CN111051846B - 用于自动化标本制备系统的废料排出设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于从样品容器中的样品来制备标本的自动化标本制备系统。该自动化标本制备系统包括标本转移装置，该标本转移装置构造成用于保持其上的标本收集器，并用于被定位在样品容器中。该标本转移装置包括具有打开的远端端部和闭合的近端端部的中心孔，在中心孔的近端端部处流体地耦接到中心孔的压力监测端口，以及流体地耦接到中心孔的近端端部的废液排出端口。该压力监测端口包括直接耦接到中心孔的直径减小部分。该自动化标本制备系统进一步包括流体地耦接到废液排出端口的真空源，和流体地耦接到压力监测端口的压力监测装置。

Description

用于自动化标本制备系统的废料排出设备

技术领域

本发明总体上涉及细胞学标本的制备，并且更具体地，涉及用于通过从样品容器收集细胞学标本并将标本分配至分析元件上来自动制备细胞学标本的系统和方法。

背景技术

细胞学是处理细胞的形成、结构和功能的研究的生物学分支。如在实验室环境中应用的，细胞学家、细胞技术学家和其他医学专业人员基于对患者细胞的标本的视觉检查来对患者的情况进行医学诊断。典型的细胞学技术是“子宫颈抹片检查”测试，其中，从女性的宫颈刮下细胞并分析，以检测异常细胞的存在，异常细胞是宫颈癌发作的前体。细胞学技术也用于检测人体其他部位的异常细胞和疾病。

广泛采用细胞学技术，这是因为用于分析的细胞标本的收集总体上比传统的外科手术病理学程序(诸如活检)的侵入性更小，后者使用具有弹簧加载的可平移式管心针的专用活检针、固定套管等从患者切除组织标本。细胞样品可通过多种技术从患者获得，包括例如通过刮擦或擦拭区域，或通过使用针从胸腔、膀胱、椎管或其他适当区域抽吸体液。将细胞样品置于溶液中，随后收集并转移至用于在放大倍数下观察的载玻片。可将定影液和染色溶液施加到位于载玻片上的细胞，以用于保存标本、用于归档目的并用于促进检查。

通常希望载玻片上的细胞具有适当的空间分布，使得可以检查单独的细胞。通常优选单层细胞。因此，从含有许多细胞的流体样品来制备标本通常需要首先通过机械分散、流体剪切或其他技术使细胞彼此分离，使得薄的单层细胞可被收集并沉积在载玻片上。以这种方式，细胞技术学家可更容易地辨别异常细胞。细胞还能够被计数以确保已经评估了足够数目的细胞。

在授予Lapidus等人并命名为“Method and Apparatus for Preparing Cellsfor Examination(用于制备用于检查的细胞的方法和设备)”的美国专利第5,143,627号；授予Lapidus等人并命名为“Apparatus for Preparing Cells for Examination(用于制备用于检查的细胞的设备)”的美国专利第5,240,606号；授予Lapidus等人并命名为“Clinical Cartridge Apparatus(临床药筒设备)”的美国专利第5,269,918号；和授予Polk,Jr.等人并命名为“Specimen Processor Method and Apparatus(标本处理器方法和设备)”的美国专利第5,282,978号中公开了用于产生位于载玻片上的对于视觉检查有利的薄的单层细胞的一些方法和设备，其全部转让给本发明的受让人并且其全部公开内容通过引用其全文合并于此。

根据在这些专利中公开的标本制备过程，使用布置在其中的旋转标本收集器来分散样品容器中的保藏液中的患者细胞。向标本收集器施加受控真空，以通过其网式过滤器抽取流体，直到相对于过滤器收集所需量和空间分布的细胞。此后，将标本收集器从样品容器移除，并且将过滤器部分压在玻璃载玻片上，同时施加正压力，以使收集到的细胞以与收集时基本上相同的空间分布转移到载玻片上。可监测在标本制备过程期间的压力以确保其有效地执行。

虽然根据这些专利中的一个或多个的教导制造的设备已经获得商业成功，诸如由位于Boxborough,Mass.的Cytyc公司制造并出售的

2000系统，但是这样的设备在标本制备过程中可能无法完全排出废料。标本制备期间的流体积聚可能导致压力监测的错误，以及细胞转移和斑点品质的问题。

因此，需要一种完全且有效地排出废液的自动化标本制备系统。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于从样品容器中的样品(例如，细胞学样品)制备标本(例如，细胞学标本)的自动化标本制备系统。该自动化标本制备系统包括标本转移装置，该标本转移装置构造成用于保持其上的标本收集器，并用于被定位在样品容器内。标本收集器可具有中空柱形主体并具有膜，膜具有选定尺寸的孔隙，以捕获标本所需的颗粒并使较小的颗粒和流体通过。在该情况中，标本转移装置可接收一次性标本收集器的中空柱形主体。

标本转移装置包括：具有打开的远端端部和闭合的近端端部的中心孔，在中心孔的近端端部处流体地耦接到中心孔的压力监测端口，以及流体地耦接到中心孔的近端端部的废液排出端口。压力监测端口包括直接耦接到中心孔的直径减小部分。直径减小部分可构造成用于防止液体从中心孔进入压力监测端口。例如，直径减小部分可具有介于0.04至0.08英寸之间的直径。废液排出端口可具有与中心孔的底壁连续的底壁。

自动化标本制备系统进一步包括流体地耦接到废液排出端口的真空源，和流体地耦接到压力监测端口的压力监测装置。自动化标本制备系统可任选地包括流体地耦接到压力监测端口的正压源。在一个实施例中，自动化标本制备系统进一步包括标本转移装置安装在之上的旋转工具头。旋转工具头可围绕旋转轴线旋转到第一角度位置中，以使标本收集器定位在样品容器内。自动化标本制备系统可进一步包括分析元件，在该情况中，可旋转工具头可围绕旋转轴线旋转到第二角度位置中，以将标本收集器定位成将标本转移到分析元件。

根据本发明的第二方面，提供了一种与用于从样品容器中的样品来制备标本的系统一起使用的标本转移装置。标本转移装置包括柱形构件，柱形构件内的具有打开的远端端部和闭合的近端端部的中心孔，以及在中心孔的近端端部处流体地耦接到中心孔的压力监测端口。压力监测端口包括直接耦接到中心孔的直径减小部分。直径减小部分可构造成用于防止液体从中心孔进入压力监测端口。例如，直径减小部分可具有介于0.04至0.08英寸之间的直径。标本转移装置进一步包括流体地耦接到中心孔的近端端部的废液排出端口。在一个实施例中，废液排出端口具有与中心孔的底壁连续的底壁。

根据本发明的第三方面，提供了一种从样品容器中的样品(例如，细胞学样品)制备标本(例如，细胞学标本)的方法。该方法使用包括标本转移装置的系统，标本转移装置保持其上的标本收集器。标本转移装置包括：中心孔，具有打开的远端端部和闭合的近端端部；压力监测端口，在中心孔的近端端部处流体地耦接到中心孔；以及废液排出端口，流体地耦接到中心孔的近端端部。压力监测端口包括直接耦接到中心孔的直径减小部分。直径减小部分可具有介于0.04至0.08英寸之间的直径，并且废液排出端口可具有与中心孔的底壁连续的底壁。

该方法包括将标本收集器定位在样品容器中，用标本收集器从样品容器中收集标本，借助直径减小部分来防止或最小化废液进入压力监测端口，在从样品容器中收集标本的同时，经由压力监测端口检测中心孔内的压力，使标本收集器重新定位以与分析元件接触，将标本转移到分析元件，以及经由废液排出端口从中心孔排出废液。该方法可任选地包括向压力监测端口施加正压，以从压力监测端口排出液体。在一个实施例中，该方法包括使标本收集器围绕旋转轴线旋转到第一角度位置中，以将标本收集器定位在样品容器中，并使标本收集器围绕旋转轴线旋转到第二角度位置中，以使标本收集器重新定位成与分析元件接触。

从以下详细描述结合附图将使所公开的发明的实施例的其它和进一步方面及特征变得显而易见。

附图说明

从以下详细描述结合附图将使所公开的发明的实施例的其它和进一步方面及特征变得显而易见。

这些附图示出了本发明的优选实施例的设计和实用性，其中，类似的元件由共同的参考数字指代。应当注意的是，附图并非按比例绘制，并且贯穿附图，相似结构或功能的元件由同样的参考数字表示。还应注意的是，附图仅旨在帮助描述实施例。它们并非旨在作为对本发明的穷举性描述或作为对本发明的范围的限制，本发明的范围仅由所附权利要求及其等同物限定。此外，所公开的发明的示出性实施例不需要具有示出的所有方面或优点。结合所公开的发明的具体实施例描述的方面或优点并非必须限于该实施例，并且也可在任何其它实施例中实践，虽然并未如此示出。为了更好地理解如何获得本发明的上述及其它优点和目的，将参考在附图中示出的其具体实施例来呈现以上简要描述的本发明的更具体描述。应当理解的是，这些附图仅描绘了本发明的典型实施例，并且因此不应当被视为限制其范围，将通过使用附图以另外的具体性和细节来描述并解释本发明，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例构建的自动化标本制备系统的前立体图；

图2是图1的自动化标本制备系统的另一前立体图；

图3是图1的自动化标本制备系统的前立体图，具体示出了自动化标本制备系统的旋转到标本收集位置中的标本转移装置；

图4是图1的自动化标本制备系统的前立体图，具体示出了旋转到标本转移位置中的标本转移装置；

图5示出了在图1的自动化标本制备系统中使用的标本转移装置的一个典型实施例的横截面图；

图6示出了在图1的自动化标本制备系统中使用的标本转移装置的改进实施例的横截面图；以及

图7是示出使用自动化标本制备系统从样品来制备标本的一种方法的流程图。

具体实施方式

从以下详细描述结合附图将使所公开的发明的实施例的其它和进一步方面及特征变得显而易见。

参考图1和图2，将讨论根据本发明的一个实施例构建的自动化标本制备系统10。

该系统10包括样品容器保持器16(图2中示出)，样品容器保持器包括用于为柱形样品容器12提供位置或接收柱形样品容器的柱形插座或凹陷部。样品容器保持器16可为任何合适的形状以接收系统12所使用的特定的样品容器12，诸如柱形、矩形盒或其它形状。

该系统10进一步包括旋转工具头30和工具头致动器32，旋转工具头30安装在工具头致动器上。工具头30可围绕旋转轴线33旋转，在所述实施例中，旋转轴线为横向水平轴线(在图1所示的取向中为y轴线)。工具头致动器32具有耦接到工具头30的旋转致动器34，旋转致动器驱动并控制工具头30的旋转运动。工具头致动器32还具有线性致动器36，旋转致动器34安装至该线性致动器。线性致动器36使工具头致动器32和工具头30竖直向上和向下运动，以控制工具头32的竖直位置。线性致动器36在安装系统时安装至底盘14的后壁。

系统10包括设置在工具头30上的多个工具，以用于操作由系统10在制备标本和/或等分样品时使用的样品和各种耗材。这些工具中的每个工具围绕旋转轴线33定位在工具头30上的不同角位置处，并且因此，当工具头30通过工具头致动器32围绕旋转轴线33旋转时与工具头30一起旋转和移动。因此，工具头30的致动将这些工具中的每一个定位在一个位置中以便执行它们各自的功能，如本文所描述的。

这些工具中的一个工具是标本转移装置40(图2中示出)，标本转移装置构造成制备可用于细胞学分析(诸如病理学)的细胞学标本(例如，具有施加至其的样品的标本的显微镜载玻片)。标本转移装置40从样品容器12中的样品中收集标本，并将收集到的标本转移至分析元件50(例如，载玻片)。在所描述的实施例中，标本转移装置40包括从工具头30径向向外延伸的柱形构件52。柱形构件52构造成接收滑动到柱形构件52上的一次性标本收集器54(图3和图4中示出)。

标本收集器54包括中空柱形主体和膜，该中空柱形主体具有打开的近端端部，该膜跨过中空柱形主体的远端端部。膜可为具有选定尺寸的孔隙的网式过滤器或其它合适的膜，以捕获标本所需的颗粒并使较小的颗粒和流体通过。当安装在柱形构件52上时，标本收集器54延伸超出柱形构件52的端部一段足够的距离，以允许标本收集器54插入到样品容器12内的样品中，以便收集标本收集器54的膜上的标本，而柱形构件52(或标本转移装置40的任何部分)不接触样品，仅使得仅标本收集器54接触样品。这确保了标本转移装置40在它从样品容器12中收集标本时，不受到样品材料的污染。一旦标本转移装置40已将标本收集到标本收集器54上，则然后操作其将标本从标本收集器54转移到分析元件50，如下文更详细地描述的。

工具头30可围绕旋转轴线33旋转到第一角度位置中，以使标本收集器54定位在样品容器12内(图3)，并且可围绕旋转轴线旋转到第二角度位置中，以使标本从标本收集器54转移到分析元件50(图4)。

具体地，如图3所示，工具头30旋转并平移，以使在标本转移装置40上的标本收集器54就位，以将标本从样品容器12收集到标本收集器54的膜上。标本转移装置40进行操作，以通过迫使样品利用循环真空和/或利用使标本收集器54上下移动(诸如，通过使工具头30经由工具头致动器32移动)而反复穿过膜，从而将标本收集到标本收集器54的膜上。该过程允许颗粒(诸如，细胞)的薄层或单层收集在标本收集器54的膜上。

如图4所示，工具头30旋转并平移，以使在标本转移装置40上的标本收集器54就位，以将膜上的标本转移到分析元件50。然后操作标本转移装置40和/或分析元件定位器56，以使其上具有标本的膜接触到分析元件50上。工具头30可经由工具头致动器32移动以操作标本转移装置40。

在美国专利申请序列号xx/xxx,xxx(律师卷号：DIA-0039-01)中阐述了描述自动化标本制备系统10的进一步细节，其通过引用其全文明确地合并于此。

在上文所述的标本制备过程期间，标本转移装置40从标本收集位置(图3中示出)旋转至标本转移位置(图4中示出)。由于重力，因此在该旋转期间废液可被捕获在标本转移装置40中。

例如，参考图5，标本转移装置40的典型布置包括柱形构件52、从标本转移装置40的闭合的近端端部62延伸到远端开口64的中心孔60。柱形构件52构造成用于保持其上的标本收集器54(上文所描述的)。在收集标本之前，一次性的标本收集器54滑动到柱形构件52的远端端部上。

标本转移装置40进一步包括压力监测端口66，压力监测端口流体地耦接在标本转移装置40的闭合的近端端部62处的中心孔60和用于监测中心孔60中的压力的压力监测器(未示出)之间。如所示出的，压力监测端口66沿着其长度具有恒定的直径。标本转移装置40进一步包括废液排出端口68，废液排出端口流体地耦接在标本转移装置40的闭合的近端端部62处的中心孔60和用于排出废液的真空源(未示出)之间。废液排出端口68定位在标本转移装置40的近端端部62的稍远处。

在标本收集期间，大多数废液通过排出端口68排出。然而，当标本转移装置40从标本收集位置(图3中示出)旋转至标本转移位置(图4中示出)时，重力可导致废液70收集在标本转移装置40的闭合的近端端部62中以及压力监测端口66中。如在背景技术中讨论的，压力监测端口66中的流体可导致压力监测的错误，并且标本转移装置40的闭合的近端端部62中的流体积聚可导致细胞转移和斑点品质的问题。

现在参考图6，一种改善的标本转移装置40’与图5中示出的标本转移装置40的相似之处在于，其包括从标本转移装置40’的闭合的近端端部62’延伸到远端开口64’的中心孔60’，并进一步包括压力监测端口66’，该压力监测端口流体地耦接在标本转移装置40’的闭合的近端端部62’处的中心孔60’和用于监测中心孔60’中的压力的压力监测器(未示出)之间，以及废液排出端口68’，废液排出端口流体地耦接在标本转移装置40’的闭合近端端部62’处的中心孔60’和用于排出废液的真空源(未示出)之间。图6中示出的标本转移装置40’具有与如图5中示出的标本转移装置40相同的外部尺寸和形状。因此，该标本转移装置40’可易于代替标本转移装置40使用。

图6中示出的标本转移装置40’与图5中示出的标本转移装置40的不同之处在于，压力监测端口66’具有内直径减小部分67’。换句话说，压力监测端口66’的与中心孔60’直接流体连通的部分具有减小的内直径。内直径减小部分67’的内直径可足够小，以防止流体由于流体分子的表面张力而进入压力监测端口66’。例如，内直径减小部分67’的直径可为0.04-0.08英寸，并且优选地，直径可为0.06英寸。进一步地，可通过压力监测端口66’经由正压源(未示出)施加正压，以便排出可进入压力监测端口66’的任何废液。为了最小化或防止废液在中心孔60’的闭合的近端端部62’中淤积，废液排出端口68’可定位成尽可能低。如图6所示，废液排出端口68’的底壁69’与中心孔60’的底壁61’连续。因此，可以认识到的是，图6中示出的标本转移装置40’相比于图5中示出的标本转移装置40在排出废液方面更有效。

已经描述了自动化标本制备系统10的结构、布置和功能，现在将参考图7描述操作自动化标本制备系统10以从容纳在样品容器12中的细胞学样品中制备标本的一种方法100。

首先，将标本收集器54安装在标本转移装置40’上(步骤102)，并且将标本收集器54围绕旋转轴线33旋转到第一角度位置(标本收集位置)中，以将标本收集器54定位在样品容器12中(步骤104)。接下来，用标本收集器54从样品容器12中收集标本(步骤106)。在该具体实施例中，这由通过标本转移装置40’的中心孔60’的循环真空实现，以收集位于标本收集器54的膜上的标本。在从样品容器12中收集标本时，经由压力监测端口66’检测标本转移装置40’的中心孔60’内的压力(步骤108)。接下来，标本收集器54围绕旋转轴线33旋转到第二角度位置(标本转移位置)中，以使标本收集器54重新定位以与分析元件50接触(步骤110)，并使标本从标本收集器54转移到分析元件50(步骤112)。借助压力监测端口66’的直径减小部分67’以防止或最小化废液进入压力监测端口66’(步骤114)。任选地，可向压力监测端口66’施加正压，以从其排出任何液体(步骤116)。然后，经由废液排出端口69’使任何废液从标本转移装置40’的中心孔60’排出(步骤118)。

尽管已经示出和描述了具体实施例，但应理解的是，以上描述并非旨在限制这些实施例的范围。虽然本文已经公开和描述了本发明的许多方面的实施例和变型，但是这样的公开仅出于解释和说明的目的而提供。因此，可在不脱离权利要求书范围的情况下进行各种改变和修改。例如，并非实施例中所描述的所有部件都是必要的，并且本发明可包括所描述的部件的任何合适的组合，并且可修改本发明的部件的总体形状和相对尺寸。虽然这些系统和方法已经针对细胞学样品进行描述，但是它们可构造并用于任何类型的样品。

此外，应理解的是，本发明的方法并非需要该方法的所有步骤，而是可包括整个方法的子过程的任何组合。此外，本发明的方法不需要以任何具体顺序执行步骤，除非逻辑或描述明确要求以具体顺序执行步骤。例如，描述一个或多个步骤发生在另一个或多个步骤之前或之后并不明确要求这种顺序，而是仅为了描述的清楚和方便而作出描述。

因此，这些实施例旨在举例说明可落入权利要求的范围内的替代物、修改物和等效物。因此，除了以下权利要求书及其等效物，本发明不应受到限制。

Claims (20)

1.一种用于从样品容器中的样品来制备标本的自动化标本制备系统，所述系统包括：

标本转移装置，构造成用于保持在该标本转移装置上的标本收集器，并用于被定位在所述样品容器中，其中，该标本转移装置包括中心孔、压力监测端口以及废液排出端口，所述中心孔具有打开的远端端部和闭合的近端端部，所述压力监测端口在所述中心孔的所述近端端部处流体地耦接到所述中心孔，所述废液排出端口流体地耦接到所述中心孔的所述近端端部，其中，所述压力监测端口包括与所述中心孔直接流体连通的具有减小的内直径的直径减小部分；

真空源，流体地耦接到所述废液排出端口；以及

压力监测装置，流体地耦接到所述压力监测端口。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述直径减小部分构造成用于防止液体从所述中心孔进入所述压力监测端口。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述直径减小部分具有介于0.04至0.08英寸之间的直径。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述废液排出端口具有与所述中心孔的底壁连续的底壁。

5.根据权利要求1或2所述的系统，进一步包括流体地耦接到所述压力监测端口的正压源。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述标本为细胞学标本，并且所述样品为细胞学样品。

7.根据权利要求1或2所述的系统，进一步包括所述标本收集器，其中，所述标本收集器具有中空柱形主体和膜，所述膜具有选定尺寸的孔隙，以捕获所述标本所需的颗粒并使较小的颗粒和流体通过，所述标本转移装置接收一次性的所述标本收集器的所述中空柱形主体。

8.根据权利要求7所述的系统，进一步包括所述标本转移装置安装在之上的旋转工具头，所述旋转工具头能围绕旋转轴线旋转到第一角度位置中，以将所述标本收集器定位在所述样品容器内。

9.根据权利要求8所述的系统，进一步包括分析元件，所述旋转工具头能围绕所述旋转轴线旋转到第二角度位置中，以将所述标本收集器定位成将所述标本转移到所述分析元件。

10.一种与用于从样品容器中的样品来制备标本的系统一起使用的标本转移装置，所述标本转移装置包括：

柱形构件；

中心孔，位于所述柱形构件内，具有打开的远端端部和闭合的近端端部；

压力监测端口，在所述中心孔的所述近端端部处流体地耦接到所述中心孔，其中，所述压力监测端口包括与所述中心孔直接流体连通的具有减小的内直径的直径减小部分；以及

废液排出端口，流体地耦接到所述中心孔的所述近端端部。

11.根据权利要求10所述的标本转移装置，其中，所述直径减小部分构造成用于防止液体从所述中心孔进入所述压力监测端口。

12.根据权利要求10或11所述的标本转移装置，其中，所述直径减小部分具有介于0.04至0.08英寸之间的直径。

13.根据权利要求10或11所述的标本转移装置，其中，所述废液排出端口具有与所述中心孔的底壁连续的底壁。

14.一种从样品容器中的样品来制备标本的方法，所述方法使用包括标本转移装置的系统，该标本转移装置保持在该标本转移装置上的标本收集器，该标本转移装置包括中心孔、压力监测端口以及废液排出端口，所述中心孔具有打开的远端端部和闭合的近端端部，所述压力监测端口在所述中心孔的所述近端端部处流体地耦接到所述中心孔，所述废液排出端口流体地耦接到所述中心孔的所述近端端部，其中，所述压力监测端口包括与所述中心孔直接流体连通的具有减小的内直径的直径减小部分，所述方法包括：

将所述标本收集器定位在所述样品容器中；

用所述标本收集器从所述样品容器中收集标本；

借助所述直径减小部分来防止或最小化废液进入所述压力监测端口；

在从所述样品容器中收集所述标本的同时，经由所述压力监测端口检测所述中心孔内的压力；

使所述标本收集器重新定位以与分析元件接触；

将所述标本转移到所述分析元件；以及

经由所述废液排出端口从所述中心孔排出废液。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述直径减小部分具有介于0.04至0.08英寸之间的直径。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述废液排出端口具有与所述中心孔的底壁连续的底壁。

17.根据权利要求14或15所述的方法，进一步包括：向所述压力监测端口施加正压，以从所述压力监测端口排出液体。

18.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述标本为细胞学标本，并且所述样品为细胞学样品。

19.根据权利要求14或15所述的方法，进一步包括：使所述标本收集器围绕旋转轴线旋转到第一角度位置中，以将所述标本收集器定位在所述样品容器中。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：使所述标本收集器围绕所述旋转轴线旋转到第二角度位置中，以将所述标本收集器重新定位成与所述分析元件接触。

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