DE19736470C2 - Datenverarbeitungsfähiger Mikroskopie-Probenträger und Verfahren zur Analyse von mikroskopierbaren Proben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen datenverarbeitungsfähigen Mikroskopie-Probenträger gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren zur Analyse von mikro­ skopierbaren Proben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Derartige Probenträger dienen der Aufnahme von Proben bzw. Präparaten, die mi­ kroskopisch oder auf andere Weise, insbesondere zerstörungslos, zu untersuchen sind.

Bei den Präparaten/Proben kann es sich z. B. um Gewebeteile oder Flüssigkeiten des menschlichen Körpers handeln, die etwa zur Krebserkennung zu untersuchen sind.

Solche Untersuchungen werden in medizinischen Laboratorien in großer Zahl durchgeführt. Hierbei besteht nun das Problem, daß die Proben sowie zugehörige Untersuchungsergebnisse über längere Zeit hinweg aufbewahrt werden müssen, etwa aus haftungsrechtlichen Gründen, damit sie für eventuelle Gegenuntersuchungen verfügbar sind. In vielen Fällen kommt heute hinzu, daß die Untersuchungen der Proben wegen der Aufwendigkeit und infolge der Arbeitsteiligkeit im Laborwesen an verschiedenen Orten durchgeführt werden und daher die Probenträger mit den Proben an verschiedene Stellen verbracht werden müssen.

Aus diesen Gründen werden die Probenträger mit einer Kennzeichnung versehen. Bislang werden die Probenträger hierfür - unmittelbar nach Beaufschlagung mit der Probe - zunächst provisorisch mittels Schreibstift beschriftet und erst später - bei der Untersuchung im Labor - mit einer dauerhaften Kennzeichnung versehen. Gängig hierfür ist eine Kennzeichnung mit speziellen Stiften direkt auf den Probenträger oder auf Etiketten, die auf den Probenträger aufgebracht werden.

Zunehmend finden auch mit maschinenlesbaren Bar-Codes versehene Etikettenauf­ kleber Verwendung. Hierzu sei verwiesen auf den Artikel "AccuMed International, Inc. Meeting the Challenges in Cervical Cancer Screening: The AcCell Series 2000 Automated Slide Handling and Data Management System", erschienen in Acta Cytol. 40, No. 1, 1996, S 26-30.

Zwar erlauben die maschinenlesbaren Etikettenaufkleber bereits eine automatische Wiedererkennung des betreffenden Probenträgers an den verschiedenen Stationen der Arbeit, sie dienen jedoch nicht der Aufnahme von weiteren Daten oder deren Verarbeitung. Die zum Präparat oder zum Fall gehörigen Daten wie Patientendaten, Untersuchungsergebnisse etc., müssen örtlich getrennt hiervon auf Papier oder in einer Datenbank abgelegt werden. Selbst bei EDV mäßiger Vernetzung der verschie­ denen Stationen der Untersuchung mit der Datenbank ist die räumliche Trennung des Probenträgers von den dazugehörigen Daten nachteilig, da der Zugriff auf die Da­ tenbank eine Zugangsmöglichkeit an das Datennetz voraussetzt.

Als weiterer Stand der Technik werden folgende Druckschriften genannt.

Aus der DE 44 17 079 A1 ist ein Mikroskopie-Objektträger bekannt, der eine als Mikrochip ausgebildete elektronische Schaltung aufweist, der die Meßwerte der Sensoren zugeführt werden und die im wesentlichen die Funktion hat, als Analog- Digital-Wandler die analogen Signale oder Daten des oder der Sensoren in digitale Daten umzusetzen, die dann nach außen geführt werden. Es ist ein unidirektionaler Datenfluß vom Sensor über die elektronische Schaltung bis ggf. zu einer externen Auswerteeinheit vorgesehen. Die Meßwerte des Sensors werden lediglich temporär in einem flüchtigen Arbeitsspeicher (z. B. einem RAM) zwischengespeichert. Dieser Objektträger weist keinen nichtflüchtigen Speicher auf.

Aus US 5,384,028 A ist ein Biosensor bekannt, der - wie der Titel sagt - einen Da­ tenspeicher enthält: "Biosensor with a Data Memory". Über diesen Datenspeicher gibt die Patentschrift verschiedene Verwendungsmöglichkeiten an: (a) So können einmal Herstellungsdaten im Zeitpunkt der Herstellung des Sensors und während des Betriebs verschiedene gemessene Daten dort gespeichert werden. Daß dort jedoch die Daten nichtflüchtig und zur Identifizierung der Probe (nicht des Sensors) gespei­ chert würden, ist weder beschrieben noch angeregt. (b) Der genannte Speicher kann auch als ROM, also Nur-Lese-Speicher für die Speicherung von Herstellungsdaten des Sensors ausgebildet sein. (c) Der genannte Speicher kann auch als RAM, also als flüchtiger Speicher ausgebildet sein, weil dort eine elektrische Stromversorgung für den Speicher vorgegeben ist. Bei diesem US-Patent besteht keinerlei Bezug zu ei­ nem Mikroskopie-Probenträger im Sinne einer mikroskopischen Diagnostik. Insbe­ sondere gibt es keinen Bereich zur Aufnahme einer mikroskopierbaren Probe. Eine solche wäre auch sinnlos, zumal es um die Messung von Blutzucker geht, also um biochemische Analytik löslicher Substanzen in einer wässrigen Lösung. Vielmehr fließt die von dem Sensor zu analysierende Flüssigkeit über den Sensor. Es handelt sich also um einen sog. Kontaktsensor. Die Einordnung dieses biosensorischen Meßgeräts als Probenträger ist daher nicht begründbar.

Die DE 27 47 200 B2 betrifft einen Präparathalter, dessen Trägerrahmen eine visuell oder maschinell lesbare Codierfläche aufweist. Dieser Präparathalter weist keinerlei elektronische Komponenten auf.

Die DE 27 35 077 A1 betrifft eine Meßzelle, bestehend aus einem Gefäßteil zur Aufnahme eines Reagenzes und einer zu untersuchenden Probe, wobei auf die Au­ ßenfläche des Gefäßteils maschinenlesbare Codierungen aufbringbar sind. Auch diese Meßzelle weist keinerlei elektronische Komponenten auf.

In den Patent Abstracts of Japan, Publikationsnummer 09033407 A ist ein Objektträ­ ger beschrieben mit zwei voneinander getrennten Bereichen, dessen erster zur Auf­ nahme einer Probe bestimmt ist und dessen zweiter ein magnetisches, thermisches o. ä. Aufzeichnungsmedium aufweist, aber keine als Mikrochip ausgebildete elektro­ nische Schaltung.

In der US 5,561,556 ist ebenfalls ein Objektträger mit zwei voneinander getrennten Bereichen - ähnlich wie vorstehend beschrieben, dessen erster auch wieder zur Auf­ nahme einer Probe bestimmt ist. Im zweiten Bereich können auf der Unter- und Oberseite des Objektträgers unterschiedliche Informationen festgehalten werden, z. B. auf der Oberseite ein papiernes Label mit Angaben über Krankenhaus und Pati­ ent und auf der Unterseite ein Magnetstreifen mit Informationen über die Kranken­ geschichte des Patienten. Auch bei diesem Objektträger ist keine als Mikrochip aus­ gebildete elektronische Schaltung vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen datenverarbeitungsfähigen Mi­ kroskopie-Probenträger und ein Verfahren zur Analyse von mikroskopierbaren Proben zu schaffen, die erweiterte Möglichkeiten der Datenspeicherung bieten.

Diese Aufgabe wird durch einen datenverarbeitungsfähigen Mikroskopie-Probenträger gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.

Erfindungsgemäß weist der datenverarbeitungsfähige Mikroskopie-Probenträger zwei Bereiche auf, dessen erster Bereich zur dauerhaften Aufnahme einer mikrosko­ pierbaren Probe bestimmt ist, dessen zweiter Bereich zur Identifizierung der Probe dient und mit einer als Mikrochip ausgebildeten elektronischen Schaltung mit einem beschreibbaren, lesbaren, nichtflüchtigen Speicher ausgestattet ist.

Bei dem Probenträger handelt es sich vorteilhafterweise um ein ebenes Plättchen. Hierbei kann mindestens ein Bereich für den Wellenlängenbereich einer Analysevor­ richtung durchlässig sein. Ist die Analysevorrichtung ein optisches Mikroskop, dann kann der Probenträger beispielsweise aus Glas gefertigt sein. Vorteilhafterweise ist die elektronische Schaltung mit dem nichtflüchtigen Speicher als Mikrochip (z. B. ein "Smart-Chip") realisiert.

Die elektronische Schaltung kann mit Kontakten ausgestattet sein, mit deren Hilfe das Einschreiben und Auslesen von Daten in den bzw. aus dem Speicher möglich ist. Ebenso können Einschreiben und Auslesen auf anderem Wege realisiert sein, insbe­ sondere induktiv, kapazitiv oder optisch.

Bei den Daten muß es sich nicht alleine um Textdaten handeln. Zusätzlich können die Daten auch Bildinformation und/oder Sprachinformation bezüglich der Probe enthalten.

Die elektronische Schaltung kann einen Mikroprozessor enthalten. Dann kann der Speicher ein Steuerprogramm für den Mikroprozessor enthalten. Weiterhin kann der Speicher dann auch ein Anwendungsprogramm zur Analyse der Probe durch die elektronische Schaltung enthalten.

Die elektronische Schaltung kann mit dem Probenträger lösbar verbunden sein.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Analyse von mikroskopierbaren Proben mit einem Analysegerät und einem mit diesem Gerät verwendbaren datenverarbeitungs­ fähigen Mikroskopie-Probenträger, der die Probe trägt, wird in eine am Probenträger angebrachte elektronische Schaltung mit Speichermöglichkeit auf die Probe bezoge­ ne Information eingeschrieben und nichtflüchtig gespeichert; der Probenträger ist nach der Analyse frei handhabbar.

Der erfindungsgemäße Mikroskopie-Probenträger kann zur Analyse von mikrosko­ pierbaren Proben verwendet werden, die in einem ersten Bereich des Probenträgers aufgebracht sind, wobei im nichtflüchtigen Speicher des zweiten Bereichs die Probe betreffende Daten und/oder Programme gespeichert sind.

Vorteilhafterweise kann der Probenträger so verwendet werden, daß der Inhalt des Speichers von einer Datenverarbeitungsanlage gelesen wird und daß ausgelesene Daten und/oder Programme für eine Analyse beispielsweise in der medizinischen Diagnostik verwendet werden.

Eine weitere Verwendung ergibt sich für den erfindungsgemäßen Mikroskopie- Probenträger aus der Tatsache, daß Probe und elektronische Schaltung auf dem er­ findungsgemäßen Probenträger in definierter räumlicher Beziehung zueinander ste­ hen. Abstände oder Abmessungen von Strukturen (etwa von Leiterbahnen eines Chips der elektronischen Schaltung) können als Kalibrierungsobjekte für die Analy­ sevorrichtung verwendet werden, z. B. zur Ermittlung der optischen Vergrößerung. Des weiteren kann die Chipoberfläche für einen Helligkeits- oder Farbabgleich der Analysevorrichtung herangezogen werden. Dann können aufwendige zusätzliche Kalibrierungsobjekte entfallen.

Die Erfindung ist mit einer Vielzahl weiterer Vorteile verbunden. So können die Mi­ kroskopie-Probenträger einfacher und zuverlässiger identifiziert werden, als dies beim Stand der Technik möglich ist. Zudem sind die Daten stets zusammen mit den Probenträgern verfügbar, da sich Probe und zugehörige Daten auf ein und demselben Probenträger befinden, so daß eine Trennung auf verschiedene Einheiten vermieden wird. Patienteninformation kann somit "papierfrei" zusammen mit der Probe trans­ portiert werden, und es kann eine intelligente und ökonomische Steuerung des Pro­ benflusses realisiert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zei­ gen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mikroskopie- Probenträgers und

Fig. 2 den erfindungsgemäßen Mikroskopie-Probenträger in der Verwendung zur Analyse.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen datenverarbeitungsfähigen Mikroskopie- Probenträger. Der Probenträger weist zwei Bereiche 1, 2 auf, dessen erster Bereich 1 zur dauerhaften Aufnahme der Probe 11 bestimmt ist und dessen zweiter Bereich 2 zur Identifizierung der Probe 11 dient, wobei der zweite Bereich 2 mit einer elektro­ nischen Schaltung 21 mit einem beschreibbaren, lesbaren, nichtflüchtigen Speicher 211 ausgestattet ist. Der Probenträger ist hier als ebenes Plättchen ausgebildet.

Die elektronische Schaltung 21 ist als Mikrochip realisiert, welcher mit Kontakten 210 ausgestattet ist, mit deren Hilfe das Einschreiben und Auslesen von Daten in die bzw. aus der Schaltung 21 ermöglicht wird. Die Schaltung 21 enthält die für das Einlesen und Auslesen erforderlichen Schaltungskomponenten sowie einen entsprechend ausgelegten elektronischen Speicher 211 zur Aufnahme und Spei­ cherung der Daten. Bei dem Speicher handelt es sich um einen an sich bekannten nichtflüchtigen wiederbeschreibbaren Speicher. Die elekronische Schaltung 21 kann dem Probenträger dauernd oder nur temporär zugeordnet sein.

Bei den Daten handelt es es sich um probenbezogene und patientenbezogene Daten.

Die in dem Speicher 211 abzuspeichernden Daten sind nicht auf Textdaten wie Begleitinformation (Kennzeichnung der Probe, Art der Probe, Patienten- Personaldaten) beschränkt. Bei ausreichender Speicherkapazität kann Speicher­ platz zur Aufnahme einer Vielfalt weiterer Daten vorgesehen sein. Beispiele hierfür sind:

• - Fragestellung und Untersuchungsauftrag,
• - Informationen über Untersuchungsweg und -technik,
• - Untersuchungsergebnisse,
• - Berichtsdaten,
• - Organisationsdaten.

Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft, grafische Daten zu speichern, die im Verlauf einer Untersuchung der Probe durch Mikroskop und nachgeschalteter Bildverarbeitung erzeugt werden. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn ein komplizierter oder zeitaufwendiger Untersuchungsverlauf festgehal­ ten werden soll, so daß er zu einem anderen Zeitpunkt wiederholbar ist. Beispiele für grafische Daten sind:

• - Koordinaten von Bezugspunkten für das Mikroskop auf der Proben­ oberfläche,
• - koordinatenspezifische Zuordnungen von Untersuchungen und Unter­ suchungsergebnissen (mehrdimensionale Mapping-Information) wie z. B. Zellandschaften (cell maps), Kern-, Gen- oder Proteinlandschaften,
• - Bilder der Proben.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel enthält die elektronische Schaltung 21 zusätzlich einen Mikroprozessor. Der Speicher 211 enthält ein dem Mikro­ prozessor zugeordnetes Betriebsprogramm. Zusätzlich ist im Speicher 211 ein Anwendungsprogramm enthalten, welches zur Analyse der betreffenden Probe dient.

Somit führt jeder Pobenträger die der Probe 1 zugeordnete Software mit sich, was eine zusätzliche Erhöhung der Zuverlässigkeit von an verteilten Orten durchgeführten Proben-Analysen bewirkt.

Erforderlichenfalls ist die elektronische Schaltung 21 mit einer Einheit zur Abfrage einer Zugangsberechtigung für einen Zugriff auf die in der elek­ tronischen Schaltung 21 enthaltenen Daten ausgestattet. Mittels einer hier­ durch realisierten "Password-Abfrage" kann einerseits dem Datenschutz Rechnung getragen werden, andererseits können die Daten besser vor unzu­ lässiger Veränderung geschützt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Analyse von Proben mit einem mikroskopischen Gerät 3 und einem in dieses Gerät einsetzbaren oder einleg­ baren datenverarbeitungsfähigen Probenträger werden in einer am Probenträ­ ger angebrachten beschreibbaren und lesbaren elektronischen Schaltung 21 probenbezogene Daten eingeschrieben, wobei der Probenträger nach der Analyse beliebig manipulierbar ist, beispielsweise für Archivierungszwecke.

Vorteilhafterweise wird eine auf den Probenträger aufgebrachte Probe, z. B. Gewebeprobe, zur Analyse mikroskopisch abgebildet und das mikroskopische Abbild in einem Mikroprozessor grafisch verarbeitet und die grafisch ver­ arbeitete Bildinformation in die elektronische Schaltung eingeschrieben.

Der erfindungsgemäße Probenträger kann zur Analyse von Proben verwendet werden, die in einem ersten Bereich des Probenträgers aufgebracht sind, wobei in der elektronischen Schaltung die Probe betreffende Daten gespei­ chert sind.

Der erfindungsgemäße Probenträger kann auch zur automatisierten Unter­ suchung der Proben eingesetzt werden. Dann sind die Untersuchungsvor­ richtungen (z. B. Mikroskope) mit entsprechenden Steuereinrichtungen auszu­ statten, welche auf die in den Mikrochips gespeicherten Daten zugreifen können.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Probenträger in der Verwendung zur Probenuntersuchung. Die Untersuchungsvorrichtung 5 besteht hier aus einem Mikroskop, welches mit einer Kamera gekoppelt ist. Das Beschreiben des Mikrochips 21 mit Daten und das Auslesen der Daten erfolgt durch ein Datenlese-/Schreibgerät 6, welches der Untersuchungsvorrichtung 5 zugeord­ net ist.

Das Datenlese-/Schreibgerät 6 kann mit der Untersuchungsvorrichtung 5 gekoppelt sein (online-Verarbeitung) oder separat davon realisiert sein (off­ line-Verarbeitung). Die Dateneingabe/-ausgabe bzw. Kontrolle der Vorrichtung kann über eine Datenverarbeitungsanlage 7 erfolgen, die als Computer mit Peripheriegeräten ausgestaltet sein kann.

Vorteilhafterweise kann der Probenträger so verwendet werden, daß der Inhalt des Speichers 211 der elektronischen Schaltung 21 in einer Datenver­ arbeitungsanlage gelesen wird und daß der ausgelesene Inhalt für eine Analyse dort ausgewertet wird.

Ferner kann der erfindungsgemäße Probenträger auch vorteilhaft in der Personalschulung eingesetzt werden. So läßt sich z. B. ein interaktiver Unterricht basierend auf den im Mikrochip des Probenträgers enthaltenen Daten gestalten.

Durch die Möglichkeit der Speicherung und/oder Bearbeitung mehrerer Datenarten (Text, Bild, Sprache) auf dem Probenträger ist der erfindungs­ gemäße Probenträger multimediafähig.

Claims (20)

1. Datenverarbeitungsfähiger Mikroskopie-Probenträger mit zwei Bereichen (1, 2), dessen erster Bereich (1) zur dauerhaften Aufnahme einer mikroskopierbaren Probe (11) bestimmt ist, dessen zweiter Bereich (2) zur Identifizierung der Probe (11) dient und mit einer als Mikrochip ausgebildeten elektronischen Schaltung (21) mit einem beschreibbaren, lesbaren, nichtflüchtigen Speicher (211) ausgestattet ist.

2. Probenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (211) zur nichtflüchtigen Speicherung von Meß- und Identifikationsdaten dient.

3. Probenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bereich des Probenträgers für den Wellenlängenbereich einer Analysevorrichtung durchlässig ist.

4. Probenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Probenträger ein ebenes Plättchen ist.

5. Probenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in dem zweiten Bereich (2) befindliche elektronische Schaltung (21) mit Kontakten (210) ausgestattet ist, mit deren Hilfe das Ein­ schreiben von Daten in die elektronische Schaltung (21) und das Auslesen von Daten aus der elektronischen Schaltung (21) möglich ist.

6. Probenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Daten auch Bildinformation und/oder Sprachinfor­ mation von der Probe (11) aufweisen.

7. Probenträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bild­ information mikroskopisch erfaßte Bildinformation aufweist.

8. Probenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (21) einen Mikroprozessor aufweist.

9. Probenträger nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicher (211) Programme speicherbar sind.

10. Probenträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Programme Steuerprogramme und Verarbeitungsprogramme umfassen.

11. Probenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektronische Schaltung (21) lösbar auf dem zweiten Bereich (2) des Probenträgers angeordnet ist.

12. Verfahren zur Analyse von mikroskopierbaren Proben (11) mit einem Analysegerät und einem mit diesem Gerät verwendbaren datenverarbei­ tungsfähigen Mikroskopie-Probenträger nach Anspruch 1, der die Probe (11) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß in eine am Probenträger angebrachte beschreibbare und lesbare elektronische Schaltung (21) auf die Probe (11) bezogene Information eingeschrieben und nichtflüchtig gespeichert wird und daß der Probenträger nach der Analyse frei handhabbar ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger zu Archivierungszwecken benutzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe (11) zur Analyse mikroskopisch abgebildet, mikroskopische Bildinformation in einer Datenverarbeitungsanlage (6, 7) verarbeitet und die verarbeitete Bildinformation in die elektronische Schaltung (21) auslesbar eingeschrieben und nichtflüchtig gespeichert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger mit der elektronischen Schaltung (21), in der die Bildinforma­ tion der Probe (11) gespeichert wird, unabhängig vom mikroskopischen Gerät in einer Datenverarbeitungsanlage (6, 7) verarbeitet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildinformation positionsbezogene Daten von ausgewählten Stellen der Probe (11) enthält.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Stellen der Probe (11) mit Hilfe der positionsbezogenen Daten wie­ derauffindbar sind.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten auch grafisch bearbeitbare Bildinformation enthalten.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (21) vom Probenträger abgetrennt und un­ abhängig vom Probenträger in einer Datenverarbeitungsanlage zur Auswertung verwendet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (21) zur Kalibrierung einer Analysevorrichtung benutzt wird.