專利名稱：采用模塊試劑傳送裝置增加自動臨床分析儀的容量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動處理患者生物流體，如尿液、血清、血漿、腦脊液等類似物的方法和裝置。特別地，本發(fā)明提供了一種改進的方法，以便經濟地提高臨床分析儀中患者樣品的處理量，所述分析儀用于進行多種不同臨床測定。
背景技術：
通過對患者感染部位、體液或膿腫樣品的分析測定，可由此進行各種與患者診斷和治療相關的檢測。所述患者的樣品通常置于樣品管中，從樣品管中抽取并與特定反應容器或反應試管中的各種試劑結合，培養(yǎng)并分析，以有助于對患者的治療。在常用的診斷化學分析中，在不同時間將一種或兩種測定試劑加到已知濃度的液體樣品中，將樣品-試劑組合物混合并培養(yǎng)。進行詢問測量、濁度或熒光或者吸收讀數(shù)或類似過程來確定終點值或者比值，可以采用公知的標定技術從這些值中得出分析物的量。
盡管有多種已知的對樣品進行化學、免疫測定和生物檢測的臨床分析儀存在，由于改進運行成本效率的需要增加，分析臨床技術受到了挑戰(zhàn)。由于檢驗科對測定處理量的需求增加、對額外分析物進行新的測定、分析結果的準確性以及試劑的低消耗的需要，現(xiàn)代自動臨床分析儀通常必須更大、更復雜和昂貴。因此，檢驗科陷入了功能性增加和資金投入最小化之間的矛盾之中。特別地，不論要進行的測定如何，檢驗科通常通過增加分析儀的處理量來解決縮短檢測時間的需求。
保持自動分析儀高處理量的一個重要方面在于通過多種不同測定方法和信號檢測步驟快速處理多種樣品的能力。如果額外費用沒有作為資金投入，可通過購買新的分析儀來增加處理率。這種辦法對實驗室人員來說通常是不能接受的，因而需要以合適的額外資金投入，使新的或改進的臨床分析儀具有增加處理量的能力。已經開發(fā)了解決這一問題的替代方法，而沒有直接解決資金投入的問題。
在美國專利No.5434083中采用一種旋轉的反應容器行列(reaction vessel train)，其中每個檢測項目的分析時間設定為與反應鏈上的反應容器的循環(huán)次數(shù)的數(shù)目(循環(huán)數(shù))相對應。一種反應容器更新設備根據循環(huán)數(shù)選擇性地控制每個反應容器。因此，在反應鏈上需要的反應時間短的檢測項目以較少的循環(huán)數(shù)進行處理，需要的反應時間長的檢測項目以較多的循環(huán)數(shù)進行處理。
在美國專利No.5576215中，對分析儀進行操作，使用于對患者樣品進行測定的不同設備按照調度程序產生的調度表來進行操作。調度程序確定所述設備對每種生物樣品進行操作的間隔期，作為輸入的負載列表的函數(shù)，并安排儀表系統(tǒng)運行和該確定的間隔期。通過按照產生的時間表運行分析儀的儀表系統(tǒng)，分析儀執(zhí)行對生物樣品的測定。
在美國專利No.5846491中，通過采用具有一裝置的分析儀控制系統(tǒng)來增加處理量，該裝置用于將測定源分配到一個反應容器中，作為該容器的循環(huán)時間的函數(shù)，并按照從多個不同的預定時間表中選取的一個時間表將反應容器從一個測定源工作站直接傳遞到另一個。
在美國專利No.5985672中，還通過對采用同心布置的培養(yǎng)及處理轉盤的樣品中的分析物使用預處理器來實現(xiàn)高速處理的需要，該預處理器用于對樣品進行免疫測定。單個傳送工作站使裝有樣品和試劑的反應容器可在轉盤之間移動。在處理轉盤上對樣品進行分離、清洗并混合，并在培養(yǎng)轉盤上培養(yǎng)，由此提高了處理量。
通過這些自動臨床分析儀領域的現(xiàn)有技術的討論，可以看出，在增加處理效率方面取得了相當大的進步的同時，對臨床分析儀來說仍存在一些沒有滿足的需要，即以所需額外資金投入最少的簡化方式使處理量增加。特別地，對臨床分析儀來說仍存在一種沒有滿足的需要，即在相對低水平的資金投入下與增加的要求相適應，使處理量增大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供一種自動臨床分析儀，其中通過直接、成本相對較低地安裝額外的試劑源，可以使處理量增加。分析儀包括一個可旋轉的檢測反應轉盤，用于支承沿著不變的方向步進旋轉的反應試管，步進旋轉由靜止的停止時間所間隔，在該停止過程中檢測裝置對反應試管中裝有的檢測混合物進行操作。象本發(fā)明所構想的那種臨床分析儀具有一個初始試劑存儲區(qū)域，以及多個常用的檢測操作工作站，如傳感器、試劑添加工作站、混合工作站、分離工作站及類似裝置。由于臨床實驗室檢測負載的增加而導致的分析儀處理量增加的任務通過為分析儀提供初始處理量水平來實現(xiàn)，其中進行測定的能力受到象試劑源等操作源的容量的限制。如果并且當檢驗科檢測負載的增加超過初始的處理量水平時，通過逐漸增加額外的操作源，如試劑源等來提供額外的測定試劑，從而得到用于進行測定的額外處理量容量。


通過下列結合作為本發(fā)明一部分的附圖的詳細描述，可更加充分地理解本發(fā)明，其中圖1是具有優(yōu)越性的本發(fā)明的自動分析儀的平面示意圖；圖2是圖1中的分析儀的一部分的放大平面示意圖；圖3是自動化等分容器陣列存儲和處理單元的正面透視圖；圖4是等分容器陣列的正面透視圖；圖5是具有優(yōu)越性的本發(fā)明的自動分析儀的平面示意圖；圖6是設有第一額外試劑源的圖1中的分析儀的平面示意圖；以及圖7是設有第二額外試劑源的圖1中的分析儀的平面示意圖。
具體實施例方式
圖1與圖2一起以示意的方式顯示了一種有利于實現(xiàn)本發(fā)明的自動化學分析儀10的元件，分析儀10包括反應轉盤12，該反應轉盤支承其中形成有試管插口20的外層試管轉盤14和其中形成有試管插口22的內層試管轉盤16，外層試管轉盤14和內層試管轉盤16由開口的槽18隔開。試管插口20用于容納多個反應試管24，如轉讓給本發(fā)明的受讓人的共同待審專利申請序列號No.10/623,436中公開的反應試管24，其中裝有進行常規(guī)的臨床和免疫測定的各種試劑和樣品液；而容器口22用于容納多個含有專用于超高靈敏度發(fā)光免疫測定的試劑的反應容器25。反應轉盤12采用步進運動的方式沿著恒定的方向旋轉，步進運動由反應轉盤12保持靜止期間的恒定停止時間所間隔，計算機控制的測定運行裝置13，如傳感器、試劑添加工作站、混合工作站及類似裝置等，根據需要對試管24和反應容器25中所含的測定混合物進行操作。
分析儀10由計算機15執(zhí)行的基于以機器語言編寫的計算機程序軟件控制，如由Dade Behring Inc，Deerfield，IL.出售的Dimension臨床化學分析儀，其為基于計算機的電化學控制程序領域的技術人員廣泛采用。計算機15還執(zhí)行應用軟件程序，使分析儀10中的各種分析裝置17進行測定。
溫度受到控制的試劑存儲區(qū)26存儲多個多室的細長試劑筒30，如轉讓給本發(fā)明的受讓人的共同待審專利申請序列號No.09/949,132中公開的試劑筒，當需要進行預定測定時，在孔32中可容納試劑。
帶有輸入管線34A和輸出管線34B的雙向輸入和輸出樣品管傳遞系統(tǒng)36，將輸入的裝有待測液體樣本并安裝在樣品管架42上的每個樣品管40傳送到液體取樣臂44的取樣弧(sampling arc)中。容納于樣品管40中的液體樣本則可通過采用常用的條形碼閱讀儀閱讀樣品管上設置的條形碼標記來識別，以便從其它條目中確定待檢測患者的身份、要進行的測試、樣品的等分試樣是否保持在分析儀10中以及如果是的話在什么時間階段。通常還將條形碼標記設置于樣品管架42上，并采用安裝于整個分析儀10上的大量的條形碼閱讀儀來確定、控制并跟蹤樣品管40和樣品管架42的位置。
取樣臂44支承安裝于旋轉軸48上的液體取樣探頭46，使取樣臂44的運動畫出一個弧形，其與樣品管傳送系統(tǒng)36和等分試樣容器陣列傳送系統(tǒng)50相交，如圖3中所示。根據進行必須的測定以及供給要由分析儀10保持在周圍室38中的樣品等分試樣所需要的樣品的量，可操作取樣臂44以便從樣品管40中抽取液體樣品并將等分的樣品分配到等分容器陣列52中的一個或多個容器52V中，如圖4中所示。
等分容器陣列傳送系統(tǒng)50包括一個等分容器陣列儲存及分配模塊56和一些線性驅動馬達58，其用于在一些等分容器陣列軌道57中雙向傳遞等分容器陣列52，所述等分容器陣列軌道57位于設置在鄰近反應轉盤12的樣品抽取和分配臂54的下方。樣品抽取和分配臂54由計算機15控制，并用于采用常規(guī)的液體探頭54P從安裝于軌道57中的取樣位置的單個容器52V中抽取可控制量的樣品，然后液體探頭54P穿梭到分配位置，在此將適當數(shù)量的抽取樣品分配到試管插口20中的一個或多個試管24中，用于通過分析儀10來檢測一種或多種分析物。在樣品分配到反應試管24中以后，根據需要采用常規(guī)傳送裝置在等分容器陣列傳送系統(tǒng)50、周圍小室38和棄置區(qū)(未顯示)之間移動等分容器陣列52。
反應試管裝載工作站68和反應容器裝載工作站63分別布置成鄰近外層試管轉盤14和內部容器轉盤16，并用于采用例如可轉移的機械臂65，如后面所描述的那樣橫向將反應試管24裝載到試管插口20中，并將反應容器25裝載到容器口22中。在操作時，在清洗工作站67中對已經完成測定的用過的試管24進行清洗和干燥，如在轉讓給本發(fā)明的受讓人的共同待審專利申請序列號No.10/623,360中公開的那樣。除非存在如在轉讓給本發(fā)明的受讓人的共同待審專利申請序列號No.10/318,804中公開的另外說明的原因，使用過的試管24清洗后可用于進行后續(xù)測定。試管卸載工作站59用于將不可使用的試管24再次采用可移動的機械臂65從試管插口20移開，與在裝載工作站68和63所示相同。
如圖5所示，分析儀10具有第一試劑抽取和分配臂60A，其上安裝有第一可移動常規(guī)液體試劑探頭60P1，該探頭可在試劑存儲區(qū)26和試管插口20之間移動；以及第二試劑抽取和分配臂60B，其上安裝有一個第二可移動常規(guī)液體試劑探頭60P2，并可在試劑存儲區(qū)26和試管插口20之間移動。探頭60P1和60P2包括用于將進行特定測定所需的試劑從合適的試劑筒30中的孔32中抽取出來的常規(guī)機構，探頭60P1和60P2隨后轉移到試劑分配部，并在此處將試劑分配到試管插口20里面的反應試管24中。多個試劑筒30存放在試劑存儲區(qū)26中的受控環(huán)境條件下。
本發(fā)明是基于如下發(fā)現(xiàn)，即分析儀10可最初設置為使得不管什么操作源的處理量受到限制，隨著接下來測定需要的增加，這些源都用于例如以模塊的方式逐漸增加到分析儀10中。如圖5所示，分析儀10的處理量與單個操作的試劑存儲區(qū)(例如試劑存儲區(qū)26)的數(shù)量成比例，特別地，分析儀10的處理量可表示為T=F×NA]]>其中T＝檢測分析儀10在單位時間內可完成的處理量(在每個單位時間內的測定)，F(xiàn)＝探針60P可接近筒34中的試劑的頻率。
N＝如試劑儲存區(qū)26的單個試劑儲存區(qū)的數(shù)目，以及A＝每次測定試劑添加的平均數(shù)目。
這種關系可通過考慮本發(fā)明的實施例來解釋，其中反應轉盤12帶有試管插口20，該試管插口按照順時針方向，運動1.5秒、停留2.1秒的方式步進旋轉，在該過程中試劑探頭60P1從筒30中抽取試劑，而探頭60P2將試劑分配到試管24和/或在清洗孔(未示)中清洗。在該實施例中，反應轉盤12的大小設置為使外層試管轉盤14中的試管插口20中布置184個試管24。表1顯示了這種構造的分析儀10中形成的處理量，其中分析儀10裝備有進行測定所需的多達3種不同試劑。
表1

本發(fā)明的關鍵特征是發(fā)現(xiàn)了通過僅僅增加獨立于現(xiàn)存的試劑存儲區(qū)26運行的額外試劑存儲區(qū)27，而同時再增加反應容器24中可利用的試管插口20，實質上可使分析儀10的處理量加倍。顯然，還要安裝額外的與上述臂60A和60B相似的試劑抽取和分配臂61A和61B，以在試劑存儲區(qū)27與試管插口20之間傳送試劑。如圖6和表2所示，通過增加額外的試劑存儲區(qū)27和相關探頭，顯著增加了分析儀10的處理量。在圖6中，為了提高效率，抽取和分配臂60B和61B顯示為具有共用的探頭60P2和61P2的移動機構。這種增加分析儀10的處理量的方法的重要性在于可節(jié)省擴張的檢驗科費用，因為僅僅增加了與圖6中所示的額外試劑存儲區(qū)27及其探頭61P1和61P2相關的費用。據估計，安裝額外試劑存儲區(qū)27及其探頭61P1和61P2的費用不到最初購買分析儀10的費用的10％。
表2

如圖7所示，通過增加獨立于現(xiàn)存的兩個試劑存儲區(qū)26和27運行的第三試劑存儲區(qū)28，并再次也增加反應容器24中可利用的試管插口20，可進一步增加分析儀10的處理量。這種通過增加額外的試劑存儲區(qū)28實現(xiàn)的分析儀10的處理量的進一步增加，還要安裝至少一個與上述臂60A和60B相似的帶探頭62P的試劑抽取和分配臂62，以在試劑存儲區(qū)28與試管插口20之間傳送試劑。這種通過最初設置分析儀10，使可使用的試管插口20的全部數(shù)量未充分使用，接著隨著接下來測定需要的增加來增加帶有額外的模塊源的分析儀10的處理量的方法對于擴張的檢驗科來說在投資效率上是優(yōu)選的。這里所描述的特定實施例是對本發(fā)明的更普通的教導的解釋，其中診斷分析儀10可以最初構建為，使不管什么操作源受到處理量限制，隨著接下來的測定需要的增加，這些源用于例如以模塊的方式逐步增加到分析儀10中。分析儀10最初設計并構造為使間隔的其它測定運行的設備，例如在圖5中所示的輸入和輸出樣品管傳送系統(tǒng)36，也最初用于容納增加的處理量限制源，上述教導是非常重要的。
表3

對本領域技術人員來說，非常明顯，上述操作臨床分析儀的方法，使得在具有初始處理量水平的同時增加處理量，其中進行測定的能力僅僅受試劑服務器的容量的限制。如果并當檢驗科的檢測負載的增加超過初始處理量水平時，通過增加另一試劑存儲區(qū)來提供額外的測定試劑，達到進行測定的額外容量。由于這些原因，本發(fā)明不限于這些在說明書中準確顯示并描述的實施例，而是由所附的權利要求書來限定。
權利要求
1.一種提高臨床分析儀的測定處理量的方法，其特征在于，分析儀初始構造為使得不管分析儀中的哪個操作源受到處理量的限制，隨著接下來測定需要的增加，這些源可以逐步增加到分析儀中。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述處理量由可利用的測定試劑源限定。
3.根據權利要求2的方法，其特征在于，額外的測定試劑源可以第一增量加入到分析儀中，以使測定處理量增加大約50％。
4.根據權利要求2的方法，其特征在于，額外的測定試劑源可以第一和第二增量加入到分析儀中，以分別使測定處理量增加大約50％和33％。
5.根據權利要求2的方法，其特征在于，額外的測定試劑源使用試劑存儲區(qū)和至少一個試劑抽取及分配臂。
6.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述分析儀還初始構造為使沒有處理量限制的操作源最初也用于容納額外的處理量限制源。
全文摘要
一種自動臨床分析儀，其中用作反應轉盤上反應容器的試管插口數(shù)量的50％構造為采用單一試劑儲存區(qū)域；在第二種構造中采用了額外的試劑儲存區(qū)域，并在反應轉盤上采用了額外的試管插口，從而使其處理量顯著增加。
文檔編號G01N35/02GK1826223SQ200480020677
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月15日 優(yōu)先權日2003年7月18日
發(fā)明者J·P·米澤, S·L·弗賴伊, 老威廉·J·德夫林, A·T-S·喬 申請人:Dade白令公司