专利名称：对包含几何学管数据的样品管的操作的制作方法
技术领域：
本发明涉及体外诊断领域，更具体地，涉及一种用于自动操作生物样品的系统和方法。
背景技术：
临床实验室面临着这样的挑战，即每天需要处理数量不断增加的样品管，而仍然要保证从所述样品得到的分析结果是可重复的和正确的。在可能高度复杂的样品处理工作流程中，分析前、分析和分析后阶段都可能出现误差。另外一个挑战是非常多种类的不同样品类型存在的事实，其进一步使样品的操作和自动处理复杂化。在一个方面，样品管的多样性起因于同时开发出来用于各种诊断、分析或其它目的的样品处理工作流程和试验的多样性。在另一个方面，所述多样性起因于不同的样品制造厂家，这些厂家使用不同的材料、样品管尺度(dimension)和盖色码(cap color code)收集和处理不同种类的生物样品(如血液、尿、血清或血浆样品)和/或用于不同种类的分析试验(凝固试验、临床化学试验、血液学试验等)。为了达到关于分析质量和成本效率的要求，需要自动化样品操作装置领域的智能解决方案。为了正确操作和处理样品管，目前的分析前和分析后系统以及分析器(analyzer)需要管几何学、样品类型、靶体积、盖类型等的信息。在现有的系统中，该信息由照相机和/或传感器收集，或者只能由使用者手动设定。然而，任何手动执行的步骤都是易错且费时的，因此不适用于完成高质量的样品处理工作流程。基于图像分析的方法经常是费时的且可能是易错的。当需要处理其表面包含冰或凝结水的冷冻或强冷却样品时，可能会发生误差。冰和水可改变样品管的形状和光学参数，并且在从这样的样品取图像用于图像分析时，可能会导致误差。还可能会由于管不垂直而斜立于架(rack)上，由于光源太弱而不足以使照相机可靠地检测管或管盖的颜色，或可能由于管突出(protrude)管架,或其它误差来源而导致误差。例如，US6599476描述了一种包含照相机的样品容器操作设备。所述照相机对加载的样品照相，并将所拍的相片与图像库的样品管图像对比来确定负载的样品容器的管类型。US7458483公开了一种测定试验诊断分析器系统，其包含用于加载多个担载器(carrier)的加载间(loading bay)，所述担载器配置以用于放置容器，所述容器含有用于诊断过程的液体物质。在机器人装置使担载器经过系统中的条形码读取器时，该读取器读取附着于担载器和样品管或试剂瓶上的条形码标签。在运转中，机器臂从加载架上拾起担载器，并运动经过条形码阅读器以识别该担载器和样品。
发明内容
本发明实施方案的目的是提供一种改进的方法、样品管和样品管操作系统。该目的由独立权利要求的特征解决。在从属权利要求中给出了本发明的实施方案。“样品”或“生物样品”涵盖已经从人或任何其它生物得到的任何种类的组织或体液。具体地，生物样品可以是全血、血清、血浆、尿、脑脊髓液或唾液样品或它们的任何衍生物。“样品管”，本文中可互换称为“管”，依据本发明，是样品收集试管，亦称为“初级管”，其用于接收样品(如从病人接收血液样品)，并将其中所含的样品运输到分析实验室以用于诊断目的；或是“次级管”，其可用于从初级管接收样品的等份(aliquot)。初级样品管通常由玻璃或塑料制成，其具有封闭端和开口端，其中封闭端由盖封闭。盖可以具有不同的材料、不同的形状和颜色。盖的形状和/或颜色和/或管的形状和/或颜色可以指示管的类型、其中含有的生物样品类型和/或将对所述样品执行的分析前、分析或分析后步骤。例如，有含抗凝血剂或诱凝血剂的管，含有促进血浆分离的凝胶的管，等等。不同类型的初级管经常只是不同初级管制造厂家定制(customization)的结果。具体地，有具有不同直径和/或不同高度以接收不同量样品的初级管。“次级管”通常由塑料制成，且相对初级管，可具有较低的尺寸和类型变化程度。具体地，次级管可比初级管小，并设计为以一种相似的闭合类型闭合，例如螺旋型。如本文使用的术语“盖”涵盖包含螺旋型盖和橡皮塞(rubber stopper)的任何类型的闭合，其可分别通过拉/推和/或螺旋动作开放和/或闭合。 如本文使用的“机器人单元”是任何种类的装置或装置组件，其可操作而在样品管上自动执行样品工作流程步骤。“管类型”的表述指一个类别的样品管，其特征是具有共同的几何学形式，特别是宽度、几何形状和/或盖和/或管的高度等。通常地，但不是必要地，样品管的共同学几何形式也对应于所述样品管类型将要携带的样品的共同类型，和/或对应于将要在所述管类型样品上执行的分析或分析前或分析后工作流程步骤的共同类型。不同的管类型通常与特定分析或工作流程步骤(如临床化学分析、血液学分析或凝血分析)的不同的分析前、分析后或分析要求相适应。混淆样品管类型可能导致样品无法用于预定的分析。为避免样品收集和操作中的误差，许多管制造厂家的样品盖已依据固定和统一的色彩方案编码。“处理装置”或“工作单元”是在更大的仪器中协助使用者进行样品处理的独立设备或模块(module)。“样品处理”包含样品的检测，如用于诊断目的的对样品的定量和/或定量评估，和/或检测之前样品的分选(sorting)和/或制备，或者检测之后样品的存储和处置(disposal)。具体地，工作单元可以与分析和/或分析前和/或分析后样品处理步骤相关，所述步骤在本文中归入“体外”步骤。工作单元可互相连接且至少部分地互相依赖，如每个工作单元进行样品处理工作流程的一个专责(dedicated)任务，该任务可以是行进到下一工作单元的前提条件。或者，工作单元可以相互独立地工作，例如各自进行单独的任务，如不同类型的分析。“处理装置”可以是，例如加盖单元、脱盖单元、等分器(aliquoter)、离心机等等。在一个方面，本发明涉及一种用于操作含有生物样品的样品管的方法。管标签附着于所述样品管上，该管标签携带管数据。管数据至少包含描述所述样品管的至少一种几何学特性的几何学数据。所述方法包括通过阅读器装置从所述管标签读取至少所述几何学管数据；将至少所述几何学管数据从所述阅读器装置传送到处理装置；并控制所述处理装置以依照由所述读取的几何学数据描述的至少一种几何学特性来操作样品管。这些特征可以是有利的，因为通过将生物样品管的几何学管数据置于样品管上，可以确保该几何学数据在整个样品处理工作流程中都可用。在现有技术的使用色彩编码盖来识别样品管类型的系统中，当对样品管脱盖时，可能会丢失关于管类型的信息。将几何学数据置于样品管上确保了样品的全自动处理，且脱盖管决不会丢失关于其几何学性质的信息。因此，提高了样品操作工作流程的速度和成本效率，且降低了样品操作过程的易错性。换言之，几何学数据作为全自动处理实际所需要的数据，是管的固有部分且决不会丢失。依据进一步的实施方案，除了几何学数据之外，还将管类型标识(identifier)置于管标签上，和/或在第二步中从管标签阅读的几何学数据得到管类型标识。通过从几何学数据得出管类型(而不是如现有技术的系统中，通过从检测到的管类型得出几何学数据)，还确保在如管脱盖时，关于管类型的信息不被丢失。由于依据一些所述实施方案，管类型是从几何学数据得到，而不是相反，给系统加入了更多一层安全性，其确保管的几何学数据始终可用，而无论管的加盖状态如何。在一个进一步的有利方面，本发明的实施方案可允许跳过在第一步中识别特定样品类型(如基于色彩类型或基于印于样品管上的管类型标识)，和在第二步中为经识别的样品管类型收集几何学数据的步骤。通过直接从管标签读取几何学性质，降低了样品操作单元需要的收集所述几何学数据所需的处理时间。此外，几何数据的获得是更误差鲁棒(error robust)的，因为几何学信息是直接从样品管得到的，而不是间接地来自存储有与样品类型标识关联的存储几何学数据的外部存储器。因此，本发明实施方案不需要维持存储有样品类型标识和相应几何学数据的数据库，或维持与所述数据库的连接。维持这样的数据库往往甚至是不可能的，因为取样和测试由不同的参与方依权在不同的地点进行。在一个进一步的有利方面，本发明的实施方案远更灵活，因为其能动态地确定极大范围的样品管的几何学性质。因此，可使用通常的(generic)样品操作工作单元组件，其不限于特定类型或特定样品制造厂家的样品管。因此，可将通常的样品管操作组件与任何种类的分析前、分析和分析后样品操作工作单元或其组件组合，因为它们可以与任何种类的样品管类型一起操作，只要所述样品管包含指示样品管几何学数据的标签。在一个进一步的有利方面，本发明实施方案保证在任何时候，当特定生物样品到达样品操作装置的输入部分时，所述装置操作样品所需的几何学数据都是可用的。在现有技术的系统中，如果错误的或未知的样品类型的样品被错误地放置到样品处理流水线(pipeline)上，由于无法为该未知样品类型的样品找到几何学数据，可能会造成复杂的自动化样品工作单元的运转中断。通过使用在其标签上包含各自几何学数据的样品管，确保决定是否和怎样通过特定样品操作装置操作所述样品管需要的所有信息是始终可用的。因此，处理工作流程中由未鉴定的管类型导致的瓶颈(bottleneck)得以避免。可以避免基于照相机的系统的其他缺点，特别是管几何学的测定不准确，由于不知道管内部的几何学而导致的样品体积测定不准确，以及由于样品的不透明性而导致的经旋转或未旋转管状态的确定不准确。基于照相机确定盖的颜色以确定管类型，进而用管类型来确定管几何学，这样的做法已被证实易于产生误差，而且一旦移去盖就会丢失管类型信息。在一个进一步的有利方面，本发明实施方案使得对管类型库的定期更新不再必要。例如，如果一个管制造厂家生产一种全新种类的管，其几何学性质(例如其直径)存储或编码于管标签中，则依据本发明的实施方案的处理装置不需要重编程(r印rogram)以“识别”该新的管类型，因为直接从管标签得到实际用于样品管处理的几何学数据。因此，处理装置不需要访问管类型库以检索存储的与已识别的样品类型关联的几何学数据，相应地也不需要定期更新这样的管类型库。总之，本发明的实施方案允许创造和操作样品操作系统，该系统能自动确定所需的任何种类的管类型需要的几何学性质，而不需要维持和查询管类型库。只要管制造厂家或其他方已经附上包含几何学管数据的管标签，该数据以能够为读取器装置解释该数据的方式编码，则任何种类的新样品管类型都将可被样品操作系统立即且自动地识别和处理。不需要将管制造厂家创造的新管类型更新到样品管类型库中。术语“几何学管数据”，如本文使用的，涵盖任何描述全管或其部分的几何学性质的数据，特别是描述管身(tube shaft)和/或管盖或它们的组合的几何学性质的数据。依据实施方案，几何学性质以条形码编码标准如PDF417、Codebloc等编码。这可能是有利的，因为如果管类型制造厂家和样品处理装置制造厂家使用相同的编码/解码标准，则基于所述编码方案的工作单元即可运行处理所述管制造厂家或任何其它管制造厂家的任何种类的管类型。仅有的要求是管的几何学性质依照所述标准编码(且管的尺度在处理装置的物理可能性之内)。依据实施方案，管数据包含样品管的下列一种或多种几何学性质管外直径、管内直径、假底位置和形状、管长、管盖直径、管盖自由高度。可以以不同的方式提供所述几何学性质。依据一个实施方案,几何学性质可以，例如，以增量(incremental)的方式提供。几何学性质的上限或下限(即管类型可能具有的能被所述系统处理的所述几何学性质的最大或最小值，如管内直径或管长)是样品管处理系统的读取器已知的，该读取器可操作用于从管标签读取几何学性质。或者，所述界限是处理装置或计算单元已知的，所述处理装置或计算单元与所述样品处理系统连接，且从读取器接收包含几何学性质的管数据。如本文使用的，对于某个组件“是已知的”暗示所述数据存储于所述组件可访问且可读取的数据存储器中。几何学性质的增量编码于管标签中。然后通过读取器、计算单元或处理装置用所述界限加上(对于下限而言)或减去(对于上限而言)该增量，来确定单个管的几何学性质的值。在另一个实施方案中，这样的几何学数据值以数值的形式存储于管标签上。有可能的是，在管数据中数值没有指定单位，且在由读取器读取所述数字后，将所述数字解释为具有特定单位(如毫米)的值。同样地，也可将所述数值的单位存储于管标签上。此外，可以存在对于编码于管标签中的几何学性质类型的约定(convention)。几何学性质的类型可以，例如，基于数值在管标签内的位置和/或在管标签上含有的字符序列或数据模式内的位置。例如，数字序列的第一个位置可包含规定几何学性质值类型“内直径”的值，第二个位置可包含规定几何学性质类型“管长”的值等等。或者将几何学性质类型与几何学性质的值一起提供在管标签上。表I显示了一个用于上述编码方案的实例。Var2是增量几何学性质，其已为一些几何学特征指定最小值和最大值。管标签携带其所附着的管的增量，且实际几何可由向最小值加上增量来确定。在所示实例中，增量为1，但也可以是I的倍数。Var3以简单数值提供几何学参数，且读取器基于数值在数字序列中的位置来确定数值代表的几何学性质类型。在Var4中除了数值之外,提供了字母数字标题(alphanumeric header),该字母数字标题描述其值由相应的数值指示的几何学性质的类型。表I还描述了编码分别的信息所需的比特(Bit)数。在标签上，对Var2需要21比特(3字节(Byte))，而对Var3需要10比特，且Var 4需要15字节。表1:
Varl￥ar3￥ar4_
.....................................................................................................................................................................................................1....................................................^1.......................................................................1 字母数
特征单位最小最大增量状态比特I数值数值I字标题
权利要求
1.一种用于操作含有生物样品的样品管(212)的方法，其中管标签(210，306)附于所述样品管，所述管标签携带管数据，所述管数据至少包含描述所述样品管的至少一种几何学性质的几何学管数据，所述方法包括-通过读取器装置(202)从所述管标签(210，306)读取(102)至少所述几何学管数据，-将至少所述几何学管数据从所述读取器装置传送(104)到处理装置(218)，-控制(106)所述处理装置(218)以依照由该读取的几何学数据描述的所述至少一种几何学性质操作所述样品管(212)。
2.权利要求1的方法，其中所述管数据包括所述样品管的下列一种或多种几何学性质管外直径(406)、管内直径(404)、管长度(414)、管盖直径(412)、管盖(302)的自由高度(408)、假底的位置和/或形状。
3.权利要求1或2的方法，其中所述处理装置包含夹具(216;502，508; 518)，所述夹具具有用于接收或释放所述样品管或该样品管盖的打开位置(220; 506; 510; 530)和用于夹持所述样品管或该样品管盖的夹持位置(222; 504;512; 532)，其中依赖于所述至少一种几何学性质调节至少所述夹持位置。
4.前述权利要求中任一项的方法，其中所述处理装置是包含管夹具(502)和盖夹具 (508;518)的脱盖器或再加盖器，其中所述管夹具依赖于所述样品管形状的所述几何特性而受到控制，且所述盖夹具依照所述管盖的几何学性质而受到控制。
5.前述权利要求中任一项的方法，其中所述处理装置是自动化离心机，其包含用于将样品管加载到离心机中的加载台，该加载台包含夹具，该夹具受控制而依赖于所述读取的几何学管数据将所述样品管放置入离心桶中，由此使用所述几何学数据来确定所加载的样品的体积和/或重量，且其中使用所确定的体积或重量将大致相等重量或大致相等体积的样品加载到彼此相对放置的离心桶中。
6.前述权利要求中任一项的方法，其中所述样品管具有螺旋盖，其中所述管数据包含指示从所述样品管脱去所述螺旋盖需要的转数的管盖数据；所述处理装置是包含盖夹具的脱盖器，其中所述盖夹具受到控制以将所述螺旋盖转动如所述读取的管盖数据所指示的转数。
7.前述权利要求中任一项的方法，其进一步包括下列步骤-通过使用所述读取的几何学性质或通过读取器装置从所述管标签读取空样品管重量来确定所述空样品管的大致重量；-对含有所述生物样品的所述样品管称重；并-确定所述空样品管和含有所述生物样品的所述样品管之间的重量差异，其中所述方法优选地进一步包括使用所述重量差异和所述几何学性质确定所述样品管的填充水平的步骤。
8.前述权利要求中任一项的方法，其中所述读取器是光学读取器或RFID读取器。
9.前述权利要求中任一项的方法，其中所述管标签包含光学可读图案，例如条形码，特别是二维条形码。
10.前述权利要求中任一项的方法，其中天线(314)附于所述样品管，其中所述管标签包含发送器用于通过所述天线发送所述管数据。
11.权利要求10的方法，其中所述管标签包含RFID电路(310)，特别是印刷聚合物电子电路。
12.前述权利要求中任一项的方法，其中所述处理装置操作多个所述样品管，每个所述样品管的所述至少一种几何学性质具有预先规定的范围内的任意值，与预先规定的样品管类型无关。
13.一种具有管标签(210，306)的样品管(212)，所述管标签携带管数据，所述管数据至少包含描述所述样品管的至少一种几何学性质的几何学管数据。
14.一种用于处理样品管(214，212)的系统(200;500)，所述样品管含有生物样品，至少一个所述样品管具有附于所述样品管的管标签(306)，所述管标签携带管数据，所述管数据至少包含描述所述样品管的至少一种几何学性质的几何学管数据，所述系统包含用于从所述管标签读取至少所述几何学管数据的读取器装置(202)，用于操作所述样品管的处理装置(218; 514)，所述处理装置包含控制器(204)，其中所述读取器装置与所述处理装置偶联以将所述几何学管数据输入到所述控制器中，且其中所述控制器可操作以依赖所述几何学管数据控制所述处理装置。
15.权利要求14的系统，其进一步包含所述样品管(214,212-212”’)，所述样品管各自附有所述管标签，所述管标签携带所述管数据，每个样品管的所述管数据至少包含描述所述样品管的至少一种几何学性质的所述几何学管数据。
全文摘要
本发明涉及一种用于操作含有生物样品的样品管(212)的方法，管标签(210,306)附着于所述样品管，所述管标签携带管数据，所述管数据至少包含描述所述样品管的至少一种几何特性的几何管数据，所述方法包括通过阅读器装置(202)从所述管标签(210,306)至少读取(102)所述几何管数据，至少将所述几何管数据从所述阅读器装置传送(104)到处理装置(218)，控制(106)所述处理装置(218)以依照由所述阅读几何数据描述的所述至少一种几何特性操作所述样品管(212)。
文档编号G01N35/00GK103028452SQ20121036698
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年9月29日
发明者F.弗雷尔 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司