用于处理实验室样品的装置、实验室自动化系统和用于对实验室样品进行移液的方法与流程

本发明涉及用于处理容纳在实验室样品容器中的实验室样品的装置，涉及包括这种装置的实验室自动化系统，并且涉及用于对实验室样品进行移液的方法。

技术背景

ep2770317a1公开了用于确定在第一成分与至少一种第二成分之间的至少一个界面的竖直位置的装置，所述成分作为不同的层被包括在样品容器或样品管中。

技术实现要素：

本发明的目的是提供关于现有技术具有改进的性能的用于处理容纳在实验室样品容器中的实验室样品的装置、包括这种装置的实验室自动化系统和用于对实验室样品进行移液的方法。

本发明通过提供根据权利要求1所述的用于处理容纳在实验室样品容器中的实验室样品的装置、根据权利要求8所述的包括这种装置的实验室自动化系统和根据权利要求11所述的用于对实验室样品进行移液的方法来实现该目的。

所述装置适于处理容纳在实验室样品容器中的实验室样品，特别适于对其进行移液。

所述装置包括光学感测单元。所述光学感测单元适于感测通过实验室样品容器的（光功率）透射率（也称为透光率）。透射率通常被定义为在已经穿过包括实验室样品的实验室样品容器之后离开所述实验室样品容器的经透射的光的光功率与向样品容器施加的光的入射光功率的比。透射率通常是在零（即，所有的光都被吸收）与一（即，没有光被吸收）之间的数值。还参考关于术语透射率的相关的技术文献。在下文中，透射率被定义为由相应的光检测器检测的光功率与由相应的光源发射的光功率之间的比。

所述装置还可以包括尖端感测单元，所述尖端感测单元包括尖端，特别是移液尖端，其中，所述尖端感测单元适于提供取决于尖端相对于样品的位置、特别是竖直位置的尖端感测信号。所述尖端感测信号可以表示关于实验室样品在实验室样品容器内部的液体水平。所述尖端感测单元可以例如包括测量尖端电阻的电阻感测单元rlld、测量与尖端位置相关的电容的电容感测单元clld，和/或基于压力的液体感测单元plld，在其他事物之外，其各自提供取决于实验室样品在实验室样品容器内部的液体水平的尖端感测信号。

光学感测单元可以包括多个对应的感测元件的阵列或任何合适的布置，例如，竖直间隔布置。光学感测单元可以例如包括两个光学二极管发送器（senderdiode）和两个对应的二极管接收器（receiverdiode）。

所述装置还包括例如呈个人计算机形式的过程控制单元。所述过程控制单元适于响应于透射率和/或响应于由另外的感测单元提供的表示实验室样品的液体水平的另外的感测信号、特别响应于尖端感测信号来控制对实验室样品的处理。

所述过程控制单元可以响应于透射率并且响应于另外的感测信号、特别响应于尖端感测信号来启动和/或控制对实验室样品的处理。

实验室样品容器通常设计为由玻璃或透明塑料制成的管，并且通常在上端处具有开口。实验室样品容器可以用于容纳、存储和运输实验室样品，比如血液样品、（血液）血清或血浆样品、尿样品、分离胶、凝血（血细胞）或化学样品。特别地，通过手动和/或自动移液、通过在不同的实验室站之间运输实验室样品容器、通过操纵实验室样品容器、通过加盖/去盖或通过摇晃实验室样品容器，样品的一些部分可能在样品准备期间在实验室样品容器中以泡沫、液膜或液滴的形式出现，处于液体水平的某一距离处。实验室样品容器可以是旋转对称的，并且该对称轴线可以是竖直轴线。

在实施例中，所述过程控制单元还适于响应于透射率来确定实验室样品在实验室样品容器中的第一（液体）水平。

实验室样品容器可以容纳（液体）实验室样品和至少一种第二成分，特别是空气。第一（液体）水平可以描述在实验室样品容器中（液体）的实验室样品终止且第二成分开始所处的竖直位置。换言之，第一（液体）水平可以描述在（液体）实验室样品与第二成分之间的边界层的竖直位置。另外地，过渡相可以位于（液体）实验室样品与第二成分之间。过渡相可以包括（液体）实验室样品和第二成分的混合物，特别地，所述混合物可以是一个气泡、若干个气泡、泡沫或液体或液滴的薄膜。第一（液体）水平可以是在（液体）实验室样品与过渡相之间的边界层的竖直位置。

实验室样品、过渡相（如果存在的话）和第二成分可以在其透射率方面不同，并且因此，也许有可能感测实验室样品与过渡相（如果存在的话）以及第二成分之间的（多个）边界层。

所述过程控制单元还适于响应于尖端感测单元的信号来确定实验室样品的第二液体水平。基于移液尖端的和/或移液尖端中的电容和/或压力和/或电阻的液体水平检测分别被称为电容/压力/电阻液体水平检测（c/p/rlld）。还参考关于lld的基本功能原理的技术文献，例如，us5648727a。这些lld技术被用于可靠地控制移液尖端相对于样品表面（即，液体水平）的移动。移液尖端朝着管中的样品移动，并且在通过lld检测液体水平之后停止，并且然后以限定的固定浸入深度浸入到样品中。在样品的移液期间，移液尖端进一步浸入到样品中，以解决液体水平在移液（即，将样品吸入到移液尖端中）期间下降的问题。

关于尖端感测单元，也许不可能通过感测电容、电阻和/或压力来区分实验室样品和过渡相。因此，如果存在过渡相，则实验室样品的第二水平可以描述在过渡相与第二成分之间的边界层的竖直位置，或者如果不存在过渡相，则实验室样品的第二水平可以描述在实验室样品与第二成分之间的边界层的竖直位置。如果不存在过渡相，则第一水平和第二水平通常是相同的。

如果第一水平与第二水平的差异小于给定阈值，则所述过程控制单元可以适于导致或启动对实验室样品进行移液，并且如果第一水平与第二水平的差异超过给定阈值，则所述过程控制单元可以适于导致丢弃实验室样品。丢弃可以表示省略移液步骤。另外，丢弃可以表示实验室样品由定义的标志标记并且接受特定的处理，例如，样品被定位在实验室分析仪的输出区域中，以由实验室助理、助理检查或通过自动地破坏过渡相（通过例如将过渡相吸出来、往样品容器中轻微吹气或其他适当的动作）来检查。

在实施例中，所述光学感测单元包括第一光源，其发射具有第一波长的光，其中，具有第一波长的光被施加到实验室样品容器并且然后透射通过实验室样品容器。

第一光源的光可以作为光束传播通过实验室样品容器和实验室样品。第一光源的光束可以基本上垂直于实验室样品容器的竖直轴线传播，例如以相对于样品容器的竖直轴线成85度与95度之间的角度传播，比如89度与91度之间的角度。进一步地，所述光束可以基本上通过样品容器的竖直轴线传播。

所述光学感测单元还可以包括第一光检测器，其适于检测透射通过实验室样品容器的具有第一波长的光，并且适于生成第一光检测器信号，其指示以第一波长通过实验室样品容器的透射率。

第一波长可以基本上由实验室样品和第二成分透射。

所述光学感测单元可以包括第二光源，其发射具有第二波长的光，其中，具有第二波长的光被施加到实验室样品容器并且然后透射通过实验室样品容器。

第二光源的光可以作为光束传播通过实验室样品容器和实验室样品。第二光源的光束可以基本垂直于实验室样品容器的竖直轴线传播，例如以相对于样品容器的竖直轴线成85度与95度之间的角度传播，比如89度和91度之间的角度。进一步地，光束可以基本上通过样品容器的竖直轴线传播。

所述光学感测单元还可以包括第二光检测器，其适于检测透射通过实验室样品容器的具有第二波长的光，并且适于生成第二光检测器信号，其指示以第二波长通过实验室样品容器的透射率。

第二波长可以基本上被实验室样品吸收，并且第二波长可以基本上由第二成分透射。

所述过程控制单元可以被供应有第一光检测器信号和第二光检测器信号，并且可以适于响应于第一光检测器信号和第二光检测器信号以及尖端感测信号来控制对实验室样品的处理。

所述过程控制单元可以适于响应于第一光检测器信号并且响应于第二光检测器信号来确定第一水平。第一光检测器信号可以用作参考信号，例如通过计算第一光检测器信号与第二光检测器信号之间的商。关于用于液体水平检测的两个波长的使用，参考ep2770317a1。

所述过程控制单元可以被供应有用于确定第二水平的尖端感测信号。

在实施例中，第一光源发射具有在150nm与1380nm之间的范围中、特别是在400nm与1380nm之间的范围中的波长的光。

第一光源的波长可以具有低的水吸收率。

第二光源发射具有在1400nm与4000nm之间的范围中、特别是在1400nm与1600nm或1900nm与2500nm之间的范围中的波长的光。

特别地，用于第二光源和第一光源的波长被选择成使得它们在水中的吸收比在2与1000000之间的范围中。

在实施例中，驱动单元适于提供实验室样品容器相对于光学感测单元的竖直移动。驱动单元或另外的驱动单元适于提供实验室样品容器相对于尖端感测单元的竖直移动，即，（移液）尖端能够相对于实验室样品容器移动。

实验室样品容器的移动可以沿着实验室样品容器的竖直轴线的方向。

所述控制单元接收驱动单元和/或另外的驱动单元（如果存在的话）的相应的信号，以使光学感测单元所检测的液体水平和尖端感测单元所检测的液体水平相联系。所述驱动单元可以向所述过程控制单元提供相应的移动信号或位置信号，其指示光学感测单元和尖端相对于样品和/或样品容器的相应的相对竖直位置。

通过例如在操作期间注意使样品容器总是处于空间中的同一水平处，或者由公知技术（例如光阻挡件、或固定的接触探针或类似超声波传感器的固定的远程测量传感器）通过检测样品容器边缘或样品容器保持器边缘，两个所检测的液体水平能够彼此联系。

在另一实施例中，所述驱动单元和所述另外的驱动单元相同，并且例如驱动样品容器朝着移液尖端通过（trough）光学感测单元。

所述过程控制单元可以适于响应于由光学感测单元感测的针对实验室样品容器与光学感测单元之间的不同相对位置的透射率，并且响应于针对实验室样品容器与尖端之间的不同相对位置的尖端感测信号来控制对实验室样品的处理。

在实施例中，所述驱动单元适于使实验室样品容器旋转。所述驱动单元可以使实验室样品容器围绕实验室样品容器的竖直轴线旋转。

所述过程控制单元可以适于响应于针对被旋转的实验室样品容器的透射率和尖端感测单元的信号来控制对实验室样品的处理。

在实施例中，所述装置包括光阻挡件，其适于检测实验室样品容器到装置中的引入。所述装置可以适于在检测到引入时激活光学感测单元和/或尖端感测单元和/或过程控制单元。光学感测单元和/或尖端感测单元和/或过程控制单元的停用可以启动备用程序以用于减少所述装置的能量消耗。

该创造性的实验室自动化系统适于操纵和/或处理包括在实验室样品容器中的实验室样品。所述实验室自动化系统包括上文描述的创造性装置。

所述实验室自动化系统还包括在功能上耦连到所述装置的数个（例如，1至100个）实验室站。所述实验室站可以例如是预分析站、分析站和/或后分析站。

预分析站可以适于执行对样品、样品容器和/或样品容器载体的任何类型的预处理。

分析站可以适于使用样品或样品的一部分以及试剂来生成测量信号，所述测量信号指示分析物是否存在，以及如果存在的话，分析物的浓度。

后分析站可以适于执行对样品、样品容器和/或样品容器载体的任何类型的后处理。

预分析站、分析站和/或后分析站可以包括以下站中的至少一者：去盖站、重新加盖站、等分试样站、离心站、归档站、移液站、分类站、管类型识别站、样品品质确定站、追加缓冲液站、液体水平检测站和密封/去密封站。

在实验室自动化系统的实施例中，所述实验室自动化系统包括实验室移液站，其中，由过程控制单元控制实验室移液站。

所述实验室移液站可以适于响应于实验室样品的第一水平和/或第二水平来操作，以牢固且可靠地执行实验室样品的吸入。实验室移液站可以在取决于第一和/或第二水平的特定竖直吸入位置处执行对实验室样品的吸入。

实验室移液站可以包括尖端感测单元。

在实施例中，所述数个实验室站中的至少一个适于分析实验室样品。

特别是使用用于处理实验室样品的所述装置，用于对容纳在实验室样品容器中的实验室样品进行移液的方法包括以下步骤：为数个（例如，1至100个）竖直位置感测通过实验室样品容器的透射率，连续或同时感测取决于相对于样品的竖直移液尖端位置且呈尖端的和/或尖端中的电容、电阻和/或压力形式的尖端感测信号，以及响应于所述透射率、所述电容、电阻和/或压力，对实验室样品进行移液。

附图说明

将参考示意性地描绘本发明的实施例的附图详细描述本发明。详细地：

图1示意性地描绘了用于处理容纳在实验室样品容器中的实验室样品的装置，以及

图2示意性地示出了包括在图1中描绘的装置的实验室自动化系统。

具体实施方式

图1示意性地描绘了用于处理容纳在实验室样品容器2中的呈液体（血液）血清形式的实验室样品1的装置100。

除了血清1以外，实验室样品容器2还包含呈空气形式的第二成分7，以及呈包括血清1和空气7的混合物的泡沫形式的过渡相6。血清1、过渡相6和空气7在样品容器2内部形成为单独的层。

装置100包括光学感测单元3，其包括呈激光二极管形式的第一光源3a，其发射具有800nm的第一波长的光。具有该波长的光分别基本上由样品容器2的材料、血清1和空气7透射。

光学感测单元3还包括呈激光二极管形式的第二光源3c，其发射具有1550nm的第二波长的光并竖直间隔给定的竖直距离e。具有第二波长的光分别基本上由实验室样品容器2的材料和空气7透射，不过该具有第二波长的光被血清1阻挡或吸收。

第一光源3a和第二光源3c分别发射具有近似0.8nm的光束直径的光束，使得对应的光束沿着水平传播路径传播通过实验室样品容器2和相应的一种或多种成分。

呈光电二极管形式的第一光检测器3b被布置成与第一光源3a的竖直水平处于相同的竖直水平处。光检测器3b响应于向光检测器3b施加的具有第一波长的光功率生成第一光检测器信号lds1。第一光检测器信号lds1根据第一光源3a的第一波长表示通过实验室样品容器2的透射率。

呈光电二极管形式的第二光检测器3d被布置成与第二光源3c的竖直水平处于相同的竖直水平处。光检测器3d响应于向光检测器3d施加的具有第二波长的光功率生成第二光检测器信号lds2。第二光检测器信号lds2根据第二光源3c的第二波长表示通过实验室样品容器2的透射率。

装置100还包括尖端感测单元4，其包括移液尖端11。由尖端感测单元4提供的尖端感测信号tlds取决于移液尖端11相对于样品1的位置，因为其测量移液尖端11的电容或电阻或移液尖端11中的压力。因此，由尖端感测单元4提供的尖端感测信号tlds通常取决于血清1在样品容器2内部的液体水平。因此，能够基于尖端感测信号tlds来确定血清1的液体水平。还参考关于液体水平检测（lld）的基本功能原理的技术文献。电容、电阻和/或压力感测能够作为单个测量方法来使用或者用于任何组合中。

移液尖端11被放置在传统的移液管的端部处，例如用于吸出样品1的一部分。在此范围内还参考相关的技术文献。

装置100还包括过程控制单元5。过程控制单元5适于响应于由光学感测单元感测的透射率和例如表示移液尖端11的电容的尖端感测信号tlds来控制对血清1的处理。

装置100还包括呈拾取-与-放置单元形式的驱动单元8，其用于相对于光学感测单元3和移液尖端11竖直地移动实验室样品容器2。驱动单元8还适于使实验室样品容器2围绕实验室样品容器2的竖直轴线v旋转。驱动单元8还适于将实验室样品容器2插入到传统的实验室样品容器载体10中。驱动单元8还适于生成位置信号z。位置信号z表示实验室样品容器2的竖直位置。

所述装置还包括呈光阻挡件9形式的位置感测单元。光阻挡件9在功能上耦连到驱动单元8。光阻挡件9检测实验室样品容器2到装置100中的引入。装置100适于在检测到所述引入时激活光学感测单元3和/或尖端感测单元4和/或过程控制单元5。此外，光阻挡件9限定作为零或参考位置的竖直位置，即，来自驱动单元8的用于该参考位置的位置信号z具有限定的参考值，例如，零。因此，驱动单元8输出位置感测信号z，其指示实验室样品容器2的竖直位置，其中，光阻挡件9的竖直位置被限定为竖直参考位置。

过程控制单元5被供应有信号lds1、lds2和z并且适于响应于第一光检测器信号lds1和第二光检测器信号lds2来确定血清1在实验室样品容器2中的液体水平作为第一液体水平。光检测器信号两者都被映射到实验室样品容器2的底端。由于在第一光源3a与第二光源3c之间的竖直距离e，第一光检测器信号lds1和第二光检测器信号lds2错开了z=e。

在分析光检测器信号lds1和lds2之前，过程控制单元5匹配第一光检测器信号lds1和第二光检测器信号lds2。

在匹配光检测器感测信号lds1和lds2之后，过程控制单元5从信号lds1和匹配的lds2的消减和释放计算液体水平。比较结果针对其改变的竖直位置被确定为血清1的第一（液体）水平。关于该方面的另外的细节，参考ep2770317a1。

如果标签被粘合到实验室样品容器2或在光学路径中存在其他消减元件，则光检测器感测信号lds1和lds2可能不具有足够的信号强度。在这种情况下，过程控制单元计算匹配的第二光检测器信号与光检测器信号lds1之间的商q（包括信号平滑、极限等），其中将商q与给定阈值的值进行比较。如果这仍然不足够，则驱动单元8可以使实验室样品容器2围绕实验室样品容器2的竖直轴线v旋转，以导致测量路径最终穿过减少数量的标签层，并且可以重复测量。因此，可以发现具有更少的标签层的测量路径，从而增大感测信号的信噪比。

过程控制单元5适于响应于尖端感测单元4的尖端感测信号tlds和信号z来确定血清1在实验室样品容器2中的水平作为第二液体水平。出于该目的，过程控制单元5在功能上耦连到尖端感测单元4，使得指示尖端感测单元4的和/或尖端感测单元4中的电容、电阻和/或压力的信号tlds被提供给过程控制单元5。当尖端11开始与液膜、在样品容器2的表面处的液滴或在合适的液体水平上方的泡沫接触时，尖端11的和/或尖端11中的电阻、电容和/或压力也将改变。确定第二液体水平的原理被称为电容/压力/电阻液体水平检测（c/p/rlld）。还参考关于利用尖端的lld的基本功能原理的技术文献。

在所讨论的图1的示例中，由于过渡相6的存在或例如样品容器在样品容器保持器中的错误放置，第二液体水平和第一水平与彼此偏离。过程控制单元5适于确定第一液体水平与第二液体水平之间的偏差，例如，差的绝对值，并且将该偏差与例如3mm的给定阈值进行比较。如果所述偏差小于给定阈值，则过程控制单元5导致对实验室样品1进行移液。如果所述偏差大于或等于给定阈值，则过程控制单元5导致丢弃实验室样品1。

图2示意性地示出实验室自动化系统200，其包括在图1中描绘的装置100、示例性的实验室站210、离心机站230、包括移液站250的等分试样器（aliquoter）单元240。

装置100和移液站250借助于传统的数据总线或现场总线在功能上耦连。不言而喻，系统可以包括另外的实验室站，比如预分析站、分析站和后分析站。

移液站250将样品1的一部分转移至一个或多个辅助管（未示出）。如果过程控制单元5在两个液体水平之间的偏差小于给定阈值的情形中启动样品1的移液，则移液站250适于对样品1进行移液。如果过程控制单元5在两个液体水平之间的偏差大于或等于给定阈值的情形中控制丢弃血清1，则移液站250适于丢弃整个样品，即，省略移液步骤。

系统200还包括样品容器运输单元，其适于在装置100、移液站250以及另外的实验室站（例如实验室站210）之间运输样品容器2。所述样品容器运输单元包括数个样品容器载体10和输送机220，其中，样品容器载体10被附接到输送机220。

可以在实验室自动化系统200的不同位置处替代地提供光学感测单元3和尖端感测单元4。可以例如在所谓的原位分类（in-sort）站处提供光学感测单元3，其中，包括对应的样品的实验室样品容器2被插入到系统200中。因此，当把样品容器插入到系统200中时，可以确定第一液体水平。尖端感测单元4可以在功能上耦连到等分试样器单元240，使得可以在对实验室样品1进行移液之前和/或在对实验室样品1进行移液期间确定第二液体水平。