Willkommen zu einem neuen Beitrag in unserem Blog. Heute wollen wir uns näher mit dem Internet der Dinge (auf Englisch „Internet of Things“, abgekürzt IoT) und dessen Anwendungsmöglichkeiten bei den Kühlschränken für Apotheken und Labore befassen, die wir bei Coreco über unseren Geschäftsbereich MedicalLab vertreiben.
Die Entstehung des Internets der Dinge
Wir beginnen diesen Artikel mit einem kurzen historischen Rückblick und stellen die Person vor, die den Begriff «Internet der Dinge» geprägt hat.
Der Begriff «Internet der Dinge» (IoT) wurde 1999 von Kevin Ashton bei einer Präsentation bei Procter & Gamble geprägt. Er ist Mitbegründer des Automatic Identification Laboratory am MIT. Er leistete Pionierarbeit im Bereich der RFID-Technologie (Radio Frequency Identification, z. B. bei Barcode-Lesegeräten) für das Lieferkettenmanagement. Außerdem gründete er Zenzi, ein Unternehmen, das Technologien zur Energieerfassung und -steuerung herstellt.
Vielleicht kann dieses Zitat von Kevin Ashton, das er 2009 für das Magazin „RFID“ verfasste, dabei helfen, das Internet der Dinge (IoT) in seinem Kern zu verstehen.
“Wenn wir Computer hätten, die alles wissen, was es über die Dinge zu wissen gibt, und dabei die Daten nutzen würden, die sie ohne unser Zutun sammeln, könnten wir alles nachverfolgen und erfassen und so Abfall, Verluste und Kosten erheblich reduzieren. Wir wüssten, wann Dinge ersetzt, repariert oder entsorgt werden müssen und ob sie noch frisch oder bereits veraltet sind.“.
”Wir müssen Computern eigene Mittel zur Informationserfassung an die Hand geben, damit sie die Welt in ihrer ganzen zufälligen Pracht selbst sehen, hören und erkunden können.“
Kevin Ashton
Diese Zitate von Kevin Ashton haben Ihnen sicherlich einen Eindruck von der Philosophie vermittelt, die hinter der Entwicklung des IoT steht.
In diesem Artikel werden wir uns eingehender mit dieser Technologie befassen und versuchen, die entscheidende Rolle des Internets der Dinge im medizinischen Bereich zu verstehen.
Einführung in das Internet der Dinge (IoT)
Das ‘Ding’ im IoT kann jedes beliebige Gerät mit beliebigen integrierten Sensoren sein, das in der Lage ist, Daten über ein Netzwerk zu erfassen und zu übertragen, ohne dass ein manueller Eingriff erforderlich ist. Die in das Objekt integrierte Technologie ermöglicht es ihm, mit seinen internen Zuständen und der äußeren Umgebung zu interagieren, was wiederum den Entscheidungsprozess unterstützt.
Derzeit sind mehr als 20.000 Millionen Geräte mit dem Internet verbunden, und diese Zahl steigt weiter an. Es gibt fast dreimal so viele mit dem Internet verbundene Geräte wie Menschen auf der Erde. Diese Zahlen rechtfertigen mehr als deutlich, warum man es IoT oder «Internet der Dinge» nennt.
Wachstum im Gesundheitswesen
Die Technologie des Internets der Dinge (IoT) hat sich so rasant entwickelt, dass sie herkömmliche Technologiesysteme im Gesundheitswesen hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Funktionen bereits in den Schatten gestellt hat.
IoT-Anwendungen in den Bereichen Pharmazie und Klinik, Biowissenschaften oder Wellness (die zur Verbesserung der Lebensqualität und des Lebensstandards beitragen) sowie im Einzelhandel revolutionieren die Geräte, insbesondere jene, die in Labors, Apotheken und anderen klinischen Bereichen zum Einsatz kommen, und bieten ihnen unermessliche Vorteile.
Eine dieser IoT-Anwendungen ist die Fernüberwachung der Temperatur, die wir in unsere Kühlschränke integriert haben. Die Vorteile einer Lösung zur Fernüberwachung der Temperatur sind für Branchen, in denen die Temperatur eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Produktqualität spielt, von unschätzbarem Wert.
Vorteile der Fernüberwachung der Temperatur über das IoT
Die Anwendungsmöglichkeiten eines Fernüberwachungssystems für die Temperatur sind vielfältig. Im Folgenden werden wir einige der Vorteile dieser Überwachungssysteme aufzeigen:
1. Sofortige Benachrichtigungen und Warnmeldungen
Ein System zur Fernüberwachung der Temperatur liefert Echtzeitmessungen der Temperatur im Inneren eines Kühlschranks. Damit können Unternehmen die spezifischen Anforderungen ermitteln und überwachen, die ein Produkt benötigt, um unter optimalen Bedingungen gelagert zu werden. Darüber hinaus werden alle diese Daten auf einer sicheren Plattform gespeichert.
2. Produktivität
Die von den Temperatursensoren erfassten Daten können genutzt werden, um wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen. Diese Erkenntnisse können uns Aufschluss darüber geben, wann Produkte verderben. Auch andere Daten, die mit den Temperaturmesswerten zusammenhängen, ermöglichen es uns, vorausschauend zu handeln. Unabhängig von der Art der Ware hilft dies Unternehmen dabei, die Zuverlässigkeit ihrer Produkte zu verbessern.
3. Zugriff von entfernten Standorten aus
Die Fernüberwachung der Temperatur kann von entfernten Standorten aus erfolgen. Auf die Daten, die von den in den Kühlschränken integrierten Temperatursensoren erfasst werden, kann von überall auf der Welt über eine Webanwendung oder eine mobile App zugegriffen werden.
4. Die Einhaltung der Vorschriften sicherstellen
Kühlgelagerte Produkte müssen bestimmte Sicherheits- und Qualitätsstandards erfüllen, die von den zuständigen Aufsichtsbehörden festgelegt wurden. Durch die Fernüberwachung der Temperatur können Unternehmen ihre Produkte schützen, indem sie deren Temperatur kontrollieren und so die für das jeweilige Produkt vorgeschriebenen Lagerungsvorschriften einhalten.
Das Internet der Dinge im medizinischen Bereich
Es gibt keinen Bereich des Lebens oder der Wirtschaft, der nicht von dieser Vernetzung betroffen ist, und das Gesundheitswesen bildet da keine Ausnahme. Im medizinischen Bereich gibt es von Tag zu Tag mehr Geräte, die mit dem IoT verbunden sind.
Der Nutzen des IoT im Gesundheitswesen scheint derzeit grenzenlos zu sein. Im Mittelpunkt stehen dabei die Verbesserung der Sicherheit von Patienten und Personal sowie die Erweiterung der Möglichkeiten von Ärzten und dem übrigen medizinischen Personal, um den Patienten immer wirksamere Behandlungen zu gewährleisten.
Labore und Krankenhäuser werden immer intelligenter. Früher musste das gesamte medizinische Personal manuell mit den Geräten interagieren, um alle Aufgaben zu erledigen. Dank des Internets können die Geräte nun miteinander kommunizieren und sind benutzerfreundlicher, da sie Informationen untereinander austauschen können.
Mittlerweile ist diese Fähigkeit zur Messung und Kommunikation in fast allen Kühlgeräten integriert, insbesondere im medizinischen Bereich. Die Geräte können miteinander kommunizieren, ohne dass Menschen überhaupt mit ihnen interagieren müssen.
Warum ist das wichtig?
Beispielsweise kann ein System zur Fernüberwachung der Temperatur eine Warnmeldung senden, wenn die Temperatur eines Kühl- oder Gefrierschranks zu hoch wird, woraufhin dieser Kühlschrank oder Gefrierschrank wiederum seine eigene Temperatur anpassen kann, sofern er über die entsprechende Technologie verfügt.
IoT-Geräte in Laboren
Das beste Beispiel für ein IoT-Gerät in einem Labor ist ein System zur Fernüberwachung der Temperatur. Diese Systeme können alles Mögliche leisten, von der Überwachung der Temperatur in Ihrem Labor bis hin zur Überprüfung auf CO₂-Leckagen.
Wie läuft das ab?
Wenn das Fernüberwachungssystem für die Temperatur anhand voreingestellter Parameter ein Problem feststellt, senden die damit verbundenen Geräte eine Warnmeldung an andere Geräte. Diese können entweder mit dem System verbunden sein oder Geräte sein, die das Personal zur Überwachung der Warnmeldungen nutzt. (Häufig handelt es sich dabei um Computer, Tablets oder Smartphones.).
IoT-Geräte sind zudem sehr wertvoll, um Labore dabei zu unterstützen, die von der Norm geforderten Qualitätsstandards für Arzneimittel oder Impfstoffe einzuhalten. Die meisten dieser Produkte müssen unter bestimmten Bedingungen gekühlt gelagert werden. IoT-Geräte können die Einhaltung dieser Richtlinien gewährleisten, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist.
Fortschritte in der Forschung erzielen
Mithilfe von IoT-Geräten können Labore riesige Datenmengen erfassen und diese Daten zudem weitergeben, sodass sie in viel größerem Umfang und auf vielfältigere Weise genutzt werden können. Das IoT im Gesundheitswesen dient dazu, große Datenmengen von zahlreichen Geräten (nicht nur aus Laboren) zu erfassen und für die Nutzung bereitzustellen.
Der Zugriff auf all diese Daten erhöht nicht nur die Sicherheit des Patienten, der das unter optimalen Bedingungen gekühlte Plasma, den Impfstoff oder das Medikament erhält, sondern trägt auch dazu bei, die in den Vorschriften festgelegten Parameter einzuhalten.
Zusammenfassend lässt sich sagen: Eine zuverlässige Temperaturüberwachung verbessert die Patientenversorgung in medizinischen Einrichtungen.
Vorteile von Temperaturregelsystemen in Laboren
Jedes Mal, wenn wir ein biologisches Experiment wiederholen wollen und es nicht gelingt, dreht sich die Diskussion zunächst um die Lagerungsqualität der Reagenzien und um die Möglichkeit, dass der Laborant vom Temperaturprotokoll abgewichen ist.
Und obwohl noch viele andere Faktoren eine Rolle spielen, wie beispielsweise die Leistung anderer wichtiger Laborgeräte sowie die Umgebungsbedingungen im Labor selbst, wird in der Regel zunächst die Temperatur überprüft.
Durch den Einsatz von Technologien, die eine zuverlässige Überwachung der eingestellten Temperatur in Labor-Kühlschränken ermöglichen und so Probleme identifizieren, die die Versuchsergebnisse beeinflussen könnten, lassen sich viele dieser Faktoren aus der Gleichung eliminieren. Darüber hinaus ermöglicht die Anbindung der Laborüberwachungssysteme an das Internet der Dinge (IoT) den Fernzugriff auf die Daten, was eine effizientere Arbeitsweise ermöglicht.
Die Laborüberwachung wird zunehmend zur Norm
Die Überwachung von Laborkühlschränken wird immer mehr zur Selbstverständlichkeit. So Miguel Osuna, Vertriebsleiter von Coreco und Coreco MedicalLab. «Die ständige Temperaturüberwachung ist eine wesentliche Voraussetzung für die Kühllagerung, da Kühlschränke Medikamente oder Impfstoffe im Wert von Tausenden von Euro enthalten können und zudem viele Wochen oder Monate an Arbeit repräsentieren können, wenn sie zur Aufbewahrung von Versuchsproben genutzt werden», erklärt er.
«In letzter Zeit haben wir außerdem beobachtet, dass bei den Geräten eine größere Steuerungsfähigkeit gefragt ist – nicht nur, um etwas so Einfaches wie eine offen gelassene Tür zu erkennen, sondern auch, um die Temperatur über einen bestimmten Zeitraum hinweg zu überwachen, um Probleme zu erkennen, die mit herkömmlichen Messsystemen schwerer zu erfassen sind.“.
Die Notwendigkeit der Datenerhebung
Auch wenn dies nicht direkt in unseren Zuständigkeitsbereich fällt, wird es immer wichtiger, nützliche Daten von allen Geräten zu erfassen, aus denen sich ein Labor zusammensetzt. Zu unseren Kühlschränken gesellen sich bereits weitere Geräte, die traditionell nicht an irgendein Labornetzwerk angeschlossen waren – pH-Messgeräte, Waagen, Blutgasanalysatoren und andere Instrumente –, doch nach und nach wurden sie in das Internet der Dinge (IoT) integriert, um immer genauere Informationen darüber zu erhalten, was in einem Labor vor sich geht.
Umweltüberwachung
Zu diesen Kontrollen kommt noch die Umgebungsüberwachung hinzu, die in Laboren zunehmend zur Routine wird, da Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit die Leistung der Laborgeräte beeinträchtigen können.
Der Einsatz von Überwachungstechnologien zur Gewährleistung einer stabilen Laborumgebung kann Probleme wie statische Aufladung, die die Ladung der Spitzen beeinträchtigen kann, und erhöhte Luftfeuchtigkeit, die bei Verwendung von Kühlblöcken auf dem Deckel zu Kondensation führen kann, beseitigen und somit einen zuverlässigeren Betrieb gewährleisten.
Medizinische Kühlgeräte und Laborversuche
Das Internet der Dinge in Kühlschränken für medizinische Zwecke schützt nicht nur die wertvollsten Vermögenswerte eines Labors, sondern trägt auch dazu bei, die Reproduzierbarkeit vieler für eine Studie notwendiger Experimente zu verbessern und alle Aspekte im Zusammenhang mit deren Sicherheit zu optimieren.
Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von IoT-Geräten im Labor besteht darin, dass dadurch eine kontinuierliche Datenerfassung gewährleistet ist.
Die Verfügbarkeit all dieser Daten erleichtert den Einsatz von Algorithmen des maschinellen Lernens oder der KI (Künstliche Intelligenz), um Trends zu erkennen, die andernfalls möglicherweise übersehen worden wären oder unbemerkt geblieben wären, und trägt zudem zur Qualität und zur Erreichung des Ziels des Experiments bei.
Manuel Mellado, Produktmanager bei Coreco, erklärt: »Die in unseren Kühlschränken integrierten Geräte haben zahlreichen Kunden dabei geholfen, Temperaturschwankungen in ihren Kühlschränken zu erkennen, wodurch sie vorbeugende Wartungsmaßnahmen durchführen konnten und so verhindern konnten, dass die gelagerten Produkte verderben oder das Experiment scheiterte.».
Außerdem, so fügt er hinzu, liefert das in unseren Geräten integrierte System unseren Kunden Daten für die Berichte gemäß Teil 11 des CFR; auf diese Weise unterstützen wir Unternehmen, die elektronische Geräte zur Kontrolle von Dokumenten und Unterschriften einsetzen, bei der Authentifizierung der elektronischen Aufzeichnungen.
Anbindung von Labor-Kühlschränken an das IoT
Bei den herkömmlichen Ansätzen zur Überwachung von Labor-Kühlschränken mussten die Endnutzer die Protokolle manuell auf Papier ausfüllen. Das Internet der Dinge (IoT) – das es mit dem Internet verbundenen Kühlschränken ermöglicht, Daten über verschiedene Netzwerke zu übertragen, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist – stellt jedoch eine wesentlich effizientere Vorgehensweise dar.
Die Geräte, die wir in unseren Kühlschränken verwenden, lassen sich über Bluetooth mit einem Desktop-Computer, einem Handy oder einem Telefon verbinden, das die Daten alle paar Sekunden in die Cloud hochlädt.
Außerdem gibt es keine Kabel, sodass die Installation sehr einfach ist und es Wissenschaftlern beispielsweise ermöglicht, bei Bedarf auf ihre gespeicherten Daten zuzugreifen – sei es von ihrem Büro, von zu Hause oder aus einem anderen Labor.
Mellado fügt hinzu: «Die Vernetzung steigert die Produktivität, da sich die Forscher so auf ihre Arbeit konzentrieren können und nicht auf die Wartung oder Überwachung der Geräte. Außerdem erhalten sie Benachrichtigungen, wenn ein potenzielles Problem auftritt, und können so ihre Geräte mithilfe einer zuverlässigen Technologie im Griff behalten.».
Er fährt fort: «Wie bei den meisten modernen Geräten, beispielsweise medizinischen Kühlschränken, kann die Einführung einer Laborüberwachung mit IoT-Anbindung dazu führen, dass wir uns zu sehr auf die Technologie verlassen, doch die Vorteile überwiegen bei weitem die Nachteile.»
Die Labore sind zunehmend miteinander vernetzt
Angesichts der Vorteile von Laborüberwachungstechnologien und der weit verbreiteten IoT-Geräte scheint es unvermeidlich, dass diese zunehmend miteinander vernetzt werden. Coreco forscht weiterhin nach Möglichkeiten, intelligente Technologien in seine Kühlgeräte zu integrieren, damit ein Labor Zugang zu möglichst vielen Daten erhält und mit anderen Geräten innerhalb desselben Laborraums interagieren kann.
Die digitale Transformation vorantreiben: Wie das Internet der Dinge die Produktivität in Laboren neu definiert
Es wurde bereits viel darüber gesprochen, wie das Internet der Dinge (IoT) das moderne Leben zu Hause voraussichtlich verändern wird. Diese vernetzten Netzwerke aus digitalen Geräten und Haushaltsgeräten, die über eine bidirektionale Kommunikation mit einer zentralen Cloud verbunden sind, versprechen, den Alltag zu vereinfachen, indem sie Daten über die Nutzung von Technologien wie Kühlschränken und Waschmaschinen sicher austauschen.
Wenn wir uns mit unseren Geräten zu Hause oder im Beruf verbinden, lernen diese unsere Gewohnheiten und Vorlieben kennen und werden viele unserer Aufgaben automatisch erledigen oder uns einfache Optionen vorschlagen. Das Internet der Dinge (IoT) ist darauf ausgelegt, unser hektisches Leben zu vereinfachen und uns Zeit zu verschaffen, damit wir mehr Freizeit haben.
IoT im Haushalt
Die Technologien und Prinzipien, die dem Internet der Dinge (IoT) in unseren Haushalten zugrunde liegen, haben jedoch bereits einen ebenso tiefgreifenden Wandel in der Laborumgebung bewirkt.
In den letzten Jahren haben vernetzte Geräte (darunter auch Labor-Kühlschränke) aufgrund der Vorteile, die sie in Bezug auf höhere Effizienz, Produktivität und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften bieten, stark an Bedeutung gewonnen.
Durch die Zusammenführung der Daten einer großen Anzahl von Geräten kann die prädiktive Analyse sogar dazu genutzt werden, Trends und Erkenntnisse zu identifizieren, um den Einsatz und die Leistung der Anlagen zu optimieren.
In diesem Artikel gehen wir näher darauf ein, wie das IoTT die Möglichkeiten im Laborumfeld neu definiert und wie die neuesten technologischen Fortschritte die vermeintlichen Hindernisse für dessen Einführung überwinden.
Die Zukunft der vernetzten Laborkühlschränke
1. Schnell handeln
Derzeit ist einer der wichtigsten Vorteile eines Labor-Kühlschranks mit vernetzten Technologien die Möglichkeit, schnell zu reagieren, wenn etwas nicht mehr richtig funktioniert.
In einer nächsten Phase kann man durch die Pflege und Analyse der erfassten Daten – und wenn möglich auch der Trends bei den Schwankungen der Metadaten der Messgeräte, wie beispielsweise der Temperaturstabilität – den Beginn des Verderbs der gelagerten Arzneimittel oder Impfstoffe erkennen und eine vollständige Verschwendung vermeiden.
Am besten ist es immer, zu handeln, bevor aus kleinen Problemen größere werden. Diese Systeme können die Laborverantwortlichen dann auf die erforderlichen Maßnahmen hinweisen, beispielsweise um die regelmäßige Wartung der Kühlschränke besser zu planen.
2. Fernunterstützung
Ein weiterer Vorteil des IoT ist das Potenzial der «intelligenten Unterstützung», die es den Nutzern ermöglicht, sich bei Bedarf direkt über das Gerät mit den Geräteherstellern in Verbindung zu setzen.
Dadurch können die Systembetreiber einen Support-Vorgang eröffnen oder die Techniker eine Fernverbindung zu einem Gerät herstellen, um Probleme zu diagnostizieren.
Durch das Abrufen anonymisierter Gerätedaten oder nicht urheberrechtlich geschützter Metadaten ermöglichen vernetzte Systeme den Technikern, Probleme schnell zu lokalisieren und die Systeme zügiger wieder in Betrieb zu nehmen.
Metadaten
Digitale Labore werden Unternehmen zudem dabei unterstützen, produktiver zu arbeiten, indem sie ihnen eine effizientere Verwaltung ihrer Vermögenswerte ermöglichen.
Mithilfe von Metadaten zur Betriebszeit der Geräte können Laboren beispielsweise deren Einsatzplanung optimieren und die Arbeitsauslastung proaktiv ausgleichen.
Ebenso lassen sich defekte Geräte, die nur selten zum Einsatz kommen, weil die Mitarbeiter – nicht jedoch die Laborleiter – wissen, dass ihre Leistung unter dem Optimum liegt, anhand der Nutzungskennzahlen schnell identifizieren, und es können Maßnahmen zu ihrer Behebung ergriffen werden.
Indem sie Möglichkeiten zur effizienteren Nutzung der Instrumente identifizieren, können Unternehmen ihre vorhandenen Ressourcen optimieren, um Produktionsverbesserungen voranzutreiben.
3. Überwachung der Telearbeit
Da die Nutzer über die Cloud mit den Geräten verbunden sind, wird ein weiterer bahnbrechender Vorteil der vernetzten Labore darin bestehen, dass sich die Arbeitsabläufe aus der Ferne überwachen lassen.
Mitarbeiter in Labors, die regelmäßig nachts oder am Wochenende Proben analysieren, verlieren in der Regel viel Zeit damit, sicherzustellen, dass die Geräte während dieser Zeiten ordnungsgemäß funktionieren.
Ebenso kann es bei Geräten, die sich an anderen Orten im Gebäude befinden als die Terminals, an denen die Daten erfasst werden, vorkommen, dass das Personal jede Woche viele Stunden damit verbringt, von einem Ort zum anderen zu laufen, um die Daten seiner Experimente zu notieren.
3.1 Überwachung rund um die Uhr
Durch die Überwachung des Arbeitsablaufs rund um die Uhr können Nutzer die Temperatur ihrer Proben oder Experimente in den Kühlschränken überprüfen und Benachrichtigungen erhalten, sobald ihre Arbeitsabläufe abgeschlossen sind.
Dieses einfache Tool zur Temperaturregelung ist unglaublich nützlich, um die Zeit optimal zu nutzen.
Vernetzte Geräte, wie beispielsweise unsere Kühlschränke in medizinischer Qualität, ermöglichen es den Nutzern, auf Daten zuzugreifen, die ihre Arbeitsabläufe verbessern – dank aktueller Informationen, die direkt aus den Kühlschränken übermittelt werden.
Da die manuelle Eingabe der von den Geräten erfassten Messdaten entfällt, können vernetzte Labore eine lückenlose Einhaltung der Vorschriften gewährleisten, indem sie das Risiko menschlicher Fehler verringern und einheitlichere Arbeitsabläufe ermöglichen.
3.2 Analyse des Arbeitsablaufs
Analytische Arbeitsabläufe können sich noch stärker auf die generierten Datensätze (Datenbibliotheken) stützen. Diese Daten werden kontinuierlich aktualisiert, wie beispielsweise diejenigen, die in Anwendungen zur Temperaturanalyse von Medikamenten, Impfstoffen usw. verwendet werden.
Diese Daten liefern Erkenntnisse, die sich unmittelbar positiv auf die Arbeitsabläufe in Laboren oder Kliniken auswirken. Auf diese Weise können die Labore sicher sein, dass sie bei ihren Entscheidungen stets die besten verfügbaren Informationen nutzen.
3.2.1 Angeschlossene Verbrauchsmaterialien
Nicht nur über das IoT vernetzte Geräte, darunter auch Kühlschränke, tragen dazu bei, dass Labore effizienter arbeiten und die Vorschriften einhalten; dank der kontinuierlichen technologischen Fortschritte sorgen auch vernetzte Verbrauchsmaterialien für eine Beschleunigung der Arbeitsabläufe in den Laboren.
Mithilfe von Barcodes, RFID-Etiketten (Radio Frequency Identification) oder NFC-Chips (Near Field Communication) kann das Laborpersonal problemlos Informationen zur Nutzungshistorie oder zur Modellnummer eines bestimmten Verbrauchsmaterials abrufen.
Auf diese Weise können die Bediener darauf hingewiesen werden, wann Verbrauchsmaterialien, wie beispielsweise das Gas in einem Gerät, ausgetauscht werden müssen, was dazu beiträgt, eine optimale Leistung zu gewährleisten.
Darüber hinaus können diese Technologien dazu genutzt werden, die Geräteeinstellungen automatisch an die Anordnung der jeweiligen Probenplatten anzupassen, was die Effizienz steigert, da die manuelle Einstellung der Parameter entfällt.
Verwaltung der Workflow-Daten in der Cloud mithilfe von LIMS
LIMS (Laborinformationsmanagementsystem) ist eine unverzichtbare Software für jedes mit der Cloud vernetzte Labor und fungiert als zentrale Drehscheibe für den Datenaustausch zwischen Geräten, Anlagen und Personen.
Die weitergegebenen Informationen lassen sich in zwei Kategorien einteilen:
1. Tatsächliche Ergebnisse und Messwerte
2. Metadaten der Geräte, bestehend aus Nutzungsdaten wie den Einschaltzeiten der Geräte, den Systemfehlerprotokollen und der Zeit zwischen den Überprüfungen.
Cloud-basierte Laborinformationsmanagementsysteme (LIMS) bieten Laboren eine eine sichere Möglichkeit, all diese Daten zu organisieren, wodurch der Zugriff auf Informationen schnell und einfach ist und Unternehmen gleichzeitig kontrollieren können, welche Daten an Anbieter von Drittanbieter-Tools übermittelt werden.
Die wichtigsten Vorteile von LIMS
Einer der wichtigsten Vorteile wird darin bestehen, dass ein LIMS zur Verwaltung der Labordaten eingesetzt werden kann und weitere Informationen auf sehr klare und anschauliche Weise zu vermitteln.
Dank interaktiver Dashboards ermöglichen es LIMS den Unternehmen, die Nutzung und Kapazität der Geräte in Echtzeit zu überwachen, um ihre Anlagen effizient zu verwalten und die Geräte bestmöglich auszunutzen.
1. Lagerung und Sichtbarkeit
Wenn diese Daten zentral in einem LIMS gespeichert werden, lassen sie sich in Ressourcenplanungs- oder Gerätebelegungssysteme integrieren, was den Laborteams dabei hilft, ihre Arbeitsauslastung zu steuern und Daten effizienter zu erfassen.
Diese Transparenz des Arbeitsablaufs wird es den Labors zudem erleichtern, sicherzustellen, dass alle über das IoT erfassten Daten präzise und konsistent sind und die gesetzlichen Anforderungen vollständig erfüllen.
2. Reduzierung des Wartungsaufwands
Da die Kalibrierungsprotokolle der Geräte und die Wartungshistorie in einem LIMS gespeichert sind, das die Benutzer benachrichtigt, wenn die Systeme überprüft werden müssen, können die Labore ihre Geräte aktiv verwalten und sicherstellen, dass die Ausrüstung stets einsatzbereit ist.
Auf diese Weise können LIMS Unternehmen dabei helfen, die Häufigkeit ungeplanter Wartungsarbeiten an Geräten zu reduzieren und gleichzeitig die Integrität und Zuverlässigkeit der Daten zu gewährleisten.
Rückverfolgbarkeit in der Pharmabranche
In vielen Branchen, von der Pharmaindustrie bis hin zur Lebensmittel- und Getränkeindustrie, schreiben die Aufsichtsbehörden strengere Vorschriften hinsichtlich der Rückverfolgbarkeit und der Verantwortlichkeit für die generierten Daten vor. Unternehmen sind zunehmend verpflichtet, lückenlose Prüfpfade zu führen, in denen jede Maßnahme oder Entscheidung entlang der Wertschöpfungskette detailliert festgehalten wird.
Da alle Labordaten über ein LIMS gespeichert, abrufbar und gemeinsam nutzbar sind, bieten diese Plattformen den Labors eine schnelle und einfache Möglichkeit, detaillierte Auditprotokolle abzurufen und zu überprüfen.
Darüber hinaus ermöglichen die leistungsstarken Suchfunktionen der neuesten LIMS-Software (Cloud-basierte Laborinformations- und Managementsysteme) autorisierten Benutzern, wie beispielsweise Laborleiter, ungewöhnliche oder nicht vorschriftsmäßige Vorgänge schnell aufzuspüren, was Unternehmen dabei hilft, vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen, um die vollständige Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten.
Wie lassen sich die aus dem IoT gewonnenen Daten sicher organisieren?
Dank der neuesten Fortschritte im Bereich des Internets der Dinge (IoT) und der IT-Lösungen für Laboren stehen Unternehmen nun an der Schwelle zu einer digitalen Transformation, die die Art und Weise, wie sie ihre Arbeitsabläufe organisieren und Entscheidungen treffen, revolutionieren wird.
Dennoch stellen viele Organisationen fest, dass sie noch nicht bereit sind, den Sprung zu einem vollständig vernetzten Labor zu wagen. Die gemeinsamen Anstrengungen von Herstellern und Technologieanbietern helfen den Unternehmen jedoch dabei, die Einführung des IoT im Labor-Ökosystem zu beschleunigen.
IoT in regulierten Umgebungen
Für Organisationen, die in stärker regulierten Umfeldern tätig sind, ist die Art und Weise, wie Daten weitergegeben, abgerufen und genutzt werden, ein berechtigtes Anliegen.
Um beispielsweise die wirtschaftliche Nachhaltigkeit der pharmazeutischen Produktionskette zu gewährleisten, ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Sicherheit und Integrität des geistigen Eigentums nicht beeinträchtigt werden. Ebenso müssen die während der pharmazeutischen Entwicklung gesammelten Informationen gemäß den regulatorischen Richtlinien gespeichert und verwaltet werden.
Datenspeicherung
Die Speicherung von Daten in einer unkontrollierten Cloud, die beispielsweise nicht den neuesten Anforderungen an die Datenintegrität entspricht, könnte die Einhaltung der Vorschriften und zu erheblichen Sanktionen führen.
Glücklicherweise bieten die neuesten cloudbasierten Ansätze für das Datenmanagement im IoT-Bereich eine solide Lösung. Da moderne LIMS alle Daten vor Ort erfassen und verwalten, ermöglichen sie es Unternehmen, genau zu steuern, welche fremden Metadaten sicher an Lieferanten weitergegeben werden können.
Diese strengen Maßnahmen zur Datentrennung gewährleisten, dass Unternehmen alle Vorteile eines vernetzten Labors nutzen können und gleichzeitig die Gewissheit haben, dass ihre eigenen Daten stets unter der Kontrolle des Unternehmens bleiben.
Verfügbarkeit von Ressourcen
Für andere Labore stellt die Verfügbarkeit von Ressourcen ein weiteres häufiges Hindernis für die digitale Transformation dar. Es ist verständlich, dass viele Unternehmen über Altgeräte verfügen und nicht bereit sind, in ein vollständig vernetztes Labor zu investieren.
Ein weit verbreiteter Irrtum ist jedoch, dass die mit der digitalen Transformation verbundenen Vorteile nur dann erzielt werden können, wenn alle Komponenten des Labors mit der Cloud verbunden sind.
In der Praxis lassen sich viele der Vorteile der digitalen Transformation beispielsweise bereits dann nutzen, wenn nur ein oder zwei medizinische Kühlschränke vernetzt werden.
Darüber hinaus besteht für Labore mit umfangreichen Altanlagen die Möglichkeit, die vorhandenen Geräte über die Cloud so zu konfigurieren, dass sie bestimmte Netzwerkfunktionen unterstützen. Dieser Ansatz kann eine nützliche Brücke hin zur vollständigen Vernetzung des Labors darstellen.
Fazit
Das Internet der Dinge (IoT) bietet Laboren ein enormes Potenzial zur Steigerung ihrer Effizienz und Produktivität bei gleichzeitiger Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Dank der kontinuierlichen Fortschritte bei vernetzten Technologien und cloudbasierten LIMS-Plattformen helfen diese Tools Unternehmen dabei, die Vorteile der digitalen Transformation zu nutzen.
Zweifellos wird die Integration dieser über das IoT vernetzten Geräte – insbesondere bei den medizinischen Kühlschränken, die Coreco für Labore, Kliniken und Apotheken herstellt – für unsere Kunden einen großen Fortschritt bedeuten.
Die Bedeutung des Internets der Dinge in Labors und Apotheken
Vielleicht ist Ihr Labor, Ihre Klinik oder Ihre Apotheke darauf vorbereitet, vielleicht aber auch nicht – Sie müssen jedoch planen, wie Sie mit dem Internet der Dinge (IoT) umgehen wollen; es einfach zu ignorieren, ist keine Option.
Möglicherweise können Sie die Einführung in Ihrem Labor, Ihrer Apotheke oder Ihrer Praxis noch hinauszögern, doch dies wird sich schnell als kaum noch realisierbare Option erweisen, da immer mehr Hersteller – wie beispielsweise Coreco – das Internet der Dinge (IoT) in ihre medizinischen Kühlschränke integrieren werden.
Am sinnvollsten erscheint es, das IoT schrittweise einzuführen, jedoch im Rahmen eines kontrollierten Prozesses, der auch das Risiko von Sicherheitsverletzungen verringern soll.
Was ist das Hauptmerkmal des IoT?
Eines der häufig genannten Merkmale ist, dass der Schwerpunkt auf der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) liegt. Darüber hinaus bezieht sich der Begriff, wie bereits erwähnt, auf jedes Gerät – sei es virtuell oder physisch –, das sich direkt oder indirekt mit dem Internet verbinden kann.
Das Beratungsunternehmen Gartner geht davon aus, dass das Internet der Dinge (IoT) im Jahr 2021 mehr als das Zehnfache der Anzahl der menschlichen Internetnutzer umfassen wird.
Auch wenn sich das Gesamtbild des IoT auf den ersten Blick recht einfach darstellen lässt, können die Dinge offenbar ziemlich kompliziert werden, wenn es darum geht, zu entscheiden, wie es implementiert und konfiguriert werden soll. Deshalb ist es immer ratsam, sich an professionelle Beratungsunternehmen zu wenden.
Vorteile des Internets der Dinge
Das Internet der Dinge (IoT) bringt einen bedeutenden Paradigmenwechsel in der Art und Weise mit sich, wie wir arbeiten und über unsere technischen Geräte denken. Das Ausmaß dieses Wandels zeigt sich darin, dass diese Geräte nun Aspekte steuern, die bis vor kurzem noch unvorstellbar waren.
Ein weiteres sehr wichtiges Merkmal ist zudem, dass die Nutzung des Internets der Dinge vollkommen intuitiv ist, da man nicht für jedes Gerät neue Befehle oder Vorgehensweisen lernen muss.
Auch wenn die meisten Vorteile für alle Geräte gelten, können einige davon spezifisch für den jeweiligen Verwendungszweck des Geräts sein, wie dies beispielsweise bei Labor- oder Pharmakühlschränken der Fall ist.
1. Allgemeine Vorteile
- Überwachung der Bestände an Chemikalien/Reagenzien und automatische Nachbestellung.
- Überwachung kontrollierter Umgebungen, wie z. B. Serverräume oder Lagerbereiche für Reagenzien, um zu hohe oder zu niedrige Temperaturen zu erkennen.
- Überwachung von Geräten hinsichtlich der Einhaltung von Vorschriften oder ihrer Funktionsfähigkeit. Dies kann von der Überwachung von Kühl- oder Gefrierschränken bis hin zu Brutkästen reichen, um sicherzustellen, dass diese innerhalb ihres optimalen Temperaturbereichs bleiben.
- Überwachung der Sicherheit und Fernkommunikation mit den Mitarbeitern.
- Überwachung der Proben-Temperaturen, unabhängig davon, ob diese intern oder extern entnommen werden, um sicherzustellen, dass keine Abweichungen vom vorgeschriebenen Lagertemperaturbereich auftreten. Gegebenenfalls sollte sogar der tatsächliche Zeitpunkt der Probenentnahme erfasst werden.
2. Spezifische Vorteile
Andere Labore, Kliniken oder Apotheken haben spezifischere Anforderungen, wobei die Anforderungen an ihre IoT-Geräte sehr unterschiedlich ausfallen können. Dazu könnten gehören:
- Die Identität, den Aufenthaltsort und den Zustand der Patienten überprüfen.
- Die Eingabe von Notizen und Anmerkungen sowie von Behandlungsanweisungen mithilfe von Smart-Stiften ermöglichen.
- Datenerfassung von autonomen Messgeräten.
- Überwachung des Zustands und des Aufenthaltsorts der Mitarbeiter in Situationen, in denen diese alleine arbeiten, mithilfe von tragbaren Geräten.
Derzeit haben wir hinsichtlich der Auswirkungen von IoT-fähigen Geräten erst an der Oberfläche gekratzt. In Zukunft wird es ein immer breiteres Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten geben, das nur durch unsere Vorstellungskraft begrenzt ist. Auf diesem Weg werden auch unsere medizinisch zugelassenen Laborkühlschränke nach und nach mit dieser Art von Technologie ausgestattet werden.
Die häufigsten Fehler im Internet der Dinge
Auch wenn die IoT-Geräte, die wir bei der Herstellung unserer medizinischen Kühlschränke verwenden, die sichersten sind, möchten wir dennoch auf die Sicherheitslücken hinweisen, die bei unsachgemäßer Handhabung bei dieser Art von Geräten auftreten können.
Wie bei den meisten Technologien können auch IoT-Geräte eine Schattenseite haben. Einige dieser Probleme können auf Fehler bei der Konstruktion oder Programmierung der Geräte zurückzuführen sein.
Weitere Probleme treten häufig im Zusammenhang mit dem Datenschutz und der Vertraulichkeit der erhobenen Daten auf.
Allerdings kommt das oben Beschriebene seltener vor als aktive Angriffe auf das IoT. Bislang besteht das Hauptziel darin, sich zu kriminellen Zwecken Zugang zum IoT-Gerät zu verschaffen.
Einige der größten Angriffe zielen in der Regel darauf ab, Geräte für kriminelle Zwecke zu nutzen, wie beispielsweise die Kontrolle über mit dem Internet verbundene Überwachungskameras und andere IoT-Geräte.
In einigen Fällen wurde diese “Entführung” von Geräten nicht dadurch erreicht, dass deren Sicherheit durch Brute-Force-Angriffe umgangen wurde, sondern indem Nachlässigkeiten ausgenutzt wurden, wie beispielsweise das Nichtändern des werkseitig voreingestellten Passworts.
Dies ist nicht das einzige Risiko, denn sobald die Sicherheit eines einzelnen Geräts durchbrochen ist, kann dieses ausgenutzt werden, um Angriffe auf andere Komponenten des Netzwerks zu starten.
Je nach den Absichten des Autors kann er diesen Zugriff nutzen, um interne Daten abzufangen, fehlerhafte Daten einzuschleusen oder die Computer aktiv zu sabotieren, wie es der Stuxnet-Virus getan hat (ein Computerwurm, der Windows-Rechner befällt, im Juni 2010 entdeckt wurde und bis heute sehr gefährlich ist).
Bei einigen IoT-Geräten besteht zwar nur ein geringes physisches Risiko, doch wenn die betreffenden IoT-Geräte Ventile und Heizungen in einem chemischen Produktionsprozess steuern, könnten sie dazu missbraucht werden, eine gewaltige Explosion auszulösen.
Glücklicherweise werden viele der heutigen IoT-Geräte – auch wenn wir uns im Grunde noch in den Anfängen des IoT befinden – bereits unter Berücksichtigung der Sicherheit entwickelt. Viele Geräte, die bereits vor Jahren installiert wurden, können manipuliert werden, und die Ursache der daraus resultierenden Probleme lässt sich unter Umständen nur schwer aufspüren.
Dies könnte zum Teil daran gelegen haben, dass die Hersteller, deren Ingenieure es nicht gewohnt waren, in Sicherheitskategorien zu denken, sich beeilten, Produkte auf den Markt zu bringen, ohne zu erkennen, wie dadurch die potenzielle Anzahl von Angriffen im Netzwerk insgesamt zunahm.
Bewährte Verfahren im Internet der Dinge
Diese Sicherheitsprobleme sind jedoch nicht ungehört geblieben; verschiedene Gruppen setzen derzeit neue Sicherheitsstandards sowohl für die Konzeption als auch für die Umsetzung in IoT-Geräten um.
Es gibt eine Reihe von Maßnahmen, die der Laborleiter ebenfalls ergreifen kann, um dieses Risiko zu minimieren, nämlich die enge Zusammenarbeit mit den Technik- und IT-Teams seiner Organisation.
Einige dieser Schritte sind relativ einfach, aber jemand muss die Verantwortung dafür übernehmen, dass sie auch tatsächlich durchgeführt werden.
- Ändern Sie das Standardpasswort auf allen IoT-Geräten vor deren Installation. Falls der Hersteller ein festes Passwort verwendet, das sich nicht ändern lässt, sollten Sie sich an einen anderen Anbieter wenden.
- Stellen Sie sicher, dass alle nicht verwendeten Ports und Protokolle auf dem Gerät deaktiviert sind.
- Im Idealfall sollten alle Datenübertragungen verschlüsselt sein, und jedes Gerät sollte einen anderen Verschlüsselungsschlüssel verwenden – selbst wenn die IT-Abteilung dafür eine Public-Key-Infrastruktur (PKI) von Grund auf neu einrichten muss.
- Kaufen Sie nach Möglichkeit Geräte, die OTA-Firmware-Updates unterstützen – OTA ist die englische Abkürzung für „Over-The-Air“, also drahtlose Übertragung.
- Kaufen Sie keine Geräte mit bekannten Sicherheitsproblemen, auch wenn Sie dafür auf einige Funktionen verzichten müssen.
- Die Sicherheitsvorkehrungen unterscheiden sich bei IoT-Systemen und herkömmlichen Netzwerken, weshalb es sinnvoll wäre, das Personal, das die vernetzten Kühlschränke bedienen wird, entsprechend zu schulen.
- Stellen Sie sicher, dass ein Protokollprogramm eingerichtet wird, das die Vorgänge auf Ihren IoT-Geräten überwacht, um deren Sicherheit zu gewährleisten.
Zusammenfassung
Wir haben gesehen, wie die Einführung des Internets der Dinge die Abläufe in einem Labor revolutionieren kann – angefangen bei den Kühlschränken –, dass dies jedoch auch Risiken birgt.
Insbesondere da die Hersteller dieses neue Paradigma weiterhin erforschen, sollten Sie nicht vergessen zu überprüfen, ob bei einigen der IoT-Geräte, die sich bereits in Ihrem Labor, Ihrer Klinik oder Ihrer Apotheke befinden, das werkseitige Passwort geändert wurde.
Falls dies noch nicht geschehen ist, muss dies mit den Technikern abgestimmt werden, um sicherzustellen, dass alle Geräte gesperrt wurden – sowohl zur Gewährleistung der Betriebssicherheit als auch zur Vermeidung einer möglichen rechtlichen Haftung.
Wenn man proaktiv vorgeht, ermöglicht das IoT die Neugestaltung vieler Prozesse und verbessert damit sowohl die Datenqualität als auch die Produktivität.
Ansätze im Bereich des Internets der Dinge
Es gibt verschiedene Ansätze für die Implementierung von IoT-Geräten. Derzeit wird am häufigsten ein Standard-TCP/IP-Stack in das IoT-Gerät integriert, sodass es wie jedes andere Netzwerkgerät kommuniziert.
Der Vorteil dabei ist, dass dabei eine Technologie zum Einsatz kommt, die den meisten Smartphones, Computern und Tablets bekannt ist, nämlich WLAN oder Bluetooth.
Der Nachteil ist, dass die Kosten für die Integration der dafür erforderlichen Hardware und Software die Kosten der einzelnen Sensoren in die Höhe treiben. Allerdings ermöglicht dies Interaktionen zwischen den Geräten, sodass bestätigt werden kann, dass eine Nachricht oder eine Datenreihe empfangen wurde.
Die Alternative zur Übertragung über WLAN oder Bluetooth
Auch wenn wir deren Nutzung nicht vorhaben, wollen wir kurz auf eine weitere Alternative zum Datentransfer eingehen.
Dieser alternative Ansatz besteht darin, mehrere kostengünstige Sensoren einzusetzen, die über ein vereinfachtes oder „leichtes“ Kommunikationsprotokoll verfügen, das wesentlich kostengünstiger ist.
Dieses System nutzt eine erweiterbare Open-Source-Struktur, die private Datenfelder umfasst und durch eine einfache Prüfsumme namens „Chirps3“ validiert wird.
Bei Geräten, die geringe Datenmengen übermitteln, führt die Verwendung von Chirps zur Übertragung dieser Messwerte zu einer erheblichen Entlastung der Paketstruktur.
Der Nachteil dabei ist, dass keine Empfangsbestätigung für diese Chirps gesendet wird. Dahinter steht die Überlegung, dass aufgrund der geringen Kosten der Sensoren zahlreiche Sensoren als Unterstützung eingesetzt werden können, sodass der Ausfall eines einzelnen Messwerts keine Auswirkungen auf den Betrieb hat.
Unabhängig davon, welcher Ansatz gewählt wird, müssen die Daten weiterhin empfangen werden. Diese Anforderung lässt sich auf zwei Arten erfüllen:
Der klassischer Ansatz wäre Code einfügen für seine Anwendungen, wie beispielsweise ein Laborinformationsmanagementsystem (LIMS) für ein Analyselabor oder ein Steuerungs- und Datenerfassungssystem (SCADA) für ein Prozessleitsystem. Dieser Ansatz erfordert jedoch für jeden hinzukommenden Sensor individuelle Anpassungen des Systems.
Ein anderer ein praxisorientierterer Ansatz besteht darin, eine IoT-Gateway, das aus einer Middleware-Schicht in Ihrem Netzwerk oder aus einem physischen Hardwaremodul bestehen könnte.
Der Zweck dieser Schnittstelle besteht darin, die Daten der IoT-Geräte zu erfassen, unnötige Informationen herauszufiltern, sie in ein Format umzuwandeln, das die Geräte und Anwendungen in Ihren Labors verstehen können, und sie an diese weiterzuleiten.
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