CN118043675A - 自动诊断分析仪的校准和设计 - Google Patents

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CN118043675A
CN118043675A CN202280066916.XA CN202280066916A CN118043675A CN 118043675 A CN118043675 A CN 118043675A CN 202280066916 A CN202280066916 A CN 202280066916A CN 118043675 A CN118043675 A CN 118043675A
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S·R·拉茜斯
D·利文斯顿
A·什德拉斯卡
K·温格
E·R-A·梅因兹
B·A·瑟尔菲
B·霍普伍德
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Becton Dickinson and Co
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Becton Dickinson and Co
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Abstract

用于分析由预分析系统制备的生物样品的分析仪和操作接收用于处理的生物样品的分析仪的方法。分析仪是自动化的并且具有壳体,在壳体中处理生物样品以进行分析。分析仪具有用于在分析仪中使用的耗材的库存控制系统。耗材被存储在分析仪中的处理平台上和下方。库存控制系统可以包括用于选择性地将耗材存储在平台下方的支架、在处理平台上用于管理其上的耗材的机器可读标签、以及用于管理来自处理板的废弃物的样品处理板的支撑板。分析仪包括设置在壳体中的库存机器人,库存机器人包括库存扫描器和末端执行器,所述末端执行器被配置为处理各种耗材并用于校准。

Description

自动诊断分析仪的校准和设计
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年10月25日提交的美国临时申请号63/271,332和63/271,475的优先权,这两个申请通过引用并入本文。本申请还涉及于2018年9月26日提交的美国申请号16/088,531,其是于2017年2月17日提交的以英文公开的国际申请号PCT/US2017/018346的依据35U.S.C.§371的国家阶段条目,其要求于2016年4月22日提交的美国临时申请号62/326,259的优先权,这两个申请通过引用并入本文。
技术领域
本技术涉及用于自动制备用于测试的生物样品的系统和方法。在一些实施方式中,系统可以包括用于校准一个或多个机器人的有利特征。在一些实施方式中,系统可以包括用于管理耗材的有利特征。
背景技术
生物样品的诊断测试在医疗保健行业中有助于快速和有效地诊断和治疗疾病。实施这样的诊断测试的临床实验室已经每天收到成千上百个样品,并且需求不断增加。处理如此巨大数量的样品的挑战得到了样品分析自动化的帮助。自动化样品分析通常由自动化分析仪执行,自动化分析仪通常是独立的系统,可对生物样品执行多步骤处理以获得诊断结果。
目前几种自动化临床分析仪向用户提供可以在所提供的样品上执行的一系列自动化测试或试验。然而,当样品到达实验室时,它们往往没有准备好用于分析。为了准备样品用于自动化分析仪的测试,实验室技术人员通常将等分部分的样品从实验室接收到的初级容器转移到适合分析仪的二级容器中。另外,技术人员通常必须知道要对样品实施什么测试,这样技术人员可以选择待与样品匹配的测试特定试剂或稀释剂。这可能是耗时的,并且可能导致操作者错误和暴露于传染性疾病。
预分析系统旨在帮助准备用于分析的样品,并进一步从实验室收到样品和分析仪的测试结果之间的工作流程中省去仍然存在的操作者。然而,许多这样的系统仍然需要大量的技术人员参与,例如,在预分析系统中加载样品之前;以及样品已经被预分析系统准备好之后;以及分析仪已经完成分析之后。
例如,一些预分析系统可以自动地将等分部分的样品从第一容器转移到第二容器。然而,这样的系统经常需要技术人员将第一和第二容器的识别码手动配对,然后将它们加载到该系统内,这可能费时并且容易出错。
另外,许多这样的系统不能够与一个或更多的分析仪集成,并且,反之,所述分析仪也不能与这样的系统集成。在这点上,必须存在技术人员以手动地将样品从预分析系统转移到分析仪,并且在分析结束时从分析仪转移到存储位置。这将使技术人员进行无意义的工作,并且可能造成干扰,因为技术人员必须经常注意样品在预分析系统和分析仪内的进展,使得技术人员在准备好时转移样本以最小化停机时间。
而且,目前的预分析系统通常以不同于分析仪评估该样品的速率准备样品,因此这进一步使得预分析系统和分析仪之间的集成复杂化。在这点上,可能需要技术人员连续地留心由预分析系统准备的样品,直到积累了整批样品以便手动转移到分析仪。替代地,技术人员可以将部分批次转移到分析仪,这可以降低分析仪的生产率。
因此,虽然目前的自动化预分析系统和分析仪对临床实验室是有益的,但是对于不同系统的集成和自动化仍然有进一步改进的空间。
发明内容
本公开描述了用于样品处理和分析的装置、系统和方法。特别地,描述了一种包括在高通量系统中的分析仪。在一个实施例中,所述高通量系统也可以包括第二分析仪以及与第一和第二分析仪集成的预分析系统。这些部件(即分析仪和预分析系统)是模块化的并且能够以几种不同的配置集成以适应特定实验室的诊断需求。
本文所述的特定分析仪通常具有竖直设置的多个平台(deck)或层(level)。一个平台可以存储用于各种试验的耗材,并且可以容纳耗材废弃物,其包括废液。在一个实施例中,足够的耗材可以被存储在分析仪内以允许它在不重新装载系统的情况下长时间运行(例如,连续24小时或更长时间)。因此,此类设备仅需要在24小时的时间周期内加载耗材一次并且仅清空废弃物一次。该平台还可以包括用于检测分析物(例如DNA靶标)的检测器。
在一些实施例中,一种系统可以包括用于校准一个或多个机器人的有利特征。例如,公开了包括两个或更多个向下延伸的柱的机器人。用于校准该机器人的方法可以包括将每个柱降低到对应切口或槽口中并且然后将每个柱移动得更靠近在一起或更分开直到每个柱接触每个对应切口或槽口的拐角。机器人的一个或多个部件的位置然后可以被保存在存储器中,并且用作用于机器人的未来移动的参考点。
在一些实施例中,一种系统可以包括用于管理耗材的有利特征。例如,一种系统可以包括通过一个或多个抽屉滑动件耦接到壳体的耗材储藏器。当耗材储藏器被拉出并推入壳体时,止动器可以在两个位置之间交替。在一个位置中,止动器可以防止壳体的门被关闭。这可以防止用户损坏门和/或耗材储藏器。在另一个位置中,止动器可以帮助将耗材储藏器推入壳体。
本公开的一个方面涉及一种自动化分析仪,所述自动化分析仪具有其中设置有机械臂的壳体,所述机械臂适于在所述壳体内移动耗材。所述机械臂具有用于承载物品的末端执行器。所述末端执行器包括可旋转地耦接到铰接臂的主体,所述主体包括一对连接构件。所述末端执行器具有耦接到所述主体的所述连接构件的第一指状件和第二指状件。所述第一指状件和所述第二指状件中的每一个在第一端和第二端之间延伸,所述第一指状件和所述第二指状件中的每一个具有形成并位于所述第二端处的偏移部。所述偏移部具有第一成角度表面。所述机械臂还具有楔形件,所述楔形件包括成角度侧面和从所述成角度侧面形成并突出的凸起。所述成角度侧面和凸起被配置用于与所述指状件的所述偏移部接合并附接到所述指状件的所述偏移部,以便将所述指状件连接到所述末端执行器的所述主体。可选地,所述成角度楔形件表面与其所连结到的所述倾斜偏移部的表面互补。
可选地,所述楔形件和所述偏移部紧固在一起。在一个方面,所述楔形件和所述偏移部在其中具有互补的孔,当所述楔形件和所述偏移部紧固在一起时,所述互补的孔对准。可选地,所述楔形件和所述偏移部在其中具有互补的孔,当所述楔形件和所述偏移部紧固在一起时,所述互补的孔对准。在一个方面,所述楔形件还包括凸起,其中当所述楔形件和所述偏移部接合时,所述凸起由所述偏移部中的凸起孔接收。在另一方面,螺钉被接收到所述互补孔中的每一个中,以将所述楔形件紧固到所述偏移部。
本文还描述了一种具有壳体的自动化分析仪。库存机器人设置在所述壳体内。可选地,所述库存机器人具有扫描器。所述壳体还可选地包括设置在其内的处理平台。所述处理平台包括至少一个处理模块,所述至少一个处理模块具有用于接收干试剂耗材的第一位置、用于接收液体试剂耗材的第二位置、用于接收处理板耗材的第三位置、用于接收扩增盒耗材的第四位置;以及多个机器可读标签,所述多个机器可读标签放置在所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置中的每一个上,以供所述库存机器人的所述扫描器扫描和读取,从而检测所述处理模块上的所述耗材的存在,以用于控制所述处理平台的库存。
所述处理平台可以具有开口,磁提取器设置在所述开口下方,所述自动化分析仪还包括处理板支撑组件,所述处理板支撑组件设置在所述磁提取器上方的所述开口中。机器可读标签可以放置在所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置或所述第四位置中的每一个上。在一个方面,机器可读标签可以放置在第五位置上,其中所述第五位置在所述第四位置与所述磁提取器设置在其下方的所述开口之间。当所述处理板支撑组件放置在所述开口上方时,放置在所述第五位置上的所述机器可读标签可以被所述处理板支撑组件覆盖。
所述处理板支撑组件可以具有切口,所述切口被配置为接收从所述处理板耗材的底部延伸的结构,所述结构包括多个提取管、混合孔和移液管尖端保持站。所述处理板支撑组件可以具有在其表面上的至少两个锥形切口。所述锥形切口可以被配置为接收来自末端执行器的接合特征件。所述处理板支撑组件可以具有放置在其顶表面上的至少一个机器可读标签,并且当所述处理板耗材存在于所述处理板支撑组件上时,所述处理板耗材可以放置在所述机器可读标签上方。
本文还描述了一种自动化分析仪,所述自动化分析仪具有壳体和耗材储藏器,所述耗材储藏器布置在所述壳体内,所述耗材储藏器具有基座、从所述基座向上延伸的多个柱状件、连接到所述多个柱状件的多个支撑结构。所述多个支撑结构中的每一个设置在隔间中,用于在其中接收至少两种类型中的一种的耗材。在一个方面,所述两种类型的耗材可以是干试剂板和液体试剂板。每个支撑结构可以具有第一臂和第二臂,所述第一臂和所述第二臂中的每一个在其第一端和第二端之间延伸。可选地,所述第一臂和所述第二臂中的每一个可以包括在每个臂的所述第二端处的凸片,以将所述试剂板保持在所述隔间内。
所述耗材储藏器可以定位在处理平台下方。所述第一臂和所述第二臂中的所述一个可以具有凸缘,当所述耗材被正确地放置在所述隔间中时,所述凸缘被接收在所述耗材上的互补凹槽内。所述凸缘可以在接收所述第一类型的耗材的所述隔间中具有第一尺寸和放置,并且所述凸缘可以在接收所述第二类型的耗材的所述隔间中具有第二尺寸和放置,使得每个隔间被配置为接收仅一种类型的耗材。接收所述第一类型的耗材的所述隔间可以具有平坦表面,所述耗材被支撑在所述平坦表面上,并且接收所述第二类型的耗材的所述隔间具有凸缘,所述凸缘支撑所述第二类型的耗材的裙部。接收所述第一类型的耗材的所述隔间包括接收所述第一类型的耗材的框架的一部分的偏移部。
本公开的另一方面涉及一种系统,所述系统包括具有带有两个或更多个向下延伸的柱的末端执行器的机器人、用于每个柱的切口或槽口和一个或多个处理器。每个切口或槽口的横截面积可以大于每个对应柱的横截面积,并且每个切口或槽口可以包括至少一个拐角。所述一个或多个处理器可以被配置为至少部分地通过以下来校准所述机器人:控制所述机器人来将所述末端执行器的每个柱定位在所述对应切口或槽口上方;控制所述机器人降低所述末端执行器,直到每个柱至少部分地延伸通过对应切口或槽口;控制所述机器人将每个柱移动得更靠近在一起或更分开,直到每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角;以及当每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角时,将所述末端执行器的位置存储在存储器中。
在一些实施方式中,每个切口或槽口被定位在所述机器人被配置为取得或存放一个或多个耗材的位置。在一些实施方式中,每个切口或槽口设置在教导工具中。在一些实施方式中,至少一个切口或槽口是三角形、心形或泪滴形的。
在一些实施方式中,所述末端执行器还具有两个或更多个指状件,并且每个指状件具有所述两个或更多个柱中的至少一个。在一些实施方式中,所述一个或多个处理器还被配置为至少部分地通过在每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角时将每个指状件的位置存储在存储器中来校准所述机器人。在一些实施方式中,每个柱可移除地耦接到所述末端执行器的对应指状件。
在一些实施方式中,每个柱耦接到由所述机器人的所述末端执行器保持的教导工具。在一些实施方式中,至少一个柱包括接合特征件,所述接合特征件被定尺寸为接合耗材中的对应槽口。
在一些实施方式中,至少一个切口的所述至少一个拐角的两侧上的边缘是直的。在一些实施方式中,至少一个切口的所述至少一个拐角的两侧上的边缘是弯曲的。在一些实施方式中,至少一个切口的所述至少一个拐角的两侧上的边缘之间的角度在85度和95度之间。
本公开的又一方面涉及校准机器人的方法,所述机器人包括具有两个或更多个向下延伸的柱的末端执行器。所述方法可以包括:控制所述机器人将每个柱定位在对应切口或槽口上方,其中每个切口或槽口的横截面积大于每个对应柱的横截面积,并且其中每个切口或槽口包括至少一个拐角;控制所述机器人降低所述末端执行器,直到每个柱至少部分地延伸通过对应切口或槽口;控制所述机器人将每个柱移动得更靠近在一起或更分开,直到每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角;以及当每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角时,将所述末端执行器的位置存储在存储器中。
本公开的又一方面涉及一种系统,所述系统包括壳体、耗材储藏器、一个或多个抽屉滑动件、轨道和止动件。所述壳体可以包括侧壁和门,其中所述门铰接地耦接到所述壳体的所述侧壁。所述耗材储藏器可以包括侧板和从所述侧板延伸的一个或多个储存隔间。所述一个或多个抽屉滑动件可以将所述耗材储藏器的所述侧板耦接至所述壳体的所述侧壁,使得所述耗材储藏器能够在所述门打开时被拉出或推入所述壳体。所述轨道可以耦接到所述耗材储藏器的所述侧板,并且包括倾斜部分。所述止动件可以铰接地耦接到所述壳体的所述侧壁。所述止动件还可以耦接到支撑件,所述支撑件被配置为当所述耗材储藏器被拉出或推入所述壳体时沿着所述轨道滑动。所述止动件可以在第一位置和第二位置之间移动,在所述第一位置中,所述门被阻止关闭,在所述第二位置中,当所述支撑件沿着所述轨道滑动时,所述门被允许关闭。
在一些实施方式中,当所述耗材储藏器被拉出所述壳体时,所述止动件移动到所述第一位置,并且当所述耗材储藏器被推入所述壳体时,所述止动件移动到所述第二位置。在一些实施方式中,当所述止动器处于所述第二位置时,所述支撑件接触所述轨道的倾斜部分。在一些实施方式中,所述轨道还包括水平部分,并且当所述止动件处于所述第一位置时,所述支撑件接触所述水平部分。
在一些实施方式中,所述止动件是耦接到所述壳体的侧壁的铰链的构件。在一些实施方式中,所述系统还可以包括耦接到所述壳体的所述侧壁的铰链,其中所述止动件通过所述支撑件耦接到所述铰链的构件。在一些实施方式中,所述系统还可以包括设置在所述铰链内的扭转弹簧,其中所述扭转弹簧在所述支撑件沿着所述轨道滑动时在所述支撑件上提供向下的力。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施例的高通量诊断系统的前透视图。
图2是根据本公开的一个实施例的图1的系统的第一分析仪的前部部分透明视图,并且去掉了其外部壳体和其中的某些部件。
图3是图2的分析仪的前透视图。
图4A是根据本公开的一个实施例的第一移液管尖端的透视图。
图4B是根据本公开的一个实施例的第二移液管尖端的透视图。
图5是根据本公开的一个实施例的样品容器穿梭器的透视图。
图6是根据本公开的一个实施例的处理板的透视图。
图7是根据本公开的一个实施例的干试剂板的透视图。
图8是根据本公开的一个实施例的液体试剂板的透视图。
图9是根据本公开的一个实施例的扩增盒的俯视图。
图10A是根据本公开的一个实施例的耗材储藏器的后透视图。
图10B是根据本公开的一个实施例的废弃物储藏器的后透视图。
图10C是根据本公开的一个实施例的移液管尖端抽屉的前透视图。
图11A是根据本公开的一个实施例的处理平台的俯视图。
图11B是根据本公开的一个实施例的图11A的处理平台的第一处理模块的俯视图。
图11C是被图11A的处理平台的样品容器保持组件接合的样品容器的示意图。
图12A是根据本公开的一个实施例的图11B的处理模块的提取器的前透视图。
图12B是图12A的提取器的俯视图。
图12C是提取器和处理板的替代实施例的透视图。
图12D是图12C的提取器和处理板的侧视图。
图12E是包括图12C的提取器和处理板的图1系统的处理平台的部分透视图。
图13A是根据本公开的一个实施例的库存机器人的前透视图。
图13B是根据本公开的一个实施例的图13A的机器人的末端执行器。
图13C是图13B的末端执行器的扩增盒接合构件。
图13D是与扩增盒接合的图13C的接合构件的侧视图。
图14A是根据本公开的一个实施例的液体处理组件的前视图。
图14B是图14A的液体处理组件的多管道移液器的前透视图。
图15是包含图2的分析仪的计算系统的示例性结构的框图,其中分析仪包括适用于执行本公开的方法的示例性部件。
图16是根据本公开的一个实施例的使用图2的分析仪的方法的流程图。
图17A是根据本公开的另一实施例的分析仪的前视图。
图17B是图17A的分析仪的前透视图。
图17C是图17A的分析仪的侧视图。
图18A是包括壳体但是缺少前门的图17A的分析仪的前透视图。
图18B是包括单独的前门的图18A的分析仪的部分前透视图。
图18C是可移动耗材库存的透视图。
图19是根据另一实施例的耗材储藏器的前透视图。
图20是图19的耗材储藏器的局部后透视图。
图21是图19的耗材储藏器的局部前视图。
图22是图19的耗材储藏器的局部剖视图。
图23是根据本公开的一个实施例的内部耗材储藏器的后透视图。
图24是图23的内部耗材储藏器的前透视图。
图25是其中放置有试剂板的图23的内部耗材储藏器的局部前视图。
图26是其中放置有试剂板的图23的内部耗材储藏器的局部剖视图。
图27是根据另一实施例的内部耗材储藏器的前透视图。
图28A是根据本公开的一个实施例的耗材储藏器的透视图。
图28B是图28A的耗材储藏器的前视图。
图28C是分析仪内的图28A的耗材储藏器的透视图。
图28D是图28A的耗材储藏器的侧视图。
图28E是图28A的耗材储藏器的透视侧视图。
图28F是图28A的耗材储藏器的一部分和图28C的分析仪的一部分的透视图。
图29A是其上未放置有处理板支撑组件、试剂板和盒的图11A的处理平台的处理模块的俯视图。
图29B是其上放置有处理板支撑组件的图29A的处理模块的俯视图。
图29C是图29B中的处理板支撑组件的透视图。
图30是根据另一实施例的末端执行器的顶部透视图。
图31是图29的末端执行器的局部分解前透视图的一部分。
图32A是根据本公开的一个实施例的机器人的末端执行器的透视图。
图32B是图32A的末端执行器的俯视图。
图32C是图32A的末端执行器的前视图。
图32D是图32A的末端执行器的侧视图。
图32E是在一对切口上方的图32A的末端执行器的透视图。
图33A是根据本公开的一个实施例的一对切口的透视图。
图33B是图33A的切口的俯视图。
图34是图32A的末端执行器以及设置在耗材存储隔间内的多个切口的透视图。
图35A-35D均图示了根据本公开的一个实施例的校准过程内的步骤。
图36A-36D均图示了根据本公开的一个实施例的校准过程内的步骤。
具体实施方式
参考附图详细描述本公开的实施例,其中相似的参考数字标识相似或相同的元件。应当理解的是,所公开的实施例仅仅是本公开的示例,本公开可以以各种形式体现。没有对众所周知的功能或结构进行详细描述,以避免在不必要的细节上模糊本公开。因此,本文公开的具体结构细节和功能细节不应当被解释为限制性的,而仅仅作为权利要求书的基础并且作为教导本领域技术人员以在几乎任何适当详细的结构中不同地使用本公开的代表性基础。
如本文所用的,词语“大约”、“通常”和“基本上”意在表示与绝对值的轻微偏差包括在如此修饰的术语的范围内。此外,在以下讨论中,当提及特定方向,例如左、右、前、后、上和下时,应当理解,这些方向是相对于用户在示例性操作过程中面对以下描述的系统的视角来描述的。
如本文所用,除非上下文另外清楚地指出,否则单数形式“一”、“一个”和“该”也包括单数和复数形式。
图1描绘了高通量系统00,其包括第一分析仪2000,第二分析仪4000和预分析系统10,例如在2018年8月14日提交的美国申请号16/077,875(“'875申请”)中描述的预分析系统,其是于2017年2月17日提交的以英文公开的国际申请号PCT/US2017/018358的依据35U.S.C.§371的国家阶段条目,其要求2016年10月17日提交的美国临时申请号62/409,013和2016年2月17日提交的美国临时申请号62/296,349的优先权,这两个申请通过引用并入本文。分析仪2000、4000和预分析系统10是模块化的使得它们可以彼此物理地连接和断开,并且还可以彼此电子地连接和断开。虽然第一分析仪2000与第二分析仪4000在它们实施的操作和试验方面不同,应该理解的是第二分析仪4000可以是第一分析仪2000的副本(duplicate),使得预分析系统10耦接到至少两个相同的分析仪。还应该理解的是预分析系统10的模块化允许它耦接到这样配置的任一分析仪。如图所示,第一分析仪2000和第二分析仪4000以直线排列设置在预分析系统10的相对侧。虽然,预分析系统10和分析仪2000、4000被配置为该物理排列,可以预期的是预分析系统10可以被配置为适应多于两个分析仪并且预分析系统10和分析仪2000、4000可以被配置以使得它们能够以其他物理排列放置,例如L形。
与预分析系统有关的分析仪
如图2所示,第一分析仪可以被耦接到预分析系统10的任一侧。关于这点,在分析仪2000位于系统10的右侧的情况下,预分析系统10的样品容器穿梭器运送组件300a朝向分析仪2000的左侧延伸,或在分析仪2000位于系统10的左侧的情况下,预分析系统10的样品容器穿梭器运送组件300b朝向分析仪2000的右侧延伸。这样的组件300a-b可以邻近分析仪的入口终止,如图所示。然而,在一些实施例中,这样的组件300a-b可以延伸通过分析仪的入口并且进入分析仪2000。库存机器人2300,如以下进一步所述的,可以从这样的组件300a-b取得样品容器穿梭器2030,而不管样品容器梭2030被运送到分析仪2000的哪一侧。
结构框架
如图2和图3所进一步描述的,分析仪2000包括结构框架2011,其由几个支撑部件组成,例如金属管段,支撑部件被配置为支撑并限定用于样品处理和分析的各个平台或层。这样的平台可以包括检测/分析平台2012、库存平台2014、处理平台2016、和液体机器人处理平台2018。然而,可以提供更多或更少的平台以减少分析仪2000的水平长度或竖直高度。分析仪2000也包括如图1所示的包绕其内部部件的壳体或外壳2010。
平台关系
检测/分析平台2012被靠近分析仪2000的底部设置,并且被定位在库存平台2014下方。库存平台2014被设置在处理平台2016和检测/分析平台2012之间。处理平台2016被设置在库存平台2016和液体处理机器人平台2018之间。液体处理机器人平台2018被靠近分析仪2000的顶部设置。检测/分析平台2012、库存平台2014和处理平台2016各自被定位在分析仪2000的前部并且在到达分析仪的背部之前终止,以便提供在左右方向上跨越分析仪2000的长度并且也沿着分析仪2000的高度延伸的空间,使得与检测/分析平台2012、库存平台2014、和处理平台2016相交。库存机器人2300被设置在如此提供的空间内,这允许它接近前面提到的这三个平台的每一个。
耗材
图4A-8显示了不同耗材,其可以被自动化处理和使用以对包括血液、粘液、痰液、尿液、粪便、液基细胞学样品等在内的几类样品进行广泛选单内的试验。这样的选单包括涉及检测沙眼衣原体、淋病奈瑟氏球菌、阴道毛滴虫、B族链球菌、肠道细菌(例如弯曲杆菌属,沙门氏菌属,志贺氏菌属,大肠杆菌,痢疾杆菌)、和肠道寄生虫(例如,贾第鞭毛虫,隐孢子虫,溶组织内阿米巴)的试验以及涉及测定血液病毒载量(例如HIV、HCV和HBV)的试验。实施这种广泛选单的能力得到耗材设计的部分支持。这样的耗材包括移液管尖端、样品容器、样品容器穿梭器、处理板、干试剂板、液体试剂板和扩增盒。
移液管尖端
移液管尖端2020包括第一移液管尖端2020a(图4A)和第二移液管尖端2020b(图4B)。第一移液管尖端2020a比第二移液管尖端2020b大。例如,第一移液管尖端2020a可以是1mL尖端,而第二移液管尖2020b可以是175μL尖端。然而,分析仪2000能够根据需要适用任何尺寸的移液管尖端。
样品穿梭器和样品容器
样品容器穿梭器2030(图5)与‘875申请的穿梭器284类似,并且包括接收器2032,每一个接收器被配置为接收样品容器03。所述的特定穿梭器2030包括两行的6个接收器2032,一共12个接收器。然而,可以提供任何数量的接收器2032。例如,穿梭器2030可以包括两行的12个接收器2032,一共24个接收器。在所述的特定分析仪2000中,一批样品可以包括总共24个样品,其应该等于总共24个样品容器。然而,分析仪2000可以实施双通道试验,或其他多通道试验,其中单一样品在一个运行中被处理和分析两次或更多次。因此,总共24个样品的一些批次可能只需要总共12个样品容器以获得该总样品计数。如此,使得每个穿梭器2030容纳一半的完整样品批次提供给分析仪以有效地适应双通道试验或其他多通道试验的灵活性。
穿梭器2030还包括用于与库存机器人2300接合的第一横向开口2034和与对应的接收器2032相交以允许样品容器保持组件(以下所描述的)接近在其中放置的容器03的第二横向开口2036。样品容器03与‘875申请中的第三类容器03相同。关于这点,样品容器03包括带有可刺破密封件09的盖。
处理板
处理板2040(图6)包括板主体2041。接合构件2049从板主体2041上表面延伸。这样的接合构件2049包括接合槽口2042。因此,槽口2042被设置在板主体2041上方并且相对于板主体2041的侧面向内。这允许末端执行器(如以下进一步描述的末端执行器2360)从板主体2041上方夹持处理板2040。然而,在板2040的一些实施例中,槽口2042可以延伸进入主体2041的侧表面,其允许库存机器人2300从主体2041的外围接合处理板2400。
板主体2041至少部分地限定了多个提取管2044、混合孔2046和移液管尖端保持站(station)2047。每个提取管2044具有与其对准的相对应的混合孔2046和移液管尖端保持站2047。提取管2044被定位为相比混合孔2046更靠近主体2041的中线,并且混合孔2046被定位为相比移液管尖端保持站2047更靠近主体2041的中线。提取管2044具有由主体2041限定的开口并且具有从主体2041的底部表面2043延伸的管主体2045。管主体2045限定了旋转的外表面,例如旋转的锥面。移液管尖端保持站2047也具有由主体2041限定的开口和从底部表面2043延伸的套管2048。当移液管尖端被设置在该套管中时,即使处理板在移动,该套管2048保持移液管尖端2020稳定。两行提取管2044、混合孔2046和移液管尖端保持器2047被提供并且被排列成彼此平行。在所述的特定实施例中,处理板2040包括两行的六个提取管2044、六个混合孔2046和六个移液管尖端保持站2047,其允许在其中处理12个样品。然而,可以考虑更多或更少的数量。例如,处理板2040可以包括两行的十二个提取管2044、十二个混合孔2046和十二个移液管尖端保持站2047或甚至一行这样的设置。处理板2040包括在其侧表面或其他表面上的标识符(例如条形码),其有助于分析仪2000识别所述板。
干试剂板
干试剂板2050(图7)包括板主体2051。接合槽口2052延伸进入主体2051的侧表面2053,其允许库存机器人2300从其任何两个相对侧接合干试剂板2050。板主体2051限定了多个干试剂隔间2054。可刺破膜(未示出)被放置在这些隔间2054的每一个上方,并且密封到板主体2051,使得如果膜被刺破以接近一个隔间时,其余的隔间保持密封。这允许板2050被存储直到需要用于另一批次的样品。如图所示,一共有96个试剂隔间2054,其允许试剂板2050被用于包含24个样品的批次的4次单独运行。然而,该总数可以变化。干试剂板2050也包括位于其侧表面2053或其他表面上的标识符(例如条形码),其有助于分析仪2000识别所述板。
在一个实施例中,干试剂板2050被用于每个试验:第一干试剂板或提取试剂板2050a和第二干试剂板或扩增试剂板2050b(参见图10C)。关于这点,提取试剂板2050a被加载了裂解缓冲液和提取微珠,并且扩增试剂板2050b被加载了主混合试剂。
同一板2050内的每个试剂隔间2054被加载了相同的试剂,从而试剂板是试验特异性的。因此,在分析仪2000实施多于一个分析时,使用每个都带有针对该试验的试剂的单独的试剂板。因此,对于由分析仪2000实施的一个试验,使用了至少两个干试剂板2050(例如,一个提取试剂板2050a和一个扩增试剂板2050b)。类似地,在分析仪2000实施两个不同试验时,使用了至少四个干试剂板2050(例如两个提取试剂板2050a和两个扩增试剂板2050b)。虽然,提取和扩增干试剂板2050a-b被描述为是分离的,可以考虑它们可以结合成一个单独的试剂板。
液体试剂板
液体试剂板2060(图8)包括通过上表面和下表面以及在其之间延伸的侧表面2062限定的板主体2061。接合槽口2064延伸进入主体2061的侧表面2062内,其允许库存机器人2300从其任意两个相对的侧面接合液体试剂板2060。液体试剂板2060包括以四个处理行2066组织排列的多个试剂隔间2066。这些行2066中的每一个包括四个隔间2066a-d,其中每个隔间容纳用于样品处理步骤的试剂。例如,每个处理行2066包括用于复原缓冲液的第一隔间2066a,用于洗涤缓冲液的第二隔间2066b,用于洗脱缓冲液的第三隔间2066c,和用于中和缓冲液的第四隔间2066d。这些隔间2066a-d以它们的使用顺序进行布置。然而,它们可以进行其他排列。另外,每个隔间2066容纳足够进行处理整个批次(例如总共24个样品的批次)的样品的试剂。可刺破膜(未示出)被放置在这些隔间2066的每一个上方,并且密封到板主体2061,使得如果膜被刺破以接近一个隔间时,其余的隔间保持密封。这允许液体试剂板2060被存储直到被需要用于另一批次的样品。液体试剂板2060也包括位于其侧表面2062或其的其他表面上的标识符(例如条形码),这有助于分析仪2000识别所述板。
扩增盒
扩增盒2070(图9)类似于和BD MAXTM系统相关的BD MAXTMPCR盒(BectonDickinson,富兰克林湖,新泽西州),并且被描述在美国专利号7,332,130;7,998,708;8,105,783;8,440,149;8,709,787;8,765,076中,其公开内容通过引用全部并入本文。扩增盒2070包括入口端口2073、微流动管道(未示出)、蜡阀2074、扩增腔室2075和通气孔2076。被处理的样品被通过入口端口2073插入盒2070内,其顺着微流动管道进入扩增腔室2075。当样品顺着管道行进时,通气孔2076允许空气逸出。蜡阀2074在熔化时密封腔室2075使得样品的扩增可以在其内部发生。部分地限定腔室2075的透明或半透明的窗口允许检测器检测其中的分析物或靶标的存在。
扩增盒2070还包括延伸进入盒2070的侧表面的接合槽口2072。这些槽口2072在盒2070的相对侧延伸进入盒2070,并朝向盒的中线向内渐缩。另外,槽口2072被定位于邻近盒的包括入口端口2073和通气孔2076的侧面的侧面处。这防止槽口2072干涉这些结构。槽口2072允许库存机器人2300接合扩增盒2070从而盒2070可以被机器人2300承载。但是在一些实施例中,扩增盒2070可以不具有这样的槽口2072并且可以使用和机器人夹持器进行接合的其他特征。与槽口2072相交的盒2070的下表面2079被斜切或以其他方式成形以匹配机器人的接合柱2365的轮廓,如以下进一步描述和图13D所示的,其在下表面2079中围绕槽口2072形成凹部或凹陷2077,以进一步有助于机器人接合。扩增盒还包括位于其顶部或底部表面2078、2079的标识符(例如条形码),标示符有助于分析仪2000识别所述盒。.
耗材构架(staging)
图10A-10C描述了库存平台2014和处理平台2016内的耗材构架的不同方面。库存平台2014包括至少一个耗材储藏器,例如耗材储藏器2110(图10A)和内部耗材储藏器4020(参见图23、24和27)。库存平台2014还包括至少一个废弃物储藏器,例如废弃物储藏器2130(图10B)。处理平台2016也包括多个移液管尖端抽屉组件2140(图10C)。耗材储藏器2110、废弃物储藏器2130、和移液管尖端抽屉2140每个都可以从分析仪2000的前方由用户接近,使得用户可以加载或卸载被分析仪2000使用的多种耗材。然而,内部耗材储藏器4020不容易由用户接近以从其装载/卸载耗材。内部耗材储藏器4020可以到达以便进行维修/维护。
耗材储藏器
如图10A所示,耗材储藏器2110包括从柱状件2118水平延伸的支撑结构或梁2114,其具有从基座2119竖直延伸的多个金属板轨道(未示出)。支撑结构2114限定用于单独的耗材项目的隔间,使得耗材项目可以从柱状件2118的第一侧加载到隔间内,并从柱状件2118的第二侧卸载。例如,如图10A所示,支撑结构2114可以滑动地接收和支撑干试剂板2050或液体试剂板2060。这样的板2050和2060可以由用户从柱状件2118的前侧滑入它们各自的隔间,使得标识符(例如条形码)面向系统2000内部。如以下进一步所描述的,库存机器人2300可以根据需要扫描标识符以识别特定的板并且将合适的板2050、2060从柱状件2118的后侧移走。关于这点,耗材项目,例如板2050和2060,可以由用户以任何顺序加载,因为系统2000可以借助机器人2300进行清点并且自动确定用户加载耗材的顺序。另外,支撑结构2114将板2050、2060保持在其下端,使得其开口2052、2064被暴露,由此允许机器人2300与选择板接合以从它们各自的隔间中移出。还如图所示,扩增盒2070可以被堆叠在位于耗材储藏器2110的顶端的相应的盒存储隔间2116内。盒2070可以被用户从系统2000的前侧堆叠在存储隔间2116内,并通过机器人2300从前侧移走。
在一个实施例中,耗材储藏器2110可以被附接到一组轨道,这允许储藏器2110像抽屉一样被拉出,用于再补给。气动柱塞(未示出)可以协助打开储藏器2110并且还可以提供阻尼以防止储藏器2110关闭太快并且将耗材推出原位。在另一些实施例中,储藏器2110可以被铰接从而门2112可朝向用户旋转打开以展示储藏器以便再补给。
参见图19-22,在替代实施例中,耗材储藏器4010可以包括从耗材储藏器4010的底部4014竖直向上延伸的多个完全加工的柱状件4012。耗材储藏器4010还可以包括一体连接到柱状件4012的多个支撑结构4016。支撑结构4016中的每一个限定了隔间4018,该隔间4018用于在从耗材储藏器4010的前开口4022装载试剂板2050、2060之后在其中容纳并保持试剂板2050、2060。如图所示,试剂板2050适于接收干试剂,并且试剂板2060适于接收液体试剂。试剂板的总长度和宽度是相同的,使得任何试剂板都可以插入任何隔间中。然而,如图所示,液体试剂板2060比干试剂板2050稍微更高。本领域技术人员将理解,耗材储藏器4010可以适于容纳具有常规尺寸的任何常规大小的试剂板。
参考图20,每个支撑结构4016包括第一臂4024和与第一臂之间具有空间的第二臂4026。第一臂4024和第二臂4026中的每一个在其第一端4028和第二端4030之间水平延伸。如图20所示,在每个臂4023、4026的第二端4030处形成凸片4032,以将试剂板2050、2060支撑在支撑结构4016中,并且在从隔间4018的前开口4022将试剂板2050、2060放置到隔间4018中之后,将试剂板2050、2060保持在隔间4018内。
第一臂4024包括在第一臂4024的第一端4028和第二端4030之间水平延伸的凸缘4034、4036,如图21所示。如图所示,凸缘4034、4036具有竖直高度。凸缘4034、4036在试剂板2050、2060保持在隔间4018内时为试剂板2050、2060提供稳定性和可保持性。例如,当试剂板2050、2060滑入隔间4018时,在试剂板2050、2060的底部形成的凹槽允许支撑结构4016的凸缘4034、4036被接收在其中,使得试剂板2050、2060可以被牢固地保持在隔间4018中。此外,凸缘4034被配置为仅接收干试剂板2050,并且凸缘4036被配置为仅接收液体试剂板2060。这种选择性通过将配合凹槽2055(图7所示)定位在干试剂板2050中来实现,该配合凹槽2055将选择性地与凸缘4034适配,并且配合凹槽2067(图8所示)将选择性地与凸缘4036适配。因此,凸缘4034、4036防止用户将干试剂板2050插入用于液体试剂板2060的隔间中,并且反之亦然。
第一臂4024和第二臂4026中的每一个的长度大约等于试剂板2050、2060的长度,从而允许试剂板2050、2060紧密地适配在隔间4018内。
尽管在所图示的实施例中耗材储藏器4010具有九个隔间并且因此被配置为储存九组试剂板,但是预期耗材储藏器4010可以被配置为储存本领域技术人员认为适合耗材储藏器4010的预期用途的任何数量组的试剂板。在所图示的实施例中,一组试剂板具有两个干试剂板2050和一个液体试剂板2060。如上所述,尽管被不同地配置,但是试剂板具有大约相同的高度和大约相同的宽度。
参考图23-26,可以存在用于储存额外的试剂板2050、2060和/或来自系统的先前样品处理的用过的试剂板2050、2060的一个或多个内部耗材储藏器4040。内部耗材储藏器4040是在正常操作下不能被用户接近的模块单元。然而,库存机器人可以在正常操作期间接近内部耗材储藏器4040。此外,内部耗材储藏器4040可以是可接近的,以便进行维护、维修等。
内部耗材储藏器4040包括框架4042和多个隔间,所述多个隔间具有被配置为容纳并保持试剂板2050、2060的搁架4044或凸缘4048。具有用于干试剂板2050的搁架4044的隔间和具有用于接收液体试剂板2060的凸缘的隔间因此被不同地构造。例如,用于干试剂板2050的搁架4044包括基座4046,干试剂板2050可以安置在该基座4046上。对于液体试剂板2060,搁架4044包括从框架4042的每一侧朝向彼此延伸的一对凸缘4048,其之间具有空间。如图25所示,当液体试剂板2060放置在内部耗材储藏器4040中时,凸缘4048支撑放置在其上的液体试剂板2060的主体的每个侧面部分。这种构造对于液体试剂板2060是期望的,因为液体试剂隔间2066在试剂板2060的主体2061下方延伸。更一般地,内部耗材储藏器可以接收当放置在平坦表面上时可以稳定的试剂板、以及由其框架比由在框架下方延伸的结构更牢固地支撑的试剂板。有时试剂板具有从试剂容器主体延伸不同距离的隔间。在这种情况下,如果试剂板放置在平坦表面上,则试剂板将仅由在主体下方延伸最远的隔间支撑。这样的试剂板将趋向于比利用从试剂板的主体延伸一致距离的隔间的试剂板更不牢固地就座。因此,如图23-26所示,具有搁架4044的隔间被称为“搁架隔间”,并且具有凸缘4048的隔间被称为“凸缘隔间”。
每个搁架隔间4044包括分别限定并位于搁架隔间4044的第一侧4054和第二侧4056处的多个第一侧偏移部4050和多个第二侧偏移部4052。侧偏移部4050、4052用于引导库存机器人在将试剂板2050放置到搁架隔间4044上时使试剂板2050居中,如图25所示。每个侧偏移部4050、4052在搁架隔间4044的侧壁4058和基座4046或凸缘隔间的凸缘4048之间以既不垂直于侧壁4058也不垂直于基座4046的角度延伸。试剂板2050、2060的主体或框架被定尺寸为适配在第一侧偏移部4050和第二侧偏移部4052之间提供的空间内。
用于干试剂板2050的每个搁架隔间4044还包括限定并位于搁架隔间4044的前面的多个前偏移部4060,用于为库存机器人提供引入,以便将干试剂板2050精确地放置在搁架4044上。多个前偏移部4060中的每一个从搁架隔间4044的基座4046以不垂直于搁架隔间4044的基座4046的角度向上延伸。多个前偏移部4060被定位并取向为使得当干试剂板2050放置在搁架隔间4044的搁架上时,干试剂板2050的主体的前部分(即,板框架而不是框架接收器)适配在多个前偏移部4060之间,如图26所示。
尽管在所图示的实施例中内部耗材储藏器4040包括用于储存两组试剂板2050、2060的四个搁架隔间4044和两个凸缘隔间4048,但是内部耗材储藏器4040可以被配置为储存本领域技术人员认为适合于内部耗材储藏器4040的预期用途的任何数量组的试剂板2050、2060。
参见图27,在替代实施例中,内部耗材储藏器4062包括多个搁架隔间4064,其中每个搁架隔间4064具有用于保持试剂板2050、2060的U形凸缘4066和限定并位于搁架隔间4064前面以用于为库存机器人提供引入以便将试剂板2050、2060精确地放置在搁架隔间4064上的多个前偏移部4068。该多个前偏移部与图23-26所示的实施例的前偏移部类似地构造和定位。
耗材储藏器和内部耗材储藏器4010、4040由具有用于期望应用的合适性质(包括强度、重量、刚性等)的一种或多种材料制成。耐腐蚀的金属(例如,不锈钢等)通常是优选的。还考虑了涂覆有不透液体的聚合物的金属。
图28A-28E图示了另一耗材储藏器的方面。例如,耗材储藏器4120包括前板4121和侧板4122。前板4121包括手柄4123。侧板4122通过抽屉滑动件4124和4125滑动地耦接到分析仪5000的侧壁5001。在一些实施方式中,阻尼器(未示出)可以被结合到抽屉滑动件4124和4125中或作为单独的子组件添加。如图28C中最佳所见,用户可以通过打开门4112并拉动手柄4123来接近耗材储藏器4120。如图所示,壁4114和基座4115从侧板4122水平延伸。壁4114和基座4115在耗材储藏器4120的底端处共同形成存储隔间。耗材(例如处理板2040)可以由用户从分析仪5000的前侧堆叠在这些存储隔间中并由库存机器人(例如,库存机器人2300)从其中移除。在一些实施方式中,侧板4122和基座4115之间的角度可以小于90度,以确保处理板2040偏置抵靠侧板4122。例如,侧板4122和基座4115之间的角度可以是89度。如图所示,支撑结构4116也从侧板4122水平延伸。支撑结构4116在耗材储藏器4120的顶端处限定储存隔间。耗材(例如扩增盒2070)可以由用户从分析仪5000的前侧堆叠在这些存储隔间中并由库存机器人(例如,库存机器人2300)从其中移除。
分析仪5000可以类似于分析仪2000。例如,分析仪5000可以包括壳体、一个或多个处理平台、库存机器人、液体处理机器人、耗材存储区域和检测器。另外,分析仪5000可以利用与分析仪2000相同的耗材,例如先前描述的移液管尖端2020、穿梭器2030、处理板2040、液体试剂板2060、干试剂板2050和扩增盒2070。然而,关于耗材存储区域的布置和配置,分析仪5000可以不同。例如,如图28C中最佳所见,分析仪5000可以包括耗材储藏器4120和附加耗材储藏器4110。附加耗材储藏器4110可以定位在耗材储藏器4120和废弃物储藏器4130之间。非常类似于耗材储藏器2110,附加耗材储藏器4110可以包括被配置为滑动地接收和支撑干试剂板2050和/或液体试剂板2060的支撑结构。然而,附加耗材储藏器4110可以不包括被配置为接收扩增盒2070的存储隔间。替代地,如上所述,耗材储藏器4120可以包括被配置为接收扩增盒2070的存储隔间。废弃物储藏器4130可以与废弃物储藏器2130进行比较,这将在下面更详细地描述。
耗材储藏器4120可以包括一个或多个有利的特征。例如,如图28A中最佳所见,耗材储藏器4120可以包括一个或多个切口5701。如下面更详细解释的,这些切口可以用于快速且有效地校准库存机器人(例如,库存机器人2300)。如图所示,基座4115包括切口5701。然而,支撑结构4116也可以包括类似的特征。在一些实施方式中,支撑结构4116可以包括类似形状的切口。在其他实施方式中,支撑结构4116可以包括不同形状的切口和/或槽口。
作为另一示例,如图28B、28E和28F中最佳所见,分析仪5000可以有利地包括止动件4151、扭转弹簧4153、铰链4154和轨道4155。如图所示,扭转弹簧4153定位在铰链4154内,铰链4154耦接到侧壁5001。轨道4155耦接到侧板4122。如图28E中最佳所见,与通常水平的抽屉滑动件4124和4125不同,轨道4155可以包括水平部分4155a和倾斜部分4155b两者。如图28F中最佳所见,止动件4151可以通过支撑件4156连接到铰链4154的构件4152。在由扭转弹簧4153提供的向下的力的辅助下,支撑件4156可以在耗材储藏器4120由用户打开或关闭时沿着轨道4155滑动。如下面更详细地解释的,这些部件可以通过在耗材储藏器4120处于打开位置或部分打开位置时关闭门4112来防止用户损坏分析仪2000。另外,这些部件可以帮助用户将耗材储藏器4120推回到分析仪5000的壳体中。
如图28F中最佳所见,当耗材储藏器4120处于打开位置或部分打开位置时(例如,当耗材储藏器4120从分析仪5000完全或部分地拉出时),支撑件4156可以搁置在轨道4155的水平部分4155a上。当支撑件4156位于水平部分4155a上时,止动件4151防止用户关闭门4112。如图所示,门4112经由铰链4113耦接到侧壁5001。铰链4113是“旋回无碍”或“偏移”铰链。然而,在另一些实施方式中,铰链4113可以用另一种类型的铰链代替,例如“滚珠轴承”铰链、“对接”铰链或“弹簧加载”铰链。当支撑件4156位于水平部分4155a上时,止动件4151限制铰链4113的旋转,使得用户不能关闭门4112。
当耗材储藏器4120处于关闭位置或部分关闭位置时(例如,当耗材储藏器4120被完全或部分地推入分析仪5000时),支撑件4156可以搁置在轨道4155的倾斜部分4155B上。当支撑件4156位于倾斜部分4155b上时,止动件4151可以位于铰链4113下方。因此,当支撑件4156定位在倾斜部分4155b上时,止动件4151可以不妨碍铰链4113的旋转,并且用户可以能够关闭门4112。在一些实施方式中,当支撑件4156定位倾斜部分4155b的上区段(例如,倾斜部分4155b的直接耦接到水平部分4155a的半部)时,止动件4151可以防止用户关闭门4112。在这样的实施方式中,当支撑件4156位于倾斜部分4155b的下区段(例如,倾斜部分4155b的不直接耦接到水平部分4155a的半部)时,用户可以仅能够关闭门4112。
在一些实施方式中,止动件4151的重量与由扭转弹簧4153产生的向下的力组合可以引起耗材储藏器4120滑回到分析仪5000的壳体中。更具体地,当支撑件4156位于倾斜部分4155b上时,由止动件4151和扭转弹簧4153施加在支撑件4156上的向下的力可以引起支撑件4156将耗材储藏器4120推回到分析仪5000的壳体中。换句话说,倾斜部分4155b重定向由止动件4151和扭转弹簧4153产生的向下的力,以产生引起支撑件4156将耗材储藏器4120推回到分析仪5000的壳体中的水平力。
在一些实施方式中,铰链4154可以包括被配置为接收例如销或螺钉的孔4157。构件4152还可以包括被配置为接收例如类似尺寸的销或螺钉的孔(未示出)。这些孔可以对准,使得用户可以将销或螺钉插入两个孔中。通过这样做,用户可以将门4112保持在打开位置或部分打开位置。更具体地,当耗材储藏器4120处于关闭位置或部分关闭位置时,销或螺钉可以防止止动件4151落在铰链4113下方。这在分析仪5000的组装期间可以是特别有利的。
如图28D中最佳所见,侧板4122可以有利地包括切口4161。当耗材储藏器4120处于关闭位置或部分关闭位置时(例如,当耗材储藏器4120被完全或部分推入分析仪5000时),切口4161可以允许用户和/或库存机器人(例如,库存机器人2300)接近侧壁5001内的隔间4162。隔间4162可以被配置为接收上述任何耗材。另外,如图28E中最佳所见,当耗材储藏器4120处于打开位置或部分打开位置时(例如,当耗材储藏器4120从分析仪5000完全或部分地拉出时),切口4161可以允许用户通过面板4163对分析仪5000内的一个或多个电缆进行维修。
可以对分析仪5000进行各种修改,同时仍然维持上述优点中的一个或多个。例如,耗材储藏器4120可以被构造得更像具有支撑结构2114、储存隔间2116和柱状件2118的耗材储藏器2110。然而,在这样的实施方式中,耗材储藏器4120仍然可以包括例如切口5701、轨道4155和/或切口4161。作为另一示例,止动件4151可以用具有不同形状的止动件代替。如图所示,止动件4151通常是矩形的。然而,各种各样的形状适合于妨碍铰链4113的旋转。类似地,构件4152、扭转弹簧415、铰链4154、以及轨道4155、支撑件4156和/或孔4157可以被不同地构造。例如,在另一些实施方式中,轨道4155的水平部分4155a和/或倾斜部分4155b可以由弯曲而不是直的轨道部分代替。作为另一示例,水平部分4155a可以例如由倾斜的轨道代替。在这样的实施方式中,轨道4155的该部分的斜率可以小于或等于倾斜部分4155b的斜率。作为又一示例,止动件4151可以被移除,并且替代地,构件4152可以用于防止用户关闭门4112。在一些这样的实施例中,构件4152的形状可以改变。例如,构件4152的长度可以增加。
废弃物储藏器
废弃物储藏器2130(图10B)包括门2132,其被用户在分析仪2000的前方接近。废弃物隔间2134具有平行于门2132的开口2136,废弃物隔间2134被附连到门2132的背后侧。储藏器2130也包括从废弃物隔间2134延伸的搁架2138。该搁架2138允许使用过的处理板2040被库存机器人堆叠在其上,如所示的。储藏器2130也可以包括在开口2136内的液体容器,该开口可以与位于处理平台2016上的一个或多个液体废弃物接收器2260(参见图11B)连通。废弃物储藏器2130可以被附接到一组轨道,这允许储藏器2130像抽屉一样被拉出,用于清空。气动柱塞(未示出)可以协助打开储藏器2130并且还可以提供阻尼以防止储藏器2130打开太快而推撞处理板2040。替代地,储藏器2130可以被铰接从而可朝向用户旋转打开以用于清空。
移液管尖端抽屉
液压管尖端抽屉组件2140(图10C)包括尖端抽屉2142,其通常是类似盒的结构,其包括侧壁2144和横向壁2145,横向壁包括一个或多个开口用于接收承载多个移液管尖端的移液管尖端支架。在所述的实施例中,在尖端抽屉2142的横向壁2145内有用于接收两个移液管尖端支架(未示出)的两个开口。第一支架可以包括第一移液管尖端,并且第二支架可以包括第二移液管尖端。移液管尖端抽屉2142被附接到一个或多个轨道2148,其允许抽屉2142从分析仪2000部分地拉出以移走空的尖端支架并且重新补给新的尖端支架。门(未示出)可以被附接到抽屉2142的一端,从而当抽屉2142被关闭时,门形成分析仪的外部外壳的一部分。气动柱塞2149可以协助打开抽屉2142并且还可以提供阻尼以防止抽屉2142打开或关闭得太快。
处理模块
处理模块/通道
图11A显示了处理平台2016,其包括并排布置的多个处理模块2200。如图所示,处理平台2016包括三个处理模块:第一处理模块2200a,第二处理模块2200b,和第三处理模块2200c。然而,分析仪2000可以包括更多或更少的处理模块2200以适应特定实验室的生产量需要和空间需求。处理模块2200a-c在它们的物理布置上被类似地配置,它们的不同在于它们相对于具有钳口组件的穿梭器平台的位置,该钳口组件用作可以被相邻的模块分享的样品容器保持组件2210。例如,第一和第二处理模块2200a-b可以都使用第一样品容器保持组件2210ab以因此保持样品容器03,并且第二和第三处理模块2200b-c可以都使用第二样品容器保持组件2210bc以因此保持样品容器03。
虽然每个处理模块2200被类似地配置,但每个处理模块2200能够实施广泛的试验,使得每个处理模块2200可以运行与在另一处理模块上同时运行的试验不同的试验。关于这点,取决于在特定时间点的处理需求,每个处理模块2200可以自动地被指定和重新指定以实施任何数量的试验类型。例如,第一处理模块2200a可以被指定实施第一试验,第二处理模块2200b实施第二试验,并且第三处理模块2200c实施第三试验,其中每个试验是不同的。然而,当那些试验完成时,处理模块2200a-c中的任一个可以被自动地重新指定以实施不同的试验,使得例如第一、第二和第三处理模块2200a-c中的每一个运行相同的试验。如此,分析仪2200是灵活的,以适应实时需要,前提是在其壳体2010内存储适用于特定试验的足够的耗材。
处理模块的示例
图11B显示了第一处理模块2200a,并且是其他处理模块的示例。第一处理模块2200a通常包括第一样品容器保持组件2210ab(其被第二处理模块2200b分享)、干试剂站2220、液体试剂站2230、提取器2240、扩增盒站2250、移液管抽屉2140和废弃物接收器2260。这些部件可以被以任何构造布置。然而,在所示的实施例中,干试剂站2220和液体试剂站2230被定位于处理平台2016的后端,并且被设置成彼此邻近。第一和第二提取器2240a-b被定位于邻近试剂站2220和2230并且位于扩增盒站2250和试剂站2220、2230之间。这允许液体在其间的有效转移。移液管尖端抽屉2140被定位于处理平台2016的前方,这允许用户容易地接近它。处理模块2200a优选地包括三个移液管尖端抽屉2140,每个都容纳承载着第一移液管尖端2020a的第一移液管尖端支架2022a和承载着第二移液管尖端2020b的第二移液管尖端支架2022b。该移液管尖端2020的量允许处理模块2200a实施大约12次试验运行而不需要重新补给。样品容器保持组件2210ab被设置到提取器2240a-b和试剂板站2220、2230的侧面并且介于第一和第二处理模块2200a-b之间。废弃物接收器2260也介于第一和第二处理模块2200a-b之间。废弃物接收器允许使用过的移液管尖端被从上面的处理平台2016抛弃到废弃物储藏器2130内。废弃物接收器2260也可以包括液体废弃物入口(未示出),其允许将液体废弃物放置到废弃物储藏器2130内的瓶或一些其他容器内。
样品容器保持组件
样品容器保持组件2210ab与‘875申请的样品容器保持组件1100类似,其中它包括夹持组件2212,其朝向设置在夹持组件内的穿梭器2030关闭,以保持穿梭器2030并且在等分样品从容器03内吸出时将容器03保持在穿梭器2030内。在这点上,夹持组件2212包括接合构件2214,该接合构件2214被配置为,当夹持组件2212被关闭以接合样品容器03的底端的裙部07时,突出穿过穿梭器2030中的第二横向开口2036,如图11C最佳显示。这些接合构件2214穿刺/咬入相应的容器03的裙部07以防止在抽吸过程中容器03被无意地从穿梭器2030中移走。然而,与保持组件1100不同的是,保持组件2210ab具有固定的平台2216,穿梭器2030停放在其上,而保持组件1100利用移动的传送器1116。因此,代替用于将穿梭器2030运输到夹持组件2210ab内的位置的传送器,库存机器人2300将穿梭器2030放置在夹持组件2212内的位置。
试剂板站
干试剂板站2220和液体试剂板站2230可以每个都包括由从平台2016的表面延伸的支撑结构(未示出)(例如一对导轨)所限定的接收器。这样的接收器可以接收对应的试剂板以帮助确保每个板被放置在精确的位置。如图所示,处理模块2200a包括一个干试剂板站2220和一个液体试剂板站2230。因为分析仪2000通常对实施的每个试验使用两个干试剂板2050a-b,所以干试剂板2050a-b在运行期间进行更换。然而,可以预期在处理模块2200a内合并另一个干试剂板站,以允许试剂板2050a-b中的每个被一次定位在处理平台2016上。处理模块2200a还可以包括凹部支撑结构,其允许扩增盒2070被库存机器人2300精确地放置。
参考图29A-C,处理模块2200a-2200c中的每一个还可以包括用于检测处理模块2200a-2200c上的耗材的存在以便控制处理平台2016和处理板支撑组件2090(图29B和29C)的库存的多个识别标签2232。在图29A-29C中仅图示了图11A所示的三个处理模块2200a-2200c中的一个。处理模块在图29A中简单地列举为2200。然而,在图29A-29C中所描述的也可以预期部署在处理模块2200a-2200c中的任一个或全部中。具体地,每个处理模块2200a-2000c中的多个识别标签2232用于检测处理模块2200a-2200c上的干试剂板2050、液体试剂板2060、扩增盒2070、处理板2040和处理板支撑组件2090的存在。如从图29B可以看见的,处理板支撑组件2090被配置为放置在提取器2240上方且在处理模块2200a-2200c上限定的凹槽2238内,以便在移液操作期间支撑处理板2040。处理板2040被图示为直接放置在图29A所示的提取器2240上方。提取器2240在图12A-12D中详细地图示并在本文中的其他地方详细地进行了描述。
处理板支撑组件2090包括支撑板2092和可拆卸地附接到支撑板2092的底表面的多个滴水接收器2094,如图29C所示。多个滴水接收器2094被配置为接收用过的移液管尖端(未示出),并且收集从放置在多个滴水接收器2094中的相应一个滴水接收器2096中的那些移液管尖端滴落的任何废弃物。多个滴水接收器2094中的每一个包括多个单独的底部封闭的接收器2096,其经由分隔壁2098连接以防止放置在多个滴水接收器2094的相应一个滴水接收器2096中的移液管和收集在多个滴水接收器2094的相应一个滴水接收器2096中的液体的交叉污染。处理板支撑组件2090的多个滴水接收器2094被定尺寸为放置并插入到处理模块2200a-2200c的凹部2238中。处理板支撑组件2090可由用户接近,使得它可从处理模块2200-2200c中的凹部2238移除以便进行清洁。
多个识别标签2232、2233、2235分别放置在干试剂板站2220、液体试剂板站2230和扩增盒站2250中的每一个的表面上。对于处理板支撑组件2090,识别标签2234在扩增盒站2250和凹部2238之间放置在处理模块2200的表面上,如图29A所示。识别标签2234允许系统检测处理板支撑组件是否处于正确位置。具体地,只有处理板未处于正确位置,系统才可以检测到识别标签。这从图29B是显而易见的。对于处理板2040,识别标签2236放置在处理板支撑组件2090的顶表面2092上,如图29B和29C所示。
多个识别标签2232-2236中的每一个被定位为使得当相关联的耗材或处理板支撑组件被放置在处理模块2200a-2200c的表面上的其指定位置上时,识别标签2232-2236被覆盖。为了检测处理模块2200a-2200c上的耗材和处理板支撑组件的存在,可选地,液体处理机器人2400(图14A所示)跨处理平台2016移动,并且扫描未被相关联的耗材或处理板支撑组件覆盖的识别标签2232-2236。例如,如果干试剂板2050不存在于处理模块2200a-2200c中的一个上的干试剂板站2220中,则定位在用于干试剂板2050的干试剂板站2220上的识别标签2232将不会被覆盖并且因此暴露,从而允许液体处理机器人读取放置在干试剂板站2220上的识别标签2232,并记录干试剂板2050不存在于处理模块2200a-2200c中的检测到条形码2232的一个处理模块中。
识别标签承载机器可读代码或图像。在一个实施例中,识别标签2232-2236是条形码,并且安装在库存机器人的末端执行器上的扫描器可以能够扫描并读取标签。替代地,可以实施其他识别标签,例如射频识别(RFID)标签、近场标签等。
提取器
如图12A和12B所示,提取器组件包括两个提取器:第一提取器2240a和第二提取器2240b。每个提取器2240a-b包括壳体2242、印刷电路板2247(“PCB”)、电机2244、驱动机构2246、永磁体2241和加热元件2248。其他示例性提取器组件包括MBD MAXTM系统的提取器(Becton Dickinson,富兰克林湖,新泽西州)并且在美国专利号8,133,671中进行描述,其公开内容通过引用全部并入本文。永磁体2241被安装到驱动机构2246并且被设置在壳体2242内。永磁体2241被排列成两行的六个磁铁,从而形成六对相邻的磁铁2241a-b。已经发现这种并排成对的磁体2241a-b相对于单个磁体增强处理板2040内磁珠的磁性吸引力。磁铁2241的行可移动地连接到驱动机构2246,并且可以经由驱动机构2246通过壳体2242的顶部的开口移入和移出壳体2242,其中驱动机构2246被电机2244运转。
PCB 2247和加热元件2248被连接到壳体2242的相对侧。加热元件2248布置成两排六个并且在壳体2242上方延伸。每个加热元件2242限定形成杯状结构的凹部2249,其具有符合处理板的提取管2045的旋转外表面的几何形状。这允许加热元件2248直接接触这样的旋转表面以将热传递到提取管2045内,并且还允许处理板2040以稳定的方式被提取器2240支撑。另外,提取器2040a-b的宽度是这样的使得当处理板通过其保持时,移液管尖端2020可以被放入移液管尖端夹持站并且延伸通过处理板2040,而不会受到提取器2240的任何干涉。当电机2244运行时,永磁体2241的行可以被向上移动到加热元件2248之间的空间2243内并且邻近提取孔2045,以吸引可以被放置在提取孔中的磁珠。
图12C和12D描述了根据本公开的进一步实施例的提取器2240’和处理板2040。如前所述,处理板可以包括位于板主体2041的相对侧中的接合槽口2042。然而,代替被定位在板主体2041的侧面上的接合槽口2042,处理板2040优选地包括接合构件2049,其从板主体2041的上表面延伸。这样的接合构件2049包括接合槽口2042。因此,处理板2040将槽口2042定位在板主体2041上方并且相对于板主体2041的侧面向内。这允许末端执行器2360从板主体2041上方而不是在其侧面夹持处理板2040,这允许末端执行器2360在具有很小间隙的空间中操作,如下面更详细地描述的。
提取器2240’和提取器2240类似,不同点在于提取器2240’包括滴水盘2280。如图所示,滴水盘2280包括由中间构件2088连接的槽构件2281a-b。因此,滴水盘2280是与图29C所示的滴水接收器不同的构造。中间部件2088在提取器2240’的相对侧之间延伸,并且包括用于提取管2045和混合孔2046穿过其延伸的开口,以使得提取管2045可以接合提取器2240’的加热元件2248,如图12D最佳所示。另外,因为中间部件2088通常具有平的上表面,其允许处理板主体2041停放在其上,所以中间部件2088有助于支撑处理板2040。每个槽构件2281a-b包括外护罩2082、内护罩2084和下护罩2086。内护罩2084被连接到中间构件2088并且从中间构件向下延伸,使得当处理板2040被安装到提取器2240’时,内护罩2084被定位于加热元件2248和一行移液管套管2048之间,如图12D最佳所示。下护罩2086连接到外护罩并且在外护罩2082和内护罩2084之间延伸。外护罩2082从下护罩2082向上延伸。该配置形成槽,该槽被定尺寸为当这样的移液管尖2020被放置在相应的移液管套管2048内时接收一行移液管尖端2020。关于这点,槽构件2281a-b形成系统2000内的屏障,其有助于防止来自移液管尖端2020的污染,移液管尖端2020可以被存储在移液管套管2048内以重新使用。
图12E描述了第三处理模块2210c,其包括提取器2240’。处理板2040被安装到所述提取器2240’。提取器2240’和处理板2040被设置在干试剂板2050、液体试剂板2060和移液管尖端滑槽2135、扩增卡站2070之间。然而,如图所示,处理板2040通常比那些周围部件位于处理平台2016上更低的位置。然而,为了帮助节约系统2000的整体尺寸,这些部件和处理板2040之间的侧向间隙被最小化。因此,对于末端执行器2360有足够的间隙以将处理板2040放置到提取器2240’上并从提取器2240’拾取处理板2040也许是困难的。关于这点,处理板2040提供接合构件2049,接合构件为末端执行器2360提供足够的间隙用于拾取和放置处理板2040。而且,如图所示,细长开口2017延伸通过处理平台表面2016,其允许被安装到处理板2040上的可重复使用的移液管尖端2020延伸通过处理平台表面。滴水盘的槽构件2281a-b与这样的开口2017对准,以防止系统2000被来自所述的移液管尖端2020滴液污染。
检测器
每个处理模块2200a-c具有相关的检测器2270,其在图10A所描述的实施例中各自位于分析仪2000的底部的检测/分析平台2012内。例如,第一处理模块2200a与第一检测器2270a相关,第二处理模块2200b与第二检测器2270b相关,并且第三处理模块2200c与第三检测器2270c相关。检测器2270a-c位于处理平台2016下方有助于将检测器2270a-c与可能的污染隔离。示例性检测器是MBD MAXTM系统(Becton Dickinson,富兰克林湖,新泽西州)的检测器并且被美国专利号8,133,671描述,其公开内容通过引用全部并入本文。每个检测器2270a-c包括读取器头2271和热循环器2275。读取器头2271包括光发射器和检测器(未示出),该检测器被配置以检测扩增盒2070的腔室2075内荧光探针的存在。热循环器2275包括可移动平台2276,其具有配置为接收扩增盒2070的凹部2277。热循环器2275具有加热元件(未示出),其周期性地加热扩增盒2070的内容物(例如纯化的DNA)到预定温度,以协助这样的内容物的扩增。读取器头2271被从分析仪2000的结构上悬挂,使得其读取器指向向下的方向。热循环器2275被设置在读取器头2271下方并且包括电机2278和驱动螺杆,该驱动螺杆使得平台2276以竖直方向移动以抵靠读取器头2271按压扩增盒2070。热循环器2275和读取器头2271之间存在的空间足够宽以允许库存机器人2300将扩增盒2070放置到热循环器2275上。
耗材处理
图13A-13D描述了根据本公开的一个实施例的库存机器人2300。库存机器人2300帮助清点分析仪2000内的所有耗材,并且还处理分析仪2000内的所有耗材。另外,库存机器人2300可以到达分析仪2000外部以进入预分析系统10,使得将带有样品容器03的穿梭器在分析仪2000和预分析系统10之间来回移动。关于这点,分析仪2000的壳体可以包括在其左或右侧的侧开口,该侧开口被定尺寸为允许机器人2300穿过其到达。库存机器人2300包括轨道构件2300、主体/柱2320、肩部2330、第一臂构件2340、第二臂构件2350和末端执行器或手2360。
机器人臂
轨道构件2310沿左右方向从分析仪2000的一侧延伸到另一侧并且被定位成比上述的定位在前方的平台2012、2014和2016更靠近分析仪2000的背后端。主体2320可滑动地附接到轨道构件2310,并且从其正交地延伸。主体2320通过托架2322耦接到轨道构件2310。托架2322和轨道部件2310形成线性电机,其允许主体2320沿着左右方向的单一轴线平移。可以在分析仪2000内实施的线性电机的实施例是Festo线性电机致动器(“FLMA”)(FestoAG&Co.KG,埃斯林根,内卡河,德国)。然而,其他驱动机构(例如皮带和皮带轮机械)可预期用于沿着轨道构件2310驱动主体2320。
肩部2330可滑动地附接到主体2320使得肩部2330可以沿着主体2320的竖直轴线被驱动,该运动也可以通过线性电机或一些其他驱动机构实现。肩部2330在第一臂构件2340的一个端部被附接到第一臂构件2340,使得第一臂构件2340可围绕肩部2330和第一臂部件2340共享的竖直轴线旋转。第二臂构件2350被连接到第一臂构件2340的另一端,使得第二臂构件2350可以围绕两个臂构件2340和2350共享的竖直轴线旋转。末端执行器2360被连接到第二臂构件2350远离第一臂构件2340的端部并且围绕末端执行器2360和第二臂构件2350共享的竖直轴线旋转。
末端执行器
末端执行器2360包括主体2362和耦接到主体2362的一对可移动指状件2363a-b。可移动指状件2363a-b是可操作的,使得它们一起移动靠近或远离以抓握或释放物品,如图13A所示。关于这点,可移动指状件2363a-b通常在操作期间保持平行。末端执行器2360还包括在主体2362的表面中的标识符读取器2366,例如条形码扫描器,其通常面对远离指状件2363a-b的方向。主体2362能够相对于第二臂构件2350旋转大约180度,以允许这样的标识符读取器2366面向分析仪2000的前方并扫描位于库存平台2014或其他位置的耗材。主体2362还可以包括在其底部表面内的标识符读取器,使得这样的读取器可以读取向上面对的标识符,例如那些可能位于扩增盒2070上的标识符。
指状件2363a-b特别地配置为接合许多不同的耗材。关于这点,指状件2363a-b包括第一接合特征件2361和第二接合特征件2364。如图所示,第一接合特征件2361是从一个指状件2363朝向另一个指状件2363向内延伸的凸片或凸起。第一接合特征件2361被定尺寸为分别适配在板2040、2050、2060的接合槽口2042、2052、2062以及穿梭器2030的第一横向开口2034内。在操作中,当指状件2363a-b闭合到耗材物品上时,第一接合特征件2361延伸到对应耗材物品的槽口或开口中,防止耗材物品掉落同时指状件2363a-b自身夹持到耗材物品的侧表面上以进一步控制和保持该物品。如图所示,每个指状件2363a-b优选地包括两个接合特征件2361,其有助于防止耗材物品在指状件抓握期间的无意转动。
第二接合特征件2364征与第一接合特征件2361相比通常位于指状件2363a-b的相对侧,并且包括向下延伸的柱或燕尾榫2365。柱2365从接合特征件2364的通常平的底部表面2366延伸并从其向外成锥形以形成截头圆锥形旋转表面,如图13C最佳所示。这些柱2365接合扩增盒2070中的对应的槽口2072。如以上讨论的,扩增盒2070包括围绕每个槽口2072的斜切表面或轮廓表面,其形成凹陷2077。操作中,随着柱2365滑动进入相应的槽口2072,柱2365最后到达该凹陷2077。当它到达凹陷2077时,柱2365被以相吻合的方式接收在凹陷2077内,如图13D所示。当凹陷2077与柱的旋转表面相吻合时,这有助于为围绕分析仪2000移动的盒2070提供稳固的平台。另外,柱2365的扩口或锥形有助于防止盒2070掉落。
如图13B所示,每个指状件2363a-b包括三个接合特征件2364。然而,虽然可以考虑更多或更少的接合特征件2364,但优选地每个指状件2363a-b包括单个第二接合特征件2364。这允许指状件2363充分地接合可能无意地围绕竖直轴线旋转使得它的侧面不与指状件2363a平行的扩增盒2070。这对于带有多于单个接合特征件2364的指状件2363a-b来说可能是显著地更困难的任务,因为如果盒2070被无意地旋转,则至少一些特征件2364不能够正确地对准扩增盒2070的对应槽口2072。
而且每个指状件2363a-b可以是灵活的,使得能够围绕水平轴线向下或向上弯曲,同时是足够弹性的,以免很容易屈服以不能接触。这样的灵活性可以沿着接近指状件终止端的长度被赋予每个指状件2363a-b,所述指状件包括第二接合特征件2364。这允许指状件2363a-b自动地调节以接合扩增盒2070,该扩增盒2070可能围绕水平轴线倾斜使得盒2070不与指状件2363a-b平行。
参考图30和31,示出了根据本公开的替代实施例的末端执行器5002。末端执行器5002包括附接到末端执行器5002的主体5006的一对指状件5004。末端执行器5002的接合特征件5008基本上类似于先前实施例的末端执行器的接合特征件。
如图30所示,每个指状件5004在第一端5010和第二端5012之间延伸,在第二端5012处形成并定位有偏移部5014。偏移部5014从指状件5004的底部以不垂直于指状件5004的细长部分5016的角度向上延伸。当偏移部5014的顶表面5018和末端执行器5002的主体5006的连接构件5020的底表面(未示出)接合以便进行附接时,偏移部5014允许偏移部5014的顶表面5018与末端执行器5002的主体5006的连接构件5020的底表面(未示出)紧密接合。
偏移部5014可以包括第一偏移孔口5022、第二偏移孔口5024、以及限定并设置在第一和第二偏移孔口5022、5024之间的凸起孔口5026,如图31所示。当偏移部5014与连接构件5020接合以便将指状件5004附接到末端执行器5002的主体5006时,第一偏移孔口5022、第二偏移孔口5024和凸起孔口5026被紧密地定尺寸为分别与第一连接构件孔5028、第二连接构件孔5030、第二连接构件孔5030和限定在主体5006的连接构件5020上的凸起孔5032对准。
末端执行器5002还可以包括用于确保每个指状件5004牢固地附连到末端执行器5002的主体5006的连接构件5020的楔形件5034。楔形件5034被配置并设计为防止指状件5004的移位(和/或旋转),并且当在指状件5004上发生强制接触(例如,拾取耗材)时提供稳定性。楔形件5034可以是与偏移部5014大致互补的成角度表面。如本文所使用的大约或约考虑了约±10%的变化。当被组装在一起时,偏移部5014和楔形件5034形成互补且牢固的成角度界面。
参见图31,楔形件5034可以包括用于楔形件5034与指状件5004的偏移部5014紧密接合以便将指状件5004连接到主体5006的成角度(或倾斜)侧面5036。第一楔形件孔口5038和第二楔形件孔口5040被限定在楔形件5034上,其中凸起5042形成并设置在第一楔形件孔口5038和第二楔形件孔口5040之间。凸起5042从楔形件5034的成角度侧面5036突出。凸起5042被配置为插入通过指状件5004的偏移部5014的凸起孔口5026并且与主体5006的连接构件5020的凸起孔5032配合,以从前到后准确地定位指状件5004。
一旦指状件5004在楔形件5034的凸起5042插入通过指状件5004和主体5006的连接构件5020的情况下附接到主体5006的连接构件5020,螺钉5044或其他合适的连接器可以插入通过对准的孔/孔口,以将楔形件5034附连到指状件5004的偏移部5014并且将指状件5004的偏移部5014附连到主体5006的连接构件5020。
液体处理
图14A和14B描述了根据本公开的一个实施例的液体处理机器人2400。液体处理机器人2400被悬挂在液体处理机器人平台2018,并在处理平台2016上方。液体处理机器人2400包括轨道构件2405,其沿左右方向从分析仪2000的一侧延伸到另一侧。多个多管道移液器2440通过托架2420和横向臂2430被连接到轨道构件2405。臂2430被连接到托架2420,并且托架2420被可滑动地连接到轨道构件2405,使得臂2430在相对于轨道构件2405的横向方向上延伸。托架2420和轨道构件2405形成线性电机,其允许多管道移液器2440和臂2430沿着轨道构件2405以左右方向被驱动。这样的线性电机的示例是Festo线性电机致动器(“FLMA”)(Festo AG&Co.KG,埃斯林根,内卡河,德国)。如图所示,每个处理模块2200有一个多管道移液器2440。因此,在该特定实施例中,有三个移液管组件:第一多管道移液器2440a,第二多管道移液器2440b,和第三多管道移液器2440c。第一多管道移液器2440a对应于第一处理模块2200a,第二多管道移液器2440b对应于第二处理模块2200b,并且第三多管道移液器2440c对应于第三处理模块2200c。然而,更多或更少的多管道移液器2440是可能的,并且是基于处理模块2200的数量。
多管道移液器
图14B描述了根据本公开的实施例的多管道移液器2440,其是多管道移液器2440a-c的示例。多管道移液器2440包括背板连接器2450和连接到背板连接器2450的多个液体处理组件2442。在所描述的实施例中,有三个液体处理组件2442a-c:第一液体处理组件2442a,第二液体处理组件2442b和第三液体处理组件2442c。然而,可以预期更多或更少的液体处理组件。每个液体处理组件2442a-c包括主板组件2460a-c和移液管组件2470a-c。液体处理组件2442a-c互相紧密靠近地连接到背板连接器2450。
每个主板组件2460有助于向对应的移液管组件2470提供数据、电力和正/负气压。在所述的实施例中,有三个移液管组件2460:第一移液管组件2460a,第二移液管组件2460b,和第三移液管组件2460c。这些组件2460a-c对应于相应的液体处理组件2442a-c。每个主板组件2460类似于在‘875申请的图27A和27B所描述和显示的主板组件1401。关于这点,每个主板组件2460包括其内部设有各种部件(例如PCB,正压和负压输入端、阀和与输入端和阀连通的液体/气体导管)的壳体2462。主板组件2460a-c也包括z-驱动机构,其包括位于壳体2462一侧的竖直导轨2464和电机2466及驱动轴(未示出)。驱动轴被设置在壳体2462内。
每个移液管组件2470类似于‘875申请的图27A和27B的移液管组件1402和图17A-17D的移液管组件502,不同的是每个移液管组件2470不是铰接地连接到它的相应的主板组件2460,并且不会旋转进入多个铰链位置。每个移液管组件2470被限制旋转并且通过电机2466沿着竖直导轨2464在z-方向上移动。因此,第一、第二和第三移液管组件2470a-c能够在竖直或z-方向上独立地移动。另外,移液管组件2470被构造成(特别是关于其移液管管道组件(未示出)和移液管尖端喷射器组件2472)类似于移液管组件502和1402。
背板连接器2450类似于‘875申请的图29A和29B的背板连接器1600,不同的是背板连接器2450被配置为具有安装到其上的多个液体处理组件2442,例如所示的第一、第二和第三组件2442a-c。关于这点,背板连接器2450连接到每个液体处理组件2442的主板组件2470a-c并且包括用于向液体处理组件2442a-c提供必要的电力、压力和数据信号的几个连接器(未示出),例如以太网、多引脚、正压输入和负压输入连接器。这有助于减少或消除在多个液体处理组件2442以这样的紧密靠近方式连接的情况下可能绊住并且可能难以管理的外部电缆。
自动化
图15描述了分析仪2000的计算系统的总体结构。计算系统2510可以是‘875申请的图26的系统1300内的子系统,其描述了高通量系统00的计算系统示意图。关于这点,跨仪器总线2504和工作流程计算装置2540和‘875申请的图26中所述的总线1320和计算装置1330相同。另外,计算装置2510和计算装置1360类似,并且在本文中对它在分析仪2000内的输入和输出进行更详细的描述。
计算机控制装置2510可以是任何通用的计算机并且可以包括处理器2512、存储器2514和通常存在于通用计算机控制装置中的其他部件。而且计算机控制装置2510可以包括用以执行特定的计算过程的专用硬件部件。处理器2512可以是任何传统的处理器,例如市售的CPU。可替换地,处理器2512可以是专用部件,例如特定用途集成线路(“ASIC”)或其他基于硬件的处理器。
存储器2514可以存储由处理器2512可访问的信息,包括可以被处理器2512执行的指令2516。存储器2514也可以包括数据2518,其可以被处理器2512检索、操作或存储。存储器2514可以是能够存储可由处理器2512访问的信息的任何非暂时类型,例如硬盘驱动器、存储卡、ROM、RAM、DVD、CD-ROM、可写存储器以及只读存储器。
指令2516可以是可被处理器2512直接执行的任何指令集,例如机器代码,或非直接执行的指令集,例如脚本程序。关于这点,词语“指令”、“应用程序”、“进程”和“程序”可以在本文中交替使用。指令2516可以被存储为目标代码格式以便处理器2512直接处理,或被储存为任何其他计算装置语言,包括脚本程序或被按需解释或预先编译的独立源代码模块的集合。
在分析仪2000的一个实施例中,计算系统2510可以包括几个指令集。例如每个待实施的试验可以具有和它相关的几个指令集,所述指令集可以包括操作库存机器人2300以实施库存检查和取得用于该试验的合适的试剂和其他耗材的指令。在另一实施例中,指令集可以确定由特定多管道移液器2440实施的操作序列,以协助处理样品的分析。
数据2518通过图形用户界面(“GUI”)被输入和查看,所述图形用户界面可以被显示在与分析仪2000特别相关的显示界面2500上,或被显示在与整个高通量系统00相关联的‘875申请的图1和图26的显示界面1332上。数据2518可以从扫描器输入,例如库存机器人2300的末端执行器2360上的扫描器2366或预分析系统10内的扫描器。数据还可以通过传感器获得,例如光学传感器、温度传感器等,以获取关于在分析仪内发生的某些条件和活动的信息,例如特定耗材的位置和空气质量。
该数据2518可以在现场实施或关系数据库中被数字地标记为特定的标识码(例如,条形码序列号),其也可以被存储在存储器2514内。这帮助分析仪2000保持对分析仪3000内的不同耗材进行追踪并且有助于在处理器指令2516执行期间向处理器2512提供某些信息,而不需要用户输入。例如,液体试剂板2060可以具有可以与其外表面上的条形码相关的标识码,该标识码可以在数据库中用某些存储数据(例如存储在其中的试剂的类型和哪些试剂已经被使用)标记。这允许分析仪检查它的库存以确定何时试剂和其他耗材运行不足或不足以执行额外的试验。在另一实施例中,穿梭器2030可以具有标识码,该标识码可以在数据库中被标记有某些存储数据,例如包括被穿梭器2030承载的样品容器03(例如患者姓名、待实施的试验、处理参数等等)的数据。在进一步的示例中,当试验完成时,试验的结果可以与数据库中的特定样品关联,使得当这样的结果可以通过装置2510被通信到工作流程计算装置2540时,用户可以通过访问工作流程计算装置2540而容易地取得结果。
虽然图15在功能上将处理器2512、存储器2514和计算机控制装置2510的其他元件示为在同一框内,但是计算机控制装置2510、处理器2512和/或存储器2514可以分别由多个处理器、计算机控制装置和存储器组成,它们可能会或可能不会存储在同一物理壳体中。例如,存储器2514可以是硬盘驱动器或位于壳体内不同于计算机控制装置2510的位置的其他存储介质。因此,参考处理器2512、计算机控制装置2510和存储器2514应该被理解为包括对可以或可以不并行操作的处理器、计算机控制装置和存储器的集合的参考。
显示界面
显示界面2520可以特别地与分析仪2000相关联并且可以仅显示关于分析仪2000的信息并且也可以被集成到分析仪2000的结构内。然而,显示界面2520是可选的(在图15中通过虚线显示)并且,在图1所示的实施例中,它不被包括在内,而是使用总体系统显示界面1332。然而,包括显示界面2520时,界面2520可以是耦接到壳体2010的前面板或定位成远离分析仪2000的监视器、LCD面板等。显示界面可以显示GUI、用户提示、用户指令以及可能与用户相关的其他信息。
输入界面
用户控制/输入界面2530允许用户操纵GUI,并且再次地,可以被任选地提供为与总体系统输入界面分离的部件,该总体系统输入界面通过图1的显示界面1332提供。然而提供用户控制/输入界面2530时,这样界面可以例如是触摸板、键盘或鼠标。另外,输入界面2530可以被集成到显示界面2520内,使得显示提示等的相同装置是允许用户响应所述提示的相同装置。
如图15所示的,计算机控制装置2510可以被连接到工作流程计算装置2540,其被用于将高通量系统00的所有部件集成,例如第二分析仪4000和预分析系统10,并且与特定实验室的实验室信息系统(“LIS”)集成。因此源自预分析系统10的与分析仪2000有关的信息可以通过工作流程计算装置2540通信到分析仪2000。类似地,源自分析仪2000的与预分析系统10有关的信息可以通过计算机控制装置2500通信到工作流程计算装置2540,其将该信息通信给预分析系统10。这样的信息也可以通过工作流程计算装置2540用从LIS获得的信息来补充,例如患者信息等。
计算机控制装置也被连接到分析仪3000内的多个部件,以来回地分享信息,例如指令和数据。和计算机控制装置通过内部总线连接的一些部件包括处理模块2200a-c、库存机器人2300、检测器2270a-c和液体处理机器人2400中的每一个。与计算机控制装置2510的这种连接允许计算机控制装置2510给这样的部件提供指令并且从这样的部件获得信息。例如,库存机器人2300可以从计算机控制装置2510接收指令以取得某些耗材并将它们放到特定位置,并且可以将库存信息通信到计算机控制装置2510。因此当分析仪2000完全自动化时,由分析仪2000的内部部件实施的操作通常作为由处理器2512提供的指令的结果。
方法
步骤1:接收命令
在操作分析仪2000的方法中(图16),可以由分析仪2000从工作流程计算装置2540处接收2602用于试验的命令。当一批样品被预分析系统10预处理并且准备好被分析时,该命令可以被首先从预分析系统10通信到工作流程计算装置2540。关于这点,预分析系统10可以使穿梭器2030加载有整个批次,其在该实施例中包括两个穿梭器2030,每个穿梭器2030带有12个样品容器03。这样的穿梭器2030被停放在‘875申请的图12A的对接站260处。
步骤2:清点
一旦命令被分析仪2000接收,库存机器人2300清点2604耗材以确定会否有足够的耗材用于实施指定的试验。这样的清点可以通过库存机器人2300实施。关于这点,当接收到命令时,库存机器人2300将末端执行器2360朝向处理平台2016下方的库存平台2014移动。末端执行器2360被旋转大约180度使得标识符读取器2366面向库存平台2014。库存机器人2300接着对位于其内的耗材进行扫描以确定哪些耗材被加载到分析仪2000内。分析仪2000接着确定是否有足够的耗材用于实施命令的试验。可以考虑用于监测耗材库存的其他自动化设备。用于追踪耗材库存的这样的其他自动化方法是本领域技术人员所公知的并且不在本文中进行讨论。
库存机器人2300可以不需要在每次接收到命令时扫描耗材。代替地,分析仪2000通过用户保持对输入到分析仪2000的耗材进行追踪。例如,当用户加载耗材时,库存机器人2300扫描耗材并且将它们登记到存储器2514内的数据库中。分析仪2000保持对何时使用耗材的追踪。因此,分析仪2000可以响应于(通过处理器2512)扫描其存储器2514内的数据库的指令对耗材进行清点,以确定哪些耗材已经被使用过和哪些耗材没有被使用过以获得完整的记录。
在一个示例中,用于识别特定试验靶标(例如衣原体)的存在的试验命令被分析仪2000接收。分析仪2000获知哪些试剂必须存在于分析仪2000内部以实施该试验。另外,分析仪2000知道哪些其他的耗材必须被使用,例如移液管尖端2020、处理板2040和扩增盒2070。这样的信息可以被预编程在它的存储器2514内。分析仪2000扫描其存储器2514内的数据库或使用库存机器人2300以验证必需的耗材是可用的。
如果可用的耗材不足以实施命令的试验,则用户被通知2620,通知的形式可以是显示在显示器1332或2520上的警告、移动设备的推送通知或邮件。如果不同试验需要的其他样品准备好被分析仪2000处理,并且有足够的耗材以实施该试验,则分析仪2000可以接收那些容器03,以便避免停机时间,直到用户用必需的耗材装载分析仪2000。
当用户加载耗材并且这样的耗材被分析仪2000接收2622,例如在工作班次的开始时或响应于耗材不够的警告,用户通过分析仪2000的前部加载耗材。因此,用户可以将移液管尖端2020加载到移液管抽屉2142,将试剂板2050和2060、扩增盒2070和/或处理板2040加载到耗材储藏器2110内。可加载足够的耗材以允许分析仪2000连续地运行24小时不间断。
当这样的耗材被用户加载时,分析仪2000例如通过门传感器识别库存平台2014已经被接近。库存机器人2300然后可以自动地实施库存扫描以识别被加载到分析仪2000内的任何新的耗材。位于耗材(例如试剂板2050、2060、处理板2040、尖端支架2022和扩增盒2070)上的标识符被用于确定是什么耗材并且它们容纳什么,例如在试剂板2050和2060的情况下容纳试剂。
步骤3:取得样品容器
一旦分析仪2000确定有足够的耗材用于实施该试验并且处理模块2200之一可被使用,分析仪2000将其准备状态传送给工作流程计算装置2540。工作流程计算装置2540接着通知预分析系统10,预分析系统响应地将包含样品容器03的穿梭器2030加载到穿梭器运送组件300上并将其发送到分析仪2000。穿梭器2030可以恰好在它到达分析仪2000的入口之前停下。然而在一些实施例中,穿梭器2030可以被直接传送到分析仪2000内。
库存机器人2300接着朝向预分析系统10移动并且到达2606预分析系统10内部。末端执行器2360夹持穿梭器2030使得第一接合特征件2361被接收在第二横向开口2036内。穿梭器2030接着被运送到分析仪2000内并且达到指定的处理模块2200附近的穿梭器保持组件2210,并将穿梭器2030放到固定平台2216上。夹持组件2212接着闭合使得接合构件2214延伸通过第二横向开口2034并且刺入相应的容器03的裙部07,从而将容器03保持在用于多管道移液器2440抽吸的位置。
步骤4:阶段耗材和等分样品
随着样品容器03被充分地保持,处理模块2200分阶段配有合适的耗材。关于这点,库存机器人2300取得两个处理板2040并且在每个提取器2240a-b上放置一个板使得每个板2040的提取管2044通过相应的提取器2240a-b的加热元件2248接收。库存机器人2300还取得第一干试剂板2050a和液体试剂板2060并且将它们分别放置在干试剂站2220和液体试剂站2230处。通常地,液体试剂板2060和干试剂板2050提供的试剂多于由穿梭器2030承载的样品数量。如此分析仪2000可以不必在每次穿梭器2030放入分析仪中时提供试剂板。另外地,库存机器人2300通过将第二接合特征件2364接合槽口2072以从库存平台2014取得扩增盒2070。扩增盒2070被放在扩增盒站2250,使得入口开口2073位于提取器2240a附近。
之后,多管道移液器2440取得第一移液管尖端2020a,三个移液管组件2470a-c中的每一个有一个尖端。通过用移液管尖端2020刺破样品容器的可刺破密封件09并抽吸其中的样品,从每个样品容器03中取得2607等分样品。等分样品被吸取进入处理板2040的相应的提取管2044。在每个混合管2044被等分样品接种之后,多管道移液器2440将移液管尖端2020a插入相邻的尖端保持站2047用于之后使用。实施该过程直到从每个容器03提取等分样品。在存在故障使得等分样品不能被取得的情况下,例如由于密封件没有被刺破,分析仪2000在其存储器2514中保留该信息,如此该信息可以被通信到预分析系统10,预分析系统将适当地组织有缺陷的样品,如‘875申请所讨论的。
步骤5:返回样品容器穿梭器并取得另一个样品容器穿梭器
一旦从穿梭器2030内的每一个样品容器03取得等分样品,分析仪2000就通信给工作流程计算装置2540,以将穿梭器2030返回2608到预分析系统10。工作流程计算装置2540将该通信转达给预分析系统10,预分析系统将包含该批次的另外一半的另一个穿梭器2030移动到穿梭器运送组件300。在分析仪2000内,夹持组件2212释放穿梭器2030,并且库存机器人2300通过把穿梭器2030放入穿梭器运送组件300的返回通道,以将包含用过的容器03的穿梭器2030返回到预分析系统10。库存机器人2300然后接合并移动2610该批次的第二个穿梭器2030,并且将它运送到穿梭器保持组件2210,在那里它被保持并且该批次的剩余等分样品被抽取。一旦等分样品被转移到处理板2040的剩余提取管2044内,穿梭器2030通过库存机器人2300被再次返回到预分析系统10。
在一些实施例中,双通道试验可以通过分析仪2000实施,其中来自每个样品容器03的等分样品被吸取到两个(而不是一个)提取管2044内。在这样的实施例中,具有12个样品容器03的单个穿梭器2030将填充两个处理板2040,每个处理板具有12个提取管2044。因此,在该实施例中,库存机器人2300对于试验仅取得一个穿梭器2030,并且不会取得任何另外的穿梭器2030。
步骤6:处理样品
随着处理板2040被等分样品接种,分析仪2000处理2612所述样品。该程序通常是相同的,而与试验无关。在方法中没有很多差异,差异在于所用的试剂。因此,处理模块2200能够实施广泛的试验。处理通常包括分析物(例如DNA靶标)的提取、分离和扩增。
提取包括重建干燥的裂解剂,其可以包含被配置为与DNA结合的磁珠。关于这点,多管道移液器2440从处理板2040内的移液管尖端保持站2047拾取先前用过的移液管尖端2020a。虽然多管道移液器2440通常包括多个移液管组件2470a-c,但单独的移液组件2470能够独立于其他移液管组件2470沿着相应的z-导轨2464被驱动,以从处理板2040取得先前用过的移液管尖端2020a。一旦尖端2020a被取得,移液管组件2470刺破液体试剂板2060中重建缓冲液的密封,取得等分的缓冲液,并且将它转移到干试剂板2050a,在那里它刺破隔间2044之一上方的密封,并且用缓冲液接种隔间2054以重新水化裂解剂。重建的裂解剂被接着抽吸并且转移到提取管2044。重复该过程直到所有的提取管2044被裂解剂和磁珠接种。
接着,提取器2240a-c通过与提取管2044接触的加热元件2248加热提取管2044和其中的内容物。当混合物接种时,库存机器人2300将第一干试剂板2050从处理模块2200移走并且从库存平台2014取得第二干试剂板2050b并将它放到干试剂板站2220。
当接种完成时,提取器2240a-b的电机2244将永磁体2241移动出它们各自的壳体2242并且邻近提取管2044放置永磁体,在那里磁珠以及附接到磁珠的提取DNA被吸引到管2044的侧面。然后,多管道移液器2440从试剂板2060取得等分的清洗缓冲液并且冲洗试管混合物。磁铁2241被移动回到它们的壳体2242内并且上清液被从混合管中移走并通过与库存平台2014的液体废弃物瓶连通的液体废弃物入口抛弃。中和缓冲液被从液体试剂板2060转移到处理板2040内邻近提取管2044的混合孔2046。然后,移液器2440从液体试剂板2040取得洗脱缓冲液并且将洗脱缓冲液分配进入提取管2044以将磁珠与隔离的DNA分离。磁体2241被移动回原位并且洗脱液被抽取并且转移到混合孔2046中,在那里它与中和缓冲液混合。然后将中和的样品用于重建第二干试剂板2050b内的主混合物。接着,通过多管道移液器2440和第二移液管尖端2020b将混合物加载到扩增盒2070内,第二移液管尖端2020b通过将混合物吸取到盒2070的入口开口2073内来对盒2070进行接种。扩增盒2070可以接收整个批次。
步骤7:扩增/分析/检测
之后,库存机器人2300的末端执行器2360接合盒2070并且将它承载到与处理模块2200相关联的检测器2270处。库存机器人2300将盒2070放到热循环器2275的平台2276上,而没有显著地倾斜盒2070。这是可能的,至少因为盒2070被悬挂或被承载,使得它被定位的低于末端执行器2360的指状件2363a-b。如果指状件2363a-b被定位得低于盒2070,则盒2070可能从末端执行器2360坠下。电机2278接着升高热循环器2275以抵靠读取器2271按压盒2070。盒2070接着进行热循环使得对试验靶标进行扩增。读取器2271检测2614盒2070的腔室2075内的试验靶标的存在。
步骤8:抛弃和重复
一旦检测结束,结果就被传送到工作流程计算装置2540。用过的扩增盒2070通过库存机器人2300被移动2616到扩增盒废弃物,其可以在废弃物储藏器2130或分析仪2000内的其他地方。库存机器人2300还通过将处理板2040堆叠到废弃物储藏器2130的搁架2138上以将用过的处理板2040抛弃。干试剂板2050和液体试剂板2060被放回耗材储藏器2110内它们各自的隔间内以备另一个试验使用。干试剂板2050和液体试剂板2060通常可以被用于4个试验运行。计算装置2510保持追踪板2050或2060使用了多少次并且分析仪2000在它们的最终运行之后通过将板2050、2060放入废弃物储藏器2130来自动地抛弃这些板。一旦耗材被抛弃,处理模块2200可以实施2618另一个试验。
一次多个试验
如果在其壳体2010内库存适当的消耗品,则在任何给定时间,每一个处理模块2200可以实施试验单上的任何试验。这允许分析仪2000灵活地响应以优化生产量。例如,第一处理模块2200a可以对第一试验实施几个运行。然而,如果在预分析系统10内存在需要第二试验(其不同于第一试验)的积压的样品,第一处理模块2200a可以通过实施第二试验以协助处理和分析这样的样品。该过程可以由分析仪2000自动完成,而不需要用户的协助,因为分析仪2000和预分析系统10保持持续的通信。
在没有背离本公开的基础上,可以应用以上讨论的特征的多种附加、变型和组合。例如图17A-17C描述了按照本公开的另一实施例的分析仪3000。分析仪3000与分析仪2000类似,因为它包括具有多个处理模块3200a-c的处理平台3016、带有夹紧末端执行器3360的库存机器人3300、包括多个多管道移液器3440a-c的液体处理机器人、耗材存储区域3014和用于检测分析物的检测器3270a-c。另外,分析仪3000应用与分析仪2000相同的耗材,例如前面所述的移液管尖端2020、穿梭器2030、处理板2040、液体试剂板2060、干试剂板2050和扩增盒2070。然而,不同在于分析仪3000的耗材存储3014和检测器3270a-c以及某些耗材储藏器的布置。
特别地,分析仪2000包括检测/分析平台2012,其位于库存平台2014下方。然而分析仪3000将这些平台水平地分开而不是竖直地分开。因此,分析仪3000包括库存部分3014和检测/分析部分3012。在所述的特定实施例中,库存部分3014位于分析仪3000的左侧并且检测/分析部分位于分析仪3000的右侧。
库存部分3014包括第一耗材储藏器3110、第二耗材储藏器3120和废弃物储藏器3130。第一储藏器3110与储藏器2110类似,它们均接收和存储耗材项目,例如试剂板2050、2060和盒2070。第二储藏器3120位于第一储藏器3110和废弃物储藏器3130之间。
第二储藏器3120,如图18C最佳所示,具有竖直的隔间,其由壁3122和设置在壁3122对面的竖直杆/柱状件限定。这些隔间被定尺寸为接收处理板2040的堆叠。杆3124有助于阻止处理板2040的堆叠落下,同时允许处理板2040被充分地暴露使得机器人2300能够从相应的堆叠中取得板2040。
废弃物储藏器3130通常与废弃物储藏器2130是相同的。废弃物储藏器3130界定分析仪300的库存部分3140的侧边界并且有助于将未使用过的耗材和检测/分析部分3012分隔,这可以帮助将任何潜在的污染源与任一区域隔绝。
检测/分析部分3012包括废弃物储藏器3130(在一个实施例中,废弃物是扩增盒)、液体废弃物储藏器3170和多个检测器3270。废弃物储藏器3160具有用于接收和容纳废弃物(例如用过的扩增盒2070)的开口,直到用户清空储藏器3160。扩增废弃物储藏器3160可以被可滑动地附接到一个或多个导轨上以控制进出分析仪3000的运动。液体废弃物储藏器3170通过软管或一些其他管道装置(未示出)被连接到处理平台3016,使得液体废弃物可以被从处理平台3016处置。检测器3270a-c与检测器2270a-c相同,并且每一个包括热循环器3275和读取器头3271。检测器3270a-c被定位为竖直排列从而第二检测器3270b被定位于第三检测器3270c正上方,并且第一检测器被定位于第二检测器3270b正上方。检测器3270a-c在相同的方向打开,用于被库存机器人3300的夹紧器3360接近。在一些实施例中,至少一个检测器3270可以定位在与另一个检测器相同的水平平面上,并且可以相对其成正交排列。
图18A-18C描述了根据本公开的另一实施例的分析仪3000’。分析仪3000’与分析仪3000类似,不同之处在于一个或多个耗材储藏器是可以移动的以便于接近。例如,如图18B所示,第二耗材储藏器3120可以类似抽屉地可移动,使得用户者可以接近每个竖直隔间以补充处理板2040。在图18C所示的另一实施例中,第一废弃物储藏器3110和第二废弃物储藏器3120可以位于可移动基座3144上,使得形成可移动耗材库存3142。关于这点,基座3144可以在导轨(未示出)上滑动使得第一耗材储藏器3110和第二耗材储藏器3120可以被移动到系统3000’之外的位置以补充耗材。在进一步的示例中,转盘耗材库存(未示出)可以包括多个隔间,其可以围绕竖直轴线转动。这样的转盘库存可以被旋转以将它的隔间暴露给用户以进行补充,同时还允许定位存储在其中的耗材以便由机器人3300接近。
分析仪3000’还包括壳体3010,其包括在其前面内的孔3012,使得各种储藏器可以被移动或移走,例如第一储藏器3110和第二储藏器3120、固体废弃物储藏器3130、液体废弃物储藏器3170和扩增废弃物储藏器3160,如图18A所示。门3140,其可以被铰接连接到壳体3010,并且可以打开以允许用户接近这样的储藏器。
本文描述的分析仪的一个示例包括:i)壳体;ii)机器人臂,其包括末端执行器,该末端执行器包括:a)可旋转地连接到铰接臂的主体;和b)耦接到主体并且在第一方向上相对于彼此可移动的第一指状件和第二指状件,指状件中的每一个具有接合特征件,该接合特征件从第一指状件和第二指状件中的每一个向内并朝向第一指状件和第二指状件中的另一个凸起,该接合特征件被配置为接合物品的凹部,其中该凹部被配置为接收接合特征件,使得当接合特征件被如此与物品接合时,机器人臂可以承载从第一指状件和第二指状件悬挂的物品。该分析仪还包括:iii)至少一个穿梭器平台,其用于接收承载样品容器的穿梭器,承载样品的容器被分析仪评估;其中穿梭器平台具有自动地从打开位置移动到关闭位置的钳口组件,该钳口组件包括接合构件,该接合构件在钳口组件处于打开位置时不会接触由穿梭器承载的样品容器的底部,并且在钳口组件处于关闭位置时与样品容器的底部接合。该分析仪还可以包括从样品容器中抽吸样品的自动移液器,并且其中当自动移液器从样品容器中抽吸样品时,穿梭器平台的钳口组件被关闭。当穿梭器平台的钳口组件处于打开位置时,机器人臂将穿梭器放在穿梭器平台上。该自动化分析仪还可以具有磁提取器。该磁提取器可以包括:i)限定空腔的壳体;ii)相邻的永磁体行,其被可移动地设置在壳体的空腔内;iii)驱动机构,其连接到永磁体行并且被配置为将永磁体行移动到空腔内或从空腔移出;和iv)多个加热元件,其沿被设置在空腔的相对侧的行从壳体延伸。将磁体从第一位置移动到第二位置将多磁体行直接设置在加热元件的行之间,使得每个永磁体与相应的加热元件对准。该磁提取器还可以具有限定槽的滴水板,该槽均被设置为与加热元件的相应行邻近。
该磁提取器适于在其上接收处理板,加热元件均限定了凹部,该凹部被配置为接收和保持设置在磁提取器上方的处理板的提取管,加热元件连接到加热该加热元件的电源,使得当处理板被放置在加热元件上方时,被处理板保持的移液管尖端延伸进入滴水板的槽内。在分析仪的操作中,处理板被机器人臂放置在磁提取器上。在一些示例中,通过将机器人指状件的接合特征件与从处理板向上延伸的接合构件进行接合,机器人臂将处理板运送到磁提取器上,其中向上延伸的接合构件具有开口,当机器人指状件处于第一接合位置时,该开口接收接合特征件,其中机器人指状件在第一接合位置中比在第二位置中更靠近在一起,在第二位置时机器人指状件之间的距离对于接合特征件间隔得太远以至不能接合接合构件。在一些实施例中,该机器人指状件具有从机器人指状件向下延伸的第二接合特征件。在一个示例中,从机器人臂向下延伸的特征件包括柱,该柱具有从其延伸的倒截头圆锥形凸起。在操作中,该倒截头圆锥形特征件接合耗材物品的对应的槽口,该耗材物品在自动化分析仪内从第一位置被运送到第二位置。自动化分析仪可以进一步包括用于接收在该自动化分析仪内使用的耗材项目的耗材储藏器。耗材项目的示例包括处理板、干试剂板、液体试剂板和扩增盒。在一些实施例中,机器人臂包括扫描器,其中该机器人臂通过使用扫描器读取耗材上的代码来取得存储在耗材储藏器中的耗材。在一个示例中,耗材储藏器从第一侧接收耗材,并且其中机器人臂从耗材储藏器的第二侧取得耗材。在一个示例中,分析仪具有一个或多个处理模块,该处理模块包括穿梭器平台和磁提取器。在该示例中,其中分析仪具有多个处理模块,两个相邻的处理模块使用一个穿梭器平台。在一个示例中,处理模块包括邻近磁提取器的干试剂站和液体试剂站,其中磁提取器适于在其上接收处理板并且其中该处理板相对于被放置在相应的干试剂站和液体试剂站处的干试剂板和液体试剂板位于处理模块的较下方。
在另一个方面,一种用于自动化诊断系统的处理板包括:i)板主体,其限定了多个提取管、混合孔、和移液管尖端保持站,该提取管、混合孔和移液管尖端保持站各自限定了延伸通过板主体的上表面的开口;和ii)接合构件,其从板主体的上表面向上竖直延伸,且在接合构件的竖直部分具有开口,其中该开口面向板主体的周边,该开口被配置为接收自动化运送装置的接合特征件。在一个示例中,处理板包括上表面、下表面和边缘,该边缘在上表面和下表面之间延伸,并且限定板主体的周边。在另一示例中,一种用于自动化诊断系统的处理板包括:i)板主体,其具有上表面、下表面和边缘,该边缘在上表面和下表面之间延伸,并且限定板主体的周边;以及ii)在板主体的上表面内并且延伸通过该上表面的多组开口,其中该开口在闭合端终止。例如,每个组包括:i)提取管,其具有从底部表面延伸并且限定了延伸通过上表面的管开口的管主体;孔;和移液管站,其配置为接收和保持移液管尖端。在一个示例中,每一组提取管、孔和移液管站被对准成一行,并且该移液管站被定位成最靠近板主体的至少一侧上的边缘,其中提取管和孔进一步远离处理板的周边。
在又一方面,提供了一种适于在自动化分析仪中使用的处理板支撑组件。
在一个示例中,接合构件从板主体的上表面向上竖直延伸,且在该接合构件的竖直部分中具有开口,其中该开口面向板主体的周边,这种开口被配置为接收自动化运送装置的接合特征件。
本文还描述了一种库存机器人,其包括带有用于承载物品的末端执行器的机器人臂,该末端执行器包括:i)可旋转地连接到铰接臂的主体;和ii)耦接到主体并从该主体延伸的至少两个指状件,该至少两个指状件中的一个相对于该至少两个指状件中的另一个可移动。该至少两个指状件中的每一个包括以第一方向朝向该至少两个指状件中的另一个延伸的第一凸起,以接合物品的相应的凹部。该相应的凹部被配置为接收凸起之一,其中至少两个指状件中的每一个包括相对于第一方向以向下方向延伸的第二凸起。该第二凸起被用于接合物品的顶部中的凹部,其中该凹部被配置为接收所述第二凸起。
本文还描述了一种自动化分析仪,其包括带有用于承载物品的末端执行器的机器人臂。该末端执行器包括:i)可旋转地连接到铰接臂的主体;和ii)第一指状件和第二指状件,该第一指状件和第二指状组件耦接到主体并且以第一方向从该主体延伸并且在横向于第一方向的第二方向上相对于彼此可移动,指状件中的每一个具有沿第二方向从其延伸的第一接合特征件和从第一指状件和第二指状件向下延伸的第二接合特征件,该第二接合特征件被配置为接合设置在物品的顶部内的凹部,其中该凹部被配置为接收第二接合特征件,使得当机器人臂将物品从第一位置承载到第二位置时,将物品从第一指状件和第二指状件悬挂。
本文还描述了一种自动化分析仪,其包括:i)库存机器人,其包括机器人臂,该机器人臂上具有末端执行器,该末端执行器包括可旋转地连接到铰接臂的主体;ii)从主体的第一侧从主体延伸的多个夹紧指状件,其中主体在竖直轴线上可旋转;iii)位于末端执行器上的扫描器,其被库存机器人带到物品的附近,该库存机器人扫描设置在物品上的识别信息,并且该扫描器位于末端执行器上除了夹紧指状件延伸的位置之外的位置处。该分析仪还具有磁提取器,该磁提取器包括:i)限定空腔的壳体;ii)相邻的永磁体行,其被可移动地设置在壳体的空腔内;iii)驱动机构,其被连接到永磁体行并且被配置为将该永磁体行移动到空腔内并从空腔移出;和iv)多个加热元件,其从壳体成行地延伸,该行被设置在空腔的相对侧,每一个加热元件限定凹部,该凹部被配置为接收并保持设置在磁提取器上方的处理板的提取管,加热元件连接到加热该加热元件的电源。在操作中,将磁体从第一位置移动到第二位置将多磁体行直接设置在加热元件的行之间,使得每个永磁体对准相应的加热元件。该磁提取器还包括从壳体延伸的多个加热元件;限定了槽的滴水板,该槽都被设置为与加热元件的相应行邻近;和适于接收耗材处理板的耗材储藏器,该处理板包括在其上的机器可读标签,其中处理板被从第一侧放置到耗材储藏器内并且耗材上的机器可读标签被库存机器人扫描器从耗材储藏器的第二侧读取。在一个示例中,库存机器人被移动到耗材储藏器以获得处理板并且扫描耗材储藏器内的物品上的标签,并且当它识别了待取得的耗材时,从耗材储藏器移走耗材并且将该耗材放在磁提取器上使得被处理板保持的移液管尖端延伸进入滴水板的槽内。
本文还描述了一种操作生物样品的自动化分析仪的方法,其包括:i)在分析仪壳体附近的位置放置承载样品容器的穿梭器支架以用于分析;ii)移动包括末端执行器的机器人臂,使得该末端执行器平移到邻近分析仪的位置,同时机器人的其他部分保留在分析仪中;iii)使第一指状件和第二指状件朝向穿梭器支架推进,使得第一指状件和第二指状件的接合特征件进入穿梭器支架中的相应狭槽,其中支架中的狭槽之间的距离对应于当指状件插入狭槽中时从主体延伸的指状件之间的距离;iv)一旦接合构件被推进到狭槽中,将机器人臂的指状件平移靠近在一起以抓取位于预分析系统内的穿梭器支架;以及v)使用机器人臂将穿梭器支架从邻近分析仪的位置移动到该分析仪中。在一个示例中,末端执行器包括具有从主体延伸的第一指状件和第二指状件的主体,每个指状件在其上具有接合特征件,其中第一指状件和第二指状件设置在主体中的通道中并且可以通过机器人平移靠近在一起或进一步分开。在一个示例中,在分析仪和相邻的预分析系统之间存在物理接近,在预分析系统中样品被准备用于分析,该分析在分析仪中进行,并且机器人臂从相邻的预分析系统中取出穿梭器支架并将其运送到分析仪中。方法还可以包括:i)使用机器人臂,将被携带至分析仪中的穿梭器支架放置在穿梭器固定平台上,其中穿梭器固定平台包括具有打开位置和关闭位置的钳口组件,其中当穿梭器支架放置在穿梭器固定平台上时,钳口组件处于打开位置;ii)释放夹紧指状件和穿梭器支架之间的张力,并从穿梭器支架中的狭槽中退出从末端执行器延伸的夹紧指状件;iii)在夹紧指状件被退出后,将钳口组件移动到关闭位置,从而当钳口组件处于关闭位置时,使钳口组件的接合构件抵靠在穿梭器中的样品容器的下部固定;iv)使用机器人移液器将移液管尖端插入样品容器中;v)使用机器人移液器吸取样品容器中的至少一部分样品;以及vi)当钳口组件处于关闭位置时,从样品容器中退出移液管尖端。从样品容器中退出移液管尖端之后,将钳口移动到打开位置,并且该方法通过以下继续:vii)使末端执行器的第一指状件和第二指状件朝向穿梭器支架推进,使得第一指状件和第二指状件的接合特征件进入穿梭器支架中的相应狭槽,其中穿梭器支架中的狭槽之间的距离对应于当指状件插入狭槽中时从主体中延伸的指状件之间的距离;viii)在接合构件推进到狭槽中之后,将指状件平移靠近在一起以抓取位于预分析系统内的穿梭器支架;ix)将穿梭器支架从穿梭器固定平台运回到分析仪附近的位置;x)从末端执行器上释放穿梭器支架;以及xi)将末端执行器缩回到分析仪中。
在另一示例中,操作生物样品的自动化分析仪的方法包括以下步骤:i)将库存机器人的机器人臂的末端执行器移动到位于第一位置的物品上方,末端执行器具有主体,该主体具有位于通道中并且在该通道内可线性移动到位于第一位置的物品上方的位置的第一指状件和第二指状件,该指状件在其上具有接合特征件;ii)将第一指状件和第二指状件分开,使得它们之间的距离大于作为从物品的主体向上延伸的凸起的接合构件之间的距离,该接合构件相对于物品的周边设置在内侧并具有面向物品的周边的开口;iii)移动末端执行器使得从每个指状件延伸的接合特征件与接合构件内的相应开口对准;iv)使第一指状件和第二指状件朝向彼此移动,以便接合该接合构件开口;v)提起物品,使物品的主体位于指状件下方;以及vi)将物品移动到第二位置。
在另一示例中,该接合特征件是从第一指状件和第二指状件中的每一个向内突出并朝向第一指状件和第二指状件中的另一个突出的第一接合特征件或从每个指状件向下延伸的第二接合特征件中的一个,其中从指状件向下延伸的特征件包括具有从柱延伸的倒截头圆锥形凸起的柱。在另一示例中,该第一位置是耗材储藏器。该耗材储藏器可以包含第一物品,该第一物品在其顶表面中包括接合构件。该示例性方法还可以包括:vii)使末端执行器在第一物品的顶表面上移动;和viii)将末端执行器降低到物品的顶表面上方,使得第二接合特征件与第一物品的顶部表面中的相应的接合构件接合。耗材储藏器还可以包含第二物品,该第二物品包括在物品的主体的上表面中并且延伸通过上表面的多组开口,其中该开口在闭合端终止,其中每个组包括以下的各一个:a)提取管,其具有从底部表面延伸并且限定了延伸通过上表面的管开口的管主体;b)孔;c)移液管站,其配置为接收和保持移液管尖端,其中每一组提取管、孔和移液管站被对准成一行,其中移液管站被定位成最靠近板主体的至少一侧上的边缘,其中提取管和孔进一步远离处理板的周边;和d)在顶表面上内侧并且从其顶表面延伸的接合构件,该接合构件具有面向顶表面的周边的开口,该方法还包括将末端执行器移动到第一物品的顶表面上方。该方法可以包括以下步骤:ix)将末端执行器的接合特征件与接合构件对准;以及x)将接合特征件插入接合构件中;xi)使第一指状件和第二指状件平移靠近在一起以抓取接合构件;以及xii)将第二物品带到第二位置。
在一个示例中,该末端执行器被水平推进,以将指状件移动到对应的凹部中。在实施例中,其中该末端执行器包括扫描器,该方法还包括:i)指示库存机器人以从耗材储藏器中取得物品;ii)扫描耗材储藏器中的物品上的机器可读标签;iii)确定标签信息是否与指示库存机器人取得的物品匹配;以及iv)如果确定匹配,则将末端执行器的臂与物品上的接合构件接合,并使用库存机器人将物品从耗材储藏器运输到第二位置。
校准
在一些实施方式中,可以在预处理一批样品之前校准库存机器人2300或3300。在这样的实施方式中,可将一对销临时或永久地添加到库存机器人2300或3300。例如,在校准程序期间,可将销旋拧到库存机器人2300的可移动指状件2363a-b中的每一个中(例如,在第一接合特征件2361和/或第二接合特征件2364附近)。在一些实施方式中,销在样品的预处理期间保持附接到库存机器人2300或3300。在一些实施方式中,销可以包括被定尺寸为例如适配在上述一种或多种耗材的接合槽口内的接合特征件(例如,凸片或凸起)。在一些实施方式中,销可以代替库存机器人2300或3300的其他接合特征件,例如第二接合特征件2364。
图32A-32E图示了具有用于校准的一对销的末端执行器或手5360的方面。如图所示,末端执行器5360包括主体5362和耦接到主体5362的一对可移动指状件5363a-b。可移动指状件5363a-b可操作为使得它们移动得更靠近在一起或更分开,以便抓取或释放物品。在这方面,可移动指状件5363a-b通常在操作期间保持平行。末端执行器5360还包括标识符读取器5366,例如条形码扫描器。与末端执行器2360的主体2362非常相似,主体5362能够旋转约360度。主体5362还可以包括在其底表面中的标识符读取器(未示出),使得这种读取器可以读取面向上的标识符,例如可以位于扩增盒2070上的那些标识符。
与末端执行器2360的指状件2363a-b非常相似,指状件5363a-b可以被配置为接合各种不同的耗材。在这方面,指状件5363a-b包括接合特征件5361。如图所示,接合特征件5361是从一个指状件5363朝向另一个指状件5363向内侧延伸的凸片或凸起。接合特征件5361可以被尺寸为例如分别适配在板2040、2050、2060的接合槽口2042、2052、2062以及穿梭器2030的第一横向开口2034内。在操作中,当指状件5363a-b闭合到耗材物品上时,接合特征件5361延伸到对应耗材物品的槽口或开口中,从而防止耗材物品掉落同时指状件5363a-b自身夹持到耗材物品的侧面上以进一步控制和保持该物品。如图所示,每个指状件5363a-b优选地包括两个接合特征件5361,其有助于防止耗材物品在指状件抓握期间的无意转动。
与末端执行器2360不同,末端执行器5360包括柱5367,柱5367通常在相应的每对接合特征5361之间位于指状件5363a-b的相对侧。如图所示,柱5367从指状件2363a-b向下延伸并且具有大致圆形的横截面。然而,在另一些实施方式中,柱可以被不同地成形。例如,柱可以具有大致矩形、三角形或卵形的横截面。如图所示,柱5367具有大致平坦的底表面。然而,在另一些实施方式中,柱5367可以包括与上面针对末端执行器2360的第二接合特征件2364描述的燕尾榫非常相似的燕尾榫。在一些这样的实施方式中,柱5367可以被定尺寸为接合例如扩增盒2070中的对应槽口2072。
在一些实施方式中,每个指状件5363a-b可以是柔性的,以便能够围绕水平轴线向下或向上弯曲,同时是足够弹性的,以便不会太容易屈服而接触。这种柔性可以沿着其包括柱5367的末端附近的长度施加在每个指状件5363a-b上。这可以允许指状件5363a-b自动调整以接合可以围绕水平轴线倾斜使得其不平行于指状件5363a-b的耗材。类似地,在一些实施方式中,接合特征件5361和/或柱5367也可以是柔性的。
末端执行器5360可以结合到上述任何一个分析仪(例如,分析仪2000、3000或5000)中。然而,为了使用柱5367用于校准,分析仪可以包括一个或多个切口和/或槽口。例如,如图28A所示,分析仪可以包括具有大致三角形形状的切口5701。作为另一示例,如图32E所示,分析仪可以包括心形的切口5702。作为又一示例,如图33A所示,分析仪可以包括具有泪滴形状的切口5703。作为又一示例,如图34所示,分析仪可以包括具有大致三角形形状的槽口5704。作为又一示例,如图35A-35D所示,分析仪可以包括具有大致三角形形状的槽口5705。替代地,如下面关于图36A-36D更详细地解释的,教导工具可以与柱5367一起用于校准。
在一些实施方式中,校准过程最初可以包括将柱5367降低到上述切口和槽口中的任何一个的中心区段中。例如,如图33B所示,柱5367可以降低到“起始”位置。当在该“起始”位置中时,柱5367可以延伸通过一些上述切口和槽口(参见例如切口5701、切口5702或槽口5704)。替代地,当在该“起始”位置中时,柱5367的底表面可以接触一些上述切口和槽口(参见例如切口5703或槽口5705)的底表面。在一些实施方式中,当库存机器人的一个或多个马达处于顺从操作模式时,柱5367可以通过用户手动移动末端执行器5360而手动降低到“起始”位置。在一些实施方式中,柱5367可以通过控制库存机器人的一个或多个处理器而自动降低到“起始”位置。接下来,如图33B所示,指状件5363a-b可以移动得更分开,直到柱到达“结束”位置。在该过程期间,库存的一个或多个马达可以被置于顺从操作模式中,其中库存机器人的部件中的一个或多个(例如,末端执行器5360)可以通过控制该部件的相应马达外部的力而被移动。“结束”位置可以位于上述切口和槽口中的任一个的拐角区段处。当处于“结束”位置时,柱5367可以接触上述切口和槽口中的一个或多个边缘。此外,当朝向“结束”位置移动时,柱5367可以沿着上述切口和槽口的一个或多个边缘滑动。在一些实施方式中,指状件5363a-b的移动可以由一个或多个处理器控制。
当柱5367处于“结束”位置时,例如末端执行器5360和指状件5363a-b的对应位置可以保存在存储器中并用作用于未来移动(例如运送上述任何一种耗材)的参考点。例如,在一些实施方式中,上述任何一种分析仪(例如,分析仪2000、3000或5000)可以包括用于旋转末端执行器5360的第一马达和用于移动指状件5363a-b的第二马达。第一和第二马达可以例如是具有反馈线的旋转定位伺服马达。在这样的实施方式中,当柱5367处于“结束”位置时,来自反馈线的信号可以被一个或多个处理器使用来确定末端执行器5360和指状件5363a-b的位置。在一些实施方式中,来自第二马达的反馈线的信号也可以被一个或多个处理器用于确定柱5367处于“结束”位置。例如,来自该反馈线的信号可以指示指状件5363a-b不再能够移动得更分开。本领域技术人员将容易理解,其他类型的马达(例如AC马达、DC马达或步进马达)可以与反馈电路组合使用以实现与上述第一和第二伺服马达类似的功能。例如,DC马达可以与被配置为生成与马达的轴的位置相关的反馈信号的传感器(例如,电位计或光学编码器)组合使用。
图35A-35D图示了校准过程的实施方式的一些步骤。如图35A所示,分析仪可以包括在耗材储藏器的顶端处的盒储存隔间5116。盒储存隔间5116包括成对槽口5705。首先,如图35B所示,库存机器人5300可以将末端执行器5360定位为使得其通常在一对槽口5705上方。如图35C所示,然后可以将指状件5363a-b移动到柱5367通常在成对槽口5705的中心区段上方的位置。在该特定示例中,该步骤涉及将指状件5363a-b移动得更分开。然而,该步骤还可以涉及将指状件5363a-b移动得更靠近在一起。如图35D所示,库存机器人5300然后可以将末端执行器5360降低到柱5367的底表面接触槽口5705的底表面的位置。在一些实施方式中,这可以在库存机器人5300的一个或多个马达失速时检测到。在失速期间,马达可以指示已经实现预定量的扭矩。在一些实施方式中,可以保存库存机器人5300的对应竖直位置以供未来参考。在已经保存竖直位置之后,可以将末端执行器5360升高到在槽口5705的底表面正上方的位置(例如,在1cm至3cm内),使得柱5367的底表面不再接触槽口5705的底表面。指状件5363a-b可以从该位置移动得更分开,直到柱5367接触该对槽口5705的相应拐角。在一些实施方式中,柱5367可在该过程期间沿着槽口5705的一个或多个边缘滑动。此外,在一些这样的实施方式中,末端执行器5360可以由于柱5367沿着槽口5705的一个或多个边缘滑动而旋转。当柱5367接触过成对槽口5705的相应拐角时,库存机器人5300的一个或多个部件(例如,末端执行器5360和/或指状件5363a-b)的对应位置可以保存在存储器中并用作用于未来移动的参考点。
可以对上述切口、槽口和/或校准过程进行各种修改。例如,图32E-35D仅图示了可以在校准过程期间使用的切口和槽口的类型的几个不同示例。在其他实现方式中,这些切口和槽口可以被不同地成形。例如,具有各种不同规则形状或不规则形状的切口或槽口可以与柱5367一起用于校准库存机器人5300。然而,不管特定形状如何,切口和/或槽口优选地包括至少一个拐角区段并且具有大于柱5367的横截面积的横截面积。优选地,至少一个拐角区段被成形为当指状件5363a-b移动得更分开时迫使柱5367进入预定位置。例如,至少一个拐角区段可以包括在两个大致直的边缘之间的尖锐拐角,如在大多数上述切口和槽口中示出的。至少一个拐角区段还可以包括在两个边缘之间的圆润拐角。在这样的实施方式中,圆润拐角的半径优选地小于柱5367的半径,以确保柱5367在指状件5363a-b移动得更分开时一致地到达预定位置。在一些实施方式中,拐角的任一侧上的边缘可以是弯曲的,而不是大致直的。在一些实施方式中,在拐角的任一侧上的两个边缘之间的角度可以在45度和135度之间。在一些实施方式中,在拐角的任一侧上的两个边缘之间的角度可以在85度和95度之间。在一些实施方式中,切口或槽口的横截面积可以是柱5367的横截面积的2至30倍。在一些实施方式中,切口或槽口的横截面积可以是柱5367的横截面积的10至20倍。更大的切口或槽口可以有利地为柱5367在这些切口或槽口内的初始定位提供更大的公差。然而,更大的切口和槽口也需要更大的空间,因此,这两个相互竞争的考虑可能需要平衡。
作为另一示例,在图32E-35D中,上述切口和槽口被取向为使得当指状件5363a-b移动得更分开时柱5367到达预定位置。然而,上述切口和槽口可以被取向为使得当指状件5363a-b移动得更靠近在一起时柱5367到达预定位置。例如,在这样的实施方式中,切口5701、5702和5703可以简单地旋转180度。作为另一示例,在这样的实施方式中,槽口5704和5705可以旋转180度并且沿着相对边缘定位。
作为又一示例,在图32E-35D中,上述切口和槽口成对地提供。这样做是为了补充末端执行器5360上的柱5367的数量。然而,在其他实施方式中,柱、切口和/或槽口的数量可以改变。例如,末端执行器5360可以包括三个、四个或五个柱,并且可以在分析仪中提供对应的一组切口和/或槽口用于校准,在这样的实施方式中,指状件5363a-b可以是对称的或可以不是对称的。例如,指状件5363a可以包括比指状件5363b更多的柱。替代地,末端执行器5360可以被修改为包括额外的指状件,并且这些指状件中的每一个可以包括至少一个柱。
图36A-36D展示了教导工具可以代替柱5367和/或任何上述切口和槽口。例如,教导工具6710可以代替柱5367。作为另一示例,教导工具6720可以代替图32E-35D所示的任何切口和槽口。如图所示,教导工具6710包括L形构件6712a-b和弹簧6714。构件6712a-b中的每一个包括柱6711和轨道6715。构件6712a-b可以经由弹簧6714和轨道6715耦接到彼此。教导工具6710可以被定尺寸并配置为由具有主体6362和可移动指状件6363a-b的末端执行器6360保持。在一些实施方式中,末端执行器6360可以以与末端执行器2360大致相同的方式构造。如图所示,教导工具6720包括具有三角形形状的切口6721。教导工具6710可以被定尺寸并配置为与分析仪中的已有部件接口连接。例如,教导工具6720可以被定尺寸并配置为适配在上述任何耗材存储隔间(例如,由壁4114、基座4115和/或支撑结构4116限定的存储隔间)内。作为另一示例,教导工具6720可以被定尺寸并配置为与分析仪的一个或多个平台(例如,检测/分析、库存和处理平台2012、2014、2016)接口连接。
使用教导工具6710和6720的校准过程最初可以包括用末端执行器6360的指状件6363a-b夹持教导工具6710并将教导工具6720定位在分析仪内的适当位置。在一些实施方式中,教导工具6710可以包括被定尺寸为接收指状件6363a-b上的接合特征件(例如,接合特征件2361、2364或5361)的接合槽口(例如,接合槽口2042、2052、2064或2072)。如图36A所示,库存机器人可以定位末端执行器6360,使得教导工具6710的柱6711通常在教导工具6720的切口6721的中心区段上方。如图36B所示,库存机器人然后可以将末端执行器6360降低到柱6711完全或部分地延伸通过切口6721的位置。从该位置,指状件6363a-b可以移动得更靠近在一起。当这发生时,柱6711移动得更分开。当指状件6363a-b移动得更靠近在一起时,柱6711也可以沿着切口6721的一个或多个边缘滑动。如图36C和36D所示,这可以引起末端执行器6360旋转。在该特定示例中,当指状件6363a-b移动得更靠近在一起时,末端执行器6360顺时针旋转。然而,取决于柱6711的初始位置,末端执行器6360可以替代地逆时针旋转。当柱6711接触切口6721的相应拐角时,如36D所示,库存机器人的一个或多个部件(例如,末端执行器6360和/或指状件6363a-b)的对应位置可以由一个或多个处理器保存在存储器中并且用作用于未来移动的参考点。
可以对上述教导工具进行各种修改。例如,以与柱5367可以被不同地成形的方式大致相同的方式,教导工具6710的柱6711也可以被不同地成形。类似地,以与图32E-35D所示的切口和槽口可以被不同地成形和/或取向的方式大致相同的方式,教导工具6720的切口6721也可以被不同地成形和/或取向。在切口6721旋转180度的实施方式中,教导工具6710可以例如被重新配置为使得当指状件6363a-b移动得更靠近在一起时,柱6711也移动得更靠近在一起。
现有的校准方法通常依赖于操作者可以看见什么。例如,这些方法可能涉及电子地控制机器人的运动或在机器人处于顺应模式时物理地移动机器人。这可能是校准机器人的直观方式,但是它也可能缺乏一定的准确度和精度,因为它受限于操作者的能力。另一方面,现有的视觉系统和其他专用传感器更能够准确且精确地追踪机器人和目标部位。然而,这些视觉系统和其他专用传感器通常伴随着增加的复杂性、成本和开发。
上面公开的校准过程可以有利地提供比依赖于操作者可以看见什么的现有校准方法更高的准确度和精度,同时也比现有视觉系统和其他专用传感器成本更低。简单地添加柱和添加切口和/或槽口的成本可以比添加视觉系统和其他专用传感器相对更低。此外,上面公开的校准过程不依赖于操作者可以看见什么。替代地,来自一个或多个伺服电机的反馈线的信号可以例如用于确定机器人的位置。
根据前述内容并参考各个附图,本领域技术人员将理解,在不背离本公开的范围的情况下,也可以对本公开进行某些修改。尽管已经在附图中示出了本公开的几个实施例,但是不意图将本公开限制于此,因为意图是使本公开的范围在本领域所允许的范围之内以及使得同样地阅读本说明书。因此,以上描述不应当被解释为限制性的,而仅仅是作为特定实施例的例示。本领域技术人员将设想在所附权利要求的范围和精神内的其他修改。

Claims (42)

1.一种自动化分析仪,其特征在于,所述自动化分析仪包括:
壳体;以及
机器人臂,所述机器人臂设置在所述壳体内,所述机器人臂具有用于承载制品的末端执行器,所述末端执行器包括:
主体,所述主体可旋转地连接到铰接臂,所述主体包括一对连接构件;
第一指状件和第二指状件,所述第一指状件和所述第二指状件耦接到所述主体的所述连接构件,所述第一指状件和所述第二指状件中的每一个在第一端与第二端之间延伸,所述第一指状件和所述第二指状件中的每一个具有形成并位于所述第二端处的成角度偏移部;以及
楔形件,所述楔形件包括成角度侧面和从所述成角度侧面形成并突出的凸起,所述成角度侧面和凸起被配置用于与所述指状件的所述偏移部接合以将所述指状件连接到所述主体,其中成角度楔形件表面与其所连结到的所述成角度偏移部的表面互补。
2.根据权利要求1所述的自动化分析仪,其特征在于,所述楔形件和所述偏移部紧固在一起。
3.根据权利要求2所述的自动化分析仪,其特征在于,所述楔形件和所述偏移部在其中具有互补的孔,当所述楔形件和所述偏移部紧固在一起时,所述互补的孔对准。
4.根据权利要求3所述的自动化分析仪,其特征在于,所述楔形件还包括凸起,其中当所述楔形件和所述偏移部接合时,所述凸起由所述偏移部中的凸起孔接收。
5.根据权利要求3所述的自动化分析仪,其特征在于,螺钉被接收到所述互补孔中的每一个中,以将所述楔形件紧固到所述偏移部。
6.一种自动化分析仪,其特征在于,所述自动化分析仪包括:
壳体;
库存机器人,所述库存机器人设置在所述壳体内,所述库存机器人具有扫描器;以及
处理平台,所述处理平台设置在所述壳体内,所述处理平台包括至少一个处理模块,所述至少一个处理模块包括:
用于接收干试剂耗材的第一位置,
用于接收液体试剂耗材的第二位置,
用于接收至少一个处理板耗材的第三位置,
用于接收扩增盒耗材的第四位置;以及
多个机器可读标签,所述多个机器可读标签放置在所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置中的至少一个上,以供所述库存机器人的所述扫描器扫描和读取,从而检测所述处理模块上的所述耗材的存在,以用于控制所述处理平台的库存。
7.根据权利要求6所述的自动化分析仪,其特征在于,所述处理平台包括开口,磁提取器设置在所述开口下方,所述自动化分析仪还包括处理板支撑组件,所述处理板支撑组件设置在所述磁提取器上方的所述开口中。
8.根据权利要求6或7所述的自动化分析仪,其特征在于,机器可读标签放置在所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置或所述第四位置中的每一个上。
9.根据权利要求8所述的自动化分析仪,其特征在于,机器可读标签放置在第五位置上,其中所述第五位置在所述第四位置与所述磁提取器设置在其下方的所述开口之间。
10.根据权利要求9所述的自动化分析仪,其特征在于,当所述处理板支撑组件放置在所述开口上方时,放置在所述第五位置上的所述机器可读标签被所述处理板支撑组件覆盖。
11.根据权利要求10所述的自动化分析仪,其特征在于,所述处理板支撑组件包括切口,所述切口被配置为接收从所述处理板耗材的底部延伸的结构,所述结构包括多个提取管、混合孔和移液管尖端保持站。
12.根据权利要求11所述的自动化分析仪,其特征在于,所述处理板支撑组件包括在其表面上的至少两个锥形切口。
13.根据权利要求12所述的自动化分析仪,其特征在于,所述锥形切口被配置为接收来自末端执行器的接合特征件。
14.根据权利要求7-12中任一项所述的自动化分析仪,其特征在于,所述处理板支撑组件具有放置在其顶表面上的至少一个机器可读标签,并且当所述处理板耗材存在于所述处理板支撑组件上时,所述处理板耗材放置在所述至少一个机器可读标签上方。
15.一种自动化分析仪,其特征在于,所述自动化分析仪包括:
壳体;以及
耗材储藏器,所述耗材储藏器布置在所述壳体内,所述耗材储藏器包括:
基座;
多个柱状件,所述多个柱状件从所述基座向上延伸;
多个支撑结构,所述多个支撑结构连接到所述多个柱状件,所述多个支撑结构中的每一个设置在隔间中,所述隔间用于在其中接收多个耗材中的一个,所述耗材具有至少第一类型和第二类型,每个支撑结构包括第一臂和第二臂,所述第一臂和所述第二臂中的每一个在其第一端和第二端之间延伸;以及
其中所述第一臂和所述第二臂中的每一个包括在所述第一臂和所述第二臂中的每一个的所述第二端处的凸片,以将所述耗材保持在所述隔间内。
16.根据权利要求15所述的自动化分析仪,其特征在于,所述耗材储藏器定位在处理平台下方。
17.根据权利要求15或16所述的自动化分析仪,其特征在于,所述第一臂和所述第二臂中的所述一个包括凸缘,当所述耗材被正确地放置在所述隔间中时,所述凸缘被接收在所述耗材上的互补凹槽内。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的自动化分析仪,其特征在于,所述凸缘在接收所述第一类型的耗材的隔间中具有第一尺寸和放置,并且所述凸缘在接收所述第二类型的耗材的隔间中具有第二尺寸和放置,使得每个隔间被配置为接收仅一种类型的耗材。
19.根据权利要求18所述的自动化分析仪,其特征在于,接收所述第一类型的耗材的所述隔间具有平坦表面,所述耗材被支撑在所述平坦表面上,并且接收所述第二类型的耗材的所述隔间具有凸缘,所述凸缘支撑所述第二类型的耗材的裙部。
20.根据权利要求19所述的自动化分析仪,其特征在于,所述第一类型的耗材和所述第二类型的耗材是试剂板,并且所述第一类型的耗材是干试剂板,并且所述第二类型的耗材是液体试剂板。
21.根据权利要求19或20所述的自动化分析仪,其特征在于,接收所述第一类型的耗材的所述隔间包括接收所述第一类型的耗材的框架的一部分的偏移部。
22.根据权利要求15所述的自动化分析仪,其特征在于,所述处理平台还包括至少一个处理模块,所述至少一个处理模块包括:
用于接收干试剂耗材的第一位置,
用于接收液体试剂耗材的第二位置,
用于接收至少一个处理板耗材的第三位置,
用于接收扩增盒耗材的第四位置;以及
多个机器可读标签,所述多个机器可读标签放置在所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置中的每一个中的至少一个上,以供所述库存机器人的所述扫描器扫描和读取,从而检测所述处理模块上的所述耗材的存在,以用于控制所述处理平台的库存。
23.一种系统,其特征在于,所述系统包括:
机器人,所述机器人包括具有两个或更多个向下延伸的柱的末端执行器;
用于每个柱的切口或槽口,其中每个切口或槽口的横截面积大于每个对应柱的横截面积,并且其中每个切口或槽口包括至少一个拐角;以及
一个或多个处理器,所述一个或多个处理器被配置为至少部分地通过以下来校准所述机器人:
控制所述机器人将所述末端执行器的每个柱定位在所述对应切口或槽口上方;
控制所述机器人降低所述末端执行器,直到每个柱至少部分地延伸通过对应切口或槽口;
控制所述机器人将每个柱移动得更靠近在一起或更分开,直到每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角;以及
当每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角时,将所述末端执行器的位置存储在存储器中。
24.根据权利要求23所述的系统,其特征在于,每个切口或槽口被定位在所述机器人被配置为取得或存放一个或多个耗材的位置。
25.根据权利要求23或24所述的系统,其特征在于,每个切口或槽口设置在教导工具中。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的系统,其特征在于,所述末端执行器还包括两个或更多个指状件,并且其中每个指状件包括所述两个或更多个柱中的至少一个。
27.根据权利要求26所述的系统,其特征在于,所述一个或多个处理器还被配置为至少部分地通过在每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角时将每个指状件的位置存储在存储器中来校准所述机器人。
28.根据权利要求26所述的系统,其特征在于,每个柱可移除地耦接到所述末端执行器的对应指状件。
29.根据权利要求23-28中任一项所述的系统,其特征在于,每个柱耦接到由所述机器人的所述末端执行器保持的教导工具。
30.根据权利要求23-29中任一项所述的系统,其特征在于,至少一个切口或槽口是三角形、心形或泪滴形的。
31.根据权利要求23-30中任一项所述的系统,其特征在于,至少一个切口的所述至少一个拐角的两侧上的边缘是直的。
32.根据权利要求23-31中任一项所述的系统,其特征在于,至少一个切口的所述至少一个拐角的两侧上的边缘是弯曲的。
33.根据权利要求23-32中任一项所述的系统,其特征在于,至少一个切口的所述至少一个拐角的两侧上的边缘之间的角度在85度和95度之间。
34.根据权利要求23-33中任一项所述的系统,其特征在于,至少一个柱包括接合特征件,所述接合特征件被定尺寸为接合耗材中的对应槽口。
35.一种用于校准机器人的方法,所述机器人包括具有两个或更多个向下延伸的柱的末端执行器,其特征在于,所述方法包括:
控制所述机器人将每个柱定位在对应切口或槽口上方,其中每个切口或槽口的横截面积大于每个对应柱的横截面积,并且其中每个切口或槽口包括至少一个拐角;
控制所述机器人降低所述末端执行器,直到每个柱至少部分地延伸通过对应切口或槽口;
控制所述机器人将每个柱移动得更靠近在一起或更分开,直到每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角;以及
当每个柱接触每个对应切口或槽口的所述至少一个拐角时,将所述末端执行器的位置存储在存储器中。
36.一种系统,其特征在于,所述系统包括:
壳体,所述壳体包括侧壁和门,其中所述门铰接地耦接到所述壳体的所述侧壁;
耗材储藏器,所述耗材储藏器包括侧板和从所述侧板延伸的一个或多个储存隔间;
一个或多个抽屉滑动件,所述一个或多个抽屉滑动件将所述耗材储藏器的所述侧板耦接至所述壳体的所述侧壁,使得所述耗材储藏器能够在所述门打开时被拉出或推入所述壳体;
轨道,所述轨道耦接到所述耗材储藏器的所述侧板,其中所述轨道包括倾斜部分;
止动件,所述止动件铰接地耦接到所述壳体的所述侧壁,其中所述止动件还耦接到支撑件,所述支撑件被配置为当所述耗材储藏器被拉出或推入所述壳体时沿着所述轨道滑动,并且其中所述止动件在第一位置和第二位置之间移动,在所述第一位置中,所述门被阻止关闭,在所述第二位置中,当所述支撑件沿着所述轨道滑动时,所述门被允许关闭。
37.根据权利要求36所述的系统,其特征在于,当所述耗材储藏器被拉出所述壳体时,所述止动件移动到所述第一位置,并且其中当所述耗材储藏器被推入所述壳体时,所述止动件移动到所述第二位置。
38.根据权利要求36或37所述的系统,其特征在于,当所述止动器处于所述第二位置时,所述支撑件接触所述轨道的倾斜部分。
39.根据权利要求36-38中任一项所述的系统,其特征在于,所述轨道还包括水平部分,并且其中当所述止动件处于所述第一位置时,所述支撑件接触所述水平部分。
40.根据权利要求36-39中任一项所述的系统,其特征在于,所述止动件是耦接到所述壳体的侧壁的铰链的构件。
41.根据权利要求36-40中任一项所述的系统,其特征在于,所述系统还包括耦接到所述壳体的所述侧壁的铰链,其中所述止动件通过所述支撑件耦接到所述铰链的构件。
42.根据权利要求36-41中任一项所述的系统,其特征在于,所述系统还包括设置在所述铰链内的扭转弹簧,其中所述扭转弹簧在所述支撑件沿着所述轨道滑动时在所述支撑件上提供向下的力。
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