化验元件的分开旋转离心的制作方法

专利名称：化验元件的分开旋转离心的制作方法
化验元件的分开旋转离心申请领域本申请涉及用于试样高处理量离心的设备和方法。背景柱凝集工艺学(CAT)的技术应用供凝集用的惰性基体和试剂，通过离心分离滤除 所形成的凝集物提供一种目视指示手段，用于确定反应是否已发生，如果发生反应则确定 反应的等级。在20世纪80年代由LaPierre及其同事首先发明的，利用CAT工艺学的化验 现在广泛地应用于卫生保健机构中对血样的快速而可靠的化验。通常，CAT化验包括免疫 诊断化验元件如“珠盒”(bead cassette)或“凝胶卡片”，所述“珠盒”或“凝胶卡片”包含 许多微管，每个微管都装有葡聚糖丙烯酰胺的凝胶粒子和合适试剂的混合物用于施行凝集 类型检测。例如，在直接Coomb化验中，首先将病人的红细胞悬浮液加到每个微管中，并在 用抗人球蛋白血清(Coomb试剂)适当培养之后，将卡片离心分离。检测的结果随后能被简 单地从卡片中“读出”。近年来，随着综合平台的引入，CAT已被形成流水线，该综合平台使用各种各样不 同类型的样品贮器，通过所述样品贮器能观察到可见的凝集反应。例如，ID-Micro Typing System (Ortho-Clinical Diagnostics, Inc.)就是一种这样的平台，它通常用于血型鉴 定、抗体筛选、抗体识别、表型、和交叉配血。由于ID-Micro Typing System Gel Test 需 要较少的操作步骤，所以比其它血清分析方法更容易施行且更节约成本。减少的处理还转 换成更少的操作引起的误差和更客观的说明结果。尽管有这些改进，但在目前的免疫血液学平台如ID-Micro Typing System 上用 于处理凝胶卡片或类似化验元件的主要瓶颈仍是离心机，该离心机被编程序以便对加到系 统上的各个“批料”连续地运转，不中断，直至批料旋转完成。与试图解决这个问题有关的信息能在美国专利Nos. 7151973 ；7127310 ；7072732 ； 7069097 ；6606529 ；6490566 ；5890134 ；5865718 ；5826236 ；5737728 ；5260868 和美国专利公 开 Nos. US 2005/0004828 ；US 2004/0074825 和 US 2003/0064872 中找到。然而，这些参考 文献中的每一个都具有下列缺点中的一个或多个这些参考文献未能矫正限速离心步骤， 且也未能说明提高批料离心的总效率的过程。由于上述原因，所以在该技术中有未能满足的对提高批料离心方案(protocol) 处理量的需求。申请提要说明一种方法，该方法用于施行一批样品的高处理量离心。本发明还与用于批量 样品的高处理量离心的自动操作的化验设备和方案有关。按照一个方面，说明一种方法，该方法用于施行一个或多个样品贮器的批量离心， 方法包括(a)提供一个或多个第一级批料，每个第一级批料都包括一个或多个样品贮器， 其中每个第一级批料都需要在第一级离心机中离心t秒，(b)提供一个或多个第二级批料， 每个第二级批料都包括一个或多个样品贮器，(C)将第一级批料在一个或多个第二级离心 机中离心，(d)随机暂停第二级离心机的操作N次，(e)给具有一个或多个第二级批料的每个第二级离心机装料或卸料，(f)恢复暂停的第二级离心机的离心作用，其中具有第二级批 料的第二级离心机的卸料和重装料的频率与具有各个第一级批料样品贮器的第一级离心 机的卸料和重装料的频率相比，增加N倍。根据这种方法所使用的样品贮器能是任何免疫诊断化验元件，该化验元件能产生 可见的凝集反应，所述凝集反应通过离心作用加速。样品贮器能装有病人样本、人血液样本或紧急样本，其中试剂还能包括用于凝集 检测的试剂或血型检定的试剂。按照本文所述的方法，能有2-10个第二级离心机。第二级离心机的操作能因为卸 料和重装料中断2-10次。还有另一方面，离心步骤、装料步骤和重装料步骤各都由控制机构控制。还有另一方面，每个第二级批料都具有相同数量的样品贮器。还有另一方面，每个第二级批料中的样品贮器都为了装料或重装料时的结果进行 评定。还有另一方面，每个第二级批料的离心时间能与另外的每个第二级批料的离心时 间不同。还有另一方面，每个第二级批料中的样品贮器都为了每次由于装料或卸料使离心 机暂停运转的结果进行评定。按照另一方面，说明一种方法，所述方法用于施行一批两个或两个以上样品贮器 的离心，方法包括以下步骤(a)提供第一级批料两个或更多样品贮器，第一级批料需要在 第一级离心机中离心t秒，(b)将第一级批料分成χ数量的第二级批料，(C)将每个第二级 批料装到y数量第二级离心机的每一个中，(d)将每个第二级批料离心t/x秒，其中将每个 第二级离心机的操作错开至少t/xy秒，和(e)至少每隔t/xy秒给每个第二级离心机卸料 和重装料，其中具有第二级批料的第二级离心机的卸料和重装料的频率与具有第一级批料 样品贮器的第一级离心机的卸料和重装料的频率相比，增加高达xy倍。按照一方面，卸料和装料每隔t/xz+z秒进行一次，其中ζ等于装料和卸料所需的 秒数。在一种方案中，例如，ζ等于1秒-120秒。按照这个方法所使用的样品贮器可以是任何免疫诊断化验元件，该化验元件能产 生可见的凝集反应，所述凝集反应通过离心作用加速。样品贮器能装有病人样本、人血液样本或紧急样本，其中试剂还能包含用于凝集 检测的试剂和血型检定的试剂。按照本文所述的方法，能有2-10个第二级离心机，还能有2-10个第二级批料。还有另一方面，分开步骤、离心步骤和重装料步骤各都由控制机构控制。还有另一方面，每个第二级批料都有相同数量的样品贮器。还有另一方面，每个第二级批料中的每个样品贮器都为了每个第二级批料离心t/ X秒之后的结果进行评定。再按照另一个方案，提供一种化验设备，该化验设备包括(a)多个离心机，所述 多个离心机配置用于多个样品贮器的离心，(b) 一个或多个驱动机构，所述一个或多个驱动 机构连接到离心机上，(c)至少一个传送机构，所述至少一个传送机构配置用于对离心机样 品贮器的装料或卸料，和(d)控制机构，所述控制机构与驱动机构和传送机构接口连接，配置用于离心机的操作。操作包括以下方法步骤(i)提供一个或多个第一级批料，每个第一 级批料都包括一个或多个样品贮器，其中每个第一级批料都需要在第一级离心机中离心t 秒，(ii)提供一个或多个第二级批料，每个第二级批料都包括一个或多个样品贮器，(iii) 将第一级批料在一个或多个第二级离心机中进行离心，(iv)随机暂停第二级离心机的操作 N次，(ν)给每个具有一个或多个第二级批料的第二级离心机装料或卸料，(vi)恢复暂停的 第二级离心机的离心作用，其中具有第二级批料的第二级离心机的卸料和重装料的频率与 具有上述第一级批料样品贮器的第一级离心机的卸料和重装料的频率相比，增加了 N倍。在一个实施例中，化验设备包括检测器，该检测器配置用于检测样品贮器内的凝 集反应。在一种方案中，贮器是凝胶卡片、珠盒或任何其它能产生目视检测凝集反应的化验 元件。样品贮器最好能标以条形码，以使条形码读出器能读出贮器，设备还包括恒温器，所 述恒温器用于调节一个或多个样品的温度。样品贮器能装有人样本、人血液样本或紧急样本。 样品贮器能装有用于凝集检测的试剂或用于血型检定的试剂。第二级离心机能有2-10个。第二级批料也能有2-10个。离心作用能被暂停N次， 该N次等于2-10。还有另一个实施例，化验设备被配置成为了每次离心机运转暂停以装料或卸料的 结果评定每个第二级批料中的每个样品贮器。再按照另一种方案，提供一种化验设备，该化验设备包括(a)多个离心机，所述 多个离心机配置用于多个样品贮器的离心作用，(b) 一个或多个驱动机构，所述一个或多个 驱动机构连接到离心机上，(c)至少一个传送机构，所述至少一个传送机构配置用于对离心 机样品贮器进行装料或卸料，和(d)控制机构，所述控制机构与驱动机构和传送机构接口 连接，配置用于各离心机的错开式操作。错开式操作包括以下步骤(i)提供第一级批料两 个或多个样品贮器，所述样品贮器需要在第一级离心机中离心t秒，(ii)将第一级批料分 成为χ数量的第二级批料，(iii)将每个第二级批料装入y数量第二级离心机的每个离心 机中，(iv)将每个第二级批料离心t/x秒，其中将每个第二级离心机的操作错开至少t/xy 秒，和(ν)每个第二级离心机的卸料和重装料至少每t/xy秒发生，其中具有第二级批料的 第二级离心机的卸料和重装料的频率与具有第一级批料样品贮器的第一级离心机的卸料 和重装料的频率相比，增加了高达xy倍。在一个实施例中，化验设备包括检测器，该检测器配置用于检测样品贮器内的凝 集反应。在一种方案中，贮器是凝胶卡片、珠盒或任何其它能产生目视检测凝集反应的化验 元件。样品贮器最好能标以条形码，以便条形码读出器能读出贮器，设备还包括恒温器，所 述恒温器用于调节一个或多个样品的温度。样品贮器的卸料和装料能每隔t/xz+z秒进行一次，其中ζ等于装卸料所需的秒 数。在一种方案中，ζ能等于1秒-120秒。样品贮器能装有人样本、人血液样本或紧急样本。样品贮器能装有用于凝集检测的试剂或用于血型检定的试剂。第二级离心机能有2-10个。第二级批料也能有2-10个。第二级批料能包含2_100 个样品贮器。还有另一个实施例，具有第二级批料的第二级离心机的重装料频率与具有第一级批料样品贮器的第一级离心机的重装料频率相比，增加了 2-40倍。还有另一个实施例，化验设备被配置成用于快速处理一个或多个紧急样本。还有另一个实施例，化验设备被配置成为了每个第二级批料离心t/x秒之后的结 果评定每个第二级批料中的每个样品贮器。上述实施例具有许多优点，包括增加了批量离心处理量的能力、当样品以比全部 批量少的数量存在时造成时间缩短、当样品不同时存在时造成时间缩短，及在任何一个规 定的离散旋转之后清楚地识别不凝集的样品造成时间缩短和提高处理量。本文所公开的方法因此特别适用于化验元件高处理量过程的自动化，尤其是作为 急救设施中STAT通道(STAT lane)的一部分。应该理解，本申请不限于该提要中所公开的实施例，而是旨在涵盖许多修改和变 化，所述这些修改和变化都在具备该领域足够技术的人员范围内，且如权利要求书所述。附图简要说明

图1示出按照第一实施例用于批量样品高处理量离心作用的方案(protocol)；图2示出按照第二实施例用于众多批量样品高处理量离心作用的方案；图3示出能应用高处理量离心方案的工作站的平面图；图4示出按照用于图3工作站的第三实施例用于批量样品的高处理量离心作用的 方案；图5示出按照第四实施例用于众多批量样品的高处理量离心作用的方案。详细说明定义除非另有说明，否则本文所用的所有科技术语与该领域的技术人员通常理解的具 有相同的意义。提供下列定义以帮助解释本申请的公开内容和权利要求。如果这部分中的 定义与别处的定义不一致，则由这部分中所陈述的定义控制。如本文所用的术语“多个”，涉及数量为两个或两个以上。如本文所用的，“批料”涉及一组两个或两个以上实体，例如，两个或两个以上样品 贮器或样品。如本文所用的“凝集作用”，是指通过一种试剂形成网状或粒状抗原的悬浮液的团 状物，所述试剂通常是抗体或其他配位体结合的实体(如美国专利N0S. 4305721,5650068 和5552064中所见，所述专利内容整体包括在本文中作为参考文献)。在另一个实施例中， 术语“凝集作用”涉及血凝反应，亦即红细胞的凝集作用。血凝反应能用来鉴定红细胞表面 抗原(用已知的抗体)，或用来筛选抗体(用红细胞表示已知的表面抗原)。如本文所用的术语“粒子”，可以是用于凝集检测的任何粒子，配位体或配位体结 合的分子可以结合到所述粒子上。粒子可以是细胞，例如，细菌或红细胞或白细胞或由例如 胶乳形成的惰性微观固体，不过配位体可以结合于其上的其它类型的粒子也都包括在本发 明的范围内。这些惰性粒子可以由任何合适的材料组成，如玻璃或陶瓷、碳或塑料和/或一 种或多种聚合物，例如尼龙、聚四氟乙烯(TEFLON )或苯乙烯-二乙烯苯聚合物，或者凝胶 如葡聚糖丙烯酰胺或琼脂糖。粒度可以是从约0. 1微米到1000微米。但粒度最好是从约 1微米到约10微米。如本文所用的，“配位体”是能结合到配位体结合分子上的任何分子。在另一个优选实施例中，配位体如本文所述暴露于分析物的表面上。在一个实施例中，配位体是抗体的 抗原决定部位。例如，配位体可以是病毒、细菌或寄生虫的成分。配位体可以是在细胞如红 细胞上的表面抗原。人们还知道许多配位体可以结合免疫球蛋白分子，并可以共价连接该 专利申请中所用的粒子，例如蛋白质A，蛋白质G，蛋白质A/G和KappaLock 上(也见美国 专利No. 5665558，其内容整体包括在本文中作为参考文献)。配位体可以结合到抗体的同 型上，该抗体的同型可供使用或化验，或者可供选择地，可以使用桥接抗体，例如，对IgM抗 体，可以使用抗IgM的IgG。因此，抗IgM的IgG抗体作为“桥”连接到配位体上，而IgM抗 体结合到抗IgM的IgG抗体上。如本文所用的术语“配位体结合”，涉及结合对的构件，亦即两个不同的分子，其中 一个分子通过化学或物理手段明确地结合到第二分子上。除了抗原和抗体结合对构件之 外，其它的结合对包括(作为例子而不是限制)生物素和抗生物素蛋白、碳水化合物和凝集 素、辅助核苷酸序列、辅助肽序列、效应分子和受体分子、酶辅助因子和酶、酶抑制剂和酶、 肽序列、及为该序列专用或为整个蛋白质专用的抗体、聚合酸类和聚合碱类、染料和蛋白质 结合剂、肽类及专用蛋白质结合剂(例如，核糖核酸酶、S肽、和核糖核酸酶S肽)及诸如此 类。而且，结合对能包括下述一些构件、所述构件是起初结合构件的类似物，例如，类似分析 物或通过重组技术或分子工程制成的结合构件。如果结合构件是免疫反应剂，则它能是例 如单克隆或多克隆抗体、重组蛋白质或重组抗体、嵌合抗体、上述结合构件的一种和/或多 种混合物或片段、及这些抗体、肽类和核苷酸类的制剂，其适合用作结合件的性能是该领域 的技术人员众所周知的。配位体结合件可以是多肽亲合配位体(如美国专利No. 6326155 中所见，其内容整体包括在本文中作为参考文献)。在一个实施例中，配位体结合构件加有 标记。标记可以从荧光标记、化学发光标记或生物发光标记、酶抗体结构或该技术中众所周 知的其它类似的合适标记中选定。如本文所用的，术语“样品”涉及怀疑含有至少一种分析物的材料。样品能从来 源处得到直接使用，或者在预处理以改变样品的特性之后使用。样品能从任何生物源得 到，例如生理液体，包括血液、唾液、眼晶状体(lens)液、脑脊髓液、汗液、尿液、乳液、腹水、 raucous、滑膜液、腹膜液、羊水或诸如此类。样品能在使用之前预处理，如从血液制备血浆、 稀释粘性液体、或诸如此类；处理的方法能包括过滤、蒸馏、浓缩、干扰成分的灭活、及加入 试剂。除了生理液体之外，其它液体样品也能使用。此外，怀疑含有分析物的固体材料也能 作为样品使用。在某些情况下，把固体样品改变以形成液体介质或释放分析物也许有好处。如本文所用的术语“分析物”，涉及待检测或测量的化合物或混合物，且该化合物 或混合物具有至少一个抗原决定部位或结合部位或配位体。分析物能是自然产生的结合构 件或能制备结合构件的任何物质。分析物包括但不限于毒素、有机化合物类、蛋白质类、肽 类、微生物类(细菌类、病毒类或寄生虫类及诸如此类)、氨基酸类、核酸类、激素类、类固醇 类、维生素类、药物类、病毒粒子及上述物质的代谢物或任一物质的抗体。术语“分析物”还 包括任何抗原物质、半抗原、抗体、大分子及其组合。在一个实施例中，分析物是细胞表面抗 原。在另一个实施例中，分析物是红细胞的表面抗原。如本文所用的，“血液”广义地包括全血或全血的任何成分，如红细胞、血浆或血清。如本文所用的，本专利申请中所用的“红细胞”(RBCs)可以通过离心作用或通过密度梯度如Ficoll梯度从全血中分离出来。如本文所用的，“离心作用”涉及物体绕一旋转轴线旋转。如本文所用的，“化验元件”或“免疫诊断化验元件”涉及任何施行需要离心步骤粒 子凝集反应的贮器。在一个实施例中，化验元件是珠盒或凝胶卡片。在化验元件内的粒子 凝集度最好能用检测器或目视测定。如本文所用的，“珠盒”涉及一个或多个容器的组件，所述容器通常是在卡片上，装 满珠体用于施行需要离心步骤的凝集检测。在一个实施例中，盒子包含一个或多个微管。如本文所用的，“凝胶卡片”涉及具有两个或两个以上微管的化验元件。在一个实 施例中，凝胶卡片是ID-Micro Typing System 凝胶卡片。这些卡片测量约为2. 0 X 2. 75英 寸，且通常包含高达6个微管，每个微管都预装有凝胶，用于凝集样品中存在的红细胞。进 一步的说明能在美国专利Nos. 5650068和5552064中找到，它们二者都整体包括在本文中 作为参考文献。如本文所用的，术语“珠”涉及一种离散的固体，该离散的固体可以是球形(例如， 微球体)或具有不规则形状。珠可以小到直径约为0.1 μπι或大到直径约为数毫米。珠可 以由各种各样的材料组成，其中包括但不限于陶瓷、塑料、玻璃、聚苯乙烯、甲基苯乙烯、丙 烯酸聚合物类、葡聚糖丙烯酸酰胺、琼脂糖、纤维素及诸如此类。如本文所用的，术语“错开的”涉及两个或两个以上离心机的操作，此处一个离心 机的离心周期与其它离心机中每一个的离心周期的一部分重叠。如本文所用的，数字“ χ ”、“ y ”、“ ζ ”和“ t ”涉及全部整数。如本文所用的术语“频率”，涉及离心机多少时间一次变得可用于样品贮器的装料 或卸料。如本文所用的术语“样品贮器”，涉及任何能进行离心的容器。例如，样品贮器可以 是管子、微量滴定板、柱或珠盒。样品贮器能用塑料或玻璃或能进行离心而其形状不变形的 任何其它材料制成。在另一个实施例中，样品贮器用惰性材料制成，所述惰性材料不促使生 物样品粘附到样品贮器的内壁上。在一示例性实施例中，样品贮器用丙烯酸或聚丙烯制成。 在另一个示例性实施例中，样品贮器是装有一个或多个微管的凝胶卡片或珠盒。还有另一 个实施例，样品贮器的壁是透明的，并能透过波长从200nm到700nm的电磁辐射。如本文所用的，“检测器”涉及用于检测粒子凝集的设备，通常是光检测器(如美国 专利No. 5256376和已发布的美国专利申请US 2004/0166551中所见，其内容整体包括在本 文中作为参考文献)。在一个实施例中，设备能检测生物发光或化学发光或荧光。在另一个 实施例中，检测器是成像器。如本文所用的，“控制机构”涉及一个或多个计算机及相关的硬件和软件，该控制 机构监测和控制化验设备的各个不同方面，其中包括但不限于一个或多个驱动机构，一个 或多个检测器、一个或多个读出器及一个或多个传送机构。一方面，计算机提供一个或多个 硬驱或等效的硬件，用于加密存储病人信息。另一方面，将计算机通过标准有线或无线联网 能力在急救设施处连接到局域网(LAN)上。另一方面，计算机提供软件用于结果的综合分 析，并使该信息与存储的病人记录和指定的条形码有关。还有另一方面，“控制机构”由固定 的台式计算机或笔记本计算机提供。计算机可以联网到本地打印机上。如本文所用的，“传送机构”涉及设备内运输样品贮器的任何机构，并能包括机械手臂、夹子、皮带运输机及诸如此类，用于将样品和样品贮器从一个位置移动到另一个位 置。例如，一个或多个机械手臂的传送机构能把一个或多个样品贮器从条形码读出器移动 到一个或多个离心机，或是从一个或多个离心机移动到一个或多个检测器。如本文所用的，“恒温器”是增加或降低样品温度的设备。在一个实施例中，恒温器 将样品加热到37摄氏度。如本文所用的，“STAT”是起源于拉丁语“立即”的医学术语，意指立刻。因此，“STAT 通道”涉及紧急或急速处理病人样本。如本文所用的，“紧急样本”涉及需要立刻处理的任何样品。紧急样本通常包括在 急诊室或其它急救设施中所收集的那些样品。例如，急诊室样品能是取自急诊室中病人的 血样，在给病人输血之前，该血样必须被快速检定血型。如本文所用的，“用于粒子凝集的试剂”涉及为发生凝集反应所需的任何化合物。 例如，试剂包括但不限于如本文所述的缓冲液、配位体、配位体结合分子和相关粒子。如本文所用的，“用于血型检定的试剂”涉及血型检定所需的那些试剂，如用于测 定血样的血型的直接或间接Coomb’ s化验或等效化验。例如，用于血型检定的试剂能是 Coomb' s试剂，亦即一种抗体的制备，该抗体从动物中提取，直接对抗下述的人体免疫球蛋 白、补体或专用免疫球蛋白的其中之一，例如供在Coomb’ s化验中使用的抗人IgG。如本文所用的，术语“抗体”包括多克隆抗体和单克隆抗体二者；并可以是整体分 子，整体分子的片段(如FV，Fd，Fab，Fab，和F (ab)，2片段)，或者整体分子和/或片段的 多体或聚集体；并可以在自然界中发生或是例如通过免疫作用、合成或基因工程产生。本文 所用的抗体和抗原视被化验的抗体或抗原而定。例如，已经鉴定出来的血型抗原，及针对这 些抗原的抗体的数量很大，而更多的抗原和抗体将不断地被测定。国际输血协会已在Blood Group Terminology, 1990, Vox. Sang. 58 :152-169 (1990)中公布了红细胞抗原的非专属性 的明细表，并包括但不限于抗体和抗原A，B, D，C，c，Cw, E，e，K，Fya, Fyb, Jka, Jkb, S和
So如本文所用的，“评定结果”涉及确定每个化验元件中的检测是阳性还是阴性。在 一个实施例中，化验元件如珠盒或凝胶卡片包含一个或多个柱凝集类型检测。例如，存在凝 集作用表示阳性结果，而把没有凝集作用说成阴性结果。在另一个实施例中，在每个离散的 旋转终结时，给化验元件拍照以供图像分析软件分析。如果计算机能准确地确定结果，亦即 是否存在凝集作用，则能记录结果并从离心机中取出化验元件，因而增加了仪器的总处理 量。下面说明涉及本申请的某些优选实施例，和用于将化验元件批量离心分离的具体 方法。如从讨论中很容易看出的，本文所述的发明思想广泛地适用于大批样品必须用最大 处理量处理的任何离心操作。在一个实施例中，本文所述的离心方案用来在工作站如Auto Vue (Ortho-Clinical Diagnostics, Inc)或用于血液分析的类似平台内处理粒子凝集类型检 测。血液分析平台通常使用凝胶卡片或珠盒。在使用凝胶卡片的情况下，该化验元件包括 若干微管，所述微管预先配给凝胶粒子和用于粒子凝集的试剂的混合物，如抗人体球蛋白 (Coomb' s试剂)血清和稀释剂。首先将所需的来自病人的红细胞悬浮液的测量用量(通 常是几微升)加到凝胶卡片内的每个微管中，并在离心分离之前于37°C下恒温预定的时间(通常是几分钟)。在离心作用之后，读出化验结果并将化验结果按照凝集程度分级。如果 凝集发生，则在离心期间将红细胞凝集物捕捉在凝胶悬浮液中。大的凝集物朝向凝胶柱的 顶部方向固定，而较小的凝集物被捕捉到凝胶柱的下面。在离心期间未结合抗体的红细胞 被迫穿过凝胶粒子，并作为颗粒沉降在管底部的微管尖端。该操作程序的主要优点是免除 了细胞洗涤的需要。还可以按需要加入适当的阳性控制和阴性控制。如上所述，离心步骤 是限速的，因为样品的装卸只能在离心运转完成之后进行。在本申请中所说明的新型分开旋转离心方案提出一种规范，该规范增加了离心机 的利用率，并减少了从装料到产生分析结果的时间。参见图1，简图100示出一组离心方案和每个离心步骤所需的时间。例如，设在一 个专用离心机内的例如M个化验元件的一个不间断的离心方案110沿着时间标尺在时间 145处开始，并在10分钟后于时间140处完成循环，如区段135所示。按照该标准方案110， 离心机仅是每10分钟亦即在循环结束时才变得可用于装卸。按照第一实施例，提供分开离心方案115和120，其中把图1的这批M个化验元 件分成两个较小的批料，每批12个卡片。将12个化验元件的较小批料放在两个分开的离 心机中进行离心操作，两个离心机的运行时间只有方案110的一半(亦即5分钟)，如箭头 130所示，并处于彼此相对错开离心。对于第一离心机更具体地来说，循环115在时间165处开始，并在5分钟后于时间 170处停止。在经过用于另外的化验元件的装料和重装料一段时间150之后，第二循环开 始，而第一离心机在时间175处开始，并在5分钟后于时间180处停止。在此期间和按用于第二离心机的错开的方案120，循环在时间185处开始并在5分 钟后于时间192处结束，其比第一离心机的时间175晚2. 5分钟。在经过另外的化验元件 的装料和重装料的另一段时间150之后，第二循环在时间195处开始，并继续5分钟，而在 比时间180晚2. 5分钟后终止。通过将第一离心机和第二离心机的操作错开，在这个实施例中，是2. 5分钟，如区 段125中所示，很显然，离心机槽的利用率显著增加，因为离心机变成适用于每2. 5分钟，亦 即在时间190，170，192，180处装卸料，而不是如标准方案110中所示的每10分钟装卸料。 因此，图1示出如何通过将一批样品分成两批并提供两个离心机，离心机的卸料/装料的频 率被增加到高达4倍，这视其中任何一个离心机装料和/或重装料所花的时间150而定。该领域的普通技术人员应该认识到，上述实施例能用许多方法改变，并仍然属于 本申请的范围内，且能把起初的批量样品分成预定数量的多个更小批量。例如，如图2-4的 示范性型式中所述，本文所公开的方法能与两个以上离心机一起使用。首先参见图2，简图200示出使用多个离心机和多批样品的分开旋转离心方案。按 照这个实施例，循环210表示用于单批样品的所谓标准离心方案，该离心方案需要离心一 段时间270，所述时段270等于t秒。通过将原始样品批料分成χ个小批料，如图2中箭头 265所示，能将每个小批料装入y个离心机中，它们的循环用箭头260示出，其时间段275等 于t/x秒，与在时间222处开始和在时间217处结束的每个离心运转所需的时间相对应。每 个小批量样品装料或卸料所需的时段285等于ζ秒。通过将每个离心机的操作错开一段时 间观0，该段时间280等于t/xy秒，如循环215，220和230所示，则离心机的装卸料的频率 与在循环210中一个离心机装有原始批量样品并运转一段时间270等于t秒的装料和卸料的频率相比，能增加高达xy倍。本文所说明的分开旋转方案为每个离散的旋转t/x秒之后的结果提供了评定每 个样品贮器的机会。样品贮器如已可识别为阴性或阳性的凝胶卡片能有从离心机记录和取 出的结果，而不必继续进行余下的t-t/x秒的旋转时间。这种能力缩短了产生结果和在每 个离心机内释放可用槽的时间，因而进一步增加了分开旋转离心方案的总处理量。该领域的普通技术人员应该认识到，所说明的离心方案可以被修改成包括随机的 分开旋转方案，其中一批化验元件的离心作用可以被随机地“分开”成可能是任何数量的更 小可变工作时间的离心旋转。参见图5，简图500示出使用多个离心机和多批样品的随机分开旋转离心方案。 循环510代表标准离心方案，其中将一批或多批试样离心一段时间570。按照随机分开旋 转离心方案，首先将一个或多个第一级批量化验元件分配在一个或多个离心机中，如在560 中所示。离心作用一开始，随机选择一些离心机暂停一段时间585，因此允许按照试样元件 是否已完成分配给那个特定样品的预定的离心时间来装载或卸载试样元件。例如，在方案 515中，示出离心机始于545处并在550处停止，亦即在时间段570内运行4次。在另一个 实施例方案520中，第二离心机在545处停止并在550处开动，在时间段570期间总共运行 3次。该领域的普通技术人员还应该认识到，随机分开旋转方案允许离心旋转被随机暂 停以用于卸料或重装试样元件，由此增加离心作用的处理量。例如，一个或多个第一级批料 化验元件的离心可以被选择随机暂停一段时间585。按照在方案525中示出的这种情况，离 心时段570被随机分成可变工作时间575的离散旋转565的任何数量590。因此，具有随机 分开旋转离心方案的离心机的装卸料的频率与循环510中包含一批样品并运转该时间段 570的一个离心机的装卸料频率相比有所增加。随机分开旋转离心方案的中断次数可以仅 受期望结果的时间限制。在另一个实施例中，在每个离散的旋转之后，亦即在这个实施例的时间点550处， 对每个化验元件进行结果评定。被确定是阴性或是阳性的化验元件能有记录结果并从离心 机中被取出，而不必继续其余的旋转时间。这种能力进一步节省了在每个离心机内产生和 打开可用的槽的时间，由此进一步增加了总处理量。为了应用如本文所述的离心方案，提供一种示范性设备。更具体地说，说明一种用 于分开旋转离心的血型检定工作站。参见图3，工作站300包括专用计算机355，该专用计 算机355具有合适的软件，用于在没有人为干预的情况下存储和分析实验结果。工作站300 的计算机装置优选地包括微处理器、键盘375或其它用于给微处理器编程序的输入装置、 存储器和数据存储器及联网装置395。提供反馈以便在连续的基础上给微处理器提供所装 病人贮器和工作站300中的设备的位置信息。病人记录和化验结果能被实时远程监测。在 美国专利No. 5814276中更详细讲述了血样处理系统的示例性说明，其内容整体包括在本 文中作为参考文献。在操作时，实验室人员将装有病人血样的样品瓶在装料站325处装到空样品架 380中。然后通过支架皮带运输机365将支架398运输到吸液站320，在此处血样的等分试 样从样品瓶被自动吸出，并装入化验元件如本文所述的凝胶卡片和/或珠盒中用于血凝反 应。每个化验元件最好都被预先标以独特的条形码，该条形码识别元件的具体信息，其中包括但不限于批号、有效期、制造日期和其它有关的信息。传送带315运送化验元件370通 过条形码读出器310。然后计算机355能使条形码与病人的记录相关联。传送带运送化验 元件370通过温度保持在37摄氏度的恒温器330。所用的恒温器的形式不一定是关键，只 要它能合适地容纳化验元件。在穿过恒温器330之后，机械手臂340随后把化验元件装入 4个可用离心机350的任一个中，所述4个离心机用彼此相邻的关系设置。离心机和相关驱动机构345的停止/起动方案由计算机355按照图4的预先编程 的分开旋转离心方案400控制。参见图4，为了对照目的，标号410再次示出一单个离心机与需要离心M分钟的 例如16个化验元件一起开动的标准方案化验。循环在时间442处开始，而在M分钟后于 时间447处结束。通过将16个化验元件分成4小批每小批4个化验元件，因此每小批能离 心的时段460等于M/4 = 6分钟。如果使用4个离心机，且每个离心机的操作都相对于每 个另外的离心机错开一段时间455，该时段455等于M/4X4 = 1. 5分钟，则图3的离心机 350变得可用于每隔1. 5分钟装料或卸料一次。视每个离心机350的卸料和重装料所需的 时段450而定，与16个化验元件在一单个离心机中运转M分钟的离心相比，装料和重装料 的频率能增加高达4X4 = 16倍。在另一个实施例中，离心机和相关驱动机构345的停止/起动方案由计算机355 按照图5和上述预先编程的随机分开旋转离心方案500控制。按照这种方案，一批或多批 化验元件的离心持续一时段等于时段570，该时段被随机地分成可能是任何数量的可变工 作时间575的离散旋转565。离散旋转的数量仅受为产生特定一批化验元件所需的时间限 制。计算机跟踪每个化验元件，并确定特定化验元件的离心完成的时间。然后计算机在每 个离散旋转结束时协调离心机的装料和卸料，由此增加设备的总处理量。在这样理解每个离心机350的错开操作的情况下，再次参见图3，当4个离心机 350的其中一个停止时，计算机355确定哪些化验元件已完成必要的M分钟离心时段，并 对准机械手臂340以便将从离心机中选定的化验元件移送到传送带335中。然后化验元件 在排出槽中被处理之前在条形码读出器387和检测器360的前面通过。来自条形码读出器 387和检测器360的数据通过计算机355进行处理和分析。血凝化验的结果随后能在监视 器上显示，或通过示意示出的局域网(LAN) 395传送到集中服务器。在一可供选择的实施例 中，可以用摄像机来对每个化验元件照相。然后通过计算机355用图像分析软件评定凝集 化验的结果。在另一个实施例中，每个化验元件在每个离散的旋转之后，亦即在这个实施例中， 是每隔6分钟被照相。由计算机确定是阴性或阳性的化验元件能有从离心机记录并被去掉 的结果，而不必继续进行其余的旋转时间，亦即在这个实施例中，是M-6 = 18分钟。这种 能力缩短了产生结果和在每个离心机内释放可用槽的时间，由此进一步增加仪器的总处理量。如上所述，用于血型检定的分开旋转离心工作站300是全自动化、高效且需要最 小人为干预。因此设备理想地适用于急救设施处的STAT通道，该处例如血样需要必须被快 速处理，以便在输血之前确定供血者的血是否与病人的血配伍。尽管本发明已参照其优选实施例具体示出和说明，但该领域的技术人员应该理 解，在不违背下面所附权利要求书所包括的本发明的预定范围的情况下，其中在形式和细节上可以进行各种不同的改变。
权利要求
1.一种离心方法，包括以下步骤a)提供多个第一级批料，每个第一级批料都包括一个或多个样品贮器，其中每个上述 第一级批料都需要在第一级离心机中离心t秒；b)提供多个第二级批料，每个第二级批料都包括一个或多个样品贮器；c)将上述第一级批料在多个第二级离心机中离心；d)随机暂停上述第二级离心机的操作N次；e)给具有一个或多个上述第二级批料的每个上述暂停的第二级离心机装料或卸料；和f)恢复上述暂停的第二级离心机的上述离心作用，其中具有上述第二级批料的每个上述第二级离心机的卸料和重装料的频率与具有上 述第一级批料样品贮器的上述第一级离心机的卸料和重装料的频率相比，增加N倍。
2.如权利要求1所述的方法，其中上述样品贮器是珠盒。
3.如权利要求2所述的方法，其中上述珠盒是凝胶卡片。
4.如权利要求1所述的方法，其中上述样品贮器装有人样品。
5.如权利要求1所述的方法，其中上述样品贮器装有人血样品。
6.如权利要求1所述的方法，其中上述样品贮器仅装有紧急样本。
7.如权利要求1所述的方法，其中上述样品贮器包括用于粒子凝集检测的试剂。
8.如权利要求7所述的方法，其中上述样品贮器包括用于血型检定的试剂。
9.如权利要求1所述的方法，其中第二级离心机的数量为2-10个。
10.如权利要求1所述的方法，其中N为2-10。
11.如权利要求1所述的方法，其中离心、装料和重装料的步骤由控制机构控制。
12.如权利要求1所述的方法，其中每个上述第二级批料都具有相同数量的样品贮器。
13.如权利要求1所述的方法，其中每个上述第二级批料中的上述样品贮器都在装料 或重装料时为了结果被评定。
14.如权利要求1所述的方法，其中每个上述第二级批料的离心时间都能与每个另外 的上述第二级批料的离心时间不同。
15.如权利要求1所述的方法，其中每个上述第二级批料中的上述样品贮器都在每个 上述第二级离心机的操作随机暂停时为了结果被评定。
16.一种离心方法，包括以下步骤a)提供第一级批料两个或两个以上样品贮器，所述第一级批料要求在第一级离心机中 离心t秒；b)将上述第一级批料分成χ个第二级批料；c)将每个上述第二级批料装入y个第二级离心机的每一个中；d)将每个上述第二级批料离心t/x秒，其中每个上述第二级离心机的操作错开至少t/ xy秒；和e)至少每t/xy秒给每个上述第二级离心机卸料和重装料，其中具有上述第二级批料的上述第二级离心机的上述卸料和重装料的频率与具有上 述第一级批料样品贮器的第一级离心机卸料和重装料的频率相比，增加高达xy倍。
17.如权利要求15所述的方法，其中上述卸料和装料每t/xz+z秒发生，其中ζ等于用于上述装料和卸料所需的秒数。
18.如权利要求16所述的方法，其中ζ等于1秒-120秒。
19.如权利要求15所述的方法，其中上述样品贮器是珠盒。
20.如权利要求19所述的方法，其中上述珠盒是凝胶卡片。
21.如权利要求15所述的方法，其中上述样品贮器装有人样本。
22.如权利要求15所述的方法，其中上述样品贮器装有人血液样本。
23.如权利要求15所述的方法，其中上述样品贮器仅装有紧急样本。
24.如权利要求15所述的方法，其中上述样品贮器装有用于粒子凝集检测的试剂。
25.如权利要求23所述的方法，其中上述样品贮器包括用于血型检定的试剂。
26.如权利要求15所述的方法，其中第二级离心机的数量为2-10个。
27.如权利要求15所述的方法，其中第二级批料的数量为2-10。
28.如权利要求15所述的方法，其中分开、离心、装料和重装料步骤由控制机构控制。
29.如权利要求15所述的方法，其中每个上述第二级批料都具有相同数量的样品贮ο
30.如权利要求15所述的方法，其中每个上述第二级批料中的上述样品贮器都在每个 上述第二级批料离心t/x秒之后为了结果被评定。
31.一种化验设备，包括a)多个离心机，所述多个离心机配置用于使多个样品贮器离心；b)一个或多个驱动机构，所述驱动机构连接到上述离心机上；c)至少一个传送机构，所述传送机构配置用于上述离心机的装料或卸料；和d)控制机构，该控制机构与上述驱动机构和上述至少一个传送机构接口连接，上述控 制机构配置用于上述离心机的操作，其中所述操作包括以下步骤i)提供多个第一级批料，每个第一级批料都包括一个或多个样品贮器，其中每个上述 第一级批料都要求在第一级离心机中离心t秒； )提供多个第二级批料，每个第二级批料都包括一个或多个样品贮器；iii)将上述第一级批料在多个第二级离心机中离心；iv)随机暂停上述第二级离心机的操作N次；ν)给具有一个或多个上述第二级批料的每个上述暂停的第二级离心机装料或卸料；和vi)恢复上述暂停的第二级离心机的上述离心作用，其中具有上述第二级批料的每个上述第二级离心机上述卸料和重装料的频率与具有 上述第一级批料样品贮器的上述第一级离心机的卸料和重装料的频率相比，增加N倍。
32.如权利要求31所述的化验设备，还包括一个或多个检测器，所述检测器配置成检 测上述样品贮器内的粒子凝集反应。
33.如权利要求31所述的化验设备，其中上述样品贮器标以条形码。
34.如权利要求31所述的化验设备，还包括条形码读出器。
35.如权利要求31所述的化验设备，还包括一个或多个恒温器，所述恒温器配置成调 节上述样品的温度。
36.如权利要求31所述的化验设备，其中上述样品贮器是珠盒。
37.如权利要求36所述的化验设备，其中上述珠盒是凝胶卡片。
38.如权利要求31所述的化验设备，其中上述样品贮器装有人样本。
39.如权利要求31所述的化验设备，其中上述样品贮器装有人血液样本。
40.如权利要求31所述的化验设备，其中上述样品贮器仅装有紧急样本。
41.如权利要求31所述的化验设备，其中上述样品贮器装有用于粒子凝集检测的试剂。
42.如权利要求41所述的化验设备，其中上述样品贮器包括用于血型检定的试剂。
43.如权利要求31所述的化验设备，其中第二级离心机的数量为2-10个。
44.如权利要求31所述的化验设备，其中第二级批料的数量为2-10。
45.如权利要求31所述的化验设备，其中N为2-10。
46.如权利要求31所述的化验设备，其中上述化验设备被配置成在每个上述第二级离 心机的操作的上述随机暂停时为了结果评定每个上述第二级批料中的上述样品贮器。
47.化验设备，包括a)多个离心机，所述多个离心机配置用于多个样品贮器的离心作用；b)一个或多个驱动机构，所述驱动机构连接到上述离心机上；c)至少一个传送机构，该传送机构配置用于上述离心机的装料或卸料；和d)控制机构，所述控制机构与上述驱动机构和上述至少一个传送机构接口连接，上述 控制机构配置用于上述离心机的错开操作，其中上述错开操作包括以下步骤vii.提供第一级批料两个或两个以上样品贮器，所述第一级批料要求在第一级离心机 中离心t秒；viii.将上述第一级批料分成χ数量的第二级批料；ix.将每个上述第二级批料装入y数量的第二级离心机的每一个中；χ.将每个第二级批料离心t/x秒，其中每个上述第二级离心机的操作错开至少t/xy 秒；和xi.至少每隔t/xy秒给每个上述第二级离心机卸料和重装料， 其中具有上述第二级批料的上述第二级离心机的上述卸料和重装料的频率与具有上 述第一级批料样品贮器的第一级离心机的卸料和重装料的频率相比，增加高达xy倍。
48.如权利要求47所述的化验设备，还包括一个或多个检测器，所述检测器配置成检 测上述样品贮器内的粒子凝集反应。
49.如权利要求47所述的化验设备，其中上述样品贮器标以条形码。
50.如权利要求47所述的化验设备，还包括条形码读出器。
51.如权利要求47所述的化验设备，还包括一个或多个恒温器，所述恒温器配置成调 节上述样品的温度。
52.如权利要求47所述的化验设备，其中上述卸料和装料每t/xz+z秒发生，其中ζ等 于用于上述装料和卸料所需的秒数。
53.如权利要求47所述的化验设备，其中ζ等于1秒-120秒。
54.如权利要求47所述的化验设备，其中上述样品贮器是珠盒。
55.如权利要求M所述的化验设备，其中上述珠盒是凝胶卡片。
56.如权利要求47所述的化验设备，其中上述样品贮器装有人样本。
57.如权利要求47所述的化验设备，其中上述样品贮器装有人血液样本。
58.如权利要求47所述的化验设备，其中上述样品贮器仅装有紧急样本。
59.如权利要求47所述的化验设备，其中上述样品贮器装有用于粒子凝集检测的试剂。
60.如权利要求47所述的化验设备，其中上述样品贮器包括用于血型检定的试剂。
61.如权利要求47所述的化验设备，其中第二级离心机的数量为2-10个。
62.如权利要求47所述的化验设备，其中第二级批料的数量为2-10。
63.如权利要求47所述的化验设备，其中上述第二级批料中样品贮器的数量为2-100个。
64.如权利要求47所述的化验设备，其中具有上述第二级批料的上述第二级离心机的 重装料的频率与具有上述第一级批料样品贮器的第一级离心机的重装料的频率相比，增加 2-40 倍。
65.如权利要求47所述的化验设备，其中上述化验设备配置成在每个上述第二级批料 离心t/x秒之后为了结果评定每个上述第二级批料中的上述样品贮器。
66.一种用于快速处理紧急样本的STAT通道设备，包括权利要求15的化验设备，其中 上述设备配置用于快速处理一个或多个紧急样本。
全文摘要
批量样品的高处理量离心是通过将一批样品的一次离心运转分成两个或两个以上错开的、用较少样品的离散旋转实现的，且其中能增加用于装卸样品的离心机槽的利用率并随后输送实验结果。本方法尤其适用于必须快速处理多个样品的情况，例如，作为输血之前急救设施中STAT血型检定程序的一部分。
文档编号G01N35/00GK102084255SQ200980125679
公开日2011年6月1日 申请日期2009年4月30日 优先权日2008年5月2日
发明者D·E·博伊德, D·J·小莫兰, M·L·迪, M·L·马沙尔, M·索楚克, W·G·阿特伯里 申请人:奥索临床诊断有限公司