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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Labortests, insbesondere Biotests. Derartige Verfahren sind aus der
WO 95/26 008 A1 und der
WO 98/26 295 A1 bekannt.
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Vor allem Produktionsabläufe und Gesundheitszentren benötigen Analyselabore, in denen Ausgangs-, Zwischen- oder Endprodukte, Rohstoffe, zu behandelndes Material und Abfallstoffe untersucht werden. Diese Untersuchungen beruhen meistens auf vorgegebenen Testverfahren, die standardisiert sind und an vielen räumlich weit entfernt gelegenen unterschiedlichen Stellen gleichermaßen durchgeführt werden. Diese Testverfahren sind meist eindeutig in ihrer Auswertung, häufig entstehen jedoch unklare Ergebnisse, die nur von Fachleuten beurteilt werden können. Sofern das Fachwissen jedoch nicht vorhanden ist, müssen die Tests verworfen werden und Wiederholungstests scheitern meistens an der Verfügbarkeit des Ausgangsmaterials oder an der Zeit, die für die Durchführung der Tests zur Verfügung steht.
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Auch Diskussionen unter Wissenschaftlern/innen über Testverfahren, die nicht zum erwarteten klaren Ergebnis geführt haben, bringen meist wenig Erklärung, da die sachgerechte Durchführung des Testverfahrens nicht reproduzierbar ist. Selbst wenn das Testverfahren vor Ort, bspw. computergestützt weitgehend reproduzierbar ist, scheitert die Bewertung grenzwertiger Testergebnisse meistens an der Art der biologischen und statistischen Auswertung Ergebnisse und den mit verschiedener Methoden gemessenen Daten oder beschriebenen Parameter, die zwischen Wissenschaftlern/innen ausgetauscht werden könnten.
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Besondere Probleme bereiten sogenannte Biotests, bei denen biologische Vorgänge untersucht werden, um auf Schadstoffbelastungen in Luft, Wasser oder Boden zurückzuschließen. Gerade diese Verfahren führen häufig zu unerwarteten Arten von Ergebnissen, die statistisch jeweils nur selten auftreten und daher nur von erfahrenen Wissenschaftlern/innen beurteilt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Durchführung von Labortests, insbesondere von Biotests vorzustellen, das es auch weniger erfahrenen Wissenschaftlern erlaubt, vor Ort die Labortests durchzuführen und mit höchster Präzision auszuwerten.
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Diese Aufgabe wird mit einem anspruchsgemäßen Verfahren gelöst.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass häufig vor Ort nicht verfügbares Expertenwissen durch eine Datenbank ersetzt werden kann, sofern die Datenbank eine Vielzahl an möglichen Testergebnissen aufweist und eine Beurteilung der Ergebnisse durch Vergleich ermöglicht. Auch der Experte vergleicht seltene Untersuchungsergebnisse mit bekannten ähnlichen Situationen und zieht daraus seine Schlüsse. Dies ist mit Hilfe des Computers und dokumentierbar nachvollziehbar und eine ausreichend große Datenbank erlaubt es, auch Biotests sicher und zuverlässig auszuwerten.
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Die Automatisierung erlaubt die Aufnahme einer Vielzahl an Parametern, die zu einem Datensatz definierter Analysedaten führen. Diese Datenmenge kann kontinuierlich als Datenstrom, in Zeitabständen als Datenpakete oder als einzelnes Datenpaket an einen zweiten Ort transferiert werden, um dort ausgewertet zu werden.
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Zur Auswertung steht eine Datenbank zur Verfügung, die eine Vielzahl definierter Analysedatensätze aufweist und einen optimalen Vergleich erlaubt. Die Vielzahl der Daten erlaubt statistische Rückschlüsse und selbst nicht vollständige Datensätze können dadurch mit hoher Präzision ausgewertet werden.
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Die ausgewerteten Ergebnisse werden vorzugsweise an den ersten Ort zurücktransferiert und geben somit vor Ort Aufschluss über das Ergebnis des Labortests. Dies erlaubt es, vor Ort weniger qualifizierte Mitarbeiter einzusetzen, die den Testablauf durchführen und die Aufnahme der Analysedaten überwachen. Außerdem ermöglicht dies die Automatisierung von Tests vor Ort, da die Auswertung der Test an einem anderen Ort vorgenommen wird.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Testkontrolle, da die Auswertung des Tests von der Durchführung des Tests getrennt wird. Die Testauswertung wird somit objektiver, wertende Entscheidungen werden gut dokumentierbar und Einflussnahmen auf die Testauswertung durch die den Test durchführenden Personen werden weitgehend ausgeschlossen.
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Eine kontinuierliche Kontrolle des Testverlaufes ermöglicht auch ein frühes Abbrechen des Tests, wenn Zwischenergebnisse vom regulären Testverlauf zu weit abweichen und somit durch Vergleich mit früheren Testverläufen ein ungültiger Testausgang mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erwarten ist. Der Vergleich der Ist-Daten mit dem Datenpool kann optimal an den jeweiligen Test angepasst werden, indem permanent neue signifikante Korrelationen zwischen Einzelparametern ermittelt werden, um somit schnell ein umfassendes Ergebnis aus den einzelnen Tests zu ermitteln. Je größer der Datenpool ist, desto leichter können signifikante Korrelationen zwischen Einzelparametern abgeleitet werden, die im Einzelfall die Möglichkeiten eines einzelnen menschlichen Experten bei weitem übersteigen können.
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Insbesondere für biologische oder biomedizinische Tests ist es vorteilhaft, dass der Meßaufnehmer eine Bildkamera, vorzugsweise eine Videokamera ist. Bildverarbeitende Systeme eignen sich besonders gut für biologische Tests, da sie dazu geeignet sind, sehr viele Informationen wie Farbe, Form, Länge etc. aufzunehmen, die eine genaue Auswertung des Labortests erlauben. Bilddaten von verschiedenen Richtungen aufgenommen können genauere Informationen über die räumliche Ausdehnung vermitteln und über eine Zeitspanne verteilte Bildinformationen erlauben die Auswertung eines dynamischen Prozesses.
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Da insbesondere Bilddaten zu extrem hohen Datenmengen führen, wird vorgeschlagen, dass die Analysedaten am ersten Ort automatisch voranalysiert werden. Durch diese Operation gehen keine Daten verloren sondern es werden nur die Daten verschickt, die relevante Merkmale betreffen. Diese Voranalyse führt zu einer starken Datenkompression und erleichtert den Vergleich mit der Datenbank.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist so aufgebaut, dass der Ort, an dem die Daten ermittelt werden, und der Ort, an dem die Daten ausgewertet werden, beliebig weit auseinander liegen können. Um diesem Vorteil gerecht zu werden, wird vorgeschlagen, daß der erste und zweite Ort über mehr als zehn Kilometer auseinander liegen.
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Hierzu werden die Analysedaten über Kabel- oder Funknetze an einen zweiten Ort transferiert und die Ergebnisse vorzugsweise auf demselben Weg wieder an den ersten Ort zurücktransferiert. Moderne kabelgebundene oder kabellose Netzwerke erlauben einen weltweiten Austausch von Daten und somit den Aufbau umfangreicher Datenbanken, die eine optimale Auswertung der Analysedaten erlauben. In einer weiteren Ausbaustufekönnen auch diese Datenbanken miteinander zu einer großen, virtuellen Datenbank verbunden werden.
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Vorzugsweise werden alle an einem ersten Ort aufgenommenen Analysedaten am zweiten Ort in die Datenbank aufgenommen, um im Laufe der Durchführung des Verfahrens die Datenbank weiter zu vergrößern. Dadurch werden auch seltene Versuchsergebnisse in der Datenbank gespeichert, die später die Grundlage zu einzelnen Auswertungen oder statistischen Beurteilungen bilden.
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Um einen weltweiten Datenaustausch und auch eine weltweite Diskussion unter Experten zu unterstützen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Testablauf standardisiert ist. Dadurch wird die Vergleichbarkeit der Ergebnisse deutlich gesteigert. Vorzugsweise sind die Algorithmen für bestimmte Labortests ebenfalls in der Datenbank gespeichert.
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Um bei fehlerhaft verlaufenden Tests möglichst bald einen neuen Test zu beginnen, wird vorgeschlagen, daß aus den früher ermittelten Analysedaten Grenzwerte berechnet werden und bei Überschreiten eines Grenzwertes eine Meldung an den ersten Ort transferiert wird. Dies erlaubt es, Tests frühzeitig abzubrechen, wenn die Ergebnisse weit von den erwarteten Ergebnissen abliegen und somit eine Auswertung erschweren oder sogar unmöglich machen.
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Ein Kriterium für einen Testabbruch kann auch dadurch ermittelt werden, daß bei Abweichungen der Datenwerte uni mehr als einen vorgegebenen Prozentsatz von einem Mittelwert der in der Datenbank vorliegenden vergleichbaren Analysedaten einer vorgegebenen Norm eine Meldung an den ersten Ort transferiert wird.
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Eine weitgehend automatische Durchführung des Labortests wird erzielt, wenn vom zweiten Ort Stellglieder aktiviert werden, die am ersten Ort ein Signal geben oder auf den Testablauf einwirken. Somit kann bspw. ein Testverfahren neu gestartet werden oder durch eine gezielte Parameterveränderung in einen auswertbaren Bereich geführt werden. Hierdurch kann bspw. ein Abdriften der Analysedaten aus dem Messbereich verhindert werden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Standardtest mit Wasserlinsen angewendet. Hierbei werden Wasserlinsen in einer Probe mit kontaminiertem Wasser und in einer Wasser Nullprobe gezüchtet. Nach regelmäßigen Zeitabständen werden die herangewachsenen Wasserlinsen in den beiden Proben mit einer Kamera fotografiert. Aus den ermittelten Bildern wertet ein Bildverarbeitungsprogramm bestimmte Parameter wie die Anzahl, Farbe und Größe der Wasserlinsen aus und übersendet einen Datensatz über ein Netzwerk wie bspw. das Internet an einen von einem anderen Unternehmen betreuten Zentralrechner. Dieser Zentralrechner liegt räumlich und organisatorisch von der Stelle, an der das Testverfahren durchgeführt wird, weit weg, um Einflußnahmen auf die Ergebnisauswertung zu unterbinden. Am Zentralrechner werden die ermittelten Analysedaten mit früher ermittelten Analysedaten automatisch verglichen und es werden Korrelationen aufgestellt, um die Stärke des Effektes zu ermitteln. Der Vergleich mit den im Speicher vorliegenden Messungen ermöglicht es, zu erkennen, ob zum Beispiel ein signifikantes oder ein hochsignifikantes Ergebnis vorliegt.
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Nach der Auswertung werden die Messwerte in die Datenbank als Datensatz aufgenommen und verbessern somit die statistische Grundmenge für weitere Analysebewertungen.
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Im vorliegenden Beispiel können zusätzlich zu den Bilddaten über das Wachstum der Wasserlinsen auch Informationen über die Art der Kontaminierung des Probewassers an die Datenbank gemeldet werden. Dies erschließt die Möglichkeit, Korrelationen zwischen ausgewerteten Bildern und speziellen Kontaminations-Konzentrationen festzustellen, um diese der Auswertung der Analysen zu Grunde zu legen.
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Beispielsweise kann bei einer Kontamination mit dem gleichem Mittel bei räumlich und zeitlich unterschiedlichen Tests auf ähnliche Konzentrationen geschlossen werden, sofern die ermittelten Bilddaten zum Wasserlinsenwachstum sich gleichen. Dieser Text wurde durch das DPMA aus Originalquellen übernommen. Er enthält keine Zeichnungen. Die Darstellung von Tabellen und Formeln kann unbefriedigend sein.
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Derartige Vergleiche können auch anonym vorgenommen werden, indem am Ort der Datenbank früher durchgeführte Tests ermittelt werden, die Untersuchungen der gleichen Kontaminationsart betreffen und bei denen ähnliche Wachstumsergebnisse beobachtet wurden. Die zu bestimmten Wachstumsergebnissen gehörigen Konzentrationen können dabei anonym an die Datenbank gemeldet werden und der Auswertung der Analysedaten eines Dritten dienen, ohne dass der Dritte Informationen über die Herkunft der Vergleichsdaten erhält.
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Zusätzlich zu einer automatischen Auswertung durch eine permanente Suche nach signifikanten Korrelationen zwischen Einzelparametern können die ausgewerteten Ergebnisse auch von Experten weiter ausgewertet werden, um dem Nutzer eine klare Information über das Testergebnis zu vermitteln.