DE102018206092A1

DE102018206092A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines Analysegerätes zur Ausführung einer Analyse eines Probenmaterials

Info

Publication number: DE102018206092A1
Application number: DE102018206092.4A
Authority: DE
Inventors: Jochen Rupp; Tom Doehring; Karsten Seidl; Tino Frank
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2019-10-24
Also published as: CN112236828A; EP3782163A1; US20210293779A1; WO2019202062A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (600) zum Ansteuern eines Analysegerätes (100) zur Ausführung einer Analyse eines Probenmaterials (115). Das Verfahren (600) umfasst einen Schritt des Einlesens (610) eines Nutzungsparameters (125), der eine auszuführende Analyse des Probenmaterials (115) repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren (600) einen Schritt des Ladens (620) einer Mehrzahl von Ansteuerbefehlen (140, 200) für zumindest eine Ausführungseinheit (110a, 110b, 100c, 100d) des Analysegerätes (100) aus einer Befehlsbibliothek (145). Schließlich umfasst das Verfahren (600) einen Schritt des Ansteuerns (630) der zumindest einen Ausführungseinheit (110a, 100b, 110c, 110d) unter Verwendung der Ansteuerbefehle (140, 200), um das Probenmaterial (115) zu analysieren.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
In-vitro Diagnostik (IVD) ist ein Feld von Medizinprodukten, welche aus humanen Proben spezifische Größen (z. B. Konzentration eines Moleküls, Vorhandensein einer bestimmten dann-Sequenz, Zusammensetzung von Blut) messen und eine Diagnose und Behandlungsentscheid zulassen. Dies geschieht oft in einer Verkettung von mehreren Laborschritten, wobei die Probe so aufbereitet wird, dass die Zielgröße störungsfrei messbar ist. Dabei werden verschiedene Labormethoden angewandt, die jeweils ein der Methode geeignetes Gerät besitzt. In Point-of-care-Geräten ist das Ziel, solche in-vitro Diagnostik Tests in einem Gerät abzubilden und die Anzahl manueller Schritte vom Benutzer auf ein Minimum zu reduzieren. Im Idealfall wird das Sample d. h., die Probe oder das Probenmaterial) direkt in das (Analyse-) Gerät gegeben und der Diagnosetest wird vollautomatisch abgearbeitet. Mikrofluidische Systeme - oft als Lab-on-Chip bezeichnet - eignen sich besonders, um verschiedene biochemische Diagnosemethoden fluidisch zu prozessieren und analysieren. Lab-on-chip-Geräte sind in der Regel auf eine Messmethode (z. B. PCR, Fluoreszenzmessung, pH-Messung) entwickeln oder optimiert.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Um ein Lab-on-Chip-Gerät möglichst universell zu halten und eine allgemeine Testplattform anzubieten, sollten möglichst viele Detektionsmethoden miteinander kombiniert werden. Ein solcher universeller Charakter benötigt allerdings klar definierte Schnittstellen auf kleinstem Bauraum. Um möglichst viele, verschiedene Tests auf einer Plattform ablaufen zulassen, sollte die Maschine bzw. das Analysegerät über ein möglichst universelles Kontrollsystem verfügen, welches einzelne Komponenten möglichst applikationsgerecht orchestriert und einen hohen Variationsgrad aufweist. Auch sollte das Kontrollsystem möglichst universell sein, damit keine Reimplementierung für neue Anwendungen notwendig ist. Es soll auf ein Arsenal von bestehenden Befehlen und Strukturen zurückgegriffen werden können und nur fehlende Strukturen und Befehle zu den bestehenden ergänzend implementiert werden.
Es wird vorliegend ein Verfahren zum Ansteuern eines Analysegerätes zur Ausführung einer Analyse eines Probenmaterials offenbart, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Einlesen eines Nutzungsparameters, der eine auszuführende Analyse des Probenmaterials repräsentiert;
- Laden einer Mehrzahl von Ansteuerbefehlen für zumindest eine Ausführungseinheit des Analysegerätes aus einer Befehlsbibliothek (für die Ausführungseinheit); und
- Ansteuern der zumindest einen Ausführungseinheit unter Verwendung der Ansteuerbefehle, um das Probenmaterial zu analysieren.

Unter einem Analysegerät kann vorliegend ein Gerät zur medizinischen oder biochemischen Analyse von Proben verstanden werden. Unter einem Probenmaterial kann beispielsweise ein Stück menschliches oder tierisches Gewebe oder eine entsprechende Körperflüssigkeit verstanden werden. Unter einem Nutzungsparameter kann beispielsweise eine Information verstanden werden, die manuell oder automatisch dem Analysegerät zugeführt wird und die spezifiziert, welcher Typ oder welche Art von Analyse auf das Probenmaterial angewendet werden soll. Unter einem Ansteuerbefehl kann eine maschinell interpretierbare Information oder ein Steuerbefehl verstanden werden, welche Handlung oder Aktion eine Ausführungseinheit als Teil des Analysegerätes oder als mit Analysegerät gekoppelte Einheit ausführen soll. Eine solche Handlung oder Aktion kann beispielsweise eine Bearbeitung des Probenmaterials oder die Erfassung eines Parameters des Probenmaterials sein. Unter einer Befehlsbibliothek kann beispielsweise ein Befehlsspeicher als Teilelement des Analysegerätes verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Befehlsbebiothek auch ganz oder zumindest teilweise extern zum Analysegerät angeordnet sein, beispielsweise als Teil eines Cloud-Rechnernetzes oder auf einem Speicher eines Behälters, welcher das Probenmaterial enthält.
Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass eine auszuführende Analyse des Probenmaterials unterschiedlichste Handlungen oder Aktionen erfordert. Hierbei kann unterschiedlich Probenmaterial, je nach auszuführender Analyse, auf verschiedene Arten behandelt oder hiervon ein Parameter zensiert werden, wobei meist eine oder mehrere Ausführungseinheiten als Aktoren verwendet werden können, die eine Vielzahl von Handlungen oder Aktionen mit dem Probenmaterial vornehmen können. Die Auswahl einer Mehrzahl von Ansteuerbefehlen aus einer Befehlsbibliothek ermöglicht somit, eine sehr flexible Anpassung oder eine solche flexible Benutzung der Ausführungseinheit für unterschiedlichste auszuführende Analysen vornehmen zu können. Je nach konkreter Anwendung für eine Analyse, die durch die Nutzungsparameter spezifiziert ist, kann nun die Ausführungseinheit mit einer individuellen Anzahl oder Abfolge von Ansteuerbefehlen angesteuert werden, um die aktuell auszuführende Analyse des Probenmaterials durchzuführen.
Der hier vorgestellte Ansatz bietet somit den Vorteil, je nach aktueller gewünschter auszuführender Analyse des Probenmaterials, eine individuelle Zusammenstellung von Ansteuerbefehlen für die Ausführungseinheit des Analysegerätes aus der Befehlsbibliothek vornehmen zu können. Auf diese Weise lässt sich das Analysegerät bzw. die Ausführungseinheit in einer sehr flexiblen Weise verwenden, wodurch die Nutzungsmöglichkeiten und somit der Einsatzwert des Analysegerätes oder der Ausführungseinheit entsprechend erhöht werden können.
Günstig ist Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ladens der Mehrzahl von Ansteuerbefehlen die Ansteuerbefehle als Einzelbefehle aus der Befehlsbibliothek geladen werden und zu einem der auszuführenden Analyse entsprechenden Befehlssatz verknüpft werden, wobei der Schritt des Ansteuerns unter Verwendung des Befehlssatzes ausgeführt wird. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, einzelne, von der Ausführungseinheit separat auszuführende Ansteuerbefehle für Bearbeitungsmöglichkeiten des Probenmaterials, je nach aktuell benötigter oder auszuführender Analyse, individuell zu dem Befehlssatz zusammenstellen zu können. Auf diese Weise lässt sich je nach Erfordernissen einer zeitlichen Abfolge von Bearbeitungsschritt des Probenmaterials für unterschiedliche auszuführende Analysen die Ausführungseinheit mit entsprechenden Ansteuerbefehlen ansteuern, sodass eine sehr hohe Flexibilität bei der Nutzung der Ausführungseinheit erreicht werden kann.
Von Vorteil ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ladens Ansteuerbefehle für mehrere Ausführungseinheiten geladen werden, wobei im Schritt des Ansteuerns die mehreren Ausführungseinheiten unter Verwendung der Ansteuerbefehle angesteuert werden, um das Probenmaterial zu analysieren. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, dass beispielsweise einzelne Ausführungseinheiten nicht zwingend so ausgestaltet sein müssen, dass sie alle den jeweiligen Ansteuerbefehlen entsprechenden Handlungen ausführen können müssen. Vielmehr können die entsprechend der aktuellen vorzunehmenden Analyse des Probenmaterials erforderlichen Handlungen oder Arbeitsschritte in unterschiedlichen Ausführungseinheiten ausgeführt oder angesteuert werden, wodurch technisch einfacher ausgestaltete und somit kostengünstigere Ausführungseinheiten oder modular aufgebaute Analysegeräte für eine kostengünstige Analyse des Probenmaterials einsetzen lassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann ein Schritt des Abspeicherns eines Analyseergebnisses einer Analyse des Probenmaterials vorgesehen sein, wobei das Analyseergebnis mit Daten oder Metadaten verknüpft wird, die einen Ursprung des Probenmaterials, einen Analyseparameter und/oder eine Information über eine Berechtigung einer Anzeige oder einer Weitergabe des Analyseergebnisses repräsentiert. Unter einem Ursprung des Probenmaterials kann beispielsweise ein Name oder ein Hinweis auf den Lieferanten des Probenmaterials verstanden werden. Unter einem Analyseparameter kann beispielsweise ein physiologischer, biologischer oder chemischer Parameter verstanden werden, der bei der Analyse des Probenmaterials gemessen wurde. Eine Information über die Berechtigung einer Anzeige oder einer Weitergabe des Analyseergebnisses kann beispielsweise eine Information sein, welche gekennzeichnet, dass die Ausgabe oder Weitergabe des Analyseergebnisses unterdrückt und/oder nur für einen bestimmten Abfrager freigegeben werden darf. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, eine Weitergabe oder eine Ausgabe des Analyseergebnisses sehr genau freigeben zu können, sodass eine solche Information bereits zusammen mit dem Analyseergebnis selbst kombiniert bzw. abgespeichert werden kann und so ein Missbrauch des Analyseergebnisses reduziert oder im günstigsten Fall ganz verhindert werden kann.
Besonders vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der ein Schritt des Eingebens von zumindest einem in der Befehlsbibliothek unbekannten Ansteuerbefehl zur Ansteuerung der zumindest einen Ausführungseinheit vorgesehen ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, dass bei der Herstellung der Ausführungseinheit mögliche, jedoch noch nicht konkret spezifizierte Bearbeitungsschritte eines Probenmaterials durch diese Ausführungseinheit nachträglich noch spezifiziert und in Form eines entsprechenden Ansteuerbefehls in der Befehlsbibliothek abgespeichert werden können. Auf diese Weise lässt sich die Flexibilität für die Verwendung einer bereits vorhandenen Ausführungseinheit in einem Analysegerät nochmals erhöhten und gegebenenfalls auch Analysen durchführen, deren einzelne Bearbeitungsschritte des Probenmaterials bei der Entwicklung oder Herstellung der Ausführungseinheit bzw. der Analyseeinheit noch nicht bekannt waren.
Von Vorteil ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ansteuerns durch zumindest einen Ansteuerbefehl in der Ausführungseinheit zumindest ein Heizen, ein Bewegen, ein Beleuchten, ein Belichten, ein Beschallen und/oder ein Sensieren eines Parameters des Probenmaterials ausgeführt wird. Insbesondere zur Durchführung einer Analyse des Probenmaterials im medizinischen Bereich, insbesondere im zur Erfassung eines physiologischen, biologischen oder chemischen Parameters wie beispielsweise einer Viskosität von Blut, dem Vorliegen eines Antigens nach einer Impfung oder dergleichen, ist die Ansteuerung einer entsprechenden Bearbeitung des Probenmaterials durch die vorstehend genannten Arbeitsschritte besonders hilfreich, sodass hierdurch sehr flexibel und technisch einfach auszuführen die Analyse in der Ausführungseinheit des Analysegerätes vorgenommen werden kann.
Um beispielsweise gesetzlichen, behördlichen oder wirtschaftlichen Erfordernissen zu sprechen, kann gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes im Schritt des Ladens ein Prüfen ausgeführt werden, ob eine durch den Nutzerparameter auszuführende Analyse des Probenmaterials in dem Analysegerät durchgeführt werden kann oder durchgeführt werden darf. Hierbei können im Schritt des Ladens keine Ansteuerbefehle aus der Befehlsbibliothek geladen werden, wenn die durch den Nutzerparameter auszuführende Analyse des Probenmaterials in dem Analysegerät nicht durchgeführt werden kann oder nicht durchgeführt werden darf. Unter einem Nutzerparameter kann beispielsweise ein Parameter verstanden werden, der eine Information darauf liefert, welcher Benutzer, beispielsweise ein Patient, ein Arzt oder ein Behördenvertreter, das Analysegerät gerade genutzt oder in welchem Umgebungsszenario, beispielsweise in einer Klinik, einer Arztpraxis oder bei einem Nutzer privat zuhause, das Analysegerät sich aktuell befindet oder die auszuführende Analyse ausgeführt werden soll. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass beispielsweise eine im Analysegerät bzw. der Ausführungseinheit prinzipiell durchführbare Analyse durchgeführt wird, wenn dies aus bestimmten Gründen unzulässig oder nicht wünschenswert ist.
Eine besonders zuverlässige und präzise Ausführung der Analyse kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes sichergestellt werden, wenn im Schritt des Ansteuerns die Ausführungseinheit in Abhängigkeit von einem Parameter der Ausführungseinheit oder einem Status der auszuführenden Analyse des Probenmaterials mit den Ansteuerbefehlen angesteuert wird. Beispielsweise kann die Ausführungseinheit so ausgestaltet sein, dass ein Steuerbefehl erst dann ausgeführt wird, wenn das Probenmaterial oder der Analysevorgang einen bestimmten Parameter oder ein bestimmtes Kriterium erreicht hat, beispielsweise eine vorbestimmte Temperatur aufweist. Auf diese Weise kann durch die Berücksichtigung dieses bestimmten Parameters oder Kriteriums eine möglichst fehlerfreie Durchführung der Analyse durch eine präzise Steuerung der Abfolge von einzelnen Schritten der Analyse mittels der Ansteuerbefehle sichergestellt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann im Schritt des Ansteuerns die Ausführungseinheit unter Berücksichtigung eines Eingriffsparameters mittels der Ansteuerbefehle angesteuert werden, insbesondere wobei der Eingriffsparameter unter Verwendung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle und/oder unter Verwendung eines automatisiert einlesbaren Eingriffsparameters eingelesen wird. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, dass ein informierter Benutzer einen Ablauf des Analysevorgangs in der Ausführungseinheit bzw. dem Analysegerät eingreifen kann, um beispielsweise einen Neustart der Analyse zu bewirken oder eine Beschädigung des Analysegerätes bzw. der Ausführungseinheit durch eine nicht korrekt ablaufende Analyse zu vermeiden. Ein automatisiert einlesbarer Eingriffsparameter, der beispielsweise von einem Behälter eingelesen wird, der das Probenmaterial enthält, bietet den Vorteil, dass für bestimmte vorzunehmende Analysen die Ablaufsteuerung der Analyseteilschritte sehr präzise und detailliert eingestellt werden kann.
Besonders flexibel ist einer Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der ein Schritt des Verbindens des Analysegerätes mit einer zentralen Rechnereinheit vorgesehen ist, wobei die Rechnereinheit extern zum Analysegerät angeordnet ist und wobei im Schritt des Verbindens zumindest ein Ansteuerbefehl von der zentralen Rechnereinheit geladen wird und/oder ein Analyseergebnis des Probenmaterials auf der einer zentralen Rechnereinheit abgespeichert wird. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet die Möglichkeit, auf eine große Vielfalt von Ansteuerbefehlen zurückgreifen zu können, die beispielsweise von einer Vielzahl von Benutzern der Ausführungseinheiten bzw. Analysegeräten vorprogrammiert wurden. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise auch das Analyseergebnis von einem oder mehreren externen Experten begutachtet werden, ohne dass diese räumlich nahe zum Analysegerät bzw. der entsprechenden Ausführungseinheit kommen müssen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Ladens zumindest ein Ansteuerbefehl aus einem Speicher geladen werden, der außerhalb des Analysegerätes angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine für eine auszuführende Analyse besonders vorteilhafte Zusammenstellung von Ansteuerbefehlen oder die Auswahl von Ansteuerbefehlen für eine beseonders effiziente Ausführung der Analyse auf zumindest einer Ausführungseinheit vorgenommen werden.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Analysegerätes;
2 eine schematische Darstellung des Aufbaus und der Funktionsweise der Ladeeinheit mit einer Protokollbibliothek;
3 eine schematische Darstellung eines allgemeinen Aufbaus des Protokolls bzw. Befehlssatzes;
4 ein Blockschaltbild eines erweiterten, universellen Systems eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Analysegerätes;
5 eine schematische Blockschaltbilddarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Analysegerätes; und
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Analysegerätes 100, in welchem mehrere Ausführungseinheiten 110a, 110b, 110c und 110d vorgesehen sind, die auch als Subunits SU1 bis SU4 (= Untereinheiten) bezeichnet werden können. Diese Ausführungseinheiten 110a bis 110d sind beispielsweise ausgebildet, um ein Probenmaterial 115, welches beispielsweise durch ein menschliches oder tierisches Gewebe, eine entsprechende Körperflüssigkeit oder dergleichen gebildet ist, aufzunehmen und entsprechend einer vorbestimmten Verarbeitungsvorschrift zu verarbeiten, um, zwei seinen Parameter dieses Probenmaterials 115 zu erhalten. Beispielsweise können die Ausführungseinheiten 110a bis 110d ausgebildet sein, um das Probenmaterial zu erhitzen, durchzuschütteln, zu beleuchten, zu beschallen, mit einer Analyseflüssigkeit wie beispielsweise Alkohol oder einem Enzym zu vermischen oder in Kontakt zu bringen, um das Probenmaterial 115 zur Ermittlung des gewünschten Parameters zu bearbeiten. Auch können die Ausführungseinheiten 110a bis 110d ausgebildet sein, um nicht mehrere unterschiedliche Aktionen in Bezug auf das Probenmaterial 115 vorzunehmen, sondern jede der Ausführungseinheiten 110a bis 110d eine spezifische Handlung oder Aktionen in Bezug auf das Probenmaterial 115 ausführen, wobei dann das Probenmaterial 115 bzw. das entsprechend behandelte Probenmaterial 115 von einer Ausführungseinheit, beispielsweise der Ausführungseinheit 110b in eine weitere Ausführungseinheit 110c übertragen wird, dort weiter verarbeitet wird und beispielsweise wieder zurück zur Ausführungseinheit 110b übertragen wird. Auf diese Weise kann in kostengünstigen Ausführungseinheiten 110 eine flexible Analyse des Probenmaterials 115 erfolgen.
Um nun die Analyse des Probenmaterials 115 mittels des Analysegerätes 110 vornehmen zu können, ist das Analysegerät 110bzw. die entsprechenden Ausführungseinheiten 110a bis 110b ausgebildet, um möglichst unterschiedliche Analysevorgänge mit der gleichen Ausführungseinheiten 110a bis 110d vornehmen zu können, um einen möglichst flexiblen Einsatz in unterschiedlichen Anwendungsszenarien zu ermöglichen. Hierzu ist es jedoch erforderlich, dass die einzelne Ausführungseinheit 110a bis 110d bzw. eine Kombination von mehreren der Ausführungseinheiten 110a bis 110d mit entsprechenden Ansteuerbefehlen angesteuert werden, um die für die aktuell gewünschte Analyse des Probenmaterials 115 erforderlichen Prozessschritte in den einzelnen Ausführungseinheiten 110a bis 110d korrekt vornehmen zu können. Ist das Analysegerät 110 so ausgestaltet, dass viele unterschiedliche Prozessschritte auf den Ausführungseinheiten 110a bis 110d (auch beispielsweise in einer frei auswählbaren Reihenfolge) ausgeführt werden können, ist nun von zentraler Bedeutung, die Auswahl der einzelnen Prozessschritte in einer entsprechenden Steuervorrichtung 120 vornehmen zu können. An dieser Stelle setzt der hier vorgestellte Ansatz ein, der dazu dient, eine deutliche Flexibilisierung bei der Ansteuerung von einer oder mehrerer Ausführungseinheiten 110a bis 110d für die jeweils auszuführende Analyse des Probenmaterials 115 vorzunehmen.
Um, wie vorstehend ausgeführt, eine solche Flexibilisierung der Ansteuerung der Ausführungseinheiten 110a bis 110d vornehmen zu können, wird in der Steuervorrichtung 120 zunächst ein Nutzungsparameter 125 über eine Einleseschnittstelle 130 eingelesen. Der Nutzungsparameter 125 kann beispielsweise ein Code auf einen Behälter 133 sein, in welchem das Probenmaterial 115 angeordnet ist, beispielsweise ein Laborchip, in welchem ein Bluttropfen aufgenommen ist. Durch diesen Code bzw. Nutzungsparameter 125 kann der Steuervorrichtung 120 kann beispielsweise mitgeteilt werden, dass nun eine Analyse des Bluttropfens als Probenmaterial 115 auszuführen ist. In der Steuervorrichtung 120 kann dieser Nutzungsparameter 125 dann kann eine Ladeeinheit 135 übermittelt werden, welche die Abfolge von Ansteuerbefehlen 140 für eine oder mehrere Ausführungseinheiten 110a bis 110d ermittelt, welche beispielsweise vordefinierten Ansteuerbefehlen 140 entsprechen, die in einer Befehlsbibliothek 145 abgespeichert sind. Jeder dieser Ansteuerbefehle 140 entspricht dabei Information für eine der Ausführungseinheiten 110a bis 110d eine konkrete Handlung oder Aktionen in Bezug auf das Probenmaterial 115 (oder ein entsprechend weiterverarbeitetes Probenmaterial 115) vorzunehmen. Die Ansteuerbefehle 140 können dann als Befehlssatz mittels einer Ansteuereinheit 142 an die betreffenden Ausführungseinheiten 110a bis 110d übertragen werden, welche das Probenmaterial 115 entsprechend diesen Ansteuerbefehlen 140 prozessieren, um das Probenmaterial 115 zu analysieren. Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, können hierbei auch einzelne Analyseschritte bzw. Analyseteilschritte in unterschiedlichen der Ausführungseinheiten 110b oder 110c ausgeführt werden, spezielle dann, wenn die jeweilige Ausführungseinheit 110b oder 110c (beispielsweise aus Kostengründen oder technologischen Gründen) lediglich so ausgeführt ist, dass bestimmte Analyse Teilschritte auf der jeweiligen Ausführungseinheit 110b oder 110c lediglich ausgeführt werden können.
Die Befehlsbibliothek 145 kann hierbei auf einem Speicherelement des Analysegerätes oder der Steuervorrichtung 120 selbst abgelegt sein. Alternativ oder zuästzlich kann auch eine Befehlsbibiothek 145 verwendet werden, die ganz oder teilweise außerhalb der Steuervorrichtung 120 bzw. des Analysegerätese 100 angeordnet ist. Beispielsweise kann die Befehlsbibiothek ganz oder teilweise auch in einem Speicher eines Behälters 133 angeordnet oder abgelegt sein, der das Probenmaterial 115 enthält oder in einem Rechernetz, welches als Cloud-Server ausgestaltet ist, gespeichert ist.
Ein Analyseergebnis 150 oder Analyseteilergebnis, welches beispielsweise von den jeweils betroffenen Ausführungseinheiten 110b oder 110d nach Ausführung der durch die entsprechenden Ansteuerbefehlen 140bewirkten Analyseteilschritte erhalten wird, kann dann beispielsweise zurück an die Steuervorrichtung 120 übermittelt werden. In der Steuervorrichtung 120 kann dann beispielsweise anhand von weiteren Parametern wie beispielsweise einem Nutzerparameter 155, welche über die Einleseschnittstelle 130 eingelesen wird, entschieden werden, ob das Analyseergebnis 150angezeigt oder beispielsweise zu einer externen Rechnereinheit 160, welche als Cloud-Rechner ausgebildet ist, übertragen werden kann oder darf. Auch können beispielsweise von der externen Rechnereinheit 160 Ansteuerbefehle 140 in die Steuervorrichtung 120 eingelesen werden, die beispielsweise nachträglich vom Hersteller der Ausführungseinheiten 110a bis 110d bereitgestellt oder von anderen Anwendern von Typen der betreffenden Ausführungseinheiten 110a bis 110d vorprogrammiert wurden.
Um nun die Ausführungseinheiten 110a bis 110d möglichst flexibel einsetzen zu können, und beispielsweise auch Analyseteilschritte oder einer Abfolge von Analyseschritten ausführen zu können, die bei der Herstellung der Ausführungseinheiten 110a bis 110d noch nicht vorgesehen waren, kann ferner auch eine Eingabeschnittstelle 165 vorgesehen sein, über welche beispielsweise ein Protokoll 170, welches einen oder mehrere „neue“ Ansteuerbefehle 140 enthält, dem Analysegerät 110 zugeführt werden, sodass dieser „neue“ Ansteuerbefehl 140 in der Befehlsbibliothek 145 abgelegt werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine weitere Flexibilisierung des Einsatzes des Analysegerätes bzw. der jeweiligen Ausführungseinheiten 110a bis 110b erreichen.
Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise auch über die Einleseschnittstelle 130 ein Standortparameter 175 eingelesen werden, der eine Einsatzumgebung des Analysegerätes 100 repräsentiert. Beispielsweise kann der Standortparameter 175 anzeigen, dass das Analysegerät 100 in einem Krankenhaus, einer Arztpraxis oder bei einem Nutzer privat zuhause steht, sodass beispielsweise bestimmte Analysen, die aufgrund von in der Befehlsbibliothek 145 vorhandenen Ansteuerbefehlen 140 technisch ausgeführt werden können, in der konkreten Einsatzumgebung, an der sich das Analysegerät 100aktuell befindet jedoch aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht ausgeführt werden dürfen oder sollen, auch tatsächlich nicht ausgeführt werden. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise verhindert werden, dass, wenn der Standortparameter 175 anzeigt, dass das Analysegerät in einer Arztpraxis steht, eine Analyse des Probenmaterials 115 auf das Vorhandensein eines hochgradig ansteckenden Virus nicht durchgeführt wird, da eine solche Analyse auf das Vorhandensein eines derartigen Virus auf mit entsprechend vorhandenen Sicherheitslaboren eingerichtetes Krankenhaus oder eine entsprechende Forschungseinrichtung beschränkt sein soll. Auf diese Weise kann bei einem entsprechend positiven Analyseergebnis eine Gefahr durch eine Ansteckung von Personen durch das Probenmaterial 115 weitest möglich reduziert werden.
Auch kann durch die Einleseschnittstelle 130 ein Eingriffsparameter 180 eingelesen werden, der einen Eingriff eines Nutzers auf die Ausführung der Analyse bzw. die Abfolge der Abarbeitung der Ansteuerbefehle repräsentiert. Beispielsweise kann der Nutzer mittels des Eingriffsparameters 180, der beispielsweise über eine nachfolgend noch näher beschriebene Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI eingelesen wird, dazu verwendet werden, um einen Abbruch der Ausführung der durch die Ansteuerbefehle 140angesteuerten Analyseteilschritte in den Ausführungseinheiten 110a bis 110d zu bewirken. Denkbar ist jedoch auch, dass der Eingriffsparameter 180 beispielsweise als eine spezifische Information zur Steuerung des Ablaufs von einem (insbesondere passiven) Datenträger (z. B. einem RFID) in der Einweg-Kartusche als Behälter 133 des Probenmaterials 115 abgerufen werden. Hierdurch können beispielsweise auch spezifische Parameter für den oder die Ansteuerbefehl(e) oder für die Signalauswertung and die Steuervorrichtung 120 oder eine betreffende Ausführungseinheit 110 übertragen werden. Insbesondere Reagenz-, Reagenzchargen- oder Einzelkartuschen- oder Kartuschenchargen-spezifische Parameter sind hier von Interesse. Es können aber auch Befehlsteile, ganze Befehle oder Befehlsketten sowie Metainformationen auf dem Datenträger der Kartusche gespeichert sein und entsprechend abgerufen und vom Analysegerät 100 bzw. einer oder mehrerer Ausführungseinheiten 110 abgearbeitet werden. Der RFID als Träger des Eingriffsparameters 180 bietet auch die Möglichkeit die Kartusche nach der Verwendung durch einen sogenannten Kill-switch als benutzt zu markieren (beispielsweise als irreversibel setzbares Flag), um damit eine Wiederverwendung zu verhindern.
Ein Aspekt des hier vorgestellten Ansatzes kann somit in einem Kontrollsystem bzw. einer Steuervorrichtung 120 gesehen werden, welches/welche allgemeine Systemkomponenten bzw. Ausführungseinheiten 110a bis 110d einer Mikrofluidikplattform für Assays, d.h., dem Analysegerät 100, spezifisch orchestriert und eine einfache Systemintegration von neuen Assays (die hier auch als Analysen bezeichnet werden können) und Anwendungen erlaubt. Das Kontrollsystem 120 erlaubt zudem eine Kontrolle von mehreren Plattformanalyser oder Ausführungseinheiten 110a bis 110d über ein gemeinsames Netzwerk oder eine Cloud 160.
Ein wichtiger Aspekt des hier vorgestellten Ansatzes kann in einem Schnittstellenprotokoll gesehen werden, welches durch eine allgemeine Befehlsbibliothek 145 Hardwarekomponenten wie die Ausführungseinheiten 110a bis 110b in der zeitlichen Abfolge kontrolliert oder steuert. Die Befehlsbibliothek 145 ist so designet, dass neue (Ansteuer-) Befehle 140 einfach hinzugefügt werden können. Die Abhängigkeiten der Befehle 140 sind durch eine Regel- und Spezifikationsbibliothek reguliert, die beispielsweise als Teil der Befehlsbibliothek 145 implementiert ist und die bei dem Auslesen der Ansteuerbefehle 140auf Konsistenz der Ansteuerbefehle 140bzw. der Abfolge von Ansteuerbefehlen 140 für die jeweils betreffende Ausführungseinheit 110a bis 110d konsultiert wird.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes bringen folgende Vorteile mit sich:

1) Es gibt eine einheitliche Steuerung von allen verbauten Systemkomponenten 110a bis 110d, welche mit einer universellen Befehlsbibliothek 145 individuell an einzelne Applikationen angepasst werden können.
2) Die Befehlsstruktur erlaubt, die Realisierung einer eine universelle Plattform als Analysegerät 100 mit einer einfachen Möglichkeit mehr Befehle 140 zu implementieren.
3) Neue Elemente wie beispielsweise weitere Ausführungseinheiten 110 können durch Schnittstellen einfach integriert werden.
4) Die Kontrolle von verschiedensten Elementen oder Ausführungseinheiten 110auf verschiedenen Hierarchieebenen ist möglich. Es kann ein Analyser bzw. ein Analysegerät 100, aber auch ein System von Analyser bzw. Analysegeräten bzw. Ausführungseinheiten 110 kontrolliert oder gesteuert werden.
5) Ähnliche Anwendung bzw. Analyseteilschritte können durch vereinfachte Vererbungen der Ansteuerbefehle 140 vereinfacht implementiert werden.
6) Qualitätsstandards können durch ein inhärentes Regelwerk, Requirements und implementierten Kontrollfunktionen in der Steuervorrichtung 120 verwirklicht werden.
7) Das eingesetzte Protokoll der Abfolge von Ansteuerbefehlen 140 erlaubt es zu testen, ob die eingesetzte Hardware wie die Ausführungseinheiten 110den eingesetzten Test- bzw. Analyseanforderungen genügt. Dies ist insofern wichtig, wenn verschiedene Hardwareversionen von Geräten bzw. Ausführungseinheiten 110auf dem Feld im Einsatz sind. Auch kann so sichergestellt werden, dass Tests oder Analysen, welche nur für Zentrallabore zugelassen sind, nicht auf einer Maschine oder einem Analysegerät 100durchgeführt wird, die beispielsweise in einer Arztpraxis, wo der Test bzw. die betreffende Analyse nicht erlaubt ist, durchgeführt wird. Diese Kontrolle ist ein wichtiger Teil des Fleet Management des Einsatzes des Analysegerätes 100 gesehen werden.
8) Ein Human-Interface kann universell und der Applikation angepasst integriert werden, sodass ein Nutzer beispielsweise eine Analyse auch durch Interaktion mit dem Analysegerät 100bzw. der Steuervorrichtung 120beeinflussen kann.
9) Der Einsatz von Konditionsfunktionen erlaubt eine dynamische Kontrolle von Applikationen oder Analysen. Es brauchen keine feste Parameter ausgemessen werden, sondern ein (Analyse-) Schritt kann beispielsweise erst ausgeführt werden, wenn eine gewisse Kondition des Probenmaterials oder eines Elementes der Ausführungseinheit 110 erreicht wird. So kann sich ein System oder ein Analysegerät 100an Umweltbedingungen adaptiert werden. Als Beispiel sei hier die Temperatur aufgeführt, wobei ein Analyseteilschritt in einer der Ausführungseinheiten 100beispielsweise erst dann ausgeführt werden kann, wenn kann, wenn das Probenmaterial 115 oder eine Komponente der Ausführungseinheit 110, in der ein betreffender Analyseteilschritt ausgeführt werden soll, eine bestimmte, zur erfolgreichen Umsetzung des Analyseteilschrittes erforderliche Temperatur aufweist. Ein Temperatur-sensitiver Schritt wird dann beispielsweise erst ausgeführt, wenn die entsprechende Temperatur erreicht wurde.
10) Das Kontrollsystem bzw. die Steuervorrichtung 120 mit seinem Regelwerk und allgemeinen Befehlsbibliothek 145 beschleunigt die Entwicklung von neuen Applikationen bzw. Analysen, die auf dem Analysegerät 100ausgeführt werden können.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes nochmals näher beschrieben. In der 1 sind der schematische Aufbau und der Kontrollmechanismus für das System bzw. Analysegerät 100dargestellt. Dabei handelt es sich um einen mikrofluidischen Analyser als Analysegerät 100, der mehrere Teilkomponenten als Ausführungseinheiten 110 (SU, engl. subunits) aufweist, die beispielsweise als Pneumatik-Elemente, Heizer, Kamera, Filter, Lichtquellen oder einer Schallquelle ausgestaltet sind. Alle diese Komponenten 110 sollten für einen mikrofluidischen Assay bzw. eine Analyse zum richtigen Zeitpunkt angesteuert und kontrolliert werden. Um dies reibungslos zu gewährleisten, werden diese über eine Kontrolleinheit bzw. die Steuervorrichtung 120 gesteuert.
Die Subunits (die synonym auch als Ausführungseinheiten 110bezeichnet wird) können von der Kontrolleinheit (die synonym auch als Steuervorrichtung 120bezeichnet wird) Signale (als die Ansteuerbefehle 140) empfangen aber auch Daten (beispielsweise das Analyseergebnis 150) senden. Des Weiteren kann die Kontrolleinheit 120auch mit einer externen Cloud 160 kommunizieren. Um den Analyser bzw. das Analysegerät 100 möglichst universell zu nutzen, wird der Kontrolleinheit 120beispielsweise ein Protokoll eingespielt, welches allgemeine Befehle zur Steuerung der Kontrolleinheit 120beinhaltet. Diese wandelt die Befehle 140 entsprechend in die Sprache der Subunits 110ab und kontrolliert jene.
Die Protokolle können mit Hilfe eines in der 1 als in der Ladeeinheit 135 implementierten Protokollgenerators erstellt werden. Dieser umfasst neben der Schnittstelle zur Bibliothek (die synonym auch als Befehlsbibliothek 145 bezeichnet wird) von erlaubten Befehlen 140 (=Ansteuerbefehle) ein Regelwerk wie Befehle 140 verknüpft werden können und eine Anforderungsliste zur Erstellung von neuen Befehlen 140.
Die Kontrolleinheit 120 ist für die Koordination und Ansteuerung der einzelnen Subunits 110alleine verantwortlich. Auch wenn eine neue Subunit 110 in den Analyser 100 eingebaut werden sollte, dann wird diese über die Schnittstelle der Kontrolleinheit 120 kontrolliert.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus und der Funktionsweise der Ladeeinheit 135 mit einer Protokollbibliothek 200. Der Kern dieses Aufbaus ist die Verwendung der Bibliothek 145 als eine Sammlung von erlaubten und getesteten Befehlen 140 für den Analyser 100bzw. die entsprechenden Ausführungseinheiten 110. Die Befehle 140 sind nach funktionsweisen der einzelnen Subeinheiten 110 geordnet. Diese Bibliothek 145 ist universal und es können beliebige Ablaufprogramme, i.e. Protokolle bzw. Befehlssätze 200aus diesen Befehlen 140 zusammengestellt werden. Um ein Ablaufprogramm, d.h. einen Befehlssatz 200, welches/welcher erfolgreich eine bestimmte Applikation bzw. Analyse ausführt, zu implementieren, wird die Bibliothek 145 von einem Regelwerk 205 und Anforderungswerk 210begleitet. Diese Regeln 210beschreiben, wie welche Befehle 140 zu einem erfolgreichen Ablauf der Analyse kombiniert werden können. Die Anforderungen 210 (engl. Requirements) stellen die erlaubten Parameter und Bedingungen (e.g. Temperatur, Schrittlängen, usw ...) sicher, welche aus den Anforderungen der Maschine bzw. Ausführungseinheit 110 und deren Softwarebestandteile herauskristallisieren. Die Bibliothek 145 (bzw. genauer die darin gespeicherten Befehle 140) ist idealerweise in einer erweiterten Auszeichnungssprache (e.g. XML, SGML, RSS) verfasst, welche es erlaubt, neue Befehle sukzessive der Bibliothek 145 unter Berücksichtigung der Anforderungen 210 und des Regelwerkes 205 hinzugefügt werden. Dies erlaubt eine einfache fortlaufende Erweiterung der universellen Befehlsbibliothek 145 als integraler Bestandteil einer universellen Analyser-Plattform bzw. des Analysegerätes 100. Die Protokolle 200 sind in einer erweiterten Auszeichnungssprache geschrieben, während die Abarbeitung in die Hardware der Analyser 100 integriert ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines allgemeinen Aufbaus des Protokolls bzw. Befehlssatzes 200. Dieses besteht generell aus zwei Teilen. Ein erster Teil 300bildet einen globalen Informationsteil, welcher die Metainformationen, welche jederzeit während eines Assayablaufs abgerufen werden können. Dies beinhaltet beispielsweise, um welchen Assay bzw. welche auf den Ausführungseinheiten 110durchzuführende Analyse es sich handelt, Patienteninformation, Maschinenanforderungsinformation sowie Informationen, was dem Benutzer des Analysegerätes 100angezeigt werden kann. Auch kann diese Information im ersten Teil 300ausgenutzt werden, um zu prüfen, ob die benutzte Maschine bzw. die Ausführungseinheit 110den Anforderungen für den entsprechenden Analyser 100 entspricht. Dies ist bei Medizingeräten insofern interessant, dass derselbe Analyser 100 in einem Analyselabor oder in als patient-near Analyser bei einem Allgemeinmediziner oder auf einer klinischen Station stehen können. Diese haben verschiedene Zulassungen. Ein Analyser 100 in der Arztpraxis hätte durchaus die Möglichkeit einen Test oder eine Analyse, der/die nur im Analyselabor gültig bzw. zulässig auszuführen ist, abzuarbeiten. Dies wäre aber aus regulatorischer Sicht untersagt. Mit der Metainformation im ersten Teil 300des Befehlssatzes 200 kann dann der Standort in einem Standortparameter 170 oder eine Hardware-Revision (z.B. für welche Analysen das Analysegerät 100 zugelassen ist und für welche nicht) abgeglichen werden und ein möglicher Falschgebrauch verhindert werden. Auch könnte ein Assay bzw. eine Analyse spezifische Hardware-Komponenten als Ausführungseinheit 119 im Analyser 100benötigen, die nur spezifisch in einem bestimmten Analyser 100 verbaut sind. Das Vorhandensein dieser Komponenten 100 kann durch die Metainformation im ersten Teil 300 sichergestellt werden.
Der zweite Teil 310 umfasst beispielsweise einen Teil von temporären Schrittinformationen, die als Ansteuerbefehle 140 für die betreffende Ausführungseinheit 110bzw. mehrere Ausführungseinheiten 110 implementiert sind. Diese Schritte bzw. Befehle 140 werden sukzessive in geordneter Abfolge in definierten Zeitschritten durch die Ausführungseinheit bzw. Ausführungseinheiten 110abgearbeitet. Es wird also das eigentliche Rezept bzw. der Befehlssatz 200des Anwendungsassay, d.h. der auszuführenden Analyse, implementiert. Hierzu werden die Befehle 140 aus der Bibliothek 145 genommen, welche die richtigen universellen Subeinheiten 110 zur richtigen Zeit im richtigen Kontext ansteuern. Die Requirements 210 und Regel 205 setzen hier auch wieder den Rahmen und unterstützen in der korrekten Anwendung. Wenn Zeitschritte nicht von Anfang an klar sind, können auch Konditionen als zu erfüllende Kriterien implementiert werden. Dabei wird ein Folgebefehl 140 erst ausgeführt, wenn ein gewisser Wert innerhalb des Systems (also des Analysegerätes 100bzw. zumindest einer der Ausführungseinheiten 110) erreicht wird. Als Beispiel sei hier die Temperatur aufgeführt. Ein gewisser Schritt startet erst, wenn eine als Heizer ausgestaltete Subeinheit 110 einen gewissen Temperaturwert erreicht. Dabei wird der allgemeine Signalverkehr zwischen Subeinheit 110 und der Kontrolleinheit bzw. der Steuervorrichtung 120ausgenutzt, der universell implementiert ist und hier applikationsspezifisch angewandt wird.
4 zeigt ein Blockschaltbild eines erweiterten, universellen Systems eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Analysegerätes 100. Dabei kann die Steuervorrichtung 120 mehrere Untereinheiten aufweisen. Beispielsweise wird das Protokoll von einer Kontrolleinheit CU der Steuervorrichtung 120abgearbeitet. Diese ist wiederum verbunden mit mehreren Subeinheiten. Dabei ist eine Prozesseinheit PU verbaut, welche operative Grundsubeinheiten (genannt Processing Unit, PU) wie Heizer, Optik, Pneumatik u.a. steuert. Diese Prozesseinheit PU hat intern ihre eigene Steuerung und schon integrierte Vorverarbeitungen von Information und Befehlen.
Dies ermöglicht eine schnelle Abarbeitung und Orchestrierung der operativen Subeinheiten wie der Ausführungseinheiten 110a bis 110d und eine erste schnelle Auswertung des Probenmaterials bzw. des Analyseergebnisses. Diese Schritte sind fest implementiert und können über definierte Befehle 140 via Protokoll angesteuert werden. Dies vereinfacht die Protokollimplementierung. Da gewisse Grundeinheiten in mehreren Befehlen 140 parallel arbeiten können, ermöglicht dies eine schnellere Abarbeitung der Vorschrift für die Ausführung der Analyse. Die operativen Befehle 140 sind für die meisten Anwendungen selbst in einer universellen Plattform als Analysegerät 100 äquivalent. Auswertung und Datenverarbeitung benötigt hingegen oft eine applikationsspezifische Datenpipeline und Auswertekette. Daher können neben der Prozesseinheit PU auch noch Auswerteeinheiten AU1 bzw. AU2 (= Analytical Units, AU) implementiert werden. Für diese Ansteuerung können über Schnittstellendefinition und neue Protokollbefehle 140 modular als Softwarepaket hinzugefügt werden. Die Übergabe wird beispielsweise im globalen Teil des Protokolls 200 geregelt.
Ein weiterer Aspekt eines Ausführungsbeispiels des hier vorgestellten Ansatzes kann in einer Anbindung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI (Human-Machine-Interface, HMI) gesehen werden. Dies erlaubt dem eigentlichen Anwender 400 (User) die Interaktion mit der Maschine bzw. dem Analysegerät 100. So kann die Kontrolleinheit CU der Steuervorrichtung 120 fortlaufend testen, ob das Protokoll bzw. die Ansteuerbefehle 140beispielsweise als Befehlsastz 200abgearbeitet werden soll oder der Nutzer 400 ins Protokoll bzw. den Ablauf der Ausführung der Ansteuerbefehle 140 eingreift, insbesondere das Protokoll bzw. die Ausführung der Analyse abbrechen möchte. Auch sind in gewissen Anwendungen bzw. bei der Ausführung von Analysen auf dem Analysegerät 100 Nutzer-Interaktionen notwendig. Dies wird über die Anbindung des Nutzers 400 mittels der Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI bewerkstelligt. Auch was an Daten und Resultate auf einem Bildschirm angezeigt wird, ist über die Anbindung des Nutzers mittels der Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI geregelt. Die globale Metainformation im Protokoll 200 macht die Anbindung des Nutzers 400 über die Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI applikationsspezifisch.
5 zeigt eine schematische Blockschaltbilddarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Analysegerätes 100 sowie dessen Anbindung an weitere Komponenten. Hierbei wird dasselbe Konstrukt der Verwendung von Ansteuerbefehlen 140ausgenutzt werden kann, um mehrere Analyser bzw. Analysegeräte 100 miteinander vernetzt werden können, was beispielsweise über ein eignes Netzwerk oder über eine Cloud 160 erfolgen kann. Dabei wird die CU eines Analysers 100als Haupt-CU benutzt, die die Prozesse bzw. Analyseschritte der andern CUs koordiniert, damit der Gesamtprozess erfolgreich abläuft. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI wird auch über diese CU gesteuert.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 600 zum Ansteuern eines Analysegerätes zur Ausführung einer Analyse eines Probenmaterials. Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 610des Einlesens eines Nutzungsparameters, der eine auszuführende Analyse des Probenmaterials repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren 600 einen Schritt 620des Ladens einer Mehrzahl von Ansteuerbefehlen für zumindest eine Ausführungseinheit des Analysegerätes aus einer Befehlsbibliothek für die Ausführungseinheit. Schließlich umfasst das Verfahren 600 einen Schritt 630 des Ansteuerns der zumindest einen Ausführungseinheit unter Verwendung der Ansteuerbefehle, um das Probenmaterial zu analysieren.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Verfahren (600) zum Ansteuern eines Analysegerätes (100) zur Ausführung einer Analyse eines Probenmaterials (115), wobei das Verfahren (600) die folgenden Schritte aufweist: - Einlesen (610) eines Nutzungsparameters (125), der eine auszuführende Analyse des Probenmaterials (115) repräsentiert; - Laden (620) einer Mehrzahl von Ansteuerbefehlen (140, 200) für zumindest eine Ausführungseinheit (110a, 110b, 100c, 100d) des Analysegerätes (100) aus einer Befehlsbibliothek (145); und - Ansteuern (630) der zumindest einen Ausführungseinheit (110a, 100b, 110c, 110d) unter Verwendung der Ansteuerbefehle (140, 200), um das Probenmaterial (115) zu analysieren.
Verfahren (600) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (620) des Ladens der Mehrzahl von Ansteuerbefehlen (140, 200) die Ansteuerbefehle (140) als Einzelbefehle aus der Befehlsbibliothek (145) geladen werden und zu einem der auszuführenden Analyse entsprechenden Befehlssatz (200) verknüpft werden, wobei der Schritt (630) des Ansteuerns unter Verwendung des Befehlssatzes (200) ausgeführt wird.
Verfahren (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ladens (620) Ansteuerbefehle (140, 200) für mehrere Ausführungseinheiten (110a, 110b, 110c, 110d) geladen werden, wobei im Schritt (630) des Ansteuerns die mehreren Ausführungseinheiten (110a, 110b, 100c, 110d) unter Verwendung der Ansteuerbefehle (140, 200) angesteuert werden, um das Probenmaterial (115) zu analysieren.
Verfahren (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch einen Schritt des Abspeicherns eines Analyseergebnisses (150) einer Analyse des Probenmaterials (115), wobei das Analyseergebnis (150) mit Metadaten (300) verknüpft wird, die einen Ursprung des Probenmaterials (115), einen Analyseparameter und/oder eine Information (155) über eine Berechtigung einer Anzeige oder einer Weitergabe des Analyseergebnisses repräsentiert.
Verfahren (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch einen Schritt des Eingebens von zumindest einem in der Befehlsbibliothek(145) unbekannten Ansteuerbefehl (140) zur Ansteuerung der zumindest einen Ausführungseinheit (110a, 110b, 110c, 110d).
Verfahren (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (630) des Ansteuerns durch zumindest einen Ansteuerbefehl (140, 200) in der Ausführungseinheit (110a, 110b, 110c, 110d) zumindest ein Heizen, ein Bewegen, ein Beleuchten, ein Belichten, ein Beschallen und/oder ein Sensieren eines Parameters des Probenmaterials (115) ausgeführt wird.
Verfahren (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (620) des Ladens ein Prüfen ausgeführt wird, ob eine durch den Standortparameter (175) auszuführende Analyse des Probenmaterials (115) in dem Analysegerät (100) durchgeführt werden kann oder durchgeführt werden darf, wobei im Schritt (620) des Ladens keine Ansteuerbefehle (140, 200) aus der Befehlsbibliothek (145) geladen werden, wenn die durch den Standortparameter (175) auszuführende Analyse des Probenmaterials (115) in dem Analysegerät (100) nicht durchgeführt werden kann oder nicht durchgeführt werden darf.
Verfahren (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (630) des Ansteuerns die Ausführungseinheit (110a, 110b, 110c, 110d) in Abhängigkeit von einem Parameter der Ausführungseinheit (110a, 110b, 110c, 110d) oder einem Status der auszuführenden Analyse des Probenmaterials (115) mit den Ansteuerbefehlen (140, 200) angesteuert wird.
Verfahren (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (630) des Ansteuerns die Ausführungseinheit (110a, 110b, 110c, 110d) unter Berücksichtigung eines Eingriffsparameters (180) mittels der Ansteuerbefehle (140, 200) angesteuert wird, insbesondere wobei der Eingriffsparameter (180) unter Verwendung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) und/oder unter Verwendung eines automatisiert einlesbaren Eingriffsparameters (180) eingelesen wird.
Verfahren (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch einen Schritt des Verbindens des Analysegerätes (100) mit einer zentralen Rechnereinheit (160), wobei die Rechnereinheit (160) extern zum Analysegerät (100) angeordnet ist, wobei im Schritt des Verbindens zumindest ein Ansteuerbefehl (140) von der zentralen Rechnereinheit (160) geladen wird und/oder ein Analyseergebnis (150) des Probenmaterials (115) auf der zentralen Rechnereinheit (160) abgespeichert wird.
Verfahren (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (620) des Ladens zumindest ein Ansteuerbefehl (140) aus einem Speicher (160, 133) geladen wird, der außerhalb des Analysegerätes (100) angeordnet ist.
Vorrichtung (120), die eingerichtet ist, um die Schritte des Verfahrens (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten (130, 135, 142) auszuführen und/oder anzusteuern.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte des Verfahrens (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 11 auszuführen und/oder anzusteuern.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.