用於化驗室診斷學的分布式自動設備的製作方法
2023-11-01 09:36:02 2
用於化驗室診斷學的分布式自動設備的製作方法
【專利摘要】描述了一種用於化驗室診斷學的分布式自動設備，它包括用來處理生物製品(31,32)的模塊(1)和用來與分析裝置(20)接口的模塊(2)，這些生物製品(31,32)在自動輸送機(35)上運輸，兩種所述模塊(1,2)都連接到所述自動輸送機(35)上，所述模塊(1,2)的每一個獨立於其它模塊(1,2)，它設有其自己的控制板(50)，該控制板(50)允許它自主地並且獨立於中央控制單元(5)工作，該中央控制單元(5)將工作清單(6)提供給每個節點(3,4)，該工作清單(6)由所述中央控制單元(5)動態地閱讀和更新，且所述模塊(1,2)閱讀和更新所述工作清單(6)。
【專利說明】
用於化驗室診斷學的分布式自動設備[0001 ] 本發明涉及一種用於化驗室診斷學的分布式自動設備。
[0002]當今，在用來化驗生物材料樣品的化驗室中，典型地是，使用馬達驅動系統，在生物製品的專用容器內部的樣品沿這些馬達驅動系統行進，沿它們的路徑遇到各種裝置或模塊、或其它模塊，這些裝置或模塊適於對樣品本身進行各種處理(容器本身的開蓋、重新加蓋、它們的內容的離心、等等)，這些其它模塊具有不同的功能，即將生物製品的容器與樣品本身的實際化驗裝置對接。
[0003]尋址沿各種模塊存在的樣品的自動管理由中央控制單元控制，即由計算機控制，該計算機設有軟體，該軟體設計成，將樣品根據它們的每一個的具體操作要求而適當地分類；這樣的軟體實際上包含對於操作需要的全部信息，這些操作由每個單一樣品在其沿整個自動裝置的路徑中所要求。
[0004]在這方面，系統構造是集中構造，因為監督整個操作流程的任務以及每個單一模塊的各種致動步驟的逐步管理只是這樣一種中央控制單元的特權。沿自動裝置存在的模塊的每一個(或者用於化驗前、化驗後、或者用於與分析器對接的模塊)是指令的簡單執行器-這些指令從中央控制單元接收，並因此必須在進行每個單一操作步驟時由後者引導。
[0005]問題出現在這種類型的集中構造中，因為中央控制單元設計成管理各元件(硬體和軟體兩者)，這些元件以具體模塊的每種操作情況為特徵。
[0006]沿自動系統的相同模塊的多種情況的引入涉及對於中央控制單元的顯著設計修改，該中央控制單元必須配置成，基於多個相同模塊的當前存在能夠進行相同操作。
[0007]因此，由於根據每個化驗室的具體要求，每個系統具有不同的模塊以及對於每個模塊的不同數量的情況，所以與中央控制單元有關的設計修改對於以上系統的每一個是專門的，即這些設計修改從一個到另一個不是可重複的或可再用的。
[0008]況且，在沿自動系統存在的模塊的甚至一個的失效或對其的維護過程開始的情況下，整個系統必須設置到待用狀態，因為由控制單元的集中管理將故障模塊識別為系統「瓶頸」，並且因為與它有關的操作嚴格地與其它模塊的那些操作有關(即，它從軟體觀點看不是獨立於其它操作)，系統不能夠臨時只隔離故障模塊，而繼續由其它模塊進行樣品處理。
[0009]最後，由於在現場靠近自動裝置駐留的單一圖形用戶接口(⑶I)的存在，賦予各種自動元件的人工控制的操作人員管理是可能的，這要求在任何時間靠近系統的操作人員的實際存在，用來進行控制操作，並且選擇性地進行樣品的尋址、和對於各種系統元件模塊的任務的動態再分配。
[0010]本發明的目的是提供一種自動設備，這種自動設備從構造觀點看，允許克服上述問題，同時保證沿設備本身的生物材料樣品的尋址的動態管理，並從而與已知解釋方案相t匕，樣品按更平穩方式流動。
[0011]進一步的目包括，防止整個自動設備在自動裝置中涉及的模塊的一個或多個的失效或維護的情況下停止。
[0012]最後但非最不重要地，目的是免除使操作人員始終靠近自動系統存在的需要。
[0013]這些和其它目的由一種用於化驗室診斷學的分布式自動系統實現，這種分布式自動系統包括用來對生物製品容器進行各種類型的操作的模塊、和用來與用來化驗生物製品樣品的裝置對接的模塊，兩種所述類型的模塊都連接到自動輸送機上，該自動輸送機設計成，將所述容器從一個模塊運輸到另一個模塊，這種分布式自動系統的特徵在於，所述模塊的每一個在其本地過程的管理方面是自主的，而與由所述模塊進行的操作的特殊性無關，它在所述操作的進行方面由其控制板弓I導，該控制板連接到中央控制單元上。
[0014]本發明的這些和其它特徵由其實施例的如下詳細描述將顯得更清楚，該實施例作為非限制性例子參照附圖而提供，在這些附圖中:
[0015]圖1表示關於根據本發明的設備的主要元件的方塊圖；
[0016]圖2更詳細地表示在中央控制單元與各種模塊之間的對接。
[0017]—種化驗室自動設備包括自動輸送機35,該自動輸送機35設計成,藉助於適當傳送帶30，將生物製品容器31，例如插入在專用運輸裝置32中的試管31，從設備本身的一個點運輸到另一個點，並且具體地說，從在設備中存在的模塊之一運輸到另一個模塊。更準確地說，它們是模塊1、或模塊2，這些模塊I能夠自主地管理用來處理生物製品容器31，32的操作，完成這種類型的化驗室系統典型的大部分不同操作(和因而，例如，試管31的開蓋、重新加蓋、它們的內容的離心、母試管31的內容到多個子試管中的分離、等等)，這些模塊2對於試管31不進行操作，而是將自動設備的模塊與用來化驗試管31的生物製品樣品的實際分析裝置20對接/接口。
[0018]自然地，模塊1、2的每一個根據每個樣品要求的不同處理或化驗只涉及一定數量的試管31 ;因此，插入在專用運輸裝置32 (也叫做「載體」，在圖中未表示)中的試管31沿自動輸送機35行進，並且尋址到適當模塊1、2。
[0019]沿自動設備存在的每個模塊1、2與節點3、4相對應(圖1，分別參考模塊1、2)，該節點3、4在軟體水平下具有分類或不分類運輸裝置32的每一個的任務-這些運輸裝置32到達模塊1、2本身處，並因而例如具有將在試管31中包含的樣品從輸送機35的主巷道轉向到副巷道、或將在試管31中包含的樣品向輸送機35的U或T形部分尋址以使它們與模塊1、2對接的操作。
[0020]整個操作流程由中央控制單元5管理，該中央控制單元5通過將工作清單6提供給節點3、4本身與在設備中存在的每個節點3、4對接，該工作清單6包含:運輸裝置32的清單，待由模塊1、2處理；一系列變量，代表各種屬性和/或識別代碼，這些各種屬性和/或識別代碼涉及在自動設備中的每個運輸裝置32和/或有關試管31 ;運輸裝置32的狀態；及試管31的狀態。所述中央控制單元5動態地閱讀和更新所述工作清單6。
[0021]工作清單6在任何時間，將關於運輸裝置32的(和在它們32的每一個中包含的可能有關試管31的)每一個的狀態的精確信息提供給每個節點3、4。每個模塊1、2與運輸裝置32和與試管31對接，並且作為結果，根據每個模塊1、2獨立於中央單元5確定的最適當操作順序，每個模塊1、2可逐一進行運輸裝置32本身的和試管31本身的處理，動態地閱讀和更新工作清單6。
[0022]自然地，由中央控制單元5管理的整個設備的自己智能通過更新工作清單6，而尋址運輸裝置32和有關試管31，該工作清單6由節點3、4閱讀，這些節點3、4隻向適當模塊I和/或向模塊2分類生物製品容器31，32，該適當模塊I進行由每根試管31需要的操作，這些模塊2與在試管31中包含的樣品的適當分析裝置20對接。節點3、4將分類通信到中央控制單元5,從而中央控制單元5更新在節點3、4處的工作清單6。
[0023]然而，更一般地，尋址也可能與空運輸裝置32有關，即與不包含試管31的運輸裝置32有關，因為例如可能必要的是，中央控制單元5更新工作清單6，以使運輸裝置32通過將它們從自動輸送機35的主巷道轉向到副巷道而在節點3、4處分類，而不顧這樣的運輸裝置32是否包含試管31。
[0024]中央控制單元5是設有軟體7的計算機，該計算機能夠與自動設備的單一節點3、4通信，並且能夠根據試管31的變化處理要求，動態地閱讀和更新與每個節點3、4有關的工作清單6，這些要求在自動設備中在任何時間可能變化。所述更新可以例如與運輸裝置32 (和在試管31中包含的樣品)到/從工作清單6的添加或刪除、在試管31中包含的樣品的處理優先權水平的修改、等等有關。
[0025]類似地，關於每個運輸裝置32的當前狀態的信息和更新在工作清單6中必須更新，以由中央控制單元5閱讀，該運輸裝置32沿自動設備行進。
[0026]在實踐中，在中央控制單元5與各種節點3、4之間的通信是雙向的；藉助於CAN網絡8產生接口，而使用的協議是CANopen (圖2)。
[0027]因此，中央控制單元5在一側藉助於自動網絡9連接到節點3、4上(圖1)，而在另一側它經乙太網10連接到各種圖形用戶接口(⑶I) 11上，這些圖形用戶接口 11設計成用於人工賦予(藉助於實際觸模屏)給模塊1、2的控制的操作人員管理，或者甚至用於單一模塊的日誌分析或診斷活動。中央控制單元5更新在適當節點3、4處的工作清單6,從而操作人員的人工控制充分地到達適當模塊1、2。這樣一種連接可以或者藉助於LAN電纜是直接的，或者通過網際網路是遠程的。節點3、4又由相應自動模塊I或由對於分析裝置20的對接模塊2而雙向連接。模塊1、2隨著它們進行獨立於中央控制單元5的操作，更新工作清單6。
[0028]況且，由自動設備的分析裝置20對樣品進行的各種化驗的結果-這些結果可顯示在所述GUI 11的每一個的屏幕上，然後提供給化驗室信息系統(LIS) 12，即提供給管理病人的個人信息的系統，並且通過信息的處理和存儲-該信息由沿自動設備存在的各種機器產生，它能夠彙編全部這些數據、和對於醫學報告可解釋的輸出數據。依次，LIS 12可在更廣意義上與整個醫院信息系統(HIS) 13對接，該整個醫院信息系統13打算作為在保健領域中使用的全部信息儀器的集合，這些信息儀器用來既管理醫院的給藥流程又管理臨床流程。
[0029]將自動設備當作整體，在預定單位時間中得到一定數量的樣品的希望處理通過量由多個模塊1、2的聯合作用確定，這些模塊1、2屬於整個自動設備。因此，適當的是，使單一模塊1、2的通過量都最大化，並且在更廣意義上，使存在的全部塊1、2的聯合作用同步，以便使自動設備的整體通過量最大化。
[0030]本發明的新穎特徵由如下事實確定:在自動設備中使用的模塊1、2的每一個獨立於其它，設有其自己的控制板50，該控制板50允許它自主地管理如下流程:用來處理在試管31中包含的生物材料樣品的操作；和基於工作清單6的閱讀對同一試管31進行的、和隨著模塊1、2進行處理操作而將工作清單6更新的操作。當控制單元5通過閱讀工作清單6、將它通信到節點3、4、或更新工作清單6而與涉及的節點3、4通信時，與中央控制單元5的對接發生，並且以後，在另一方面，在其中模塊1、2閱讀和更新工作清單6的步驟中，正是節點3、4與控制單元5通信。模塊1、2將其對於樣品的處理的結果通信到節點3、4，並且節點3、4又將所述結果通信到控制單元5。另外，為了保持與運輸裝置32的、和選擇性地有關試管31在其處理期間到模塊1、2中的進展有關的跟蹤能力，關於每個運輸裝置32的和試管31的邏輯/物理狀態的連續更新由模塊1、2提供給節點3、4，並因此提供給中央控制單元5。
[0031]在樣品31，32的處理期間，每個模塊1、2自主地和獨立於中央控制單元5管理操作；事實上，一旦模塊1、2負責運輸裝置32，過程邏輯就是模塊1、2本身的特權，不像對於已知系統的模塊發生的情形，在這些已知系統中，邏輯是中央控制單元5的屬性。在這方面，因此，已經便利地進行從集中構造到較快、分布式構造的切換。
[0032]換句話說，與每個模塊1、2的管理有關的原始碼現在直接包含在模塊1、2本身中，或者更好地包含在其控制板50中，該模塊1、2連接到設備上，而在已知設備中，與每個單一模塊的管理有關的代碼是單一代碼的整體部分，該單一代碼駐留在中央控制單元5中。
[0033]現在按這種方式，一旦它已經從相應節點3、4接收(通過CAN網絡8和有關通信協議CANopen)到其工作清單6，每個模塊1、2然後就能夠自主地管理相關操作流程，並因而管理其處理在試管31中包含的樣品的能力；相反，這在已知解決方案中不發生，在這些已知解決方案中，每個模塊在進行每個操作、甚至微小操作時，仍然需要由中央控制單元5逐步地指令。
[0034]這意味著與分布式構造有關的進一步重要方面，該分布式構造像本發明的構造；事實上，如果因為任何原因，必須修改對於設備的模塊1、2之一涉及的原始碼的一部分，則這樣的修改如所述的那樣涉及原始碼，該原始碼與其它模塊1、2的和中央控制單元5的原始碼無關並且獨立於其；相反，在已知解決方案中，無論待作用的模塊是哪個，要修改的整個代碼始終是駐留在中央控制單元5中的代碼，使在將修改寫到代碼本身時顯著地複雜，因為始終必須考慮在涉及模塊與全部其它模塊，也可能由任何修改未涉及的模塊，之間存在的相互關係。
[0035]這導致進一步顯著的實際優點:根據本發明，如果維護或故障排除操作需要對於模塊1、2之一進行，這些模塊1、2屬於自動設備，則它可以設置到待用狀態，並且臨時與自動設備的其餘部分隔離，該自動設備繼續正常地操作。相反，這在已知解決方案中是不可能的，因為它們以集中構造為特徵，如所述的那樣，它就像模塊1、2全部始終彼此連接那樣，並因而將一個設置到待用狀態等同於將整個自動設備設置到待用狀態。
[0036]況且，關於分布式構造可能的是，將自動設備與理論上無限多個模塊1、2，甚至選擇性地模塊1、2的不同單元對接，這些不同單元適於完成同一功能，例如在沿自動設備的不同點中，用來進一步增加生物樣品31，32的處理速度。以這種方式，克服對於已知解決方案涉及的上述問題，即將相同模塊的多個情況與單一系統對接的困難，這歸因於這意味著在中央控制單元5的水平下的設計修改。另一方面，在以上解決方案中，新模塊1、2的任何添加不意味著這樣的修改，並因此它們根據每個系統的要求自由地添加。
[0037]況且，根據本發明的設備配置成，經與LAN電纜的直接連接通過乙太網10、或通過連接到網際網路上由多個圖形用戶接口 11遠程地管理。它們可以按可變數量存在，並且引人注意地定位在化驗室的不同點中或甚至其外面。這與已知自動設備相比也是絕對革新特徵，該已知自動設備只能由在現場存在的單一圖形用戶接口管理，自動裝置布置在該處。
[0038]在實踐中，已經看到，所描述的分布式自動設備可實現打算目的:保證在設備內屬於自動裝置的模塊的每一個的獨立性、以及在設備本身中插入理論上無限數量的模塊的可能性，這些模塊或者是模塊I或者是模塊2，這些模塊I設計成，對包含樣品的試管31進行操作，這些模塊2用來與生物材料樣品的分析裝置20對接，這些生物材料樣品包含在試管31本身中。
[0039]在模塊1、2之一失效或維護的情況下，分布式邏輯構造通過臨時只隔離由失效涉及的模塊1、2和保證存在的其它模塊1、2的正常操作，允許自動設備的其餘部分仍然保持操作。
[0040]況且，從一定數量的不同工作站11將控制賦予在自動設備中存在的模塊1、2的每一個的可能性，允許根據可能產生的任何類型的新要求，修改在自動設備中在試管31中包含的樣品的尋址，而在化驗室中不嚴格要求操作人員的存在，而是選擇性地遠程通過網際網路連接，並因而甚至在數千米距離處和在每天的任何時間，例如在夜間。
[0041]況且，由於控制單元不必在每個單一操作的進行中再逐步指令每個模塊1、2，所以與已知解決方案相比，減少在中央控制單元5與各種模塊1、2之間要交換的信息流，因為模塊1、2現在由自主控制板50管理，並因此獨立於中央控制單元5。
[0042]對於如此想到的本發明可以進行幾種變化和變更，這樣的變化和變更都落在發明構思的範圍內。
[0043]在實際中，使用的材料以及形狀和尺寸根據需要可以是任一種。
【權利要求】
1.一種用於化驗室診斷學的分布式自動設備，包括用來對生物製品容器(31，32)進行各種類型操作的模塊(I)和用來與生物製品樣品(31，32)的分析裝置(20)接口的模塊(2)，生物製品容器(31，32)在自動輸送機(35)上被輸送，兩種所述類型的模塊(1，2)都連接到所述自動輸送機(35)上，其特徵在於，所述模塊(1，2)中的每一個都獨立於其它模塊(1，2)，所述模塊(1，2)設有其自己的控制板(50)，該控制板(50)允許所述模塊(1，2)自主地管理用來處理生物製品容器(31，32)的操作，所述模塊(1，2)自主地並且獨立於中央控制單元(5)工作，所述中央控制單元(5)將工作清單(6)提供給每個節點(3，4)，所述工作清單(6)由所述中央控制單元(5)動態地閱讀和更新,所述節點(3,4)中的每一個雙向地連接到所述模塊(1，2)中的每一個上，並且所述模塊(1，2)隨著它進行對於生物製品容器(31,32)的操作，動態地閱讀和更新所述工作清單(6)。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述工作清單(6)包括:將由模塊(1，2)處理的運輸裝置(32)的清單；一系列變量，代表各種屬性和/或識別代碼，這些各種屬性和/或識別代碼涉及在所述設備中的每個運輸裝置(32)和/或有關試管(31);運輸裝置(32)的狀態；以及試管(31)的狀態。
3.根據權利要求1或2所述的設備，其特徵在於，中央控制單元(5)是設有軟體(7)的計算機，該計算機適於與所述設備的單一節點(3，4)通信，並且適於根據試管(31)的變化的處理要求，動態地更新與每個節點(3，4)有關的工作清單￠)，這些要求在所述設備中在任何時間可能變化。
4.根據權利要求1-3所述的設備，其特徵在於，所述節點(3，4)閱讀向適當模塊(1，2)分類生物製品容器(31，32)的工作清單(6)。
5.根據權利要求1-4所述的設備，其特徵在於，在所述模塊(1，2)、所述節點(3，4)及所述中央控制單元(5)之間的連接通過CAN網絡(8)和有關CANopen類型的通信協議實現。
6.根據以上權利要求任一項所述的設備，其特徵在於，中央控制單元(5)通過自動網絡(9)連接到節點(3，4)上，並且經乙太網(10)連接到多個圖形用戶接口(11)上，這些圖形用戶接口(11)設計成用於人工賦予給模塊(1，2)中的每一個的控制的操作人員管理，或者甚至用於單一模塊(1，2)的日誌分析或診斷活動。
7.根據以上權利要求任一項所述的設備，其特徵在於，由分析裝置(20)對樣品進行的各種化驗的結果提供給化驗室信息系統(12)，該化驗室信息系統(12)適於與整個醫院信息系統(13)接口，該整個醫院信息系統(13)打算作為在保健領域中使用的全部信息儀器的集合，這些信息儀器用來既管理醫院的給藥流程又管理臨床流程。
【文檔編號】G01N35/00GK104380116SQ201380027050
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月23日 優先權日:2012年5月24日
【發明者】賈納德昂·佩德拉齊尼 申請人:英派克控股有限公司