DE102007011413A1 - System und Verfahren zur Abwicklung eines Datentransfers im Zusammenhang mit der Auswertung spektroskopisch gewonnener Messsignale - Google Patents

System und Verfahren zur Abwicklung eines Datentransfers im Zusammenhang mit der Auswertung spektroskopisch gewonnener Messsignale Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Abwicklung eines Datentransfers im Zusammenhang mit der Verarbeitung und Auswertung von Messsignalen, die als solche unter Verwendung eines mobilen Spektrometers gewonnen werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche es möglich wird, im Zusammenhang mit der Erfassung spektroskopischer Messsignale und der Verarbeitung derselben Vorteile insbesondere für den Anwender zu bieten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Auswertung spektroskopischer Messsignale, bei welchem im Rahmen eines Spektroskopievorganges Licht in einen Gewebebereich eingekoppelt wird und aus diesem Gewebebereich austretendes Licht erfasst wird, wobei zu diesem Licht Messsignale erfasst werden, die indikativ sind für die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes, wobei diese Messsignale, im Rahmen eines Datentransfervorganges zu einem Auswertungssystem übertragen und ausgewertet werden, und wobei sich dieses Verfahren dadurch auszeichnet, dass im Rahmen einer dem Datentransfervorgang vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt und dass die Abwicklung bzw. der Start des Datentransfervorganges in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung erfolgt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Abwicklung eines Datentransfers im Zusammenhang mit der Verarbeitung und Auswertung von Messsignalen, die als solche unter Verwendung eines mobilen Spektrometers gewonnen werden.
  • Aus DE 103 53 703 A1 ist ein mobiles Miniaturspektrometer bekannt durch welches insbesondere in vivo Stoffanalysen des menschlichen Gewebes durchgeführt werden können. Dieses Miniaturspektrometer ist mit einer Schnittstelle versehen, über welche die jeweiligen Messdaten an eine zentrale Auswertungseinheit übertragen und dort ausgewertet werden können. Die Übertragung der Daten und die Auswertung derselben ist typischerweise kostenbehaftet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche es möglich wird, im Zusammenhang mit der Erfassung spektroskopischer Messsignale und der Verarbeitung derselben Vorteile insbesondere für den Anwender zu bieten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Auswertung spektroskopischer Messsignale, bei welchem
    • – im Rahmen eines Spektroskopievorganges Licht in einen Gewebebereich eingekoppelt wird und aus diesem Gewebebereich austretendes Licht erfasst wird,
    • – wobei zu diesem Licht Messsignale erfasst werden, die indikativ sind für die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes,
    • – wobei diese Messsignale, im Rahmen eines Datentransfervorganges zu einem Auswertungssystem übertragen und ausgewertet werden, und
    • – wobei sich dieses Verfahren dadurch auszeichnet, dass im Rahmen einer dem Datentransfervorgang vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt und dass die Abwicklung bzw. der Start des Datentransfervorganges in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung erfolgt.
  • Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, noch im Bereich des Anwenders festzustellen, ob die Messung an sich eine brauchbare Messung darstellt. Der Anwender kann dann entscheiden, ob er die Messung wiederholen will, nachdem er ggf. vermutete, oder anhand der Plausibilitätsprüfung ausgewiesene Störeinflüsse – z.B. Verschmutzungen – beseitigt, oder die Messstelle gewechselt hat.
  • Im Rahmen der Plausibilitätsprüfung kann eine Prüfung der Lichtquelleneinrichtung des zur Generierung der spektrometrischen Signale vorgesehenen Spektrometers erfolgen. Bei einer Ausgestaltung der Lichtquelleneinrichtung als LED-Lichtquelle wird es möglich bestimmte Funktionseigenschaften derselben, z.B. den Strom-, Spannungs-, und Leistungsbezug, die Betriebstemperatur und anderweitige für das Spektrum des durch die Lichtquelleneinrichtung generierten Lichtes maßgebliche Eigenschaften zu ermitteln.
  • Die Plausibilitätsprüfung kann auch als Hilfsprozedur gestaltet sein, durch welche die voraussichtliche Eignung einer Messstelle durch rasch abbarbeitbare Prüfkriterien festgestellt werden kann. Es ist möglich, im Rahmen der Prüfprozedur die Spekrometereinrichtung so zu betreiben, dass zunächst ein Spektrum generiert wird anhand dessen die Eignung der Messstelle bewertet werden kann. Bei gegebener Eignung kann ein Signal, beispielsweise ein akustisches Signal, oder eine optische Anzeigeeinrichtung angesteuert werden, die als solche die Eignung der Messstelle anzeigt. Im Rahmen dieser Messstelleneignungsprüfung kann bei einer invivo Messung, die beispielsweise der Ermittlung einer Cytochromkonzentration dient, festgestellt werden, ob innerhalb des durchleuchteten Gewebebereiches signifikante Inhomogenitäten beispielsweise durch Gefäße, Haarwurzeln, Fettschichten und Hautpigmentierungen festgestellt werden.
  • Erfindungsgemäß werden spektroskopische Daten, die mit einem Messgerät aufgenommen werden, vor der Weiterleitung zu einer Auswerte-Einheit schon im Messgerät daraufhin überprüft werden, ob das gemessene Spektrum überhaupt plausibel ist. Nur wenn dies der Fall ist, wird das Spektrum weitergeleitet. Wird das Spektrum als unplausibel erkannt, dann wird eine Fehlermeldung erzeugt und das Spektrum nicht weitergeleitet, oder zumindest ausdrücklich als mängelbehaftet klassifiziert und hinsichtlich der Weiterleitung zur Disposition gestellt.
  • Ein Spektrum, welches die erste Plausibilitätsprüfung auf dem Messgerät positiv bestanden hat, wird vorzugsweise einer weiteren, aufwendigeren Plausibilitätsprüfung unterworfen. Diese zweite Überprüfung kann schon auf dem Messgerät erfolgen, vorzugsweise erfolgt diese tiefergehende Überprüfung auf einem Computer mit entsprechender Rechenleistung, der sich nicht unbedingt am Ort der Messung befinden muss.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Die einzige Figur zeigt:
    Ein mobiles Spektrometer das hier beispielhaft an einen Muskelbereich eines Anwenders angesetzt ist und das im Rahmen der Messung eine Plausibilitätsprüfung der spektrometrischen Messsignale ermöglicht.
  • Die einzige Figur zeigt ein mobiles Spektrometer 1 das hier beispielhaft an einen Muskelbereich angesetzt ist.
  • Über dieses Spektrometer 1 wird im Rahmen eines Spektroskopievorganges Licht in einen Gewebebereich m eingekoppelt und hierbei aus diesem Gewebebereich austretendes Licht erfasst. Aus dem erfassten Licht werden die hier vereinfacht dargestellten Messsignale MD generiert, die indikativ sind für die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes. Diese Messsignale MD können im Rahmen eines Datentransfervorganges DT zu einem Auswertungssystem A übertragen und dort ausgewertet werden.
  • Die über das Auswertungssystem A generierten Auswertungsergebnisse können nach verschiedenen Auswertungskonzepten generiert und verschiedenen Datennutzern DU1, DU2, sowie insbesondere auch dem Anwender des Messgerätes zur Verfügung gestellt werden.
  • Erfindungsgemäß wird im Rahmen einer dem Datentransfervorgang DT vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur DEX eine Prüfung der Messsignale MD auf Grundlage von Plausibilitätskriterien durchgeführt. Zur Abarbeitung dieser Datenverarbeitungsprozedur ist im Bereich des Messgerätes 1 eine Datenverarbeitungseinrichtung 2 vorgesehen. Die Abwicklung des Datentransfervor ganges DT erfolgt in Abhängigkeit von dem Ergebnis der durch die lokale Datenverarbeitungseinrichtung 2 abgearbeiteten Plausibilitätsprüfung DEX.
  • Anhand der Plausibilitätskriterien kann festgestellt werden, ob das Spektrum MD hinreichend plausibel ist oder nicht. Hierzu kann ein Erfüllungsdatensatz generiert werden der den Erfüllungsgrad verschiedener Plausibilitätskriterien beschreibt.
  • Die lokale Datenverarbeitungseinrichtung 2 zur Durchführung der Plausibilitätsprüfung muss nicht zwingend in das Messgerät 1 integriert sein. Es ist auch möglich, diese lokale Datenverarbeitungseinrichtung 2 auf einem Transmittersystem, z.B. PDA INSBESONDERE MOBILTELEFON zu realisieren, über welches optional der Datentransfer zu dem Auswertungsrechnersystem A abgewickelt werden kann.
  • Die Plausibilitätsprüfung kann die Bewertung von Abweichungen der Messsignale von möglichen Messsignalen umfassen. Im Rahmen der Plausibilitätsprüfung kann ermittelt werden, ob sich die Messsignale innerhalb eines bestimmten jeweils wellenlängenspezifischen Wertebereichs befinden. Hierbei kann insbesondere eine Kurvenanalyse durchgeführt werden. Es ist möglich die Plausibilitätsprüfung derart vorzunehmen, dass diese prüft, ob sich für einen gesuchten Stoff, insbesondere Cytochrom hinreichend markante Signaturen in den aufgenommenen Messsignalen finden.
  • Ein von dem Messgerät als unplausibel erkanntes Spektrum braucht nicht weitergeleitet zu werden, um somit Kosten und Zeit für eine unnötige weitere Auswertung zu sparen. Im Rahmen der Plausibilitätsprüfung kann ermittelt werden, welche Ursachen für etwaige unplausible Signalsequenzen angenommen werden.
  • Weiterhin ist es möglich, inplausible Abschnitte des erfassten Spektrums zu visualisieren. Das Gerät 1 kann derart ausgebildet sein, dass durch dieses eine Reparaturprozedur aktivierbar ist, zur Schaffung eines hinreichend plausiblen Datensatzes auf Grundlage der Messsignale.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, an sich auch unplausible Datensätze zum Auswertesystem A zu senden, beispielsweise um den Zustand der im Feld befindlichen Messsysteme statistisch zu erfassen und entsprechende Maßnahmen einleiten zu können.
  • Das mobile Spektrometer kann so ausgebildet sein, dass durch dieses bei Vorliegen unplausibler Messdaten entsprechende Fehlercodes oder Handlungsanweisungen ausgegeben werden.
  • Das Untersuchen der spektroskopischen Messdaten auf Plausibilität erweist sich beim Einsatz eines mobilen Spektrometersystems als besonders vorteilhaft. Die Untersuchung kann noch unmittelbar im Messgerät im Rahmen der Messung, oder unmittelbar im Anschluss daran erfolgen. Die Kriterien der Überprüfung werden dabei den jeweiligen Bedürfnissen angepasst. Auch der Umfang der Überprüfung im Bereich des Messgerätes und vorzugsweise auch im Bereich eines externen, leistungsfähigeren Rechnersystems kann auf den Anwendungsfall abgestimmt werden. Er kann von einer einfachen Prüfung, ob ein Signal vorhanden ist oder nicht, bis zu umfangreichen Tests der Messdaten selbst reichen.
  • Der Sinn der Plausibilitätsprüfung auf dem Messgerät ist es insbesondere, eine versehentliche Fehlbenutzung zu erkennen. Dann besteht die Möglichkeit einer zeitnahen erneuten Messung. Außerdem wird damit verhindert, dass eventuell zusätzliche Kosten für einen Nutzer in Form von Übertragungsgebühren anfallen. Zu diesem Zweck wird auf dem Messgerät eine Software implementiert, deren prinzipieller Ablauf im Folgenden unter dem Begriff „Fenstervergleich" beschrieben werden soll.
  • Korrekt aufgenommene Spektren liegen für eine Anwendung innerhalb eines bestimmten Bereiches (in willkürlichen Einheiten), der von Wellenlänge zu Wellenlänge bei unterschiedlichen Einheiten liegen kann. Die Bandbreite des Bereiches wird zuvor mit Hilfe einer hinreichend großen Anzahl statistisch verteilter Spektren ermittelt. Die eigentliche Prüfung benötigt nicht den gesamten Wellenlängenbereich, sondern nur eine gewisse Anzahl von Prüfstellen innerhalb des Bereiches. Die Anzahl richtet sich dabei nach der Anwendung und wird in der Regel zumindest hinreichend sein. Aus dem gemessenen Spektrum werden nun die Messwerte an den Prüfstellen dahingehend überprüft, ob sie innerhalb des Bereiches liegen oder nicht. Nur wenn alle Messwerte positiv bewertet werden, wird das Spektrum als plausibel akzeptiert.
  • Bei einem negativen Ergebnis erhält beispielsweise der Nutzer je nach Anwendung eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zu einer Wiederholungsmessung. Das ungültige Spektrum wird nicht weitergeleitet. Damit werden unnötig anfallende Kosten für eine Übertragung vermieden. Die Wiederholung der Messung kann gegebenenfalls auch automatisch erfolgen.
  • War die erste Plausibilitätsprüfung auf dem Messgerät positiv, dann kann sich daran eine weitere Plausibilitätsprüfung anschließen. Diese kann entweder ebenfalls auf dem Messgerät stattfinden oder aber nach Weiterleitung (z.B. per Funk auf einen Zentralrechner, per Kabel/Bluetooth auf den Laptop) auf einem Computer erfolgen. Dies hängt von der Speicher- und der Rechenkapazität des Messgerätes ab. Gegebenenfalls kann sie auch auf dem Transmittersystem erfolgen, das die Daten zur Auswertung weiterleitet.
  • Bei dieser Plausibilitätsprüfung wird das Spektrum (z.B. ein Gewebespektrum der menschlichen Haut) mit einem oder mehreren synthetischen Spektren (z.B. zusammengesetzt aus einzelnen Melanin- und Hämoglobinspektren) verglichen. Daraus ergeben sich Schwellwerte ober- bzw. unterhalb derer die Werte aus dem Vergleich liegen. Mit einer hinreichend großen Anzahl statistisch verteilter Spektren werden auch hier im Voraus die Schwellwerte ermittelt. Das Ergebnis des Vergleichs eines gemessenen Spektrums mit einem oder mehreren synthetischen Spektren ist positiv, wenn die Werte ober- bzw. unterhalb des jeweiligen Schwellwertes liegen. Das Spektrum kann nun weiter bearbeitet werden. Bei einem negativen Ausgang wird das Spektrum nicht weiter bearbeitet und der Nutzer erhält eine Fehlermeldung.
  • Für beide Verfahren gilt, dass an Hand der Prüfstellen ggf. ermittelt werden kann, was der Grund der Fehlermeldung ist. Dies kann dem Nutzer oder dem Zentralrechner mitgeteilt werden. Aus der Analyse dieser Störungen kann auf den Zustand des Messsystems oder typischer Fehlhandlungen bei der Nutzung des Messsystems zurück geschlossen werden. Diese Erkenntnis kann in eine Verbesserung der Hardware und/oder Software oder in eine Optimierung der Betriebsanleitung münden. Es ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Zustandsmatrix der im Feld befindlichen Messgeräte.
  • Der Nutzer kann auf verschiedene Weise (z.B. per mail, SMS, telefonisch etc.) vor dem tatsächlichen Ausfall eines Messgeräts infolge von z.B. zu starker Verschmutzung oder UV-Veränderungen optisch relevanter Bauteile, Verkratzungen der Optik oder anderweitig dem Nutzer nicht direkt erkennbaren dauerhaften Beeinträchtigungen des Messsystems informiert werden, so dass er rechtzeitig das Messsystem einer autori sierten Stelle zur Inspektion übergeben kann. Das hat den Vorteil, dass von ihm geplante Messungen auch termingerecht durchgeführt werden können, und es nicht dazu kommt, dass das System unvorhergesehen ausfällt oder permanent unbrauchbare Messdaten erzeugt und eventuell Regressansprüche auf den Inverkehrbringer des Messsystems zukommen.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit der Erhebung und Verarbeitung spektroskopischer Messdaten entstanden ist – und beschrieben wurde, ist sie nicht auf diesen Anwendungsbereich eingeschränkt. Sie kann insbesondere im medizinischen und technischen Bereich grundsätzlich dort angewendet werden wo es gilt Messdaten zu erheben und diese zur weiteren Auswertung an ein entferntes Auswertungssystem zu übermitteln.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Auswertung spektroskopischer Messsignale, bei welchem: – im Rahmen eines Spektroskopievorganges Licht in einen Gewebebereich eingekoppelt wird und aus diesem Gewebebereich austretendes Licht erfasst wird, – wobei zu diesem Licht Messsignale generiert werden, die indikativ sind für die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes, – wobei diese Messsignale, im Rahmen eines Datentransfervorganges zu einem Auswertungssystem übertragen und ausgewertet werden, – dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer dem Datentransfervorgang vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt, und dass die Abwicklung des Datentransfervorganges in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Plausibilitätskriterien festgestellt wird, ob das Spektrum ob das Spektrum hinreichend plausibel ist oder nicht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfüllungsdatensatz generiert wird, der den Erfüllungsgrad verschiedener Plausibilitätskriterien beschreibt.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsprüfung die Bewertung von Abweichungen der Messsignale von möglichen Messsignalen umfasst.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Plausibilitätsprüfung ermittelt wird, ob sich die Messsignale innerhalb eines bestimmten jeweils wellenlängenspezifischen Wertebereichs befinden.
  6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Plausibilitätsprüfung eine Kurvenanalyse erfolgt.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, ein auf einem Messgerät als unplausibel erkanntes Spektrum nicht weitergeleitet wird, um somit Kosten und Zeit für eine unnötige weitere Auswertung zu sparen.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Plausibilitätsprüfung ermittelt wird, welche Ursachen für etwaige unplausible Signalsequenzen angenommen werden.
  9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass inplausible Abschnitte des erfassten Spektrums visualisiert werden.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reparaturprozedur aktivierbar ist, zur Schaffung eines hinreichend plausiblen Datensatzes auf Grundlage der Messsignale.
  11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch unplausible Datensätze zum Auswertesystem gesendet werden, um den Zustand der im Feld befindlichen Messsysteme statistisch zu erfassen und entsprechende Maßnahmen einleiten zu können.
  12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen unplausibler Messdaten entsprechende Fehlercodes oder Handlungsanweisungen ausgegeben werden.
  13. Mobiles Spektrometersystem zur Erhebung und Auswertung spektroskopischer Messsignale, mit: – einer Lichtquelleneinrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen zu untersuchenden Gewebebereich, – einer Lichterfassungseinrichtung zum Erfassen von Licht das aus diesem Gewebebereich heraustritt, – einer Messsignalaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen von Daten die zu dem erfassten Licht generiert werden, und welche indikativ sind für die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Spektrometersystems eine Datenverarbeitung vorgesehen ist, die derart konfiguriert ist, dass im Rahmen einer Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt.
  14. Mobiles Spektrometersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät derart gestaltet ist, dass die Abwicklung eines Datentransfervorganges der als solcher der Übertragung der Messdaten, oder hiervon abgeleiteter Messdaten zu einem Auswertungsrechnersystem dient, in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung erfolgt.
  15. Verfahren zur Auswertung von Messsignalen, bei welchem: – im Rahmen eines Messvorganges Messsignale generiert werden, – wobei diese Messsignale, im Rahmen eines Datentransfervorganges zu einem Auswertungssystem übertragen und ausgewertet werden, – dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer dem Datentransfervorgang vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt, und dass die Abwicklung des Datentransfervorganges in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung erfolgt.
  16. Verfahren zur Auswertung von Messsignalen, bei welchem: – im Rahmen eines Messvorganges Messsignale generiert werden, – wobei diese Messsignale, im Rahmen eines Datentransfervorganges zu einem Auswertungssystem übertragen und ausgewertet werden, – dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer dem Datentransfervorgang vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt, und dass nach Maßgabe dieser Prüfung angegeben wird, ob die Messung voraussichtlich aussagekräftig ist.
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DE102018103509B3 (de) * 2017-10-11 2018-12-13 Carl Zeiss Spectroscopy Gmbh Mobiles Inhaltsstoffanalysesystem sowie Verfahren zur probenrichtigen Messung und Nutzerführung mit diesem

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