CN104884930B - 载玻片输送系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于自动载玻片处理设备的载玻片输送系统，其具有：载玻片处理模块，用于接收载玻片；以及流体分配机器人，其由控制器配置为将试剂分配给载玻片。载玻片输送系统包括：载玻片输送机器人，其由控制器配置为往返于载玻片处理模块而移动载玻片；以及载玻片输送装置，其设置在载玻片输送机器人上并且由控制器配置为可释放地保持载玻片。载玻片输送机器人上的载玻片处理头将载玻片处理模块的闭合主体从常闭位置移动到打开位置，以在载玻片处理模块中移动载玻片。在闭合主体处于打开位置中时，载玻片输送装置由控制器配置为在位于载玻片处理模块中时释放载玻片。

Description

载玻片输送系统
技术领域
本发明涉及一种用于自动载玻片处理设备的载玻片输送系统，该自动载玻片处理设备用于对设置在载玻片上的一个或多个组织样本进行处理。该载玻片处理设备包括：多个载玻片处理模块，其被设置为接收一些载玻片；以及至少一个流体分配机器人，其由控制器配置为将多种试剂分配给接收在所述载玻片处理模块中的载玻片，以处理所述一个或多个组织样本。
本发明尤其地但并非仅涉及载玻片输送系统的载玻片输送机器人，在机器人将一个载玻片移动到载玻片处理模块中以将载玻片放在载玻片处理模块中时，该机器人将一个载玻片处理模块的闭合主体从通常偏置的关闭位置中移动到打开位置中。因此，在载玻片位于载玻片处理模块中并且载玻片处理模块位于关闭位置中时，通过将指定的试剂分配给载玻片可处理载玻片上的一个或多个组织样本。
背景技术
在一些应用中，现有组织样本处理方法包括手动执行的多个步骤。例如在免疫应用中，诸如原位杂交(ISH)和免疫组织化学(IHC)应用，操作人员手动执行一些步骤(包括在载玻片上烘烤样本、脱蜡以及表位取回)以在根据预定的染色法将组织样本染色的染色设备中使用组织样本之前，处理该组织样本。
免疫组织化学染色和原位核酸分析是用于组织学诊断和组织形态的研究中的工具。免疫组织化学染色依赖于抗体与在组织样本中的表位的特定亲合力以及与仅存在于某些类型的病变细胞组织中的独特表位特别结合的抗体的较大可用性。免疫组织化学染色涉及在组织样本(通常是一部分)上进行的一系列处理步骤，该组织样本安装在玻璃载片上，以通过选择性染色来突出疾病状态的某些形态指标。
典型的处理步骤包括预先处理组织样本，以减少非特异性结合、抗体处理和孵化、酶标记的二次抗体处理和孵化、与酶进行底物反应以产生使具有与抗体结合的表位的组织样本的区域凸显的荧光团或发色团、对比染色等。在每个处理步骤之间，组织样本必须被清洗以从前一个步骤中移除未反应的残余试剂。大部分处理步骤涉及通常在大约25℃直到大约40℃的环境温度下进行的孵化的周期，而细胞调节步骤通常在略微更高的温度(例如，90℃到100℃)下进行。原位DNA分析依赖于探针(DNA结合蛋白)与在细胞或组织样本中的独特的核苷酸序列的特定亲合力，并且类似地涉及具有各种试剂和工艺温度要求的一系列处理步骤。一些特定的反应涉及高达120℃到130℃的温度。
尝试使用(例如)自动组织样本染色设备来自动处理设置在载玻片上的组织样本，以用于免疫应用。在一个现有实例中，自动染色设备使用试剂来处理组织样本，以在使载玻片上的样本染色之前处理该样本。由一个或多个机器人自动进行样本的处理，该机器人被配置为根据染色法而通过预定的顺序将试剂分配给载玻片。然而，这些现有的自动染色设备通常较为笨重，以容纳用于不同的处理步骤的不同处理模块，从而占据大量实验室面积。而且，由于组织学检测请求和活检标本日益增加的数量，所以现在在实验室上具有明显的压力，以减少处理组织样本的周转时间。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于自动载玻片处理设备的载玻片输送系统，该自动载玻片处理设备用于对设置在载玻片上的一个或多个组织样本进行处理，该自动载玻片处理设备包括：多个载玻片处理模块，该载玻片处理模块被设置为接收一些载玻片；以及至少一个流体分配机器人，该流体分配机器人由控制器配置为将多种试剂分配给在载玻片处理模块中接收的一些载玻片，以分别处理一个或多个组织样本，载玻片输送系统包括：载玻片输送机器人，该载玻片输送机器人由控制器配置为往返于载玻片处理模块而移动载玻片；以及载玻片输送装置，该载玻片输送装置设置在载玻片输送机器人上，并且该载玻片输送装置由控制器配置为可释放地保持载玻片，其中，载玻片输送机器人包括载玻片处理头，该载玻片处理头被设置为移动一个载玻片处理模块的闭合主体，以便在所述载玻片输送机器人由控制器配置为将一个载玻片移动到载玻片处理模块中时，将通常保持在关闭位置中的闭合主体移动到打开位置；并且其中，在闭合主体处于打开位置中时，载玻片输送装置由控制器配置为释放载玻片，以便将载玻片放在载玻片处理模块中。
在一个实施方式中，闭合主体通常在关闭位置中偏置，以将闭合主体保持在关闭位置中。在另一个实施方式中，闭合主体通过从阻止臂中突出的棘爪而被阻止在关闭位置中，该阻止臂被设置为在关闭位置中与闭合主体中的凹槽配合。在这个实施方式中，例如，闭合主体通常在打开位置中偏置，并且棘爪抵抗打开的偏置力。可替换地或者此外，棘爪防止无意中打开载玻片处理模块的闭合主体。
在一个实施方式中，载玻片处理头还被设置为接触抵靠闭合主体的承载表面，以将闭合主体移动到打开位置。而且，载玻片处理头可具有相应的表面，以用于接触闭合主体的承载表面。因此，载玻片处理头和闭合主体优选地成形为有效地并且经济地打开和关闭载玻片处理模块的闭合主体，载玻片位于载玻片处理模块中。
在另一个实施方式中，载玻片输送机器人被配置为在x轴、y轴以及z轴上移动。在这个实施方式中，载玻片输送机器人是龙门式机器人，其在每个相应的轴内具有轨道，从而能够允许机器人在那些方向上移动。即，龙门式机器人被配置为在x方向和y方向上沿着轨道移动，并且在z方向上移动(例如，上下移动)，以便将载玻片放在指定的载玻片处理模块中并且从指定的载玻片处理模块中移除载玻片。在另一个实施方式中，本领域的技术人员会理解的是，载玻片输送机器人是铰接机械臂，其可在x轴、y轴以及z轴上移动，但不仅限于笛卡尔运动。
在一个实施方式中，载玻片处理头接触抵靠一个载玻片处理模块的闭合主体的承载表面，以便当载玻片输送机器人在一个方向(在此处是x轴)上移动时将闭合主体移动到打开位置。在这个实施方式中，载玻片处理模块沿着x轴在载玻片处理设备中纵向对准，以便在载玻片输送机器人在x轴上移动时，载玻片输送机器人的载玻片处理头可将闭合主体移动到打开位置。本领域的技术人员会理解的是，在另一个实例中，载玻片处理模块沿着该设备的y轴在宽度方向布置，并且在这种情况下，载玻片输送机器人的载玻片处理头街处抵靠闭合主体的承载表面，并且在载玻片输送机器人在y轴上移动时将闭合主体移动到打开位置。在任何情况下，载玻片输送机器人在z轴上移动，以便在闭合主体由载玻片处理头保持在打开位置中时，将载玻片放在载玻片处理模块中。即，机器人将载玻片降低到被设置为在预定的位置中接收载玻片的载玻片处理模块的安装表面，然后，通过移动机器人，使闭合主体返回关闭位置中，因此，通过分配指定的试剂，可处理(例如，染色)载玻片上的组织样本。
在一个实施方式中，当闭合主体处于打开位置中时，载玻片输送机器人进一步在x轴和y轴上移动，以便使用设置在载玻片处理模块上的至少一个参考基准点，进一步将载玻片放在载玻片处理模块中(放在预定的位置中)。此外，在载玻片接触至少一个参考基准点时，载玻片输送机器人进一步被配置为在x轴和/或y轴上停止移动载玻片处理模块中的载玻片。本领域的技术人员会理解的是，参考基准点是在载玻片处理模块中的突出部分，并且载玻片输送机器人进一步被配置为在载玻片与安装表面接触时，在z轴上停止移动载玻片处理模块中的载玻片。在另一个实施方式中，载玻片输送机器人进一步被配置为在感测至少一个参考基准点时，在x轴和/或y轴上停止移动载玻片处理模块中的载玻片。在又一个实施方式中，弹簧装置(诸如，弹簧剪刀)或手指装置设置在参考基准点上，以确保将载玻片放在载玻片处理模块中的正确位置中。在又一个实施方式中，弹簧装置(诸如，弹簧剪刀)或手指装置设置为与参考基准点相反，以确保将载玻片放在载玻片处理模块内的正确位置中。
还要理解的是，载玻片的形状通常是矩形的，其具有宽度以及明显大于该宽度的长度，并且载玻片处理模块具有相应的形状。在一个实例中，参考基准点包括沿着载玻片处理模块的宽度的一个参考基准点，以阻止载玻片在y方向上移动并且阻止两个参考基准点沿着载玻片处理模块的宽度移动，使得载玻片输送机器人被配置为在撞击一个或者这两个参考基准点时在x方向上停止移动。还要理解的是，载玻片输送机器人进一步被配置为对载玻片进行旋转调整，使其位于在载玻片处理模块的安装表面上的预定位置中。
此外，载玻片处理头接触抵靠一个载玻片处理模块的闭合主体的承载表面，同时在载玻片输送机器人将载玻片放在载玻片处理模块中之后，在载玻片输送机器人在x轴上移动时，闭合主体的偏置力将闭合主体移动到关闭位置。而且，在载玻片输送机器人从载玻片处理模块中移除载玻片之后，在载玻片输送机器人在x轴上移动时，载玻片处理头保持接触抵靠闭合主体的承载表面。即，在载玻片输送机器人将载玻片放在载玻片处理模块中以用于处理载玻片上的组织样本之后，或者在载玻片输送机器人从载玻片处理模块中移除载玻片之后，载玻片处理模块的闭合主体偏置到关闭位置中并且恢复为关闭位置。
本领域的技术人员会理解的是，载玻片处理模块包括偏置装置，诸如弹簧，以用于将偏置力应用于闭合主体。偏置装置还可将闭合主体偏置到关闭位置，以实现与载玻片和安装表面的密封，从而产生(例如)密封的反应室，以用于处理载玻片上的组织样本。而且，在一个实施方式中，载玻片处理模块包括在申请日期为2012年11月1日的题为“载玻片染色组件和盖体部件(Slide Staining Assembly and Cover Member)”的待审美国临时专利申请61/721,280中描述的类型的盖体部件(其内容通过引证结合于此)以用于与载玻片形成反应室。
在一个实施方式中，载玻片处理头接触抵靠一个载玻片处理模块的闭合主体的承载表面，以围绕设置在载玻片处理模块上的枢轴而将闭合主体枢转到打开位置。即，在x轴方向上移动的载玻片输送机器人的载玻片处理头朝着载玻片处理模块的枢轴移动，以抵抗偏置装置的作用而将闭合主体枢转到打开位置。然而，本领域的技术人员会理解的是，由载玻片处理头打开闭合主体不仅需要涉及枢转，通过(例如)升高闭合主体或者降低安装表面，可实现闭合主体与其安装表面的分离，并且滑动彼此相关的这两个部分，以便通过载玻片处理头在闭合主体的承载表面上的作用来容纳载玻片的放置。
在一个实施方式中，闭合主体的承载表面包括凸轮，例如，凸轮滚动件。然而，本领域的技术人员会理解的是，承载表面可以具有低阻表面，诸如，金属或塑料表面，并且载玻片处理头接触表面被设置为可滑动地接触抵靠闭合主体的承载表面，在任何情况下，凸轮滚动件或承载表面被设置为相对于载玻片处理头的接触表面而可滑动地或可滚动地移动。在一个实施方式中，凸轮可为固定衬套，其包括低摩擦材料，诸如，尼龙、铁氟龙或者其他这样的低摩擦材料。
在一个实施方式中，载玻片处理模块包括闩锁，以用于将闭合主体保持在关闭位置中，在载玻片输送机器人由控制器配置为将载玻片移动到载玻片处理模块时，该关闭位置由载玻片处理头上的相应表面打开。参照棘爪的上述实施方式，本领域的技术人员会理解的是，棘爪以与闩锁几乎相同的方式运转。棘爪被设置为在关闭位置中与闭合主体中的凹槽配合，以抵抗打开偏置力而在将闭合主体阻止在关闭位置中。在这个实施方式中，承载表面设置在阻止臂的一个端部处，使得载玻片处理头接触抵靠载玻片处理模块的闭合主体的承载表面，以从棘爪中释放闭合主体，以便围绕设置在载玻片处理模块上的枢轴将闭合主体枢转到打开位置。
在一个实施方式中，载玻片处理模块包括打开偏置装置，该打开偏置装置用于将偏置力应用于闭合主体中，以将闭合主体枢转到打开位置。在另一个实施方式中，载玻片处理模块还包括关闭偏置装置，该关闭偏置装置用于将偏置力应用于闭合主体中，以将闭合主体枢转到关闭位置。例如，偏置装置是弹簧，打开偏置装置通过大约5N的力将载玻片处理模块偏置到打开位置，并且关闭偏置装置是应用大约45N的关闭力的较大弹簧。
在一个实施方式中，闭合主体通过所谓的另一棘爪而停留在打开位置中，直到载玻片处理头通过所谓的脱离另一棘爪来将载玻片处理模块的闭合主体移动到关闭位置。
在一个实施方式中，凸轮滚动件从闭合主体中突出并且与载玻片处理头的突出接触部件接触。即，载玻片处理头接触表面是与凸轮滚动件接触的突出的接触部件表面，当载玻片输送机器人在x方向上移动以对载玻片处理模块的闭合主体进行打开和关闭时，凸轮滚动件相对于突出的接触部件可滚动地移动。而且，凸轮滚动件设置在从闭合主体中突出的臂部的一个端部处，以便在凸轮滚动件与臂部之间限定在形状上与载玻片处理头的突出接触部件对应的间隙。因此，参照以上实施方式，在载玻片输送机器人的载玻片处理头在x方向上移动以打开闭合主体时，载玻片处理头的突出接触部件可滑动地移动到在凸轮滚动件与从闭合主体中突出的臂部之间的间隙中。
在一个实施方式中，载玻片输送装置从与突出接触部件相邻的载玻片处理头中突出并且与接触部件间隔开，以便在载玻片输送装置与突出接触部件之间提供间隙。因此，在使用期间，当闭合主体从关闭位置枢转到打开位置时，闭合主体的一个端部延伸到在间隔开的突出接触部件与载玻片输送装置之间的间隙中，并且突出接触部件的一部分延伸到设置在臂部与凸轮滚动件之间的间隙中。因此，可使载玻片输送机器人的尺寸最小化，以使载玻片处理设备的尺寸最小化，从而允许更多的载玻片处理模块和/或能够更快速地将载玻片放在处理模块中。
在一个实施方式中，载玻片输送装置包括夹紧装置，以可释放地保持载玻片。夹紧装置可安装为在载玻片从载玻片托盘等中传输到预定区域(例如，载玻片处理模块)期间，进行独立的水平和竖直运动。例如，夹紧装置包括可将载玻片夹紧的任何装置。例如，夹紧装置包括从基部开始延伸的一个手指或多个手指以夹紧对象，即，多个对象类型中的一个。在一个实施方式中，手指包括(或者是)抽吸装置，以可释放地保持载玻片。例如，抽吸装置包括抽吸杯或风箱式抽吸杯。然而，本领域的技术人员会理解的是，载玻片输送装置还包括用于可释放地保持载玻片的其他装置(诸如，夹具)，其可具有挂钩，该挂钩被设置为在载玻片上抓住并且举起预先设置的挂钩点，以专用于特定的载玻片处理设备的所谓的载玻片。还要理解的是，载玻片输送装置是可调节的，以满足不同尺寸的载玻片或在载玻片的表面中的变化，诸如，由错误或损坏的载玻片标签造成的变化。
而且，除了抽吸装置以外，手指还包括释放装置，以帮助释放载玻片的吸力。即，例如，与吸盖相邻的手指可向通过吸力保持的载玻片施加力，以释放吸力，使得载玻片可在所谓的载玻片处理模块中释放。
在另一个实施方式中，载玻片处理头包括标记读取器，该标记读取器被配置为读取设置在载玻片上的标签(例如，可写RFID标签或图像，例如，条形码)。在这个实施方式中，标记读取器被配置为读取标签(并且在某些情况下，相对于所谓的可写RFID标签写入其中)，以接收用于对设置在相应的载玻片上的一个或多个组织样本进行处理的控制器的指令信息。例如，指令包括预定的顺序以及流体分配机器人待分配给载玻片的试剂量，以便相应地在载玻片处理模块中对载玻片上的一个或多个组织样本进行处理。此外，指令还可包括温度信息、载玻片的孵化时间(incubation time)、患者信息、载玻片在实验室的工作流程中的优先级等。
在一个实施方式中，载玻片输送机器人由控制器进一步被配置为往返于用于覆盖载玻片的盖玻片模块而移动载玻片。例如，盖玻片模块从一对盖玻片中升高并分离单个盖玻片，并且将盖玻片以及(在某些情况下)封固剂应用于载玻片中。在载玻片与平面支架接触之后，或者在不与平面支架大量接触的情况下，盖玻片可用于载玻片。在一个实施方式中，在应用盖玻片期间，载玻片输送机器人支撑载玻片，无需平面支架。
本领域的技术人员还要理解的是，载玻片输送机器人由控制器进一步配置为往返于在载玻片处理设备中的其他模块而移动载玻片，诸如，用于添加的和从该载玻片处理设备中移除载玻片的输入和输出缓冲器以及用于清洗至少一个流体分配机器人的分配探针的清洗模块。其他模块包括混合模块，用于在其中对试剂进行混合和吸入。例如，FTP机器人被配置为将试剂分配到混合模块容器中，以在设备12上混合这些试剂，并且随后将混合的试剂分配给载玻片。
在一个实施方式中，载玻片输送机器人与至少一个流体分配机器人相结合。例如，载玻片输送机器人与载玻片处理设备的流体输送机器人相结合，该设备由控制器配置为将多个高值试剂分配给载玻片处理模块中的载玻片。在该实例中，载玻片处理头、载玻片输送装置以及用于流体输送机器人的探针共同位于相结合的载玻片输送和流体输送机器人的一个端部处，以便进一步使载玻片处理设备的尺寸最小化。而且，在这个实施方式中，探针、载玻片处理头以及载玻片输送装置的位置与载玻片处理模块的形状对应，以使载玻片处理设备的尺寸最小化。在申请日期为2012年11月1日的题为“流体输送系统(A FluidTransport System)”的待审美国临时专利申请61/721,269中描述了流体输送机器人，其内容通过引证结合于此。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对设置在载玻片上的一个或多个组织样本进行处理的载玻片的输送方法，据此，在多个载玻片处理模块内接收一些载玻片，并且至少一个流体分配机器人将多种试剂分配给在所述载玻片处理模块中接收的一些载玻片，以分别处理所述一个或多个组织样本，该输送方法包括：通过设置在载玻片输送机器人上的载玻片输送装置而能释放地保持载玻片；通过载玻片输送机器人而往返于载玻片处理模块来移动载玻片；移动载玻片输送机器人的载玻片处理头，以便在载玻片输送机器人将一个载玻片移动到载玻片处理模块中时，将通常保持在关闭位置中的一个载玻片处理模块的闭合主体移动到打开位置；以及在所述闭合主体处于打开位置中时释放一个载玻片，以便将所述载玻片放在载玻片处理模块内。
如上所述，在一个实施方式中，在载玻片输送机器人将载玻片放在载玻片处理模块中之后，或者在载玻片输送机器人从该模块中移除载玻片之后，载玻片处理模块的闭合主体被偏置到关闭位置中，并且恢复为关闭位置。在另一个实施方式中，在载玻片输送机器人将载玻片放在其中之后，载玻片处理模块的闭合主体保持在打开位置中，直到由载玻片处理头的进一步作用而关闭。在这个实施方式中，该方法还包括移动载玻片输送机器人的载玻片处理头，以抵抗闭合主体的运动(通常在关闭位置中偏置)，从而将闭合主体的运动控制到关闭位置中。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在由控制器执行时执行上述方法的计算机程序代码。
根据本发明的另一个方面，提供了一种实体计算机可读介质，其包括上述计算机程序代码。
根据本发明的又一个方面，提供了一种数据文件，其包括上述程序代码。
附图说明
现将参照附图仅以实例的方式描述本发明的实施方式，附图中：
图1为根据本发明的一个实施方式的具有载玻片输送系统的自动载玻片处理设备的立体图；
图2为根据本发明的一个实施方式的具有载玻片输送系统的自动载玻片处理设备的另一立体图；
图3为根据本发明的一个实施方式的用于自动载玻片处理设备的载玻片输送系统的立体图；
图4为图3的载玻片输送系统的侧视图；
图5为图3的载玻片输送系统的立体图，该载玻片输送系统在使用期间打开载玻片处理模块的闭合主体以将载玻片放于其中；
图6A为图3的与载玻片处理模块的闭合主体相邻的载玻片输送系统的前视图；
图6B为图6A的载玻片输送系统的另一前视图，其打开载玻片处理模块的闭合主体；
图6C为图6A和6B的将载玻片放在载玻片处理模块中的载玻片输送系统的另一前视图；
图7为根据本发明的一个实施方式的载玻片输送系统的立体图；
图8为使载玻片处理模块的闭合主体移动以将载玻片放于其中的载玻片输送系统的另一立体图；
图9为根据本发明的一个实施方式的示出载玻片输送装置的载玻片输送系统的立体图；
图10为根据本发明的一个实施方式的示出另一载玻片输送装置的载玻片输送系统的另一立体图；
图11为根据本发明的一个实施方式的对用于处理设置在载玻片上的组织样本的载玻片进行输送的方法的流程图；
图12为根据本发明的一个实施方式的载玻片处理模块的立体图；
图13为根据本发明的一个实施方式的载玻片处理模块的端视图；以及
图14为根据本发明的一个实施方式的打开的载玻片处理模块的立体图。
具体实施方式
在图1中示出了用于自动载玻片处理设备12的载玻片输送系统10，该自动载玻片处理设备用于对设置在载玻片13上的组织样本进行处理。可以看出，载玻片处理设备12包括被设置为接收载玻片13的多个载玻片处理模块14，并且该载玻片处理设备包括：至少一个流体分配机器人16，该流体分配机器人由控制器(未示出)配置为将多种试剂分配给载玻片处理模块14中的载玻片，以处理在载玻片上的组织样本；以及载玻片输送机器人18，该载玻片输送机器人由控制器配置为往返于载玻片处理模块14而移动载玻片13。本领域的技术人员会理解的是，自动载玻片处理设备12的控制器以及载玻片输送机器人18和至少一个流体分配机器人16的控制器可远离设备12而执行(例如，由远离设备的计算机执行)或者可相对于设备12而本地执行。此外，多于一个控制器可由设备12使用；例如，流体分配机器人16的控制器和载玻片输送机器人18的控制器。在任何情况下，还要理解的是，控制器包括多个模块，这些模块由处理器以及用于储存这些模块的指令的存储器执行，以将指令提供给载玻片输送机器人18和至少一个流体分配机器人16，以控制其运动以及试剂的分配。
在一个实施方式中，载玻片输送机器人18是龙门式机器人(gantryrobot)，其由控制器配置为往返于载玻片处理模块14而移动载玻片13。在这个实施方式中，载玻片输送机器人18与在龙门式机器人中的流体分配机器人16相结合，该载玻片输送机器人被配置为在x、y以及z轴上移动。本领域的技术人员会理解的是，载玻片输送机器人18可独立于流体分配机器人16。例如，载玻片输送机器人18可为铰接臂机器人，而流体分配机器人16可为龙门式机器人，反之亦然。然而，在附图中示出的实施方式中，流体分配机器人16是流体传输探针(FTP)机器人，其由控制器配置为将储存在试剂容器(未示出)中的多个高值试剂分配给载玻片处理模块14中的载玻片13。高值试剂的实例包括色原和抗体。即，如在这个实施方式中所示，龙门式机器人包括组合的FTP机器人16和载玻片输送机器人18，以使设备的尺寸最小化。无论如何，在图中可以看出，相对于设备12，x轴是设备12的长度，y轴是设备的宽度，并且z轴对应于设备12的高度。
要理解的是，载玻片输送机器人18由控制器配置为在这三个轴上在设备12中的不同模块之间快速移动，以便在载玻片处理模块14中有效地移动载玻片并且从载玻片处理模块中移出，以便处理设置在载玻片处理模块14中的载玻片上的样本。例如，载玻片输送机器人18被配置为在2.2秒内从设备12的一个角落移动到斜对面的角落(这表示相对于设备12的最大运动)。用于相对于图1中的设备12示出的载玻片输送机器人18的实例的行程轮廓是：在x轴上是780mm，在y轴上是500mm并且在z轴上是120mm，虽然这些范围仅是实例。还可以看出，龙门式机器人18和FTP机器人16在x方向上沿着轨道21并且在y方向上沿着轨道19移动，以便往返于载玻片处理模块14而移动载玻片，从而将多种试剂分配给接收在载玻片处理模块14中的载玻片。
如在图2的实施方式中所示，设备12包括用于分配高容量试剂的两个大容量液体机器人(BFR)15以及用于分配低容量试剂的FTP机器人16。即，BFR 15由控制器配置为将储存在试剂容器中的多个较小值试剂(例如，大容量或高容量试剂)分配给接收在载玻片处理模块14中的载玻片13，以便还处理载玻片13上的组织样本。即，在某些情况下，为了处理载玻片13上的组织样本，将指定组合和顺序的高值和较小值大容量试剂分配给载玻片。本领域的技术人员会理解的是，设备12可包括多于两个BFR，以将储存在试剂容器中的较小值试剂分配给载玻片13。
例如，BFR 15由控制器配置为将大容量试剂分配给载玻片13，诸如草酸、硫酸、高锰酸钾、酒精、脱蜡剂、染料(例如，苏木精)、过氧化物、蒸馏水以及缓冲剂的溶液，以处理设置在载玻片上的组织样本。在图2中还可以看出，每行载玻片处理模块14具有一个BFR 15，并且在载玻片输送机器人18可在z方向上移动时，载玻片输送机器人18被配置为往返于载玻片处理模块14移动载玻片13，而不干扰BFR 15。实际上，BFR15被配置为仅在两个方向上移动(示出的x和z方向)，以将大容量试剂分配给载玻片处理模块14中的载玻片13。
载玻片输送系统10还包括在图5中示出的载玻片输送装置20，该载玻片输送装置设置在载玻片输送机器人18上，该载玻片输送装置由控制器配置为可释放地保持载玻片13。例如，载玻片输送装置20包括抽吸杯，该抽吸杯被布置为在载玻片移动到载玻片处理模块14中时可释放地保持载玻片13并且释放载玻片13，以将其保持在载玻片处理模块14中。如上所述，载玻片输送装置20被设想成包括用于可释放地保持载玻片的其他装置，诸如夹具。
而且，载玻片输送机器人18包括载玻片处理头22，该载玻片处理头被设置为移动一个载玻片处理模块14的闭合主体24(在图5中更详细地示出)，以便在载玻片输送机器人由控制器配置为将一个载玻片13移动到载玻片处理模块14中时，将通常在关闭位置中偏置的闭合主体24移动到打开位置。然后，在闭合主体24处于打开位置中时(在图5中更清晰地示出)，载玻片输送装置20由控制器配置为释放载玻片13，以便将载玻片13放在载玻片处理模块14中。
图1和图2还示出了自动载玻片处理设备12，该自动载玻片处理设备具有接入模块17的形式的输入和输出缓冲器，据此，接入模块17的输入缓冲器将载玻片13引入设备12，以用于进行处理，并且在处理载玻片13上的组织样本之后，接入模块17的输出缓冲器允许从设备12中移除载玻片13。该实施方式的载玻片输送机器人18还被配置为从接入模块17中取回载玻片并将载玻片放在载玻片处理模块14中，并且在处理了设置在载玻片上的组织样本之后该载玻片输送机器人被配置为从载玻片处理模块14中取出载玻片13并将载玻片放在接入模块17中。此外，该实施方式的载玻片输送机器人18还可被配置为在将载玻片13移动到接入模块17之前，往返于用于在载玻片上执行其他操作的其他模块(未示出)而移动载玻片，其他模块诸如为盖玻片和数字成像模块。
还未示出校准模块，该校准模块对载玻片输送机器人18在自动载玻片处理设备12中的位置进行校准。在此处，校准模块通过已知的x、y以及z坐标设置在自动载玻片处理设备12中的已知位置处，以便载玻片输送机器人18可以指定的时间间隔通过实际位置来校准其感知位置。
图3和图4进一步详细地示出了载玻片输送机器人18。载玻片输送机器人18被配置为在x轴上沿着轨道21且在z轴上沿着齿条和齿轮驱动系统的齿条23而移动，以便在图5中所示的闭合主体24由载玻片处理头22保持在打开位置中时，将载玻片13放在载玻片处理模块14中。齿条23由在机器人18上的小齿轮驱动，以在x轴上降低和升高载玻片13。在这个实施方式中，使用由步进马达驱动的链条驱动系统将载玻片输送机器人18在x轴和y轴上沿着轨道21和轨道19移动，如图2中所示。然而，本领域的技术人员会理解的是，可使用其他驱动系统，例如，另一个齿条和齿轮或皮带驱动系统、气动系统、电磁阀或导螺杆系统。
在图3和图4中还更详细地示出了FTP机器人16，该FTP机器人与载玻片输送机器人18相结合。FTP机器人16被配置为使用上述链条驱动系统而在x轴上移动，并且被配置为使用探针25将试剂分配给在载玻片处理模块14(未示出)中的载玻片13。可由另一个齿条和齿轮驱动系统35在z轴上升高或降低探针25，以便在载玻片处理模块14的闭合主体24处于关闭位置中时，可将试剂分配给载玻片13。本领域的技术人员会理解的是，在一个实施方式中，可由相同的驱动机构在z轴上升高或降低探针25和载玻片输送装置20。无论如何，在申请日期为2012年11月1日的题为“一种流体输送系统(A Fluid Transport System)”的待审美国临时专利申请61/721,269中更详细地描述了FTP机器人16。
图5和图6A-C示出了在使用中的载玻片处理设备12的快照。特别地，这些附图示出了与载玻片处理模块14接合的载玻片输送系统10的载玻片输送机器人18，以将载玻片13放在载玻片处理模块14中以用于分配试剂，从而对载玻片13上的组织样本进行处理。在此处可以看出，载玻片输送机器人18的载玻片处理头22被设置为接触抵靠闭合主体24的承载表面26，以将闭合主体24移动到打开位置。更特别地可以看出，当载玻片输送机器人18在x轴上移动时，载玻片处理头22接触抵靠承载表面26，以将闭合主体24移动到打开位置。如上所述，载玻片处理模块14在设备12中对准，以在x方向上打开，从而使载玻片输送机器人18的移动量最小化。
载玻片输送机器人18的载玻片处理头22接触抵靠闭合主体24的承载表面26，以围绕枢轴30将闭合主体24枢转到打开位置。闭合主体24通过弹簧27而被偏置到关闭位置，使得载玻片处理头22接触抵靠闭合主体24的承载表面26，而当载玻片输送机器人18在x方向上移动以将载玻片13放在载玻片处理模块14中时以及当载玻片输送机器人18从载玻片处理模块14中移除载玻片时，闭合主体24的偏置力将其推入关闭位置中。
在闭合主体24处于打开位置中时，载玻片输送机器人18进一步在x轴和y轴上移动，以使用设置在载玻片处理模块14上的至少一个参考基准点28进一步(例如，更好地)将载玻片13放在载玻片处理模块14中。即，在载玻片接触参考基准点28时，载玻片输送机器人18在x轴和/或y轴上停止移动载玻片处理模块中的载玻片13。此外，载玻片处理模块14包括载玻片处理模块14的安装表面29(例如，底部)，并且在载玻片13接触安装表面29时，载玻片输送机器人18在z轴上停止移动载玻片处理模块中的载玻片13。
弹簧27还可将闭合主体24偏置到关闭位置，以实现与侧边13和安装表面29的密封，以产生密封的反应室(例如，大体上具有载玻片的尺寸)，以用于使用载玻片处理模块14的覆盖部件31来处理载玻片13上的组织样本。覆盖部件31设置在闭合主体24的底侧上，并且覆盖部件被设置为在载玻片输送机器人18将载玻片13放在载玻片处理模块14中之后且在闭合主体24处于关闭位置中时，与载玻片13形成密封的反应室。在申请日期为2012年11月1日的题为“载玻片染色组件和盖体部件(Slide Staining Assembly and CoverMember)”的待审美国临时专利申请61/721,280中描述了盖体部件的细节。然后，在闭合主体24以指定的顺序并且以指定的容量处于关闭位置中时，FTP机器人16和BFR 15可将试剂分配给载玻片处理模块14中的载玻片13。本领域的技术人员会理解的是，指令和顺序可储存在存储器内，其与控制器进行数据通信。
在另一个实施方式中，指令或其至少一部分储存在由标记读取器44读取的标签的形式的每个载玻片13上，如图7和8中所示(示出了从标记读取器44延伸的光路径)。在这个实施方式中，载玻片处理头22包括标记读取器44，该标记读取器设置为与载玻片处理头22成角度并且该标记读取器被配置为读取设置在载玻片13上的标签，以接收用于对设置在相应载玻片上的组织样本进行处理的控制器的指令信息。本领域的技术人员会理解的是，在某些情况下，标签包括对设置在载玻片上的样本进行处理的完整指令，并且在某些其他情况下，标签包含用于执行处理方法的控制器的部分指令或者所储存指令的链接。
例如，标记读取器44从设置在载玻片13上的1D、2D或3D条形码形式的标签、或RFID、OCR或集成电路中获取数据，诸如，标签ID、液面传感器信息、试剂ID以及校准数据。其他数据包括协议信息、样本/病例ID以及病理医生/其他实验室信息。
如上所述，闭合主体24和载玻片输送机器人18被设置为使载玻片输送机器人18的运动将载玻片处理模块14的闭合主体24打开和关闭。具体地，在(例如)图5中示出的实施方式中，闭合主体24的承载表面26包括凸轮滚动件32，该凸轮滚动件在臂部33的远端处从闭合主体24中突出，该臂部从闭合主体24中突出。而且，载玻片输送机器人18的载玻片处理头22包括突出接触部件34，该突出接触部件被设置为接触凸轮滚动件32，以将闭合主体24移动到打开位置。因此，在使用期间，载玻片输送机器人18的载玻片处理头22接触抵靠载玻片处理模块14的闭合主体24的承载表面26，以围绕枢轴30将闭合主体24枢转到打开位置，并且在其中放置或移除载玻片之后返回到关闭位置。
从图6A到6C中可以看出，设置在臂部33的端部上的凸轮滚动件32从闭合主体24中突出，以限定在两侧上相邻的间隙，该间隙在形状上与载玻片处理头22的突出接触部件34(至少部分地)对应。载玻片输送装置20(包括抽吸杯以及关联的吸力机构)也与突出接触部件34相邻地从载玻片处理头22中突出并且与突出接触部件34间隔开，以便在其之间提供间隙36，如在图6A中最清晰地示出。因此，在使用期间，当闭合主体24从闭合的位置枢转到打开位置(如图6A、图B以及图C所示)时，闭合主体的一个端部38延伸到在间隔开的突出接触部件34与载玻片输送装置20之间的间隙36中，并且突出接触部件34的一部分延伸到设置在臂部33与凸轮滚动件32之间的间隙中。
即，首先，在图6A中，载玻片输送机器人18邻近于第一载玻片处理模块14A，该第一载玻片处理模块中待放置有载玻片13，然后，在图6B中，机器人18通过围绕枢轴30将闭合主体24枢转到打开位置而在x轴上移动载玻片13，以将载玻片放在载玻片处理模块14A中。在图6C中，然后，载玻片输送机器人18在z轴上移动载玻片13，以降低载玻片处理模块14A中的载玻片13，使得载玻片输送装置20(例如，抽吸杯)可释放载玻片13，以便将载玻片放在载玻片处理模块14A中，进而用于后续处理。
在图6A中还可以看出，突出的载玻片输送装置20和载玻片处理头22的突出接触部件34在尺寸上与载玻片处理模块14B对应。即，载玻片处理头22的突出部分配合在相邻的凸轮滚动件32与载玻片处理模块14A和14B的突出臂部之间，以便使可由设备12执行的载玻片处理模块14的数量最小化。通过这种方式，在将载玻片处理模块14A移动到打开位置以将载玻片放于其中之前，载玻片输送机器人18的载玻片处理头22可放在与载玻片处理模块14A相邻的载玻片处理模块14B之上。
如上所述，载玻片输送装置20包括抽吸杯40，如图9中所示。在图10中所示的实施方式中，载玻片输送装置20是包含在外壳43中的风箱式抽吸杯42，该抽吸杯允许进一步应用摩擦。抽吸杯40或42可由诸如聚合物、弹性体或塑料材料(诸如，腈、聚氨酯或氟橡胶)的材料制成，并且可以看出，抽吸杯40可包括内部楔形件45，该内部楔形件确保载玻片保持就位。
本领域的技术人员会理解的是，风箱式抽吸杯42包括用于激活抽吸杯的真空装置(在图中未示出)，该抽吸杯由控制器配置为可释放地保持载玻片13。抽吸杯40还可相对于真空装置而执行，或者可仅使用其腔体和外加压力来置换空气，以可释放地保持载玻片。
而且，真空装置可被配置为使用压力传感器来操作，以保持压力并由此在载玻片上夹紧。在一个实施方式中，真空装置保持正压力，以避免载玻片粘住风箱式抽吸杯42。此外，载玻片输送装置20可包括额外的传感器(未示出)，诸如，光学传感器或反射式光电子传感器，以用于检查所保持的载玻片是否保持在正确的位置中，从而用于相应地放置载玻片。
图12和图13示出了载玻片输送系统10的另一实施方式，其中，闭合主体24通过从阻止臂37中突出的棘爪46而被阻止在关闭位置中，该阻止臂被设置为在关闭位置中与在闭合主体24中的凹槽48配合。因此，闭合主体24可抵抗打开偏置力的作用而被阻止在关闭位置中，或者该闭合主体可被阻止为防止无意中打开载玻片处理模块14的闭合主体24。在所示出的实施方式中，载玻片处理模块14包括两个相反的偏置装置。具体地，打开偏置装置52用于向闭合主体24应用偏置力，以将闭合主体24枢转到打开位置中，并且较大的关闭偏置装置50用于向闭合主体24应用偏置力，以将闭合主体24枢转到关闭位置中。如图所示，偏置装置是弹簧，并且例如，打开偏置装置52应用大约5N的力，并且关闭偏置装置50应用大约45N的关闭力。
在这个实施方式中，承载表面26设置在阻止臂37的一个端部处，使得载玻片处理头22(具体地，载玻片处理头22的突出接触部件34)接触抵靠承载表面26，以将闭合主体24移动到打开位置。而且可以看出，承载表面26包括在其一个端部处的上述凸轮滚动件32。因此，在使用期间，突出接触部件34接触抵靠凸轮滚动件32，以从棘爪46中释放闭合主体24的凹槽48，以便围绕设置在载玻片处理模块14上的枢轴30将闭合主体24枢转到打开位置。因此，在释放棘爪46之后，载玻片输送机器人18的载玻片处理头22的作用围绕枢轴30将闭合主体24枢转到打开位置，并且在如上所述，在其中放置或移除载玻片之后返回关闭位置。
图13和14进一步详细地示出了阻止臂37。阻止臂37包括位于与凸轮滚动件32相反的端部处的阻止枢轴54，该枢轴由载玻片处理模块14的一部分保持。在载玻片处理头22在闭合主体24的打开位置与关闭位置之间移动阻止臂37时，该阻止臂围绕阻止枢轴54旋转。图13示出了处于关闭位置中的阻止臂37，棘爪46在凹槽48(在图中未示出)内。图14示出了在打开位置中的阻止臂37，棘爪46脱离凹槽48。在使用期间，载玻片处理头22的作用使阻止臂37围绕阻止枢轴54旋转，使得具有棘爪46的端部沿着闭合主体24的顶部行进至其打开位置，因此，闭合主体24通过由终点挡板56的角度决定的角度而移动到打开位置。要理解的是，在打开位置中，棘爪46移动远离闭合主体24的凹槽48。
而且，本领域的技术人员预计，载玻片输送系统10可使用除了偏置装置以外的运动装置来使载玻片处理模块14的闭合主体24打开和关闭。例如，在释放棘爪46之后，马达(未示出)可将闭合主体24驱动到打开位置，直到到达其由阻止臂37的运动界定的最终位置。马达还可驱动闭合主体24返回关闭位置。在一个实例中，马达是螺杆传动马达(screwdrive motor)。
在另一个实例中，棘爪46是电磁棘爪，该电磁棘爪被配置为在应用电流时将闭合主体24阻止在关闭位置中。在这个实例中，电磁棘爪可由抵靠凸轮滚动件32移动的载玻片处理头22来释放，以打开电流电路。
返回参照图11，示出了一种输送用于对设置在载玻片上的一个或多个组织样本进行处理的载玻片的方法100的内容。该方法包括以下步骤：通过设置在载玻片输送机器人的一个端部处的载玻片输送装置而可释放地保持载玻片的步骤102；通过载玻片输送机器人而往返于载玻片处理模块来移动载玻片的步骤104，据此，载玻片处理模块接收载玻片并且将试剂分配给模块中的载玻片，以处理设置在载玻片上的一个或多个组织样本；移动载玻片输送机器人的载玻片处理头的步骤106，以便在载玻片输送机器人将一个载玻片移动到载玻片处理模块中时，将通常保持在关闭位置中的一个载玻片处理模块的闭合主体移动到打开位置；以及在闭合主体处于打开位置中时释放所述一个载玻片的步骤108，以便将载玻片放在载玻片处理模块中。
通过载玻片输送系统10的以上描述，该方法的其他方面显而易见。本领域的技术人员还会理解的是，方法可通过程序代码来实施。可通过多种方法(诸如在实体计算机可读介质(诸如，光盘或存储器)上)供应程序代码。
要理解的是，在不背离本发明的范围的前提下，可对上述部件进行各种变更、添加和/或修改，并且鉴于以上教导内容，技术人员会理解的是，本发明可通过各种方式在软件、固件和/或硬件内执行。
在本说明书内包括文档、行为、材料、装置、物品等的讨论，其仅用于为本发明提供文本的目的。不暗示也不表示任何这些问题构成现有技术基础的一部分或者是在与本发明相关的领域中的公知常识，与在本申请的每个权利要求的优先日期之前存在的一样。
在术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”、“包括(comprised)”或“包括(comprising)”用于本说明书(包括权利要求)中的情况下，要解释为规定在本发明的各种实施方式中具有一个或多个特征，但是不排除具有或者增加其他特征。

Claims (15)

1.一种用于自动载玻片处理设备的载玻片输送系统，所述自动载玻片处理设备用于对设置在载玻片上的一个或多个组织样本进行处理，所述自动载玻片处理设备包括：多个载玻片处理模块，所述载玻片处理模块被设置为接收一些载玻片；以及至少一个流体分配机器人，所述流体分配机器人通过控制器配置为将多种试剂分配至所述载玻片处理模块中所接收的所述一些载玻片，以分别处理所述一个或多个组织样本，所述载玻片输送系统包括：
载玻片输送机器人，所述载玻片输送机器人通过控制器配置为使得载玻片从所述载玻片处理模块往返移动；以及
载玻片输送装置，所述载玻片输送装置设置在所述载玻片输送机器人上，并且所述载玻片输送装置通过控制器配置为能释放地保持载玻片，
其中，所述载玻片输送机器人包括载玻片处理头，所述载玻片处理头被设置为使一个载玻片处理模块的闭合主体移动，以便在所述载玻片输送机器人通过控制器配置为将一个载玻片移动到所述载玻片处理模块中时，将通常保持在关闭位置中的闭合主体移动到打开位置；并且其中，
在所述闭合主体处于打开位置中时，所述载玻片输送装置通过控制器配置为释放载玻片，以便将所述载玻片放在所述载玻片处理模块中。
2.根据权利要求1所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片处理头还被设置为接触抵靠所述闭合主体的承载表面，以将所述闭合主体移动到所述打开位置。
3.根据权利要求2所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片处理头接触抵靠所述一个载玻片处理模块的闭合主体的承载表面，同时在所述载玻片输送机器人将载玻片放在所述载玻片处理模块中或者从所述载玻片处理模块移除载玻片之后，在所述载玻片输送机器人在x轴上移动时，所述闭合主体的偏置力将所述闭合主体移动到关闭位置。
4.根据权利要求3所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片处理头接触抵靠所述一个载玻片处理模块的闭合主体的承载表面，以围绕设置在所述载玻片处理模块上的枢轴而将所述闭合主体枢转到所述打开位置。
5.根据权利要求4所述的载玻片输送系统，其中，在使用期间，当所述闭合主体从所述关闭位置枢转到所述打开位置时，所述闭合主体的一个端部延伸到间隔开的突出接触部件与所述载玻片输送装置之间的间隙中，并且所述突出接触部件的一部分延伸到设置在所述闭合主体上的臂部与凸轮滚动件之间的间隙中。
6.根据权利要求1所述的载玻片输送系统，其中，所述闭合主体通过从阻止臂中突出的棘爪被阻止在关闭位置中，所述棘爪被设置为在关闭位置中与所述闭合主体中的凹槽配合。
7.根据权利要求6所述的载玻片输送系统，其中，承载表面设置在所述阻止臂的一个端部处。
8.根据权利要求7所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片处理头接触抵靠所述一个载玻片处理模块的所述闭合主体的承载表面，以将所述闭合主体与所述棘爪释放，以便围绕设置在所述载玻片处理模块上的枢轴而将所述闭合主体枢转到所述打开位置。
9.根据权利要求8所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片处理模块还包括打开偏置装置，所述打开偏置装置用于将偏置力施加于所述闭合主体，以将所述闭合主体枢转到所述打开位置。
10.根据权利要求8或9所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片处理模块还包括关闭偏置装置，所述关闭偏置装置用于将偏置力施加于所述闭合主体，以将所述闭合主体枢转到所述关闭位置。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片输送装置包括抽吸装置，以能释放地保持载玻片。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片处理头包括标记读取器，所述标记读取器被配置为读取设置在载玻片上的标签，其中，所述标记读取器被配置为读取标签，以接收控制器的指令信息，从而对设置在相应载玻片上的一个或多个组织样本进行处理。
13.根据权利要求1至9中任一项所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片输送机器人通过控制器进一步配置为使载玻片从盖玻片模块往返移动以对载玻片进行覆盖。
14.根据权利要求1至9中任一项所述的载玻片输送系统，其中，所述载玻片输送机器人与所述至少一个流体分配机器人相结合。
15.一种用于对设置在载玻片上的一个或多个组织样本进行处理的载玻片的输送方法，据此，一些载玻片被接收在多个载玻片处理模块中，并且至少一个流体分配机器人将多种试剂分配至所述载玻片处理模块内所接收的所述一些载玻片，以分别处理所述一个或多个组织样本，所述输送方法包括：
通过设置在载玻片输送机器人上的载玻片输送装置而能释放地保持载玻片；
通过载玻片输送机器人而使载玻片从载玻片处理模块往返移动；
移动载玻片输送机器人的载玻片处理头，以便在所述载玻片输送机器人将一个载玻片移动到载玻片处理模块中时，将通常保持在关闭位置中的一个载玻片处理模块的闭合主体移动到打开位置；以及
在所述闭合主体处于打开位置中时释放所述一个载玻片，以便将载玻片放在载玻片处理模块中。
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