專利名稱：計(jì)量區(qū)中的流體計(jì)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體計(jì)量，如自動(dòng)診斷分析器中的樣品計(jì)量。具體地，本發(fā)明 涉及自動(dòng)診斷分析器中的計(jì)量區(qū)中的流體訪問，以允許更多地訪問大量樣品。 本發(fā)明還涉及允許訪問計(jì)量區(qū)的機(jī)器人臂。
背景技術(shù)：
已知的診斷分析器中的樣品計(jì)量系統(tǒng)通常工作在預(yù)定的計(jì)量定時(shí)循環(huán)上， 并且可在每一個(gè)新的定時(shí)循環(huán)開始時(shí)吸入新樣品。為了最大的分析器吞吐量， 需要在每一個(gè)計(jì)量定時(shí)循環(huán)都有新樣品可供吸入，否則就會(huì)錯(cuò)過開始新測(cè)試的 時(shí)機(jī)，并且分析器吞吐量減少。為了進(jìn)行吸入且開始新測(cè)試，分析器還根據(jù)該測(cè)試的預(yù)定規(guī)程計(jì)算進(jìn)行該測(cè)i舒;f需要的所有隨后的工序。該分析器為該測(cè)試調(diào)度并預(yù)定所有必需的分析器資源，例如消耗品、反應(yīng)器、感光器、試劑、試 劑輸送子系統(tǒng)以及用于該測(cè)試的所有相關(guān)分析器資源。如果一個(gè)特定測(cè)試所需 要的那些資源之一不可被調(diào)度和保留，那么該測(cè)試不可開始，直到一個(gè)所有資 源都是可用的新時(shí)間。對(duì)于傳統(tǒng)的分析器，該調(diào)度行為是吞吐量減少的主要原 因，因?yàn)闇y(cè)試必需在它們可幵始之前等到?jīng)]有時(shí)間沖突的時(shí)候進(jìn)行，所以吞吐 量顯著減少。為了方便使用，大量先前在各個(gè)獨(dú)立的分析器中工作的不同測(cè)試工藝(形 式)現(xiàn)在被集成到了單個(gè)分析器中，而且使得調(diào)度任務(wù)復(fù)雜化。對(duì)于特定樣品的測(cè)試請(qǐng)求可能要求對(duì)該樣品所進(jìn)行的一些測(cè)試是利用光學(xué)試管以濕系統(tǒng)形 式處理的，其它一些測(cè)試是利用干滑道元件以干系統(tǒng)形式處理的，并且其它一 些測(cè)試是以電化學(xué)形式處理的，等等。通常，對(duì)一個(gè)病人樣品所進(jìn)行的測(cè)試可 以在分析器上以若干不同的處理形式進(jìn)行，以獲得該樣品所需的全部測(cè)試結(jié) 果。在該特定樣品測(cè)試所需要的時(shí)間，如果那些處理形式之一由于它在此刻正 在被使用或?qū)⒈皇褂枚R時(shí)不可用，那么該處理形式的可用性成為了吞吐量的
限制或瓶頸。在傳統(tǒng)分析器中，這通常意味著，當(dāng)若干分析器處理形式之一不 可用時(shí)，沒有任何需要從該處理形式開始測(cè)試的樣品能夠開始其測(cè)試列表。該 樣品及其所請(qǐng)求的所有測(cè)試必須等到在該樣品中進(jìn)行這些測(cè)試時(shí)所有需要的處 理形式都可用。在已知的分析器中，操作員(即用戶)通過了解分析器每一個(gè)處理形式的 復(fù)雜性并且通過預(yù)先分析重新整理樣品順序，來適應(yīng)該缺點(diǎn)，以保持吞吐量的 下降為最小。已知的診斷分析器示例包括免疫診斷分析器(例如Vitros ECi免疫診斷 分析器)或臨床化學(xué)分析器(例如Vitros⑧5,1 FS)，這兩種分析器都是由 Oritho-Cliracal Diagnostics有限公司出售。所有這樣的分析器統(tǒng)稱為診斷分析 器。代表性系統(tǒng)例如在美國公開專利申請(qǐng)No.2003/0026733和2005年3月28 日提交的美國申請(qǐng)No.11/091,283中公開了，這兩篇文獻(xiàn)在這里全文引入作為 參考。這些系統(tǒng)具有樣品操縱系統(tǒng)。例如在該'733的公開文本中，樣品操縱器 4具有樣品托盤18，其容納有各個(gè)樣品容器例如測(cè)試管。該樣品操縱器在皮 帶(未示出)上i^it樣品托盤到計(jì)量輸送軌26。該計(jì)量滑婦每可從那些樣品托 盤進(jìn)行吸入，那些樣品托盤排成直線(即沿著平行于輸送軌26的直線)，其中 包含樣品吸A/分配探針的計(jì)量滑車30將樣品吸出各個(gè)的樣品容器。該樣品托 盤18在'283申請(qǐng)的圖3中更詳細(xì)地示出了。該樣品托盤(或樣品旋轉(zhuǎn)傳送盤) 220位于樣品托盤輸送器210頂上，該樣品托盤輸送器210為磁力傳送或由皮 帶系統(tǒng)以橢圓形路徑傳送到樣品吸入站230 (見圖1)。該樣品托盤可旋轉(zhuǎn)以便 使各個(gè)樣品在樣品吸入站處與該計(jì)量探針對(duì)準(zhǔn)。這兩種系統(tǒng)的局限在于計(jì)量探針每次僅僅可訪問少于所有可用樣品旋轉(zhuǎn)傳 送盤。這帶來了降低計(jì)量處理速度的影響。同樣，它限制了單一時(shí)間可訪問的 樣品數(shù)量。例如，如果一個(gè)旋轉(zhuǎn)傳送盤容納用于HDL分析的第一樣品，并且 另一旋轉(zhuǎn)傳送盤還容納了也用于HDL分析的第二樣品，那么它將提高吞吐量 以分析用于HDL的兩個(gè)樣品。然而，如果樣品旋轉(zhuǎn)傳送盤處于范圍外，那么 樣品輸送器將必須在該計(jì)量探針下方定位第二旋轉(zhuǎn)傳送盤，因此，降低了整個(gè) 系統(tǒng)速度。因此，需要訪問更大量的樣品旋轉(zhuǎn)傳送盤。由于前述原因，所以需 要計(jì)量臂用于訪問更大量的樣品，以在診斷分析器中獲得更大吞吐量。同樣，在所謂的組合臨床分析器中，多個(gè)干化學(xué)系統(tǒng)和多個(gè)濕化學(xué)系統(tǒng)例
如可設(shè)在容納罩中。每一個(gè)上述的化學(xué)系統(tǒng)在它們的操作方面是獨(dú)特的。例如， 已知的"干"化學(xué)系統(tǒng)通常包括樣品供應(yīng)器、計(jì)量/傳送機(jī)構(gòu)以及具有多個(gè)測(cè) 試讀取站的培育箱，其中樣品供應(yīng)器包括許多干滑道元件。利用可移動(dòng)的計(jì)量 滑車攜帶的吸管或探針， 一些樣品被沿著輸送軌吸入計(jì)量端。然后計(jì)量(分 配)來自該端的一些樣品到干滑道元件上，以裝載到培育箱中。該滑道元件被 培育，并且讀取光學(xué)或其他讀數(shù)以用于分析物檢測(cè)。另一方面，"濕"化學(xué)系 統(tǒng)利用反應(yīng)器例如試管，其中組合一些病人樣品、至少一種試劑流體和/或其他 流體以用于進(jìn)行化驗(yàn)。該化驗(yàn)同樣被培育，并且進(jìn)行測(cè)試以用于分析物檢測(cè)。 該"濕"化學(xué)系統(tǒng)同樣包括計(jì)量機(jī)構(gòu)，以從樣品供應(yīng)器傳送病人樣品流體到反 應(yīng)器中。在這些組合化學(xué)系統(tǒng)中，需要可訪問干和濕系統(tǒng)的計(jì)量臂。美國公幵申請(qǐng)No.2005/0220670公開了用于自動(dòng)診斷分析器中的多通道訪 問系統(tǒng)。美國專利申請(qǐng)No.2004/0022680公開了一種裝置，其包括旋轉(zhuǎn)安裝的 工具保持器，該工具保持器在x、 y和z方向上可移動(dòng)，也可繞z軸旋轉(zhuǎn)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中，需要可在診斷分析器中訪問更大量的樣品而不必移動(dòng) 樣品，以提高分析器吞吐量。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及解決前述訪問更大量樣品的問題的方法，以在診斷分析器中提 供更高的吞吐量。本發(fā)明一方面涉及一種用于計(jì)量位于診斷分析器的計(jì)量區(qū)中的樣品的方 法。該方法包括提供位于該分析器上的計(jì)量區(qū)中的樣品；提供計(jì)量系統(tǒng)，該 計(jì)量系統(tǒng)具有機(jī)器人臂，該機(jī)器人臂可從一可沿直線平移的樞軸延伸，所述臂 訪問所述計(jì)量區(qū)中的多個(gè)樣品點(diǎn)；移動(dòng)所述機(jī)器人臂，以將計(jì)量探針定位在所 述樣品之一上方，該計(jì)量探針位于所述臂的遠(yuǎn)離所述樞軸點(diǎn)的遠(yuǎn)端上；在樣品 方向上相對(duì)于該樣品垂直移動(dòng)該探針；和吸入該樣品。。本發(fā)明另一方面提供了一種用于在診斷分析器中增加吞吐量的方法。該方 法包括在計(jì)量臂附近的計(jì)量區(qū)中以己知布置方式提供多個(gè)樣品；提供調(diào)度算 法以確定以哪一順序?qū)悠肺胍栽黾油掏铝?；利用該?jì)量臂在整個(gè)計(jì)量區(qū)訪 問樣品；基于該算法確定的吸入順序，在這些樣品之一在該計(jì)量區(qū)中所處的位 置處吸入該樣品；和將該樣品轉(zhuǎn)移到位于該分析器上另一位置處的接收元件。 在優(yōu)選實(shí)施例中，該接收元件是干滑道元件、光學(xué)透明試管或杯形微腔中的一 種或多種。本發(fā)明又一方面提供了一種用于診斷分析器的計(jì)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括安 裝在導(dǎo)軌上的滑車，所述滑車可沿著所述導(dǎo)軌線性移動(dòng)；機(jī)器人臂，可樞轉(zhuǎn)地 連接到且延伸離開所述滑車，所述機(jī)器人臂在一平面內(nèi)可旋轉(zhuǎn)，該平面是水平 的且平行于所述滑車線性運(yùn)動(dòng)所在的線；計(jì)量頭，該計(jì)量頭上具有探針以用于 吸入和分配流體，所述計(jì)量頭連接到所述機(jī)器人臂；和，所述計(jì)量頭或機(jī)器人 臂中至少一個(gè)可在豎直方向上移動(dòng)以降低所述探針。在優(yōu)選實(shí)施例中，該導(dǎo)軌 沿著該分析器背面延伸，且所述臂在該導(dǎo)軌前面延伸。在優(yōu)選實(shí)施例中，提供 第二計(jì)量系統(tǒng)。本發(fā)明又一方面提供了一種診斷分析器，該分析器包括樣品操縱 器；導(dǎo)軌，沿著該分析器背面延伸；滑車，安裝在所述導(dǎo)軌上，所述滑車沿著 所述導(dǎo)軌可線性移動(dòng)；機(jī)器人臂，可樞轉(zhuǎn)地連接到且延伸離開所述滑車，所述 機(jī)器人臂在水平的且平行于所述滑車線性運(yùn)動(dòng)的直線的平面內(nèi)可旋轉(zhuǎn)；計(jì)量 頭，其上具有探針以用于吸入和分配流體，所述計(jì)量頭連接到所述機(jī)器人臂； 和，所述計(jì)量頭或機(jī)器人臂中至少一個(gè)可在豎直方向上移動(dòng)以降低所述探針； 接收元件，用于接收由該計(jì)量頭所吸入的樣品；培育箱；和用于測(cè)量樣品中分 析物的存在或濃度的測(cè)量裝置。本發(fā)明又一方面提供了一種用于確定多個(gè)樣品中一個(gè)或多個(gè)分析物的存在 或濃度的方法。該方法包括在診斷分析器上的計(jì)量區(qū)中提供樣品；按照上述 方法計(jì)量這些樣品；分配這些樣品中的至少一個(gè)到接收元件；在該接收元件中 培育這些樣品；和，測(cè)量所培育的樣品以確定該分析物的存在或濃度。在優(yōu)選 實(shí)施例中，至少三個(gè)樣品具有確定的三個(gè)或更多分析物的存在或濃度，這些樣 品之一被分配到為滑道元件的接收元件中，第二樣品被分配到為光學(xué)透明試管 的接收元件中，第三樣品被分配到為涂覆有抗生蛋白鏈菌素的杯形微腔的接收 元件中。在本發(fā)明優(yōu)選方面中，不考慮樣品或分析器資源可用性范圍內(nèi)的測(cè)試請(qǐng) 求，計(jì)量區(qū)和靈活調(diào)度算法的組合都解決了吞吐量限制并且使分析器運(yùn)行在十 分接近其最大理論吞吐量。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從下述的優(yōu)選 實(shí)施例詳細(xì)描述中將變得明顯。


圖1是診斷分析器的示意性頂視圖，該診斷分析器包f舌訪問多于一維的樣PI口fU圖2根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例示出了四個(gè)樣品托盤，它們定位成用于多于一 維的樣品訪問。圖3根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例示出了具有8個(gè)樣品托盤輸送器的樣品操縱器。圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有兩個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的組合診斷分析器平面 示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的兩個(gè)計(jì)量系統(tǒng)和導(dǎo)軌的平面示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的計(jì)量頭和機(jī)器人臂平面示意圖，該機(jī)器人 臂可樞轉(zhuǎn)地連接到安裝有滑車的軌道。圖7根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例示出了四個(gè)樣品托盤，它們定位成用于利用機(jī) 器人臂和計(jì)量頭 行多于-一維的樣品訪問。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明解決了前述的問題，其在計(jì)量區(qū)中而不是在單個(gè)點(diǎn)或站或者沿著直 線對(duì)樣品進(jìn)行計(jì)量。如此處使用的，"計(jì)量區(qū)"定義為分析器上的區(qū)域或面積， 其中，可將樣品定位在該區(qū)域中計(jì)量臂可到達(dá)的任何點(diǎn)或位置處。優(yōu)選地，計(jì) 量系統(tǒng)探針的中心線將能被定位并保持在該點(diǎn)或位置處，以便進(jìn)行樣品吸入。 該計(jì)量區(qū)不是與已知的診斷分析器一樣的、用于樣品吸入的單個(gè)的計(jì)量點(diǎn)和計(jì) 量線(例如，由'733中公布的計(jì)量滑車30的線性移動(dòng)所形成的單個(gè)計(jì)量線)， 而是由理論上有無限量的樣品吸入點(diǎn)所構(gòu)成的區(qū)域，所有點(diǎn)都在樣品計(jì)量臂可 到達(dá)的范圍內(nèi)。該區(qū)域在至少兩個(gè)方向上例如彼此垂直的水平軸線上具有邊 界，因此具有至少兩維。這些樣品可定位在由該區(qū)域所限定的平面表面上，或 者這些樣品可定位在該區(qū)域內(nèi)、該平面表面上方或下方的空間中。在優(yōu)選實(shí)施 例中，將計(jì)量區(qū)定位在計(jì)量系統(tǒng)附近以方便通過計(jì)量臂訪問這些樣品。圖1中 示出了計(jì)量區(qū)214 (虛線)的示例。該計(jì)量區(qū)域可采取任何期望的形狀，優(yōu)選 為多邊形例如長方形或正方形。與單個(gè)"空間中的點(diǎn)"計(jì)量系統(tǒng)或傳統(tǒng)的直線或旋轉(zhuǎn)計(jì)量系統(tǒng)相比，能在 2維計(jì)量區(qū)域上任何點(diǎn)處吸入和/或分配樣品或試劑流體的能力使分析器的吸入 和分配點(diǎn)的布局更加靈活。這使得分析器布局更加緊湊且更加符合人機(jī)工程 學(xué)，這便于分析器的用戶并且可以訪問所有樣品。而且，根據(jù)本發(fā)明，能在該計(jì)量區(qū)內(nèi)任何點(diǎn)處計(jì)量且能在任何給定時(shí)間上 可到達(dá)計(jì)量區(qū)中所有樣品的能力使操作者在那些樣品范圍內(nèi)裝載具有各種各樣 觀賦膠料的樣品，并且以任何方便的順序裝載那些樣品而不需要了解分析器的 工作方式，并且還實(shí)現(xiàn)了大于普通吞吐量的處理吞吐量，優(yōu)選地，接近該分析 器的理論吞吐量。該計(jì)量區(qū)中的大量樣品(優(yōu)選地利用下述的靈活調(diào)度算法) 使分析器具有穩(wěn)固的吞吐量，而不會(huì)受到測(cè)試膠料或樣品輸入順序變化的影 響。因?yàn)榕c已知的分析器相比有更多樣品可用于計(jì)量系統(tǒng)，所以在它們被吸入 該分析器后可改變各個(gè)樣品的樣品狀態(tài)。這可對(duì)樣品吸入的優(yōu)先權(quán)形成操作員 專用規(guī)則。例如，操作員可規(guī)定任何兒科的樣品取得第一優(yōu)先權(quán)，而不影響整 個(gè)分析器吞吐量。另一示例可為這種情形，即，當(dāng)樣品處于板上等待處理時(shí)，訪問樣品結(jié)果變得緊急。i!31本發(fā)明，操作員可告知分析器使該樣品具有最高 優(yōu)先權(quán)，并且它不會(huì)實(shí)質(zhì)性影響吞吐量，并且該操作員物理上不必對(duì)該樣品做 任何事情。本發(fā)明的方法可用于分析器，例如圖l一3中示出的分析器。圖1描述了 使用本發(fā)明方法和裝置的診斷分析器的優(yōu)選實(shí)施例的關(guān)鍵部件的內(nèi)部布局。該 樣品操縱器10被劃分為兩個(gè)區(qū)域，計(jì)量區(qū)202和操作員裝謝卸載區(qū)201。每 一區(qū)域包含的是可保持多達(dá)10個(gè)樣品的樣品托盤或旋轉(zhuǎn)傳送盤13。有三個(gè)化 學(xué)區(qū)，兩個(gè)濕化學(xué)區(qū)205和206以及一個(gè)干化學(xué)區(qū)207,這些化學(xué)區(qū)對(duì)處理樣 品進(jìn)行培育和測(cè)量。該實(shí)施例中，濕化學(xué)區(qū)之一是基于試管的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具 有添加到試管中的樣品和試劑，另一濕化學(xué)區(qū)是利用杯形微腔的免疫診斷系 統(tǒng)，優(yōu)選地，該杯形微腔涂覆有抗生蛋白鏈菌素。此外，有兩個(gè)i式劑供應(yīng)區(qū)域 209和210、可棄針尖供應(yīng)區(qū)域208和等分緩沖設(shè)備211。兩個(gè)機(jī)器人臂裝在架 子中， 一個(gè)機(jī)器人臂212育^多從計(jì)量區(qū)中任意點(diǎn)隨意iSA到三個(gè)化學(xué)區(qū)中的任 何一個(gè)，以吸入并計(jì)量樣品，另一個(gè)機(jī)器人臂213能夠從任^H式劑供應(yīng)區(qū)域隨 意進(jìn)入到三個(gè)化學(xué)區(qū)中的任意-一個(gè)，以吸入和并計(jì)量試劑。每一個(gè)機(jī)器人臂繞 樞軸點(diǎn)215樞轉(zhuǎn)。
圖2和3示出了例如上文所述的診斷分析器上的樣品操縱器10。樣品操 縱器10包括樣品攜帶器11和傳送帶17。樣品攜帶器11進(jìn)一步包括樣品托盤或旋轉(zhuǎn)傳送盤13，其位于樣品托盤輸送器14頂上，該樣品托盤輸送器14在優(yōu) 選實(shí)施例中為圓形盤(圖3)，如在2007年2月2日提交的、名為"二維樣品 操縱器"的共同待審美國申請(qǐng)序列號(hào)No. 11/672,614中所述的那樣，該文獻(xiàn)作 為參考引入這里。圖2和圖3中示出的樣品操縱器采用二維樣品陣列。樣品操 縱器的優(yōu)選實(shí)施例具有8個(gè)樣品攜帶器，其中四個(gè)攜帶器位于裝敷卸載區(qū)且四 個(gè)樣品攜帶器處于計(jì)量區(qū)。此外，可以提供獨(dú)立的路線來用于裝有STAT樣品 (即具有優(yōu)先權(quán)的樣品)的樣品托盤。這可使一個(gè)或多個(gè)附加樣品托盤可被機(jī) 器人臂訪問?？稍跇悠凡倏v器之內(nèi)或樣品操縱器兩側(cè)上提供該STAT路線。在 圖2的實(shí)施例中，計(jì)量區(qū)中的四個(gè)攜帶器示出為具有組合的樣品托盤和樣品容 器保持器，并且，該裝敏卸載區(qū)中的四個(gè)攜帶器中的兩個(gè)示出為僅具有樣品托 盤輸送器14。在圖3的實(shí)施例中，在計(jì)量區(qū)中示出的四個(gè)樣品托盤輸送器帶有 配準(zhǔn)元件15和16。該樣品托盤輸送器通過彎曲元件20連接到傳送帶17。樣品攜帶器ffiii傳送帶17從一個(gè)位置被驅(qū)送到另一位置。在優(yōu)選實(shí)施例 中，如下所述，計(jì)量臂將訪問的多達(dá)四個(gè)樣品托盤可被同時(shí)定位或配準(zhǔn)。在一 個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)托盤是可旋轉(zhuǎn)的，以在每一個(gè)托盤上提供機(jī)器人臂要訪問的 一個(gè)位置。這為機(jī)器人臂提供了更少的復(fù)雜控制。在優(yōu)選實(shí)施例中，將兩個(gè)或更多樣品(優(yōu)選三個(gè)或更多樣品)定位在分析 器上的計(jì)量區(qū)范圍內(nèi)。這些樣品優(yōu)選位于該計(jì)量區(qū)中已知的位置，以使操作者 或?yàn)闃悠愤\(yùn)行測(cè)試算法的微處理器知道在合適的時(shí)間在什么位置吸入樣品。例如，通過讀取所附著的樣品識(shí)別條形碼，或M樣品識(shí)別人工入口來識(shí) 別樣品。然后將樣品帶至附量區(qū)中并配準(zhǔn)在計(jì)量區(qū)中的物理位置。 一旦在計(jì)量 區(qū)中配準(zhǔn)了，就通過計(jì)量系統(tǒng)訪問該計(jì)量區(qū)中任何樣品。 一種優(yōu)選實(shí)施例是在 該計(jì)量區(qū)中具有大量樣品，全部樣品都是該計(jì)量系統(tǒng)可訪問的。計(jì)量系統(tǒng)包括樞軸點(diǎn)，計(jì)量臂從樞軸點(diǎn)延伸出來。該計(jì)量臂從該樞軸點(diǎn)延 伸并可繞該樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。該樞軸點(diǎn)還可線性平移，從而為該吸A/分配探針提供 了訪問該計(jì)量區(qū)中任何地方的樣品所需的兩個(gè)自由度。優(yōu)選地，該樞軸點(diǎn)沿著 位于圖1所示分析器背面的軌道移動(dòng)。當(dāng)該計(jì)量臂將該探針定位于待測(cè)樣品上 方時(shí)，該探針相對(duì)樣品移動(dòng)以使探針訪問該樣品。該探針或計(jì)量臂可被降低以提供樣品訪問。優(yōu)選地，計(jì)量臂在豎直方向(Z軸)上是靜止的，而該探針沿豎向上升和下降以訪問樣品。優(yōu)選的計(jì)量系統(tǒng)將在下文中更深入i也描述。該計(jì)量區(qū)被定位成使得該計(jì)量臂可訪問該計(jì)量區(qū)中任何位置的樣品。優(yōu)選 地，將該計(jì)量區(qū)定位在由圖1所示的樞軸點(diǎn)的線性平移所限定的線的前面。在 另一優(yōu)選實(shí)施例中，可由上文結(jié)合附圖1_3所述的傳送帶所限定的路徑來限 定該計(jì)量區(qū)的范圍。在操作時(shí)，將這些樣品排歹贓該計(jì)量區(qū)，或者M(jìn)樣品裝載系統(tǒng)(例如已 知自動(dòng)系統(tǒng)的一部分)自動(dòng)裝載這些樣品，或者由用戶人工裝載到該分析器上。 該用戶或分析器微處理器選擇將進(jìn)行哪些測(cè)試且以什么順序進(jìn)行。優(yōu)選地，由調(diào)度算法(scheduling algorithm)鄉(xiāng)行該選擇，這在下面將進(jìn)行更深入地描述。 然后該計(jì)量臂通過繞該樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)和/或沿著導(dǎo)軌線性移動(dòng)而移動(dòng)至要吸入的第 --樣品。 一旦該計(jì)量臂遠(yuǎn)端的探針被定位在該樣品上方，就降低該探針并吸入 樣品。在吸入之后，該計(jì)量臂可將該樣品輸送到該計(jì)量臂可到達(dá)的分析器上的 任何地方。通常，該樣品將被輸送以用于進(jìn)一步處理，根據(jù)要在該樣品上進(jìn)行 的測(cè)試，例如輸送到前述的干或濕化學(xué)系統(tǒng)形式，或者免疫系統(tǒng)形式。如上所述，可在計(jì)量區(qū)任何地方訪問樣品的能力提供了增加通過裝置的樣 品吞吐量的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明另一方面提供了一種在診斷分析器中增加吞吐 量的方法，其包括在計(jì)量區(qū)中計(jì)量的能力以及調(diào)度算法的利用。優(yōu)選地，增加 吞吐量將使最大吞吐量達(dá)到理論最大值的至少65%，優(yōu)選70%，更優(yōu)選為80 %，更優(yōu)選為至少90%，最優(yōu)選為高達(dá)97%。通過增大樣品通過該分析器的 吞吐量，所進(jìn)行的測(cè)試數(shù)量也將增加。如此處使用的，將"增加吞吐量"定義 為比這樣的診斷分析器(即，與上述的從計(jì)量區(qū)進(jìn)行計(jì)量相反，該診斷分析器 從單個(gè)點(diǎn)或沿著單一直線計(jì)量樣品)可獲得的最大吞吐量更大的吞吐量。優(yōu)選 地，該吞吐量的增加大于5%，更優(yōu)選大于10%，最優(yōu)選大于25%。可將吞吐 量描述為每小時(shí)所進(jìn)行的測(cè)試數(shù)量。增加的分析器效率的另一措施是周轉(zhuǎn)時(shí)間 的減小。將周轉(zhuǎn)時(shí)間定義為從樣品到達(dá)分析器到將樣品結(jié)果報(bào)告給用戶或操作 者的時(shí)間。基于上述的傳統(tǒng)臨床分析器的周轉(zhuǎn)時(shí)間，在本發(fā)明中周轉(zhuǎn)時(shí)間的減 少優(yōu)選在6 %到44 %的范圍內(nèi)。為了增大分析器的吞吐量，可采用調(diào)度算法。該調(diào)度算法確定對(duì)樣品的單 個(gè)測(cè)試所需的所有資源在處理規(guī)程中的準(zhǔn)確且特定時(shí)間上是否都可用于每一個(gè)
制蟲測(cè)試，在該處理規(guī)程中這些資源將是該測(cè)試所需的。資源包括分析器中需 要執(zhí)行測(cè)試的任何工藝或系統(tǒng)，且其包括培育、樣品添加、洗滌、檢測(cè)等。該 計(jì)量區(qū)的形成，以及有許多樣品可用于樣品引入，意味著對(duì)這些樣品的測(cè)試優(yōu) 選是分析器調(diào)度算法已知的。使該調(diào)度算法知道大量樣品和每個(gè)樣品所需的測(cè) 試具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。如果該調(diào)度算法知道大量的板上樣品所需的這些測(cè)試，那么它可在那些樣 品中查找能與該分析器時(shí)間表中存在的未占用時(shí)間相適合的測(cè)試。因?yàn)樵摌悠?計(jì)量系統(tǒng)可找到計(jì)量區(qū)中的任何樣品而不會(huì)減少吞吐量(例如，在一個(gè)計(jì)量周 期內(nèi))，所以可按不同于樣品裝載至吩析器上的順序的順序吸入樣品。因此， 該調(diào)度算法可確定優(yōu)選的取樣順序，以更有效地安排分析器操作的時(shí)間。不管 樣品是以什么順序裝載到該分析器上，也不管每一個(gè)樣品中測(cè)試請(qǐng)求的混合， 這都使得吞吐量保持接近理論吞吐量。如果分析器中具體的處理形式(例如濕、干或免疫的)已經(jīng)達(dá)到容許量且不可接受新測(cè)試時(shí)(例如該干化學(xué)電解液處理中心的測(cè)試飽和了，且5分鐘內(nèi) 不可接受新測(cè)試。)那么該計(jì)量區(qū)和靈活的調(diào)度有能力跳過需要運(yùn)行在超負(fù)荷 測(cè)試形式下的測(cè)試，而改為運(yùn)行該樣品或其他樣品所需要的、能在不超負(fù)荷的 且在該分析器上可用的形式下運(yùn)行的所有其他測(cè)試。 一旦該超負(fù)荷的測(cè)試形式 再次可用，則調(diào)度這些需要以該形式處理的測(cè)試。本發(fā)明具體使用的調(diào)度算法 在共同待審的美國專利申請(qǐng)No.( )、名為"在組合臨床分析器中調(diào)度樣品的方法"(代理人案號(hào)No.CDS 5043)中描述了，且將該文獻(xiàn)以 全文參考引入。上述的計(jì)量ilil提供可在至少兩個(gè)自由度上移動(dòng)的計(jì)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，以使 在一個(gè)計(jì)量周期內(nèi)，該吸A/分配探針可訪問該計(jì)量區(qū)中任何樣品。該計(jì)量系統(tǒng)包括一個(gè)且優(yōu)選兩個(gè)機(jī)器人臂，該機(jī)器人臂不僅有能力線性移 動(dòng)，而且還可在水平的且平行于線性運(yùn)動(dòng)的直線的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，此外還可在豎 直方向(z方向)上移動(dòng)以可獲得樣品(即吸入)或排出樣品(即分配)，或獲 得試劑或排出試劑。具有吸A/分配探針的這些機(jī)器人臂和計(jì)量頭在可到達(dá)的空 間(即計(jì)量區(qū))應(yīng)可定位大約25個(gè)離散點(diǎn)，并且更優(yōu)選地，它們?cè)谖锢砩峡?定位在該空間(即計(jì)量區(qū))中任意位置。沒有物理限制該臂僅僅到達(dá)離散的接 觸點(diǎn)。該計(jì)量系統(tǒng)優(yōu)選包括如下的四個(gè)元件(1) 線性軌道，其中，該軌道上的滑車(包含或支撐有機(jī)器人臂)的位 置由其自身的伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)或用于以前后線性方式移動(dòng)該臂的裝置來控制。(2) 機(jī)器人臂，其可經(jīng)由該滑車而沿著線性軌道運(yùn)動(dòng)，并且能在水平的 且平行于線性軌道的平面內(nèi)在該線性軌道上的任意點(diǎn)處樞轉(zhuǎn)。(3) —種裝置，諸如用于獲得(即吸入)樣品和排出(即分配)樣品或 獲得試劑和排出試劑的計(jì)量頭，該計(jì)量頭與各機(jī)器人臂端部連接。(4) -種裝置，用于沿豎直方向(z方向)移動(dòng)處于機(jī)器人臂端部的樣 品或試劑操縱裝置(即探針或吸管)。在如這些附圖示出的優(yōu)選實(shí)施例中，診斷分析器既包括干系統(tǒng)A又包括 濕系統(tǒng)B。濕化學(xué)系統(tǒng)B還包括濕化學(xué)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)。導(dǎo)軌2沿著分析器的 至少一部分長度定位。圖1的實(shí)施例示出了用于吸入和分配試劑的計(jì)量系統(tǒng)。 使用與樣品計(jì)量系統(tǒng)相同的參考標(biāo)記來表示用于計(jì)量試劑的計(jì)量系統(tǒng)的共同特 征，除了增加了撇號(hào)(')。該計(jì)量系統(tǒng)包括沿著該導(dǎo)軌2移動(dòng)的滑車1。機(jī)器 人臂3通過軸(C)樞轉(zhuǎn)連接到滑車1。如圖1所述，該機(jī)器人臂是可樞轉(zhuǎn)的 且Mil平面4移動(dòng)。本發(fā)明的計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比已知系統(tǒng)中的臺(tái)架式結(jié)構(gòu)(例如美國公布申請(qǐng) No.2003/0086822)具有優(yōu)勢(shì)，特別是在診斷系統(tǒng)的環(huán)境下。在臺(tái)架系統(tǒng)中，需 要框架包圍計(jì)量頭可移動(dòng)的區(qū)域。為了沿著該方向從前向后或反過來移動(dòng)該計(jì) 量頭，該支撐框架將必須從分析器背部延伸到分析器前部。然而，在分析器前 部具有支撐框架結(jié)構(gòu)，將干擾位于該分析器前部裝載或卸載樣品到該分析器的 用戶(操作員)。此外，將要顯著增加該分析器的輪廓以使前部適應(yīng)該框架高 度。相反，本發(fā)明中，將所有支撐結(jié)構(gòu)定位在分析器背部。不需要將框架延伸 到分析器前部。本發(fā)明的計(jì)量系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)未使用時(shí)該計(jì)量臂的存放。如圖4的 輪廓中所示，當(dāng)不使用時(shí)，將計(jì)量臂3a和3a'拉回或折起來，以抵靠該導(dǎo)軌2。 這使得能夠自由接近分析器的剩余部分。在多臂分析器中，這確保了其他臂可 處理樣品而不可能與被拉回抵靠該導(dǎo)軌的臂碰撞。計(jì)量頭5連接到機(jī)器人臂1。圖3更詳細(xì)地示出了計(jì)量頭5。計(jì)量頭5包 括探針6，也被稱為吸管。該探針可包括一次性尖端或非一次性的耐洗探針。
如上所述，該探針在豎直向上可移動(dòng)以訪問樣品和域試劑。圖4示出了訪問多個(gè)(該實(shí)施例中為4個(gè))可旋轉(zhuǎn)樣品托盤20的機(jī)器人臂3和計(jì)量頭5，該樣品托盤20每一個(gè)都具有樣品管21 (該實(shí)施例中為十個(gè) 樣品管)。如圖4所述，該計(jì)量系統(tǒng)可在不止一維上(即沿著該導(dǎo)軌的長度) 訪問這些樣品管。即，該計(jì)量系統(tǒng)由于該可樞轉(zhuǎn)機(jī)器人臂而可訪問所有的樣品 托盤20的全部區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)量系統(tǒng)還在每個(gè)子系統(tǒng)處允許M^機(jī)械調(diào)整。具體地，由 于該計(jì)量系統(tǒng)可到達(dá)計(jì)量區(qū)中任意接觸點(diǎn)，那么該計(jì)量子系統(tǒng)和其接觸點(diǎn)之間 的物理交界面的全部調(diào)整可對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行而不是對(duì)該接觸點(diǎn)進(jìn)行。本發(fā)明還提供了診斷分析器和在至少一個(gè)樣品中確定分析物存在或濃度的 方法。如上所述，該分析器包括樣品操縱器和計(jì)量系統(tǒng)。這些計(jì)量系統(tǒng)分配樣 品到接收元件。該接受元件可為薄膜元件，例如薄膜干化學(xué)滑道(例如干化學(xué) 系統(tǒng)A)、可添加一種和多種試齊啲光學(xué)透明試管(例如濕化學(xué)系統(tǒng)B)，或用 于執(zhí)行免疫診斷分析的杯形微腔，例如涂覆有抗生蛋白鏈菌素的微腔(例如濕 化學(xué)系統(tǒng)B)。該分析器還包括用于培育樣品的培育箱和接收元件以及用于測(cè)量樣品特性 的測(cè)量裝置，其中該樣品特性與該分析物存在的濃度相關(guān)。取決于正進(jìn)行的分 析，該測(cè)量裝置可以是光度計(jì)、分光光度計(jì)、反射計(jì)或照度計(jì)。該分析器還可包括用于分配試劑到試管或微腔中的試劑供應(yīng)器。用于訪問 和分配試劑的計(jì)量系統(tǒng)可包括如上所述的計(jì)量系統(tǒng)，同樣，對(duì)于免疫診斷化驗(yàn) 來說，還可提供清洗水供給。在優(yōu)選實(shí)施例中，利用，的每一個(gè)不同化學(xué)系統(tǒng)，將分析至少三個(gè)樣品。 即，這些樣品之一將被分配到滑道元件上，第二樣品將被分配到光學(xué)透明試管 中，且第三樣品將被分配到涂覆有抗生蛋白鏈菌素的杯形微腔中。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，對(duì)本發(fā)明的這些化合物、組合物 和工藝可進(jìn)行各種修改和變化。因此，本發(fā)明意圖覆蓋這種修改和變化，只要 它們落入了所附權(quán)禾腰求書和它們的等價(jià)物的范圍內(nèi)。將上述引證的所有出版物的公開特意地以與其全文相同的范圍作為參考弓i Ai^里，就像單獨(dú)地作為參考弓l入每一個(gè)。
權(quán)利要求
1、一種用于計(jì)量位于診斷分析器上的計(jì)量區(qū)中的樣品的方法，包括提供位于該分析器上的計(jì)量區(qū)中的樣品；提供計(jì)量系統(tǒng)，該計(jì)量系統(tǒng)具有機(jī)器人臂，該機(jī)器人臂可從一可沿直線平移的樞軸延伸，所述臂訪問所述計(jì)量區(qū)中的多個(gè)樣品點(diǎn)；移動(dòng)所述機(jī)器人臂，以將計(jì)量探針定位在所述樣品之一上方，該計(jì)量探針位于所述臂的遠(yuǎn)離所述樞軸點(diǎn)的遠(yuǎn)端上；在樣品方向上相對(duì)于該樣品垂直移動(dòng)該探針；和吸入該樣品。
2、 如權(quán)利要求l的方法，其中，提供至少三個(gè)樣品。
3、 如權(quán)利要求l的方法，其中，該計(jì)量區(qū)是該計(jì)量系統(tǒng)附近的區(qū)域。
4、 如權(quán)利要求3的方法，其中，該計(jì)量區(qū)的區(qū)域不橫穿由該樞軸的線性 平移所限定的線。
5、 如權(quán)利要求4的方法，還包括在非線性傳送器上的三個(gè)或更多樣品 布置成使得這些樣品不排成直線。
6、 如權(quán)利要求1的方法，其中，該移動(dòng)還包括使得該機(jī)器人臂作線性平 移和旋轉(zhuǎn)。
7、 如權(quán)利要求5的方法，其中，該傳送器形成一種連續(xù)的矩形軌道，并 且這些樣品圍繞該傳送器腹置。
8、 如權(quán)利要求7的方法，其中，該計(jì)量區(qū)區(qū)域由該傳送器定界。
9、 如權(quán)利要求5的方法，其中，將這些樣品定位在位于該傳送器上的樣品旋轉(zhuǎn)傳送盤上。
10、 一種用于在診斷分析器中增加吞吐量的方法，包括 在計(jì)量臂附近的計(jì)量區(qū)中以已知布置方式提供多個(gè)樣品； 提供調(diào)度算法以確定以哪一順序?qū)悠肺胍栽黾油掏铝浚?利用該計(jì)量臂在^S十量區(qū)訪問樣品；基于該算法確定的吸入順序，在這些樣品之一在該計(jì)量區(qū)中所處的位置處吸入該樣品；禾口將該樣品轉(zhuǎn)移到位于該分析器上另一位置處的接收元件。
11、 如權(quán)利要求10的方法，其中，該吞吐量以每小時(shí)的測(cè)試數(shù)量計(jì)算。
12、 如權(quán)利要求10的方法，其中，該吞吐量增加到理論最大值的至少70%。
13、 如權(quán)利要求10的方法，其中，該接收元件是干滑道元件、光學(xué)透明 試管或杯形微腔中的一種或多種。
14、 一種用于診斷分析器的計(jì)量系統(tǒng)，包括 安裝在導(dǎo)軌上的滑車，所述滑車可沿著所述導(dǎo)軌線性移動(dòng)；機(jī)器人臂，可樞轉(zhuǎn)地連接到且延伸離開所述滑車，所述機(jī)器人臂在一平面 內(nèi)可旋轉(zhuǎn)，該平面是水平的且平行于所述滑車線性運(yùn)動(dòng)所在的線；計(jì)量頭，該計(jì)量頭上具有探針以用于吸入和分配流體，所述計(jì)量頭連接到 所述機(jī)器人臂；和所述計(jì)量頭或機(jī)器人臂中至少一個(gè)可在豎直方向上移動(dòng)以降低所述探針。
15、 如權(quán)利要求14的計(jì)量系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)軌沿著該分析器背面延伸， 且所述臂在該導(dǎo)軌前面延伸。
16、 如權(quán)利要求15的計(jì)量系統(tǒng)，其中，該臂不跨越該導(dǎo)軌。
17、 如權(quán)利要求16的計(jì)量系統(tǒng)，其中，在不使用時(shí)，該計(jì)量臂返回至并 靠該導(dǎo)軌的初始位置。
18、 如權(quán)利要求14的計(jì)量系統(tǒng)，其中，該計(jì)量頭在豎直方向上可移動(dòng)以 降低所述探針。
19、 如權(quán)利要求14的計(jì)量系統(tǒng)，其中，該機(jī)器人臂可訪問其中具有待測(cè) 試樣品的計(jì)量區(qū)。
20、 如權(quán)利要求14的計(jì)量系統(tǒng)，還包括第二滑車，該第二滑車安裝在所述導(dǎo)軌上，所述第二滑車沿著所述導(dǎo)軌可^ 第二機(jī)器人臂，第二機(jī)器人臂可樞轉(zhuǎn)地連接到且延伸離開所述滑車，所述 第二機(jī)器人臂在水平的且平行于所述第二滑車線性運(yùn)動(dòng)的直線的平面內(nèi)可旋 轉(zhuǎn)；第二計(jì)量頭，第二計(jì)量頭上具有探針以用于吸入和分配流體，所述第二計(jì) 量頭連接到所述第二機(jī)器人臂；和所述第二計(jì)量頭職二機(jī)器人臂中至少一個(gè)在豎直方向上可移動(dòng)以降低所 述探針。
21、 如權(quán)利要求20的計(jì)量系統(tǒng)，其中，該滑車、機(jī)器人臂、計(jì)量頭和探 針被定位以訪問組合診斷分析器中的干系統(tǒng)，以及第二滑車、第二機(jī)器人臂、 第二計(jì)量頭和第二探針被定位以訪問組合診斷分析器中的濕系統(tǒng)。
22、 一種診斷分析器，包括 樣品操縱器；導(dǎo)軌，沿著該分析器背面延伸；滑車，安裝在所述導(dǎo)軌上，所述滑車沿著所述導(dǎo)軌可線性移動(dòng)； 機(jī)器人臂，可樞轉(zhuǎn)地連接到且延伸離開所述滑車，所述機(jī)器人臂在水平的且平行于所述滑車線性運(yùn)動(dòng)的直線的平面內(nèi)可旋轉(zhuǎn)；計(jì)量頭，其上具有探針以用于吸A^分配流體，所述計(jì)量頭連接到所述機(jī)器人臂；禾口所述計(jì)量頭或機(jī)器人臂中至少一個(gè)可在豎直方向上移動(dòng)以降低所述探針； 接收元件，用于接收由該計(jì)量頭所吸入的樣品； 培育箱；和用于測(cè)量樣品中分析物的存在或濃度的測(cè)量裝置。
23、 如權(quán)利要求22的診斷分析器，還包括試劑供應(yīng)器。
24、 如權(quán)利要求22的診斷分析器，其中，該接收元件還包括干滑道元件、光學(xué)透明試管和杯形微腔。
25、 如權(quán)利要求24的診斷分析器，其中，該微腔是涂覆有抗生蛋白鏈菌 素的微腔，且還包括清洗流體供應(yīng)器和用于分配清洗流體到該微腔中的清洗流 體分配器。
26、 如權(quán)利要求22的診斷分析器，其中，該測(cè)量裝置是光度計(jì)、反射計(jì) 或照度計(jì)。
27、 如權(quán)利要求22的診斷分析器，其中，該樣品操縱器器包括裝敷卸載 區(qū)和計(jì)量區(qū)。
28、 如權(quán)利要求22的診斷分析器，其中，該樣品操縱器包括矩形開別犬的 傳送帶和安裝在所述傳送帶上的多個(gè)樣品托盤傳送器。
29、 一種用于確定多個(gè)樣品中一個(gè)或多個(gè)分析物的存在或濃度的方法，包括在診斷分析器上的計(jì)量區(qū)中提供樣品； 按照權(quán)利要求l的方法計(jì)量這些樣品； 分配這些樣品中的至少一個(gè)到接收元件； 在該接收元件中培育這些樣品；和 測(cè)量所培育的樣品以確定該分析物的存在或濃度。
30、如權(quán)利要求29的方法，還包括至少三個(gè)樣品，該至少三個(gè)樣品具有 要確定的三個(gè)不同分析物的存在或濃度，這些樣品之一被分配到為滑道元件的 接收元件中，第二樣品被分配到為光學(xué)透明試管的接收元件中，第三樣品被分 配到為涂覆有抗生蛋白鏈菌素的杯形微腔的接收元件中。
全文摘要
一種計(jì)量診斷分析器上計(jì)量區(qū)中樣品的方法包括提供位于該分析器上計(jì)量區(qū)中的樣品；提供計(jì)量系統(tǒng)，其具有可從可沿直線平移的樞軸延伸的機(jī)器人臂，該臂訪問計(jì)量區(qū)中的多個(gè)樣品點(diǎn)。移動(dòng)機(jī)器人臂，以將計(jì)量探針定位在樣品之一上方，該計(jì)量探針位于臂的遠(yuǎn)離樞軸點(diǎn)的遠(yuǎn)端上。在樣品方向上相對(duì)于該樣品垂直移動(dòng)該探針并吸入該樣品。一種用于診斷分析器的計(jì)量系統(tǒng)包括安裝在導(dǎo)軌上的滑車，滑車沿著導(dǎo)軌可線性移動(dòng)；機(jī)器人臂，可樞轉(zhuǎn)地連接到且延伸離開的滑車，機(jī)器人臂在水平的且平行于滑車線性運(yùn)動(dòng)的直線的平面內(nèi)可旋轉(zhuǎn)；計(jì)量頭，具有探針以用于吸入和分配流體，計(jì)量頭連接到機(jī)器人臂。計(jì)量頭或機(jī)器人臂中至少一個(gè)可在豎直方向上移動(dòng)以降低探針。
文檔編號(hào)G01N35/04GK101131394SQ20071015274
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
發(fā)明者G·登頓, L·巴恩斯 申請(qǐng)人:奧索臨床診斷有限公司