CN111579804A - 操作分析实验室的方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种操作分析实验室的方法，包括：a)接收并识别样品容器，并将它们分拣到样品架中；b)检索包括与所述样品架内的样品容器相对应的测试命令的命令列表A；c)基于所述命令列表A、约束集和目标函数来确定所述样品架的最佳运输路线，所述最佳运输路线指示完成所述命令列表A所需的实验室仪器的列表和/或序列；d)在所述约束和/或目标函数发生变化时，重新确定所述最佳运输路线；e)通过样品运输系统根据所述最佳运输路线将所述样品架运输到一个或多个所述实验室仪器；f)由所述目标实验室仪器根据相应的测试命令处理所述生物样品。

Description

操作分析实验室的方法

技术领域

本申请涉及操作分析实验室的计算机实现方法，特别是操作体外诊断实验室的计算机实现方法。本申请还涉及被配置为执行所公开的方法的分析实验室。本申请还涉及一种包括指令的计算机程序产品，所述指令在由分析实验室的控制单元执行时使其执行所公开的方法。

背景技术

体外诊断检验为医生提供关键信息，对临床决策有重要影响。在分析实验室，特别是体外诊断实验室中，通过实验室仪器对生物样品进行大量分析，以确定患者的生理和生化状态，这可以指示疾病、营养习惯、药物有效性、器官功能等。

根据复杂分析实验室中已建立的实验室程序，多个仪器根据测试命令处理生物样品，每个测试命令定义了要对生物样品执行的一个或多个处理步骤。在生物样品已经被分析前实验室仪器接收和识别之后，控制单元检索对应的测试命令，并确定需要哪些仪器(以下称为目标仪器)来根据测试命令处理生物样品。识别目标仪器后，控制单元根据测试命令确定每个样品的样品工作流程。样品工作流程包括运输路线，该路线指示完成一个或多个测试命令所需的实验室仪器的列表和/或序列。此后，所述控制单元命令样品运输系统将生物样品运输到目标实验室仪器，并命令这些实验室仪器根据测试命令处理生物样品。

然而，据观察，在某些时候，通过分析实验室进行的从生物样品的接收到处理会有很大的延迟。这种延迟极大地影响了生物样品的周转时间，即从接收到生物样品到完成对应的测试命令之间的时间。此外，已经观察到分析实验室的一些实验室仪器的能力(吞吐量)有时没有被充分利用，而其他实验室仪器却过载。

申请人已经认识到，分析实验室接收和处理生物样品之间的延迟有时是由分析实验室内(即各种实验室仪器之间的)生物样品的次优运送造成的。生物样品的次优运送的一个特定原因已经被确定为生物样品运输期间(即在样品工作流程的确定和各种实验室仪器对生物样品的实际处理之间)分析实验室状态的变化。

在生物样品由运输系统在样品架中运输以便一次运输多个样品保持装置(试管)的分析实验室中寻找最佳的样品运输路线是一项甚至更加复杂的任务。在这种情况下，样品架的运输路线必须考虑同一样品架中所有生物样品的测试命令。

在已知的分析实验室中，完整样品架的路线是在样品架进入运输系统之前的某一点确定的。因此，作为对实验室状态变化(如仪器变得不可用)或单个样品事件(如测量结果触发额外测试)的反应，不能考虑到路线的改变来改变样品架的路线。此外，某些分析实验室包括的样品运输系统配置(可配置)的运输路线数量有限。运输路线的有限数量可能是由样品运输系统的物理或逻辑限制造成的，并且由于覆盖广泛情况的最佳路线的数量可能高于运输系统上可配置的路线的数量而对运送样品的灵活性造成限制。

这种限制的后果是样品周转时间更长，分析仪器的测试吞吐量降低(因为样品可能会访问不需要分析过程的分析仪器)。这表明分析实验室的可扩展性受到严重限制。

分析实验室的状态包括(但不限于)：

-实验室仪器的可用性(包括消耗品的可用性和质量控制值的有效性)；

-实验室仪器的当前工作负荷(包括最终的积压或者甚至过载/样品架堵塞)；

-命令人口学统计和样品历史(例如，以前的结果)；

-当生物样品保持装置已经回到样品运输系统上时，实验室仪器上样品的处理状态；

-样品架上每个样品的开放和未处理的测试命令，以及这些请求可以被处理的地方。

因此，需要一种操作分析实验室的方法和/或一种分析实验室系统，以提供用于处理在样品架中运输的生物样品的减少的和/或可预测的周转时间TAT，并最佳地利用实验室仪器的资源。

发明内容

本文公开的实施方案通过采用动态方法来解决这一需求，该方法在多个实验室仪器处理生物样品期间，将最佳运输路线(重新)确定为对于样品架中所有样品而言的全局最优。

本文公开了一种操作分析实验室的方法，包括以下步骤：

a)通过所述分析实验室的分析前实验室仪器接收并识别保存在样品容器中的多个生物样品并将所述多个样品容器分拣到样品架中；

b)从存储单元检索命令列表A，该命令列表A包括对应于相应样品架内的所述样品容器的多个测试命令，每个测试命令定义了将要对保存在相应样品容器中的所述生物样品进行的至少一个处理步骤；

c)基于所述命令列表A、约束集和目标函数，由控制单元为所述样品架确定最佳运输路线，所述最佳运输路线指示完成所述命令列表A的一个或多个所述测试命令所需的实验室仪器的列表和/或序列；

d)在所述约束集中的一个或多个约束发生变化和/或所述目标函数发生变化时，由所述控制单元重新确定所述最佳运输路线；

e)通过样品运输系统根据所述最佳运输路线将所述样品架运输到所述多个实验室仪器中的一个或多个；

f)由所述目标实验室仪器根据相应的测试命令处理所述生物样品。

根据本文公开的实施方案，如果在单个运输路线内不能处理完整的命令列表A，则重复步骤d)至f)。

出于几个原因，本文公开的实施方案是有利的。一方面，最佳运输路线是动态(重新)确定的，因此能够适应分析实验室的任何变化—如约束集所反映的那样。

另一方面，由于最佳运输路线被确定为对于样品架的所有样品容器而言的全局最优，因此与每个样品容器的单独最优路线的集合相比，实现了总体最优。单独的最佳路线(对于每个样品容器)有样品架在仪器之间来回传送的风险。因此，对样品架的所有样品容器的整体考虑是非常有利的。

考虑每个样品容器的目标实验室仪器，确定全局最佳运输路线，通过消除与一组或多组约束条件冲突的路线，缩小潜在工作流程列表。术语“冲突”在本文中被理解为相应运输路线不满足一个或多个约束。

最后，确定达到目标函数最高值的最优运输路线。通过这种方式，最佳运输路线不仅是动态的，因为它能够适应分析实验室的任何变化，而且是根据可以随实验室需求定制的目标函数来确定的。更重要的是，当这些目标改变时，最佳的运输路线也被(重新)确定。

例如，在一天中的某些时候(如白天)，分析实验室的主要目标是在尽可能短的时间内完成所有的测试命令。然而，在一天中的某些时候(如夜间)，分析实验室的主要目标是用最少的耗材或最少的仪器完成所有的测试命令，这样一些仪器就可以关闭(或切换到低功率模式)。在这种情况下，处理时间不太重要。

本文公开的进一步的实施方案解决了某些包括的样品运输系统所配置(可配置)的运输路线数量有限的分析实验室的限制。运输路线数量有限可能是由于样品运输系统的物理或逻辑限制造成的。然而，为了实现目标函数定义的分析实验室目标，确定最佳运输路线的步骤包括以下步骤：

i)(从运输系统的存储单元或存储器)检索样品运输系统的所有可用运输路线的路线列表B；

ii)为所述路线列表B的每个运输路线确定路线仪器列表C，所述路线仪器列表C包括相应运输路线可到达的实验室仪器；

iii)根据所述命令列表A确定处理相应样品架内的所有样品容器所需的所有实验室仪器的仪器列表D；

iv)从所述路线列表B中丢弃不包含所述仪器列表D中的任何实验室仪器的任何运输路线；

v)通过所述目标函数从路线列表B中确定所述最佳运输路线。

附图说明

下面将通过描述并参考以下附图来详细描述所公开的方法/装置/系统的进一步特征和优点：

图1流程图，示出了本文公开的操作分析实验室的方法的第一实施方案；

图2流程图，示出了本文公开的方法的另一实施方案；

图3流程图，示出了本文公开的方法的又一实施方案；

图4所公开的分析实验室的实施方案的高度示意性框图；

图5所公开的分析实验室的另一实施方案的高度示意性框图；

图6所公开的实验室系统的分析前实验室仪器的实施方案的高度示意性框图；

图7所公开的实验室系统的分析前实验室仪器的另一实施方案的高度示意性框图；

图8所公开的实验室系统的分析实验室仪器的实施方案的高度示意性框图；

图9所公开的实验室系统的分析后实验室仪器的实施方案的高度示意性框图。

具体实施方式

本专利申请中将使用某些术语，其表述不应被解释为受所选择的特定术语的限制，而是涉及特定术语背后的一般概念。

术语“样品”、“患者样品”和“生物样品”是指可能潜在包含感兴趣分析物的材料。患者样品可以源自任何生物来源，例如生理流体，包括血液、唾液、晶状体液、脑脊液、汗液、尿液、粪便、精液、乳汁、腹水、粘液、滑液、腹膜液、羊水、组织、培养细胞等。可以将患者样品在使用前进行预处理，如从血液制备血浆、稀释粘性流体、裂解等。处理方法可涉及过滤、蒸馏、浓缩、灭活干扰组分以及添加试剂。从来源获得的患者样品可直接使用，或者经过预处理(会改变样品的特性)后使用。在一些实施方案中，初始固体或半固体生物材料可以通过用合适液体介质溶解或悬浮变成液体。在一些实施方案中，可以怀疑样品含有某种抗原或核酸。

术语“分析物”是待分析样品的成分，例如各种大小的分子、离子、蛋白质、代谢物等。在分析物上收集的信息可用于评估给药对生物体或特定组织的影响，或用于进行诊断。因此，“分析物”是用于物质的一般性术语，用于表明关于该物质的存在、不存在和/或浓度的信息。分析物的例子是例如葡萄糖、凝血参数、内源性蛋白质(例如从心肌释放的蛋白质)、代谢物、核酸等。

本文使用的术语“分析”或“分析测试”包括表征生物样品参数的实验室程序，用于定性评估或定量测量分析物的存在或数量或功能活性。

本文使用的术语“试剂”是指进行分析物分析所必需的材料，包括用于样品制备的试剂、对照试剂、用于与分析物反应以获得可检测信号的试剂和/或检测分析物所必需的试剂。这种试剂可以包括用于分离分析物的试剂和/或用于处理样品的试剂和/或用于与分析物反应以获得可检测信号的试剂和/或洗涤试剂和/或稀释剂。

术语“样品容器”、“样品保持装置”和“样品试管”是指用于储存、运输和/或处理样品的任何单独的容器。特别地，所述术语非限制性地指一件实验室玻璃或塑料器皿，可选地在其上端包括一个盖子。该容器包括用于将液体分别分配到容器中和/或从容器中吸出的开口。该开口可以由盖子、易破裂的密封件或类似的合适装置封闭，用于以液密方式封闭该开口。样品试管，例如用于采集血液的样品试管，通常包含对样品处理有影响的附加物质，例如凝块活化剂或抗凝血物质。因此，不同类型的试管通常适用于特定分析的分析前和分析要求，例如临床化学分析、血液学分析或凝血分析。样品试管类型的混淆会使(血液)样品无法用于分析。为了防止样品收集和处理中的错误，许多试管制造商的样品盖都是根据固定和统一的颜色方案进行编码的。除此之外或可选地，一些样品试管类型的特征在于特定的试管尺寸、盖尺寸和/或试管颜色。试管的尺寸包括例如其高度、大小和/或其他特征形状属性。样品容器使用附于其上的识别标签进行识别。本文使用的术语“识别标签”是指基于光学和/或射频的标识符，其允许标识符标签被相应的识别标签读取器唯一地识别。

“识别标签”应包括但不限于条形码、QR码或RFID标签。

本文使用的术语“样品载体”是指被配置成接收一个或多个样品试管并被配置成用于运输样品试管的任何种类的保持装置。样品载体可以有两种主要类型，单个的保持装置和样品架。

“单个保持装置”是一种被配置为接收和运输单个样品试管的样品载体。典型地，单个保持装置被提供为圆盘，即具有开口以接收和保持单个样品试管的扁平圆柱形物体。

“样品架”是一种典型地由塑料和/或金属制成的样品载体，适于接收、保持和运输多个样品试管，例如5个或更多个样品试管，例如设置成一行或多行的。可以存在孔、窗口或狭缝，以便能够对样品试管或样品试管中的样品或样品架中的样品试管上的标签(例如条形码)进行视觉或光学检查或读取。

本文使用的术语“实验室仪器”包括可操作来对一个或多个生物样品和/或一种或多种试剂执行一个或多个处理步骤/工作流程步骤的任何设备或设备部件。术语“处理步骤”因此指物理执行的处理步骤，例如离心、等分、样品分析等。术语“仪器”包括分析前仪器、分析后仪器以及分析仪器。

本文使用的术语“分析仪”/“分析仪器”包括被配置为获得测量值的任何设备或设备部件。分析仪可操作用于经由各种化学、生物、物理、光学或其他技术流程来确定样品或其组分的参数值。分析仪可操作地用于测量样品或至少一种分析物的所述参数并返回所获得的测量值。由分析仪返回的可能分析结果的列表包括但不限于样品中分析物的浓度、指示样品中分析物存在的数字(是或否)结果(对应于高于检测水平的浓度)、光学参数、DNA或RNA序列、从蛋白质或代谢物的质谱分析获得的数据以及各种类型的物理或化学参数。分析仪器可包括辅助移液、定量给料以及混合样品和/或试剂的单元。分析仪可以包括用于保持试剂以进行化验的试剂保持单元。试剂可被布置成例如含有单独的试剂或试剂组的容器或盒的形式、被放置在储存室或输送器内的适当接受器或位置中。其可包括消耗品供给单元。分析仪可包括过程和检测系统，该过程和检测系统的工作流程针对某些类型的分析进行优化。这种分析仪的示例是用于检测化学或生物反应的结果或监测化学或生物反应的进展的临床化学分析仪、凝血化学分析仪、免疫化学分析仪、尿液分析仪、核酸分析仪。

本文使用的术语“分析前仪器”包括被配置成执行一个或多个分析前处理步骤/工作流程步骤的任何设备或设备部件，包括但不限于离心、再悬浮(例如通过混合或涡旋)、加盖、去盖、重新加盖、分拣、试管类型识别、样品质量测定和/或等分步骤。所述处理步骤还可以包括向样品中添加化学品或缓冲液、浓缩样品、培养样品等。

本文使用的术语“分析后仪器”包括被配置成执行一个或多个分析后处理步骤/工作流程步骤的任何设备或设备组件，包括但不限于样品卸载、运输、重新加盖、去盖、临时存储/缓冲、存档(冷藏或非冷藏)、检索和/或处置。

本文使用的术语“样品运输系统”包括被配置成在实验室仪器之间运输样品载体(每个载体容纳一个或多个样品容器)的任何设备或设备部件。特别地，样品运输系统是基于传送带的一维系统、二维传输系统(例如磁性样品载体传输系统)或其组合。

本文使用的术语“控制单元”包括任何物理或虚拟处理装置，其可配置成以实验室仪器/系统执行工作流程和工作流程步骤的方式来控制实验室仪器/或包括一个或多个实验室仪器的系统。控制单元可以例如指示实验室仪器/系统进行分析前、分析后和分析工作流程/工作流程步骤。控制单元可以从数据管理单元接收关于需要对某一样品执行哪些步骤的信息。在一些实施方案中，控制单元可以与数据管理单元集成在一起，可以由服务器计算机组成和/或作为一个实验室仪器的一部分，或者甚至分布在分析实验室的多个仪器上。控制单元可以例如被实施为运行计算机可读程序的可编程逻辑控制器，所述计算机可读程序被设置有用于执行操作的指令。

“存储单元”或“数据库”是用于存储和管理数据的计算单元，如内存、硬盘或云存储。这可能涉及与将由自动化系统处理的生物样品相关的数据。数据管理单元可以连接到LIS(实验室信息系统)和/或HIS(医院信息系统)。数据管理单元可以是实验室仪器中的一个单元，也可以与实验室仪器位于同一位置。它可能是控制单元的一部分。或者，数据库可以是远程单元。例如，它可以包含在通过通信网络连接的计算机中。

本文中使用的术语“通信网络”涵盖任何类型的无线网络，诸如WiFi^TM、GSM^TM、UMTS或其他无线数字网络，或基于线缆的网络，例如Ethernet^TM等。特别地，通信网络可实施因特网协议(IP)。例如，通信网络包括基于有线和无线网络的组合。

本文使用的“分析实验室”包括可操作地耦合到一个或多个分析前和分析后工作单元的控制单元，其中控制单元可操作来控制仪器。此外，控制单元可操作以用于评估和/或处理收集到的分析数据，控制样品到和/或从任何一个分析仪的装载、存储和/或卸载，初始化用于准备用于所述分析的样品、样品试管或试剂等的分析系统的分析或者硬件或软件操作。特别地，分析实验室的仪器和控制单元通过通信网络互连。

本文使用的“测试命令”包括任何数据对象、计算机可加载的数据结构、表示这种数据的调制数据，其表示要在特定生物样品上执行的一个或多个处理步骤。例如，测试命令可以是数据库中的文件或条目。测试命令可以指示分析测试，例如，如果测试命令包括要对特定样品执行的分析测试的标识符或者与该标识符相关联地存储。

“STAT样品”是一种需要非常紧急地处理和分析的样品，因为分析结果可能对患者的生命至关重要。

现在将参考附图描述所公开的方法/仪器的实施方案。

图1示出的流程图说明了本文公开的操作分析实验室的方法的第一实施方案；根据本文公开的方法，在第一步骤120中，保存有生物样品的样品容器被分析实验室的分析前实验室仪器接收并识别。该识别具体是通过标识符标签读取器读取附着在保存生物样品的样品容器上的识别标签来进行的。一旦被识别，样品容器被分拣到样品架中，特别是通过机械臂。常见的样品架可容纳5个或更多的样品试管。分拣到样品架中的样品试管与相应的样品架相关联，例如以数据库的查找表的形式。这允许控制单元仅通过识别样品架(例如，通过读取样品架标识符，如样品架条形码)来确定样品架中有哪些样品容器，而不必重复识别每个样品容器。尽管如此，根据适用的规定、仪器(尤其是分析仪器)仍然可以识别每一个生物样品容器，并且不依赖于样品容器与样品架的关联。

在随后的步骤140中，从数据库中检索命令列表A，该命令列表A包括一个或多个测试命令，该测试命令定义了要对样品架中的每个生物样品执行的至少一个处理步骤。

一旦已经检索到命令列表A，在步骤160中，控制单元基于命令列表A、约束集和目标函数来确定最佳运输路线。本文使用的术语“运输路线”是指样品架被运输到的实验室仪器的列表和/或序列。运输路线表示样品运输系统的物理和/或逻辑路线，其连接两个或更多个实验室仪器。根据本文公开的实施方案，实验室路线包括路线所连接的实验室仪器的列表和/或序列。本文中的术语“连接”应理解为样品运输系统被配置成根据运输路线将样品架运输到实验室仪器附近的位置，该位置使得实验室仪器能够处理相应样品架中的生物样品。根据本文公开的实施方案，样品架被直接运输到实验室仪器中和/或运送到将样品架转移到实验室仪器中的样品架装载单元和/或运输到能够直接从位于运输系统上的样品架操纵生物样品的实验室仪器附近。

物理路线在1、2或3个空间维度上定义运输路线，而逻辑路线通过样品运输系统的逻辑位置序列来定义路线，例如样品架装载位置nr.X，样品架转台nr.X，传送带nr.X。

根据本文公开的实施方案，除了样品架被运送到的实验室仪器的顺序之外，最佳运送路线还包括时间设置，样品架根据所述时间设置被运送到相应仪器。例如，如果首先需要用分析前仪器制备生物样品，然后必须立即用分析仪器进行处理，那么时间设置就非常重要。另一个例子是当生物样品需要在分析前仪器如培养器或离心机中花费非常具体的时间来确保分析仪器的正确样品制备时。此外，鉴于样品降解通常与其处理时间相关，处理的时间设置也是有关系的，特别是当样品在温度控制区域之外时，在这种情况下，样品应在一定时间后转移到分析后仪器，如控温的存档装置。另一个例子是当某些处理步骤，特别是某些很少执行的分析测试，在分析实验室中相对很少执行时。在这种情况下，所公开的方法/系统的实施方案将样品架运送到仪器的时间设置与分析实验室执行的测试时间表对准，以避免相应的分析测试不能在延长的时间段内执行。考虑到某些实验室仪器，特别是分析仪器的质量控制和/或校准的有效性，处理目标的时间设置也非常重要。

在约束集中的一个或多个约束发生任何变化和/或目标函数发生变化时，最优运输路线被重新确定。

在接下来的步骤180中，样品运输系统根据最佳运输路线将样品架运输到所述多个实验室仪器中的一个或多个。样品运输系统或者在样品架被放置在运输系统上时向控制单元请求最佳运输路线(拉动方式)，和/或控制单元命令样品运输系统(推动方式)。根据本文公开的进一步的实施方案，当样品架被运输系统的标识符读取器单元识别时，样品运输系统向控制单元请求最佳运输路线。

在步骤200中，目标实验室仪器根据对应的测试命令处理生物样品。目标实验室仪器在样品架被运送到其处时处理生物样品。实验室仪器在从控制装置接收到样品架时请求对应于样品架的测试命令(拉动方式)，和/或被控制单元命令以根据命令列表A的相应测试命令处理生物样品(推动方式)。

根据本文公开的实施方案，由目标实验室仪器根据测试命令处理生物样品的步骤包括确定所述生物样品中一种或多种分析物的存在、不存在和/或浓度，特别是通过分析实验室仪器。

现在将结合图2、图3和图4描述(重新)确定最佳运输路线的不同实施方案。

图2示出了根据本文公开的实施方案的流程图，该流程图对于包括具有一组限定的可用运输路线的样品运输系统的分析实验室特别有利。边注：在图2和图3中，确定和/或重新确定最佳运输路线的步骤160由用虚线画出的圆角矩形界定。

如图3所示，由控制单元确定和/或重新确定最佳运输路线的步骤包括以下步骤：

-在步骤162中，控制单元检索包括样品运输系统50的所有可用运输路线的路线列表B。

在这种情况下，可用的术语是指样品运输系统50当前可以根据其运输样品架的运输路线。任何包含被堵塞、离线、屏蔽、污染和/或正在维修的部分/零件/目标仪器的运输路线都被视为不可用。

-在随后的步骤164中，控制单元为路线列表B的每个运输路线确定一个或多个路线仪器列表C，所述路线仪器列表C包括相应运输路线可到达的实验室仪器。在该步骤中，提取每条路线可以提供的实验室仪器。

-在随后的步骤166中，控制单元根据命令列表A确定处理相应样品架内的所有样品容器所需的所有实验室仪器的仪器列表D。步骤166包括两个子步骤。在第一子步骤中，为每个测试命令确定目标实验室仪器，该测试命令被配置为根据测试命令执行至少一个处理步骤。这一步骤是针对目前可用的分析实验室仪器进行的。在本申请的上下文中，术语“可用”应理解为包括以下一项或多项：

o分析仪器已启动并且不处于低功率模式；

o执行相应测试命令所需的分析仪器的所有模块均可运行；

o执行相应测试命令所需的所有消耗品均可用；

o执行相应测试命令之前所需的所有质量控制和/或校准步骤都是可用的、最新的和有效的。

总之，如果仪器能够完成相应的测试命令，则认为该仪器可用。

在步骤166的第二子步骤中，处理样品架的每个样品试管中的生物样品所需的仪器列表被合并到仪器列表D中。作为该合并的结果，仪器列表D包括样品架中的任何试管的任何测试命令所需的所有仪器，由于对每个样品架而言样品架只需要运输一次到仪器(不需要每个样品试管多次)，所以重复项被省略。

-在随后的步骤168中，路线列表B中不包含仪器列表D的任何实验室仪器的任何运输路线被丢弃。换句话说，不到达可以处理样品架的任何样品试管的至少一个测试命令的任一仪器的运输路线就此而言是“无用的”，因此被丢弃。

-在步骤170中，由目标函数确定来自路线列表B的最佳运输路线。

-如果没有寻获路线，则在步骤171中，空或默认路线被确定为全局最佳运输路线。默认路线可以例如包括直接到后分析仪器的运输路线，生物样品在后分析仪器中被存储，直到发生导致新的全局最佳运输路线被确定的变化。所谓的空路线指示样品运输系统将样品架保持在其当前位置，例如在临时缓冲装置中。可选地或附加地，可以选择手动配置的运输路线。

图3示出了确定和/或重新确定最佳运输路线的步骤的另一实施方案，其中目标函数将来自路线列表B的包括最多仪器列表D的实验室仪器的运输路线确定为最佳运输路线。

根据本文公开的进一步的实施方案，如果在步骤170中寻获具有仪器列表D的相同最高数量的实验室仪器的路线多于一条，则在随后的步骤172中，最快的路线被确定为全局最佳运输路线。术语“最快”是指样品运输系统对样品架的运输时间最短，或相应运输路线上所有实验室仪器对所有生物样品的估计处理时间最短。例如，两条路线1和2都包括来自仪器D的三个仪器。路线1包括仪器a、b和c，而路线2包括仪器a、b和d。仪器c和d都可以对生物样品执行相同的测试命令，但是仪器c可以更快地执行测试命令(例如，因为它是更快的仪器或者因为它具有更低的工作负荷)。在这种情况下，运输路线1被选为全局最佳运输路线，因为它的样品架的所有样品试管的所有测试命令的估计总处理时间最短。在进一步的实施方案中，术语“最快”仅指特定运输路线的最低仪器总数。

根据本文公开的进一步的实施方案，如果在步骤172中，多于一条路线被确定为最快的(即，具有相同的估计处理时间)，则在随后的步骤174中，具有最高优先性的运输被确定为全局最优运输路线。根据分析实验室的使用情况，某些运输路线相对于于其他同样最佳的运输路线更优/更推荐。

基于与样品架中所有样品相关的命令列表A、约束集和目标函数来确定和重新确定最佳运输路线，该最佳运输路线指示完成命令列表A所需的所有实验室仪器的列表和/或序列和/或运输路线。测试命令列表A的完成是指完成与样品架的所有样品试管相关的所有测试命令的所有处理步骤。

根据本文公开的实施方案，为了由控制单元确定最佳运输路线而考虑的约束集包括以下一个或多个约束：

-用于根据所述命令列表A的测试命令完成任何所述处理步骤的所述实验室仪器的可用性和/或优先级。

实验室仪器的可用性是排除的标准，即在选择最佳运输路线时，不考虑不可用的仪器。

实验室仪器的可用性包括以下几个方面：

o确定目标实验室仪器已通电且不处于低功率模式；

o确定执行相应测试命令所需的目标实验室仪器的所有模块是否都是可操作的；

o确定执行相应测试命令所需的所有消耗品是否可用；

o确定目标实验室仪器的所有质量控制和/或校准值是否是最新的和有效的。

实验室仪器的优先级是当两种仪器都适合完成测试命令时将一种仪器优先于另一种仪器的约束条件。

-实验室仪器的工作负荷；

工作负荷是一个类似于优先级的约束，但不是固定的。相反，仪器的工作负荷会随着时间而变化。根据实验室仪器的工作负荷，(重新)测定方法选择工作负荷较低的仪器和相应的运输路线。

-相应样品架内样品容器内的生物样品的处理状态

样品架中的其中一个所述生物样品的处理状态是限制约束，即，根据具体实施方案的配置，如果对应于支架中的一个样品的测试命令正在和/或已经被相应的实验室仪器处理，则不考虑所述实验室仪器来确定最佳运输路线。

-样品架在样品运输系统中的位置

根据具体实施方案的配置，样品架在样品运输系统中的当前位置对运输路线的可用性起限制作用。因此，作为(重新)确定最佳运输路线的一部分，控制单元确定从该位置可获得哪些运输路线。除了运输路线的可用性，样品架在样品运输系统上的运输时间也取决于样品架的当前位置。

-命令列表A的测试命令的命令人口学统计

在某些使用情况中，人口学统计(性别、年龄、种族等)对实验室仪器的选择或优先级有影响，从而影响一条运输路线对另一条运输路线的选择或优先级。例如，某些分析测试的参考值取决于命令的人口学统计，如成人与儿童、男性与女性患者。

-用于将样品架运输到多个实验室仪器的样品运输系统的每条运输路线的可用性和/或优先级

任何包含被堵塞、离线、屏蔽、污染和/或正在维修的部分/零件/目标仪器的运输路线都被视为不可用，并作为确定最佳运输路线的限制约束。

-所述命令列表A中一个或多个所述测试命令的紧急性/优先性

某些样品需要非常紧急地进行处理和分析，因为分析结果可能对患者生命至关重要。因此，确定和/或重新确定最佳运输路线的方法优先考虑包括可以执行与相应样品架中的任何生物样品相关的紧急测试命令的实验室仪器的运输路线。

-解决同等最佳运输路线之间冲突的规则

对于寻获若干条同等最佳运输路线的情况，本文公开的实施方案包括一组规则来选择所述同等最佳路线中的一条路线。这样的规则可以包括默认路线，或者包括工作负荷平衡规则，该规则被配置为通过交替选择每个同等最佳的运输路线来确保实验室仪器的平衡的工作负荷。

-命令列表A中任何测试命令完成后的附加测试命令，包括重复、重新运行或反射测试命令。

除了命令列表A之外，用于确定和/或重新确定最佳运输路线的方法考虑与样品架中的任何生物样品相关的附加测试命令。

根据本文公开的实施方案，代替单一标准(例如，最快路线，路线上的仪器最多)，使用评分函数，特别是一个或多个以下标准的加权评分函数，(基于命令列表A、约束集和目标函数)来确定最佳运输路线：

-与所述样品架内的所述多个样品容器中的每一个相关的所述命令列表A的完成的测试命令最多；

-所述命令列表A的所述测试命令的合计处理时间最短；

-所述命令列表A的紧急测试命令的处理时间最短；

-完成所述命令列表A所需的所述目标实验室仪器使用的消耗品的总量最小；

-对所述实验室仪器的利用最有效和/或平衡；

-所述样品运输系统上的所述样品架的运输路线最短和/或最快；

-所述样品架内的所述多个样品容器中的每一个中保存的任何一个所述生物样品的总体污染风险最低。

例如，上述标准中的每一条都被赋予1或0的得分，其中1分归属于满足标准的路线，0分归属于不满足标准的路线。在所述评分函数中，对所有路线的每个标准的得分进行求和，得分最高的路线被选为最佳运输路线。根据本文公开的进一步实施方案，使用加权评分函数，其中某些标准被认为比其他标准更重要(更高的权重)。

根据本文公开的进一步的实施方案，由所述控制单元确定和/或重新确定所述最佳运输路线的步骤还包括从路线列表B中移除包括不允许的仪器列表E中的至少一个实验室仪器的运输路线的步骤。在特定的使用情况下，不允许某仪器用于特定的生物样品，因为相同的样品已经由相同的仪器处理，并且不应该在相同的仪器上执行附加测试(重复、重新运行或反射测试)。

根据本文公开的进一步的实施方案，由所述控制单元确定和/或重新确定所述最佳运输路线的步骤还包括从路线列表B中移除不包括强制仪器列表F中的所有实验室仪器的运输路线的步骤。在特定的使用情况下，某仪器对于特定的生物样品是强制性的，例如，因为由于规章和/或操作原因，相同的样品必须由特定的仪器处理。

图4示出了所公开的分析实验室1的实施方案的高度示意性框图。如图6的框图所示，所公开的用于处理生物样品的分析实验室1的实施方案包括多个实验室仪器10和通过通信网络通信连接的控制单元20。所述多个实验室仪器10被配置成根据来自控制单元20的指令对生物样品执行处理步骤。在本申请中，参考数字10用于统称所有实验室仪器，包括分析前实验室仪器10PRE、分析实验室仪器10AI和/或分析后实验室仪器10POST。

分析实验室1包括的分析前仪器10PRE可以是包括以下各项的列表中的一个或多个：用于样品离心的仪器，加盖、去盖或重新加盖仪器，等分试样机，用于临时存储生物样品或其等分试样的缓冲装置。

分析实验室1包括的分析后仪器10POST可以是包括以下各项的列表中的一个或多个：加盖器、用于从分析系统卸载样品和/或将样品运输到存储单元或收集生物废物的单元的卸载器。

根据所公开的分析实验室1的各种实施方案，多个实验室仪器10可以是相同或不同的仪器，例如临床和免疫化学分析仪、凝血化学分析仪、免疫化学分析仪、尿液分析仪、核酸分析仪、血液学仪器等。

控制单元20被配置成控制实验室系统1执行本文公开的一种或多种方法的步骤，并且通信连接到存储单元22。

如图4所示，分析实验室1还包括将多个实验室仪器10互连的样品运输系统50。根据本文公开的实施方案，样品运输系统50是基于一维传送带的系统。根据公开的进一步的实施方案(但未示出)，样品运输系统50是二维运输系统(例如磁性样品载体运输系统)。

图5示出了分析实验室1的另一实施方案，其进一步包括样品运输系统50的多个标识符读取器单元52，其策略性地放置在样品运输系统50中样品架40应当优选地被识别的位置处，以请求重新确定最佳运输路线。

样品运输系统50的标识符读取器单元52也称为地址扩展单元或智能箱。

根据包括标识符读取器单元52的实施方案，鉴于相应样品架40的当前位置来确定所述样品运输系统50的所有可用运输路线的路线列表B，其中相应样品架40的当前位置指示实验室仪器10、样品运输系统50和/或样品运输系统50的标识符读取器单元52之一。从图5中可以明显看出，根据样品架40的位置(相对于一个所述标识符读取器单元52)，不同的运输路线是可用的。

在第一种使用情况下，标识符读取器单元52.1布置在分析前实验室仪器10PRE之后，从而最佳运输路线在样品架40的生物样品已经准备好进行分析之后被(重新)确定。

在第二种使用情况下，标识符读取器单元52.2被布置在一定数量的不同运输路线之后，以便克服对运输系统50上可配置的运输路线的数量Nmax的限制。在这方面，标识符读取器单元52.2将运输系统50分成多个部分，每个标识符读取器单元52.2使得更多数量的Nmax运输路线能够沿着样品架40运输。

在第三种使用情况下，标识符读取器单元52.3被布置在多个相同或相似的分析实验室仪器10AI之前的运输路线上，以便通过刚好在样品架40到达相同或相似的分析实验室仪器10AI之一之前动态地(重新)确定最佳运输路线来实现负荷平衡。

在第四种使用情况下，标识符读取器单元52.4被布置在分析后实验室仪器10POST附近，以便实现最佳附加测试。附加测试包括在完成各自的测试命令后已储存在分析后实验室仪器10POST中的生物样品的重复测试、重新运行测试和/或反射测试。术语“重复测试”是指在完全相同的条件下重复相同的分析测试，以确认分析结果。术语“重新运行测试”是指运行相同的分析测试，但是由于超出范围的分析结果而在不同的条件(例如样品的不同稀释度)下运行。术语“反射测试”是指执行由分析结果触发的不同分析测试(例如抗体-抗原测试)。

在标识符读取器装置的布置的背景下，术语“之后”和“之前”应参照样品运输系统上的一般运输序列来理解，主要是从分析前实验室仪器10PRE到分析实验室仪器10AI，最后到分析后实验室仪器10POST。

现在转到图6至图9，描述了实验室仪器10PRE、10POST、10AI的特定实施方案。

图6示出了包括样品容器分拣单元14的分析前实验室仪器10PRE，所述样品容器分拣单元被配置为将保存生物样品的样品容器30分拣到样品架40中，每个样品架40通过附着在样品架40的样品架标签42的样品架标识符来识别，分析前实验室仪器10PRE还被配置为将信号传输到实验室控制单元，该信号将分拣的样品容器30的样品标识符与相应样品架40的样品架标识符相关联。对于分析前实验室仪器10PRE将样品容器30分拣到样品架40中的实施方案，一个或多个分析实验室仪器被进一步配置为从样品架标签42读取样品架标识符Rack-ID，并将所述样品架标识符Rack-ID与测试查询一起传输到实验室控制单元。

图7示出了分析前实验室仪器10PRE的另一实施方案，其包括等分单元16，该等分单元被配置为从样品容器30中制备生物样品的等分试样，并通过标识符标签写入器60在标识符标签32上为每个所述等分试样提供样品标识符ID。

图8示出了分析实验室仪器10AI的实施方案，其包括分析单元18，该分析单元被配置为执行分析测试以测量生物样品中至少一种分析物的存在、不存在和/或浓度。分析实验室仪器10AI响应于测试命令执行生物样品的分析测试。

图9示出了包括存储单元19的分析后实验室仪器10POST的实施方案。分析后实验室仪器10POST被配置成将样品容器30存储到存储单元19中或从其中取回。分析后实验室仪器10POST向实验室控制单元查询处理命令包括待存储到存储单元19中或从其中取回的容器。相应地，当被分析后实验室仪器10POST查询时，控制单元传输指示要从存储单元19取回的样品容器30的数据。响应于指示要存储或检索的样品容器30的数据，分析后实验室仪器10POST将样品容器30存储到存储单元19中或从其中取回。

进一步公开和提出了一种计算机程序产品，其包括计算机可执行指令，用于当该程序在计算机或计算机网络上被执行时，完成在本文所包含的一个或多个实施方案中公开的方法。具体地，该计算机程序可以存储在计算机可读数据载体或服务器计算机上。因此，具体地，如上所述的一个、多于一个或甚至所有方法步骤可以通过使用计算机或计算机网络来执行，优选地通过使用计算机程序来执行。

如本文所使用的，计算机程序产品指的是作为可交易产品的程序。该产品通常可以以任何格式存在，例如以可下载文件的形式、在本地的计算机可读数据载体上或者位于远程位置(云)。具体地，该计算机程序产品可以分布在数据网络(例如云环境)上。此外，不仅该计算机程序产品，而且执行硬件也可以位于本地部署或云环境中。

进一步公开和提出了一种包括指令的计算机可读介质，该指令在由计算机系统执行时使得分析实验室执行根据本文公开的一个或多个实施方案的方法。

进一步公开和提出了包括指令的调制数据信号，该指令在由计算机系统执行时使得分析实验室执行根据本文公开的一个或多个实施方案的方法。

附图标记列表：

分析试验室 1

实验室仪器 10、10PRE、10POST、10AI

分析前实验室仪器 10PRE

分析实验室仪器 10AI

分析后实验室仪器 10POST

标识符标签读取器 12

样品容器分拣单元 14

等分单元 16

分析单元 20

存储单元 22

样品容器 30

标识符标签 32

样品架 40

样品架标签 42

样品运输系统 50

(运输系统的)标识符读取器单元 52

接收、识别并分拣样品步骤 120

检索测试命令步骤 140

(重新)确定最佳运输路线步骤 160

检索可用运输路线的路线列表B步骤 162

确定每个可用运输路线可到达的仪器的路线仪器列表C步骤 164

确定完成命令列表A所需的仪器的仪器列表D步骤 166

从路线列表B中丢弃不包含列表D的任何实验室仪器的路线步骤 168

从列表B中选择最佳路线步骤 170

返回空或默认路线步骤 171

根据最佳运输路线运输样品架步骤 180

由目标仪器处理样品步骤 200

Claims (15)

1.一种操作分析实验室(1)的方法，包括以下步骤：

a)通过所述分析实验室(1)的分析前实验室仪器(10PRE)接收并识别保存在样品容器(30)中的多个生物样品并将所述多个样品容器(30)分拣到样品架(40)中；

b)从存储单元(22)检索命令列表A，该命令列表A包括对应于相应样品架(40)内的所述样品容器(30)的多个测试命令，每个测试命令定义了将要对保存在相应样品容器(30)中的所述生物样品进行的至少一个处理步骤；

c)基于所述命令列表A、约束集和目标函数，由控制单元(20)为所述样品架(40)确定最佳运输路线，所述运输路线指示完成所述命令列表A的一个或多个所述测试命令所需的实验室仪器(10)的列表和/或序列；

d)在所述约束集中的一个或多个约束发生变化和/或所述目标函数发生变化时，由所述控制单元(20)重新确定所述最佳运输路线；

e)通过样品运输系统(50)根据所述最佳运输路线将所述样品架(40)运输到所述多个实验室仪器(10)中的一个或多个；

f)由所述目标实验室仪器(10)根据相应的测试命令处理所述生物样品。

2.根据权利要求1所述的操作分析实验室(1)的方法，其中由所述控制单元(20)确定和/或重新确定所述最佳运输路线的步骤包括以下步骤：

i)检索所述样品运输系统(50)的所有可用运输路线的路线列表B；

ii)为所述路线列表B的每个运输路线确定一个或多个路线仪器列表C，所述路线仪器列表C包括相应运输路线可到达的实验室仪器(10)；

iii)根据所述命令列表A确定处理相应样品架(40)内的所有样品容器(30)所需的所有实验室仪器(10)的仪器列表D；

iv)从所述路线列表B中丢弃不包含所述仪器列表D中的任何实验室仪器(10)的任何运输路线；

v)通过所述目标函数从路线列表B中确定所述最佳运输路线。

3.根据权利要求2所述的操作分析实验室(1)的方法，其中所述目标函数将来自所述路线列表B中的包括最多仪器列表D中的实验室仪器(10)的运输路线确定为最佳运输路线。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的操作分析实验室(1)的方法，其中为了由所述控制单元(20)确定和/或重新确定最佳运输路线而考虑的所述约束集包括以下一个或多个约束：

-用于根据所述命令列表A的测试命令完成任何所述处理步骤的所述实验室仪器(10)的可用性和/或优先级；

-所述实验室仪器的工作负荷(10)；

-相应样品架(40)内的所述样品容器(30)内的所述生物样品的处理状态；

-所述样品架(40)在所述样品运输系统(50)中的位置；

-所述命令列表A的所述测试命令的命令人口学统计；

-用于将所述样品架(40)运输到多个实验室仪器(10)的所述样品运输系统(50)的每条运输路线的可用性和/或优先级；

-所述命令列表A中一个或多个所述测试命令的紧急性/优先性；

-解决同等最佳运输路线之间冲突的规则；

-所述命令列表A中任何所述测试命令完成后的附加测试命令，包括重复、重新运行或反射测试命令。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的操作分析实验室(1)的方法，其中用于确定和/或重新确定所述最佳运输路线的所述目标函数是以下一个或多个标准的函数：

-与所述样品架(40)内的所述多个样品容器(30)中的每一个相关的所述命令列表A的完成的测试命令最多；

-所述命令列表A的所述测试命令的合计处理时间最短；

-所述命令列表A的紧急测试命令的处理时间最短；

-完成所述命令列表A所需的所述目标实验室仪器(10)使用的消耗品的总量最小；

-对所述实验室仪器(10)的利用最有效和/或平衡；

-所述样品运输系统(50)上的所述样品架(40)的运输路线最短和/或最快；

-所述样品架(40)内的所述多个样品容器(30)中的每一个中保存的任何一个所述生物样品的总体污染风险最低。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的操作分析实验室(1)的方法，其中当所述样品架(40)和/或其任何一个样品容器(30)被所述样品运输系统(50)的标识符读取器单元(52)识别时，由所述控制单元(20)重新确定所述最佳运输路线。

7.根据权利要求6所述的操作分析实验室(1)的方法，其中由所述控制单元(20)确定和/或重新确定所述最佳运输路线的步骤还包括从路线列表B中移除包括不允许的仪器列表E中的至少一个实验室仪器(10)的运输路线的步骤。

8.根据权利要求6或7所述的操作分析实验室(1)的方法，其中由所述控制单元(20)确定和/或重新确定所述最佳运输路线的步骤还包括从路线列表B中移除不包括强制仪器列表F中的所有实验室仪器(10)的运输路线的步骤。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的操作分析实验室(1)的方法，其中鉴于相应样品架(40)的当前位置来确定所述样品运输系统(50)的所有可用运输路线的路线列表B，其中相应样品架(40)的所述当前位置指示所述实验室仪器(10)、所述样品运输系统(50)和/或所述样品运输系统(50)的所述标识符读取器单元(52)之一。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的操作分析实验室(1)的方法，其中由所述目标实验室仪器(10)根据所述测试命令处理所述生物样品的步骤包括确定所述生物样品中一种或多种分析物的存在、不存在和/或浓度。

11.一种分析实验室(1)，包括：

-一个或多个分析前实验室仪器(10PRE)，其被配置为接收和识别生物样品；

-一个或多个实验室仪器(10)，其被配置为对所述生物样品执行一个或多个处理步骤；

-样品运输系统(50)，其被配置为在所述实验室仪器(10PRE、10)之间运输生物样品；

-控制单元(20)，其通信地连接到所述分析前实验室仪器(10PRE)、所述实验室仪器(10)和所述样品运输系统(50)，所述控制单元(20)被配置成控制所述分析实验室(1)执行前述权利要求的方法中的任一方法。

12.根据权利要求11所述的分析实验室(1)，其中所述一个或多个实验室仪器包括一个或多个分析实验室仪器(10AI)，其被配置为对所述生物样品执行一个或多个分析处理步骤，以确定所述生物样品中一种或多种分析物的存在、不存在和/或浓度。

13.根据权利要求11或12所述的分析实验室(1)，其中所述一个或多个实验室仪器包括一个或多个分析后实验室仪器(10POST)，其被配置为执行下列各项中的一项或多项：生物样品的重新加盖、卸载、处置和存档。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的分析实验室(1)，其中所述样品运输系统(50)包括标识符读取器单元(52)，其被配置成识别所述样品架(40)和/或其中的任何一个所述样品容器(30)，所述标识符读取器单元(52)通信地连接到所述控制单元(20)。

15.一种包括指令的计算机程序产品，所述指令在由分析实验室(1)的控制单元(20)执行时使得所述分析实验室(1)执行根据权利要求1至10中所述的方法中任一方法的步骤。

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