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Beschreibung
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Datenverarbeitungsanlage zum Verarbeiten von Elektrophoretogrammen
Die Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsanlage zum Verarbeiten von Elektrophoretogrammen.
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Bei einem üblichen elektrophoretischen Analysegerät für Serumproteine
ändern sich von einem elektrophoretischen Detektor gesendete elektrophoretische
Signale Je nach den Arten und Mengen der im Serum enthaltenen verschiedenen Proteine.
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Das Elektrophoretogramm eines normalen Serums hat fünf Fraktionen,
nämlich eine Albumin-, eine d1-Globulin- eine Globulin-, eine ß-Globulin- und eine
?-Globulin-Fraktion.
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Zum Messen der Proteinmengen der fünf Fraktionen ausgehend von den
elektrophoretischen Signalen werden letztere gewöhnlich einer Verarbeitungseinheit,
beispielsweise einem Rechner, zugeleitet, nachdem sie in digitale Signale umgewandelt
worden sind. Die Verarbeitungseinheit bestimmt Trennstellen der benachbarten Fraktionen,
indem sie durch Berechnen Minima der elektrophoretischen Signale herausfindet, und
mißt die Proteinmengen in den einzelnen Fraktionen, die zwischen den so bestimmten
benachbarten Trennstellen eingrenzt sind, durch Integrieren der elektrophoretischen
Signale.
Die Proteinmengen in den Fraktionen werden als Fraktionswertdaten ausgedrückt, die
Prozentsätze der gemessenen Werte der einzelnen Fraktionen von ihrer Gesamtsumme
sind.
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Bei anomalen Seren oder im Laufe der Zeit verdorbenen Seren werden
anomale Elektrophoretogramme oder verschiedene Abweichungen bei deren Fraktionen
festgestellt, beispielsweise geänderte Verhältnisse der Proteingehalte verschiedener
Fraktionen und Änderungen der Wellenform des Elektrophoretogramms infolge Einhüllung
verschiedener Fraktionen durch Spitzen benachbarter Fraktionen. Derartige anomale
Elektrophoretogramme werden je nach Vorhandensein spezifischer Symptome nach verschiedenen
Krankheitsarten eingeteilt.
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Um jedoch eine spezielle Krankheit nach einem gegebenen Elektrophoretogramm
bestimmen zu können, sind umfangreiche Fachkenntnisse und -erfahrungen sowie verschiedene
darauf beruhende Bewertungsfunktionen notwendig. Die herkömmlichen Datenverarbeitungsanlagen
für Elektrophoretogramme verarbeiten die Daten bis zur Bestimmung der Fraktionswertdaten,
wogegen die Bestimmung einer speziellen Krankheit ausgehend von den Fraktionswertdaten
und verschiedene Berechnungen hierfür alle von Spezialisten durchgeführt werden
und von deren persönlicher fachlicher Erfahrung abhängig sind.
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Es besteht daher das Problem, daß das Verfahren zum Bestimmen von
Krankheiten nach Elektrophoretogrammen sehr kompliziert ist und durch menschliches
Versagen gefährdet wird. Außerdem sind Elektrophoretogramme je nach den äußeren
Bedingungen verschieden, beispielsweise abhängig von der Art des zur Elektrophorese
verwendeten Trägermediums, der Temperatur und der Feuchtigkeit. Es besteht folglich
Bedarf an einer Datenverarbeitungsanlage, welche bei einer Verarbeitungseinheit
die freie Programmierung von Bewertungsfunktionen und dabei das Einschließen verschiedener
äußerer Bedingungen in die Bewertungsfunktion ermöglicht, um aufgrund der Fraktionswertdaten
des
Elektrophoretogramms die Bestimmung oder Diagnose einer speziellen Krankheit oder
der Normalität zu vereinfachen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den weiter oben beschriebenen
Nachteil des Standes der Technik zu überwinden und eine Datenverarbeitungsanlage
für Elektrophoretogramme zu schaffen, welche die gestellten Forderungen in besonders
zuverlässiger Weise erfüllt.
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Eine diese Aufgabe lösende Datenverarbeitungsanlage für Elektrophoretogramme
ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
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Bei der erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsanlage werden elektrophoretische
Signale von einem elektrophoretischen Detektor zu einer Verarbeitungseinheit gesendet,
die Trennstellen des Elektrophoretogramms bestimmt und Fraktionswertdaten durch
Integrieren der Flächen der einzelnen Fraktionen, die zwischen zwei einander benachbarten,
so bestimmten Trennstellen eingegrenzt sind, errechnet, und eine frei gewählte Bewertungsfunktion,
welche diese Fraktionswertdaten als Parameter benutzt, wird mit einem getrennten
bzw. peripheren Eingabegerät als Eingang in die Verarbeitungseinheit eingegeben,
so daß letztere Berechnungen der so eingegebenen Bewertungsfunktion ausführt und
Ausgangssignale erzeugt, die sowohl durch diese Berechnungen erhaltene Bewertungsinformationen
als auch die genannten Fraktionswertdaten angeben.
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Die Datenverarbeitungsanlage gemäß der Erfindung ermöglicht somit
eine freie Programmierung von Bewertungsfunktionen, so daß eine spezielle Krankheit,
mit der eine Abnormalität im Elektrophoretogramm einhergeht, ohne Schwierigkeiten
und exakt diagnostiziert werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer
Zeichnung
näher erläutert, in der zeigt: Fig. 1 eine Kurve eines Elektrophoretogramms, welches
durch Signale aus einem ei ekt rophoret i schen Detektor dargestellt wird, Fig.
2 ein Blockschaltbild eines Datenverarbeitungsgerätes als eine Ausführungsform der
Datenverarbeitungsanlage für Elektrophoretogramme gemäß der Erfindung und Fig. 3
eine Tastaturanordnung an einem getrennten bzw.
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peripheren Eingabegerät der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung.
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Ein durch Elektrophorese gemessenes normales Konzentrationsmuster
für Serumprotein hat gemäß Fig. 1 fünf Fraktionen, nämlich eine Albumin- und vier
Globulin-Fraktionen. In Fig. 1 sind Grenz- oder Trennstellen zwischen benachbarten
Fraktionen durch Pfeile angedeutet.
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Gemäß Fig. 2 erzeugt ein elektrophoretischer Detektor 1 elektrophoretische
Signale, die von einem Analog-Digital-Umwandler 2 in digitale Signale umgewandelt
werden. Diese digitalen Signale werden über eine Schnittstelle 3 einer Verarbeitungseinheit
zugeführt, die beim dargestellten Beispiel von einem Rechner 4 gebildet ist. Der
Rechter 4 bestimmt die -in Fig. 1 durch Pfeile angedeuteten Trennstellen zwischen
benachbarten Fraktionen und berechnet Fraktionswertdaten für jede der einzelnen
Fraktionen, die von den genannten Trennstellen eingegrenzt sind. Die Fraktionswertdaten
werden für jede der Fraktionen bestimmt durch Messen der Flächen, die gemäß Fig.1
zwischen der Abszisse und der Elektrophoretogrammkurve liegen, also des in Fig.
1 dargestellten Konzentrationsmusters, durch Integrieren der Signale aus dem Detektor
1 und durch Errechnen des prozentualen Anteils der so gemessenen Flächen der einzelnen
Fraktionen an der Gesamtfläche aller Fraktionen.
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Die so bestimmten Fraktionswertdaten werden über eine Schnittstelle
5 an einen Drucker 6 abgegeben, der sie als Ausgabeinformation bzw. -daten der Datenverarbeitungsanlage
ausdruckt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist an den
Rechner
4 über eine weitere Schnittstelle 7 ein getrenntes bzw. peripheres Eingabegerät
8 angeschlossen. Das Eingabegerät 8 liefert an den Rechner 4 einen Eingang, der
eine Bewertungsfunktion oder Formel ist, die unter Benutzung der genannten Fraktionswertdaten
als ihre Parameter frei programmiert werden kann. Der Rechner 4 interpretiert die
in ihn eingegebene Bewertungsfunktion und nimmt für die Ausführung der Bewertungsfunktion
notwendige Berechnungen über ein vorbestimmtes zugehöriges Programm vor, um Bewertungsinformationen
bzw. -daten zu erzeugen, die das Rechenergebnis angeben. Die Bewertungsinformationen
werden über die Schnittstelle 5 dem Drucker 6 zugeleitet, der sie zusammen mit den
schon erwähnten Fraktionswertdaten ausdruckt. An den Rechner 4 kann ein Speicher
9 angeschlossen sein, der verschiedene Informationen speichert, z.B. bei den Berechnungen
zu benutzende Konstanten und im System anzuwendende Unterprogramme.
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Das Eingabegerät 8 kann gemäß Fig. 3 aus einer Tastatur bestehen mit
Tasten 10 für numerische Zeichen und einen Dezimalpunkt zum Eingeben von Zahlen
in das System, Resultattasten 11, Funktionstasten 12 zum Vorschreiben von Rechenoperationen,
Markierungstasten 13 zum Vorschreiben von Markierungen, die das Resultat der Bewertungsfunktion
angeben, sowie mit anderen Steuertasten. Die Bewertungsfunktion zum Auswerten des
Elektrophoretogramms läßt sich durch Betätigen der Tasten der Tastatur in der richtigen
Reihenfolge programmieren. Die Aufgabe der Tastatur des Eingabegerätes 8 besteht
in (i) der Bereitstellung von Anweisungen bzw. Befehlen an den Rechner 4, Rechenoperationen
der Bewertungsfunktion, welche die Fraktionswertdaten xl, x2, ... xn benutzt, entsprechend
einem mit den Tasten der Tastatur festgelegten Programm auszuführen, und (ii) in
der Anweisung an den Drucker 6, zusammen mit den genannten Fraktionswertdaten eine
oder mehrere Markierungen auszudrucken, die das Resultat der Rechenoperationen darstellen,
wodurch das Resultat
der Auswertung des Elektrophoretogramms angegeben
wird.
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Es sei beispielsweise angenommen, daß die Bewertungsfunktion durch
die Formel (a1xl+a2x2/x3) > a3 gegeben ist, worin a1, a2 und a3 Konstanten sind,
und daß, wenn die Bedingungen der vorstehenden Formel der Bewertungsfunktion erfüllt
sind, eine Markierung A ausgedruckt werden soll. Wenn in diesem Falle die weiteren
Bedingungen a1 = 4,5, a2 = 2,3 und a3= 0 angenommen werden, läßt sich die vorstehend
angegebene Bewertungsfunktion in den Rechner 4 eingeben, indem die Tasten des Eingabegerätes
8 in der nachstehenden Reihenfolge betätigt werden:
worin FRC "Fraktion" bedeutet. Das Drücken der Taste
gibt an, daß die folgenden, durch Tastenbetätigung vorgenommenen Eingaben Befehle
eines Bewertungsfunktionsprogrammes sind. Das Programm weist an, die Operation 2.3x2/x3
auszuführen, das Ergebnis davon im ersten Speicher zu speichern, die Operation und
den Vergleich 4.5x1+(Inhalt des ersten Speichers)> 0 auszuführen und die Markierung
A auszudrucken, wenn die Bedingungen des genannten Vergleichs erfüllt sind.
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Wenn vom Rechner 4 für ein gegebenes Elektrophoretogramm sechs oder
mehr Fraktionen gebildet werden, kann das Vorhandensein solcher über die normalen
fünf Fraktionen hinausgehenden Fraktionen festgestellt werden, beispielsweise durch
Betätigen von Tasten des Eingabegerätes 8 in der Reihenfolge
Aufgrund der Betätigung dieser Tasten prüft der Rechner 4, ob die sechste Fraktion
vorhanden oder nicht vorhanden ist, indem er die Operation x6 > 0 ausführt, und
es wird eine Bewertungsmarkierung B ausgedruckt, wenn die sechste Fraktion festgestellt
worden ist.
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Wenn die Normalität des Elektrophoretogramms bestimmt werden
soll,
indem geprüft wird, ob die Fraktionswertdaten einer bestimmten Fraktion innerhalb
eines bestimmten Bereiches liegen, ob also beispielsweise x1 für die erste Fraktion
kleiner als 1,3% oder größer als 9,5% ist, kann das Programm für diese Überprüfung
in den Rechner 4 eingegeben werden, indem die Tasten des Eingabegerätes 8 in der
Reihenfolge
so daß eine Bewertungsmarkierung C ausgedruckt wird, wenn die Anomalität - also
x1 außerhalb des Bereiches 1,3% bis 9;5 liegend - festgestellt worden ist.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich somit, daß gemäß der Erfindung ein
externes Eingabegerät 8, das eine freie externe Programmierung ermöglicht, an einen
Rechner 4 angeschlossen ist, so daß eine Bewertungsfunktion, die bestimmt, ob ein
gegebenes Elektrophoretogramm normal oder anomal ist, und die bisher schwierig und
nur von Spezialisten unter Ausnutzung gehabter Erfahrungen und in Kenntnis der Ergebnisse
statistischer Auswertungen durchzuführen war, ohne Schwierigkeiten programmiert
werden kann. Außerdem werden die Ergebnisse der Ausführung der Bewertungsfunktion
automatisch in Form von Bewertungsmarkierungen zusammen mit den Fraktionswertdaten
ausgedruckt. Dadurch sind die Bestimmung, ob ein bestimmtes Elektrophoretogramm
normal oder anomal ist, und die Diagnose der Art einer bestehenden Krankheit rasch
und exakt und unter Berücksichtigung äußerer Bedingungen durchführbar.