ChameleonLab : ein Ansatz für integriertes Wissens- und Workflow-Management in biomedizinischen Forschungslaboratorien unter Verwendung kryofunktionaler Speicherchips

Abstract

Diese Dissertation beschreibt Konzeption und Entwicklung eines Systems zum Wissens- und Workflow-Management in biomedizinischen Forschungslaboratorien als Lösungsansatz für Probleme bei konventioneller Laborarbeit. Forschungskontext ist die Entwicklung einer Technologieplattform für Biobanken, deren Kernelement eine Kopplung von Probe und elektronischem Speicherchip ist. Ursprünglich zur Verbesserung beim Management deklarativen Probenwissens gedacht, wird die zusätzliche Nutzung der Speicherchips zur Bewahrung, Verteilung und Nutzung prozeduralen Wissens konzipiert, um die Qualität von Proben bei ihrer Bearbeitung und die Qualität von Probenwissen bereits während seiner Generierung und Akquise sicherzustellen. Beginnend bei einer Anforderungsanalyse wird ein erstes Testsystem zur schrittweisen Benutzerführung unter Abarbeitung elektronischer Workflow-Definitionen konzipiert und umgesetzt. Darauf aufbauend werden in Untersuchungen, Evaluierungen und Benutzerbefragungen weitere Anforderungen identifiziert, die unter Einbeziehung von Aspekten kollaborativer Forschung zur Konzeption und Entwicklung eines CAQ-System verwendet werden, das dezentrales Wissens- und Workflow-Management integriert, benötigtes prozedurales Wissen zur Verfügung stellt, generiertes Wissen akquiriert und somit individuelle Einflüsse minimieren und Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit etablieren kann. Zusätzlich werden Datenstrukturen konzipiert, die zur Integration von Probenröhrchen mit dezentralen Speichern in eine elektronische Lagertank-Infrastruktur benötigt werden.

This PhD thesis deals with the conceptual design and development of a knowledge and workflow management system for biomedical research laboratories as an approach to solve problems associated with the conventional way of doing laboratory work. Research context is the development of a cuttingedge technology platform for biobanks. Its gist is the physical coupling of sample and electronic memory chip. Primarily focusing on improvements in managing sample data, the additional utilisation of the chips for preserving, distributing and using procedural knowledge is designed to assure sample quality during preparation and to assure knowledge quality already during its creation and acquisition. Starting from a requirements analysis, a first test system aiming at user guidance by procssing electronic workflow definitions is designed and developed. Based on this, further examinations and user evaluations show more requirements. Considering also aspects and demands coming from collaborative research scenarios, a CAQ system is conceptually designed and developed which integrates decentralized knowledge and workflow management, provides detailed procedural knowledge to reduce the impact of individual tacit knowing, acquires generated sample knowledge, and thus can establish reproducibility and comparability. Additionally, data structures are designed which are required to interface sample tubes equipped with memory chips with an electronic cryopreservation infrastructure.