CN109655629A - 一种医学病理检验实验室自动化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种医学病理检验实验室自动化系统及方法，包括样本处理装置，所述样本处理装置中的具体设备根据病理检验所处理细胞样本的工艺通过传送单元依次相连；其中，每台设备均搭配有机械臂及条码扫描器，利用机械臂所安装的机械手实现对应设备的控制操作及样本的传递，条码扫描器完成对对应设备的送检样本的条形码识别，并根据识别的数据生成样本信息，从而确定样本的位置信息。采用各个样本处理设备上搭载机械臂的方式，利用通过控制机械臂的动作完成样本的处理及样本的传送，减少检验人员在整个病理检验过程中的参与程度，降低检验人员接触腐蚀或有毒化学试剂的几率。

Description

一种医学病理检验实验室自动化系统及方法

技术领域

本公开涉及自动化技术领域，特别是涉及一种医学病理检验实验室自动化系统及方法。

背景技术

国内外医学检验实验室自动化流水线是将相同或者不相同的多台分析仪器与实验室分析前和分析后的分析系统整合，通过实验室自动化流水线和信息网络进行连接，形成大规模全检验过程的自动化，发明人在实际工作中发现，该过程需要高技术密度全自动化的大型装备，一般使用轨道进行样本的传输，价格昂贵，占空间大，技术复杂，功能拓展不灵活，不能很好的适应中小型医院或检验中心的需求。

上述实验室自动化流水线主要集中在对生化检验、免疫学检验、微生物检验、分子遗传学检验等领域，但在医学病理检验实验室，却没有这种全自动化的流水线。通常医学病理检验实验室的检验任务较为繁重，设备种类多且分散。设备的操作、样本的传递等过程主要依靠人工，效率低，容易出现失误，导致制片质量差或样本混乱，样本的制片染色等过程也难以进行质量控制。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种医学病理检验实验室自动化系统，能够实现对病理样本的检验的全自动化检验。

为了实现上述目的，本公开采用以下技术方案：

本公开的实施例子提供了一种医学病理检验实验室自动化系统，包括：样本处理装置，所述样本处理装置中的具体设备根据病理检验所处理细胞样本的工艺通过传送单元依次相连；

其中，每台设备均搭配有机械臂及条码扫描器，利用机械臂所安装的机械手实现对应设备的控制操作及样本的传递，条码扫描器完成对对应设备的送检样本的条形码识别，并根据识别的数据生成样本信息，从而确定样本的位置信息。

本公开的另一实施例子提供了一种医学病理检验实验室自动化系统工作方法，包括：

将接收的细胞或组织样本放置于进样入口，样本运输到进样入口的机械臂处，机械臂自动分拣样本；

分拣后的样本运输至相应处理流程的首台设备处，机械臂移动样本进行条码扫描并将样本放入设备，机械臂点击设备相关按键或执行相关操作使设备工作，设备正常处理样本；

样本经过处理后，机械臂将样本取出放入移动托盘，托盘传递至下一台设备，下一台设备搭配的机械臂移动样本进行条码扫描，然后将样本放入设备内接受处理，直到样本处理完成并存入样本存储柜；

在上述样本处理过程中，条码扫描器将扫描的样本信息传输到实时数据库，MES服务器读取实时数据库的信息控制机械臂执行相应操作，由机械臂搭配的视觉模块通过对设备液晶屏图像分析处理，向MES服务器做数据反馈。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

(1)本公开一种医学病理检验实验室自动化系统，采用各个样本处理设备上搭载机械臂的方式，利用通过控制机械臂的动作完成样本的处理及样本的传送，减少检验人员在整个病理检验过程中的参与程度，降低检验人员接触腐蚀或有毒化学试剂的几率。

(2)本公开整个检验过程完全自动化，操控方便、直观，有效减少人为交流、操控的失误降低了人为主观因素的影响，保证与提高样本检验质量，医学病理检验室低成本，占空间小，高效，大批量，能快速出检验结果。

(3)本公开将机械臂的动作后的设备的状态采用视觉模块及时反馈，便于对机械臂动作状态的及时调整，每个过程中的数据实时传输至管理系统的数据库中，缩短报告周期、降低工作人员的工作强度，节省大量人力的同时，提高了检验效率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开一个或多个实施例子的医学病理检验实验室自动化处理系统工作流程；

图2为本公开一个或多个实施例子的基于MES的实验室信息管理系统；

图3本公开一个或多个实施例子的基于MES的实验室信息管理系统的业务功能。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本公开的一种典型的实施方式中，公开了一种医学病理检验实验室自动化系统，该系统由两个部分组成：实验室自动化处理系统、基于MES的实验室信息管理系统。

参见附图1所示，实验室自动化处理系统包括液基细胞样本处理装置和组织细胞样本处理装置。液基细胞样本处理装置包括：液基细胞振荡器、细胞移液机、离心机，组织细胞样本处理装置包括自动脱水机、自动组织包埋机、自动切片机、恒温摊片烤片机。

实验室自动化处理系统还包括自动制片染色机、自动封片机、全自动扫描显微镜、病理图文分析系统(含计算机)、样本储存柜。上述自动制片染色机、自动封片机、全自动扫描显微镜、病理图文分析系统(含计算机)、样本储存柜为基细胞样本处理设备和组织细胞样本处理设备所共同拥有的设备。

在本公开的上述实施例子中，由于包括两大类设备液基细胞样本处理设备和组织细胞样本处理设备，因此，可以实现对液基细胞样本及组织细胞样本的处理，满足医学病理的检验，上述两大类设备中存在共用的检验设备，即自动制片染色机、自动封片机、全自动扫描显微镜、病理图文分析系统(含计算机)、样本储存柜在液基细胞样本处理时会用到，另外，在组织细胞样本处理时也会用到，通过上述方式，可以实现设备的利用的最大化，由于一般情况下，液基细胞样本及组织细胞样本并不是同时进行的，因此，上述设备的布置方式能够满足实验室的需要。

当然，若是液基细胞样本及组织细胞样本的处理需要同时进行，也可分别设置相应的自动制片染色机、自动封片机、全自动扫描显微镜、病理图文分析系统(含计算机)、样本储存柜，或者将液基细胞样本及组织细胞样本的处理分间隔进行，例如：在进行液基细胞样本处理时，自动制片染色机在处理完液基细胞样本的处理后，在控制该自动制片染色机进行组织细胞样本的烤片机的后续处理，这样，每台共用的设备在时间上间隔开上，分别依次进行相应的处理，该过程能确保共用设备的合理利用。

在一实施例中，实验室自动化处理系统还包括废液回收机、六轴机械臂(搭配视觉模块)、条码扫描仪、可移动废液回收单元。

本公开上述实施例子中的各种设备之间通过倍速链进行样本的传递。倍速链也可替换为其他传送单元，该传送单元只要能满足设备之间样本的传送即可，例如传送带。

在具体实施例子中，液基细胞样本处理设备中的具体设备连接关系按先后顺序排列为：液基细胞振荡器、细胞移液机、离心机、自动制片染色机、自动封片机、全自动扫描显微镜、病理图文分析系统(含计算机)、样本储存柜。

在具体实施例子中，组织细胞样本处理设备连接关系按先后顺序排列为：自动脱水机、自动组织包埋机、自动切片机、恒温摊片烤片机、自动制片染色机、自动封片机、全自动扫描显微镜、病理图文分析系统(含计算机)、样本储存柜。

需要说明的是，上述设备的连接关系均为与待处理的样本的处理工艺相一致的，若实际工作过程中待处理的样本的工艺与上述实施例子不同，则也可以根据具体的处理工艺进行设备的类型、连接关系等进行调整，例如：液基细胞样本处理装置和组织细胞样本处理装置只包括其中一类，或者替换为别的整体设备。

关于液基细胞样本处理装置和组织细胞样本处理装置的具体设备，进行如下说明，其中：

液基细胞振荡器：用于接收到液基细胞样本时，将粘连的细胞混匀。

细胞移液机：用于将混匀后的样本转移到离心管。

离心机：用于对离心管内的细胞样本进行离心，使细胞分层排布。

自动制片染色机：用于对经过振荡、离心后的细胞进行制片、染色操作。

自动封片机：用于对经过染色后的涂片进行点胶、封片操作。

全自动扫描显微镜：用于对经过封片后的样本玻片进行显微镜下快速、稳定地自动扫描，获取数字图像。

病理图文分析系统：用于对获取到的样本数字图像进行处理，利用相关算法(例如：图像分割算法，特征提取算法等)获取样本用于病理检验的信息，得出样本病理检验报告。

需要说明的是，上述相关算法可为现有的算法，也可为针对工艺作出相应改进的具体算法。

样本储存柜：用于对完成显微镜下图像采集的样本玻片进行存储。

自动脱水机：用于对经过固定的生物组织自动按程序浸入各种溶剂进行脱水、透明、浸蜡等病理分析前处理。

自动组织包埋机：用于对标本经脱水浸蜡后进行组织蜡块包埋，以供切片后作组织学诊断。

自动切片机：用于将经过包埋后的组织样本切成薄片。

恒温摊片烤片机：用于对组织样本薄片进行摊片与烤片。

废液回收机：用于对样本处理过程中产生的废液进行回收处理。废液回收机设备可为一台，在每台设备进行样本处理后，及时对废液进行回收处理。

条码扫描仪：用于对送检样本的条形码识别。识别的数据经过网线传递到数据库，数据库就根据识别的数据生成样本信息。由于每个样本处理设备都搭配一个条码扫描仪，则样本在设备处接受扫描，即可由条码扫描仪发送数据至数据库，样本的位置信息也就确定了。

六轴机械臂(搭配视觉模块)：用于在样本处理过程中样本的传递与仿人操作。每台样本处理设备搭配不定数量的六轴机械臂，六轴机械臂与MES服务器连接，MES服务器发送指令来控制六轴机械臂的执行动作。由于样本在处理过程中依附多种盛放器具(例如液基细胞样本最初在试管中，经过制片后，样本就固定于载玻片上)，部分六轴机器臂的末端就根据实际情况安装不同的夹具或吸头等，以发挥机械臂移动样本的作用。部分六轴机器臂结合视觉模块，执行设备按键的点击动作，从而控制设备的工作状态，以此适应各种厂家的设备，其中视觉模块主要起反馈作用，即MES服务器发送动作指令，六轴机械臂执行单步动作后，视觉模块处理与分析当前设备液晶屏图像，确认机械臂的执行结果并向实时数据库发送反馈信号。

在具体实施例子中，优选的，视觉模块可为高清摄像头。

在上述实施例子中，由于每台设备均配有六轴机械臂，六轴机械臂由MES服务器来进行控制动作，因此，每台设备的开始、停止、相关样本的运输均可采用六轴机械臂进行实现，由于六轴机械臂可搭配不同的机械手，因此，可以满足在每台设备上所进行的不同的处理工作，例如：在液基细胞振荡器中，液基细胞需要位于试管中，则MES服务器控制六轴机械臂安装相应的夹具将样本输送至试管中，然后，控制六轴机械臂动作，使得六轴机械臂控制液基细胞振荡器开始工作，工作结束后，将样本放入移动托盘，托盘经倍速链传递至下一台设备进行处理，在后续经过制片染色机时，经过制片后，样本就固定于载玻片上，此处，该设备安装的六轴机械臂则需要安装吸头，将样本吸出，并放入移动托盘，托盘经倍速链传递至下一台设备进行处理，后续工作类似，此处不再具体赘述。

本公开实施例子还公开了可移动废液回收单元：用于将样本处理过程中产生的废液运输至废液回收机处。该单元由现有的自动导引小车搭配固定其上的四轴机械臂组成。可移动废液回收单元与实时数据库和MES服务器之间通过无线网络连接，具体的工作状态可有MES服务器控制实现。

本公开的另一实施例子，参见如图2所示，基于MES的实验室信息管理系统包括实时数据库服务器、Web服务器、MES服务器。

实时数据库服务器：用于接收实验室自动化处理系统中各台设备发送的数据，将信息实时更新在数据库中。

MES服务器：用于控制实验室自动化处理系统中的各个设备执行相应操作。MES服务器通过读取实时数据库中更新的样本与设备数据(例如设备当前状态：工作、停工、关机、调试)，控制自动化处理系统各设备执行相应操作(例如向六轴机械臂发送执行动作指令)，维持整个自动化处理系统的正常运转。

Web服务器用于连接各工作站、实验室看板，可查询、显示设备及样本处理过程的数据，便于管理。Web服务器的数据来源于实时数据库。

参见附图3所示，基于上述实施例子中的MES的实验室信息管理系统的业务功能包括：设备管理、质量管理、看板管理、统计报表等。其中：

设备管理：用于监控整个自动化处理系统中各台设备的工作状态。MES服务器通过读取实时数据库中各设备更新的数据，按照工作人员在系统中设定的操作流程，向各六轴机器臂发送执行动作指令，以此控制各台设备。

质量管理：用于对样本处理质量进行评估。通过病理图文分析系统获得的检验数据与人工检验的数据对比，便于定位当前样本处理过程存在的问题，利于样本处理流程的优化。

看板管理：用于及时了解现场的样本处理信息。数据来源于Web服务器，Web服务器读取实时数据库中样本与设备部分信息，并将其显示在各工作站与看板中。

统计报表：用于统计各种样本、设备的信息。数据来源于实时数据库，MES服务器通过读取实时数据库中保存的信息，制作各种样本、设备的报表。

在本公开的一个具体实例中所述实验室信息管理系统是基于MES的，利用MES制造执行系统对自动化流水线进行数据采集，并进行整体控制。

在本公开的一个具体实例中，所述的Web服务器采用B/S架构。

在本公开的一个具体实例中，构成可移动废液回收单元的自动导引小车及固定其上的四轴机器臂通过WIFI信号与MES服务器双向通讯。

本公开不局限于上述最佳实施方式，任何人在本公开的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本公开相同或相近似的技术方案，均落在本公开的保护范围之内。

本公开的又一实施例子，公开了医学病理检验实验室自动化系统的工作方法，具体为：可将接收的细胞或组织样本放置于进样入口，样本由倍速链运输到进样入口的六轴机械臂处，六轴机械臂配合视觉模块自动分拣样本，分拣后的样本由倍速链运输至相应处理流程的首台设备处，六轴机械臂移动样本进行条码扫描并将样本放入设备，六轴机械臂点击设备相关按键或执行相关操作使设备工作，设备正常处理样本，样本经过处理后，六轴机械臂将样本取出放入移动托盘，托盘经倍速链传递至下一台设备，下一台设备搭配的六轴机械臂移动样本进行条码扫描，然后将样本放入设备内接受处理，按此方式，直到样本处理完成并存入样本存储柜。在这个过程中，条码扫描器将扫描的样本信息传输到实时数据库，MES服务器读取实时数据库的信息控制六轴机械臂执行相应操作，由六轴机械臂搭配的视觉模块通过对设备液晶屏图像分析处理，向MES服务器做数据反馈，以此增强样本处理可靠性。Web服务器读取实时数据库的部分数据并将其发布到各个工作站或看板。

通过基于MES的实验室信息管理系统，检验人员在个人工作区域就可以观看样本从进样入口到样本存储柜的整个过程中样本所处的位置及数据，并可以使用基于MES的实验室信息管理系统的设备管理、质量管理、看板管理、统计报表等业务功能。降低检验人员接触腐蚀或有毒化学试剂的几率。有效减少人为交流、操控的失误降低了人为主观因素的影响，保证与提高样本检验质量。缩短报告周期、降低工作人员的工作强度，节省大量人力的同时，提高了检验效率。

本公开的另一实施例子，公开了一种医学病理检验实验室，该实验室采用上述一种医学病理检验实验室自动化系统，该系统采用上述工作方法进行工作，完成病理的检验。

可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种医学病理检验实验室自动化系统，其特征是，包括样本处理装置，所述样本处理装置中的具体设备根据病理检验所处理细胞样本的工艺通过传送单元依次相连；

其中，每台设备均搭配有机械臂及条码扫描器，利用机械臂所安装的机械手实现对应设备的控制操作及样本的传递，条码扫描器完成对对应设备的送检样本的条形码识别，并根据识别的数据生成样本信息，从而确定样本的位置信息。

2.如权利要求1所述的一种医学病理检验实验室自动化系统，其特征是，样本处理装置包括液基细胞样本处理装置及组织细胞样本处理装置，其中，液基细胞样本处理装置包括依次相连的液基细胞振荡器、细胞移液机、离心机，所述组织细胞样本处理装置包括依次连接的自动脱水机、自动组织包埋机、自动切片机、恒温摊片烤片机，自动制片染色机、自动封片机、全自动扫描显微镜、病理图文分析系统及样本储存柜依次连接，为上述两类装置的共同设备，其中，自动制片染色机分别连接至恒温摊片烤片机及离心机。

3.如权利要求1所述的一种医学病理检验实验室自动化系统，其特征是，所述传送单元倍速链。

4.如权利要求1所述的一种医学病理检验实验室自动化系统，其特征是，所述系统还包括废液回收机及可移动废液回收单元，可移动废液回收单元将设备在样本处理过程中产生的废液运输至废液回收机处，废液回收机将样本处理过程中的废液进行回收处理。

5.如权利要求4所述的一种医学病理检验实验室自动化系统，其特征是，可移动废液回收单元由自动导引小车及搭配固定其上的四轴机械臂组成，四轴机械臂与实时数据库服务器和MES服务器之间通过无线网络连接，工作状态由MES服务器控制。

6.如权利要求1所述的一种医学病理检验实验室自动化系统，其特征是，每台设备均搭配有机械臂，机械臂为六轴机械臂，六轴机械臂可搭配不同的机械手。

7.如权利要求1所述的一种医学病理检验实验室自动化系统，其特征是，所述系统还包括实时数据库服务器、Web服务器及MES服务器，所述机械臂、条码扫描器及可移动废液回收单元均通过网络连接至实时数据库服务器，将相关信息传输至实时数据库存储，所述实时数据库服务器分别与Web服务器及MES服务器通信，Web服务器将实时数据库的信息及时展示，MES服务器根据实时数据库的信息下发控制命令。

8.如权利要求7所述的一种医学病理检验实验室自动化系统，其特征是，所述每台设备均搭配有机械臂，所述机械臂搭配视觉模块，MES服务器发送动作指令，六轴机械臂执行单步动作后，视觉模块获取当前设备液晶屏图像，确认机械臂的执行结果并向实时数据库发送反馈信号。

9.一种医学病理检验实验室，该实验室采用权利要求1-8任一所述的一种医学病理检验实验室自动化系统。

10.一种医学病理检验实验室自动化系统工作方法，其特征是，包括：

将接收的细胞或组织样本放置于进样入口，样本运输到进样入口的机械臂处，机械臂自动分拣样本；

分拣后的样本运输至相应处理流程的首台设备处，机械臂移动样本进行条码扫描并将样本放入设备，机械臂点击设备相关按键或执行相关操作使设备工作，设备正常处理样本；

样本经过处理后，机械臂将样本取出放入移动托盘，托盘传递至下一台设备，下一台设备搭配的机械臂移动样本进行条码扫描，然后将样本放入设备内接受处理，直到样本处理完成并存入样本存储柜；

在上述样本处理过程中，条码扫描器将扫描的样本信息传输到实时数据库，MES服务器读取实时数据库的信息控制机械臂执行相应操作，由机械臂搭配的视觉模块通过对设备液晶屏图像分析处理，向MES服务器做数据反馈。