CN109959799A - 经由仿真模型监视实验室自动化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及经由仿真模型监视实验室自动化设备。一种用于监视实验室自动化设备(10)的方法包括：接收控制命令(26)；将控制命令(26)输入到实验室自动化设备(10)的仿真模型(46)中，仿真模型(46)包括用于设备组件(14、16)的至少一些的模型组件(54)；通过基于控制命令(26)仿真设备组件(14、16)的状态变化来更新仿真模型(46)；根据化验定义数据(38)确定实验室自动化设备(10)的期望处理状态(60)并且根据更新的仿真模型(46)确定实验室自动化设备(10)的虚拟处理状态(62)；并且将期望处理状态(60)与虚拟处理状态(62)进行比较以判定是否正确执行了化验过程。

Description

经由仿真模型监视实验室自动化设备

技术领域

本发明涉及用于监视实验室自动化设备的方法、计算机程序和计算机可读介质以及监视系统。

背景技术

实验室自动化设备用于实验室助理的自动化任务，例如，测试患者的特定疾病。通常，采集患者的血液、尿液、粪便等的样品并通过生物化学过程进行分析。这种过程包括各种操作，如添加物质，孵育，分离等，以及定量或定性测量指示特定疾病的物质的量或存在的测量处理。这种分析通常称为化验。要执行的步骤的次序称为化验方案。

这种化验方案的所有步骤可以由实验室自动化设备自动执行。例如，EP 2 918378 A1描述了这种设备。

实验室自动化设备通常由经由通信线路与实验室自动化设备连接的外部控制器诸如PC控制。基于程序，控制器经由固件命令控制实验室自动化设备。一些控制器适于将化验方案转换成用于控制实验室自动化设备的程序。这可以帮助自动化化验的执行。可以定义编码化验的化验定义数据或将其提供给控制器，然后控制器可以将其转换成程序。

从化验定义数据生成的程序可以在相当高的水平上被编码，并且可以经由若干中间层(例如通过硬件抽象层和设备驱动程序)被转换成固件命令，然后被发送到实验室自动化设备。

发明内容

化验到固件命令的多个转换步骤可能导致意外行为，这可能必须由人类操作者检查。本发明的目的是提供一种更安全和更可靠的实验室自动化设备。本发明的另一个目的是提供一种独立的监视系统，其监视化验是否以预期的方式由实验室自动化设备执行。

这些目标是通过独立权利要求的主题实现的。从从属权利要求和以下描述中显而易见其他示例性实施例。

本发明的第一方面涉及一种用于监视实验室自动化设备的方法。该方法可以由计算设备自动执行，该计算设备与实验室自动化设备的控制器通信地互连。或者，控制器本身可以自动执行该方法。

根据本发明的实施例，实验室自动化设备包括多个设备组件，其由数字控制命令控制，其中数字控制命令由实验室自动化设备的控制器从定义实验室自动化设备的化验过程的化验定义数据生成。设备组件可以是实验室自动化设备的任何组件，其状态可以受到数字控制命令的影响。这包括直接可控的组件，例如电动机、加热器等，以及间接可控组件或无源的组件，例如夹具、移液器、试剂管等。必须注意的是，也可以填充或不填充物质的腔体或者这种腔体中的液位可以被视为设备组件。此外，可控状态可包括组件的位置和/或取向、液位、温度等。

例如，设备组件包括仪器臂、转盘、夹具、移液器、传感器尖端、具有井的板(即微孔板)、腔、井、柱塞、加热设备中的至少一个。仪器臂、转盘、夹具、移液器、传感器尖端和柱塞中的每一个可以通过一个或多个马达移动。微孔板或微量滴定板可以是通常由塑料制成的板，其包括以对称网格排列的多个井。

数字控制命令可以是或可以包括用于实验室自动化设备的组件控制器的固件命令。例如，控制命令可以命令马达通过一些步骤旋转，或者可以命令夹具和/或移液器在某个方向上移动一段距离。控制命令还可以命令加热器加热到特定温度。必须注意，数字控制命令可以在流和/或一系列控制命令中提供，这些控制命令以特定次序生成和/或以特定次序处理。

从化验定义数据生成控制命令。化验定义数据可以被存储在文件中和/或可以编码用于处理样本的步骤而没有如何实现步骤的特定命令。例如，化验定义数据可以包括“将试剂X添加到样品”，但可以不包括移液器的移动，如何实现这一点。通常，化验定义数据可以编码要实现的状态和/或设备组件的状态变化。

控制器可以包括软件模块，其将化验定义数据转换成硬件独立程序命令，其可以从诸如驱动程序的其他软件组件转换成数字控制命令。

根据本发明的实施例，该方法包括：接收控制命令；将控制命令输入到实验室自动化设备的仿真模型中，仿真模型包括用于至少一些设备组件的模型组件；并通过基于控制命令仿真设备组件的状态变化来更新仿真模型。控制命令不仅由实验室自动化设备接收，而且还由监视软件模块接收，该监视软件模块使用控制命令来更新至少一些设备组件的仿真模型。

仿真模型由模型组件组成，模型组件表示实验室自动化设备的“真实”设备组件。例如，移液器可以由其尖端的3D坐标表示，并且用于移动移液器的控制命令被转换为3D坐标的改变。此外，移液器的模型组件可以包括编码移液器的实际内容的代码，例如“空”、“试剂X”、“样品X”等。每当控制命令将移液器的尖端移动到包含特定物质的腔时，其通过检查尖端是否在表示腔的3D体积内可以在仿真模型中看到，并且接收用于填充移液器的控制命令，然后实际内容的代码可以被更新。

通常，设备组件的模型组件可以包含由模型组件建模的所有状态的代码和/或值。特别地，这些状态可以包括位置和/或取向、内容、温度、状态变化的指示(例如“加热”、“摇动”等)。仿真模型接收控制命令，可以将它们与特定模型组件相关联和/或可以根据控制命令的要求更新模型组件的状态。因此，所接收的控制命令可以被转换为代码的改变和/或模型组件的值。

根据本发明的实施例，该方法还包括：从化验定义数据确定实验室自动化设备的期望处理状态，以及从更新的仿真模型确定实验室自动化设备的虚拟处理状态；并且将期望处理状态与虚拟处理状态进行比较以确定是否正确执行了化验过程。运行仿真模型的软件模块还可以从实验室自动化设备的控制器接收化验定义数据。从化验定义数据，软件模块可以确定哪些处理状态应该由实验室自动化设备实现。这些处理状态称为期望处理状态。例如，化验定义数据可以编码样品应该与特定试剂混合。然后，软件模块可以由此确定状态“样品和特定试剂被包含在腔中”。

另一方面，当软件模块已经由控制命令更新时，软件模块可以从仿真模型确定相同的处理状态。这些处理状态称为虚拟处理状态。必须注意，只有由仿真模型仿真的状态子集可以包括在虚拟处理状态中。例如，已经与特定试剂混合的不同样品的位置不是感兴趣的，而仅是特定试剂。

期望处理状态和虚拟处理状态可以是可比较的，即它们可以具有匹配的代码和/或值对。可以存在从化验定义数据确定的代码/值和从仿真模型确定的代码/值。每当从化验定义数据确定的状态的代码/值与从仿真模型确定的状态的代码/值不同时，可以假设化验定义数据未正确地转换为已经被发送到实验室自动化设备的测试命令。

根据本发明的实施例，该方法还包括：接收实验室自动化设备的配置数据，该配置数据包含关于实验室自动化设备内的设备组件的配置的信息；并从配置数据和设备组件的建模数据生成仿真模型。

当软件模块在仿真模型中生成模型组件时，配置数据可以被存储在控制器中的文件中和/或可以被发送到运行仿真模型的软件模块。配置数据可以编码实验室自动化设备的仪器配置。仪器配置可以描述如何访问直接可控的设备组件，例如，它们使用哪些端口。这些组件可包括仪器臂、转盘、夹具、移液器、传感器尖端、加热设备等。直接可控的设备组件可以是具有一个或多个致动器的设备组件。

另外，配置数据还可以编码设备布局，即实验室自动化设备中的设备组件的配置。除了直接可控的设备组件之外，这些设备组件可以包括间接可控或无源的设备组件，例如具有样品管的盒、具有井的微孔板、可移除的工作台、具有试剂的容器等。设备布局可以至少部分地由实验室自动化设备自动生成然后发送到控制器。例如，传感器可以检测特定设备组件的位置和/或可以读取对其内容进行编码的设备组件上的条形码。这些信息可以通过状态消息从实验室自动化设备发送到控制器，控制器可以在开始时触发这些信息。

根据本发明的实施例，该方法还包括：接收从实验室自动化设备到控制器的状态消息，所述状态消息包括关于设备组件的实际处理状态和/或要由设备组件处理的物质的信息。通常，状态消息可以由实验室自动化设备内的传感器和/或组件控制器生成。例如，状态消息可以包括读取条形码的内容、特定设备组件之间的碰撞检测、丢失试剂的检测、丢失的移液器尖端的检测等。作为控制命令，可以在流和/或表示已生成状态消息的次序的序列中提供状态消息。

一方面，从这些状态消息，可以由运行仿真模型的软件模块生成仿真模型。例如，当控制器从实验室自动化设备请求设备布局时，软件模块可以提取相关状态，例如设备组件的实际位置、取向和/或内容，并在相应的模型组件中更新这些状态的值和/或代码。

根据本发明的实施例，该方法还包括：基于实际处理状态更新仿真模型。对于特定设备组件，除了第一状态之外，还可以从状态消息(而不是从控制命令)确定仿真模型中的模型组件的后续状态。例如，当在开始时检测到具有移液器尖端的容器时，在仿真模型中可以假设所有槽都填充有移液器尖端。当然后检测到特定槽是空的时，可以在仿真模型中更新该信息，并且例如，可以删除表示实际上移液器尖端不存在的模型组件。

根据本发明的实施例，该方法还包括：从化验定义数据生成期望处理状态的历史以及从所确定的虚拟处理状态生成虚拟处理状态的历史。可以将一些或所有期望和虚拟处理状态收集到及时有序列表中。处理状态的历史可以是列表，其指示处理状态随时间的改变。例如，可以随时间收集腔的内容例如放入腔中的物质，并且可以从该信息创建列表。

还可能的是，期望和/或虚拟处理状态，特别是用于液体的处理状态，被表示为树。例如，树的根可以是保持关于液体的信息和关于创建该液体的操作的当前液体。树的每个节点可以具有一个或多个子节点，其表示该液体的历史。表示两种液体混合的节点可以包含两个子节点。两个子节点可以表示混合液体。这些节点也可以具有子节点等。树的叶子可以表示源液体，例如样品、试剂等。

根据本发明的实施例，该方法还包括：将期望处理状态的历史与虚拟处理状态的历史进行比较，以判定化验过程是否被正确执行。历史的项可以用数字和/或代码编码，其指示相应的状态。可以比较虚拟历史和期望历史的所有项。在这种情况下，当存在至少一个差异时，可以假设在执行化验过程时存在错误。

必须注意，实验室自动化设备通常执行多个样品的化验过程。对于每个样品，可能存在与样品相关联的特定模型组件(例如微孔板的井)。对于这些样本中的每一个和/或与相应样本相关联的一些或所有模型组件，可以生成关联的期望和虚拟处理状态的历史。因此，可以确定化验过程是否针对样品正确执行。例如，对于每个样本，可以生成相关联井的内容的历史。

根据本发明的实施例，化验定义数据包括条目的有序列表，每个条目编码在实验室自动化设备已经执行了条目之后由实验室自动化设备到达的一个或多个期望处理状态。例如，化验过程可以包括步骤，例如“将样品移液到井中”，“将特定物质移液到井中”等。这些步骤可以编码到化验定义数据中，其可以是XML文件。化验定义数据的每个条目可以编码要执行的任务，例如“移液”、“清洗”、“稀释”、“加热”等，以及要处理的一个或多个组件，例如“样品”、“物质A”等。也可以看到这些条目编码期望处理状态。例如，“移液样品”也可以被解释为“移液到井中的样品”，其可以被视为化验定义数据的相应条目要到达的处理状态。

根据本发明的实施例，实验室自动化设备的控制器适于将化验定义数据的条目转换成生成控制命令的程序。可能是控制器直接使用化验定义数据来控制实验室自动化设备。可以将化验定义数据的每个条目转换成用于控制实验室自动化设备的一个或多个高级命令。这些高级命令可以例如经由几个步骤转换成控制命令，该控制命令被发送到实验室自动化设备。高级命令列表可以被视为由控制器执行的程序。

根据本发明的实施例，仿真模型的模型组件包括一个或多个(例如，二维、三维)虚拟对象，其基于控制命令由仿真引擎虚拟移动。经由模型组件在仿真模型中建模的每个设备组件可以经由一个或多个虚拟对象建模。这些对象可以是面向对象的编程语言的对象。每个虚拟对象的处理状态可以用指示处理状态的参数编码，例如一个或多个2D或3D坐标、温度值、液位值、包含到模型组件中的物质的值和/或代码等。仿真引擎可以接收特定的控制命令，可以评估它们并且可以相应地改变虚拟对象的参数。例如，当接收到控制命令“在x方向上移动移液器5cm”时，相应地更新相应虚拟对象的坐标的值。通常，实验室自动化设备的处理状态可以是设备组件的位置和/或其他物理特性。

根据本发明的实施例，模型组件包括表示实验室自动化设备中的物质和/或液体的虚拟对象，这些物质和/或液体由设备组件处理。在简单的情况下，物质和/或液体可以用特定值编码。例如，井的内容可以用一组字母数字代码编码，每个字母数字代码表示移液到井中的物质和/或液体。然而，也可以将液位编码为虚拟对象和/或甚至用虚拟对象表示物质和/或液体的2D或3D体积。例如，这可以用于泵送通过通道的液体。

根据本发明的实施例，模型组件包括一个或多个虚拟致动器对象，其将控制命令转换为一个或多个虚拟对象的状态变化和/或移动。状态变化或虚拟处理状态的改变可以包括位置改变、温度改变、内容改变等。例如，实验室自动化设备的马达或更一般的致动器可以由虚拟致动器对象表示，其被提供有相应的控制命令。这些致动器对象可以包含适于将控制命令转换成其他虚拟对象的状态变化的功能。例如，可以接收用于被加热到特定温度的控制命令的加热器对象可以将在加热器对象的体积内具有位置状态的所有虚拟对象的温度状态变化为特定温度。

仿真模型还可以具有特定的虚拟对象，其接收所有控制命令并将控制命令分配给相应的虚拟致动器对象。还必须注意，虚拟致动器对象可具有处理状态，其由自身和/或由其他虚拟致动器对象改变。

根据本发明的实施例，实验室自动化设备的控制器是与实验室自动化设备分开的计算设备，并且数字控制命令经由数字通信线路发送到实验室自动化设备。数字通信线路可以由执行用于接收控制命令和可选地接收状态消息的方法的计算设备分接。

例如，控制器可以是PC，其经由数字通信线路与实验室自动化设备互连。控制器可以执行控制模块，控制模块生成控制命令并且可以经由通信线路将它们发送到实验室自动化设备。

通信可以基于USB或以太网。作为示例，数字控制命令和/或状态消息经由控制器与实验室自动化设备之间的USB电缆或以太网电缆传输。

根据本发明的实施例，用于执行该方法并且包括仿真模型的软件模块在实验室自动化设备的控制器中执行。在这种情况下，控制命令和状态消息可以用嗅探器模块分接，该嗅探器模块适于经由接口和/或端口监视通信，控制器经由该接口和/或端口与实验室自动化设备连接。以这种方式，监视模块对于控制器的其他控制模块可以是不透明的。该方法可以在不同的任务中执行，该任务不能访问生成控制命令的控制模块的存储器资源。

根据本发明的实施例，用于执行该方法并且包括仿真模型的软件模块在与实验室自动化设备的控制器不同的附加计算设备中执行。附加计算设备可以被视为单独的监视设备。这种物理上分开的监视设备可以比在控制器中执行的软件模块更安全，例如通过避免向控制器添加新的风险。

监视设备可以分接实验室自动化设备与其控制器之间的通信。例如，在控制器中运行的嗅探器模块可以将在控制器和实验室自动化设备之间发送的数据分组转发到监视设备。以这种方式，可以在监视设备中接收所有控制命令和所有状态消息。

本发明的另一方面涉及一种用于监视实验室自动化设备的计算机程序，该计算机程序在由处理器执行时适于执行如上文和下文所述的方法的步骤。如已经提到的，计算机程序可以由控制器本身或由另外的计算设备执行。

本发明的另一方面涉及一种计算机可读介质，其中存储这样的计算机程序。计算机可读介质可以是软盘、硬盘、USB(通用串行总线)存储设备、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)或闪存存储器。计算机可读介质也可以是数据通信网络，例如，允许下载程序代码的互联网。通常，计算机可读介质可以是非暂时性或暂时性介质。

本发明的另一方面涉及一种用于实验室自动化设备的监视系统，其包括监视设备，该监视设备适于接收数字控制命令并用于执行如上文和下文所述的方法。

根据本发明的实施例，该系统还包括具有多个设备组件的实验室自动化设备。此外，该系统可以包括适于从化验定义数据生成数字控制命令的控制器，其中设备组件由数字控制命令控制。监视设备可以由控制器提供，或者可以是不同的物理计算设备。

必须理解，上文和下文描述的方法的特征可以是如上文和下文所述的监视系统、计算机程序和计算机可读介质的特征，反之亦然。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。

附图说明

下面，参考附图更详细地描述本发明的实施例。

图1示意性地示出了实验室自动化设备。

图2示意性地示出了根据本发明的实施例的监视系统。

图3示意性地示出了根据本发明的实施例的监视系统。

图4示意性地示出了图3的监视系统的模块。

图5示意性地示出了在图3的监视系统中使用的化验定义数据。

图6示意性地示出了在图3的监视系统中使用的仿真模型。

图7示出了根据本发明实施例的监视方法的流程图。

图8示意性地示出了可以利用图7的方法生成的处理状态的历史。

附图中使用的附图标记及其含义以附图标记列表中的摘要形式列出。原则上，相同的组件在附图中具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了实验室自动化设备10，其包括工作台12，多个设备部件14a至14e可安装在工作台12上。所示示例包括具有移液器尖端14f的盒14a、具有试管14g的盒14b、具有井14h的微孔板14c、包含试剂14i的容器14d和若干其他微孔板14e。

此外，一些可控设备组件16a、16b安装到工作台12。移液器移动器16a包括移液器16c，移液器16c可以例如借助于马达三维移动。利用移液器移动器16a，移液器16c可以移动到移液器尖端14f，移液器尖端14f可以粘在移液器16上。通过用柱塞16e吸移可以用移液器16c从试管中移液样品，并且可以被分配到井中14h。类似地，试剂14i可以被输送到井14h中。夹具16b可包括夹具臂16d，夹具臂16d也可以三维移动并平行于工作台12旋转。利用夹具16b，微孔板14c、14e可以更换并移动到其他设备中，例如加热器、光学分析设备等。

图2示出了监视系统18，其包括实验室自动化设备10，例如图1中所示的实验室自动化设备，以及控制器20。例如，控制器20是PC或其他计算设备，其中运行控制模块22，其执行实验室自动化设备10的控制操作。控制器20和实验室自动化设备10与通信线路24互连，例如USB电缆或以太网电缆。

控制模块22生成数字控制命令26，例如固件命令，其经由通信线路24发送到实验室自动化设备10。数字控制命令26可以是字母数字代码，其被打包成数据分组，在控制器20和实验室自动化设备10之间交换。在实验室自动化设备10侧，数字控制命令26由设备组件14、16与设备控制器例如用于移液器移动器16a和夹具16b的马达接收并处理。实验室自动化设备10中的这些设备控制器和/或另外的传感器生成状态消息28，其类似于控制命令26，可以是字母数字代码和/或可以打包成数据分组，其经由通信线路24发送到控制器20。

图2还示出了监视模块30，其如上下文所述，监视系统18的操作。监视模块30可以是软件模块，其作为控制模块22在控制器20中运行。监视分接控制模块22和实验室自动化设备10之间的通信。这可以利用嗅探器模块32来完成，嗅探器模块32可以是监视模块30的一部分。嗅探器模块32可以直接访问来自通信线路24的数据分组和/或可以从数据分组中提取控制命令26和状态消息28。

图3示出了监视系统18的另一实施例，其包括单独的监视设备34。单独的监视设备34可以是计算设备，例如另外的PC、嵌入式设备等，其相对于控制器20具有它自己的硬件(例如，处理器、存储器等)。监视模块30在单独的监视设备34中执行，并且在这种情况下监视模块30和控制模块22之间的干扰可以更低。

单独的监视设备34可以分接控制器20和/或控制模块22与实验室自动化设备10之间的通信。例如，在控制器20中运行的嗅探器模块32可以访问在控制器20和控制器20之间发送的数据分组并且可以将它们发送到单独的监视设备34。

图4示出了控制模块22和监视模块30的功能视图。

控制模块22包括配置数据36，配置数据36可以由仪器配置数据36a和设备布局数据36b组成。仪器配置数据36a可以编码可控设备组件16的软件和/或硬件配置。仪器配置数据36a可以从实验室自动化设备10下载。设备布局数据36b可以编码设备组件14、16的配置和/或布局，例如哪个存在，它们具有什么特性和/或它们在空间上如何相互关联。设备布局数据36b可以根据来自实验室自动化设备10的状态消息生成，其可以适于扫描其设备布局。例如，条形码扫描仪可以适于确定存在哪种微孔板14c。

或者，可以用编辑器创建设备布局数据36和/或其可以是XML文件，然后可选地用状态消息来更新。

此外，控制模块22包括化验定义数据38，其基本上包括定义要由实验室自动化设备执行的化验过程的步骤的条目列表。下面将参考图5更详细地描述化验定义数据38。作为简单的示例，化验定义数据38可以包括条目，其将化验过程步骤编码为“移液样品进入井中”、“稀释井中的样品”等。

控制模块22适于将化验定义数据38的条目转换成生成控制命令26的程序40。为此，控制模块22可以包括转换和执行模块42，其与编译器相比适于将化验定义数据的条目转换成程序40的命令。模块42可以使用用于执行该任务的配置数据36。例如，移液器臂16a和具有试管14的盒14a的配置(其也可以编码试管14f的位置)可以转换成用于移液器16c的移动以及在所需的位置处抽吸和分配液体的命令。

然后程序40可以由转换和执行模块42执行，这导致生成控制命令26。在执行期间，程序40还可以从实验室自动化设备10接收状态消息28并且可以对其做出反应。必须注意，可以在控制模块中的若干层中执行生成控制命令26的任务。例如，模块42可以生成高级命令，其由驱动程序44进一步转换为控制命令24。

图4还示出了监视模块30包括仿真模型46，其用于监视系统18。仿真模型46根据配置数据36、建模数据48和可选的其他数据例如状态消息28创建。如将参考图6更详细地描述的，仿真模型由仿真实验室自动化设备10的一些或所有设备组件14、16的模型组件组成。

例如，初始化和评估模块50可以读取配置数据36，可以确定实际存在的设备组件14、16，并且可以基于建模数据48生成仿真模型46中的这些设备组件14、16的模型组件。例如，建模数据48可以包括关于未被存储在配置数据36中的设备组件14、16的布局、空间延伸、移动能力等的信息。

在生成仿真模型46之后，初始化和评估模块50可以将控制命令26注入到仿真模型46中，该仿真模型46基于这些控制命令26被更新并执行虚拟处理状态变化。

模块50还适于根据化验定义数据38确定设备组件14、16的期望处理状态。通过将仿真模型46的期望处理状态与虚拟处理状态进行比较，模块50适于监视系统18，即由化验定义数据38定义的化验过程是否由实验室自动化设备10以预期的方式执行。

必须注意，图4中所示的模块都可以基于被存储在计算设备20和/或34中的文件。数据36、38、50也可以被存储在诸如XML文件的文件中。

图5示意性地示出了化验定义数据38的示例。在图5中，化验定义数据38是条目的有序列表，每个条目编码化验方案或化验过程的步骤。

通常，例如为了测试患者的特定疾病，采集他的血液、尿液、粪便等样品并通过生物化学过程对其进行分析。这种过程包括各种操作/步骤，如添加物质、孵育、分离(例如用离心机)等，以及定量或定性测量指示特定疾病的物质的量或存在的测量处理。这种分析通常称为化验。要执行的步骤的次序可以称为化验方案或化验过程，并且在化验定义数据38中编码。

化验过程的示例在下表中示出。

1.)将25μL每种样品移液到微孔板的井中。
	2.)将100μL酶缀合物移液到每个井中。
3.)混合10秒钟。
	4.)在37℃孵育1小时。
5.)用250μL稀释的洗涤缓冲液洗涤微孔板3次。
	6.)将100μL底物溶液移液到每个井中。
7.)在室温(18-25℃)下孵育15分钟。
	8.)将100μL TMB终止液加入到每个井中。
9.)混合10秒钟。
	10.)用450nm的光度计测量井中溶液的光密度。

在图5中，来自上表的前5个步骤被编码到条目52中。如图所示，每个条目包括由实验室自动化设备10执行的任务“P”、“M”等，以及可选地任务所必需的附加信息。

一方面，控制模块22适于将这些任务转换成用于实验室自动化设备10的控制命令26。例如，每个任务及其可选信息可以被转换成程序40的命令，然后其在控制模块22中执行。

另一方面，监视模块30适于根据化验定义数据38的条目53生成实验室自动化设备10的期望处理状态。初始化和评估模块50可以读取化验定义数据38并且可以根据每个条目52的数据确定期望处理状态。例如，在第一个条目之后，与样品相关联的井包含25μL样品。在第二步之后，与样品相关联的井另外包含100μL酶缀合物等。有可能期望处理状态直接编码在化验定义数据38中或者它们根据化验定义数据38生成并被存储在附加表中。

图6示意性地示出了仿真模型46的实施例。仿真模型46包括模型组件54，每个模型组件54表示实验室自动化设备10的设备组件14、16。在图6的示例中，存在移液器移动器16a的模型组件54a、移液器16c的模型组件54b、具有试管14g的盒14b的模型组件54c、具有井14h的微孔板14c的模型组件54d以及包含试剂14i的容器14d的模型组件54e。

每个模型组件54可以是仿真引擎中的虚拟对象56，其可以是监视模块30的一部分和/或可以包含其他虚拟对象56，其例如可以表示试管14g和井14h。

模型组件54a和/或虚拟对象56可以是面向对象的编程语言的对象和/或可以包括编码设备组件14、16的处理状态的变量，其用仿真模型46仿真。在当前示例中，移液器移动器16a的模型组件54a可包括编码移液器移动器16a的马达位置的变量。移液器16c的模型组件54b可包括编码移液器尖端的二维位置的变量。在图6所示的仿真模型中，建模设备组件14、16的位置以2D坐标提供。因此，可以确定仿真移液器54b相对于仿真试管的相对位置，其可足以确定在仿真中移液器54b是否下降到试管、井或容器等中的一个中。

必须注意的是，仿真模型46也可以基于3D数据，即，可相对于三个空间维度仿真所有位置、移动和体积。

可以被存储在模型组件54和/或虚拟对象56的变量中的其他可能的处理状态可以是微孔板的一个井的内容。例如，内容可以用一组字母数字代码编码，每个字母数字代码表示移液到相应的井中的特定物质。此外，字母数字代码可以编码内容是否被加热、搅拌、孵育等。

此外，移液器54b的模型组件可包括这样的变量，其对其当前内容进行编码。

一些模型组件54还可以包括致动器对象58，其可以是特殊的虚拟对象56，其适于处理用于实验室自动化设备10的控制命令26。例如，在图5中，示出了致动器对象58，其接收与仿真移液器54b相关联的控制命令26。致动器对象58可以将控制命令26转换成仿真移液器54的虚拟移动，即可以更新存储仿真移液器54b的位置的变量。此外，当接收到控制移液器下降和抽吸的命令26时，可以将编码仿真移液器54b的内容的仿真移液器54b的变量设置为仿真移液器54b下方的仿真组件的内容。类似地，当接收到分配仿真移液器54b的控制命令26时，移液器54b的内容可以被添加到移液器54b下方的仿真组件的内容。

通常，致动器对象58可以适于将控制命令26转换成仿真模型的模型组件56和/或虚拟对象58的虚拟处理状态变化。

图7示出了可以由监视模块32和/或监视设备34执行的方法的流程图。

在步骤S10中，初始化仿真模型46。初始化和评估模块52例如通过发送相应的请求或通过读取相应的文件从控制模块22接收实验室自动化设备10的配置数据36。根据配置数据，在仿真模型46中创建模型组件54。对于应由仿真模型46仿真的每个设备组件14、16，从建模数据48中获取通用模型组件54，该通用模型组件54用来自配置数据的其他数据更新54。例如，在通用模型组件中更新相应设备组件的位置和/或延伸。

通常，可以根据配置数据36生成仿真模型46和根据用于设备组件14、16的建模数据48生成仿真模型46。仪器配置数据36a可以用于生成用于可控设备组件16的模型组件54。设备布局数据36可以用于生成用于设备组件14、16的模型组件54。

可能来自控制模块22的特定控制命令26指示要执行的新化验过程。这些控制命令可以开始仿真模型46的初始化。

也可能是这样的控制命令26导致由实验室自动机设备10生成的状态消息28，其包含设备组件的配置的其他信息，例如它们的实际位置。此外，设备组件14、16的特定初始处理状态可以被包含在这些状态消息中，例如设备组件14、16之一的实际内容。例如，条形码读取器可以读取容器和/或试管上的代码和/或可以生成状态信息，其指示容器和/或试管的内容。

在步骤S12中，初始化和评估模块52根据化验定义数据38生成期望处理状态的历史。初始化和评估模块52可以例如通过发送相应的请求或者通过读取相应的文件从控制模块22接收化验定义数据38。

图8示出了具有这种期望处理状态60的示例。具体地，在图8中，在左侧示出了期望处理状态60的历史。通常，化验定义数据的每个条目52可以例如通过转换成如上所述的程序40的命令编码一个或多个在实验室自动化设备10已经执行了条目52之后实验室自动化设备10能够到达的期望处理状态60。

例如，如图8所示，化验定义数据38可以具有条目52，其编码样品、试剂A和试剂B被移液到井中并且之后洗涤井。图8示出了处理状态的历史，其编码与样本相关联的井的实际内容。在开始，井是空的。在第一个化验过程步骤之后，它包含样品(用“S”编码)。在第二化验过程步骤之后，它包含样品和试剂A(用“S”和“A”编码)。在第三化验过程步骤之后，它包含样品、试剂A和试剂B(用“S”、“A”和“B”编码)。在第四化验过程步骤即洗涤之后，井再次是空的。

必须注意，步骤S12可以在稍后、更早或与以下步骤并行地执行。

在步骤S14中，更新仿真模型46。接收由控制模块22在执行化验过程期间生成的控制命令26的监视模块30和控制命令26被输入到仿真模型46中，然后基于控制命令26通过仿真设备组件14、16的状态变化来更新仿真模型46。可以仅控制命令26的子集，例如仅特定设备组件14、16预期的那些子集被输入到仿真模型46中。

如已经提到的，仿真模型的模型组件54包括一个或多个虚拟致动器对象58，其将控制命令26转换为模型组件54的状态变化。例如，模型组件可包括具有2D或3D位置的二维或三维虚拟对象56作为虚拟处理状态，其基于控制命令26由仿真引擎虚拟地移动。如上所述，还可以存在诸如温度、孵育等的处理状态，其也可以由虚拟处理状态表示。

也可以将腔体中的液体(例如井或通道)仿真为二维或三维虚拟对象56。然而，也可以仅将液位或腔体的内容作为虚拟处理状态来跟踪。可以根据分配到腔体中的液体体积和腔体的已知空间延伸计算液位。

可选地，还可以使用来自实验室自动化设备10的状态消息28(其被发送到控制器20)来更新仿真模型46。通常，状态消息28可以包括关于设备组件14、16的实际处理状态和/或要由设备组件14、16处理的物质的信息。例如，实验室自动化设备10可以将设备组件14、16的实际位置和/或方向发送到控制模块22。

在这种情况下，还可以基于根据状态消息28确定的实际处理状态来更新仿真模型46。例如，这可以针对模型组件56进行，模型组件56没有基于控制命令仿真。

在步骤S16中，根据更新的仿真模型46确定虚拟处理状态62。图8在右侧示出了具有虚拟处理状态62的历史的示例，该虚拟处理状态62根据被存储在模型组件54和/或虚拟对象56中的所确定的虚拟处理状态生成。

当到达化验过程步骤的结束时和/或每当虚拟处理状态变化时，可以生成历史的下一部分。

在图8的示例中，右侧的虚拟处理状态62的历史与期望处理状态的历史不同，因为在化验过程的第三步骤中发生了错误。试剂B未分配到样品的井中。其原因可能是从化验定义数据38到控制命令26的转换存在问题。该转换可以由各种软件组件42和/或驱动程序44在各个阶段中执行，这可能导致意外的副作用。

可以重复步骤S14和S16，直到实验室自动化设备10完成化验过程。这也可以由特定控制命令26和/或状态消息28指示。

在步骤S18中，初始化和评估模块50比较处理状态60、62的两个历史。将期望处理状态60的历史的每个元素与虚拟处理状态62的历史的对应元素进行比较以判定化验过程是否正确执行。当这些元素中的至少一个不同时，可以假设发生了错误。例如，在图8中，存储处理状态60、62的内容的变量在第三处理步骤之后不同。因此，可以假设出现问题并且监视模块30可以发出相应的警告。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员和实践所要求保护的发明可以理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一(a/an)”不排除多个。单个处理器或控制器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

附图标记列表

10 实验室自动化设备

12 工作台

14 设备组件

14a 移液器尖端的盒

14b 试管的盒

14c 微孔板

14d 容器

14e 微孔板

14f 移液器尖端

14g 试管

14h 井

14i 试剂

16 设备组件

16a 移液器移动器

16b 夹具

16c 移液器

16d 夹具臂

16E 柱塞

18 监视系统

20 控制器

22 控制模块

24 通信线路

26 控制命令

28 状态消息

30 监视模块

32 嗅探器模块

34 监视设备

36 配置数据

36a 仪器配置数据

36b 设备布局数据

38 化验定义数据

40 化验执行程序

42 转换和执行模块

44 硬件驱动程序

46 仿真模型

48 建模数据

50 初始化和评估模块

52 化验定义数据的条目

54 模型组件

54a 模型组件仿真移液器移动器

54b 模型组件仿真移液器

54c 模型组件仿真带试管的盒

54d 模型组件仿真微孔板

54e 模型组件仿真带试剂的容器

56 虚拟对象

58 致动器对象

60 期望处理状态

62 虚拟处理状态

Claims (15)

1.一种用于监视实验室自动化设备(10)的方法，

所述实验室自动化设备(10)包括由数字控制命令(26)控制的多个设备组件(14、16)，所述数字控制命令(26)是由所述实验室自动化设备(10)的控制器(20)从定义所述实验室自动化设备(10)的化验过程的化验定义数据(38)来生成的；

所述方法包括：

接收所述控制命令(26)；

将所述控制命令(26)输入到所述实验室自动化设备(10)的仿真模型(46)中，所述仿真模型(46)包括用于所述设备组件(14、16)中的至少一些设备组件的模型组件(54)；

通过基于所述控制命令(26)仿真所述设备组件(14、16)的状态变化，来更新所述仿真模型(46)；

从所述化验定义数据(38)来确定所述实验室自动化设备(10)的期望处理状态(60)，以及从所更新的仿真模型(46)来确定所述实验室自动化设备(10)的虚拟处理状态(62)；

比较所述期望处理状态(60)和所述虚拟处理状态(62)，以判定是否正确执行了所述化验过程。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

接收所述实验室自动化设备(10)的配置数据(36)，所述配置数据(36)包含关于所述实验室自动化设备(10)内的所述设备组件(14、16)的配置的信息；

从所述配置数据(36)以及从设备组件(14、16)的建模数据(48)，来生成所述仿真模型(46)。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：

接收从所述实验室自动化设备(10)到所述控制器(20)的状态消息(28)，所述状态消息(28)包括关于所述设备组件(14、16)的实际处理状态和/或要由所述设备组件(14、16)处理的物质的信息。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：

基于所述实际处理状态，来更新所述仿真模型(46)。

5.如前述权利要求之一所述的方法，还包括：

从所述化验定义数据(38)来生成期望处理状态(60)的历史，以及从所确定的虚拟处理状态(62)来生成虚拟处理状态的历史；

比较所述期望处理状态(60)的历史和所述虚拟处理状态(62)的历史，以判定是否正确执行了所述化验过程。

6.如前述权利要求之一所述的方法，

其中，所述化验定义数据(38)包括条目(52)的有序列表，每个条目(52)对在由所述实验室自动化设备(10)已执行该条目(52)之后所述实验室自动化设备(10)要到达的一个或多个期望处理状态进行编码；

其中，所述实验室自动化设备(10)的控制器(20)适于将所述化验定义数据(38)的所述条目(52)转换成用于生成所述控制命令(26)的程序(40)。

7.如前述权利要求之一所述的方法，

其中，所述仿真模型(46)的所述模型组件(54)包括由仿真引擎基于所述控制命令(26)来虚拟地移动的一个或多个虚拟对象(56)。

8.如前述权利要求之一所述的方法，

其中，所述仿真模型(46)的模型组件(54)包括表示所述实验室自动化设备(10)中的物质的虚拟对象(56)，该物质是由所述设备组件(14、16)所处理的。

9.如前述权利要求之一所述的方法，

其中，所述模型组件(54)包括一个或多个虚拟致动器对象(58)，所述一个或多个虚拟致动器对象(58)用于将控制命令(26)转换成一个或多个虚拟对象(56)的状态变化。

10.如前述权利要求之一所述的方法，

其中，所述设备组件(14、16)包括以下各项中的至少一项：

仪器臂、转盘、夹具、移液器、传感器尖端、带井的板、腔、井、柱塞、加热设备。

11.如前述权利要求之一所述的方法，

其中，所述实验室自动化设备(10)的所述控制器(20)是与所述实验室自动化设备(10)分开的计算设备，并且所述数字控制命令(26)被经由数字通信线路(24)发送到所述实验室自动化设备(10)；

其中，所述数字通信线路(24)被由执行所述方法的计算设备(34)所分接。

12.如前述权利要求之一所述的方法，

其中，在所述实验室自动化设备(10)的所述控制器(20)中执行用于执行所述方法并且包括所述仿真模型的软件模块(30)；或者

其中，在与所述实验室自动化设备(10)的所述控制器(20)不同的附加计算设备(34)中执行用于执行所述方法并且包括所述仿真模型的软件模块(30)。

13.一种用于监视实验室自动化设备(10)的计算机程序(30)，所述计算机程序(30)在被由处理器执行时适于执行前述权利要求之一所述的方法的步骤。

14.一种计算机可读介质，其中存储有根据权利要求13所述的计算机程序(30)。

15.一种用于实验室自动化设备(10)的监视系统(18)，所述系统(18)包括：

具有多个设备组件(14、16)的实验室自动化装置(10)；

控制器(20)，所述控制器(20)适于从化验定义数据(38)来生成数字控制命令(26)，其中，由所述数字控制命令(26)来控制所述设备组件(14、16)；

监视设备(20、34)，所述监视设备(20、34)适于接收所述数字控制命令(26)并且用于执行根据权利要求1至12之一所述的方法。