探测液体中凝块的方法和装置及实验室自动化系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种探测液体(2)中凝块(1)的方法和装置以及一种包括所述装置的实验室自动化系统，所述液体(2)盛放在样本容器(3)中。所述方法包括的步骤有：a)通过第一光源(4)使具有第一波长的光照射在样本容器(3)上可改变的竖直照射位置(P_0至P_n)，从而使得由第一光源(4)照射出的光沿着第一测量路径穿过样本容器(3)；b)测量出沿着第一测量路径穿过并离开样本容器(3)的具有第一波长的光的强度；以及c)根据测出的强度探测凝块(1)。
【专利说明】探测液体中凝块的方法和装置及实验室自动化系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及探测液体中凝块的方法和装置，所述液体盛放在样本容器中，并且，还涉及包括所述装置的实验室自动化系统。
【背景技术】
[0002]在本【技术领域】中，实验室自动化样本容器盛放有需进行处理的离心血样。血样可通过分离介质被分离成血清和凝血(血细胞)。例如，如果必须要生成测定量的血清的话，则部分的血清必须要例如通过吸液管装置传送到另一样本容器中。如果血清中有凝块出现的话，吸液管装置就不能正常工作，这是因为凝块会堵塞或关闭吸液管装置的开口。
[0003]US5, 540，081B公开了一种带凝块探测的吸液管装置。凝块探测的根据是用压力传感器获得的测量压力差。
【发明内容】
[0004]本发明的技术目标是为了提供一种探测液体中凝块的方法和装置及对应的实验室自动化系统，以提供可靠且成本低廉的凝块探测。
[0005]本发明通过提供一种探测液体中凝块的方法、一种适用于实施所述探测液体中凝块的方法的装置以及一种用于处理盛放在样本容器中的组分的实验室自动化系统来实现这一目标。
[0006]本发明提供的方法是用于探测液体中的凝块，所述液体盛放在传统的样本容器中。凝块一般包含有脱纤维蛋白原血纤维(afibrinogenaemia fibers)、凝结物、脂肪/蛋白质凝集块等。
[0007]样本容器包括离心血样。血样被分离为血清(或血浆)和其它组分，例如凝血(血细胞)和分离介质(凝胶)。血清或血浆是液体。血清或血浆、分离介质和凝血可作为水平分隔开的不同层而被盛放在样本容器中。样本容器的内容物中不含有反应物。换句话说，在凝块探测期间和凝块探测之前，不将任何反应物(尤其是任何引起凝结反应的反应物)添加到样本容器的内容物中。
[0008]具有第一波长的光从第一光源被照射或投射到样本容器上。光源可以是，例如激光二极管，其中由激光二极管发射的光被传统的准直器校准，从而使得该光以具有限定直径和空间方向的光束形式发射出去。
[0009]样本容器可以是在实验室自动化中所用的传统圆柱形样本试管。样本容器或试管可具有基本为圆形的横截面(从顶部观察)。
[0010]样本容器的竖直照射位置或竖直投射位置可改变，光可垂直于的竖轴发射，从而使得光沿着第一测量路径穿过样本容器，所述第一测量路径也垂直于竖轴。垂直的意思是指范围在85度到95度之间的角，比如89度到91度之间。进一步说，第一测量路径可与样本容器的竖轴交叉，也就是通过样本容器的中心。
[0011]接下来，对从第一光源发出，沿着第一测量路径穿过并穿出样本容器的光的强度进行测量。换句话说，沿着第一测量路径测量具有第一波长的光的传输。
[0012]具有第一波长的光基本上是由血清、血浆、分离介质和样本容器的材质进行传输的，但基本上会受到凝块的阻挡或吸收，因此如果有凝块位于第一测量路径上的话，那么对应的测出的强度就会显著地降低甚至可能会接近为零。
[0013]样本容器相对于第一光源进行移动而不改变竖直照射位置，从而使得第一光源所照射出的光沿着不同于第一测量路径的第二测量路径穿过样本容器。所述第二测量路径也垂直于样本容器的竖轴。进一步说，第二测量路径可与样本容器的竖轴交叉，也就是通过样本容器的中心。
[0014]由第一光源产生的具有第一波长的光垂直于样本容器竖轴被照射到样本容器上，从而使得光沿着第二测量路径穿过。
[0015]对穿过第二测量路径并穿出样本容器的光的强度进行测量。换句话说，沿着第二测量路径测量具有第一波长的光的传输。
[0016]如果有凝块存在，凝块根据与第一测量路径对应测出的强度和与第二测量路径对应测出的强度而被探测出来。
[0017]如果有凝块存在，当第一测量路径的测出的强度与第二测量路径的测出的强度的差异大于给定量，凝块可在给定的竖直照射位置处被探测出来。
[0018]为了使样本容器相对于第一光源移动，样本容器可绕样本容器的竖轴旋转。替换地或另外地，第一光源可绕样本容器的竖轴旋转。
[0019]竖直照射位置可以发生改变，以便例如收集到对应于不同竖直照射位置的另外的测出的强度。这样例如可以用于探测竖直凝块边界。
[0020]具有第二波长的光可被照射到处于不同竖直照射位置的样本容器上。对应第一和第二波长的竖直照射位置可以是一样的。
[0021]可在不同的竖直照射位置对具有第二波长的穿出样本容器的光的强度进行测量，而组分或层的位置(例如分离介质、血清和凝血的位置)可根据与第二波长对应测出的强度和与第一波长对应测出的强度而被计算出来。可如US2012 / 0013889A1中所公开的那样实施有关组分位置计算的方法，所述公开的内容作为引用并入本文。
[0022]组分竖直位置的计算可在凝块探测之前完成。可仅对给定的组分实施凝块探测，例如仅对血清或血浆实施凝块探测。
[0023]用于计算分离介质、血清和凝血的位置的至少部分硬件也可用于凝块探测中，从而达到降低成本和复杂度等目的。
[0024]第一波长范围可从400nm到1200nm。第一波长可被选择成使得具有第一波长的光能够基本不衰减地穿过液体和分离介质。换句话说，具有第一波长的光基本上是由血清、血浆、分离介质和样本容器的材质进行传输的，但基本上会受到凝块的阻挡或吸收，因此如果有凝块位于第一测量路径上的话，那么对应的测出的强度就会显著地降低甚至可能会接近为零。
[0025]第二波长范围可从1300nm到1700nm。第二波长可被选择成使得具有第二波长的光基本上被液体吸收但能够基本无衰减地穿过分离介质。换句话说，第二波长基本上会受到凝块、血清、血浆、和凝血的阻挡或吸收，但基本上是由分离介质和样本容器的材质进行传输的。[0026]通过改变竖直照射位置的方式，样本容器可被插入到样本容器架或载台中，其中同时地实施凝块探测。通过并行地实施两个任务，即凝块探测和插入架，可以减少整体的处理时间。
[0027]本发明提供的装置适用于探测液体中的凝块，所述液体被盛放在样本容器中。所述装置适用于实施上面介绍的方法。
[0028]所述装置包括第一光源，如包括有对应准直光学器件的激光二极管，所述第一光源适用于将具有第一波长的光例如，垂直于样本容器竖轴照射到处于可改变的竖直照射位置的样本容器上。
[0029]所述装置进一步包括第一测量单元，如光敏二极管或光敏晶体管，该第一测量单元适用于测量沿着第一测量路径穿过并穿出样本容器的具有第一波长的光的强度。
[0030]所述装置进一步包括运算单元，如微处理器，所述运算单元适用于根据测出的强度而进行凝块探测。
[0031]所述装置可包括驱动单元，所述驱动单元适用于夹持并相对于第一光源移动样本容器。例如，驱动单元可以绕着样本容器的竖轴旋转样本容器。
[0032]所述装置可包括第二光源，所述第二光源适用于将具有第二波长的光照射到处于不同的竖直照射位置的样本容器上，所述装置还包括对应的第二测量单元，其适用于测量具有第二波长并穿出样本容器的光的强度。
[0033]根据与第二波长对应测出的强度和与第一波长对应的测出的强度，运算单兀可适用于计算被盛放在样本容器中组分(例如分离介质、血清或血浆和凝血)的竖直位置。
[0034]本发明提供的实验室自动化系统适用于处理盛放在样本容器中的组分。
[0035]所述系统包括如上介绍的装置。
[0036]所述系统进一步包括与装置功能联接的至少一个实验工作站。所述系统可包括不同的实验工作站，比如预分析工作站、分析工作站和后分析工作站。
[0037]所述装置和所述实验工作站可通过数据总线而在功能上联接起来，该数据总线能够完成装置和实验工作站之间的数据交换。
[0038]所述实验工作站适用于根据凝块探测来进行操作。
[0039]所述实验工作站可以是具有吸液管单元的定量取样单元(aliquoter),所述吸液管单元具有梢部，其中在定量取样期间，该定量取样单元适用于根据探测到的不同组分间的至少一个交界面的竖直位置来控制梢部的竖直位置，从而仅将想要的那个组分输送到次级管中。进一步说，定量取样单元根据由探测凝块的装置提供的凝块探测结果来控制定量取样过程。例如，如果探测到有凝块的话，定量取样单元可以控制梢部的竖直和/或水平位置从而使得梢部不会被凝块阻塞或吸附住。或者，包括有凝块(或给定数目的多个凝块和/或尺寸超过阈值的凝块)的样本容器可从进一步的处理过程中略去。
[0040]所述系统可进一步地包括样本容器运输单元，所述样本容器运输单元适用于在不同的实验工作站间运输样本容器。样本容器运输单兀包括一定数量的样本容器载台，例如10至200个。驱动单元适用于与凝块探测并行地将样本容器插入到样本容器载台中，进而提闻了整体的处理能力。
[0041]样本容器运输单元可包括传送器(带)，其中样本容器载台附连于传送器上。【专利附图】
【附图说明】
[0042]本发明现在将参照附图进行介绍，其中
[0043]图1示意性地示出了用于探测液体中凝块的装置，所述液体被盛放在样本容器中，
[0044]图2示意性地示出了用于探测液体中凝块的方法，所述方法使用的是图1中所示的装置，
[0045]图3示意性地示出了包括图1中所示的装置的实验室自动化系统，以及
[0046]图4示意性地示出了图3中所示的实验室自动化系统更详细的外观。
【具体实施方式】
[0047]图1示意性地示出了用于在(血液)血清2形式的液体中探测凝块I的装置100。
[0048]传统的透明样本容器3包括离心血样。血样被分离介质9分离为血清2和凝血8。血清2、分离介质9和凝血8作为不同的水平分离层而被包含在样本容器3中。样本容器3的内容物中是没有反应物的，也就是说，在进行凝块探测期间和之前，不将任何反应物(尤其是任何引起凝结反应的反应物)添加到样本容器3的内容物中。可去除的帽16封闭样本容器3。
[0049]装置100包括第一光源和对应的传统准直光学器件(未示出)，所述第一光源以发射具有800nm的第一波长的光的激光二极管4的形式存在。在与激光二极管4处于同一竖直高度上的相对侧设置有以光敏二极管5形式存在的第一测量单元(以及对应的模数电路，未示出)，光敏二极管5适用于测量由激光二极管4发射出并沿着测量路径行进穿过样本容器3的光的强度。
[0050]装置100进一步地包括第二光源和对应的传统准直光学器件(未示出)，所述第二光源以发射具有1550nm的第二波长的光的激光二极管6的形式存在。在与激光二极管6处于同一竖直高度上的相对侧设置有以光敏二极管7形式存在的第二测量单元，光敏二极管7适用于测量由激光二极管6发射出并沿着测量路径穿过样本容器3的光的强度。
[0051]装置100进一步地包括以取放单元10的形式存在的驱动单元，用于相对激光二极管4和6以及光敏二极管5和7竖直地移动样本容器3。取放单元10还适用于绕着圆柱形样本容器3的竖轴Z来旋转样本容器3。
[0052]以微处理器11的形式存在的运算单元在功能上联接至激光二极管4和6、光敏二极管5和7以及取放单元10。
[0053]微处理器11可控制激光二极管4和6连续地发出光线或仅在离散的竖直位置处发出光线。微处理器11可进一步地控制激光二极管4和6生成光脉冲。
[0054]微处理器11还读取光敏二极管5和7以收集在不同竖直位置处测出的强度。
[0055]微处理器11还控制取放单元10进行竖直移动和旋转。
[0056]微处理器11还根据读取到的测出的强度而用传统手段计算分离介质9和血清2的竖直位置。例如，这可以如US2012 / 0013889A1中公开的那样来实现。
[0057]微处理器11还适用于探测所示的凝块I，下面将参考图2进行介绍。
[0058]图2示意性地示出了探测凝块I的方法。
[0059]图2示出了许多不同的竖直(照射)位置P_0至P_n。[0060]从竖直照射位置P_0开始，由激光二极管4产生的光垂直于样本容器3竖轴Z照射到样本容器3上，从而使得光沿着具有竖直照射位置P_0的第一测量路径R_1穿过样本容器3。
[0061]测量得到的是光沿着第一测量路径R_1穿过所得的强度。
[0062]现在，在不改变竖直照射位置P_0的情况下，使样本容器3绕竖轴Z旋转例如45度，从而使得由第一激光二极管4照射出的光沿着不同于第一测量路径1?_1的第二测量路径1?_2而穿过样本容器3。
[0063]现在测量得到的是光沿着第二测量路径R_2穿过所得的强度。
[0064]可选地，仍旧在不改变竖直照射位置P_0的情况下，可相对起始角度使样本容器3绕竖轴Z进一步地旋转例如-45度，从而使得由第一激光二极管4照射出的光沿着不同于测量路径R_1和R_2的第三测量路径R_3而穿过样本容器3。相应地，测量得到的是光沿着第三测量路径R_3穿过所得的强度。
[0065]不言而喻，即使是多于三条的不同测量路径也是可以想到的。
[0066]在测量完与测量路径Rl至R3相对应的强度之后，微处理器11将测出的强度进行比较。如果这些强度的差异大于给定的量，即可探测出凝块。由于没有凝块出现在竖直照射位置p_0处，所以测出的强度基本上相同从而未探测出凝块。
[0067]现在将竖直照射位置改变成竖直照射位置P_l，使用所得的测量路径Rl至R3重复上面介绍过的步骤。竖直照射位置P_1的测量路径Rl至R3与竖直照射位置P_0的测量路径Rl至R3的区别仅在于它们的竖直位置不同。由于没有凝块出现在竖直照射位置P_1处，所以测出的强度基本上相同从而未探测出凝块。
[0068]现在将竖直照射位置改变成竖直照射位置P_2，使用所得的测量路径Rl至R3重复上面介绍过的步骤。
[0069]如图中所示，绘出的是在该竖直照射位置的测量路径R2的测出的强度，测量路径R2的测出的强度下降了，这是由于凝块I位于测量路径R2内。由于凝块I不位于测量路径Rl和R3内，所以对应的测出的强度显著地高于与测量路径R2对应的测出的强度。因此，通过比较测出的强度可探测出凝块I。
[0070]通过改变竖直照射位置的方式，样本容器3被至少部分地插入到样本容器载台12中。通过并行地实施两项任务，即凝块探测和载台插入，可节约整体的处理时间。
[0071]通过这种方法可以确定地探测出并不严格关于竖轴Z对称分布的凝块，这是由于所述凝块会使得测出的强度产生差异的缘故。
[0072]将竖直照射位置改变到最终的竖直照射位置P_n，该位置表示的是血清2的末端竖直位置。可在凝块探测之前就通过传统做法确定血清2的末端竖直位置。
[0073]在某些特定情况下，可以不旋转样本容器3就能将凝块确定出来。例如，如果在进行凝块探测之前就用传统手段将血清2和分离介质9的竖直交界面确定出来的话，那么，当血清2内的某个竖直照射位置处测出的强度低于给定阈值和/或小于与血清2内与另一竖直照射位置对应的测 出的强度时，其可被监测。如果是属于这种情况，那么凝块就可以被确定出来。
[0074]使用该方法，即使是关于竖轴Z基本对称分布的凝块也可被可靠地探测出来。进一步说，一个凝块的竖直和水平边界和/或一定数量的凝块可被确定出来。[0075]图3示意性地示出了实验室自动化系统，该实验室自动化系统包括装置100、离心机15、和示例性的以定量取样单元14的形式存在的实验工作站。装置100和定量取样单元14通过传统的数据总线或现场总线功能性联接起来。不言而喻，系统可包括另外的实验工作站，比如预分析工作站、分析工作站和后分析工作站。
[0076]通过离心机15进行离心处理之后或已经在架子上接受过离心处理的样本容器3
可供使用。
[0077]定量取样单元14将部分的血清2传送到一个或多个次级管(未示出)中。定量取样单元14通常包括吸液管单元(未示出)，该吸液管单元具有梢部(未示出)，其中在定量取样期间，该定量取样单元14适用于根据探测到的血清2和分离介质9之间交界面的竖直位置而控制梢部的竖直位置，从而令梢部保留在分离介质9上方的血清2内。
[0078]此外，定量取样单元14根据由探测凝块的装置100所提供的凝块探测结果而控制定量取样过程。例如，如果探测到凝块1，那么定量取样单元14可控制梢部的竖直和/或水平位置从而使得梢部不会被凝块I阻塞或吸附住。或者，包括有凝块I (或给定数目的多个凝块和/或尺寸超过阈值的凝块)的样本容器3可从进一步的处理过程中略去。
[0079]系统进一步包括样本容器运输单元，适用于在装置100、定量取样单元14和另外的实验工作站(未不出)之间运输样本容器3。该样本容器运输单兀包括一定数量的样本容器载台12和传送器13，其中样本容器载台12附连于传送器13上。
[0080]图4示意性地示出了更详细的驱动单元或取放单元10以及样本容器运输单元。
[0081]驱动单元或取放单元10包括抓取样本容器3的机械爪。驱动单元或取放单元10进一步包括在光源4、6以及测量单元5、7与样本容器3之间提供相对运动的机构，所述运动同时包括与圆柱形的样本容器3中心轴Z对齐的大致竖直方向上的运动以及绕样本容器3中心轴Z在旋转方向上的运动。
[0082]驱动单元或取放单元10将样本容器3插入到对应的样本容器载台12中，其中装置100同时探测出交界面的竖直位置并实施凝块探测。在插入期间，传送器13停止运动。插好之后，传送器13继续移动以便使空的样本容器载台12位于取放单元10的下方，使得另外的样本容器3可被插入到空的样本容器载台12中。
【权利要求】
1.一种探测血清(2)中凝块(I)的方法，所述血清(2)被盛放在样本容器(3)中，所述样本容器(3)包括离心血样,所述血样被分离为所述血清(2)和至少一种其它组分(8，9)，所述方法包括如下步骤: a)在竖直照射位置$_0至？_11)利用第一光源(4)将具有第一波长的光照射在样本容器(3)上，使得由第一光源(4)照射出的光沿着第一测量路径(R_l)穿过样本容器(3)； b)测量出沿着所述第一测量路径(Rl)穿过并离开样本容器(3)的具有第一波长的光的强度； c)不改变竖直照射位置$_0至？_11)，相对于第一光源(4)移动样本容器(3)，以使由所述第一光源(4)照射出的光沿着不同于所述第一测量路径(R_l)的第二测量路径(R_2)穿过样本容器(3)； d)测量出沿着所述第二测量路径(R_2)穿过并离开样本容器(3)的具有第一波长的光的强度；以及 e)根据与所述第一测量路径(R_l)对应测出的强度和与所述第二测量路径(R_2)对应测出的强度探测凝块(I)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中 如果对应于第一测量路径(R_l)测出的强度与对应于第二测量路径(R_2)测出的强度的差异大于给定的量，那么相应于给定的竖直照射位置$_0至？_11)探测出凝块(I)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中 -为了相对所述第一光源(4)而移动样本容器(3)，所述样本容器(3)和/或所述第一光源(4)绕着所述样本容器(3)的竖轴(Z)进行旋转。
4.根据权利要求1所述的方法，包括如下步骤: -改变竖直照射位置(PJ)至P_n)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中 -在被改变的竖直照射位置(P_0至P_n)处重复步骤a)和b)，其中步骤e)进一步包括根据与具有不同的竖直照射位置$_0至？_11)的第一测量路径对应测出的强度而探测凝块⑴。
6.根据权利要求1所述的方法，包括如下步骤: -在不同的竖直照射位置$_0至？_11)将具有第二波长的光照射在样本容器(3)上； -在所述不同的竖直照射位置$_0至？_11)处测量离开样本容器(3)的具有第二波长的光的强度；以及 -根据与所述第二波长对应测出的强度和与所述第一波长对应的测出的强度而计算出分离介质(9)和至少一种其它组分(8，9)的竖直位置。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一波长的范围从400nm到1200nm。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二波长的范围从1300nm到1700nm。
9.根据权利要求4所述的方法，其中 -通过改变所述竖直照射位置(P_0至？_11)，将样本容器插入到样本容器载台(12)中。
10.一种适用于实施根据权利要求1的方法的装置(100)，所述装置(100)包括: -第一光源⑷； -第一测量单元(5)，适用于测量离开样本容器(3)的具有第一波长的光的强度；以及-运算单元(11)，适用于根据测出的强度而探测凝块(I)。
11.根据权利要求10所述的装置(100)，包括 -驱动单元(10)，用于相对于所述第一光源(4)移动样本容器(3)。
12.根据权利要求10所述的装置(100)，包括 -第二光源(6)，适用于在不同的竖直照射位置$_0至？_11)将具有第二波长的光照射在样本容器(3)上；以及 -第二测量单元(7)，适用于测量离开样本容器(3)的具有第二波长的光的强度，其中所述运算单元(11)适用于根据与第二波长对应测出的强度和与第一波长对应测出的强度而计算出分离介质(9)和至少一种其它组分(8，9)的位置。
13.一种用于处理盛放在样本容器(3)中的组分的实验室自动化系统，所述系统包括: -根据权利要求10所述的装置(100)，以及 -至少一个定量取样单元(14)，所述定量取样单元与所述装置(100)功能性联接，其中所述定量取样单元(14)适用于根据凝块探测的情况而实施定量取样操作。
【文档编号】G01N1/28GK104007067SQ201410142908
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2013年2月21日
【发明者】D·克里尼克 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司