CN113075912A - 基于无人实验室的分子诊断方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人实验室的分子诊断方法和系统。其中，该方法包括：控制收样机器人在无人实验室的进样区收取分子诊断样本，并控制所述收样机器人将所述分子诊断样本配送给送样机器人；控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送给无人实验区的样本实验机器人；控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据。本发明实施例实现了无人的自动分子诊断，不仅能够提高分子诊断效率，还能够避免给实验人员带来安全隐患。

Description

基于无人实验室的分子诊断方法和系统

技术领域

本发明实施例涉及一种人工智能技术领域，尤其涉及一种基于无人实验室的分子诊断方法和系统。

背景技术

目前对于突发疫情的分子检测(例如核酸检测)能够及时确定出人群中的感染者，以防止扩散感染至其他人群，造成群体感染；对检测出的感染者进行尽快隔离治疗，以减少资源损失。对人员进行分子检测时，主要是通过专业检测人员进行血液或者唾液等的检测，其操作步骤主要包括提取、纯化、定量、加样、反应配置、封膜、设置PCR(Polymerase ChainReaction，聚合酶链式反应)程序和扩增等一系列步骤；整个检测需消耗6个小时时间。

上述方案的缺陷在于：检测过程需要人员参与，会使得检测人员易被感染；人工检测过程较为复杂且重复性差，从而减低了分子检测的检测效率。

发明内容

本申请实施例提供一种基于无人实验室的分子诊断方法和系统，可以通过机器人实现无需人工的智能检测，不仅能够提高检测效率，还能够避免检测人员的安全隐患。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于无人实验室的分子诊断方法，包括：

控制收样机器人在无人实验室的进样区收取分子诊断样本，并控制所述收样机器人将所述分子诊断样本配送给送样机器人；

控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送给无人实验区的样本实验机器人；

控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于无人实验室的分子诊断系统，包括调度系统、收样机器人、送样机器人和样本实验机器人；所述调度系统包括：

收样模块，用于控制收样机器人在无人实验室的进样区收取分子诊断样本，并控制所述收样机器人将所述分子诊断样本配送给送样机器人；

送样模块，用于控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送给无人实验区的样本实验机器人；

样本检测模块，用于控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据。

本发明实施例通过调度系统对无人实验室中收样机器人、送样机器人和样本实验机器人进行控制，实现无需人工的自动分子诊断方法，不仅能够提高分子诊断效率，还无需依赖人工，相比于传统人工的诊断方法，能够避免给实验人员带来安全隐患。

附图说明

图1a是本发明实施例一中的基于无人实验室的分子诊断方法的流程示意图；

图1b是本发明实施例一中提供的一种分子诊断无人实验室的布局图；

图2a是本发明实施例二中的基于无人实验室的分子诊断方法的流程示意图；

图2b为本发明实施例提供的无人实验室中实验台的展示示意图；

图3是本发明实施例三中的基于无人实验室的分子诊断系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1a是本发明实施例一中的基于无人实验室的分子诊断方法的流程示意图。本实施例可适用于利用机器人进行分子诊断的无人检测情况。本实施例方法可由基于无人实验室的分子诊断系统来执行，该装置可采用硬件/或软件的方式来实现，并可配置于电子设备中。可实现本申请任意实施例所述的基于无人实验室的分子诊断方法。如图1a所示，该方法具体包括如下：

步骤110、控制收样机器人在无人实验室的进样区收取分子诊断样本，并控制所述收样机器人将所述分子诊断样本配送给送样机器人；

步骤120、控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送给无人实验区的样本实验机器人；

步骤130、控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据。

图1b是本发明实施例一中提供的一种分子诊断无人实验室的布局图；参考图1b，无人实验室至少包括进样区、送样区和实验区；其中，进样区可以位于无人实验室与外界的交界处(即无人实验室的门口)，为收样机器人的工作区域，收样机器人用于将外界的分子诊断样本运送到无人实验室中；送样区和实验区位于无人实验室内部，其中，送样区为送样机器人的工作区域，送样机器人用于将分子诊断样本运送到实验区；实验区为样本实验机器人的工作区域，样本实验机器人用于对分子诊断样本进行样本检测。参考图2，无人实验室内部还可以包括如下至少一项：待测区、废弃区、充电区和储物区。需要说明的是，无人实验室内部通过不同机器人配合工作，无需工作人员进入、参与。

在本申请实施例中，调度系统可以与无人实验室的各机器人进行无线通信连接，用于控制机器人进行工作。其中，调度系统用于根据对分子诊断样本的诊断任务和机器人的工作状态，生成机器人的控制指令，且向机器人发送控制指令，用于控制机器人进行工作。

具体的，收样机器人获取分子诊断样本，对分子诊断样本进行识别、定位得到分子诊断样本的识别结果如样本类型，并将分子诊断样本的识别结果发送至调度系统；调度系统执行如下：获取分子诊断样本的识别结果，且根据分子诊断样本的识别结果从可选的送样机器人中选择要使用的送样机器人，且控制收样机器人将分子诊断样本配送给选择的送样机器人。

调度系统还控制送样机器人将分子诊断样本配送给无人实验区的样本实验机器人；并且控制样本实验机器人对分子诊断样本进行样本检测得到样本检测数据。需要说明的是，在将分子诊断样本配送给样本实验机器人的过程中，送样机器人可以自己配送，也可以与其他机器人配合配送。并且，各种机器人的数量均可以有至少两个，调度系统可以根据各机器人的工作状态选择要使用的机器人，并且根据各机器人的工作区域地图规划收样机器人、收样机器人的行驶路径；还控制样本实验机器人将分子诊断样本运送到实验仪器处，并采用实验仪器对分子诊断样本进行样本检测。通过调度系统，与收样机器人、送样机器人和样本实验机器人相互配合，实现不依赖于人工的无人分子诊断，能够提高分子诊断效率。并且，依赖人工的分子诊断方法检测步骤非常复杂，耗时长，尤其是阳性样本还需要复检，导致检测效率更低。并且，在人工检测过程中，操作人员受感染的风险也是极其之大，一旦某个步骤操作不当，极有可能会被感染。本申请实施例提供的无人化和智能化的分子生物学检测，实现了实验室从输入、检测、输出整个过程的自动化和无人化，能够真正做到7×24×365小时的无人值守，极大的提高了检测效率，降低了人员感染风险。

本发明实施例通过调度系统与各种机器人相互配合，实现基于无人实验室的分子诊断方法，实现无人化和智能化的分子生物学检测，即实现了实验室从输入、检测、输出整个过程的自动化和无人化，极大的提高了检测效率，降低了人员感染风险。

实施例二

图2a是本发明实施例二中的基于无人实验室的分子诊断方法的流程示意图。本实施例是在上述实施例的基础上进一步扩展与优化，并可与上述技术方案中任意可选方案组合。如图2a所示，该方法包括：

S210、控制收样机器人在无人实验室的进样区收取分子诊断样本，并控制所述收样机器人将所述分子诊断样本配送给送样机器人；

S220、控制送样机器人将所述分子诊断样本配送至无人实验区的样本台位置；

S230、控制样本管理机器人，将所述送样机器人送来的分子诊断样本存放至无人实验区的样本缓存处；

S240、控制无人实验区的样本实验机器人，从所述样本缓存处中提取待实验的分子诊断样本；

S250、控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据。

在本申请实施例中，无人实验区可以包括样本台、样本缓存处(即样本缓存子区域)、样本实验处(即样本实验子区域)。其中，样本台与样本缓存子区域的高度可以低于样本实验子区域的高度，例如样本台可以设置在诸如地面、凳子等第一高度的部件上，样本台上设置有样本缓存子区域；样本实验子区域可以设置在桌子等第二高度的部件上；其中第一高度小于第二高度，且样本台、样本缓存处和样本实验处在地面上的投影可以重合，从而提高实验区的空间利用率。

具体的，调度系统可以控制送样机器人将分子诊断样本由无人实验室的交界处途径送样区，配送至无人实验区的样本台位置；以及，控制位于样本台的样本管理机器人进行样本管理，将送样机器人送来的分子诊断样本存放至样本缓存处；以及，调度无人实验区的样本实验机器人根据实验进度，从样本缓存处中提取待实验的分子诊断样本，样本实验机器人可以根据调度系统的调度指令，将待实验的分子诊断样本送到实验仪器中，进行诊断。需要说明的是，样本管理机器人可以与视觉机械臂配合进行样本管理，具体的，视觉机械臂基于视觉识别确实是否有送样机器人到达指定的送样位置，在有的情况下，样本管理机器人可以将该送样机器人上的分子诊断样本取出；还可以基于视觉识别从样本缓存处中选择空闲位置，且将从送样机器人上取出的分子诊断样本放置在空闲位置处。并且，无人实验区还可以设置有机器人轨道，用于与样本实验机器人配合，精确地将待实验的分子诊断样本送进实验仪器附近。

另外，在缓存处的存放位置均被占用，无可用位置的情况下，为了避免新配送的待检测样本无地存放的问题，因此，需要在检测到缓存处内没有存放位置的情况下，控制收样机器人暂停收取待检测样本。具体的，若缓存处中各存放位置的使用状态均为占用，则不生成收样指令；若缓存处中各存放位置的使用状态中至少有一个为未占用，则生成收样指令并下发给收样机器人。本实施例通过检测缓存处的存放位置的使用状态，有效控制收样机器人对待检测样本的收取，从而有效避免新样本无处存放的问题。

在一种可选实施方式中，上述方法还包括：若监测到收样机器人、送样机器人和样本实验机器人中任一机器人的处于异常工作状态，则生成该机器人的报警信号。

具体的，调度系统还可以实时地监控各个机器人、仪器设备的运行情况，在任一机器人、仪器设备处于异常工作状态的情况下，自动发出报警信号。通过调度系统具有高可靠、高并发性、易扩展等特点，保证各项检测任务稳定运行。

在一种可选实施方式中，所述控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据之后，还包括：获取所述样本检测数据，并根据所述样本检测数据生成样本报告。

具体的，本申请实施例还可以提供有实验数据智能判读系统，实验数据智能判读系统用于自动从检测设备获取样本检测数据，且比对内置医学知识库和对应的设定配置资料，按照不同的检测项目进行相应的程序处理和算法运算，并根据程序处理和算法运算结果生成样本报告，以提高检测结果的阅读、理解的便捷性。

另外，为了进一步提高样本报告的便捷性，本申请实施例还可以提供有报告自动化生成系统，其中，报告自动化系统可以通过REPORTING(报告)组件，采用报告模板叠加结果数据进行渲染生成相应的文档。报告自动化系统提供模板编辑器，可自定义数据源，使用者自行可以绑定文档内容中的数据。提供多种文件格式内容输出。提供批量导出处理。可以支持的报告模板根据检测项目的增加而持续增长。并且，医学大数据，整合超过40个数据源，近26亿条记录的综合性注释数据库。以病原微生物数据库为例，全面覆盖临床13396个病原体。

在一种可选实施方式中，控制收样机器人收取分子诊断样本，包括：根据订单系统中的订单，为所述收样机器人分配订单中的分子诊断样本，且控制所述收样机器人收取分配的分子诊断样本。

具体的，本申请实施例还提供有订单系统，支持有分子诊断需求的用户自助下单，例如用户可以通过网页、小程序等多种方式下单。通过订单系统与调度系统之间对接，实现了分子诊断的全流程无人化。

图2b为本发明实施例提供的无人实验室中实验台的展示示意图。其中，21为计算机；22为样本实验机器人；23为送样机器人；24为样本管理机器人；25为视觉机械臂，用于与样本管理机器人24配合进行样本管理。具体的，送样机器人23的顶部可以设置有样本载体，送样机器人23将样本载体上承载的分子诊断样本配送到无人实验区的样本台位置，视觉机械臂25基于视觉识别技术检测是否有送样机器人23到达样本台位置；在有的情况下，样本管理机器人24将送样机器人23上的分子诊断样本取出；并且，样本管理机器人24还根据视觉机械臂25对样本缓存处中存放位置的占用状态，将取出的分子诊断样本放置到未被占用的存放位置。样本实验机器人22根据实验进度，从样本缓存处取样本进行实验诊断。

在一种可选实施方式中，所述分子诊断样本包括血液样本、唾液样本和尿液样本中的至少一种。本申请实施例对分子诊断样本的类型不做具体限定，例如仪器设备可以为全波长酶标仪。

本申请实施例提供的分子诊断无人实验室，整合了分子检测自动化工作台、智能机器人联动系统、实验数据智能判读系统、报告自动化生成系统，可应用于PCR(聚合酶链式反应)检测、质谱检测、二代测序自动建库等分子检测实验。

实施例三

图3是本发明实施例三中的基于无人实验室的分子诊断系统的结构示意图，本实施例可适用于利用机器人进行分子诊断的无人检测情况。该分子诊断系统可以包括调度系统31、收样机器人32、送样机器人33和样本实验机器人34；

其中，所述调度系统31可以包括：

收样模块，用于控制收样机器人在无人实验室的进样区收取分子诊断样本，并控制所述收样机器人将所述分子诊断样本配送给送样机器人；

送样模块，用于控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送给无人实验区的样本实验机器人；

样本检测模块，用于控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据。

其中，所述送样模块具体可以用于；

控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送至无人实验区的样本台位置；

控制样本管理机器人，将所述送样机器人送来的分子诊断样本存放至无人实验区的样本缓存处；

控制无人实验区的样本实验机器人，从所述样本缓存处中提取待实验的分子诊断样本。

其中，所述调度系统31还可以包括异常提醒模块，用于：

若监测到收样机器人、送样机器人和样本实验机器人中任一机器人的处于异常工作状态，则生成该机器人的报警信号。

其中，所述分子诊断系统还可以包括样本报告模块，用于：

在所述控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据之后，获取所述样本检测数据，并根据所述样本检测数据生成样本报告。

其中，所述收样模块具体可以用于：

根据订单系统中的订单，为所述收样机器人分配订单中的分子诊断样本，且控制所述收样机器人收取分配的分子诊断样本。

其中，所述分子诊断样本包括血液样本、唾液样本和尿液样本中的至少一种。

本发明实施例所提供的基于无人实验室的分子诊断系统可执行本发明任意实施例所提供的基于无人实验室的分子诊断方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.基于无人实验室的分子诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

控制收样机器人在无人实验室的进样区收取分子诊断样本，并控制所述收样机器人将所述分子诊断样本配送给送样机器人；

控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送给无人实验区的样本实验机器人；

控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配置给无人实验区的样本实验机器人，包括：

控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送至无人实验区的样本台位置；

控制样本管理机器人，将所述送样机器人送来的分子诊断样本存放至无人实验区的样本缓存处；

控制无人实验区的样本实验机器人，从所述样本缓存处中提取待实验的分子诊断样本。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若监测到收样机器人、送样机器人和样本实验机器人中任一机器人的处于异常工作状态，则生成该机器人的报警信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据之后，还包括：

获取所述样本检测数据，并根据所述样本检测数据生成样本报告。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制收样机器人收取分子诊断样本，包括：

根据订单系统中的订单，为所述收样机器人分配订单中的分子诊断样本，且控制所述收样机器人收取分配的分子诊断样本。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述分子诊断样本包括血液样本、唾液样本和尿液样本中的至少一种。

7.基于无人实验室的分子诊断系统，其特征在于，包括：调度系统、收样机器人、送样机器人和样本实验机器人；所述调度系统包括：

收样模块，用于控制收样机器人在无人实验室的进样区收取分子诊断样本，并控制所述收样机器人将所述分子诊断样本配送给送样机器人；

送样模块，用于控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送给无人实验区的样本实验机器人；

样本检测模块，用于控制所述样本实验机器人对所述分子诊断样本进行样本检测，得到样本检测数据。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述送样模块具体用于；

控制所述送样机器人将所述分子诊断样本配送至无人实验区的样本台位置；

控制样本管理机器人，将所述送样机器人送来的分子诊断样本存放至无人实验区的样本缓存处；

控制无人实验区的样本实验机器人，从所述样本缓存处中提取待实验的分子诊断样本。

9.根据权利要求7所述的信息，其特征在于，所述调度系统还包括异常提醒模块，用于：

若监测到收样机器人、送样机器人和样本实验机器人中任一机器人的处于异常工作状态，则生成该机器人的报警信号。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述收样模块具体用于：

根据订单系统中的订单，为所述收样机器人分配订单中的分子诊断样本，且控制所述收样机器人收取分配的分子诊断样本。

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