DE202004020510U1 - Sicherung der Identitäts- und Verarbeitungsdaten diagnostischer Proben - Google Patents

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Abstract

Probengefäß für die Züchtung von Mikrobenkolonien aus einer Primärprobe, dadurch gekennzeichnet, dass das Probengefäß mit einem elektronischen Datenspeichersystem zum maschinellen Einschreiben und Auslesen von Informationen der Primärprobe ausgestattet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf die Mitführung, Sicherung und ständige Ergänzung der Informationen über Herkunft, Probenahme und Verarbeitungszustände diagnostischer Proben.
  • Die Erfindung besteht darin, alle verwendeten Probengefäße mit elektronischen Datenspeichern zu versehen, in die die Herkunft der diagnostischen Probe und weitere Daten über Probennahme und Verarbeitung bis hin zu einer Beauftragung des Analysenlaboratoriums eingeschrieben werden, beispielsweise automatisch durch die Geräte zum Sammeln und zur Weiterverarbeitung der Proben.
  • Stand der Technik
  • Im Gesundheits- und Hygienewesen und verwandten Gebieten wie der Lebensmittelüberwachung werden unvorstellbar große Mengen von Proben genommen, etikettiert und für Analysen zu einschlägigen Laboratorien versandt. Allein für die Analyse von Mikroben werden jährlich weltweit etwa eine Milliarde Proben genommen und versandt. Der Trend ist stark steigend mit einem geschätzten jährlichen Zuwachs von zehn Prozent. Da in der Medizin eine schnelle und irrtumsfreie Analyse der Proben lebensrettend sein kann, beispielsweise bei der Identifizierung von Infektionserregern, spielt die Zeit bis zum Erhalt der Analysenergebnisse eine immer stärker werdende Rolle; trotz der knapperen Zeit für Probennahme, Transport, Analyse und Rückmeldung müssen aber Verwechselungen der Proben und Irrtümer bei der Weiterverarbeitung nach Möglichkeit absolut ausgeschlossen werden.
  • Für diagnostische Proben gibt es eine große Zahl verschiedenartiger Probengefäße. Allein für Mikrobenproben gibt es eigene Transportgefäße für Stuhlproben, spezielle Blutkulturflaschen zur direkten Beimpfung mit aeroben oder mit anaeroben Blutkulturen, Serumröhrchen, Citrat-Blutröhrchen für Mykobakterien, EDTA-Blutröhrchen, Gefäße zur direkten Beimpfung und Bebrütung von Urin, Urinröhrchen mit Stabilisator, Universal-Abstrichtupfer mit oder ohne Transportmedium, Universal-Probenröhrchen mit Schraubdeckeln in verschiedenen Farben, Magensaftröhrchen, Amöben-Transportröhrchen, Petrischalen verschiedener Art und viele andere mehr. Alle diese Probengefäße müssen, meist auf Etiketten, mit Kennungen versehen werden die auf mitgeführte Begleitpapiere verweisen, in denen Patienten-Identifizierung (meist anonymisiert), Daten über die Probennahme, Analysenauftrag, Empfängeradresse für die Analysenergebnisse und vieles mehr stehen.
  • Im Allgemeinen werden heute auf den Probengefäßen Barcodes oder allenfalls OCR-Schriften verwandt. Diese können einen Informationsgehalt von einigen (bis maximal etwa 100) Bytes aufnehmen, damit ist also nur eine einfache Identifizierungskennung des Probengefäßes möglich; weitergehende Daten können nicht aufgenommen werden. Barcodes auf Etiketten sind darüber hinaus verwischbar (zumal in einer Laboratoriumsumgebung, in denen mit Lösungsmitteln hantiert wird) oder können verschmutzt werden, obwohl Barcodes mit einge bauter Redundanz hier bereits eine gewisse Sicherheit bieten können. Bei einer Weiterverarbeitung der Proben im Probengefäß können keine Informationen hinzugefügt werden. Es kann der Status der Verarbeitung nicht mitgeführt werden.
  • Mit Barcodes oder OCR-Kennzeichnungen besteht der Zwang, die detaillierten Informationen über die Probe einschließlich der Aufgabenbeschreibung und des Auftrages an das Analysenlaboratorium getrennt von den Proben dem Analysenlaboratorium zu übermitteln. Die auf Papier oder Digitalmedien mitgeführten Daten müssen dann in Labordatennetzwerke eingegeben werden, wobei die Barcodes (oder OCR-Beschriftungen) immer nur auf die Begleitdaten verweisen können. Moderne Analysenlaboratorien lesen dabei die auf Fragebögen angekreuzten speziell gewünschten Analysenarten maschinell ein, um wenigstens hier keine weiteren Schreibfehler zu verursachen.
  • Es werde hier einmal ein einfacher Analysenvorgang anhand einer massenspektrometrischen Mikrobenidentifizierung näher geschildert. Mikroben, insbesondere Bakterien, lassen sich nach einem jüngst gefundenen Verfahren sehr leicht und weitgehend automatisiert massenspektrometrisch identifizieren, indem zunächst von einer über Nacht auf einem Nährmedium gewachsenen Kolonie kleine Mikrobenmengen auf eine massenspektrometrischen Probenträgerplatte übertragen werden. Solche Arbeiten können heute mit Pipettierrobotern, die mit Digitalkameras ausgestattet sind, automatisch erledigt werden. Diese Mikrobenmenge wird dann, immer noch auf dem Pipettierroboter, mit einer Lösung einer fachüblichen Matrixsubstanz für eine Ionisierung durch matrixunterstützte Laserdesorption (MALDI) beträufelt, wobei diese Lösung in die mikrobiellen Zellen eindringt und diese während der Kristallisation des Matrixmaterials zerstört. Proteine und Peptide der Zelle werden in die Matrixkristalle eingebaut. Die Matrixkristalle werden dann im Vakuum eines Flugzeitmassenspektrometers mit pulsförmigen Laserlichtblitzen beschossen, wobei Ionen der Peptide und Proteine entstehen, die dann im Flugzeitmassenspektrometer gemessen werden können. Das Massenspektrum enthält ein Profil der Ionen dieser Peptide und Proteine, das sehr charakteristisch für die betreffende Mikrobe ist. Es können sogar Unterstämme von Mikroben auseinander gehalten werden, da die Ausstattung der Mikroben mit Proteinen, genetisch vorgegeben, sehr charakteristisch ist. Die Identifizierung scheint, soweit heute untersucht, sehr sicher zu sein.
  • Es lässt sich also ein Verfahren zur voll- oder halbautomatischen Identifizierung von Mikroben, zumindest von Bakterien, aufbauen, soweit sich diese auf Nährmedien zu Kolonien heranzüchten lassen. Infektionserreger lassen sich praktisch immer auf geeigneten Nährmedien züchten. Das Verfahren ist beispielsweise interessant zur Überprüfung von Krankenhäusern, besonders ihrer Operationssäle, auf irregulären Befall. Es können auch Wischproben von Klobrillen und Handgriffen überprüft werden. An Patienten können relativ rasch die Mikrobenbesetzung in Stuhl, Tränenflüssigkeit, Nasenabstrichen, Mundabstrichen, Ohrabstrichen, Hautflora, Abszessen, Geweben, Zahnwurzeln und vielen anderen befallenen Stellen gemes sen werden, besonders wenn ungewöhnliche Symptome an den Patienten zu beobachten sind, die auf einen Befall mit ungewöhnlichen, möglicherweise sehr gefährlichen Mikroben hindeuten. Ähnliche Anwendungsfelder bietet die Veterinärmedizin. Auch Luftbelastungen außerhalb von Krankenhäusern, beispielsweise in der Umgebung von Ställen oder Müllhalden, sind interessant. Weitere Einsatzgebiete sind die Lebensmittelherstellung und Lebensmittelüberwachung.
  • Wie aus dieser Schilderung entnommen werden kann, bieten solche und ähnliche Analysenverfahren, soweit sie sich weitgehend automatisieren lassen, in den Laboratorien kaum Probleme. Die schwerstwiegenden Probleme der diagnostischen Analyse bestehen in der Probennahme und auf dem Weg der Proben in das Laboratorium: Wie können Irrtümern bei der Probennahme vermieden werden? Wie können die Proben irrtumsfrei gekennzeichnet werden? Wie kann sichergestellt werden, dass beim Versand der Proben und der zugehörigen Daten, insbesondere der Analysenaufträge, keine Verwechslungen oder Zuordnungsfehler auftreten?
  • Die Verwendung eines Massenspektrometers oder eines anderen Analyseautomaten lohnt sich in der Regel nur, wenn auch ein entsprechender Umsatz an Analysen erreicht wird. Es werden also sehr viele Proben zu einem zentralen Laboratorium zu bringen sein, das mit diesen Geräten ausgestattet ist. Dabei stellt sich die Aufgabe einer Probenlogistik und einer Probenvorbereitung, die ohne Verwechslung von Proben effizient arbeitet. Die Protokollierung von Hand in einem Laborbuch während der Entnahme der Proben am Patienten und die Notierung aller Daten verbietet sich dabei schon wegen unvermeidlicher Schreibfehler und der damit gegebenen Verwechselungsgefahr. Dazu kommt, dass in vielen Fällen die diagnostischen Proben zu teilen und in andere Gefäße einzubringen sind, dass beispielsweise Mikroben aus den Probengefäßen zunächst auf Petrischalen aufzubringen und von den Kolonien der Petrischalen auf massenspektrometrische Probenträgerplatten zu überführen sind.
  • In der Massenspektrometrie sind nun bereits Probenträgerplatten bekannt, die fest mit Transpondern ausgestattet sind, in denen von Beladungsrobotern automatisch Probenkennzeichnungen und umfangreiche weitere Informationen eingeschrieben werden können. Diese können von entsprechend ausgestatteten Massenspektrometern gelesen werden. Dabei können die Probenkennzeichnungen nicht nur Bezeichnungen zur Herkunft der Proben tragen, sondern auch Anweisungen für die An der Analyse und die An der Datenauswertung für die Analysedaten. Da Massenspektrometer im Allgemeinen in Labordatennetze eingebunden sind, können in diesem Fall die Transponder die Adressen von Dateien enthalten, in denen die Information über die 384 oder 1536 Proben auf den Probenträgerplatten detailliert gespeichert sind.
  • Transponder sind elektrische Schaltkreise, die umfangreiche Informationen speichern können. Die Informationen können mit besonderen Lesestationen berührungslos über eine Entfernung von einigen Zentimetern ausgelesen werden; mit entsprechenden Schreibstationen lassen sich ebenfalls berührungslos Informationen einschreiben. Transponder benötigen nicht unbedingt eine eigene Spannungsversorgung, die Spannungen können von den Schreib- oder Lesestationen induktiv übertragen werden. Moderne Ausführungsformen von Transpondern für Warenetiketten, die unter der Abkürzung RFID (radio frequency identification) bekannt geworden sind, haben größere, unter die Etiketten gedruckte Antennen, die ein Einstrahlen der Spannung und ein Auslesen der Information auf mehrere Meter Entfernung zulässt. Es sind heute bereits RFID-Transponder bis zu 64 Kilobyte Speicherkapazität im Handel. Sie lassen sich in weniger als einer Sekunde auslesen oder beschreiben. Die Transponderchips werden immer preiswerter, sie kosten nur noch wenige zehn Cent und werden in einigen Jahren nur noch wenige Cent kosten; bereits heutzutage kann man durchaus in wirtschaftlich vertretbarer Weise Einweggeräte oder Verpackungsetiketten mit Transpondern ausstatten.
  • In den Transpondern gibt es für gewöhnlich feste Speicherbereiche, die nur einmal mit besonderen Schreibstationen beschreibbar und nicht löschbar sind, und andere Speicherbereiche, die mit normalen Schreibstationen beschreibbar, oft auch überschreibbar, sind. In den festen Speicherbereichen können Informationen für die fälschungssichere Identifizierung des so ausgestatteten Gerätes, also beispielsweise der massenspektrometrischen Probenträgerplatte, enthalten sein, in den veränderlichen Speicherbereichen können Probenherkunft, Verarbeitungsstatus und Analysenanweisungen mitgeschrieben werden.
  • Im Folgenden wird hier von „Primärproben" gesprochen, wenn es sich um diagnostische Proben der Probenahme am Patienten oder am Ort der Probenherkunft handelt. Die später im Analysenlabor geteilten Probenmengen für verschiedene analytische Aufgabenstellungen oder auch die Proben mit Mikrobenmengen, die aus den Kolonien der Petrischalen auf die massenspektrometrische Probenträgerplatte aufgebracht werden, werden im Folgenden mit „Sekundärproben" bezeichnet. Die Sekundärproben brauchen also eine Herkunftskennzeichnung der Primärproben, und eine zweite Herkunftskennzeichnung, die auf die Kolonie auf der entsprechenden Petrischale mit der Primärprobe zurückführt.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, Geräte und Verfahren bereitzustellen, mit denen sich eine eindeutige und sichere Verfolgung der Identität von diagnostischen Proben, ihres Analyseziels und ihres Verarbeitungszustandes bis zum Analysenergebnis, insbesondere auf dem Weg vom Ort der Probenahme bis zum Analysenlaboratorium, sicherstellen lässt.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Es ist der Grundgedanke der Erfindung, alle Gefäße für die diagnostischen Proben und für deren Weiterverarbeitung, beispielsweise auch die Gefäße für die Züchtung der Mikrobenkolonien (Brut- oder Zuchtschalen), mit elektronischen Datenspeichersystemen wie beispielsweise Transpondern zum maschinellen Einschreiben und Auslesen der Herkunftsdaten für die Primärproben auszustatten. Die elektronischen Datenspeichersysteme können elektrische oder magnetische Speicher enthalten; sie mögen durch direkten Kontakt wie bei Chipkarten, durch eingebaute Kleinstantennen wie bei gewöhnlichen Transpondern, oder durch größere Antennen wie bei RFID-Transpondern gelesen und beschrieben werden.
  • Es ist ein weiterer Aspekt der Erfindung, dass es sich bei den Informationen, die in die elektronischen Datenspeichersysteme eingeschrieben werden können, nicht nur einen mitgeführten Erkennungscode für die Probe handelt, sondern um das direkte Mitführen umfangreicher und möglichst vollständiger Daten über die Herkunft der Probe wie Ort, Zeit, Mengen und Umstände der Probennahme, besondere Vorkommnisse der Probennahme, Identifizierungscodes der Patienten, Namen des Probennehmers und dergleichen. Insbesondere können auch Zieldaten mitgeführt werden, beispielsweise die gewünschten Arten der Analysen, die Adresse des Empfängers für die Analysenergebnisse bis hin zu einer Beauftragung des auswertenden Labors, die mit entsprechenden elektronischen Signaturverfahren gesichert werden kann. In diesem Idealfall ist somit überhaupt kein getrenntes Mitführen weiterer Informationen in Papier- oder Digitalform mehr notwendig; die Informationen über die Probe sind in den elektronischen Datenspeichersystemen bis in das Analysenlaboratorium hinein über das Probengefäß fest mit jeder Probe selbst verbunden. Die Erfindung geht also weit über die reine Identifizierung der Probe, die auch über einen Barcode zu erreichen wäre, hinaus.
  • Im Analysenlaboratorium kann eine Abtrennung eines Teils der Informationen durch eine Eingabe in das Labordatennetz erfolgen, beispielsweise zur automatischen Steuerung von Analysenautomaten oder Probenlogistiksystemen, zur Berichtserstellung über die Analysenergebnisse und zur späteren Rechnungslegung an den Auftraggeber.
  • Konsequenterweise sollen alle Geräte für eine automatische Beladung der Probengefäße vor Ort mit diagnostischen Proben oder der späteren Umladung der Probengefäße im Laboratorium, aber auch die Arbeitstische für eine manuelle Beladung oder Umladung, geeignete Lese- und Schreibstationen für die Transponder besitzen. Beispiele für automatische Umladestationen sind die Pipettierroboter, die Mikrobenproben aus Transportgefäßen in Petrischalen verteilen, oder Pipettierroboter, die Mikrobenmengen aus Kolonien auf massenspektrometrische Probenträgerplatten übertragen.
  • Transportgefäße für diagnostische Proben, die bereits Nähr- oder Schutzmedien enthalten, unterliegen Verfallsdaten. Einfache Beladungsstationen, beispielsweise Arbeitstische in einer Arztpraxis mit Aufnahmemasken für die Probengefäße, können durch Lesen der unlöschbaren Information der Transponder die An des Nähr- oder Schutzmediums und das Verfallsdatum prüfen, können Beladungen verweigern, und können im Beladungsfall alle Informationen über die Probennahme wie Ort, Zeit und Patientenkennung hinzuschreiben. Um jeden Irrtum zu vermeiden, können beispielsweise Patientendaten direkt aus dem Datennetz der Arztpraxis und damit aus Patientenchipkarten übertragen werden. In gleicher Weise werden die Daten über den Probennehmer, beispielsweise den Arzt oder Arzthelfer, übertragen. Bei Beladungen, bei denen der Probennahmeort eine wichtige Rolle spielt, können die Ortskoordinaten direkt aus einem GPS-System übertragen werden (GPS = global positioning system).
  • Moderne Probengefäße für diagnostische Zwecke sind durchweg aus Glas oder Plastik gefertigte sterile Einweg-Gefäße, die nach Verwendung entsorgt werden. Sie können, wie beispielsweise Petrischalen, bereits mit den entsprechenden Nährböden ausgegossen sein, aber auch andere Arten von Schutzmedien für die Proben enthalten. Die Transponder können direkt in die Gefäße integriert, beispielsweise eingegossen oder fest eingeklebt, sie können aber auch in An der RFID als Papier- oder Kunststoff-Etiketten mit Antennen versehen und fest aufgeklebt sein. Die Antennen ziehen sich spulenartig am Rand der Etiketten entlang. Bei Petrischalen können sie sich in Boden oder Seitenwand der Petrischalen befinden.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • 1 zeigt eine Bodenansicht einer erfindungsgemäßen Petrischale mit Seitenwand (1), Induktions- und Lese-Antennen (2) und Transponderchip (3).
  • 2 zeigt ein Etikett (4) für ein Probengefäß von der Klebschicht her. Es sind die Induktions- und Lese-Antennen (2) und der Transponderchip (3) sichtbar.
  • Besonders günstige Ausführungsformen
  • Die Erfindung besteht darin, alle Gefäße für Entnahme, Lagerung, Transport, Weiterverarbeitung und Analyse diagnostischer Proben mit elektronischen Datenspeichersystemen wie beispielsweise Transpondern zum maschinellen Einschreiben und Auslesen umfangreicher Herkunfts- und Zieldaten für die Primärproben auszustatten. Die elektronischen Datenspeichersysteme können elektrische oder magnetische Speicher enthalten; sie können durch direkten Kontakt wie bei Chipkarten, durch eingebaute Kleinstantennen wie bei gewöhnlichen Transpondern, oder durch größere Antennen wie bei RFID-Transpondern mit vorübergehend Spannung versorgt, gelesen und beschrieben werden.
  • Moderne Probengefäße für diagnostische Zwecke sind durchweg aus Glas oder Plastik gefertigte sterile Einweg-Gefäße, die nach Verwendung entsorgt werden. Die Transponder können direkt in die Gefäße integriert, beispielsweise eingegossen oder fest eingeklebt, sie können aber auch in An der RFID-Transponder als Papier- oder Kunststoff-Etiketten mit Antennen versehen und fest aufgeklebt sein. Die Antennen ziehen sich spulenartig am Rand der Etiketten entlang. Bei Petrischalen können sie sich in Boden oder Seitenwand der Petrischalen befinden.
  • Entsprechend sollen alle Geräte für eine automatische Beladung der Probengefäße mit diagnostischen Proben und alle Geräte für die spätere Umladung der Probengefäße und der Weiterverarbeitung der Proben im Laboratorium geeignete Lese- und Schreibstationen für die Transponder besitzen. Die Arbeitstische für eine manuelle Beladung der Probengefäße mit Proben oder Umladung der Probengefäße werden ebenfalls mit Lese- und Schreibstationen ausgestattet, also nicht nur automatische Umladestationen wie Pipettierroboter, die Mikrobenproben aus Transportgefäßen in Petrischalen verteilen, oder Pipettierroboter, die Mikrobenmengen aus Kolonien auf massenspektrometrische Probenträgerplatten übertragen.
  • Nach dieser Erfindung handelt es sich bei den Informationen, die in die elektronischen Datenspeichersysteme eingeschrieben werden, nicht nur um einen mitgeführten Erkennungscode für die Probe, wie er etwa aus Barcode-Aufdrucken bekannt ist. Es handelt sich vielmehr um das Einschreiben und direkte Mitführen umfangreicher und möglichst vollständiger Daten über die Herkunft der Probe wie Entnahmeort, Entnahmezeit, Entnahmemengen, Identifizierungscodes der Patienten und Namen des Probennehmers. Es kann sich des Weiteren um Zieldaten und Aufträge an das Analysenlaboratorium handeln, die direkt in das elektronische Datenspeichersystem des Probengefäßes eingeschrieben werden. Es kann sich somit um Informationen darüber handeln, was mit den Proben in den Probengefäßen geschehen soll, beispielsweise welche Arten von Analysen ausgeführt werden sollen, in welcher Art die Analysenmessergebnisse ausgewertet werden sollen, ob bereits eine zusammenfassende Bewertung der Analysenergebnisse vorgenommen werden soll und an welche Adresse die Ergebnisberichte gesendet werden sollen. Es kann abschließend in den elektrischen Datenspeichersystemen der Probengefäße eine legal gültige Beauftragung des analysierenden und auswertenden Labors vorgenommen werden, wobei der Auftrag mit einem entsprechenden Signaturverfahren gesichert werden kann.
  • Mit dieser Erfindung soll es somit überhaupt nicht mehr notwendig sein, Informationen über die Probe und den Auftrag in Papier- oder Digitalform getrennt von der Probe zum Analysenlaboratorium zu schaffen; alle Informationen über die Probe und über den Auftrag sind in den elektronischen Datenspeichersystemen bis in das Analysenlaboratorium hinein durch das erfindungsgemäße Probengefäß fest mit jeder Probe selbst verbunden.
  • Die Erfindung geht also weit über die reine Identifizierung der Probe hinaus; diese wäre auch über einen einfachen Barcode oder eine maschinenlesbare OCR-Beschriftung zu erreichen.
  • Im Analysenlaboratorium kann dann der Analysenauftrag ausgelesen werden, wobei auch ein Teil der Informationen automatisch in das Labordatennetz übertragen werden kann, beispielsweise zur automatischen Steuerung der laborinternen Probenlogistik und der Analysenautomaten. Alles weitere kann dann, wenn entsprechende Probenverteilungs- und Analysenautomaten vorhanden sind, im Analysenlaboratorium automatisch erfolgen, bis hin zu einer Erstellung eines Berichts über die Analysenergebnisse und bis zur Rechnungslegung an den Auftraggeber.
  • Transportgefäße für diagnostische Proben enthalten oft bereits Nähr- oder Schutzmedien für die Proben. Diese Probengefäße unterliegen Verfallsdaten. Die verschiedenartigen Beladungsstationen können durch Lesen der unlöschbaren Information der Transponder die Art des Nähr- oder Schutzmediums und das Verfallsdatum prüfen und bei falschen Nährmedien oder abgelaufenen Verfallsdaten Beladungen verweigern. Es kann sich dabei automatische Beladungsstationen, wie beispielsweise Luftkeimsammler, oder manuelle Beladungsstation, wie beispielsweise Arbeitstische in der Arztpraxis mit eingeprägten Hohlformen für die Zwischenablage der standardisierten Probengefäße handeln. Bei Beladung mit Proben können dann über diese Stationen alle Informationen über die Probennahme wie Probenherkunft, Beladungsdaten und Zielangaben hinzu geschrieben werden. Die manuellen Beladungsstationen in der Arztpraxis sind mit dem Arztpraxendatennetz verbunden. Diese können Patientendaten direkt aus Patientenchipkarten und die Angaben über den Probennehmer, beispielsweise den Arzt oder den Arzthelfer, direkt in die Probengefäße übertragen.
  • Es werde hier eine günstige Ausführungsform und ein dazugehöriges Verfahren an Hand eines einfachen Beispiels aufgezeigt. Es handelt sich dabei um die Identifizierung von Luftkeimen, beispielsweise aus Operationssälen. Hier werden Beladungsautomaten verwendet, die die Mikroben aus der Luft direkt auf geeignete Petrischalen aufbringen, es entfällt also der Schritt der Übertragung der Proben von gesonderten Transportgefäßen auf Petrischalen. Die erste Anwendung bezieht sich auf die Überwachung der Operationssaalluft auf Anzahl und An von Mikroben. So sind für Operationssäle Grenzwerte für die Anzahl von Mikroben pro Kubikmeter bindend vorgeschrieben, die ständig überprüft werden müssen.
  • Die Beladung der Petrischalen mit Mikroben aus Luft kann über Geräte erfolgen, die Systeme von so genannten virtuellen und realen Impaktoren enthalten und Aerosolpartikel aus vielen Kubikmetern Luft anfeuchten und mit hoher Ausbeute auf feuchte Nährmedien übertragen können. Mit virtuellen Impaktoren lassen sich dabei hohe Anreicherungen von aerosolen Teilchen aus der angesaugten Luft in viel kleineren Luftströmen erreichen. Die Aerosolpartikelchen können mit hoher Effizienz durch Düsensysteme aus dem großen Luftstrom in einen kleineren Luftstrom überführt werden, indem man die höhere Trägheit von aerosolen Partikeln gegenüber den Luftmolekülen ausnutzt. Mit realen Impaktoren lassen sich dann die aerosolen Partikelchen auf das feuchte Nährstoffmedium aufblasen. Erfindungsgemäß erhalten diese Geräte Lese- und Schreibstationen für die Transponder der Petrischalen, mit denen Ort, Zeit, Zeitdauer und damit die Luftmenge der Probennahme direkt festgehalten wird. Der Ort kann mit einer Tastatur eingegeben werden und ist auf einem Kontrollfeld lesbar. Anmerkung: Für Freiluft-Benutzung, aber auch in großen Krankenhäusern, kann ein solches Gerät auch ein GPS-System zur automatischen Feststellung der Koordinaten enthalten (GPS = global positioning system). Es entfällt dann jeder Irrtum bei der Eingabe des Probennahmeortes.
  • Diese Sammelgeräte filtern insbesondere Aerosolpartikel zwischen etwa 0,5 und 10 Mikrometer Durchmesser aus der Luft aus. Aerolsolpartikel bis zu etwa 3 Mikrometer Durchmesser bilden Schwebeteilchen in Luft, die sich praktisch nicht mehr durch Sedimentation absetzen. Die Mikroben kommen dabei gewöhnlich nicht als Einzelwesen vor, sondern bilden Aggrega te, die besonders in Größen von zwei bis acht Mikrometer Durchmesser wegen der erhöhten Infektionsgefahr gefährlich sind. Einzelmikroben sind in der Regel weniger gefährlich, weil sie bei Infektionen meist vom Körper durch Abwehrmechanismen ausgeschaltet werden können, außerdem sind viele Einzelmikroben, die eine feuchte Umgebung zum Überleben brauchen, meist in Luft nicht über längere Zeiten hinweg überlebensfähig. Sporen bilden hier Ausnahmen, aber auch hier sind in der Regel mehrere Sporen gleichzeitig für eine Infektion notwendig.
  • Die Sammelgeräte für Mikroben aus Luft werden für die Aufnahme der Mikroben nun direkt mit Petrischalen bestückt, die erfindungsgemäß Transponder tragen. Die Sammelgeräte besitzen Schreib- und Lesestationen für diese Transponder. Zunächst werden aus den nicht löschbaren Speicher Verfallsdatum, Hersteller und Angaben über die An des Nährmediums herausgelesen und geprüft. Stimmt die An des Nährmediums nicht, oder ist das Verfallsdatum überschritten, so erfolgt eine Warnmeldung und die Beladung wird verweigert. Ist alles in Ordnung, so erfolgt die automatische Beladung, und der beschreibbare Speicher wird mit den Informationen über die Probennahme wie Name des Probennehmers, Primärprobenherkunft, Primärprobennahmedetails, und Zielangaben über die Art der Analyse für das Analysenlaboratorium beschrieben.
  • Die staubdicht verschlossenen Petrischalen werden nun, vorzugsweise bereits in gewärmten Bruttaschen, zu einem Brutschrank transportiert, der sich an ganz anderer Stelle, vielleicht in einer anderen Stadt, befinden kann. Das Einbringen von Hunderten von Petrischalen in einen Brutofen geschieht mit manuell eingeschobenen Tabletts, die mit den Petrischalen vollgestellt sind. Durch die Verwendung von Transpondern braucht man sich um Verwechslungen der Petrischalen nicht mehr zu kümmern. Der Brutschrank kann wiederum mit Schreib- und Lesestationen für die Transponder versehen sein, muss aber nicht unbedingt so ausgerüstet sein. Es genügt hier, wenn überhaupt, eine Station zur Eingangs- und Ausgangskontrolle, die Nachrichten über die Zeitdauer und Temperatur der Bebrütung hinzufügen kann.
  • Nach der Entnahme aus dem Brutschrank werden die Petrischalen einem Automaten zugeführt, der die Kolonien über Videokameras automatisch erkennen, durch Bildanalyse bereits grob klassifizieren und Mikrobenmengen aus den Kolonien auf Probenträgerplatten überführen kann. Für diesen Automaten eignet sich beispielsweise ein Pipettierroboter, der mit einer Digitalkamera ausgerüstet ist. Die Digitalkamera nimmt zunächst ein Bild der Oberfläche des Nährmediums mit den Kolonien der Mikroben auf. Dieses Digitalbild wird durch Bildverarbeitungsverfahren nach Größe, Form, Farbe, Koordinaten und Brauchbarkeit der Kolonien anhand guter Trennung von anderen Kolonien analysiert. Dabei können bereits charakteristische Kennzeichen für die Erkennung der Mikroben mitgespeichert werden, wie Größe der Kolonie, ihre Färbung, ihre Form und andere Kennzeichen mehr. Auch eine Statistik der Kolonien kann angefertigt werden. Das Programm entscheidet über die Entnahme von Proben zur Analyse der Mikroben; je nach Vorwahl können dabei alle (Regelfall) oder auch nur kritisch zu beurteilende Kolonien zur sekundären Probenahme herangezogen werden.
  • Der Pipettierroboter überträgt dann mit einem geeigneten Werkzeug Sekundärproben von den Kolonien auf die MALDI-Probenträgerplatte. Das Werkzeug kann beispielsweise eine Metallnadel oder eine Kunststoffnadel mit stumpfen Ende sein, also ein stumpfer Stempel, der sich gut waschen lässt.
  • Es kann dabei aus jeder Kolonie nur genau eine Sekundärprobe auf die Probenträgerplatte übertragen werden, in der Regel werden aber zwei bis vier Sekundärproben pro Kolonie zu übertragen sein, um sichere Identifizierungen zu gewährleisten. Die Probenträgerplatten können in einer hydrophoben Oberfläche kleine hydrophile Ankerflächen für die Belegung mit Mikrobenmengen besitzen. Es sind massenspektrometrische Probenträgerplatten in der Größe von Mikrotiterplatten mit 384 oder auch 1536 Ankerflächen kommerziell erhältlich. Die Probenträgerplatten enthalten ebenfalls Transponder für die Identifizierung der Probenträgerplatten und der Probenbelegung. Auch hier können der Status der Verarbeitung, die Adresse der Datei für die Beschreibung der Einzelproben, wie Zugehörigkeit der Einzelproben zu den Petrischalen und zu bestimmten Kolonien, und andere Einzelheiten festgehalten werden.
  • Die Probenträgerplatten werden dann dem Massenspektrometer zugeführt, das die Proteinprofile misst. Aus den Proteinprofilen werden über besondere Programme, beispielsweise Bibliothekssuchprogramme, die Mikroben identifiziert. Die Ergebnisse aller Identifizierungen einer Primärprobe werden, wenn gewünscht mit statistischen Auswertungen und Gefährdungsanalysen, in Ergebnisprotokollen ausgedruckt, können aber auch automatisch in digitaler Form an den Auftraggeber versandt werden. Als gefährlich eingestufte Mikrobenkolonien können, wenn gewünscht, weitergehend einer Analyse ihrer Resistenz gegenüber gebräuchlichen Bakteriziden unterworfen werden. Die Wünsche nach der An der Kolonienauswahl, der statistischen Auswertung, der Gefährdungsanalyse und der Resistenzanalyse können alle bereits im Analysenauftrag, der im elektronischen Speicherdatensystem des Probengefäßes eingeschrieben ist, vermerkt sein.
  • Wenn für den Analysenauftrag ein Platz sparendes Informationsschema analog zu einem Formblatt mit ankreuzbaren Feldern verwendet wird, kann der Speicherinhalt des elektronischen Datenspeichersystems recht klein sein. Es ist nicht unbedingt notwendig, hier die gegenwärtig maximale Größe von 64 Kilobyte einzusetzen. Aus preislichen Gründen können hier meist Transponder mit etwa zwei Kilobyte Inhalt eingesetzt werden, das ist der Inhalt einer eng bedruckten Schreibmaschinenseite. Ein solches Vorgehen setzt allerdings eine entsprechende Normierung des Formats voraus; diese Normierung muss nicht welt- oder landesweit gelten, aber zumindest zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer abgestimmt sein (wie es in ähnlicher Form auch für die Formblätter mit ankreuzbaren Feldern gilt).
  • Weitere Anwendungen einer Mikrobendiagnostik betreffen Infektionsfälle mit einer vom Arzt gewünschten Identifizierung der Infektionserreger. Dabei werden die Proben in spezialisierten Probengefäßen zum Auswertelaboratorium geschickt, eine Praxis, die eingeübt ist und daher auch schwer zu ändern sein wird. Es ist aber unschwer, jetzt an sich gleiche, aber mit elektrischen Datenspeichersystemen versehene Probengefäße zu verwenden, und in diese die Informationen weitgehend automatisch einschreiben zu lassen. Dazu sind lediglich Arbeitstischauflagen erforderlich, deren Schreib- und Lesestationen mit dem digitalen Praxisnetz verbunden sind. Es können die Patientencodes auch direkt über das Rechensystem der Arztpraxis eingelesen werden, fußend auf der Patientenchipkarte.
  • In Zukunft wird ein Versand der Probengefäße, die mit Nährböden versehen sind, in Wärmebeuteln bereits zu einer Bebrütung und damit zu einer Abkürzung des Identifizierungsverfahrens führen. Gerade in Infektionsfällen kann die Zeit bis zur Kenntnis über die Art der Infektion eine lebensrettende Rolle spielen.
  • Die hier gegebenen Beispiele einer Mikrobendiagnostik lassen sich ohne weiteres auf eine chemische Analyse diagnostischer Proben ausweiten. Für chemische Analysen gibt es ebenfalls Automaten, die Analysen weitgehend selbständig durchführen können. Hier ist es oft notwendig, die Proben nach Eingang im Analysenlaboratorium zu teilen und auf viele einzelne Probengefäße zu verteilen, die dann den Analyseautomaten getrennt und mit verschiedenartigen Einzelaufträgen zugeführt werden müssen.
  • Dem Fachmann auf diesem Gebiet sind viele weitere Anwendungsfelder bekannt. Aus obigen Angaben lassen die wesentlichen Einsatzarten bereits ableiten. Die hier gegebenen Grundlagen der Erfindung erlauben es somit dem einschlägigen Fachmann, die Sicherung der Probenherkunft für diagnostische Proben und die Beauftragung mit analytischen Verfahren unter Benutzung der erfindungsgemäßen Probengefäße in vielfältiger Weise zu variieren und zu verfeinern.

Claims (5)

  1. Probengefäß für die Züchtung von Mikrobenkolonien aus einer Primärprobe, dadurch gekennzeichnet, dass das Probengefäß mit einem elektronischen Datenspeichersystem zum maschinellen Einschreiben und Auslesen von Informationen der Primärprobe ausgestattet ist.
  2. Probengefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Datenspeichersystem in einem nicht löschbaren Speicherteil Informationen über die Art des Probengefäßes, seine Füllung mit Nähr- oder Schutzmedien und das Verfallsdatum enthält.
  3. Probengefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Datenspeichersystem eine Antenne besitzt, die ein Lesen und Beschreiben über eine größere Entfernung von einigen Dezimetern erlaubt.
  4. Probengefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Datenspeichersystem als Etikette auf das Probengefäß aufgeklebt ist.
  5. Probengefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen die Herkunft der Primärprobe und/oder den Auftrag an das Analysenlaboratorium umfassen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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ITMI20110739A1 (it) * 2011-05-03 2011-08-02 Copan Information Technologies S R L Apparecchiatura e procedimento per il trattamento di campioni di materiale biologico, microbiologico e/o chimico

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