CN110346583A - 具有改进的样本移液的实验室分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于实验室自动化领域并且涉及具有改进的样本移液的实验室分析系统100，其中多个分析装置1和图像记录站101连接到样本容器的运输设备102，并且其中在图像记录站101中确立的样本容器专用信息项被用于控制分析装置1中的移液设备。

Description

具有改进的样本移液的实验室分析系统

技术领域

本发明属于实验室自动化领域并且涉及实验室分析系统，其中多个分析装置和图像记录站被连接到样本容器的运输设备，并且其中在图像记录站中确立的样本容器专用信息项被用于控制分析装置中的移液设备。

背景技术

在现代实验室自动化中，自动化分析装置(如常规用于分析、取证、微生物学和临床诊断并各自能够通过多个样本进行多个检测反应和分析)被连接到流水线以便获得更高的样本处理量，同时保持实验室的灵活性。通常，这种实验室分析系统包括多个相似或不同的分析装置，它们全部被连接到样本容器的运输设备。具有要进行多个测试的样本的样本容器沿着运输设备被连续地运输到分析装置，在所述的分析装置中进行所需的测试。然后，在每个分析装置中借助于移液设备从样本容器中移除样本的一部分，并且将其用于所需的一种或多种测试方法。

通常，自动化分析装置在一个装置壳体下容纳用于在空间上转移测量单元、反应容器和试剂液体容器的各种自动操作设备(例如，具有夹持器功能的转移臂、传送带或可旋转的运输轮)以及用于转移液体的设备(诸如移液设备)。另外，该装置包括控制单元，该控制单元通过适当的软件能够以很大程度上自主的方式规划和进行所期望的分析的工作步骤。

在此类以自动方式操作的分析装置中采用的许多分析方法基于光学方法。基于光度(例如，浊度、比浊、荧光或发光测量)或辐射测量原理的测量系统是特别普遍的。这些方法有助于对液体样本中的分析物的定性和定量检测，而无需提供附加的分离步骤。临床相关参数(诸如分析物的浓度或活性)通常借助于以下方式来确定：在反应容器中将患者体液的等分试样与一种或多种测试试剂同时或相继混合以形成测定混合物，因此开始实施生化反应，这使得反应测定的光学性质发生可测量改变。光度测量检查并利用光通量在通过吸收和/或散射介质期间的衰减。取决于所触发的生化或生物物理反应而使用不同的光度测量方法，该测量方法有助于测量混浊的液体测定混合物。

进而，测量结果由测量系统传输到存储器单元中并在其中进行评估。随后，分析装置通过输出介质(例如，监视器、打印机或网络连接)向用户供应样本专用测量值。如果分析装置是实验室分析系统的一部分，则还可以规定，将样本专用测量值经由数据线转移到实验室分析系统的中央控制单元并经由输出介质从中央控制单元提供给用户。

存在包括图像记录站的实验室分析系统，该图像记录站作为单独模块同样连接到样本容器的运输设备。具有相关图像评估设备的图像记录站通常设置在运输路径的起始处，并且它用于记录填充有样本液体的样本容器的图像。例如在WO-A1-03/060483中描述了适用于这种图像记录站的图像记录装置。

EP-A2-2151690描述了一种实验室分析系统，该实验室分析系统包括：

a.多个分析装置，其中每个分析装置具有控制单元、用于从样本容器中取出样本液体体积的带有移液针的至少一个移液设备、以及用于分析样本液体的分析设备；

b.用于记录填充有样本液体的样本容器的图像的图像记录站和相关联的图像评估设备；以及

c.用于样本容器的运输设备，所有分析装置和图像记录站连接到运输设备。

在根据EP-A2-2151690的实验室分析系统中，在图像记录站中使用样本容器的图像来确立填充水平，并最终确立总样本体积以及凝块的存在或不存在作为样本容器专用参数。基于这些样本容器专用参数，实验室分析系统的链接到所有分析装置、图像记录站和样本容器的运输设备的中央控制单元确立针对为专用样本设想的分析是否存在足够的样本液体，并且产生对应的分析任务，该分析任务与样本容器识别号一起存储。如果样本容器现在进入一个分析装置，则检查是否存在分析任务，并且借助于将移液针插入样本容器中并提取预定体积来实现与分析任务中包含的样本体积相关的指令。

存在这样一个问题：尽管在图像记录站中确定了上述样本容器专用参数(填充水平、总样本体积、凝块的存在或不存在)并且然后在实验室分析系统的中央控制单元中生成了分析任务(其最终包含关于是否应当通过分析装置的移液设备从专用样本容器中提取样本体积以及所提取的样本体积大小的指令)，但在样本提取的时刻，在分析装置中可能没有足够合适的样本材料。在样本容器中存在各种层，特别是在沉淀的血液样本或与分离剂混合的血液样本的情况下；这些层并非都适用于所期望的分析，或者应当防止将这些层摄入移液针中，因为这样做存在使移液针堵塞的风险。不合适样本材料的摄取(其可能最终导致确定结果不正确)以及移液针的堵塞(其需要复杂的清洗规程或者在最坏的情况下需要替换移液针，并因此导致受影响的分析装置被中断)都减小了实验室分析系统的样本通量。

因此，期望改造开头所述类型的实验室分析系统，从而避免由于分析装置中样本提取中的移液错误而导致样本通量减小。

发明内容

借助于样本容器专用信息项(在图像记录站的图像评估设备中确定，被转移到实验室分析系统的一个、多个或所有的分析装置)，并且借助于针对移液设备在从专用样本容器中取出样本液体体积时的操作的样本容器专用参数(在相应的分析装置中基于这些样本容器专用信息项来确立)实现该目标。具体地，该目的是借助于在图像记录站中为每个样本容器确立的作为样本容器专用参数的样本液体填充水平高度和/或在样本液体内的分离层(如果存在)的高度来实现的，并且样本容器专用参数被转移到相应分析装置的控制单元，其中随后针对每个单独的样本容器，确立移液针的、用于将移液针定位在提取位置的最大垂直行程。这确保了仅从每个样本容器中取出适合于分析的样本液体，并因此确保了避免移液针的堵塞。

因此，本发明涉及一种实验室分析系统，其包括：

a.多个分析装置，其中每个分析装置具有控制单元、用于从样本容器中取出样本液体的带有可垂直移位移液针的至少一个移液设备、以及用于分析样本液体的至少一个分析设备；

b.用于记录填充有样本液体的样本容器的图像的图像记录站和相关联的图像评估设备；以及

c.用于样本容器的运输设备，所有分析装置和图像记录站连接到该运输设备。

根据本发明的实验室分析系统还包括数据传输设备，样本容器专用信息项通过该数据传输设备从图像评估设备可转移到至少一个分析装置的控制单元，其中样本容器专用信息项从图像评估设备可转移到的至少一个分析装置的控制单元被配置为控制包括以下步骤的方法：

评估来自图像评估设备的样本容器专用信息项，并且针对移液设备在从专用样本容器中取出样本液体时的操作确立一个或多个样本容器专用参数，以及

通过应用所确立的样本容器专用参数来控制移液设备在从专用样本容器中取出样本液体时的操作，

其中从图像评估设备可转移到至少一个分析装置的控制单元的样本容器专用信息项选自由样本液体的填充水平高度和样本液体内的分离层的高度组成的组，并且其中针对移液设备在从专用样本容器中取出样本液体时的操作确立的参数是用于将移液针定位在提取位置的移液针最大垂直行程。

通过设置专用于每个样本容器的移液针的最大垂直行程，预先确定用于将移液针定位在提取位置的进入样本液体的最大浸入深度。这实现避免使移液针穿入诸如包含块状材料的凝块层或实际上不包含患者样本的分离剂层的层中，这进而确保不会提取不可分析的样本成分。

在图1中示出填充有全血并以不同方式处理的样本容器中(例如，血液采样管中)的典型分层。

为了获得血清，将全血填充到无抗凝血剂的管中，使得血液在一段时间后凝固。由于被放置或离心，凝块的固体成分沉淀在管基部并形成所谓的凝块层。血清作为上清液位于凝块层上方。具体地，如果根据本发明的实验室分析系统包括被设置用于分析血清样本的一个或多个分析装置，则图像记录站被有利地设置用于记录填充有凝固的沉淀血液的样本容器的图像，并且从图像评估设备可转移到至少一个分析装置的控制单元的样本容器专用信息项是凝块层的高度。然后，在分析装置的控制单元中使用关于凝块层高度的样本容器专用信息项以针对专用样本容器设置移液针的最大垂直行程，并因此设置移液针的最大浸入深度。以一定方式选择移液针的最大垂直行程，使得移液针尖端在处于提取位置时(即在从样本容器中取出样本液体时)位于凝块层上方。

为了获得血浆，将全血填充到具有抗凝血剂的管中，使得血液变为不可凝结的。由于被放置或离心，血液的固体细胞成分沉淀在管基部处，并且形成由红细胞组成的下较厚层，并且由白细胞和血小板组成的较薄层(即所谓的血沉棕黄层)在其上方。血浆作为上清液位于血沉棕黄层上方。具体地，如果根据本发明的实验室分析系统包括被设置用于分析血浆样本的一个或多个分析装置，则图像记录站被有利地设置用于记录填充有被制成不可凝结的沉淀血液的样本容器的图像，并且从图像评估设备可转移到至少一个分析装置的控制单元的样本容器专用信息项是血沉棕黄层的高度。然后，在分析装置的控制单元中使用关于血沉棕黄层高度的样本容器专用信息以针对专用样本容器设置移液针的最大垂直行程，并因此设置移液针的最大浸入深度。移液针的最大垂直行程被选择为使得移液针尖端在提取位置时(即在从样本容器中取出样本液体时)被定位于血沉棕黄层上方。

另外，在获得血清或血浆时，通常使用分离剂(例如分离凝胶)。这些分离剂与全血样本混合，并且在沉淀后，它们在血清与凝块之间或者在血浆与血沉棕黄层之间形成稳定的分离剂层。因此，上述实验室分析系统中的图像记录站也被有利地设置用于记录填充有与分离剂混合的沉淀血液的样本容器的图像，并且从图像评估设备可转移到至少一个分析装置的控制单元的样本容器专用信息项是分离剂层的高度。然后，在分析装置的控制单元中使用关于分离剂层高度的样本容器专用信息项以针对专用样本容器设置移液针的最大垂直行程，并因此设置移液针的最大浸入深度。移液针的最大垂直行程被选择为使得移液针尖端在提取位置时(即在从样本容器中取出样本液体时)被定位于分离剂层上方。

图像记录站可以包含拍摄每个(透明的)样本容器的一个或多个图像的一个或多个相机。包括图像处理软件和图像评估软件的图像评估设备用于分析样本容器中的样本液体的每个图像和填充水平高度，并且如果已经识别分离层，则在样本液体内确立分离层的高度。

在根据本发明的实验室分析系统的一个实施例中，数据传输设备(样本容器专用信息项通过其可从图像评估设备转移到至少一个分析装置的控制单元)是图像评估设备与分析装置的控制单元之间的直接链接。

然而，可替代地，也可以规定数据传输设备(样本容器专用信息项通过其可从图像评估设备转移到至少一个分析装置的控制单元)包括链接到所有分析装置、图像记录站和用于样本容器的运输设备的中央控制单元，例如，这种中央控制单元可以是具有适当软件的一个或多个计算机。

本发明的另一主题涉及一种自动化分析装置，其被调整为适于被包括在根据本发明的实验室分析系统中。根据本发明的分析装置包括：控制单元、用于从样本容器中取出样本液体的带有可垂直移位移液针的至少一个移液设备、用于分析样本液体的至少一个分析设备以及用于连接到样本容器的运输设备的连接器。控制单元具有用于数据传输装置的连接器，例如接口，样本容器专用信息项通过该数据传输设备可从图像评估设备转移到分析装置的控制单元，并且控制单元被配置为使得它控制包括以下步骤的方法：

评估来自图像评估设备的样本容器专用信息项，并且针对移液设备在从专用样本容器中取出样本液体时的操作确立一个或多个样本容器专用参数，以及

通过应用所确立的样本容器专用参数来控制移液设备在从专用样本容器中取出样本液体时的操作，

其中从图像评估设备可转移到分析装置的控制单元的样本容器专用信息项选自由样本液体的填充水平高度和样本液体内的分离层的高度组成的组，并且其中针对移液设备在从专用样本容器中取出样本液体时的操作确立的参数是用于将移液针定位在提取位置的移液针最大垂直行程。

优选地，分析装置的控制单元被配置为使得评估来自图像评估设备的样本容器专用信息项以及针对移液设备在从专用样本容器中取出样本液体时的操作确立一个或多个样本容器专用参数包括对凝块层的高度、血沉棕黄层的高度或分离剂层的高度的评估以及在从专用样本容器中取出样本液体体积时对提取位置的高度的确立。

同样优选地，分析装置的控制单元被配置为使得用于将移液针定位在专用样本容器的提取位置的移液针最大垂直行程被选择为使得提取位置位于专用样本容器中的凝块层的高度、血沉棕黄层的高度或分离剂层的高度上方。

附图说明

以下将基于附图解释本发明。

在附图中：

图1示出了具有样本液体的样本容器；

图2示出了根据本发明的自动化分析装置1；以及

图3示出了根据本发明的实验室分析系统100。

在所有附图中，相同的部件被提供有相同的附图标记。

具体实施方式

图1是包含经处理全血的三个样本容器(A、B、C)的示意图，全血根据处理形成不同的层，这些层由相界分开。样本容器A包含被短暂离心的无抗凝血剂并因此凝结的全血样本。固体成分沉积在管基部上并形成所谓的凝块层30。作为上清液，血清40位于凝块层上方。为了确保血清40的摄取并为了可靠地预防从凝块层30中移除材料，必须选择凝块层30的高度上方的高度作为移液针的最大浸入深度。样本容器B包含被短暂离心的抗凝血的全血样本。细胞成分沉积在管基部上并形成第一红细胞层50以及位于其上的由白细胞和血小板组成的较薄层，即所谓的血沉棕黄层60。作为上清液，血浆70位于血沉棕黄层60的上方。为了确保血浆70的摄取并为了可靠地预防从血沉棕黄层60或从红细胞层50移除材料，必须选择血沉棕黄层60的高度上方的高度作为移液针的最大浸入深度。样本容器C包含与分离凝胶混合并被短暂离心的抗凝血的全血样本。细胞成分沉淀在管基部处并形成第一红细胞层50和位于其上的较薄血沉棕黄层60。由分离凝胶80组成的层位于血沉棕黄层60与由血浆70组成的上清液之间。为了确保血浆70的摄取并为了可靠地预防从分离凝胶层80、血沉棕黄层60或从红细胞层50移除材料，必须选择分离凝胶层80的高度上方的高度作为移液针的最大浸入深度。

图2是其中包含一些部件的自动化分析装置1的示意图。这里，为了解释自动化分析装置1的基本功能，仅以最简化的方式示出了最重要的部件，而在这种情况下没有详细地呈现每个部件的各个部分。

自动化分析装置1被实施为以全自动方式对血浆、血清或其他体液进行非常不同的分析，为此不需要用户的活动。相反，用户的必要干预限于维修或修理和重新填充工作，例如，如果必须重新填充透明小容器或必须更换液体容器。

患者样本(初级样本)通过供应轨道2供给到未详细示出的托架上的自动化分析装置1中。关于待针对每个样本进行的分析的信息项可以通过附接到样本容器的条形码来转移，例如，条形码在自动化分析装置1中被读取或通过实验室信息系统被传输到分析装置1。借助于紧固到转移臂的第一移液设备3，通过可垂直移位的移液针从样本容器中取出样本等分试样。将样本等分试样供应到同样未详细示出的试管，试管布置在温度被控制在37℃的可旋转培养器具5的插座位置4中。将试管从试管存储容器6中取出。

将具有不同试剂液体的试剂容器8储存在被冷却至约8-10℃的试剂容器储存容器7中。通过第二移液设备9的移液针从试剂容器8中取出试剂液体，并将试剂液体添加到已经包含样本等分试样的试管中，以用于提供反应测定。具有化验混合物的试管通过具有夹紧夹持器11的传送臂10从培养器具5运输到用于光度测量站12的可旋转插座设备15的插座位置14，其中在光度测量站中测量反应测定的衰减。

整个过程由控制单元20(诸如经由数据线连接的计算机)控制，例如由自动化分析装置1及其部件内的多个其他电子电路和微处理器(未详细示出)辅助。

图3示出了根据本发明的实验室分析系统100，其具有三个分析装置1、图像记录站101和样本容器的运输设备102，所有的分析装置1和图像记录站101都连接到运输设备102。另外，实验室分析系统100包括计算机形式的中央控制单元103，其链接到实验室分析系统的所有基本部件。通过供应站104，将其中布置有一个或多个样本容器并且未详细示出的托架或框架供应到运输设备102。具有样本容器的托架在运输设备102的传送带上最初沿图像记录站101的方向运输。在图像记录站101中，借助于条形码扫描仪读取附接到透明样本容器的条形码，并且使用相机来记录每个液体填充的样本容器的至少一个图像。使用包括图像处理和图像评估软件的图像评估设备来分析每个图像，并且识别样本容器中的样本液体的填充水平高度和所提供的分离层，即确立样本液体内的分离层的高度。

针对图像记录站101的每个样本容器，经由数据线将样本容器中样本液体的确立的填充水平高度和样本液体内的分离层的高度(假如识别了分离层)传输到中央控制单元103，进而该中央控制单元将这些样本容器专用数据与分析任务一起传输到一个或多个分析装置1。

在识别和光学分析图像记录站101中的样本容器之后，具有样本容器的托架返回运输设备102的传送带并且沿分析装置1的方向继续运输。具有样本容器的托架通过供应轨道供应到分析装置1。首先，在分析装置1中读取每个样本容器的条形码，并且关于分析装置1的控制单元20中存在哪些分析任务和来自图像记录站101的图像评估设备的哪些样本容器专用信息项进行检查。考虑到装置专用变量，使用来自图像评估设备的样本容器专用信息项来确立必须如何操作移液设备，以便确保在样本液体的摄取期间，仅取出所期望的样本材料(血浆或血清)，并且可靠地排除从其他层摄取不需要的材料。为此，计算移液针的最大垂直行程作为移液设备的操作参数，以便将移液针的最大浸入深度设置为最上方扰动层的高度上方的高度。随后，借助于移液设备从样本容器中取出所期望的样本体积，同时应用先前确立的操作参数，并且在分析装置1中进一步处理样本体积。在取出样本等分试样之后，具有样本容器的托架返回到运输设备102的传送带并沿其他分析装置1的方向或沿出口站105的方向继续运输。

参考标记列表

1 分析装置

2 供应轨道

3 移液设备

4 插座位置

5 培养器具

6 试管储存容器

7 试剂容器储存容器

8 试剂容器

9 移液设备

10 转移臂

11 夹紧夹持器

12 测量站

14 插座位置

15 插座设备

20 控制单元

30 凝块层

40 血清

50 红细胞层

60 血沉棕黄层

70 血浆

80 分离凝胶层

100 实验室分析系统

101 图像记录站

102 运输设备

103 中央控制单元

104 供应站

105 出口站。

Claims (10)

1.一种实验室分析系统(100)，包括：

a.多个分析装置(1)，其中每个分析装置(1)具有控制单元(20)、用于从样本容器中取出样本液体体积的带有可垂直移位移液针的至少一个移液设备(3)、以及用于分析样本液体的至少一个分析设备(12)；

b.用于记录填充有样本液体的样本容器的图像的图像记录站(101)和相关联的图像评估设备；以及

c.用于样本容器的运输设备(102)，所有分析装置(1)和所述图像记录站(101)均连接到所述运输设备，

其特征在于，所述实验室分析系统(100)还包括数据传输设备，样本容器专用信息项通过所述数据传输设备能够从所述图像评估设备被转移到至少一个分析装置(1)的所述控制单元(20)，并且其中所述样本容器专用信息项能够从所述图像评估设备转移到的所述至少一个分析装置(1)的所述控制单元(20)被配置为控制包括以下步骤的方法：

评估来自所述图像评估设备的所述样本容器专用信息项，并且为所述移液设备(3)在从专用样本容器中取出样本液体体积时的操作确立一个或多个样本容器专用参数，以及

通过应用所确立的样本容器专用参数来控制所述移液设备(1)在从专用样本容器中取出样本液体体积时的操作，

其中能够从所述图像评估设备转移到所述至少一个分析装置(1)的所述控制单元(20)的所述样本容器专用信息项选自由所述样本液体的填充水平高度和所述样本液体内的分离层的高度组成的组，并且其中为所述移液设备(3)在从专用样本容器中取出样本液体体积时的操作确立的参数是为了将所述移液针定位在提取位置的、所述移液针的最大垂直行程。

2.根据权利要求1所述的实验室分析系统(100)，其中所述图像记录站(101)被设置用于记录填充有凝固的沉淀血液的样本容器的图像，并且能够从所述图像评估设备转移到所述至少一个分析装置(1)的所述控制单元(20)的所述样本容器专用信息项是凝块层(30)的高度。

3.根据权利要求1所述的实验室分析系统(100)，其中所述图像记录站(101)被设置用于记录填充有被制成不可凝固的沉淀血液的样本容器的图像，并且能够从所述图像评估设备转移到所述至少一个分析装置(1)的所述控制单元(20)的所述样本容器专用信息项是血沉棕黄层(60)的高度。

4.根据权利要求1所述的实验室分析系统(100)，其中所述图像记录站(101)被设置用于记录填充有与分离剂混合的沉淀血液的样本容器的图像，并且能够从所述图像评估设备转移到所述至少一个分析装置(1)的所述控制单元(20)的所述样本容器专用信息项是分离剂层(80)的高度。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的实验室分析系统(100)，其中为了将所述移液针定位在专用样本容器的提取位置的、所述移液针的最大垂直行程被选择为使得所述提取位置位于所述专用样本容器中的所述凝块层(30)、所述血沉棕黄层(60)或所述分离剂层(80)的高度上方。

6.根据前述权利要求中任一项所述的实验室分析系统(100)，其中能够将样本容器专用信息项从所述图像评估设备转移到所述至少一个分析装置(1)的所述控制单元(20)所借助的所述数据传输设备是所述图像评估设备与所述分析装置(1)的所述控制单元(20)之间的直接链接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的实验室分析系统(100)，其中能够将样本容器专用信息项从所述图像评估设备转移到所述至少一个分析装置(1)的所述控制单元(20)所借助的所述数据传输设备包括链接到所有分析装置(1)、链接到所述图像记录站(101)和链接到所述样本容器的所述运输设备(102)的中央控制单元(103)。

8.一种自动化分析装置(1)，具有控制单元(20)，具有用于从样本容器中取出样本液体体积的带有可垂直移位移液针的至少一个移液设备(3)，具有用于分析样本液体的至少一个分析设备(12)，并且具有用于连接样本容器的运输设备(102)的连接器，其特征在于，所述控制单元(20)还具有用于数据传输设备的连接器，样本容器专用信息项能够通过所述数据传输设备从图像评估设备被转移到所述分析装置(1)的所述控制单元(20)，并且所述控制单元(20)被配置为控制包括以下步骤的方法：

评估来自所述图像评估设备的所述样本容器专用信息项，并且为所述移液设备(3)在从专用样本容器中取出样本液体体积时的操作确立一个或多个样本容器专用参数，以及

通过应用所确立的样本容器专用参数来控制所述移液设备(3)在从专用样本容器中取出样本液体体积时的操作，

其中能够从所述图像评估设备转移到所述分析装置(1)的所述控制单元(20)的所述样本容器专用信息项选自由所述样本液体的填充水平高度和所述样本液体内的分离层的高度组成的组，并且其中为所述移液设备(3)在从专用样本容器中取出样本液体体积时的操作确立的参数是为了将所述移液针定位在提取位置的、所述移液针的最大垂直行程。

9.根据权利要求8所述的自动化分析装置(1)，其中评估来自所述图像评估设备的所述样本容器专用信息项以及为所述移液设备(3)在从专用样本容器中取出样本液体体积时的操作确立一个或多个样本容器专用参数包括：对凝块层(30)的高度、血沉棕黄层(60)的高度或分离剂层(80)的高度的评估，以及在从专用样本容器中取出样本液体体积时对所述提取位置的高度的确立。

10.根据权利要求9所述的自动化分析装置(1)，其中为了将所述移液针定位在专用样本容器的提取位置的、所述移液针的最大垂直行程被选择为使得所述提取位置位于所述专用样本容器中的所述凝块层(30)的高度、所述血沉棕黄层(60)的高度或所述分离剂层(80)的高度上方。