CN115702354A - 用于样品容器中的流体液位的差分测量的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了自动化系统和方法，该自动化系统和方法确定流体相对于样品容器的边沿的液位，该边沿限定该样品容器的开口顶部。该系统和方法利用距离传感器来测量该样品容器的该边沿与包含在该样品容器中的流体样品的表面之间的距离，其中该传感器和该样品容器中的至少一者相对于另一者移动，以使该传感器能够获得该传感器与该样品容器的该边沿之间以及该传感器与该流体样品的该表面之间的距离的一系列离散测量结果。控制器处理来自该传感器的输出信号，以确定该流体相对于该样品容器的该边沿的液位。该一系列离散测量结果的导数可用于识别该输出信号中的该边沿和该流体表面。

Description

用于样品容器中的流体液位的差分测量的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年4月24日提交的美国临时专利申请序列号63/015,129的优先权，其公开内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及自动化分析系统方法，并且更具体地，涉及用于测量样品管中的不同流体液位的自动化系统和方法。

背景技术

在临床诊断和医学研究中广泛使用了用于处理和分析各种类型的流体样品(也称为流体样本)的自动化分析系统。流体样品可以是任何类型的样品或样本类型，诸如全血、血清、血浆、间质液、痰、尿液、粪便、精液、黏液、脓、组织、食品、环境物质、工业品等。例如，许多自动化系统可用于对生物流体样品进行测定，以检测和/或量化样品中存在的抗原、细胞异常、疾病状态和/或疾病相关病原体(诸如寄生虫、真菌、细菌和病毒)的存在或量。一般来讲，诊断测定基于对抗原或抗体的检测(免疫测定)或对属于感兴趣的生物体或病毒的核酸的检测(基于核酸的测定)。还存在用于对生物流体进行基因测试以识别样品中存在的基因(例如，以检测与疾病相关的突变)的自动化系统。

自动化分析系统通常具有用于准备和分析包含在样品容器中的样品的各种站，这些站可包括样品准备“准备”站、分析站、存储站和/或输送机构。例如，样品容器可以是试管、小瓶等。大多数(如果不是全部的话)站通常具有相关联的样品容器处理机构(例如，拾取和放置机器人)和/或用于操纵样品容器、样品、试剂器皿和试剂的流体处理机构，诸如机器人以及流体抽吸和流体分配装置。输送机构可包括机器人、传送机和用于在各个站之间移动样品容器和其他材料的其他装置。自动化系统的部件由控制器控制，该控制器包括一个或多个计算机化控制器，该一个或多个计算机化控制器控制每个部件的操作，以便整合和协调涉及对包含在样品容器中的多个样品执行一个或多个测定的部件。

当通过自动化分析系统处理样品容器时，重要的是样品容器内的生物流体样品不从容器中溢出或溅出。流体样品的溢出和/或溅出可能导致样品的交叉污染，或者导致需要清洁和/或其他维护的系统本身的污染，这可能对操作系统的人员造成危害。

发明内容

本公开涉及用于处理包含在样品容器中的流体样品的自动化系统和方法，该样品容器具有限定样品容器的开口顶部的边沿。该自动化系统和方法测量和确定流体样品和样品容器的一个或多个尺寸方面，这些方面包括：包含在样品容器内的流体相对于样品容器的边沿的液位；包含在样品容器中的流体样品的体积；和/或样品容器的其他物理尺寸。包含在样品容器内的流体相对于样品容器的边沿的液位也可被称为样品容器中的流体样品的“顶部空间”。换句话讲，“顶部空间”是流体的顶部表面和样品容器的边沿之间的距离。顶部空间可从流体的顶部表面的一个或多个位置确定，或者甚至从流体的整个顶部表面(例如，轮廓)确定。

一般来讲，自动化流体处理系统包括机器人；传送机和/或其他机电装置，用于在系统周围输送包含在样品容器中的流体样品；以及机器人和/或其他样品容器处理机构，用于在系统的站内操纵样品容器(例如，拾取和放置机器人、托架等)。由自动化分析系统进行的样品容器的自动化操纵和输送以及任何其他移动统称为样品容器的“处理”。自动化流体处理系统可在于系统上处理样品容器时利用样品容器保持器来保持样品容器，或者系统可处理样品容器本身，或者系统可包括在样品容器保持器内处理样品容器以及还从它们相应的保持器移除样品容器和直接处理样品容器的组合。自动化系统对包含相应流体样品的样品容器的处理使样品容器移动，这导致流体样品相对于它们相应的样品容器移动。例如，样品容器的加速，包括平移和/或旋转(例如，倾斜)，可导致流体样品在样品容器内移动。如果靠近样品容器的顶部边沿填充样品容器，则该移动可能导致流体样品从样品容器中溅出或溢出。

如上所述，通常期望在自动化流体样品处理系统上的样品容器的自动移动期间防止流体样品从样品容器溢出和/或溅出，以防止样品的交叉污染和/或系统和样品附近的人员的污染。这对于自动化分析系统可能尤为如此，诸如用于对患者样品执行诊断测定和/或基因测试的诊断系统，在这种情况下，交叉污染可能潜在地导致在对患者进行诊断时的假阳性。虽然本文所公开的系统和方法当在自动化分析系统上实施时尤其有用，但本公开不限于自动化分析系统，而是可与用于处理包含在样品容器中的流体样品的任何自动化系统和方法一起使用。

因此，自动化系统和方法可检查样品容器的流体液位以确定相对于样品容器边沿的流体液位是否高于可接受的液位，并且如果液位过高则隔离样品容器。然而，如果通过仅简单地测量流体的表面来确定样品容器中的流体液位的测量结果，则用于处理样品容器的自动化机械系统的公差叠加以及样品容器的公差可能导致+/-3.5mm或更大的测量不确定性。“公差叠加”或“叠加”是与组件的部件相关联的公差的组合。在设计中，最坏情况通常被认为是系统的总预期公差。在实施过程中，由于统计变化，实际公差通常小于最坏情况的公差。

这种不确定性可能导致样品容器被不正确地测量为具有不可接受的流体液位(例如，过高并且容易溢出，或者对于执行测定而言过低)。因此，样品容器可能被不必要地隔离，从而影响处理时间和总吞吐量，同时给必须移除容器并确定其是否实际上被过度填充的实验室人员带来额外负担。

在本公开的一个特别有利的方面中，所公开的系统和方法去除了由自动化机械系统和样品容器内的公差叠加引起的测量不确定性。本公开通过执行精确的差分测量来消除机械公差叠加，其中传感器测量从某个点(诸如传感器的位置)到流体表面和到样品容器的边沿两者的距离，并且基于对这两个特征的测量来确定相对于边沿的流体液位。此外，还可获得到流体表面和边沿的多个测量结果，并且然后进行过滤和/或平均，以在基于测量结果的差异确定流体液位之前进一步细化测量结果。

在一个实施方案中，本公开的系统和方法涉及可确定顶部空间的自动化流体样品处理系统。在一个方面，该系统和方法可利用样品容器内的流体的所确定液位来确保系统上的样品容器具有在预定范围之内或低于预定液位的相应液位，以防止或至少最小化在系统上的样品容器的处理期间流体样品从样品容器溢出和/或溅出。在另一方面，可在开始通过自动化流体处理系统处理样品容器时测量流体液位，并且系统可被配置为隔离具有在可接受范围之外或高于可接受水平的流体液位的样品容器，使得其将以其他方式处于使样本从容器溢出或溅出的风险中。换句话讲，被流体样品过度填充的样品容器在其可能潜在地污染系统之前被立即隔离以采取纠正措施。

因此，本公开的一个实施方案涉及用于检测包含在样品容器中的流体样品的液位的自动化系统。该自动化系统还可被配置为处理多个样品容器。样品容器具有封闭底部和容器壁，该容器壁从封闭底部延伸到限定样品容器的开口顶部的边沿。在一个方面，样品容器可以是样品瓶，诸如试管。样品容器可以是具有可接受的形状和尺寸的任何其他合适的流体容器。

系统包括传感器，该传感器被配置为周期性地测量传感器与(i)样品容器的一个或多个表面以及(ii)包含在样品容器内的流体的表面之间的距离。该测量包括测量(i)传感器和样品容器的边沿之间的距离以及(ii)传感器和包含在样品容器内的流体的表面之间的距离。例如，传感器可以是用于测量距离的超声传感器、激光传感器或其他合适的距离测量传感器。

传感器和样品容器中的至少一者能够相对于另一者可控制地移动，以使得传感器能够获得传感器与样品容器和包含在样品容器中的流体的相应表面之间的一系列离散表面距离测量结果。例如，传感器和样品容器保持器中的一者或两者可能够可控制地移动以在样品容器的边沿和流体的表面上执行线性扫描，从而允许传感器在扫描期间在边沿和流体的顶部表面上的不同位置处获得测量结果。在一个方面，线性扫描可利用连续相对移动同时传感器获得测量结果，并且在另一方面，线性扫描可使用间歇相对移动，其中间歇地停止移动以便传感器获得测量结果。

控制器与传感器操作地耦接。控制器被配置为接收和处理来自传感器的输出信号，该输出信号包括该一系列离散表面距离测量结果的数字表示。输出信号还可包括相对于样品容器的传感器位置，其中每个传感器位置与离散表面距离测量结果中的一个离散表面距离测量结果相关联。

控制器处理来自传感器的输出信号以确定包含在样品容器内的流体相对于样品容器的边沿的相对液位，即顶部空间。

在另一方面，传感器由线性平移器支撑，该线性平移器相对于样品容器移动传感器。另选地，传感器可相对于样品容器固定地安装，在这种情况下，样品容器相对于传感器移动，诸如使用传送机或其他机械臂来移动样品容器。

在另一方面，传感器安装在竖直线性平移器上，该竖直线性平移器相对于样品容器竖直地移动传感器。由于传感器可对传感器可测量距离或传感器更准确的距测量表面的距离具有限制，因此竖直线性平移器允许传感器从样品容器的边沿移动到预定位置以解决此类限制。传感器的这种竖直调节还可允许自动化系统测量具有不同高度的不同样品容器的流体液位。例如，如果传感器被设计成在距测量表面的最大(和/或最小)距离内，则竖直线性平移器可将传感器的竖直位置调节成在样品容器的边沿的最大(和/或最小)距离内，并且可基于样品容器的高度来调节竖直位置。例如，如果采用具有100mm和75mm高度的样品管，则对于75mm样品管，传感器将被调节成比对于100mm样品管更低，因为样品容器的底部以相同的深度安置在它们相应样品容器保持器的凹部中。

在另一特征中，传感器可被设置在用于将样品容器装载到系统上的输入站处。输入站可包括被配置为保持多个样品容器的容器架和被配置为从架移除样品容器的抓取机器人。

在另一方面，自动化系统还可包括检测器，该检测器被配置为确定样品容器的一个或多个物理特性，例如高度、直径、形状、和/或样品容器上的盖的存在或不存在。检测器可以是任何合适的检测器，诸如激光器或成像装置。

在又一方面，控制器可被配置为基于样品容器的一个或多个物理特性中的至少一者和包含在样品容器内的流体的液位来确定包含在样品容器内的流体的体积。例如，物理特性可包括样品容器的高度和直径，使得控制器可基于样品容器的高度和直径以及流体液位来确定流体的体积(例如，流体的体积是整个样品容器的体积减去流体液位上方的容器的体积)。如果样品容器底部的形状不是平的，则容器底部的形状是在确定样品容器中的流体体积时可以考虑的另一物理特性。

在一个方面，自动化系统还可包括用于支撑样品容器的相应样品容器保持器，使得终止于边沿处的样品容器的上部部分位于样品容器保持器上方。自动化系统可被配置为在自动化系统内输送样品容器保持器(以及任何相关联的样品容器)。

在另外的特征中，样品容器保持器可包括被配置为安置样品容器的封闭底部的凹部，并且/或者样品容器可以是大致圆柱形的圆盘，其中凹部形成在圆盘的基部中。在另一方面，容器保持器可包括从圆盘向上延伸的多个指状物，该指状物被配置为以大致竖直的取向支撑样品容器。

在又一方面，自动化系统还包括被配置为在系统的各个站之间输送样品容器保持器的自动化传送机。例如，站可包括被配置为对流体执行分析程序的分析仪，诸如分子测定或其他合适的测定。在这种情况下，传感器可被配置为在样品容器保持器由传送机支撑的同时获得一系列离散表面距离测量结果。

在又一特征中，控制器可被配置为还根据传感器输出信号来确定样品容器相对于样品容器保持器的取向。例如，样品容器可相对于样品容器保持器的竖直轴线倾斜。取向可包括样品容器相对于样品容器保持器的竖直轴线的倾斜角。过大的倾斜角可以是错误条件，并且系统可被配置为当倾斜角大于预定倾斜角时将样品容器从样品容器保持器输送到隔离区。

在又一方面，一系列离散表面距离测量结果可包括(i)传感器与边沿的第一部分之间的多个距离测量结果(第一边沿测量结果)，和(ii)传感器与边沿的第二部分之间的多个距离测量结果(第二边沿测量结果)，并且控制器可被配置为根据第一边沿测量结果与第二边沿测量结果之间的差值来确定样品容器相对于样品容器保持器的竖直轴线的倾斜角。

在另一方面，距离的一系列离散测量结果包括传感器与样品容器的一个或多个表面之间的多个距离测量结果，包括传感器与边沿之间的多个距离测量结果(称为“边沿测量结果”)以及传感器与流体的表面之间的多个距离测量结果(称为“流体测量结果”)。此外，控制器可被配置为利用多个边沿测量结果和多个流体测量结果来确定样品容器中相对于边沿的流体液位。例如，控制器可配置为基于多个边沿测量结果来确定平均边沿距离；基于多个流体测量结果来确定平均流体距离；以及将流体液位确定为平均流体距离与平均边沿距离之间的差值。

在又一方面，控制器可被配置为识别一系列测量结果的离散表面距离测量结果中的哪些测量结果是边沿测量结果，并且一系列离散表面距离测量结果中的哪些测量结果是流体测量结果。在一种方式中，控制器被配置为通过分析一系列测量结果中的距离的变化率来识别边沿的一个或多个边缘。例如，控制器可将边沿的边缘识别为对应于变化率的峰值的测量结果，并且峰值之间的测量结果是边沿测量结果或流体测量结果。另选地，控制器可通过识别一系列测量结果中的距离的变化率在阈值窗口内(即，低于最大绝对值)的测量结果来确定哪个测量结果是边沿测量结果以及哪个测量结果是流体测量结果。

在又一方面，控制器还可被配置为确定一系列测量结果中的哪些测量结果分别对应于边沿的第一部分(即，边沿的第一部分的边沿测量结果)、流体的顶部表面以及与边沿的第一部分相对的边沿的第二部分(即，边沿的第二部分的边沿测量结果)中的每一者。控制器可利用上述边缘查找技术来进行这些确定。然后，控制器可基于边沿的第一部分的边沿测量结果、边沿的第二部分的边沿测量结果和流体测量结果的平均值来确定流体液位。换句话讲，控制器确定边沿的第一部分的边沿测量结果的平均值、边沿的第二部分的边沿测量结果的平均值以及流体测量结果的平均值。控制器被进一步配置为将流体液位确定为：边沿的第一部分的边沿测量结果的平均值和边沿的第二部分的边沿测量结果的平均值减去到流体的顶部表面的平均距离的平均值。

在又一方面，系统可被配置为(i)当确定包含在样品容器内的流体相对于边沿的液位在预定范围之外或高于预定液位时，将样品容器输送到隔离区；以及(ii)当确定包含在样品容器内的流体相对于边沿的液位在预定范围之内或低于预定液位时，释放样品容器以在系统上进行后续处理，包括对流体执行测定。

本公开的另一个实施方案涉及用于检测包含在样品容器中的流体样品的液位的方法。样品容器具有封闭底部和容器壁，该容器壁从封闭底部延伸到限定样品容器的开口顶部的边沿。该方法可在本文所述的自动化系统或其他合适的系统上执行。该方法包括周期性地测量传感器与(i)样品容器的一个或多个表面和(ii)包含在样品容器内的流体的表面之间的距离，同时使传感器和样品容器中的至少一者相对于另一者移动，从而获得(i)传感器与样品容器的一个或多个表面之间的距离的一系列离散测量结果，包括测量传感器与样品容器的边沿之间的距离，以及(ii)传感器与包含在样品容器内的流体的表面之间的距离。

处理来自传感器的包括一系列离散表面距离测量结果的数字表示的输出信号，从而确定包含在样品容器内的流体相对于样品容器的边沿的液位(即，流体液位或顶部空间)。

在该方法的又一个方面，传感器可安装在线性平移器上，该线性平移器相对于样品容器移动传感器以获得一系列离散表面距离测量结果。在另一方面，传感器可相对于样品容器固定地安装，使得样品容器在获得一系列测量结果的步骤期间相对于传感器移动。

在另一方面，该方法包括将样品容器插入样品容器保持器中。样品容器保持器被配置为以大致直立的取向支撑样品容器，使得终止于边沿的容器壁的上部部分位于样品容器保持器上方。

在另一方面，将样品容器插入样品容器保持器中的步骤可包括将样品容器的封闭底部安置在样品容器保持器的凹部中。样品容器保持器可以是大致圆柱形的圆盘，并且凹部可形成在圆盘的基部中。此外，容器保持器还可包括从圆盘向上延伸的多个指状物，该指状物被配置为以大致竖直的取向支撑样品容器。

在又一方面，在将样品容器插入样品容器保持器的步骤期间，样品容器保持器可定位在自动化传送机上。传送机可被配置为在样品处理系统的相应站之间输送样品容器保持器。站可包括被配置为对流体执行分析程序的分析仪，诸如分子测定或其他合适的测定。此外，可在样品容器保持器定位在自动化传送机上时获得一系列测量结果。

在另一方面，在将样品容器插入样品容器保持器中的步骤之前，该方法包括将保持样品容器的容器架装载到样品处理系统的输入站中，其中容器架被配置为保持多个样品容器。在将样品架装载到输入站中之后，该方法还可包括使用抓取机器人从样品容器架移除样品容器并且使用抓取机器人执行插入步骤。在又一方面，传感器可设置在输入站处。

在又一方面，处理输出信号的步骤还包括确定样品容器相对于样品容器保持器的取向。例如，取向可以是样品容器相对于样品容器保持器的竖直轴线的倾斜角。在另一特征中，该方法还包括如果倾斜角大于预定倾斜角，则将样品容器输送到隔离区。

在又一方面，一系列离散表面距离测量结果包括(i)传感器与边沿的第一部分之间的多个距离测量结果(第一边沿测量结果)，和(ii)传感器与边沿的第二部分之间的多个距离测量结果(第二边沿测量结果)，并且该方法还可包括根据第一边沿测量结果与第二边沿测量结果之间的差值来确定样品容器相对于样品容器保持器的竖直轴线的倾斜角的步骤。

在该方法的另一方面，传感器是超声传感器。

在另一方面，该方法还包括确定样品容器的一个或多个物理特性。例如，物理特性可包括高度、直径、形状和/或盖的存在或不存在中的一者或多者。在另一方面，使用激光器、成像装置和/或其他合适的检测器来确定一个或多个物理特性。

在又一方面，处理输出信号的步骤还包括基于样品容器的一个或多个物理特性和包含在样品容器内的流体的液位，来确定包含在样品容器内的流体的体积。

在另一方面，该方法还包括典型地在样品容器处于用于获得一系列离散表面距离测量结果的位置时，读取样品容器上的机器可读标记。

在另一方面，该方法还包括当确定包含在样品容器内的流体的液位在预定范围之外或高于预定液位时，将样品容器输送到隔离区。此外，该方法还可包括当确定包含在样品容器内的流体的液位在预定范围之内或低于预定液位时释放样品容器以进行处理。

在另一特征中，该方法包括，在获得一系列表面距离测量结果的步骤期间，使用支撑传感器的竖直平移器来调节传感器的竖直位置，以将传感器定位在距样品容器的边沿的预定距离或测量范围内。

在该方法的另一方面，通过传感器以每秒10-20次测量的速率获得一系列测量结果。在另一方面，在传感器和样品容器保持器以从2.5mm/秒至10mm/秒的速率相对于彼此移动的情况下获得一系列测量结果。

在另一方面，该方法还包括，在处理输出信号的步骤之后，将样品容器输送到分析仪；从样品容器取出流体的等分试样并且将其转移到包含在分析仪内的反应容器；以及对流体的等分试样执行分析程序。分析程序可以是分子测定或其他合适的测定。在另一方面，样品容器可以是样品管。

因此，本公开提供了用于处理样品容器中的流体样品以测量和确定流体样品和样品容器的一个或多个尺寸特征(诸如流体液位、样品容器的物理尺寸和/或流体样品的体积)的自动化系统和方法。

附图说明

参考附图更详细地描述实施方案的前述和其他方面，其中相同的附图标号指代相同的元件，并且对相同的元件的描述应适用于所有所描述的相关实施方案：

图1是用于处理包含在样品容器中的流体样品的例示性自动化系统的示意图；

图2A是样品管和盖形式的例示性样品容器的侧视图；

图2B是图2A的样品容器的横截面；

图3是例示性样品容器保持器的透视前视图；

图4是图1的自动化系统的例示性输入站的示意图；

图5是图1中标识的例示性输入站的后视透视图，示出了样品容器检测器系统和流体测量系统；

图6是图5的输入站的后视透视图，示出了流体测量系统中的样品容器；

图7是图6的输入站的后视透视图，示出了处于用于进行距离测量的位置的流体液位测量系统的距离传感器；

图8是描绘在一个例示性实施方案中用于使用图1的自动化系统来确定相对于样品容器的边沿的流体液位的方法的图示；

图9是描绘在一个例示性实施方案中用于使用图1的自动化系统来确定相对于样品容器的边沿的流体液位的算法的图示；

图10是描绘在另一个例示性实施方案中用于使用图1的自动化系统来确定相对于样品容器的边沿的流体液位的算法的图示。

具体实施方式

除非另外规定，否则本文中使用的所有技术术语、符号和其他科学术语都具有与本公开所属领域的一般技术人员通常所理解的相同的含义。本文中所提及的所有专利案、申请案、公开申请案和其他公开案均以全文引用的方式并入。如果本公开中所阐述的定义与这些参考文献中的定义有冲突或以其他方式不相容，那么本公开中所阐述的定义胜过以引用的方式并入本文中的定义。本文中描述或参考的参考文献都不认为是本公开的现有技术。

在说明书中，对“一个实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”、“例示性实施方案”、“一些方面”、“另一方面”、“方面”等的参考指示所描述的实施方案可以包括具体特征、结构或特性，但每一个实施方案可能未必包括具体特征、结构或特性。此外，这类词组未必是指相同实施方案。此外，当关于实施方案描述具体特征、结构或特性时，这类特征、结构或特性也是关于其他实施方案的说明(无论是否明确描述)。如本文中所使用，“一”意指“至少一个”或“一个或多个”。

如本文所用，术语“样品”是指怀疑含有至少一种感兴趣的分析物的任何物质。感兴趣的分析物可以是例如核酸、蛋白质、朊病毒、化学品或类似物。该物质可以来自任何来源，包含动物、工业过程、环境、水源、食品或固体表面(例如，医疗设施中的表面)。从动物身上获得的物质可以包含(例如)血液或血液制品、尿液、粘液、痰、唾液、精液、眼泪、脓液、粪便、鼻咽或用拭子或其他采集装置获得的泌尿生殖系统样本，以及其他体液或材料。术语“样品”将被理解为意指呈其天然形式或达到任何加工阶段的样品。

如本文所用，术语“容器”是指任何类型的流体容器，包含例如管、小瓶、比色皿、盒、微量滴定板等，其被配置成容纳样品或另一种流体(在本文中统称为流体)。示例性容器的非限制性示例包括(例如)

尿液样本输送管、

样本传送管、BD

等。

如本文所用，术语“抓取机器人”是指在X、Y和/或Z方向上平移容器的机电装置，诸如拾取和放置装置。

如本文所用，术语“传送机”是指用于沿限定路径将物品(例如，容器)从一个位置输送到另一位置的机械设备。示例性传送机的非限制性示例包含机器人、皮带(例如，移动皮带、在轨道、轨、皮带等上移动的穿梭车/车厢)、磁性装置、齿轮系统、电缆系统、真空系统、带轮子的自动驾驶汽车等。

如本文中所使用，术语“测定”是用于检测和/或量化样品中的分析物的程序。使包含或怀疑包含分析物的样品与一种或多种试剂接触且经历允许产生可检测信号的条件，该可检测信号提供关于存在分析物或样品中的分析物的量(例如质量或浓度)的信息。

如本文所用，术语“分析仪”是指能够执行一个或多个测定步骤的自动化仪器，包含确定怀疑存在于流体样品中的一种或多种分析物的存在或不存在的步骤。

如本文所使用，术语“分析物”是指存在或怀疑存在于样品中并且作为测定中的检测目标的分子。分析物的例示性类型包括生物学大分子，如核酸、多肽和朊病毒。

如本文中所使用，术语“分子测定”是用于特异性检测和/或量化目标分子(如目标核酸)的程序。使包含或怀疑包含目标分子的样品与一种或多种试剂接触，包括至少一种对目标分子具有特异性的试剂，并且经历允许产生可检测信号的条件，该可检测信号提供关于是否存在目标分子的信息。例如，当分子测定是聚合酶链反应(PCR)时，试剂包括对目标具有特异性的引物，并且可检测信号的产生可至少部分地通过提供在存在目标的情况下，与由引物产生的扩增子杂交的经标记的探针来实现。或者，试剂可以包括用于检测双股核酸的形成的插入染料。

如本文中所使用，术语“试剂”是指除测定的样品材料和产物以外，任何参与分子测定的物质或其组合。例示性试剂包括核苷酸、酶、引物、探针和盐。

图1示出了用于处理包含在样品容器104中的流体样品102(参见图2)的自动化系统100的示意图。在该例示性实施方案中，自动化系统100被配置为处理多个样品容器104。自动化系统100包括多个站106，包括输入站106a、输出站106b、脱盖站106c、样品准备站106d、一个或多个分析仪站106e(示出了两个分析仪站106e，但在自动化系统100中可采用任何合适数量的分析仪站106e，包括仅一个站)、加盖站106g和存储站106h。自动化系统100可具有适用于系统100的预期用途的任何不同数量和类型的站106，包括具有一个以上的每种类型的站106。自动化系统100还包括自动化传送机系统108，该自动化传送机系统被配置为连接每个站106并且在站106之间输送样品容器104。例示性传送机系统包括描述于美国专利案第9,766,258号和第9,776,811号中的那些传送机系统。

在所示的实施方案中，自动化系统100被配置为利用样品管104(例如，试管)作为样品容器104。例示性样品管104在图2A和图2B中示出。样品管104是具有封闭底部110和从封闭底部110延伸到边沿114的圆柱形容器壁112的圆柱形管。边沿114限定样品管104的开口顶部116。样品管104可具有带螺纹的顶部部分109，用于附接具有配合螺纹的盖107。样品容器104可以是具有封闭底部和限定开口顶部的边沿的任何合适的流体样品容器。例如，样品容器104可以是具有合适形状和尺寸的任何其他合适的流体容器。样品管104包含具有顶部表面103的流体样品102。

自动化系统100利用样品容器保持器118来围绕系统100保持和输送样品容器104。图3示出了例示性样品容器保持器118。样品容器保持器118呈具有圆柱形基部122的大致圆柱形圆盘120的形式。例示性圆盘描述于美国临时申请第62/891,728号和美国专利申请第17/003,754号中。圆盘120的基部122具有凹部125，该凹部安置样品容器104的封闭底部110。基部122还可具有一个或多个凹槽123，这些凹槽被配置为接纳传送机轨道119的一对相对的导轨并且沿其滑动。圆盘120还具有从基部122向上延伸的多个指状物124，这些指状物被配置为以竖直取向支撑样品容器104。指状物124以圆形图案布置以便匹配样品容器104的圆柱形形状。指状物124延伸到样品容器104的边沿114下方的点，使得样品容器104的上部部分126(包括边沿114)在指状物124上方并且暴露。指状物124的顶部部分128从顶部向内渐缩，以在于圆盘120的指状物124之间插入样品容器104时提供引导。当样品容器104被插入样品容器保持器118中时，锥形顶部部分128还有助于使指状物124偏转。输入站106a具有样品容器处理系统130a，该样品容器处理系统被配置为从支撑多个样品容器104的样品容器架111移除样品容器104并且将其转移到相应的样品容器保持器118中。

自动化系统100具有计算机化控制器105，该计算机化控制器控制每个部件的操作，以便整合和协调在处理包含在样品容器104中的流体样品102时涉及的部件，包括例如确定样品容器104中的流体样品102的液位、确定是否隔离样品容器104以及/或者对流体样品102执行一个或多个分析程序。控制器105可包括主控制器105i和一个或多个子系统控制器。例如，每个站106可具有对应的子系统控制器105，用于控制相应的站106并且还与主控制器105i和其他子系统控制器105进行协调。因此，输入站106a具有输入站控制器105a，输出站106b具有输出站控制器105b，脱盖站106c具有脱盖站控制器105c，样品准备站106d具有样品准备站控制器105d，第一分析仪站106e具有第一分析仪站控制器105e1，第二分析仪站106e具有第二分析仪站控制器105e2，加盖站106g具有加盖站控制器105g，存储站具有存储站控制器105h，传送机系统108具有传送机控制器105j。主控制器105i可被配置为针对每个样品102寻址高层路由逻辑。换句话讲，它可仅指示通过系统100的路径或工作流，诸如包括站106a、站106c、至少一个站106e、站106g和站106h的路径。传送机控制器105j可被配置为管理关于如何将每个流体样品102(以及包含相应流体样品102的样品容器104)物理地路由到所有站106的所有细节，如主控制器105i所指示的。站106内的各个控制器105处于最低层，并且监视和控制相应站的所有部件，包括传感器、马达和致动器等。

站106和传送机系统108被配置为在自动化系统100周围处理和输送样品容器保持器118和被接纳在样品容器保持器118中的样品容器104(统称为装载的样品容器保持器118)。传送机系统108在自动化系统100的站106之间输送装载的样品容器保持器118。自动化传送机系统108由传送机控制器105j控制。

传送机系统108可以是用于沿着限定的路径在站106之间输送装载的样品容器保持器118或以其他方式促进其输送的任何设备。在所示的实施方案中，传送机系统108包括传送机轨道119和传送机控制器105j。传送机系统108使用传送机轨道119，该传送机轨道包括主传送机线路184、分别与每个站106相关联的多个分支线路182、和包括返回线路184a、184b的一个或多个再循环回路。传送机系统108可由任何其他合适的传送机形成，诸如机器人、带(诸如，例如移动带、在轨道、导轨等上移动的往返器/托架)、磁性装置、齿轮系统、缆线系统、真空系统、具有轮子的自动化车，或用于在站106之间可控制地输送装载的样品容器保持器118的其他系统。

主传送机线路184用作用于在自动化系统100的不同站106之间输送装载的样品容器保持器118的主线路。在所示的实施方案中，主传送机线路184具有封闭的几何形状(例如，矩形)，这有利于装载的样品容器保持器118的单向移动。在另选的实施方案中，主传送机线路184可以是线性的和/或双向的。

分支线路182中的每个分支线路可用作缓冲队列，用于接纳一个或多个装载的样品容器保持器118并使其排队以在特定站106处进行处理。返回线路184a、184b形成闭合的内回路，这允许装载的样品容器保持器118在其等待进入一个或多个站106时循环。例如，如果站106的分支线路182具有装载的样品容器保持器118的满队列，则等待在该站106处进行处理的装载的样品容器保持器118可在内回路184a或184b上循环，直到分支线路182的队列具有可用空间。

传送机控制器105j被配置用于控制传送机系统108的功能，诸如在自动化系统100的站106之间输送装载的样品容器保持器118。主控制器105i可与传送机控制器105j通信，以指示传送机控制器105j在每个样品容器保持器118要被路由的路径上。因此，传送机控制器105j可控制装载的样品容器保持器118被输送到的站106，以及装载的样品容器保持器118将绕过哪些站106。传送机控制器105j可直接与各个站控制器105中的每个站控制器通信以管理每个样品容器保持器118的工作流路径。

每个站106被配置为在相应的站106内接纳、处理和移动样品容器保持器118和/或样品容器104。例如，站106的至少一部分可包括相应的样品容器处理系统130，用于在相应的站106内移动和/或操纵样品容器保持器118和/或样品容器104。容器处理系统130可包括抓取机器人，诸如拾取和放置装置，或其他类型的输送器。

一般而言，输入站106a用于接纳包含流体样品102的样品容器104并将其装载到自动化系统100上。输入站106a被配置为装载有容器架111，每个容器架支撑包含流体样品102的多个样品容器104，并且将样品容器104装载到传送机系统108上。容器架111可被配置为保持任何合适数量的样品容器104，诸如每个架111保持50-500个、10-100个、10-50个等样品容器104。下文更详细地描述输入站106a。

每个分析仪站106e被配置为通过对样本的至少等分试样执行分析测试来处理包含在样品容器104中的流体样品102。此类测试可包括分子测试(例如，基于核酸的测定)、测序测定、免疫测定、化学分析等。此类分析仪站106e的非限制性示例包括自动化分析仪，诸如，例如由Hologic,Inc.,Marlborough,Mass销售的

和PANTHER

系统。在所示的实施方案中，每个分析仪站106e可被配置用于经由自动装载(使用传送机系统108)或通过样品架(未示出)手动装载来接纳样品容器104。在美国临时申请第62/951,019号中描述了样品容器的自动装载的示例。

分析仪站106e可以是专用的或冗余的，以允许对包含在样品容器104中的流体样品102的分析任务的更高吞吐量。通常，分析仪站106e从样品容器104中提取流体或液化的流体样品102，并且将流体样品102与反应器皿(诸如比色皿、管、小瓶、微量滴定板等)中的试剂混合，这之后可将器皿密封、加盖或以其他方式封闭。在将样本与试剂混合之后，使反应器皿的内容物经受一系列测试条件。

样品准备站106d被配置为准备包含在样品容器104中的流体样品102，用于在一个或多个分析仪站106e中进行测试。例如，样品准备站106d可以是等分模块，该等分模块被配置用于将流体样品102的一部分从一种类型的样品容器(例如，具有与样品容器104不同的形状的容器)转移到另一种类型的样品容器(例如，样品容器104)，以供分析仪站106中的至少一个分析仪站用来对所转移的流体样品102执行测试。例示性等分模块描述于美国专利第9,335,336号中。样品准备站106还可将流体样品102(或其一部分)与来自另一容器(例如，散装试剂容器)的试剂混合，以便准备流体样品102以在分析仪站106中的至少一个分析仪站中进行测试。因此，样品准备站106d可包括抽吸和分配流体样品102和/或试剂的一个或多个移液器(未示出)。样品准备站106d的非限制性示例是由Hologic,Inc.,Marlborough,Mass销售的

仪器。

存储站106h被配置为自动装载、存储和卸载样品容器104，例如，完成的样品容器104(即，包含已经完成工作流的流体样品102的样品容器104)，和/或包含以低频率测试的流体样品102的样品容器104，直到存在足够数量的此类流体样品102用于测试。存储站106h被配置为处理和存储多个容器架111(或被配置为保持多个样品容器104的其他容器架)。一些架111可装满样品容器104，而其他架可具有用于接纳将被存储在存储站106h中的其他样品容器104的开口。存储站106h的样品容器处理系统130h被配置为将样品容器104从传送机系统108上的样品容器保持器118转移到存储系统106h内的容器架111中，以便存储这种样品容器104。样品容器处理系统130h还被配置为将所存储的样品容器104从存储系统106内的容器架111转移到样品容器保持器118中，以便将这种样品容器104装载到传送机系统108上以进行进一步处理。在2020年4月23日提交的美国临时申请第63/014,624号中公开了例示性存储站以及用于处理流体样品的自动化系统的其他特征。脱盖站106c被配置用于在处理包含在其中的流体样品102之前从样品容器104(图2A中示出了一个示例)移除盖107。合适的脱盖站的示例描述于美国专利第6,321,619号和第7,152,504号中。在所示的实施方案中，脱盖站106c沿着传送机108位于样品准备站106d和分析仪站106e之前。脱盖站106c可能够从加盖的样品容器104移除不同类型的盖，并且在一些实施方案中，脱盖站106c可能够从样品容器104仅移除单一类型的盖107。在后一种情况下，可沿着传送机系统108提供多个脱盖站106c，每个脱盖站能够从加盖的样品容器104移除不同类型的盖107。此外，样品容器104可具有可刺穿的盖(未示出)，并且此类样品容器104可绕过或穿过脱盖站106c并且被直接输送到样品准备站106d和/或分析仪站106e以进行处理。

加盖站106g被配置用于例如在从分析仪站106e中的样品容器104提取流体样品之后将盖107(例如，替换盖或塞)安装到端部开口的样品容器104上。合适的加盖站的示例描述于美国专利第6,321,619号和第7,152,504号中。在所示实施方案中，加盖站106g沿着传送机系统108位于一侧上的分析仪站106e与另一侧上的存储站106h和输出站106b之间。加盖站106g可能够将不同类型的盖107安装到端部开口的样品容器104，并且在一些实施方案中，加盖站106g可能够仅将单一类型的盖107联接到端部开口的样品容器104。在后一种情况下，可沿着传送机系统108提供多个加盖站106g，每个加盖站能够将不同类型的盖107安装到端部开口的样品容器104。样品容器104可具有可刺穿的盖(未示出)，并且此类样品容器104可在途中绕过或穿过加盖站106g到达存储站106h或输出站106b。

输出站106b被配置为接纳样品容器104并且将其从传送机系统108移除。例如，样品容器104可在其流体样品102已经在自动化系统100上处理之后被卸载，或者因为样品容器104被拒绝，或者由于一些其他原因。输出站106b被配置为使用输出站106b的样品容器处理系统130b来将样品容器104从传送机系统108上的其相应的样品容器保持器118移除，并且将样品容器104放置到容器架111(或其他容器保持器)中。一旦架111被样品容器104充分填充，就可从输出站106移除架111，从而从自动化系统100移除样品容器104。

参见图1、图4和图5，现在将更详细地描述输入站106a。输入站106a被配置为将包含流体样品102的样品容器104装载到自动化系统100上。在所示的实施方案中，包含流体样品102的样品容器104被装载到被配置为保持多个样品容器104的容器架111中。容器架111可被配置为保持任何合适数量的样品容器104，诸如每个架111保持50-500个、10-100个、10-50个等样品容器104。容器架111被装载到输入站106a中(例如，手动地或使用机器人系统，未示出)。输入站106a具有输入站控制器105a，该输入站控制器控制输入站106a的操作。一旦从输入站106a中的容器架111移除了样品容器104，其就被插入到样品容器检测器系统134中的样品容器保持器118中。样品容器的特征在于确定样品容器104的样品容器特性，该样品容器特性用于生成样品容器数据。例如，输入站106a可确定样品容器高度、形状、直径、底部轮廓、顶部空间(如果未加盖)和条形码ID。样品容器数据可被传输到传送机控制器105j，该传送机控制器可将样品容器数据向上输送到主控制器105i以获取指令。主控制器105i确定样品容器104的打开测试命令，主控制器105i可将样品容器104的路由指令传输到传送机控制器105j。

输入站控制器105a可操作地耦接到输入站106a的部件，以便接收部件的数据信号、处理数据信号并且基于数据信号来控制输入站106a的操作。

输入站106a的输入站样品容器处理系统130a包括抓取机器人131，该抓取机器人被配置为从容器架111移除样品容器104并且将每个样品容器104插入到相应的样品容器保持器118中。抓取机器人131可以是用于从容器架111移除样品容器104并将其插入到样品容器保持器118中的任何合适的机器人，诸如拾取和放置机器人等。

如图4至图7所示，输入站106a具有样品容器检测器系统134，该样品容器检测器系统被配置为确定样品容器104的一个或多个物理特性。样品容器检测器系统134包括一个或多个合适的检测器136，其优选地包括能够达到亚毫米分辨率的至少一个高分辨率检测器。至少一个高分辨率检测器136可以是宽幅激光测量传感器(例如，得自

Corp.的ZX-GT智能传感器)、2D激光轮廓仪、成像装置(例如，基于CCD传感器的相机或CMOS传感器相机)、或单点距离测量传感器(例如，得自KEYENCE的共焦位移传感器CL-3000系列)。如果检测器系统134包括高分辨率检测器136，则该高分辨率检测器可以是光传感器140的阵列的补充或替代。与光传感器140的阵列不同，高分辨率检测器136可用于检测样品容器104的形状或用于确定样品容器104的尺寸。

样品容器检测器系统134可被定位和配置为，在样品容器104被插入到样品容器保持器118中之前或在其被插入到样品容器保持器118中之后检测样品容器104的物理特性。例如，在前一种情况下，输入站106a的抓取机器人131可从容器架取出样品容器并将样品容器104移动到检测器136的检测区中，并且检测器136被激活以检测样品容器104的一个或多个物理特性。在后一种情况下，装载的样品容器保持器118被移动到检测器136的检测区中，并且检测器136被激活以检测样品容器104的一个或多个物理特性。如图4所示，在一个实施方案中，检测器136包括以竖直对齐方式布置的光传感器140的阵列，并且样品容器104被放置在光传感器140的阵列的检测区中以便检测样品容器104的高度。光传感器140a、140b和140c可以是具有内置发射器/接收器的反射传感器、反射光纤光学传感器等。样品容器检测器系统134可通过在样品容器104被插入到光传感器140的阵列的检测区中时确定光传感器140a、140b和140c中的哪个光传感器被样品容器104的底部部分中断，来确定样品容器104在几个不同的预期高度中的高度。

通过获知样品容器104的高度，也可获知样品容器104的对应体积容量。例如，为了从三个不同尺寸的样品容器104中确定样品容器104的体积容量，样品容器检测器系统134可将大试管(例如，100mL试管)、中等试管(例如，75mL试管)和小试管(例如，50mL试管)区分开来。为此，当抓取机器人131将样品容器104插入到光传感器140的阵列的检测区域中时，样品容器检测器系统134确定光传感器140a、140b、140c中的哪个光传感器被样品容器104的底部部分中断。如果仅第一光传感器140a被样品容器104的底部部分中断，则样品容器检测器系统134确定样品容器104是小试管。如果光传感器140a、140b被样品容器104的底部部分中断，并且光传感器140c未被中断，则样品容器检测器系统134确定样品容器104是中等试管。并且如果所有三个光传感器140a、140b、140c都被样品容器104的底部部分中断，则样品容器检测器系统134确定样品容器104是大试管。光传感器140的阵列可被配置为通过利用n-1个光传感器140来确定任何期望数量的“n”个不同尺寸的样品容器104的尺寸(即，体积容量)，其中每个尺寸的样品容器具有不同的长度。

当采用宽幅激光测量传感器作为检测器136时，抓取机器人131从位于输入站106a中的样品容器架111取出样品容器104，将样品容器104横向地移动到样品容器检测器系统134上方的位置，并且然后将样品容器104竖直地降低到宽幅激光测量传感器的检测区中。当在检测区域中时，宽幅激光测量传感器可检测样品容器104的形状并且/或者确定其尺寸。该过程同样适用于成像装置，不同的是，样品容器104被定位在成像装置(例如，相机)的视场内，并且成像装置获得样品容器104的图像。样品容器检测器系统134分析图像并且可确定样品容器104的形状和/或尺寸。样品容器检测器系统134可使用关于样品容器104的形状和/或尺寸的信息来确定样品容器104的类型(例如，50mL、75mL或100mL管)，这是其体积容量的指示。样品容器检测器系统134还可用于确定填充有流体样品102的样品容器104的其他特性，如本文所述。

对于单点距离测量传感器，该传感器在样品容器104上扫描以测量其直径和/或任何其他特征。

样品容器检测器系统134可包括一个或多个盖检测器135(盖检测器135被定位成检测与不同尺寸的样品容器104相关联的盖107)，以通过确定样品管104是否具有固定到其开口顶部116的盖107来确定盖的存在或不存在。盖检测器135可以是反射光纤光学传感器或其他合适的传感器。样品容器检测器系统134还可被配置为向控制器105发送表示样品管104的盖状态的输出信号。

样品容器检测器系统134还可包括读取器137，该读取器被配置为读取样品容器104上的机器可读标记139(参见图2B)，诸如条形码、机器可读文本等。另选地，读取器137可位于输入站106a的流体液位测量系统144上(或者以其他方式与其相关联)。

流体液位测量系统144包括被配置为测量从传感器到特征的距离的距离传感器146。距离传感器146可以是超声传感器，诸如可从Baumer Electric AG,Hummelstrasse17,8501Frauenfeld,Switzerland获得的系列9超声传感器、激光传感器、或其他合适的传感器。可具有束柱器147的距离传感器146被竖直向下取向并且测量从距离传感器146到表面的竖直距离，该表面诸如样品容器104的边沿114(已知或确定为不具有固定到样品容器104的开口端116的盖)、流体样品102的顶部表面103或其他期望表面。距离传感器146是高精度的，优选地具有不超过0.3mm的分辨率，并且更优选地具有不超过0.1mm的分辨率。该距离传感器146也是快速的，优选地具有不超过10毫秒的响应时间，更优选地具有不超过7毫秒的响应时间，并且甚至更优选地具有不超过5毫秒的响应时间。因此，距离传感器146能够在短时间段内进行多次测量，包括在距离传感器146相对于样品容器104可控制地移动或者样品容器104相对于距离传感器146可控制地移动时周期性地测量到测量表面(即，样品容器104的边沿114和流体样品102的表面103)的距离，以获得距离传感器146与测量表面之间的距离的一系列离散测量结果。例如，该一系列测量结果可由距离传感器146以每秒10-20次测量、每秒10-100次测量、每秒至少10次测量或每秒至少50次测量的速率获得。距离传感器146的快速响应时间还允许距离传感器146相对于样品容器104以从2.5mm/秒到10mm/秒的相对快的速率移动，使得距离传感器146可快速地获得到边沿114和流体表面103的距离的一系列测量结果，诸如在小于10秒、小于7.5秒或小于5秒内。

当距离传感器146在样品容器104上横向移动时，或者当样品容器104相对于距离传感器146横向移动时，也可通过使距离传感器停止在特定位置处来获得测量结果。在每个特定位置处，进行几次距离测量并取平均值。该过程可通过扫描足以计算顶部空间117的样品容器104和流体表面103的全部或任何部分(例如，获得半轮廓)来执行。

流体液位测量系统144还包括可操作地耦接到距离传感器146的传感器接口148。传感器接口148可以是用于将表面距离测量结果的表示输送到输入站控制器105a的数字或模拟接口。距离传感器146和/或传感器接口148提供由输入站控制器105a和/或主控制器105i接收的表示距离测量结果的输出信号。输出信号可以是数字表示或模拟表示。

在图1、图4和图5的实施方案中，输入站控制器105a被配置为在样品容器104(和/或对应的样品容器保持器118)静止时可控制地移动距离传感器146。在该实施方案中，距离传感器146由水平线性平移器150支撑。水平线性平移器150可以是线性平台，其相对于静止样品容器104可控制地移动距离传感器146，并且提供表示平台150的水平位置的水平平台位置信号。因此，可根据水平平台位置信号来确定距离传感器146的水平位置。水平线性平移器150可操作地耦接到输入站控制器105a，该输入站控制器可控制地致动水平线性平移器150并接收水平平台位置信号。输入站控制器105a被配置为处理水平平台位置信号以确定距离传感器146的水平位置。

为了精确地定位和取向样品容器104以执行样品容器104和流体样品102的测量扫描，流体液位测量系统144还可包括容器夹具152，该容器夹具被配置为抓取样品容器104并且将样品容器104置于测量位置的中心。容器夹具152将样品容器104的中心定位在距离传感器146和水平线性平移器150的扫描轴线154上。这确保距离传感器146沿着样品容器104的中心一致地测量样品容器104。例如，对于样品管104，如图2A至图2B所示，距离传感器146沿着每个样品管104的直径扫描。容器夹具152被配置为竖直地取向样品容器104，使得样品容器104的中心轴线157在测量扫描期间大致竖直。然而，如果容器夹具152不正确地抓取(或不抓取)样品容器104，则当样品容器104被接纳在样品容器保持器118内时，其可能相对于竖直方向以某个角度倾斜。由于这种可能性，可使用距离传感器146来执行测量扫描，以(i)确定流体样品102相对于边沿114的液位和/或(ii)确定样品容器104的倾斜角，如本文所述。

输入站控制器105a被配置为操作水平线性平移器150，以沿着扫描轴线154在样品容器104的一个或多个表面(包括边沿114)和流体样品102的顶部表面103上定位和移动距离传感器146。当距离传感器146移动时，控制器接收表示距离传感器146的位置的水平平台位置信号。同时，输入站控制器105a操作距离传感器146，以获得距离传感器146与样品容器104的一个或多个表面和流体样品102的顶部表面103之间的一系列离散测量结果。距离传感器146和/或传感器接口148输出表示一系列离散测量结果的输出信号。输入站控制器105a接收和处理水平平台位置信号和输出信号，以确定流体样品102相对于样品容器104的边沿114的液位，如本文进一步描述。

距离传感器146还可由竖直线性平移器平台156支撑，该竖直线性平移器平台由平台马达155操作并且相对于样品容器104竖直地移动距离传感器146。竖直线性平移器156调节距离传感器146的位置，使得其定位在距离传感器146的距离测量范围内。例如，距离传感器146可对该距离传感器可测量距离或该距离传感器更准确的距测量表面的距离具有限制。例如，可从Baumer Electric AG获得的系列9超声传感器具有从约3mm至约150mm的测量范围。竖直线性平移器156也可以是线性平台，其相对于静止样品容器104可控制地竖直移动距离传感器146，并且提供表示平台的竖直位置的竖直平台位置信号。因此，可根据竖直平台位置信号来确定距离传感器146的竖直位置。竖直线性平移器156可操作地耦接到可控制地致动竖直线性平移器156的控制器105a。

因此，竖直线性平移器156允许自动化系统100通过将距离传感器146的竖直位置调节到距样品容器104的边沿114的预定距离，来适应不同尺寸的样品容器104。如本文所述，样品容器检测器系统134可确定样品容器104的类型、尺寸和/或形状。一旦系统100确定了被测量样品容器104的特性，就可操作竖直线性平移器156以将距离传感器146的竖直位置调节到预定位置，该预定位置将距离传感器146竖直地定位在距离传感器对样品容器104的边沿114以及流体样品102的预期表面103的测量范围内。例如，在关于具有100mm和75mm高度的样品管104的上述示例中，竖直线性平移器被调节以将距离传感器146定位成对于75mm样品管比对于100mm样品管更低，因为样品容器104的底部110以相同的位置(即，相对于传送机轨道119的高度)安置在它们相应样品容器保持器118的凹部124中。

另选地，距离传感器146可安装在相对于样品容器104的固定水平位置，并且样品容器104相对于距离传感器146移动，以便获得一系列距离测量结果。例如，样品容器104可定位在传送机系统108上，并且传送机系统108相对于固定的距离传感器146移动样品传送机，同时距离传感器146获得一系列距离测量结果。

样品容器检测器系统134与输入站控制器105a通信，并且将表示样品容器104的物理特性的输出信号发送到输入站控制器105a。

输入站控制器105a被配置为接收和处理表示来自流体液位测量系统144的距离测量结果的输出信号，并且确定样品容器104中的流体102相对于边沿114的液位。尽管在所示实施方案中，输入站控制器105a接收和处理流体液位测量系统144的输出信号，但诸如主控制器105i等的另一控制器105也可被配置为执行这一操作。输入站控制器105a具有流体液位软件应用程序158，用于分析距离测量结果的输出信号并且确定流体102相对于边沿114的液位。这里所指的每个距离测量结果由距离传感器146测量，该距离传感器提供表示所测量的特征与距离传感器146之间的距离的输出信号。

在一个实施方案中，流体液位软件应用程序158被配置为通过到流体102的顶部表面103的距离测量结果(称为“流体测量结果”)与到样品容器104的边沿114的距离测量结果(称为“边沿测量结果”)的差值，来确定相对于边沿114的流体液位。

参见图8，在另一个实施方案中，流体液位软件应用程序158被配置为使用多个流体测量结果的平均值和多个边沿测量结果的平均值，来确定相对于边沿114的流体液位。如本文所述，自动化系统100被配置为可控制地使距离传感器146或样品容器104中的至少一者相对于另一者移动，同时距离传感器146周期性地测量传感器146与(i)样品容器104的一个或多个表面和(ii)包含在样品容器内的流体102的表面103之间的距离，以获得一系列离散表面距离测量结果，包括多个流体测量结果(在顶部表面103的不同位置处)和多个边沿测量结果(在边沿114的不同位置处)。控制器105a接收一系列流体测量结果和边沿测量结果。另外，当距离传感器146或样品容器104相对于另一者移动(或距离传感器146和样品容器104两者都相对于彼此移动)，并且进行一系列离散测量时，控制器105a接收距离传感器146的水平平台位置信号和输出信号。控制器105a将每个距离测量结果与传感器位置相关联，使得控制器105能够生成该测量的距离测量结果曲线160。图8示出了例示性距离测量结果曲线160，其绘制了距离测量结果与测量位置的关系。如图8所示，距离传感器146从样品容器104的开口顶部116的左侧的位置开始扫描，并且提供在曲线160的左侧描绘的多个测量结果162。当距离传感器146相对于样品容器104向右移动时(距离传感器146移动的方向并不关键)，距离传感器146针对边沿114的第一侧提供多个第一边沿测量结果164。进一步向右移动，距离传感器146提供多个流体测量结果166。继续向右，距离传感器146针对与边沿114的第一侧相对的边沿114的第二侧提供多个第二边沿测量结果168。

流体液位软件应用程序158被配置为通过确定第一边沿测量结果164和第二边沿测量结果168的平均值以及流体测量结果166的平均值，来确定相对流体液位117(也称为相对流体液位117或“顶部空间117”)。流体液位软件应用程序158将相对流体液位117确定为流体测量结果平均值减去边沿测量结果平均值。

在图8中可注意到，第一边沿测量结果164实际上开始于边沿114的第一侧的左侧并且结束于边沿114的第一侧的右侧。相似地，第二边沿测量结果168实际上开始于边沿114的第二侧的左侧并且结束于边沿114的第二侧的右侧。流体测量结果166开始于流体表面103的最左边缘的右侧并且结束于流体表面103的最右边缘的左侧。测量结果164、168、166的数据点中的一些数据点沿着水平轴线与相应表面114和103的水平轴线位置不完全重合的原因在于，超声传感器发射从传感器发射器以具有增加的直径的锥形形式传播的声波。进入声波锥的任何表面都将被传感器解释为对象，并且将被检测以进行测量。因此，如图8所示，当传感器从左侧接近边沿114的第一侧和第二侧时，在传感器的水平轴线位置实际上与边沿114的第一侧或第二侧重合之前，边沿将被传感器检测到，并且分别生成第一边沿测量结果164和第二边沿测量结果168。当传感器向右移动经过边沿114的第一侧和第二侧时，在传感器的水平轴线位置实际上与边沿114的第一侧或第二侧重合之后，边沿将被传感器检测到，并且继续分别生成第一边沿测量结果164和第二边沿测量结果168。

流体液位软件应用程序158还可被配置为识别一系列离散测量结果中的测量结果是边沿测量结果还是流体测量结果。图9示出了被编程到流体液位软件应用程序158中的导数过滤方法。在该方法中，流体液位软件应用程序158确定一系列离散测量结果中的测量结果的变化率170(曲线160的导数)。然后，应用程序158识别变化率170的峰值172。峰值172识别边沿114的边缘，使得第一峰值172a与第二峰值172b之间的测量结果对应于针对边沿114的第一侧的第一边沿测量结果164，第二峰值172b与第三峰值172c之间的测量结果对应于流体测量结果166，并且第三峰值172c与第四峰值172d之间的测量结果对应于针对边沿114的第二侧的第二边沿测量结果。如上所述，相对流体液位117是流体测量结果166的平均值与边沿测量结果164、168的平均值的差值。

还可通过仅测量边沿114的第一侧或边沿114的第二侧中的一者，使用更快的扫描和更少的测量数据来确定相对流体液位117。在这种情况下，相对流体液位117是流体测量结果166的平均值减去第一边沿测量结果164的平均值，或者是流体测量结果166的平均值减去第二边沿测量结果168的平均值。

图10示出了流体液位软件应用程序158的又一算法，用于确定一系列离散测量结果中的测量结果是边沿测量结果还是流体测量结果。该算法类似于图9中描绘的算法，因为流体液位软件应用程序158确定一系列离散测量结果中的测量结果的变化率170(曲线160的导数)。该算法利用预定的正导数阈值174和负导数阈值176，并且然后确定哪些测量结果162在正导数阈值174和负导数阈值176之间。然后，该算法以与图9的算法相同的方式，确定阈值174和176之间的这些测量结果中的哪些测量结果对应于第一边沿测量结果164、流体测量结果166和第二边沿测量结果168。换句话讲，也在阈值174和176之间的第一峰值172a和第二峰值172b之间的测量结果对应于针对边沿114的第一侧的第一边沿测量结果164。也在阈值174和176之间的第二峰值172b和第三峰值172c之间的测量结果对应于流体测量结果166。并且也在阈值174和176之间的第三峰值172c和第四峰值172d之间的测量结果对应于针对边沿114的第二侧的第二边沿测量结果。如上所述，相对流体液位117则是流体测量结果166的平均值与边沿测量结果164、168的平均值的差值。

流体液位软件应用程序158还可被配置为基于一系列测量结果，来确定样品容器104的中心轴线157相对于样品容器保持器118的竖直轴线的倾斜角。在一种方式中，软件应用程序158确定边沿114的第一侧的高度与边沿114的第二侧的高度之间的差值。换句话讲，软件应用程序158确定(a)距离传感器146和边沿114的第一侧之间的距离与(b)距离传感器146和边沿114的第二侧之间的距离之间的差值。软件应用程序158可基于第一边沿测量结果164的平均值和第二边沿测量结果168的平均值或其他合适的方法来确定该差值。软件应用程序158还可使用上述方法来确定哪些测量结果是第一边沿测量结果164以及哪些测量结果是第二边沿测量结果168。可基于边沿114的第一侧和边沿114的第二侧的高度之间的差值以及这两个高度之间的距离(例如，边沿114的直径)来计算样品容器104的中心轴线157的倾斜角。因此，作为一个示例，中心轴线157与竖直方向的倾斜角可被计算为arc cos[(边沿的第一侧和边沿的第二侧的高度差)/(边沿的直径)]。

输入站控制器105a被进一步配置为确定样品容器104的相对流体液位117是否在预定范围之外或高于预定的设定液位。在该上下文中，术语“高于”意指流体的液位高于预定的、编程的或以其他方式设定的液位。此外，输入站控制器105a、输入站106a和/或自动化系统100可被配置为，如果样品容器104的相对流体液位117被确定为在预定液位之外或高于预定液位则隔离样品容器104。例如，如图4所示，输入站106a具有隔离区190，输入站106a的抓取机器人131将需要被隔离的样品容器104放置在该隔离区中。例如，为了降低流体样品102从样品容器104溢出或溅出的风险(这可能污染其他样品容器104或系统100的部件)，可设定相对流体液位117的预定最大液位(即，最小顶部空间)。如果输入站控制器105a确定样品容器104的相对流体液位117高于最大液位，则抓取机器人131从流体测量系统144取出样品容器104，并且将样品容器104放置到定位在输入站106a的隔离区190中的专用样品容器架111中。相似地，例如，可设定相对流体液位117的预定最小液位，以确保在样品容器104中有足够的流体样品102用于在自动化系统上进行处理(例如，在一个或多个分析仪站106e上运行一个或多个测试)。如果输入站控制器105a确定样品容器104的相对流体液位117低于最小液位，则样品容器104可以与具有超过最大液位的相对流体液位117的样品容器104相同的方式移动到定位在隔离区190中的专用样品容器架111。专用样品容器架111可被定位成用于从输入站106a的隔离区手动移除。

输入站控制器106a还可被配置为当确定相对流体液位117在预定范围之内或低于预定液位时，释放样品容器104以在自动化系统100上进行处理。例如，输入站控制器105a可被配置为，如果其确定相对流体液位117低于相对流体液位117的预定最大液位则释放样品容器。

输入站控制器105a还可被配置为，如果确定倾斜角在预定倾斜角范围之外或高于预定倾斜角则隔离样品容器。例如，输入站控制器105a可被编程为，如果确定倾斜角高于2°、高于5°或高于10°则隔离样品容器。

输入站控制器105a还可被配置为，如果确定倾斜角在预定倾斜角范围之内或高于预定倾斜角则释放样品容器。例如，输入站控制器105a可被编程为，如果确定倾斜角小于2°、小于5°或小于10°则释放样品容器104。

实施方案

本文所述的实施方案可涵盖或可实现下列一个或多个特征和有益效果。

实施方案1.一种用于检测包含在样品容器中的流体的液位的自动化系统，所述样品容器具有封闭底部和容器壁，所述容器壁从所述封闭底部延伸到限定所述样品容器的开口顶部的边沿，所述系统包括：传感器，所述传感器用于周期性地测量所述传感器分别与(i)所述样品容器的一个或多个表面和(ii)包含在所述样品容器内的流体的表面之间的距离，包括测量所述传感器与所述样品容器的所述边沿之间的距离，其中所述传感器和样品容器中的至少一者能够相对于另一者可控制地移动，以使所述传感器能够获得所述传感器与(i)所述样品容器的所述一个或多个表面和(ii)包含在所述样品容器内的所述流体的所述表面之间的距离的一系列离散表面距离测量结果；和控制器，所述控制器可操作地耦接到所述传感器并且被配置为接收和处理来自所述传感器的包括所述一系列离散表面距离测量结果的数字表示的输出信号，从而确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述样品容器的所述边沿的液位。

实施方案2.根据实施方案1所述的系统，其中所述输出信号还包括相对于所述样品容器的传感器位置，其中每个传感器位置与所述离散表面距离测量结果中的一个离散表面距离测量结果相关联。

实施方案3.根据实施方案1或2所述的系统，其中所述传感器由线性平移器支撑，所述线性平移器相对于所述样品容器移动所述传感器。

实施方案4.根据实施方案1或2所述的系统，其中所述传感器相对于所述样品容器固定地安装。

实施方案5.根据实施方案1所述的系统，其中所述传感器和所述样品容器中的一者或两者能够可控制地移动以在所述样品容器的所述边沿和所述流体的所述表面上执行线性扫描，从而允许所述传感器在所述扫描期间在所述边沿和所述流体的顶部表面上的不同位置处获得测量结果。

实施方案6.根据实施方案5所述的系统，其中所述线性扫描利用连续相对移动同时所述传感器获得所述测量结果。

实施方案7.根据实施方案5所述的系统，其中所述线性扫描利用间歇相对移动，其中间歇地停止所述移动以便所述传感器获得测量结果。

实施方案8.根据实施方案1至7中任一项所述的系统，其中：所述传感器被设置在用于将所述样品容器装载到所述系统上的输入站处；并且所述输入站包括被配置为保持多个样品容器的容器架和被配置为从所述架移除所述样品容器的抓取机器人。

实施方案9.根据实施方案8所述的系统，其中所述输入站还包括检测器系统，所述检测器系统被配置为确定所述样品容器的一个或多个物理特性。

实施方案10.根据实施方案9所述的系统，其中所述样品容器的所述一个或多个物理特性包括高度、直径、形状和固定到所述样品容器的顶端的盖的存在或不存在中的至少一者。

实施方案11.根据实施方案9或10所述的系统，其中所述检测器系统包括激光器和成像装置中的至少一者。

实施方案12.根据实施方案9至11中任一项所述的系统，其中所述控制器被进一步编程为基于所述样品容器的所述一个或多个物理特性中的至少一者和包含在所述样品容器内的所述流体的所述液位，来确定包含在所述样品容器内的所述流体的体积。

实施方案13.根据实施方案1至12中任一项所述的系统，其中所述传感器是超声传感器。

实施方案14.根据实施方案1至13中任一项所述的系统，其中所述一系列离散表面距离测量结果包括(i)所述传感器与所述样品容器的所述一个或多个表面之间的多个距离测量结果，包括所述传感器与所述边沿之间的多个距离测量结果(边沿测量结果)，和(ii)所述传感器与所述流体的所述表面之间的多个距离测量结果(流体测量结果)。

实施方案15.根据实施方案14所述的系统，其中所述控制器被配置为基于所述边沿测量结果的平均值和所述流体测量结果的平均值，来确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述边沿的所述液位。

实施方案16.根据实施方案1至15中任一项所述的系统，其中所述控制器被配置为确定所述一系列离散表面距离测量结果中的哪些测量结果对应于所述边沿的第一部分、所述流体的所述顶部表面以及与所述边沿的所述第一部分相对的所述边沿的第二部分中的每一者。

实施方案17.根据实施方案16所述的系统，其中所述控制器被配置为使用边缘查找技术来确定所述一系列离散表面距离测量结果中的哪些测量结果对应于所述边沿的所述第一部分、所述流体的所述顶部表面以及与所述边沿的所述第一部分相对的所述边沿的所述第二部分中的每一者，其中所述边缘查找技术包括：(a)分析所述一系列离散表面距离测量结果中的所述距离的变化率，将所述边沿的所述边缘识别为对应于所述变化率的峰值的测量结果，并且将所述峰值之间的所述测量结果识别为边沿测量结果或流体测量结果；或(b)识别所述一系列离散表面距离测量结果中的所述距离的所述变化率在阈值窗口内的测量结果。

实施方案18.根据实施方案1至17中任一项所述的系统，还包括用于支撑所述样品容器的样品容器保持器，使得终止于所述边沿处的所述容器壁的上部部分位于所述样品容器保持器上方；

实施方案19.根据实施方案18所述的系统，其中所述样品容器保持器包括凹部，所述凹部被配置为安置所述样品容器的所述封闭底部。

实施方案20.根据实施方案19所述的系统，其中所述样品容器保持器是大致圆柱形的圆盘，并且其中所述凹部形成在所述圆盘的基部中。

实施方案21.根据实施方案20所述的系统，其中所述容器保持器还包括从所述圆盘向上延伸的多个指状物，所述指状物被配置为以大致竖直的取向支撑所述样品容器。

实施方案22.根据实施方案18至21中任一项所述的系统，还包括自动化传送机，所述自动化传送机被配置为在所述系统的各个站之间输送所述样品容器保持器。

实施方案23.根据实施方案22所述的系统，其中所述站中的至少一个站是被配置为对所述流体执行分析程序的分析仪。

实施方案24.根据实施方案23所述的系统，其中所述分析程序是分子测定。

实施方案25.根据实施方案22至24中任一项所述的系统，其中所述传感器被配置为在所述样品容器保持器由所述传送机支撑的同时获得所述一系列离散表面距离测量结果。

实施方案26.根据实施方案18至25中任一项所述的系统，其中所述控制器被进一步编程为根据所述输出信号来确定所述样品容器相对于所述样品容器保持器的取向。

实施方案27.根据实施方案26所述的系统，其中所述取向包括所述样品容器相对于所述样品容器保持器的竖直轴线的倾斜角。

实施方案28.根据实施方案27所述的系统，其中所述一系列离散表面距离测量结果包括(i)所述传感器与所述边沿的第一部分之间的多个距离测量结果(第一边沿测量结果)，和(ii)所述传感器与所述边沿的第二部分之间的多个距离测量结果(第二边沿测量结果)，并且其中所述控制器被进一步编程为根据所述第一边沿测量结果与所述第二边沿测量结果之间的差值来确定所述样品容器相对于所述样品容器保持器的所述竖直轴线的所述倾斜角。

实施方案29.根据实施方案27或28所述的系统，其中所述系统被配置为当所述倾斜角大于预定倾斜角时将所述样品容器从所述样品容器保持器输送到隔离区。

实施方案30.根据实施方案14或15所述的系统，其中所述控制器被配置为通过分析所述一系列离散表面距离测量结果中的所述测量结果的变化率以找到对应于所述边沿的边缘的测量结果，来将所述离散表面距离测量结果识别为边沿测量结果或流体表面测量结果。

实施方案31.根据实施方案30所述的系统，其中当所述变化率超过阈值时，所述变化率指示所述边沿的边缘。

实施方案32.根据实施方案1至31中任一项所述的系统，其中所述系统被配置为(i)当确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述边沿的所述液位在预定范围之外或高于预定液位时，将所述样品容器输送到隔离区；以及(ii)当确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述边沿的所述液位在所述预定范围之内或低于所述预定液位时，释放所述样品容器以在所述系统上进行后续处理，包括对所述流体执行测定。

实施方案33.根据实施方案1至32中任一项所述的系统，其中所述样品容器是试管。

实施方案34.一种方法，所述方法用于检测包含在样品容器中的流体的液位，所述样品容器具有封闭底部和容器壁，所述容器壁从所述封闭底部延伸到限定所述样品容器的开口顶部的边沿，所述方法包括：(a)周期性地测量所述传感器分别与(i)由所述样品容器保持器支撑的所述样品容器的一个或多个表面和(ii)包含在所述样品容器内的所述流体的表面之间的距离，包括测量所述传感器与所述样品容器的所述边沿之间的距离，同时使所述传感器和所述样品容器保持器中的至少一者相对于另一者移动，从而获得(i)所述传感器与所述样品容器的所述一个或多个表面和(ii)所述传感器与包含在所述样品容器内的所述流体的所述表面之间的距离的一系列离散表面距离测量结果；以及(b)处理来自所述传感器的包括所述一系列离散表面距离测量结果的数字表示的输出信号，从而确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述样品容器的所述边沿的液位。

实施方案35.根据实施方案34所述的方法，其中所述传感器安装在线性平移器上，所述线性平移器相对于所述样品容器移动所述传感器以获得所述一系列离散表面距离测量结果。

实施方案36.根据实施方案34所述的方法，其中所述传感器相对于所述样品容器固定地安装，并且其中所述样品容器在步骤(a)期间相对于所述传感器移动。

实施方案37.根据实施方案34至36中任一项所述的方法，还包括：(c)在步骤(a)之前，将所述样品容器插入到样品容器保持器中，所述样品容器保持器被配置为以大致直立的取向支撑所述样品容器，使得终止于所述边沿处的所述容器壁的上部部分位于所述样品容器保持器上方。

实施方案38.根据实施方案37所述的方法，其中步骤(c)包括将所述样品容器的所述封闭底部安置在所述样品容器保持器的凹部中。

实施方案39.根据实施方案37所述的方法，其中所述样品容器保持器是大致圆柱形的圆盘，并且其中所述凹部形成在所述圆盘的基部中。

实施方案40.根据实施方案39所述的方法，其中所述容器保持器还包括从所述圆盘向上延伸的多个指状物，所述指状物被配置为以大致竖直的取向支撑所述样品容器。

实施方案41.根据实施方案37至40中任一项所述的方法，其中所述样品容器保持器在步骤(a)期间被定位在自动化传送机上，所述传送机被配置为在样品处理系统的各个站之间输送所述样品容器保持器。

实施方案42.根据实施方案41所述的方法，其中所述站中的至少一个站是分析仪。

实施方案43.根据实施方案42所述的方法，其中所述分析仪被配置为对所述流体执行分子测定。

实施方案44.根据实施方案37至43中任一项所述的方法，还包括，在步骤(c)之前，将所述样品容器装载到容器架中的所述样品处理系统的输入站中，所述容器架被配置为保持多个样品容器。

实施方案45.根据实施方案44所述的方法，还包括使用抓取机器人从所述样品容器架移除所述样品容器并且使用所述抓取机器人执行步骤(c)。

实施方案46.根据实施方案44或45所述的方法，其中所述传感器被设置在所述输入站处。

实施方案47.根据实施方案34至46中任一项所述的方法，其中所述传感器是超声传感器。

实施方案48.根据实施方案34至47中任一项所述的方法，还包括，在步骤(a)之前，确定所述样品容器的一个或多个物理特性。

实施方案49.根据实施方案48所述的方法，其中所述样品容器的所述一个或多个物理特性包括高度、直径、形状和固定到所述样品容器的顶端的盖的存在或不存在中的至少一者。

实施方案50.根据实施方案48或49所述的系统，其中所述一个或多个物理特性是使用激光器和成像装置中的至少一者来确定的。

实施方案51.根据实施方案49或50所述的方法，其中处理所述输出信号还包括基于所述样品容器的所述一个或多个物理特性和包含在所述样品容器内的所述流体的所述液位，来确定包含在所述样品容器内的所述流体的体积。

实施方案52.根据实施方案34至51中任一项所述的方法，还包括在所述样品容器处于用于获得所述一系列离散表面距离测量结果的位置时，读取所述样品容器上的机器可读标记。

实施方案53.根据实施方案34至52中任一项所述的方法，还包括当确定包含在所述样品容器内的所述流体的所述液位在预定范围之外或高于预定液位时，将所述样品容器输送到隔离区。

实施方案54.根据实施方案34至52中任一项所述的方法，还包括当确定包含在所述样品容器内的所述流体的所述液位在预定范围之内或低于预定液位时，释放所述样品容器以进行处理。

实施方案55.根据实施方案34至54中任一项所述的方法，还包括，在步骤(a)期间，使用支撑所述传感器的竖直平移器来调节所述传感器的竖直位置，以将所述传感器定位在所述样品容器的所述边沿的预定测量范围内。

实施方案56.根据实施方案34至55中任一项所述的方法，其中通过所述传感器以每秒10-20次测量的速率获得所述一系列离散表面距离测量结果。

实施方案57.根据实施方案34至56中任一项所述的方法，其中所述一系列离散表面距离测量结果包括(i)所述传感器与所述样品容器的所述一个或多个表面之间的多个距离测量结果，包括所述传感器与所述边沿之间的多个距离测量结果(边沿测量结果)，和(ii)所述传感器与所述流体的所述表面之间的多个距离测量结果(流体测量结果)。

实施方案58.根据实施方案57所述的方法，其中步骤(b)包括基于所述边沿测量结果的平均值和所述流体测量结果的平均值，来确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述边沿的所述液位。

实施方案59.根据实施方案34至58中任一项所述的方法，还包括处理所述输出信号，以通过以下方式来确定所述一系列离散表面距离测量结果中的哪些测量结果对应于所述边沿的第一部分、所述流体的顶部表面以及与所述边沿的所述第一部分相对的所述边沿的第二部分中的每一者：(a)分析所述一系列离散表面距离测量结果中的所述距离的变化率，将所述边沿的所述边缘识别为对应于所述变化率的峰值的测量结果，并且将所述峰值之间的所述测量结果识别为边沿测量结果或流体测量结果；或(b)识别所述一系列离散表面距离测量结果中的所述距离的所述变化率在阈值窗口内的测量结果。

实施方案60.根据实施方案37至46中任一项所述的方法，还包括根据所述输出信号来确定所述样品容器相对于所述样品容器保持器的取向。

实施方案61.根据实施方案60所述的方法，其中所述取向包括所述样品容器相对于所述样品容器保持器的竖直轴线的倾斜角。

实施方案62.根据实施方案61所述的方法，其中所述一系列离散表面距离测量结果包括(i)所述传感器与所述边沿的第一部分之间的多个距离测量结果(第一边沿测量结果)，和(ii)所述传感器与所述边沿的第二部分之间的多个距离测量结果(第二边沿测量结果)，并且其中所述方法还包括根据所述第一边沿测量结果与所述第二边沿测量结果之间的差值来确定所述样品容器相对于所述样品容器保持器的所述竖直轴线的所述倾斜角。

实施方案63.根据实施方案61或62所述的方法，还包括当所述倾斜角大于预定倾斜角时将所述样品容器从所述样品容器保持器输送到隔离区。

实施方案64.根据实施方案34至63中任一项所述的方法，还包括：在步骤(b)之后，将所述样品容器输送到分析仪；从所述样品容器取出所述流体的等分试样并且将其转移到包含在所述分析仪内的反应容器；以及对所述流体的所述等分试样执行分析程序。

实施方案65.根据实施方案64所述的方法，其中所述分析程序是分子测定。

实施方案66.根据实施方案34至65中任一项所述的方法，其中所述样品容器是样品管。

尽管已经示出和描述了具体实施方案，但以上描述并不旨在限制这些实施方案的范围。虽然本文已经公开和描述了本公开的许多方面的实施方案和变型，但此类公开内容仅提供用于解释和说明的目的。因此，在不脱离权利要求书的范围的情况下，可进行各种更改和修改。例如，并非所有在实施方案中描述的部件都是必需的，并且本公开可包括所描述的部件的任何合适的组合，并且可修改本公开的部件的一般形状和相对尺寸。因此，这些实施方案旨在例示可落入权利要求书的范围内的另选方案、修改和等同物。因此，除了以下权利要求书及其等同物之外，本公开不应受到限制。

Claims (33)

1.一种用于检测包含在样品容器中的流体的液位的自动化系统，所述样品容器具有封闭底部和容器壁，所述容器壁从所述封闭底部延伸到限定所述样品容器的开口顶部的边沿，所述系统包括：

传感器，所述传感器用于周期性地测量所述传感器分别与(i)所述样品容器的一个或多个表面和(ii)包含在所述样品容器内的流体的表面之间的距离，包括测量所述传感器与所述样品容器的所述边沿之间的距离，其中所述传感器和样品容器中的至少一者能够相对于另一者可控制地移动，以使所述传感器能够获得所述传感器与(i)所述样品容器的所述一个或多个表面和(ii)包含在所述样品容器内的所述流体的所述表面之间的距离的一系列离散表面距离测量结果；和

控制器，所述控制器可操作地耦接到所述传感器并且被配置为接收和处理来自所述传感器的包括所述一系列离散表面距离测量结果的数字表示的输出信号，从而确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述样品容器的所述边沿的液位。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述输出信号还包括相对于所述样品容器的传感器位置，其中每个传感器位置与所述离散表面距离测量结果中的一个离散表面距离测量结果相关联。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述传感器由线性平移器支撑，所述线性平移器相对于所述样品容器移动所述传感器。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述传感器相对于所述样品容器固定地安装。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器和所述样品容器中的一者或两者能够可控制地移动以在所述样品容器的所述边沿和所述流体的所述表面上执行线性扫描，从而允许所述传感器在所述扫描期间在所述边沿和所述流体的顶部表面上的不同位置处获得测量结果。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述线性扫描利用连续相对移动同时所述传感器获得所述测量结果。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述线性扫描利用间歇相对移动，其中间歇地停止所述移动以便所述传感器获得测量结果。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中：

所述传感器被设置在用于将所述样品容器装载到所述系统上的输入站处；并且

所述输入站包括被配置为保持多个样品容器的容器架和被配置为从所述架移除所述样品容器的抓取机器人。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述输入站还包括检测器系统，所述检测器系统被配置为确定所述样品容器的一个或多个物理特性。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述样品容器的所述一个或多个物理特性包括高度、直径、形状和固定到所述样品容器的顶端的盖的存在或不存在中的至少一者。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其中所述检测器系统包括激光器和成像装置中的至少一者。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统，其中所述控制器被进一步编程为基于所述样品容器的所述一个或多个物理特性中的至少一者和包含在所述样品容器内的所述流体的所述液位，来确定包含在所述样品容器内的所述流体的体积。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中所述传感器是超声传感器。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中所述一系列离散表面距离测量结果包括(i)所述传感器与所述样品容器的所述一个或多个表面之间的多个距离测量结果，包括所述传感器与所述边沿之间的多个距离测量结果(边沿测量结果)，和(ii)所述传感器与所述流体的所述表面之间的多个距离测量结果(流体测量结果)。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述控制器被配置为基于所述边沿测量结果的平均值和所述流体测量结果的平均值，来确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述边沿的所述液位。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其中所述控制器被配置为确定所述一系列离散表面距离测量结果中的哪些测量结果对应于所述边沿的第一部分、所述流体的所述顶部表面以及与所述边沿的所述第一部分相对的所述边沿的第二部分中的每一者。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述控制器被配置为使用边缘查找技术来确定所述一系列离散表面距离测量结果中的哪些测量结果对应于所述边沿的所述第一部分、所述流体的所述顶部表面以及与所述边沿的所述第一部分相对的所述边沿的所述第二部分中的每一者，其中所述边缘查找技术包括：(a)分析所述一系列离散表面距离测量结果中的所述距离的变化率，将所述边沿的所述边缘识别为对应于所述变化率的峰值的测量结果，并且将所述峰值之间的所述测量结果识别为边沿测量结果或流体测量结果；或(b)识别所述一系列离散表面距离测量结果中的所述距离的所述变化率在阈值窗口内的测量结果。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的系统，还包括用于支撑所述样品容器的样品容器保持器，使得终止于所述边沿处的所述容器壁的上部部分位于所述样品容器保持器上方。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述样品容器保持器包括凹部，所述凹部被配置为安置所述样品容器的所述封闭底部。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述样品容器保持器是大致圆柱形的圆盘，并且其中所述凹部形成在所述圆盘的基部中。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述容器保持器还包括从所述圆盘向上延伸的多个指状物，所述指状物被配置为以大致竖直的取向支撑所述样品容器。

22.根据权利要求18至21中任一项所述的系统，还包括自动化传送机，所述自动化传送机被配置为在所述系统的各个站之间输送所述样品容器保持器。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述站中的至少一个站是被配置为对所述流体执行分析程序的分析仪。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述分析程序是分子测定。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的系统，其中所述传感器被配置为在所述样品容器保持器由所述传送机支撑的同时获得所述一系列离散表面距离测量结果。

26.根据权利要求18至25中任一项所述的系统，其中所述控制器被进一步编程为根据所述输出信号来确定所述样品容器相对于所述样品容器保持器的取向。

27.根据权利要求26所述的系统，其中所述取向包括所述样品容器相对于所述样品容器保持器的竖直轴线的倾斜角。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述一系列离散表面距离测量结果包括(i)所述传感器与所述边沿的第一部分之间的多个距离测量结果(第一边沿测量结果)，和(ii)所述传感器与所述边沿的第二部分之间的多个距离测量结果(第二边沿测量结果)，并且其中所述控制器被进一步编程为根据所述第一边沿测量结果与所述第二边沿测量结果之间的差值来确定所述样品容器相对于所述样品容器保持器的所述竖直轴线的所述倾斜角。

29.根据权利要求27或28所述的系统，其中所述系统被配置为当所述倾斜角大于预定倾斜角时将所述样品容器从所述样品容器保持器输送到隔离区。

30.根据权利要求14或15所述的系统，其中所述控制器被配置为通过分析所述一系列离散表面距离测量结果中的所述测量结果的变化率以找到对应于所述边沿的边缘的测量结果，来将所述离散表面距离测量结果识别为边沿测量结果或流体表面测量结果。

31.根据权利要求30所述的系统，其中当所述变化率超过阈值时，所述变化率指示所述边沿的边缘。

32.根据权利要求1至31中任一项所述的系统，其中所述系统被配置为(i)当确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述边沿的所述液位在预定范围之外或高于预定液位时，将所述样品容器输送到隔离区；以及(ii)当确定包含在所述样品容器内的所述流体相对于所述边沿的所述液位在所述预定范围之内或低于所述预定液位时，释放所述样品容器以在所述系统上进行后续处理，包括对所述流体执行测定。

33.根据权利要求1至32中任一项所述的系统，其中所述样品容器是试管。

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