratory user B with the laboratory environment 1.
Das vorschlagsgemäße Verfahren geht aber noch einen Schritt weiter. Vor- schlagsgemäß werden mittels des Assistenzsystems 2 in einem Umsetzungs- schritt 10 die abgeleiteten Benutzerbefehle basierend auf dem Labor- Datenmodell 5 umgesetzt. Dies bedeutet, dass bei der Umsetzung eines zuvor abgeleiteten Benutzerbefehls 9 auf das Labor-Datenmodell 5 zurückgegriffen wird, um die Umsetzung möglichst zugeschnitten auf die jeweilige Laborumge- bung 1 durchführen zu können. Dies betrifft beispielsweise eine möglichst be- nutzerfreundliche Ansteuerung eines Laborgeräts oder die Erzeugung einer Dokumentation, bei der relevante Zustandsinformationen zu der Laborumge- bung 1 automatisch mit aufgenommen werden. Für die Umsetzung des vorschlagsgemäßen Verfahrens sind zahlreiche Mög- lichkeiten denkbar. Hier und vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Assis- tenzsystem 2 zumindest zum Teil Cloud-basiert realisiert wird. Alternativ oder zusätzlich läuft das Assistenzsystem 2 zumindest zum Teil als App auf einem Smart-Device 1 1. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Benutzerschnittstel- le 7 von einem solchen Smart-Device 11 bereitgestellt wird. Andere Varianten für die Umsetzung der Benutzerschnittstelle 7 sind denkbar. The proposed procedure goes one step further. According to the proposal, the derived user commands based on the laboratory data model 5 are implemented by means of the assistance system 2 in an implementation step 10. This means that when a previously derived user command 9 is implemented, the laboratory data model 5 is used in order to be able to carry out the implementation as tailored as possible to the respective laboratory environment 1. This relates, for example, to the most user-friendly control of a laboratory device or the generation of documentation in which relevant status information on the laboratory environment 1 is also automatically recorded. Numerous possibilities are conceivable for the implementation of the proposed procedure. Here and preferably it is provided that the assistance system 2 is implemented at least in part on a cloud basis. Alternatively or additionally, the assistance system 2 runs at least partly as an app on a smart device 11. In particular, it is advantageous if the user interface 7 is provided by such a smart device 11. Other variants for implementing the user interface 7 are conceivable.
Der Interaktionsschritt 6 und/oder der Umsetzungsschritt 10 wird bzw. werden aber nicht nur basierend auf dem Labor-Datenmodell 5, sondern auch zusätz- lich in Abhängigkeit von mindestens einer Zustandsinformation 12 durchgeführt. Die Zustandsinformation 12 repräsentiert die in der Laborumgebung 1 herr- schende, jeweils aktuelle Situation, die beispielsweise durch die Lage des La- borbenutzers B oder die von den Laborgeräten bereitgestellten Laborgeräte- werte betrifft. Im Einzelnen handelt es sich bei der Zustandsinformation 12 also beispielsweise um die Lage des Laborbenutzers B in der Laborumgebung 1 und/oder um die in einem vorbestimmten Nahbereich des Laborbenutzers B ge- legenen Laborentitäten 3 und/oder um den Zustand einer aktuell ablaufrelevan- ten Laborentität 3. The interaction step 6 and / or the implementation step 10 is or are carried out not only on the basis of the laboratory data model 5, but also additionally as a function of at least one piece of status information 12. The status information 12 represents the current situation prevailing in the laboratory environment 1, which relates, for example, to the position of the laboratory user B or the laboratory device values provided by the laboratory devices. Specifically, the status information 12 is, for example, the position of the laboratory user B in the laboratory environment 1 and / or the laboratory entities 3 located in a predetermined vicinity of the laboratory user B and / or the status of a currently process-relevant laboratory entity 3.
Sofern es sich bei der Zustandsinformation 12 um Laborgerätewerte handelt, ist es vorzugsweise so, dass zur Ermittlung des Zustands einer Laborentität 3 mit- tels des Assistenzsystems 2 in einem Ausleseschritt über eine Geräteschnitt- stelle Laborgerätewerte, insbesondere Messwerte, von Laborentitäten 3, insbe- sondere von Laborgeräten, empfangbar sind. If the status information 12 is laboratory device values, it is preferably such that, in order to determine the status of a laboratory entity 3 by means of the assistance system 2, in a reading step via a device interface, laboratory device values, in particular measured values, from laboratory entities 3, in particular from laboratory equipment.
Bei der obigen Zustandsinformation 12 kann es sich aber auch um eine Infor- mation von jedweder der Laborumgebung 1 zugeordneten Datenquelle han- deln. Dies betrifft beispielsweise eine Kamera, die die Durchführung eines Ar- beitsschritts des Laborablaufs dokumentiert. The above status information 12 can, however, also be information from any data source assigned to the laboratory environment 1. This concerns, for example, a camera that documents the implementation of a work step in the laboratory process.
Der grundsätzliche Aufbau des Labor-Datenmodells 5 lässt sich der Darstellung gemäß Fig. 2 entnehmen. Demnach umfasst das Labor-Datenmodell 5 eine Anzahl von Labor-Datenobjekten 13, die jeweils eine Laborentität 3 der Labo- rumgebung 1 datentechnisch abbilden. In besonders bevorzugter Ausgestal- tung sind die Labor-Datenobjekte 13 in der jeweiligen Laborentität gespeichert und/oder aus der jeweiligen Laborentität auslesbar. Im einfachsten Fall ist in der jeweiligen Laborentität 3 ein Datenlink gespeichert, über den das eigentli- che Labor-Datenobjekt von einem entfernten Server, insbesondere einem Cloud-Server, heruntergeladen werden kann. Insoweit ist der Begriff „ausles- bar“ weit zu verstehen. The basic structure of the laboratory data model 5 can be seen in the illustration according to FIG. 2. Accordingly, the laboratory data model 5 comprises a number of laboratory data objects 13, each of which depicts a laboratory entity 3 of the laboratory environment 1 in terms of data. In a particularly preferred embodiment, the laboratory data objects 13 are stored in the respective laboratory entity and / or readable from the respective laboratory entity. In the simplest case, a data link is stored in the respective laboratory entity 3, via which the actual laboratory data object can be downloaded from a remote server, in particular a cloud server. In this respect, the term “readable” is to be understood broadly.
Hier und vorzugsweise ist das Labor-Datenmodell 5 objektorientiert basierend auf vorbestimmten Datenklassen von Laborentitäten 3 aufgebaut, und zwar derart, dass die Labor-Datenobjekte 13 jeweils parametrierte Instanzen einer jeweiligen Laborentitäts-Datenklasse sind. Die Laborentitäts-Datenklassen können unterschiedliche Arten von Laborentitäten 3 zusammenfassen. Bei- spielsweise sind die ein Laborgerät repräsentierenden Laborentitäten 3 einer Laborentitäts-Datenklasse„Laborgerät“ zugeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist es beispielsweise vorgesehen, dass die einen Probenhalter repräsentieren- den Laborentitäten 3 einer Laborentitäts-Datenklasse„Probenhalter'' zugeord- net sind. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die einen Laborbenutzer B repräsentierenden Laborentitäten 3 einer Laborentitäts- Datenklasse„Laborbenutzer“ zugeordnet sind. Here and preferably the laboratory data model 5 is object-oriented based on predetermined data classes of laboratory entities 3, specifically in such a way that the laboratory data objects 13 are each parameterized instances of a respective laboratory entity data class. The laboratory entity data classes can combine different types of laboratory entities 3. For example, the laboratory entities 3 representing a laboratory device are assigned to a laboratory entity data class “laboratory device”. Alternatively or additionally, provision is made, for example, for the laboratory entities 3 representing a sample holder to be assigned to a laboratory entity data class “sample holder”. Alternatively or in addition, it can be provided that the laboratory entities 3 representing a laboratory user B are assigned to a laboratory entity data class “laboratory user”.
Durch die Klassifizierung der Laborentitäten 3 lassen sich die Labor-Daten- objekte 13 des Labor-Datenmodells 5 auf besonders einfache Weise anlegen. Der Grund hierfür besteht darin, dass eine Laborentitäts-Datenklasse einen Satz von zumindest zum Teil parametrierbaren Eigenschaften umfasst, der beim Anlegen des betreffenden Labor-Datenobjekts 13 der betreffenden Labo- rentitäts-Datenklasse stets dem Labor-Datenobjekt 13 zugeordnet wird. By classifying the laboratory entities 3, the laboratory data objects 13 of the laboratory data model 5 can be created in a particularly simple manner. The reason for this is that a laboratory entity data class comprises a set of at least partially parameterizable properties which are always assigned to the laboratory data object 13 when the laboratory data object 13 of the laboratory data class is created.
Die einer Laborentitäts-Datenklasse zugeordneten Eigenschaften können Attri- bute wie Größenverhältnisse, Ein-/Ausgänge oder dergleichen sowie Methoden wie das Auslesen von Messwerten oder dergleichen umfassen. Ein Teil der Ei- genschaften kann auch gekapselt sein, so dass die Fehlerwahrscheinlichkeit beim Anlegen von Labor-Datenobjekten 13 weiter reduziert werden kann. The properties assigned to a laboratory entity data class can include attributes such as size ratios, inputs / outputs or the like, as well as methods such as reading out measured values or the like. Some of the properties can also be encapsulated so that the probability of errors when creating laboratory data objects 13 can be further reduced.
Der objektorientierte Aufbau des Labor-Datenmodells 5 ist insbesondere im Hinblick auf die Austauschbarkeit des Labor-Datenmodells 5 besonders vorteil- haft. In bevorzugter Ausgestaltung ist eine Instanz des objektorientierten Labor- Datenmodells 5 als solche in dem Assistenzsystem gespeichert, wodurch sich der Austausch des gesamten Labor-Datenmodells 5 als Einheit entsprechend vereinfacht. The object-oriented structure of the laboratory data model 5 is particularly advantageous with regard to the interchangeability of the laboratory data model 5. In a preferred embodiment, an instance of the object-oriented laboratory data model 5 is stored as such in the assistance system, whereby the exchange of the entire laboratory data model 5 as a unit is correspondingly simplified.
Eine besonders einfache Variante für die Durchführung des Konfigurations- schritts 4 lässt sich der Darstellung gemäß Fig. 3 entnehmen. Hier ist es vorge- sehen, dass in dem Konfigurationsschritt 4 über die Benutzerschnittstelle 7 das Labor-Datenmodell 5 aus seiner Bibliothek 14 von Bibliotheksobjekten 15 zu- sammengestellt wird. Dies ist hier und vorzugsweise dadurch realisiert, dass in einem graphischen Konfigurationsscreen 16 Bibliotheksobjekte 15 benutzersei- tig, hier und vorzugsweise durch Drag&Drop, dem Labor-Datenmodell 5 zuge- ordnet werden. Bei der objektorientierten Strukturierung des Labor-Daten- modells 5 repräsentieren die Bibliotheksobjekte 15 vorzugsweise jeweils eine Laborentitäts-Datenklasse, so dass mit der benutzerseitigen Zuordnung über den Konfigurationsscreen 16 das Anlegen einer Instanz der betreffenden Labo- rentitäts-Datenklasse einhergeht. A particularly simple variant for performing the configuration step 4 can be seen in the illustration according to FIG. Provision is made here for the laboratory data model 5 to be compiled from its library 14 of library objects 15 via the user interface 7 in the configuration step 4. This is implemented here and preferably in that library objects 15 are assigned to the laboratory data model 5 by the user in a graphic configuration screen 16, here and preferably by drag and drop. With the object-oriented structuring of the laboratory data model 5, the library objects 15 preferably each represent a laboratory entity data class, so that the user-side assignment via the configuration screen 16 is accompanied by the creation of an instance of the laboratory data class in question.
In dem in Fig. 3 dargestellten Konfigurationsscreen 16 sind die Laborentitäten 3 jeweils als graphische Icons dargestellt. Der Konfigurationsscreen 16 weist auf der rechten Seite eine graphische Darstellung der Bibliothek 14 mit den Biblio- theksobjekten 15 auf, die benutzerseitig in das ebenfalls graphisch dargestellte Labor-Datenmodell 5 überführt werden können. Hier und vorzugsweise erfolgt dies, wie oben angesprochen, durch Drag&Drop. Die Parametrierung der La- bor-Datenobjekte 13 ist vorzugsweise über die Eingabefelder 17 vorgesehen, die unterhalb der Darstellung des Labor-Datenmodells 5 angeordnet sind. In the configuration screen 16 shown in FIG. 3, the laboratory entities 3 are each shown as graphic icons. The configuration screen 16 has on the right-hand side a graphic representation of the library 14 with the library objects 15, which can be transferred by the user to the laboratory data model 5, which is also shown graphically. Here and preferably, as mentioned above, this is done using drag & drop. The parameterization of the laboratory data objects 13 is preferably provided via the input fields 17 which are arranged below the representation of the laboratory data model 5.
Interessant bei der Darstellung der Bibliothek 14 gemäß Fig. 3 ist die Tatsache, dass die in der rechten Spalte der Bibliothek 14 dargestellten Icons jeweils ein sogenanntes Template T1, T2, T3 repräsentieren, bei denen es sich um vorkon- figurierte Laborumgebungen 1 oder um Teile vorkonfigurierter Laborumgebun- gen 1 handelt. Damit ist es möglich, in ähnlicher Form immer wiederkehrende Laborumgebungen 1 auf besonders einfache Weise zu konfigurieren. The fact that the icons shown in the right-hand column of the library 14 each represent a so-called template T 1 , T 2 , T 3 , which are preconfigured laboratory environments 1, is of interest in the representation of the library 14 according to FIG or parts of preconfigured laboratory environments 1. It is thus possible to configure recurring laboratory environments 1 in a similar form in a particularly simple manner.
Um eine optimale Arbeitsweise des vorschlagsgemäßen Verfahrens zu gewähr- leisten. ist es vorzugsweise so, dass das Labor-Datenmodell 5, insbesondere fortlaufend, an die jeweils aktuelle Laborumgebung 1 angepasst wird und dass der Interaktionsschritt 6 und der Umsetzungsschritt 10 stets auf das jeweils ak- tuelle Labor-Datenmodell 5 zugreifen. Damit kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass das Labor-Datenmodell 5, wie oben angesprochen, automatisch, insbesondere auf eine Änderung der Laborumgebung 1 hin, aktualisiert wird. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Labor-Datenmodell 5 mittels einer Benutzereingabe 8, hier und vorzugsweise über den Konfigurationsscreen 16, an die jeweils aktuelle Laborumgebung 1 angepasst. Eine Kombination beider Varianten der Aktualisierung des Labor- Datenmodells 5 ist denkbar. In order to ensure that the proposed method works optimally. it is preferably such that the laboratory data model 5 is adapted, in particular continuously, to the respective current laboratory environment 1 and that the interaction step 6 and the implementation step 10 are always based on the respectively ac- Access the current laboratory data model 5. It can therefore be provided in principle that the laboratory data model 5, as mentioned above, is updated automatically, in particular in response to a change in the laboratory environment 1. In the exemplary embodiment shown, which is preferred in this respect, the laboratory data model 5 is adapted to the current laboratory environment 1 by means of a user input 8, here and preferably via the configuration screen 16. A combination of both variants of updating the laboratory data model 5 is conceivable.
Die Vorteilhaftigkeit der objektorientierten Struktur des Labor-Datenmodells 5 lässt sich anhand des Referenz-Laborablaufs besonders gut zeigen. Der Refe- renz-Laborablauf erfordert in der Laborumgebung 1 zumindest einige Laboren- titäten 3, nämlich eine Analysewaage (Arbeitsschritt 3.), einen Magnetrührer (Arbeitsschritt 6.), ein PH-Meter und einen Temperaturfühler (Arbeitsschritte 7. und 11.) und eine Pipette (Arbeitsschritt 8.). Entsprechend muss das Labor- Datenmodell 5 mindestens die diesen Laborentitäten 3 zugeordneten Labor- Datenobjekte 13 aufweisen. Es lässt sich der Darstellung gemäß Fig. 3 ent- nehmen, dass sich der Konfigurationsschritt 4 für den Referenz-Laborablauf mit wenigen Benutzereingaben 8 durchführen lässt, so dass sich das in Fig. 2 exemplarisch gezeigte Labor-Datenmodell 5 ergibt. The advantageousness of the object-oriented structure of the laboratory data model 5 can be shown particularly well on the basis of the reference laboratory sequence. The reference laboratory procedure requires at least a few laboratory activities 3 in the laboratory environment 1, namely an analytical balance (step 3.), a magnetic stirrer (step 6.), a pH meter and a temperature sensor (steps 7. and 11.) and a pipette (step 8). Accordingly, the laboratory data model 5 must have at least the laboratory data objects 13 assigned to these laboratory entities 3. It can be seen from the representation according to FIG. 3 that the configuration step 4 for the reference laboratory sequence can be carried out with a few user inputs 8, so that the laboratory data model 5 shown as an example in FIG. 2 results.
Bei den Benutzereingaben 8 handelt es sich in besonders bevorzugter Ausge- staltung zumindest zum Teil um Spracheingaben, wobei das vorschlagsgemä- ße Verfahren eine spezielle Systematik zur Sprachverarbeitung vorsieht. Diese Systematik der Sprachverarbeitung ist grundsätzlich der Darstellung gemäß Fig. 4 zu entnehmen. Demnach werden in dem Interaktionsschritt 6 über die Benutzerschnittstelle 7 vorzugsweise Audio-Signale 18 erfasst, wobei aus den Audio-Signalen 18 in einem Spracherkennungsschritt 19 basierend auf einem Sprachmodell 20 ein strukturierter Text 21 erzeugt wird. In a particularly preferred embodiment, the user inputs 8 are at least partially voice inputs, the proposed method providing a special system for voice processing. This system of language processing can be seen in principle from the illustration according to FIG. Accordingly, audio signals 18 are preferably recorded in interaction step 6 via user interface 7, with a structured text 21 being generated from audio signals 18 in a speech recognition step 19 based on a language model 20.
Weiter vorzugsweise wird der Spracherkennungsschritt 19 in Abhängigkeit von dem Labor-Datenmodell 5 und/oder in Abhängigkeit von der oben angespro- chenen Zustandsinformation 12 vorgenommen. Dies bedeutet, dass der Spracherkennungsschritt 19 je nach Labor-Datenmodell 5 unterschiedlich vor- genommen wird. Im Einzelnen bedeutet dies vorzugsweise, dass das dem Spracherkennungsschritt 19 zu Grunde liegende Sprachmodell 20 in Abhängig- keit von den Labor-Datenmodell 5 und/oder in Abhängigkeit von einer obigen Zustandsinformation 12 ausgewählt oder modifiziert wird. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass das dem Sprachmodell 20 zu Grunde liegende Vo- kabular von dem Labor-Datenmodell 5 anhängt. Am Beispiel des Referenz- Laborablaufs bedeutet dies, dass das Sprachmodell 20 den Teil des Vokabu- lars, der beispielsweise auf eine Einheit zum Liquid-Handling gerichtet ist, nicht umfassen muss, da eine Einheit zum Liquid-Handling in dem Labor- Datenmodell 5 nicht enthalten ist. Dies reduziert die Komplexität bei der Spracherkennung deutlich. Sofern das Sprachmodell 20 in Abhängigkeit von der oben angesprochenen Zustandsinformation 12 ausgewählt oder modifiziert werden soll, ist es vorzugsweise so, dass das Sprachmodell 20 auf die jeweils vorhandenen und/oder ablaufrelevanten Laborentitäten 3 zugeschnitten ist. The speech recognition step 19 is also preferably carried out as a function of the laboratory data model 5 and / or as a function of the status information 12 mentioned above. This means that the speech recognition step 19 is carried out differently depending on the laboratory data model 5. In detail, this preferably means that the language model 20 on which the speech recognition step 19 is based, depending on ability is selected or modified by the laboratory data model 5 and / or as a function of the above status information 12. For example, it can be provided that the vocabulary on which the language model 20 is based is attached to the laboratory data model 5. Using the example of the reference laboratory sequence, this means that the language model 20 does not have to include the part of the vocabulary which is directed, for example, to a unit for liquid handling, since a unit for liquid handling in the laboratory data model 5 does not is included. This significantly reduces the complexity of speech recognition. If the language model 20 is to be selected or modified as a function of the above-mentioned status information 12, it is preferably such that the language model 20 is tailored to the respectively existing and / or process-relevant laboratory entities 3.
Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil des Sprachmodells 20 in dem Labor-Datenmodell 5, insbesondere in den Labor-Datenobjekten 13, ent- halten sein. Dabei ist es grundsätzlich auch möglich, dass zumindest ein Teil des Sprachmodells 20 aus der betreffenden Laborentität 3, insbesondere aus dem entsprechenden Laborgerät, in obigem Sinne ausgelesen wird. Alternatively or additionally, at least part of the language model 20 can be contained in the laboratory data model 5, in particular in the laboratory data objects 13. In principle, it is also possible that at least a part of the language model 20 is read out from the relevant laboratory entity 3, in particular from the corresponding laboratory device, in the above sense.
Fig. 4 zeigt weiter, dass der Interaktionsschritt 6 einen Semantik-Analyseschritt 22 umfasst, in dem eine semantische Analyse des in dem Spracherkennungs- schritt 19 erzeugten, strukturierten Text 21 basierend auf einem Semantikmo- dell 23 vorgenommen wird, wobei in der semantischen Analyse der jeweilige Benutzerbefehl 9 von dem strukturierten Text 21 abgeleitet wird. 4 further shows that the interaction step 6 comprises a semantic analysis step 22 in which a semantic analysis of the structured text 21 generated in the speech recognition step 19 is carried out based on a semantic model 23, the semantic analysis of the respective user command 9 is derived from the structured text 21.
Ein obiger Semantik-Analyseschritt 22 ist, wie auch der oben angesprochene Spracherkennungsschritt 19, grundsätzlich bekannt. Allerdings wird der Seman- tik-Analyseschritt 22 wiederum in Abhängigkeit von dem Labor-Datenmodell 5 vorgenommen. Dies bedeutet vorzugsweise, dass solche Benutzerbefehle bei dem Semantik-Analyseschritt 22 unberücksichtigt bleiben, die keinen Bezug zu den tatsächlich vorhandenen Labor-Entitäten 3 der Laborumgebung 1 haben. Im Einzelnen ist es entsprechend vorgesehen, dass das dem Semantik- Analyseschritt 22 zu Grunde liegende Semantikmodell 23 in Abhängigkeit von dem Labor-Datenmodell 5 und/oder in Abhängigkeit von einer oben angespro- chenen Zustandsinformation 12 ausgewählt oder modifiziert wird. Alternativ o- der zusätzlich kann es auch hier vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil des Semantikmodells 23 in dem Labor-Datenmodell 5, hier und vorzugsweise in den Labor-Datenobjekten 13, enthalten ist. An above semantic analysis step 22, like the speech recognition step 19 mentioned above, is basically known. However, the semantics analysis step 22 is again carried out as a function of the laboratory data model 5. This preferably means that such user commands are not taken into account in the semantics analysis step 22 which have no relation to the laboratory entities 3 of the laboratory environment 1 that are actually present. Specifically, provision is made accordingly that the semantics model 23 on which the semantics analysis step 22 is based is selected or modified as a function of the laboratory data model 5 and / or as a function of the status information 12 mentioned above. Alternatively or additionally, it can also be provided here that at least part of the Semantic model 23 is contained in the laboratory data model 5, here and preferably in the laboratory data objects 13.
Am Beispiel von Arbeitsschritt 3. des Referenz-Laborablaufs könnte eine Spracheingabe des Laborbenutzers B die Aussprache des Befehls„Abwiegen Puffersalze“ umfassen. Dadurch, dass das Sprachmodell 20, wie oben ange- sprochen, auf die im Referenz-Laborablauf reduzierte Laborumgebung 1 zuge- schnitten ist, ergeben sich keine Probleme bei der Spracherkennung. Das Glei- che gilt für die Durchführung des Semantik-Analyseschritts 22, da die wenigen in der Laborumgebung 1 vorhandenen Laborentitäten 3 eine geringe Anzahl vorbestimmter Benutzerbefehle erlaubt. Daher ist auch der Semantik- Analyseschritt 22 leicht umsetzbar und mit einer geringen Fehlerwahrschein- lichkeit verbunden. Using the example of work step 3 of the reference laboratory sequence, a voice input by laboratory user B could include the pronunciation of the command “Weigh buffer salts”. Because the language model 20, as mentioned above, is tailored to the laboratory environment 1 reduced in the reference laboratory sequence, there are no problems with speech recognition. The same applies to the implementation of the semantic analysis step 22, since the few laboratory entities 3 present in the laboratory environment 1 allow a small number of predetermined user commands. The semantic analysis step 22 can therefore also be easily implemented and is associated with a low error probability.
Die Umsetzung des jeweiligen Benutzerbefehls 9 ist, wie oben angesprochen, ebenfalls in Abhängigkeit von dem Labor-Datenmodell 5 vorgesehen. Dies ba- siert auf der Erkenntnis, dass nur eine eindeutige, auf die jeweilige Laborentität 3 zugeschnittene Umsetzung des Benutzerbefehls 9 eine fehlerfreie Abarbei- tung gewährleistet. Im Einzelnen wird in diesem Sinne vorgeschlagen, dass für jeden Benutzerbefehl 9 eine Umsetzungsvorschrift vorgesehen ist, nach der der jeweilige Benutzerbefehl 9 umgesetzt wird und die in besonders bevorzugter Ausgestaltung zumindest zum Teil in dem zugeordneten Labor-Datenobjekt 13 enthalten ist. Ein Austausch der betreffenden Laborentität 3 führt damit automa- tisch zu einer entsprechenden Anpassung der Umsetzungsvorschrift. As mentioned above, the implementation of the respective user command 9 is also provided as a function of the laboratory data model 5. This is based on the knowledge that only an unambiguous implementation of the user command 9 tailored to the respective laboratory entity 3 guarantees error-free processing. In particular, it is proposed in this sense that an implementation rule is provided for each user command 9, according to which the respective user command 9 is implemented and which, in a particularly preferred embodiment, is at least partly contained in the assigned laboratory data object 13. An exchange of the relevant laboratory entity 3 thus automatically leads to a corresponding adjustment of the implementation rule.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung lässt sich zumindest ein Teil der Umset- zungsvorschrift aus der zugeordneten Laborentität 3, insbesondere aus dem zugeordneten Laborgerät, in obigem Sinne auslesen. Damit ist die obige, au- tomatische Anpassung besonders leicht realisierbar. In a further preferred embodiment, at least part of the implementation rule can be read out from the assigned laboratory entity 3, in particular from the assigned laboratory device, in the above sense. The above automatic adjustment can thus be implemented particularly easily.
Die Umsetzungsvorschrift kann in ganz unterschiedlicher Weise realisiert sein. Vorzugsweise sind in der Umsetzungsvorschrift eine Steuersequenz für die Umsetzung des Benutzerbefehls 9 und die an der Umsetzung des Benutzerbe- fehls 9 beteiligten Laborentitäten 3 enthalten. Am Beispiel des Arbeitsschritts 3. des Referenz-Laborablaufs umfasst die Umsetzungsvorschrift für den Benut- zerbefehl„Abwiegen Puffersalze“ eine Steuersequenz für die zugeordnete Ana- lysewaage, so dass die Analysewaage einen Messzyklus startet und den ent- sprechenden Messwert in einem Display ausgibt. The implementation rule can be implemented in completely different ways. A control sequence for the implementation of the user command 9 and the laboratory entities 3 involved in the implementation of the user command 9 are preferably contained in the implementation rule. Using the example of step 3 of the reference laboratory process, the implementation rule for the user command “Weighing buffer salts” includes a control sequence for the assigned analysis lysis scales so that the analysis scales start a measuring cycle and show the corresponding measured value on a display.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung betrifft zumindest ein vorbe- stimmter Benutzerbefehl 9 die Dokumentation des tatsächlichen Laborablaufs. In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise eine Labordokumentation 24 des tatsächlichen Laborablaufs in der Laborumgebung 1 definiert, wobei ein vorbe- stimmter Benutzerbefehl 9 die Aktualisierung der Labordokumentation 24 ist. Vorzugsweise erfolgt das Aktualisieren der Labordokumentation 24 ereignisba- siert, wobei, weiter vorzugsweise, ein das Aktualisieren auslösendes Ereignis eine Benutzereingabe 8 ist. Besonders bevorzugt ist, dass der Labordokumen- tation 24 eine in Fig. 5 angedeutete Labordokumentations-Datenstruktur 25 zur Abbildung des tatsächlichen Laborablaufs in der Laborumgebung 1 zugeordnet ist, wobei die Labordokumentations-Datenstruktur 25 eine Anzahl von Labordo- kumentations-Datenobjekten 26 aufweist, die jeweils einen Arbeitsfortschritt im Laborablauf abbilden. In a particularly preferred embodiment, at least one predetermined user command 9 relates to the documentation of the actual laboratory process. In this context, a laboratory documentation 24 of the actual laboratory sequence in the laboratory environment 1 is preferably defined, a predetermined user command 9 being the updating of the laboratory documentation 24. The laboratory documentation 24 is preferably updated in an event-based manner, wherein, more preferably, an event that triggers the update is a user input 8. It is particularly preferred that the laboratory documentation 24 is assigned a laboratory documentation data structure 25, indicated in FIG. 5, for mapping the actual laboratory sequence in the laboratory environment 1, the laboratory documentation data structure 25 having a number of laboratory documentation data objects 26 which map a work progress in the laboratory process.
Die durch die Labordokumentations-Datenobjekte 26 abgebildeten Arbeitsfort- schritte können jegliche Art von Ereignissen sein. Hier und vorzugsweise han- delt es sich bei diesen Ereignissen um Benutzer-bezogene Ereignisse und/oder Geräte-bezogene Ereignisse. The work progress shown by the laboratory documentation data objects 26 can be any type of event. Here and preferably these events are user-related events and / or device-related events.
Fig. 5 zeigt, dass zumindest einem Teil der Labordokumentations-Datenobjekte 26 jeweils mindestens ein Labor-Datenobjekt 13 zugeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Labordokumentations-Datenstruktur 25 neben dem tatsächlichen La- borablauf im engeren Sinne auch Informationen zu den für den Laborablauf re- levanten Laborentitäten 3 umfasst. Im Ergebnis handelt es sich bei der Labord- okumentations-Datenstruktur 25 um eine zumindest zum Teil objektorientiert aufgebaute Datenstruktur, die einen strukturierten Zugriff auf alle für den La- borablauf relevanten Daten erlaubt. FIG. 5 shows that at least one laboratory data object 13 is assigned to at least some of the laboratory documentation data objects 26. This means that the laboratory documentation data structure 25, in addition to the actual laboratory process in the narrower sense, also includes information on the laboratory entities 3 relevant for the laboratory process. As a result, the laboratory documentation data structure 25 is an at least partially object-oriented data structure which allows structured access to all data relevant to the laboratory process.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Aktualisieren der Labordokumentations-Datenstruktur 25 basierend auf einer oben angesproche- nen Zustandsinformation 12 vorgenommen wird. Dabei kann es vorgesehen sein, dass zumindest einem Teil der Labordokumentations-Datenobjekte 26 zumindest ein Teil der oben angesprochenen, empfangenen Laborgerätewerte zugeordnet werden. Damit können Gerätewerte automatisch Einzug in die Lab- ordokumentation 24 finden, ohne dass dies vom Laborbenutzer ausgelöst wer- den muss. As an alternative or in addition, it can be provided that the updating of the laboratory documentation data structure 25 is carried out on the basis of state information 12 mentioned above. It can be provided that at least some of the laboratory documentation data objects 26 have at least some of the above-mentioned received laboratory device values be assigned. In this way, device values can automatically find their way into the laboratory documentation 24 without this having to be triggered by the laboratory user.
Am Beispiel des Referenz-Laborablaufs bedeutet dies, dass die Labordoku- mentations-Datenstruktur 25 nicht nur Labordokumentations-Datenobjekte 26 umfasst, die den insgesamt 13 Arbeitsschritten entsprechen, sondern auch die Labor-Datenobjekte 13, die die Laborentitäten 3 der Analysewaage, des Mag- netrührers, des PH-Meters mit Temperaturfühler, der Pipette und der Pumpe abbilden. Ferner ist es vorzugsweise so, dass beispielsweise der in Arbeits- schritt 3. ermittelte Messwert des Gewichts der Puffersalze mittels des Assis- tenzsystems 2 empfangen und dem betreffenden Labordokumentations- Datenobjekt 26 zugeordnet wird. Damit ist der betreffende Messwert in logisch strukturierter Weise abgelegt, ohne dass der Laborbenutzer B irgendwelche or- ganisatorischen Anweisungen geben muss. Using the example of the reference laboratory process, this means that the laboratory documentation data structure 25 not only includes laboratory documentation data objects 26, which correspond to the total of 13 work steps, but also the laboratory data objects 13, which the laboratory entities 3 of the analytical balance, the magnetic the mixer, the PH meter with temperature sensor, the pipette and the pump. Furthermore, it is preferably such that, for example, the measured value of the weight of the buffer salts determined in work step 3 is received by means of the assistance system 2 and assigned to the relevant laboratory documentation data object 26. The relevant measured value is thus stored in a logically structured manner, without the laboratory user B having to give any organizational instructions.
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist andeutungsweise zu entnehmen, dass die La- bordokumentation 24 nicht nur die Labordokumentations-Datenstruktur 25 um- fasst, sondern auch die Audiodaten 18 zu den jeweiligen Spracheingaben so- wie den im Rahmen des Spracherkennungsschritts 19 ermittelten, strukturierten Text 21. Damit liegen gewissermaßen drei Beschreibungsarten für die Labord- okumentation vor. Die resultierende Redundanz führt zu einer besonders hohen Zuverlässigkeit bei der Ermittlung des tatsächlichen Laborablaufs basierend auf Labordokumentation 24. The illustration according to FIG. 1 suggests that the laboratory documentation 24 not only includes the laboratory documentation data structure 25, but also the audio data 18 for the respective voice inputs and the structured text determined in the context of the voice recognition step 19 21. There are thus three types of description for the laboratory documentation. The resulting redundancy leads to a particularly high level of reliability when determining the actual laboratory sequence based on laboratory documentation 24.
Das vorschlagsgemäße Assistenzsystem 2 kann eine Vielzahl weiterer, vorbe- stimmter Benutzerbefehle 9 bereitstellen. Beispielsweise kann ein vorbestimm- ter Benutzerbefehl 9 das Ansteuern von Laborentitäten 3, insbesondere von Laborgeräten, sein, wobei das Ansteuern der Laborentitäten 3 auf einen ent- sprechenden Benutzerbefehl 9 nach der zugeordneten Umsetzungsvorschrift basierend auf dem Labor-Datenmodell 5, insbesondere auf dem entsprechen- den Labor-Datenobjekt 13, durchgeführt wird. Das betreffende Labor- Datenobjekt 13 enthält beispielsweise ein Kommunikationsprotokoll für die Kommunikation mit der betreffenden Laborentität 3, insbesondere dem betref- fenden Laborgerät. Dadurch ist die Kommunikation mit dem betreffenden La- borgerät stets sichergestellt, auch wenn bei gleichzeitiger Aktualisierung des Labor-Datenmodells 5 das Laborgerät ausgetauscht worden ist. The assistance system 2 according to the proposal can provide a large number of further, predetermined user commands 9. For example, a predetermined user command 9 can be the control of laboratory entities 3, in particular laboratory devices, the control of the laboratory entities 3 in response to a corresponding user command 9 according to the assigned implementation rule based on the laboratory data model 5, in particular on the corresponding the laboratory data object 13 is carried out. The laboratory data object 13 concerned contains, for example, a communication protocol for communication with the laboratory entity 3 concerned, in particular the laboratory device concerned. This means that communication with the relevant store bor device is always ensured, even if the laboratory device has been replaced while the laboratory data model 5 is being updated at the same time.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass ein vorbestimmter Benutzerbefehl 9 die Anforderung von Verbrauchsmaterial ist, wobei die Anfor- derung von Verbrauchsmaterial auf einen entsprechenden Benutzerbefehl 9 nach der zugeordneten Umsetzungsvorschrift basierend auf dem Labor- Datenmodell 5, insbesondere auf dem entsprechenden Labor-Datenobjekt 13, durchgeführt wird. Konkret kann es sich dabei um das Verbrauchsmaterial han- deln, das die Laborentität 3 für ihren Betrieb benötigt. Am Beispiel einer Labo- rentität 3 in Form eines Single-Use Bioreaktors kann das anzufordernde Ver- brauchsmaterial ein für den Bioreaktor passender Single-Use-Reaktorbeutel sein. Eine ausdrückliche Anforderung seitens des Laborbenutzers B erübrigt sich nach dieser Variante des vorschlagsgemäßen Verfahrens. Alternatively or in addition, it can be provided that a predetermined user command 9 is the request for consumables, the request for consumables on a corresponding user command 9 according to the assigned implementation rule based on the laboratory data model 5, in particular on the corresponding laboratory data object 13, is carried out. Specifically, this can be the consumables that laboratory entity 3 needs for its operation. Using the example of a laboratory facility 3 in the form of a single-use bioreactor, the consumable material to be requested can be a single-use reactor bag suitable for the bioreactor. An express request on the part of laboratory user B is unnecessary according to this variant of the proposed method.
Weiter alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass ein vorbe- stimmter Benutzerbefehl 9 einen Übersetzungsschritt umfasst, in dem die Do- kumentations-Datenstruktur 25 in eine insbesondere natürlichsprachige Form basierend auf einer Übersetzungsvorschrift in eine ausgewählte Landessprache übersetzt wird. Hier wird deutlich, dass die Labordokumentations-Datenstruktur 25 gewissermaßen ein Meta-Datenformat bereitstellt, das landessprachenun- abhängig ist und insoweit maschinell in jedwede Landessprache übersetzt wer- den kann. As an alternative or in addition, it can be provided that a predetermined user command 9 includes a translation step in which the documentation data structure 25 is translated into a particular natural language based on a translation rule in a selected national language. It becomes clear here that the laboratory documentation data structure 25 provides a meta-data format, as it were, which is independent of the national language and to this extent can be automatically translated into any national language.
Die obige Unabhängigkeit der vorschlagsgemäßen Labordokumentation 24 von der jeweiligen Landessprache ist insbesondere vorteilhaft im Hinblick auf die Kooperation von Laborumgebungen 1 , in denen mit unterschiedlicher Landes- sprache, unterschiedlichem Dialekt, unterschiedlichem Laborjargon, oder der- gleichen kommuniziert wird. Die vorschlagsgemäße Labordokumentations- Datenstruktur 25 ist für all diese Laborumgebungen 1 identisch und erlaubt mit- tels des obigen Übersetzungsschritts eine einfache und vorzugsweise maschi- nelle Übersetzung in die jeweils benutzte Landessprache, den jeweils benutz- ten Dialekt und den jeweils benutzten Laborjargon. The above independence of the proposed laboratory documentation 24 from the respective national language is particularly advantageous with regard to the cooperation of laboratory environments 1 in which communication takes place with different national languages, different dialects, different laboratory jargon, or the like. The proposed laboratory documentation data structure 25 is identical for all these laboratory environments 1 and, by means of the above translation step, allows a simple and preferably machine translation into the respective national language, the respective dialect and the respective laboratory jargon used.
Es darf noch darauf hingewiesen werden, dass die Unabhängigkeit von einer Landessprache nicht nur die Labordokumentations-Datenstruktur 25, sondern auch das Labor-Datenmodell 5 betrifft. Alle diesbezüglichen Ausführungen gel- ten für das Labor-Datenmodell 5 entsprechend. It should also be pointed out that independence from a national language not only affects the laboratory documentation data structure 25, but also concerns the laboratory data model 5. All relevant statements apply accordingly to the laboratory data model 5.
Angesichts der durchgängigen Verfügbarkeit des Labor-Datenmodells 5 in jeder Phase des Laborablaufs lassen sich die Benutzereingaben 8 mit vergleichswei- se geringem Aufwand einer Plausibilitätsprüfung unterziehen. Hierfür wird vor- geschlagen, dass in einem Plausibilitätsschritt die Benutzereingabe 8 nach ei- ner Plausibilitätsvorschrift im Hinblick auf Plausibilität mit der Laborumgebung 1 überprüft wird. Im Falle einer unplausiblen Benutzereingabe 8 wird über die Benutzerschnittstelle 7 vorzugsweise eine Warnmeldung ausgegeben. In view of the continuous availability of the laboratory data model 5 in every phase of the laboratory process, the user inputs 8 can be subjected to a plausibility check with comparatively little effort. For this purpose, it is proposed that the user input 8 be checked in a plausibility step according to a plausibility rule with regard to plausibility with the laboratory environment 1. In the event of an implausible user input 8, a warning message is preferably output via the user interface 7.
Es wurde schon erläutert, dass das vorschlagsgemäße Assistenzsystem 2 vor- zugsweise Cloud-basiert realisiert sein kann und damit eine Internetanbindung an einen Cloud-Server 27 aufweist. Diesem Konzept folgend, können grund- sätzlich mehrere räumlich getrennte Teil-Laborumgebungen vorgesehen sein, die dem Assistenzsystem 2 in vorschlagsgemäßer Weise über eine Internet- verbindung, insbesondere über einen Cloud-Server 27, zugeordnet sind. It has already been explained that the proposed assistance system 2 can be implemented preferably cloud-based and thus has an Internet connection to a cloud server 27. In accordance with this concept, a number of spatially separate sub-laboratory environments can in principle be provided, which are assigned to the assistance system 2 in the manner proposed via an Internet connection, in particular via a cloud server 27.
Schließlich darf noch darauf hingewiesen werden, dass das Labor-Datenmodell 5 grundsätzlich auch eine Abbildung des Laborablaufs selbst umfassen kann. In diesem Fall handelt es sich bei jedweden Laboraktionen, die einem Laborab- lauf zugeordnet sind, ebenfalls um oben angesprochene Laborentitäten 3, die durch entsprechende Labor-Datenobjekte 13 abgebildet werden. Folgerichtig kann der Konfigurationsscreen 16 oder ein ähnlicher Konfigurationsscreen ge- nutzt werden, um die Laborabläufe basierend auf den Bibliotheksobjekten 15 einer Bibliothek 14 anzulegen. Auch hier ist es denkbar, dass Templates von vordefinierten Teilabläufen auswählbar sind, um die Definition eines Laborab- laufs zu vereinfachen. Finally, it should also be pointed out that the laboratory data model 5 can in principle also include a mapping of the laboratory process itself. In this case, any laboratory actions that are assigned to a laboratory sequence are also the laboratory entities 3 mentioned above, which are mapped by corresponding laboratory data objects 13. The configuration screen 16 or a similar configuration screen can consequently be used to create the laboratory processes based on the library objects 15 of a library 14. Here, too, it is conceivable that templates of predefined partial processes can be selected in order to simplify the definition of a laboratory process.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Assistenzsystem 2 zur Durchführung eines vorschlagsgemäßen Verfahrens als solches beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Ver- fahren darf verwiesen werden. Bezugszeichenliste According to a further teaching which is of independent importance, an assistance system 2 for carrying out a proposed method is claimed as such. Reference may be made to all statements relating to the proposed procedure. List of reference symbols
1 Laborumgebung 1 laboratory environment
2 Assistenzsystem 2 assistance system
3 Laborentität 3 laboratory entity
4 Konfigurationsschritt 4 configuration step
5 Labor-Datenmodell 5 laboratory data model
6 Interaktionsschritt 6 interaction step
7 Benutzerschnittstelle 7 User interface
8 Benutzereingaben 8 User inputs
9 Benutzerbefehl 9 User command
10 Umsetzungsschritt 10 implementation step
11 Smart-Device 11 Smart device
12 Zustandsinformation 12 Status information
13 Labor-Datenobjekt 13 Laboratory data object
14 Bibliothek 14 library
15 Bibliotheksobjekt 15 library object
16 Konfigurationsscreen 16 configuration screen
17 Eingabefelder 17 input fields
18 Audiosignal 18 audio signal
19 Spracherkennungsschritt 19 voice recognition step
20 Sprachmodell 20 language model
21 strukturierter Text 21 structured text
22 Semantik-Analyseschritt 22 Semantic Analysis Step
23 Semantikmodell 23 semantic model
24 Labordokumentation 24 laboratory documentation
25 Labordokumentations-Datenstruktur 25 Laboratory documentation data structure
26 Labordokumentations-Datenobjekt26 Laboratory Documentation Data Object
27 Cloud-Server 27 cloud server
B Laborbenutzer B laboratory user

Claims

Patentansprüche Claims
1 . Verfahren zur Unterstützung von Laborabläufen in einer insbesondere bi- oprozesstechnischen Laborumgebung (1 ) mittels eines Assistenzsystems (2), wobei der Laborumgebung (1 ) eine Anzahl von Laborentitäten (3) wie eine An- zahl von Laborgeräten zugeordnet ist und wobei mittels des Assistenzsystems (2) in einem Konfigurationsschritt (4) die Laborumgebung (1 ) in einem aus- tauschbaren Labor-Datenmodell (5) datentechnisch abgebildet wird, 1 . A method for supporting laboratory processes in a laboratory environment (1), in particular with a bioprocess technology, by means of an assistance system (2), the laboratory environment (1) being assigned a number of laboratory entities (3) such as a number of laboratory devices, and wherein the assistance system ( 2) in a configuration step (4) the laboratory environment (1) is mapped in terms of data in an exchangeable laboratory data model (5),
wobei mittels des Assistenzsystems (2) in einem Interaktionsschritt (6) über ei- ne Benutzerschnittstelle (7) Benutzereingaben (8), insbesondere Spracheinga- ben, eingebbar sind und von den Benutzereingaben (8) mit dem Labor- Datenmodell (5) abgeglichene, vorbestimmte Benutzerbefehle abgeleitet wer- den, wherein by means of the assistance system (2) in an interaction step (6) via a user interface (7), user inputs (8), in particular voice inputs, can be entered and compared with the laboratory data model (5) by the user inputs (8), predefined user commands are derived,
wobei mittels des Assistenzsystems (2) in einem Umsetzungsschritt (10) die abgeleiteten Benutzerbefehle basierend auf dem Labor-Datenmodell (5) umge- setzt werden. wherein the derived user commands based on the laboratory data model (5) are implemented by means of the assistance system (2) in an implementation step (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenz- system (2) zumindest zum Teil Cloud-basiert realisiert wird, und/oder, dass das Assistenzsystem (2) zumindest zum Teil als App auf einem Smart-Device (11 ) läuft. 2. The method according to claim 1, characterized in that the assistance system (2) is implemented at least partially cloud-based, and / or that the assistance system (2) at least partially as an app on a smart device (11) running.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der In- teraktionsschritt (6) und/oder der Umsetzungsschritt (10) zusätzlich in Abhän- gigkeit von mindestens einer Zustandsinformation (12) durchgeführt wird bzw. werden, vorzugsweise, dass die Zustandsinformation (12) die Lage des La- borbenutzers (B) in der Laborumgebung (1 ) und/oder die in einem vorbestimm- ten Nahbereich des Laborbenutzers (B) gelegenen Laborentitäten (3) und/oder den Zustand einer Laborentität (3) betrifft. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the interaction step (6) and / or the implementation step (10) is or are additionally carried out as a function of at least one piece of status information (12), preferably that the Status information (12) relates to the position of the laboratory user (B) in the laboratory environment (1) and / or the laboratory entities (3) and / or the status of a laboratory entity (3) located in a predetermined vicinity of the laboratory user (B) .
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Zustands einer Laborentität (3) mittels des Assistenzsystems (2) in einem Ausleseschritt über eine Geräteschnittstelle Laborgerätewerte, insbesondere Messwerte, von Laborentitäten, insbesondere von Laborgeräten, empfangbar sind. 4. The method according to claim 3, characterized in that in order to determine the status of a laboratory entity (3) by means of the assistance system (2) laboratory device values, in particular measured values, can be received from laboratory entities, in particular from laboratory devices, in a read step via a device interface.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Labor-Datenmodell (5) eine Anzahl von Labor-Daten- objekten (13) umfasst, die jeweils eine Laborentität (3) der Laborumgebung (1 ) datentechnisch abbilden, vorzugsweise, dass die Labor-Datenobjekte (13) in der jeweiligen Laborentität (3) gespeichert sind und/oder aus der jeweiligen La- borentität (3) auslesbar sind. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the laboratory data model (5) comprises a number of laboratory data objects (13), each of which depicts a laboratory entity (3) of the laboratory environment (1) in terms of data technology, preferably that the laboratory data objects (13) are stored in the respective laboratory entity (3) and / or can be read from the respective laboratory entity (3).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Labor-Datenmodell (5) objektorientiert basierend auf vorbe- stimmten Datenklassen von Laborentitäten (3) aufgebaut ist derart, dass die Labor-Datenobjekte (13) jeweils parametrierte Instanzen einer jeweiligen Labo- rentitäts-Datenklasse sind, vorzugsweise, dass die ein Laborgerät repräsentie- renden Laborentitäten (3) einer Laborentitäts-Datenklasse„Laborgerät“ zuge- ordnet sind, und/oder, dass die einen Probenhalter repräsentierenden Laboren- titäten (3) einer Laborentitäts-Datenklasse "Probenhalter" zugeordnet sind, und/oder, dass die einen Laborbenutzer (B) repräsentierenden Laborentitäten (3) einer Laborentitäts-Datenklasse "Laborbenutzer" zugeordnet sind. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the laboratory data model (5) is object-oriented based on predetermined data classes of laboratory entities (3) such that the laboratory data objects (13) each parameterized instances of a respective laboratory data class, preferably that the laboratory entities (3) representing a laboratory device are assigned to a laboratory entity data class “laboratory device”, and / or that the laboratory entities (3) representing a sample holder are assigned to a laboratory entity Data class “sample holder” are assigned, and / or that the laboratory entities (3) representing a laboratory user (B) are assigned to a laboratory entity data class “laboratory user”.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Instanz des objektorientierten Labor-Datenmodells (5) als solche in dem Assistenzsys- tem (2) austauschbar gespeichert ist. 7. The method according to claim 6, characterized in that an instance of the object-oriented laboratory data model (5) is stored as such in the assistance system (2) in an exchangeable manner.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass in dem Konfigurationsschritt (4) über die Benutzerschnittstelle (7) das Labor-Datenmodell (5) aus einer Bibliothek (14) von Bibliotheksobjekten (15) zusammengestellt wird, vorzugsweise, indem in einem grafischen Konfigu- rationsscreen (16) Bibliotheks-Datenobjekte benutzerseitig, beispielsweise durch Drag&Drop, dem Labor-Datenmodell (5) zugeordnet werden. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the configuration step (4) the laboratory data model (5) is compiled from a library (14) of library objects (15) via the user interface (7), preferably in that library data objects are assigned to the laboratory data model (5) by the user in a graphical configuration screen (16), for example by drag & drop.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Biblio- theksobjekte (15) jeweils eine Laborentitäts-Datenklasse repräsentieren. 9. The method according to claim 8, characterized in that the library objects (15) each represent a laboratory entity data class.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Labor-Datenmodell (5), insbesondere fortlaufend, an die je- weils aktuelle Laborumgebung (1 ) angepasst wird und dass der Interaktions- schritt (6) und der Umsetzungsschritt (10) stets auf das jeweils aktuelle Labor- Datenmodell (5) zugreifen, vorzugsweise, dass das Labor-Datenmodell (5) mit- tels einer Benutzereingabe (8) an die jeweils aktuelle Laborumgebung (1 ) an- gepasst wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the laboratory data model (5), in particular continuously, is adapted to the respective current laboratory environment (1) and that the interaction step (6) and the implementation step (10) always refer to the current laboratory Access the data model (5), preferably so that the laboratory data model (5) is adapted to the current laboratory environment (1) by means of a user input (8).
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass in dem Interaktionsschritt (6) über die Benutzerschnittstelle (7) Audiosignale (18) erfasst werden und dass aus den Audiosignalen (18) in ei- nem Spracherkennungsschritt (19) basierend auf einem Sprachmodell (20) ein strukturierter Text (21 ) erzeugt wird. 1 1. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the interaction step (6) audio signals (18) are recorded via the user interface (7) and that from the audio signals (18) in a speech recognition step (19) based on a Language model (20) a structured text (21) is generated.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spracher- kennungsschritt (19) in Abhängigkeit von dem Labor-Datenmodell (5) und/oder in Abhängigkeit von der Zustandsinformation (12) vorgenommen wird, vor- zugsweise, dass das dem Spracherkennungsschritt (19) zugrundeliegende Sprachmodell (20) in Abhängigkeit von dem Labor-Datenmodell (5) und/oder in Abhängigkeit von einer Zustandsinformation (12) ausgewählt oder modifiziert wird, und/oder, dass zumindest ein Teil des Sprachmodells (20) in dem Labor- Datenmodell (5), insbesondere in den Labor-Datenobjekten (13), enthalten ist. 12. The method according to claim 1 1, characterized in that the speech recognition step (19) is performed as a function of the laboratory data model (5) and / or as a function of the status information (12), preferably that the Speech recognition step (19) underlying language model (20) is selected or modified as a function of the laboratory data model (5) and / or as a function of state information (12), and / or that at least part of the language model (20) in the Laboratory data model (5), in particular in the laboratory data objects (13), is included.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Interaktionsschritt (6) einen Semantik-Analyseschritt (22) umfasst, in dem eine semantische Analyse des strukturierten Texts (21 ) basierend auf einem Se- mantikmodell (23) vorgenommen wird und dass in der semantischen Analyse der jeweilige Benutzerbefehl (8) von dem strukturierten Text (21 ) abgeleitet wird. 13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the interaction step (6) comprises a semantic analysis step (22) in which a semantic analysis of the structured text (21) based on a semantic model (23) is carried out and that in the semantic analysis the respective user command (8) is derived from the structured text (21).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Semantik-Analyseschritt (22) zugrundeliegende Semantikmodell (23) in Abhän- gigkeit von dem Labor-Datenmodell (5) und/oder in Abhängigkeit von einer Zu- standsinformation (12) ausgewählt oder modifiziert wird, und/oder, dass zumin- dest ein Teil des Semantikmodells (23) in dem Labor-Datenmodell (5), insbe- sondere in den Labor-Datenobjekten (13), enthalten ist. 14. The method according to claim 13, characterized in that the semantic model (23) on which the semantic analysis step (22) is based is selected as a function of the laboratory data model (5) and / or as a function of status information (12) or is modified, and / or that at least a part of the semantic model (23) is contained in the laboratory data model (5), in particular in the laboratory data objects (13).
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass für jeden Benutzerbefehl (9) eine Umsetzungsvorschrift vorge- sehen ist, nach der der jeweilige Benutzerbefehl (9) umgesetzt wird, vorzugs- weise, dass zumindest ein Teil der Umsetzungsvorschrift in dem zugeordneten Labor-Datenobjekt (13) enthalten ist. 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an implementation rule is provided for each user command (9), according to which the respective user command (9) is implemented, preferably wise that at least part of the implementation rule is contained in the assigned laboratory data object (13).
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umset- zungsvorschrift eine Steuersequenz für die Umsetzung des Benutzerbefehls (9) und die an der Umsetzung des Benutzerbefehls (9) beteiligten Laborentitäten (3) enthalten sind. 16. The method according to claim 15, characterized in that the implementation rule contains a control sequence for the implementation of the user command (9) and the laboratory entities (3) involved in the implementation of the user command (9).
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Labordokumentation (24) des tatsächlichen Laborablaufs in der Laborumgebung (1 ) definiert ist und dass ein vorbestimmter Benutzerbefehl (9) die Aktualisierung der Labordokumentation (24) ist, vorzugsweise, dass das Aktualisieren der Labordokumentation (24) ereignisbasiert erfolgt, weiter vor- zugsweise, dass ein das Aktualisieren auslösendes Ereignis eine Benutzerein- gabe (8) ist. 17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that laboratory documentation (24) of the actual laboratory process in the laboratory environment (1) is defined and that a predetermined user command (9) is to update the laboratory documentation (24), preferably that the updating of the laboratory documentation (24) takes place on an event basis, further preferably that an event which triggers the updating is a user input (8).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Labordo- kumentation (24) eine Labordokumentations-Datenstruktur (25) zur Abbildung des tatsächlichen Laborablaufs in der Laborumgebung (1 ) zugeordnet ist und dass die Labordokumentations-Datenstruktur (25) eine Anzahl von Labordoku- mentations-Datenobjekten (26) aufweist, die jeweils einen Arbeitsfortschritt im Laborablauf abbilden. 18. The method according to claim 17, characterized in that the laboratory documentation (24) is assigned a laboratory documentation data structure (25) for mapping the actual laboratory process in the laboratory environment (1) and that the laboratory documentation data structure (25) has a number of Has laboratory documentation data objects (26) which each depict a work progress in the laboratory process.
19. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Labordokumentations-Datenobjekte (26) abgebildeten Arbeitsfort- schritte Ereignisse, insbesondere Benutzer-bezogene Ereignisse und/oder Ge- räte-bezogene Ereignisse, sind. 19. The method according to claim 16 or 17, characterized in that the work progress mapped by the laboratory documentation data objects (26) are events, in particular user-related events and / or device-related events.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Teil der Labordokumentations-Datenobjekte (26) jeweils mindestens ein Labor-Datenobjekt (13) zugeordnet wird. 20. The method according to any one of claims 16 to 19, characterized in that at least one part of the laboratory documentation data objects (26) is assigned at least one laboratory data object (13).
21. Verfahren nach Anspruch 2 und ggf. nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktualisieren der Labordokumentations- Datenstruktur (25) basierend auf der Zustandsinformation (12) vorgenommen wird. 21. The method according to claim 2 and optionally according to one of claims 16 to 20, characterized in that the updating of the laboratory documentation data structure (25) is carried out based on the status information (12).
22. Verfahren nach Anspruch 3 und ggf. nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Teil der Labordokumentations- Datenobjekte (26) zumindest ein Teil der empfangenen Laborgerätewerte zu- geordnet werden. 22. The method according to claim 3 and optionally according to one of claims 16 to 21, characterized in that at least some of the laboratory documentation data objects (26) are assigned to at least some of the received laboratory device values.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein vorbestimmter Benutzerbefehl (9) das Ansteuem von Labo- rentitäten (3), insbesondere von Laborgeräten, ist und dass das Ansteuern der Laborentitäten (3) auf einen entsprechenden Benutzerbefehl (9), insbesondere nach der zugeordneten Umsetzungsvorschrift, basierend auf dem Labor- Datenmodell (5), insbesondere auf dem entsprechenden Labor-Datenobjekt (13), durchgeführt wird. 23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a predetermined user command (9) is the control of laboratory units (3), in particular laboratory devices, and that the control of the laboratory entities (3) is in response to a corresponding user command ( 9), in particular according to the assigned implementation rule, based on the laboratory data model (5), in particular on the corresponding laboratory data object (13).
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein vorbestimmter Benutzerbefehl (9) die Anforderung von Ver- brauchsmaterial ist und dass die Anforderung von Verbrauchsmaterial auf ei- nen entsprechenden Benutzerbefehl (9), insbesondere nach der zugeordneten Umsetzungsvorschrift, basierend auf dem Labor-Datenmodell (5), insbesondere auf dem entsprechenden Labor-Datenobjekt (13), durchgeführt wird. 24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a predetermined user command (9) is the request for consumables and that the request for consumables is based on a corresponding user command (9), in particular according to the assigned implementation rule, based on the laboratory data model (5), in particular on the corresponding laboratory data object (13).
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein vorbestimmter Benutzerbefehl (9) einen Übersetzungsschritt umfasst, in dem die Dokumentations-Datenstruktur (25) in eine, vorzugsweise natürtichsprachige, Form basierend auf einer Übersetzungsvorschrift in eine ausgewählte Landessprache übersetzt wird. 25. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a predetermined user command (9) comprises a translation step in which the documentation data structure (25) translates into a, preferably natural language, form based on a translation rule in a selected national language becomes.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass in einem Plausibilitätsschritt die Benutzereingabe (8) nach einer Plausibilitätsvorschrift im Hinblick auf Plausibilität mit der Laborumgebung (1 ), insbesondere mit dem Labor-Datenmodell (5), überprüft wird, vorzugsweise, dass im Falle einer unplausiblen Benutzereingabe über die Benutzerschnittstel- le eine Warnmeldung ausgegeben wird. 26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a plausibility step the user input (8) is checked according to a plausibility rule with regard to plausibility with the laboratory environment (1), in particular with the laboratory data model (5), preferably that a warning message is output via the user interface in the event of an implausible user input.
27. Assistenzsystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vor- hergehenden Ansprüche. 27. Assistance system for carrying out a method according to one of the preceding claims.
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