用于操作实验室系统的方法与流程

本申请涉及一种用于操作用于处理生物样品的实验室系统的计算机实现的方法。本申请进一步涉及用于处理生物样品的实验室系统。

背景技术：

体外诊断试验对临床决策有重要影响，从而为医生提供关键信息。

在分析实验室特别是在临床实验室中，由分析系统对样品执行大量的分析以便确定患者的生理状态。要对生物样品执行的这种分析试验通常被指定为通常在实验室信息系统中注册和管理的试验命令（testorder）。根据建立的实验室程序，实验室信息系统维护实验室系统的所有仪器的资源的清单，并且在一些情况下维护这些资源的当前状态。其然后根据试验命令来分配实验室仪器的资源。已知的实验室信息系统然后基于每个仪器的处理能力和当前状态来指示对应的（一个或多个）实验室仪器对生物样品执行相应的（一个或多个）处理步骤。

然而这是不利的，因为这样的已知实验室系统是由实验室信息系统集中管理的。在具有大量的仪器的增加的规模（size）的实验室系统中，中央实验室信息系统变得非常复杂并且可能甚至过载。实验室信息系统的高复杂性/负载表示实验室系统的单点故障——因为实验室信息系统的故障将不可避免地导致任何进一步的试验命令的处理上的停止。此外，为包括大量的仪器的实验室系统建立实验室信息系统是非常复杂的，并且因此是易于出错的任务，因为单个实验室信息系统需要处置全部仪器的资源/可用性和容量以能够将全部试验命令的处理步骤分发给对应的仪器。

为了解决上文提到的归因于中央实验室信息系统的高复杂性和负载的单点故障的缺点，已经做出了以下尝试：将仪器分成组，每个组由专用的仪器组管理器管理。当前仪器分组通常被实现为物理分组，有时甚至包括专用的样品运输系统。此外，仪器的每个组具有其自己的配置系统，该配置系统与更高级别系统配置隔离。这经常导致以下情况：其中例如由组的一个或多个仪器使用的（一个或多个）试剂的改变不仅需要在仪器/组级别下手动地重新配置，而且需要在整个实验室系统的级别下单独地重新配置。

虽然具有仪器分组的这样的已知实验室系统确实在某种程度上解决了集中管理实验室系统的高复杂性，但是它们有缺少灵活性的缺点，因为必须手动地建立和配置每个组，其中通过仪器的添加或组的重新配置的这样的组的扩展需要伴随对应的仪器组管理器的手动重新配置。此外，虽然具有仪器分组的这样的已知实验室系统提供了分组仪器的本地管理，但是实验室信息系统需要管理仪器的每个组的资源的列表，以能够基于每个仪器的处理能力和当前状态来针对每个试验命令指示恰当的组来对生物样品执行相应的（一个或多个）处理步骤。

此外，实验室系统必须就两种类型的实验室仪器的能力而言对它们进行处理来全部地或部分地处理试验命令。虽然存在可以执行试验命令的整个处理的实验室仪器，但是第二类型的实验室仪器仅包括用以执行试验命令的某个部分的资源。通过后面类型的仪器的集中管理试验命令的完成在具有大量的仪器的实验室中是特别挑战的。因此，存在对实验室系统和用于操作实验室系统的方法的需要——其是既灵活的又可扩展的。换言之，存在下述需要：处置大量的实验室仪器并且消除在这些实验室仪器中的任何实验室仪器的处理能力和/或可用性和/或容量上的改变时对手动的（重新）配置的需要。此外，存在对容错系统的需要以提供总体实验室系统的高可用性。

当前已知的实验室系统采用单数据通信拓扑——通常是集中式拓扑。然而，虽然对于某些应用而言，集中式拓扑可能是有用的，但是对于其中例如大量的数据需要在仪器的子集之间被交换的其他应用而言，集中式通信拓扑有变得过载的风险。因此，此外还存在对提供灵活的数据通信拓扑的解决方案的需要。

技术实现要素：

在本文中公开的是一种用于操作实验室系统的计算机实现的方法，该实验室系统包括用于处理生物样品的多个实验室仪器和实验室信息系统。所公开的方法的实施例包括以下步骤：

-将多个实验室仪器中的一个或多个分组到一个或多个仪器集群中并且为每（一个或多个）仪器集群提供集群管理器；

-在每个仪器集群内，每（一个或多个）实验室仪器为集群管理器发布它们相应的仪器资源描述，该仪器资源描述包括实验室仪器的硬件和/或软件资源的列表；

-每个集群管理器维护仪器集群的集群资源的清单，集群资源的清单包括基于相应的仪器集群的实验室仪器中的每个的仪器资源描述的合并集合；

-每个集群管理器向实验室信息系统（和/或“更高级别”集群管理器）发布相应的仪器集群的处理能力的列表，该处理能力的列表基于集群资源的清单来指示相应的仪器集群能够执行的处理步骤；

-实验室系统接收生物样品；

-实验室信息系统接收与该生物样品相对应的试验命令，该试验命令指示要对相应的生物样品执行的（一个或多个）处理步骤；

-实验室信息系统根据仪器集群的处理能力的列表将对生物样品的试验命令的处理分配到一个或多个仪器集群；

-实验室信息系统将一个或多个试验命令转发到一个或多个集群管理器；

-该一个或多个集群管理器接收来自实验室信息系统的试验命令；

-考虑到集群资源的清单，每个集群管理器为与试验命令相对应的对相应的生物样品上的（一个或多个）处理步骤分配仪器集群的多个实验室仪器的资源；

-每个集群管理器指示仪器集群的一个或多个实验室仪器对生物样品执行相应的（一个或多个）处理步骤；以及

-每个实验室仪器如由集群管理器指示的那样对生物样品执行相应的（一个或多个）处理步骤。

根据在本文中所公开的另外的实施例，该方法进一步包括以下步骤：

-一个或多个实验室仪器向集群管理器传输分析结果，该分析结果包括测量值和/或数据分析的输出；以及

-一个或多个集群管理器将该分析结果转发到实验室信息系统。

在本文中进一步公开的是一种实验室系统，该实验室系统包括用于处理生物样品的多个实验室仪器；实验室信息系统和一个或多个仪器集群，每个仪器集群包括集群管理器，其中实验室系统被配置成执行根据所公开的方法的实施例的方法中的一个。

在本文中进一步公开的是一种在其上存储指令的计算机可读介质，该指令当由计算机系统执行时控制计算机系统执行所公开的方法的实施例中的任何一个实施例的步骤。

所公开的方法/系统的实施例是特别有利的，因为它们借助于将实验室仪器组织到仪器集群中来提供可扩展性，并且借助于由专用的集群管理器管理每个仪器集群来降低复杂性。此外，在本文中所公开的实施例借助于向集群分发实验室资源的分配来消除已知实验室系统的单点故障。附加地或替代地，在本文中所公开的实施例通过为特定应用提供适当的数据通信拓扑来消除单点故障。此外，借助于即插即用方法确保了高度的灵活性/（重新）可配置性，因为实验室仪器向相应的集群管理器发布它们相应的仪器资源描述，该集群管理器然后维护相应的仪器集群的集群资源的清单并且相应地在集群内分配资源。换言之，仪器的配置或状态被自动地迁移到更高级别集群或实验室系统级别，而不需要手动配置。因此，在不需要手动干预的情况下使能（一个或多个）仪器集群或者甚至整个实验室系统的动态的（重新）配置，该（重新）配置包括用以处理仪器或其部分的突然的和/或计划的不可用性的（重新）配置。

此外，在本文中所公开的实施例由于通过集群管理器基于集群资源的清单发布集群的处理能力的列表来提供的抽象而是有利的。以该方式，每个集群的仪器资源的管理对被提供有每个集群的处理能力的最新列表的实验室的实验室信息系统而言是透明的。因此，实验室信息系统不再因管理全部仪器资源的任务而过载，并且可以仅基于仪器集群的处理能力来计划试验命令的处理，从而将资源（仪器、消耗品等）管理委派给集群管理器。该级别的抽象提供了胜过具有集中式资源管理的已知实验室系统的显著优点。此外，该抽象还使能仪器和仪器集群的更简单的（重新）配置，其中（重新）配置甚至动态地/在运行时作为“资源池”被迁移到更高级别的集群或实验室系统级别。

附图说明

借助于描述以及通过对附图做出参考在下文中将详细地描述所公开的方法/设备/系统的另外的特性和优点：

图1描绘了所公开的方法的实施例的泳道图，其图示了（一个或多个）仪器集群的即插即用型配置以及从实验室信息系统的视角的仪器资源处置的抽象；

图2a描绘了所公开的方法的实施例的泳道图，其图示了不影响集群的处理能力——仅影响其可用性的仪器集群的重新配置；

图2b描绘了所公开的方法的实施例的泳道图，其图示了影响集群的处理能力的仪器集群的重新配置；

图3a描绘了所公开的方法的实施例的泳道图，其图示了通过仪器的添加的仪器集群的即插即用型扩展，从而扩展不影响集群的处理能力而是增加其可用性和/或容量；

图3b描绘了所公开的方法的实施例的泳道图，其图示了通过仪器的添加的仪器集群的即插即用型扩展，从而扩展集群的处理能力；

图4描绘了所公开的方法的实施例的泳道图，其图示了在仪器集群内的多仪器化验工作流程的配置；

图5包括若干仪器集群的所公开的实验室系统的实施例的高度示意性框图，其图示了在仪器集群内的多个仪器之间的负载平衡；

图6包括若干仪器集群的所公开的实验室系统的实施例的高度示意性框图，其图示了在仪器集群内的多仪器化验工作流程，包括第一实验室仪器和第二实验室仪器；

图7包括若干仪器集群的所公开的实验室系统的实施例的高度示意性框图，其图示了若干多仪器化验工作流程，所述多仪器化验工作流程图示了在仪器集群内的不同的多仪器化验工作流程可以如何共享仪器；

图8包括若干仪器集群的所公开的实验室系统的实施例的高度示意性框图，其图示了在若干仪器集群之间共享仪器的若干仪器集群，例如，在仪器集群之间共享的预分析仪器和后分析仪器；

图9包括若干仪器集群的所公开的实验室系统的实施例的高度示意性框图，其图示了嵌套的仪器集群，即，包括第二仪器集群的第一仪器集群；

图10包括多仪器化验工作流程的单个仪器集群的高度示意性框图，在该多仪器化验工作流程内，各个仪器通过对等数据通信被通信地连接，以及另外的仪器通过经代理的数据通信被互连；以及

图11包括若干仪器集群的所公开的实验室系统的实施例的高度示意性框图，其图示了包括多个虚拟仪器的仪器集群。

注意：附图不是按比例绘制的，附图仅作为说明来提供并且仅用于更好地理解，而不用于限定所要求保护的范围。不应当根据这些附图来推断对任何特征的限制。

具体实施方式

某些术语将被用在本专利申请中，本专利申请的表述不应当被解释成由所选择的具体术语限制，而是关于涉及具体术语背后的一般概念。

如在本文中使用的术语‘实验室仪器’包含可操作来对一个或多个生物样品执行一个或多个处理步骤/工作流程步骤的任何装置或装置部件。表达‘处理步骤’由此指代物理地执行的处理步骤，诸如离心分离、移液、等分、试剂制备、质量控制qc制备、测序文库制备、孵化、样品分析以及还有样品运输。术语‘实验室仪器’覆盖预分析仪器、后分析仪器以及分析仪器以及运输系统或其模块。此外，术语实验室仪器包括被配置成处理分析数据的数据处理装置。

如在本文中使用的表达‘实验室仪器’包含任何单片式或多模块实验室设备，其包括可操作来对一个或多个生物样品执行分析试验的一个或多个实验室设备或可操作单元。

如在本文中使用的术语‘预分析仪器’包括用于对一个或多个生物样品执行一个或多个预分析处理步骤的一个或多个实验室设备，由此制备样品以用于一个或多个随后的分析试验。预分析处理步骤可以是例如离心分离步骤、加盖步骤、开盖步骤或重新加盖（recap）步骤、密封步骤、去密封步骤、等分步骤、样品的稀释以及诸如此类。

如在本文中使用的术语‘后分析仪器’包含可操作来自动地处理和/或存储一个或多个生物样品的任何实验室仪器。后分析处理步骤可以包括重新加盖步骤、用于从分析系统卸载样品的步骤、或者用于将该样品存储到存储单元中或者到用于收集生物废弃物的单元的步骤。

如在本文中使用的术语‘分析仪’/‘分析仪器’包含被配置成获得测量值的任何装置或装置部件。分析仪是可操作来经由各种化学的、生物的、物理的、光学的、电化学的或其他技术程序来确定样品或其组分的参数值的。分析仪可以是可操作来测量样品的该参数或者至少一个分析物的该参数并且返回所获得的测量值的。由分析仪返回的可能的分析结果的列表包括而不限于：样品中的分析物的浓度、指示分析物在样品中的存在的数字（是或否）结果（与检测级别上方的浓度相对应）、光学参数、dna或rna序列、从蛋白质或代谢物的质谱分析所获得的数据以及各种类型的物理或化学参数。分析仪器可以包括辅助样品和/或试剂的移液、配量以及混合的单元。分析仪可以包括用于保持试剂以执行化验的试剂保持单元。试剂可以例如以包含各个试剂或试剂的组的容器或盒子的形式来布置，放置在存储隔间或传送机内的适当容器或位置中。其可以包括消耗品馈送单元。分析仪可以包括针对某些类型的分析来优化其工作流程的处理和检测系统。这样的分析仪的示例是被用来检测化学或生物反应的结果或者监视化学或生物反应的进展的临床化学分析仪、凝血化学分析仪、免疫化学分析仪、尿液分析仪、核酸分析仪、组织分析仪（包括形态着色剂和组织化学着色剂）。

如在本文中使用的术语‘运输系统’包含被配置成在实验室系统内的不同的（一个或多个）实验室仪器之间传送所需要的材料和/或样品的任何系统。在特定的实施例中，运输系统还被用来在运输系统上至少中间存储所需要的材料。材料可以是生物样品或者用以执行实验室过程的任何所需要的消耗品。各种运输系统可以被用来在实验室分析系统的站之间运输样品，该运输系统诸如一维带驱动的样品运输系统或者多维运输系统。可以在可以被放置在运输系统上的运输载体中的材料容器中提供材料。运输载体可以接收一个单个或多个材料容器。如在本文中使用的术语‘实验室系统’包含用于在包括可操作地连接到控制单元的多个实验室仪器的实验室中使用的任何系统。

如在本文中使用的术语‘实验室信息系统’包含被配置成接收和管理与生物样品相对应的试验命令的任何物理的或虚拟的处理设备，该试验命令指示要在相应的生物样品上执行的（一个或多个）处理步骤。试验命令的管理特别地包括将试验命令转发到一个或多个实验室仪器和仪器集群。在一些实施例中，实验室信息系统与数据管理单元构成整体，由基于室内（onpremise）或基于云的服务器计算机包括和/或是一个仪器的部分或者甚至跨越实验室系统的多个仪器分布。

如在本文中使用的术语‘通信网络’包含任何类型的无线网络，诸如wifi、gsm、umts或者其他无线数字网络或基于电缆的网络（诸如以太网或者诸如此类）。例如，通信网络包括有线和无线网络的组合。在其中系统的单元被包括在一个实验室仪器内的实施例中，通信网络包括仪器内的通信信道。

如在本文中使用的术语‘仪器集群’指代用以实现胜过单个单独仪器的益处的一组相互连接的（逻辑上和/或物理上连接的）实验室仪器，该益处比如获得无缝工作流程集成或者具有相同或类似能力的仪器的分组。仪器集群通常位于实验室信息系统与单个仪器之间。属于相同集群的实验室仪器可以但不需要位于彼此的附近（逻辑的和/或物理的群集）。如果在空间上群集，则集群的模块可以是每个具有它们自己的外壳的物理上单独的实体、或者被包括在一个或多个外壳中的模块。

集群可以包括仪器或仪器的子系统。还根据在本文中公开的实施例，实验室仪器可以由多于一个仪器集群所包括。在这样的实施例中，仪器被称为在多个集群之间被共享。例如，预分析仪器或后分析仪器可以在共享了针对预分析仪器和后分析仪器的公共需要的不同类型的实验室仪器的若干集群之间被共享，诸如无论各种集群的分析仪器的类型如何而被共享的离心机和样品存档单元。此外，仪器集群可以包括一个或多个仪器集群，使得形成集群的层级。

如在本文中使用的术语‘用户界面’包含任何合适的软件和/或硬件的块以用于操作者与机器之间的交互，其包括但不限于用于接收作为输入的来自操作者的命令并且还用以提供对其的反馈和传送信息的图形用户界面。此外，系统/设备可以暴露若干用户界面来为不同种类的用户/操作者服务。

如在本文中使用的术语‘工作流程’指代工作流程步骤/处理步骤的集合。根据特定实施例，工作流程定义了其中执行处理步骤的顺序。

如在本文中使用的术语‘工作流程步骤’或‘处理步骤’包含属于工作流程的任何活动。该活动可以具有基本的或复杂的性质并且作为处理步骤通常在一个或多个仪器处或者由一个或多个仪器来执行。

术语‘样品’、‘患者样品’和‘生物样品’指代可能潜在地包含感兴趣的分析物的（一个或多个）材料。患者样品可以来源于任何生物源，诸如生理液，包括血液、唾液、眼晶状液、脑脊液、汗液、尿液、粪便、精液、乳汁、腹水、粘液、滑液、腹膜液、羊水、组织、培养的细胞或者诸如此类。患者样品可以在使用之前被预处理，诸如从血液制备血浆、稀释粘稠的流体、细胞溶解或者诸如此类。处理的方法可以涉及过滤、蒸馏、浓缩、干扰组分的灭活、以及试剂的添加。患者样品可以当从源获得时就被直接使用或者跟随用以修改样品的特性的预处理来使用。在一些实施例中，可以通过利用合适的液体介质将其溶解或悬浮来使得初始的固体的或半固体的生物材料成为液体。在一些实施例中，样品可以被怀疑包含某种抗原或核酸。

‘stat样品’是需要被非常紧急地处理和分析的样品，因为分析结果可能对患者而言有生命攸关的重要性。

术语‘等分试样’、‘患者样品等分试样’和‘生物样品等分试样’指代通常通过等分（即，划分生物样品）特别地通过使用移液过程所获得的样品、患者样品或生物样品的部分。在该情境中，生物样品被称为主样品并且其存在于其中的管被称为主样品管，而从主样品划分的样品部分被称为等分试样，以及它们存在于其中的（一个或多个）管被称为等分管或副管。通常将生物样品的（一个或多个）等分试样创建到与主样品管或样品板孔（well）分离的副样品管或样品盘井中。

如在本文中使用的术语‘分析’或‘分析试验’包含表征生物样品的参数的实验室程序，该生物样品的参数例如光吸收、荧光、电势或用以提供测量数据的反应的其他物理的或化学的特性。

如在本文中使用的术语‘试验命令’指代任何数据对象、计算机可加载的数据结构、表示指示要对特定的生物样品执行的一个或多个实验室处理步骤的这样的数据的经调制的数据。例如，试验命令记录可以是数据库中的文件或条目。根据本文中所公开的实施例，如果例如该试验命令包括要对特定的样品执行的分析试验的标识符或者与要对特定的样品执行的分析试验的标识符相关联地存储，则试验命令可以指示用于分析试验的试验命令。替代地或附加地，试验命令可以指代要对生物样品执行的纯预分析处理步骤和/或后分析处理步骤。此外，试验命令可以指示要对与生物样品相关的分析数据执行的数据处理步骤，特别是对通过生物样品的测量所获得的分析数据的数据处理步骤。

如在本文中使用的术语‘分析数据’包含描述生物样品的测量或处理的结果或部分结果的任何数据。在校准的情况下，分析数据包括校准结果，即，校准数据。特别地，分析数据包括已经针对其执行分析的样品的标识符和描述分析的结果的数据，诸如测量数据。

将如下参照附图来描述所公开的方法/系统的特定实施例。

图1示出了描绘了所公开的方法的实施例的泳道图，其图示了（一个或多个）仪器集群20的即插即用型配置以及从实验室信息系统30的视角的仪器资源处置的抽象。

如在图1中示出的，在第一步骤100中，将多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans中的一个或多个分组到一个或多个仪器集群20中。根据各种实施例，步骤100的该分组/群集是仪器的物理的和/或逻辑的群集，其中集群的仪器可以彼此接近或者可以不彼此接近。分组/群集的步骤100包括为每（一个或多个）仪器集群20提供集群管理器22。

根据在本文中公开的各种实施例，仪器集群20中的一个或多个的集群管理器22由多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans中的一个或多个包括。由实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans包括的该集群管理器22被配置以便当另外的实验室仪器被添加到相同仪器集群20时从待机模式唤醒，以及进一步被配置成当其被包括的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans是相应的仪器集群20中的仅有仪器时切换到该待机模式中。其中集群管理器22被集成到仪器中的这样的实施例是有利的，因为可以在不需要附加硬件的情况下获得系统功能（例如，在仪器之间共享资源和/或经由一个中央集群节点来集成结果通信或远程服务）。这对于诸如护理点（pointofcare）仪器之类的低成本小仪器而言是尤其有利的。集群管理器22经由手动控制或自动化选择程序来激活（唤醒），例如应当在其他仪器被选择之前首选选择一些类型的仪器。每个均具有集成的集群管理器22的相同仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans可以例如选择要经由随机过程来激活的集群管理器。

根据另外的实施例，至少一个仪器集群20包括两个或更多个集群管理器22。在这样的实施例中，两个或更多个集群管理器22被配置使得在任何时候该两个或更多个集群管理器22中的仅一个是活跃的，并且进一步被配置使得如果该两个或更多个集群管理器22中的第一个变得不可操作，则该两个或更多个集群管理器22中的第二个被激活。

在另外的步骤110中，在每个仪器集群20内，每（一个或多个）实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans为集群管理器22发布它们相应的仪器资源描述。仪器资源描述包括用于处理生物样品和/或分析数据的实验室仪器的硬件和/或软件资源的列表。例如，仪器资源包括分析模块，该分析模块可操作来经由各种化学的、生物的、物理的、光学的或其他技术程序来确定样品或其组分的参数值。

对应地，仪器资源描述将列出分析仪器资源能够执行的化验和/或列出其能够在生物样品中检测到/量化的分析物。

仪器资源还可以包括预分析仪器资源，比如诸如移液器、等分器或者加盖器/开盖器、离心机等的样品处置模块。对应地，仪器资源描述将列出例如离心机可以处置什么样品以及离心机可以处置高达什么离心加速度。

此外，仪器资源可以包括可操作来自动地处理和/或存储一个或多个生物样品的后分析仪器资源。后分析资源可以包括重新加盖器、用于从分析系统卸载样品的样品卸载器或者用于运输该样品的运输系统、或者存储单元或用于收集生物废弃物的单元。对应地，仪器资源描述将例如描述后分析仪器可以接收和重新加盖、分别在冰箱中存储以及以什么温度存储的样品的类型（还包括在样品上执行的试验的类型）。

根据在本文中公开的另外的实施例，实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的仪器资源描述进一步包括硬件和/或软件资源的当前的和/或估计的可用性的指示。如在本文中使用的，可用性是如下内容的指示：仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的某资源或仪器集群20的能力是否是可操作的，以及在某个时间是否预期是可操作的。换言之，可用性指代相应的资源的当前的和/或估计的状态，诸如例如“在线”/“离线”或“可操作的”/“不可操作的”。在分析资源的情况下，例如由于资源的错误，而且还由于最近的质量控制的到期，资源可能是不可用的。资源为什么是不可用的另外的原因是没有所需要的消耗品，该消耗品诸如试剂、一次性移液器、样品板等。假使被仪器资源需要的这样的消耗品快用完，则可能存在其中当前的可用性仍是“真”而估计的可用性是“假”的情况。相应地，集群管理器22将不向该资源分配更多试验命令。

根据在本文中公开的另外的实施例，实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的仪器资源描述进一步包括硬件和/或软件资源的当前的和/或估计的容量的指示。如其名称暗示的，资源的容量指代可用性的级别。例如，分析仪器资源的当前的和/或估计的容量将指示相应的分析实验室仪器10ai每小时可以处理的分析试验的数量。

例如，在后分析仪器10post的情况下，其样品存储资源的容量将指示（考虑到其当前的占用）仪器10post可以存储多少样品。

基于所接收到的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans中的每个的仪器资源描述，在步骤120中，每个集群管理器22建立和维护集群资源的清单。该集群资源的清单包括基于相应仪器集群20中的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans中的每个的仪器资源描述的合并集合。

在另外的步骤130中，每个集群管理器22向实验室信息系统30发布相应的仪器集群20的处理能力的列表。处理能力的列表基于集群资源的清单指示相应的仪器集群20能够执行的处理步骤。换言之，处理能力的列表包括相应的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans中的任何一个实验室仪器可以执行的处理步骤。应当注意的是，当集群20中的若干仪器10、10pre、10post、10a可以执行相同的处理步骤时，这将被合并为集群的一个处理能力，然而具有更高的容量/可用性。作为步骤130的部分，实验室信息系统30接收仪器集群20的处理能力的该列表。

根据在本文中公开的另外的实施例，相应的仪器集群20的处理能力的列表进一步包括用以进行相应的处理步骤的当前的和/或估计的可用性的指示。

根据在本文中公开的另外的实施例，相应的仪器集群20的处理能力的列表进一步包括用以进行相应的处理步骤的当前的和/或估计的容量的指示。

在可以以相反的次序发生的步骤140和145中，实验室信息系统30接收与生物样品相对应的试验命令，以及该样品被实验室系统1特别地由实验室系统1的预分析仪器10pre（诸如样品加载器）接收。试验命令指示要在相应的生物样品上执行的（一个或多个）处理步骤。根据在本文中描述的各种实施例，试验命令列出要被执行的具体处理步骤和/或指示要被执行的工作流程，这进而指示特定的处理步骤。实验室信息系统30被配置以便将试验命令转换成要被执行的特定处理步骤，特别是通过参考数据库/查找表。例如，如果由实验室信息系统从主机系统40接收到针对某个分析试验的试验命令，则实验室信息系统30可以在数据库中查找需要执行什么特定处理步骤，以便执行该试验命令，例如之后是样品试验的样品制备（诸如离心分离）以及最终的样品存档等。

一旦实验室信息系统30已经接收到试验命令并且样品已经进入实验室，则在步骤150中，实验室信息系统30根据仪器集群20的处理能力的列表向一个或多个仪器集群20分配对生物样品的试验命令的处理。必须强调的是，哪个或哪些仪器应当处理样品以及对应的资源被如何处置等的特定细节对实验室信息系统30是透明的，其仅需要知道的是仪器集群20的处理能力的列表并且将样品的处理分配到具有所需要的能力的一个仪器。在步骤155中，跟随将试验命令的处理分配到一个或多个仪器集群20，实验室信息系统30将一个或多个试验命令转发到一个或多个集群管理器22。

根据在本文中公开的实施例，将试验命令传输到（一个或多个）集群管理器22的步骤被实现为发布者-订阅者和/或请求-回复和/或广播消息传送模式（非穷尽列表）。

根据发布者-订阅者（pub-sub）消息传送模式，（一个或多个）集群管理器22订阅来自实验室信息系统30的消息，同时实验室信息系统30向（一个或多个）集群管理器22中的一个或多个发布消息（试验命令）。换言之，实验室信息系统22“告诉”相应的集群管理器22针对特定的生物样品要处理什么试验命令。

根据请求-回复消息传送模式，集群管理器22向实验室信息系统30发送请求（查询），“询问”针对特定的生物样品要执行什么试验命令。响应于该查询，实验室信息系统30将传输试验命令，作为对（一个或多个）集群管理器22的响应。换言之，通常在收到/识别样品时，集群管理器22从实验室信息系统30拉取试验命令。

在以下步骤160中，一个或多个集群管理器22接收来自实验室信息系统30的试验命令。

一旦已经接收到（一个或多个）试验命令，在步骤170中，考虑到集群资源的清单，（一个或多个）集群管理器22为与（一个或多个）试验命令相对应的对相应的生物样品的（一个或多个）处理步骤分配仪器集群20的多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的资源。表达“考虑到集群资源的清单”指代过程，通过该过程（一个或多个）集群管理器22验证仪器集群20的全部所需要的资源的可用性和/或容量并且根据处理请求指令将其与针对处理生物样品所需要的资源相关联，并且相应地将处理分配到一个或多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans。

根据所公开的方法/系统的特定的实施例，考虑到相应的仪器集群的实验室仪器的资源的可用性和/或容量，集群管理器22为对相应的生物样品的（一个或多个）处理步骤分配多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的资源，以在具有相同资源或类似资源的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans之间提供负载平衡。仪器的负载平衡是有利的，以便于优化具有公共资源的仪器的使用/老化。

根据所公开的方法/系统的另外的实施例，考虑到相应的仪器集群的实验室仪器的资源的可用性和/或容量，集群管理器22为对相应的生物样品的（一个或多个）处理步骤分配多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的资源，以确保生物样品的及时处理。例如，仪器集群20可以包括可以执行相同处理步骤的多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans，但是同时针对高吞吐量对一个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans优化，而另一个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans被配置成执行更广泛的各种较不频繁命令的处理步骤。在该情况中，不是如此紧急的样品被分配给第一个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans，而紧急的样品stat将被分配给后者的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans。

跟随用于处理生物样品的多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的资源的分配的步骤170，在步骤175中，仪器集群20中的一个或多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans关于要对生物样品执行哪些处理步骤来查询集群管理器22。对应地，在步骤180中，（一个或多个）实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans如由集群管理器22指示的那样对生物样品执行相应的（一个或多个）处理步骤。

根据在本文中公开的实施例，多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans中的一个或多个以规律的间隔和/或在其硬件和/或软件资源的改变时发布其仪器资源描述的更新。对应地，集群管理器22中的一个或多个基于仪器资源描述的（一个或多个）更新来更新集群资源的清单。

根据各种实施例，仪器资源描述的更新基于推送或拉取方法，其中要么（一个或多个）实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans发布仪器资源描述的更新，要么集群管理器22查询仪器。例如，集群管理器22可以监视实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的所谓的心跳，没有该心跳指示仪器是不可用的。

图2a示出了描绘了不影响集群的处理能力——仅影响其可用性的仪器集群的重新配置的使用情况的泳道图。如在该附图上图示的，当仪器集群20中的（一个或多个）实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans中的一个或多个变得不可用时（通过被划掉图示），集群管理器22变得知道仪器可用性值的该改变并且更新其集群资源的清单的可用性。图2a图示了当（一个或多个）实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的不可用性可以由相同集群中的其他（一个或多个）实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans补偿时的使用情况，这没有导致集群的处理能力中的改变，而仅对其可用性/容量有影响。在这样的情况中，就处理能力而言——（一个或多个）实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的附带后果（fallout）对实验室信息系统30是完全透明的。因此，仪器集群20因此是自我管理的。换言之，如果在基于仪器资源描述的（一个或多个）更新来更新集群资源的清单时，用以执行特定处理步骤的仪器集群20的总体可用性和/或容量被改变，则集群管理器22将处理能力的经更新列表传输到实验室信息系统30，特别地更新用以进行特定处理步骤的可用性和/或容量。

另一方面，图2b示出了描绘了确实影响仪器集群20的处理能力的仪器集群20的重新配置的使用情况的泳道图。如在该附图上图示的，如果具有特定仪器资源的仅有的（一个或多个）实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans变得不可用，则不仅集群自己的资源的清单而且处理能力的列表被更新来反映仪器集群20现在缺少某能力。因此，如果在基于仪器资源描述的（一个或多个）更新来更新集群资源的清单时，相应的仪器集群20不再能够执行特定的处理步骤，集群管理器22将处理能力的经更新列表传输到实验室信息系统30。

在步骤148中，基于处理能力的经更新列表，实验室信息系统30检查是否仪器集群20中的任何仪器具有用以根据试验命令来处理生物样品所需要的能力。如果具有这样的能力的仪器集群20是可用的，则实验室信息系统30向该（一个或多个）仪器集群（20）重新分配对（一个或多个）生物样品的试验命令的处理。如果仪器集群20中没有仪器具有用以根据试验命令来处理生物样品所需要的能力，则在步骤158中，实验室信息系统30将指示错误。替代地或附加地，实验室信息系统30将把生物样品重新引导到缓冲剂和/或错误位置直到具有所需要的能力的这样的仪器集群20变得可用为止。替代地或附加地，如果仪器集群20中没有仪器具有用以根据试验命令来处理生物样品所需要的能力，则仪器集群20中的一个接受试验命令并且将生物样品存储在缓冲剂模块中直到所需要的资源再次是可用的为止或者直到某个超时到期/即将到期为止。

转向图3a，示出了描绘所公开的方法的实施例的泳道图，其图示了通过添加新的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的仪器集群20的即插即用型扩展。在图3a上图示的扩展不影响集群的处理能力但是确实增加其可用性和/或容量。在此处示出的使用情况中，仅仪器集群20的容量和/或可用性改变而不是其处理能力。可以通过简单添加额外的仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans以即插即用型方式来容易地增加集群20的容量。但是不仅容量，而且可用性可以以该方式来增加，因为有具有相同（或者等效）资源的额外的仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans确保了更大的可用性，以免仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans中的一个出于诸如缺少消耗品之类的任何原因而需要维护或者不可用。

图3b示出了描绘其中通过添加扩展集群的处理能力的新的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans来扩展仪器集群的使用情况的泳道图。在该情况下，不仅集群资源的清单而且相应的仪器集群20的处理能力的列表被更新，并且该更新被传输到实验室信息系统30。因此，跟随集群20的能力的扩展，实验室信息系统30可以将用于处理生物样品的新的试验命令分配到经扩展的仪器集群20，命令要么不能在所图示的扩展之前被处理要么本该已经被不同的仪器集群20处理。

在本文中公开的另外的实施例的另一特征涉及多仪器化验工作流程，在图4上图示了该工作流程的建立。很经常存在用于处理生物样品的试验命令，该试验命令需要不能全部都由一个单个仪器来执行的处理步骤。代之以，生物样品由多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans按顺序或者同时地协作处理（在该情况下创建了样品的等分试样）。该过程在下文被称为多仪器化验工作流程12。例如，生物样品首先由预分析仪器10pre处理，用于样品制备。跟随样品制备，相同样品由分析仪器10ai来处理，用于提供指示生物样品中的分析物的存在/浓度的测量值。最后，生物样品由后分析仪器10post处理，例如用于被存档。

为了配置多仪器化验工作流程12，在步骤190中，集群管理器22（从查找表、数据库或者诸如此类）取回化验工作流程描述，该化验工作流程描述包括针对对应的化验工作流程的要对生物样品执行的处理步骤的列表和序列。

在步骤192中，集群管理器22将集群资源合并到多仪器化验工作流程中——基于将是多仪器化验工作流程12的部分的多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的仪器资源描述110.1、110.2和110.n。此后，集群管理器22更新其处理能力的列表，该处理能力的经更新列表进一步包括与化验工作流程描述相对应的多仪器化验工作流程12的处理能力。

因此，在收到需要化验工作流程的用于处理生物样品的试验命令时，实验室信息系统30将把（一个或多个）试验命令传输到包括多仪器化验工作流程12的对应的集群管理器22。在收到160这样的（一个或多个）试验命令时，集群管理器22将指示175多仪器化验工作流程12的全部实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans对生物样品执行相应的化验工作流程。

多仪器化验工作流程12的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans将然后如由集群管理器22指示的那样执行生物样品180.1、180.2和180.3的处理。

如在图4上利用虚线示出的，根据另外的实施例，在步骤194中，集群管理器22在多仪器化验工作流程12的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans之间建立（一个或多个）对等数据通信。多仪器化验工作流程12的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans将然后经由该第一对等数据通信来直接地交换分析数据。替代地或附加地，集群管理器22经由通信代理19在多仪器化验工作流程12的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans之间建立经代理的数据通信，其中多仪器化验工作流程12的相应的实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans将然后经由该通信代理19交换分析数据。将参照图9更详细地讨论对等数据通信和经代理的数据通信的细节。

图5到图10示出了被配置成执行根据所公开的方法的实施例的方法中的一个的所公开的实验室系统1的各种实施例的框图。

图5示出了包括若干仪器集群20的所公开的实验室系统1的实施例的高度示意性框图。该附图示出了两个不同种类的仪器集群20，一个（上集群）特别针对生物样品的顺序处理来布置。如可以看到的，该仪器集群20包括两个预分析实验室仪器10pre、三个第一类型的分析仪器10ai以及两个第二类型的分析仪器10ai，全部都按顺序。此外，图5的上仪器集群20配备有相同类型的若干仪器10pre、10ai，以通过不同样品的并行处理来增加吞吐量。这些仪器10pre、10ai、10vi被配置使得集群管理器22可以在具有相同/等效资源的仪器之间执行负载平衡，二者都用于增加仪器集群20的吞吐量，并且也通过提供冗余来增加可用性。以该方式，如果仪器10pre、10ai、10vi之一出故障，则具有相同/等效资源的另一个仪器可以接管。

根据所公开的实验室系统1的另外的实施例，仪器集群20中的一个或多个包括运输系统10trans，该运输系统10trans用于在多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi之间运输生物样品和/或消耗品。在图5中图示了这样的实施例的一个示例。根据所公开的实验室系统1的更进一步的实施例，仪器集群20中的一个或多个包括形成运输仪器集群20的第一和第二运输系统，该第一和第二运输系统被彼此链接以用于在第一和第二实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi之间运输生物样品和/或消耗品，其中第一实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi被连接到第一运输系统，而第二实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi被连接到第二运输系统。换言之，运输仪器集群20的运输系统中的第一和第二运输系统被配置成能够在彼此之间“移交”生物样品和/或消耗品，从而超过单个运输系统10trans的能力延伸运输仪器集群20的“范围”。

另一方面，仪器集群20（图6上的下仪器集群）可以特别地针对用于某个生物样品的多个试验命令的并行处理来布置。并行化对于当需要对相同样品执行多个分析试验时对生物样品的处理进行加速而言是特别有利的。在该情况下，由预分析仪器10pre创建生物样品的等分试样，该等分试样然后由若干分析仪器10ai同时处理。

应当注意的是，根据所公开的方法/系统，借助于资源调度在仪器集群20级别上管理这样的优化（以实现负载平衡、容错以及并行化），并且必要的信息（诸如能力和可用性）被转发到实验室信息系统30/更高级别集群，因此资源调度实现透明性。

图6示出了包括若干仪器集群20的所公开的实验室系统1的实施例的高度示意性框图，其图示了仪器集群20内的多仪器化验工作流程12，包括用于样品制备的第一实验室仪器10.1和用于测量的第二实验室仪器10.2，而预分析仪器10pre和后分析仪器10post不是工作流程的部分。此外，图6示出了包括预分析仪器10pre的预分析仪器集群20.1、三个分析集群20.2、20.3和20.4、以及包括后分析仪器10post的后分析集群20.5。根据在本文中公开的实施例，三个分析集群20.2、20.3和20.4可以各自专用于某个工作区域，诸如例如用于核酸试验nat的分析集群20.2、用于血清工作区域的分析集群20.3和/或用于血液学的凝血和分析集群20.4。

另一方面，图7示出了多仪器化验工作流程12，其包括预分析仪器10pre、分析仪器10ai以及还包括后分析仪器10post。如在最高的仪器集群20上图示的，多仪器化验工作流程12可以在其内包括负载平衡，其中对于某些负载而言，两个仪器10'和10ai'的较低吞吐量串联被分配来处理某些类型的试验命令，同时单个较高吞吐量的集成仪器10ai"被分配来处理（一个或多个）高容积试验命令。

如以上简要提到的，根据在本文中公开的实施例，将实验室仪器分组到集群中在逻辑级别上发生。图8示出了实验室系统1的这样的实施例的高度示意性框图，其中若干仪器集群20'以及20"共享它们之间的仪器10pre和10post。这是特别有利的，因为通常非常不同的分析试验确实需要类似的或相同的预分析以及后分析。在图8上示出的示例中，第一仪器集群20'包括用于核酸试验nat的分析仪器10ai'。另一方面，第二仪器集群20"包括来自血清工作区域的分析仪器10ai'。然而，因为两种类型的分析仪器都需要相同的预分析资源和后分析资源，所以其中用于核酸试验的仪器集群20'和血清工作区域仪器集群20"共享相同的预分析仪器10pre（例如，样品管开盖器和分类器）和后分析仪器10post（例如，样品存档单元）的逻辑群集向实验室提供大的灵活性和经济性。

图9示出了在本文中公开的方法/系统的另外的方面，即仪器集群的嵌套。特别地，图9示出了包括若干仪器集群20、20.1和20.2的所公开的实验室系统1的实施例的高度示意性框图，其中第一仪器集群20.1包括第二仪器集群20.2和20.3。例如当存在既通过实验室学科（例如，用于核酸试验的集群20.2）还通过实验室位置二者对实验室仪器分组的需要时，仪器集群的嵌套是有利的。此外，图9示出了将预分析仪器10pre和后分析仪器10post群集到单独的集群20.3中。

图10示出了根据另外的实施例的单个仪器集群20的高度示意性框图，其包括多仪器化验工作流程12，在该多仪器化验工作流程12内，单个仪器10.1到10.4通过对等数据通信16被通信地连接。当大量分析数据需要在两个仪器10.2和10.3之间交换时，在多仪器化验工作流程12中的第二实验室仪器10.2与第三实验室仪器10.2之间的对等数据通信16是有利的。

另一方面，实验室仪器10.1和10.2以及集群管理器22经由通过通信代理19的经代理的数据通信18来互连。根据各种实施例，通信代理19是单独的实体或者由多个集群管理器22中的一个包括。通常，当多于两个模块（集群管理器的仪器）需要彼此通信时，采用经代理的数据通信。此外，特别地当过程控制数据（诸如资源处置、优先化等）需要被交换时，经代理的数据通信18是有利的。在该情况下，有权访问所有通信的通信代理19是有利的。此外，当测量结果由仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans传输到集群管理器22时，经代理的数据通信18是有利的。

图11示出了所公开的实验室系统1的另外的实施例的高度示意性框图，其中仪器集群20中的一个包括多个虚拟仪器10vi，虚拟仪器10vi包括算法计算器，该算法计算器被配置成对输入数据应用临床算法以便提供基于此的解释支持数据。

根据在本文中公开的另外的实施例，集群管理器22包括集群资源管理器和集群工作流程管理器。集群资源管理器被配置成维护集群资源的清单，以及还向实验室信息系统30发布相应的仪器集群20的处理能力的列表。集群工作流程管理器被配置成：接收来自实验室信息系统30的试验命令；考虑到集群资源的清单，为与试验命令相对应的对相应的生物样品的（一个或多个）处理步骤分配仪器集群20的多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans的资源；以及指示仪器集群20中的一个或多个实验室仪器10、10pre、10post、10ai、10vi、10trans对生物样品执行相应的（一个或多个）处理步骤。换言之，管理资源和管理样品的处理工作流程的功能在每个仪器集群20内拆分，位于集群资源管理器和集群工作流程管理器之间。

进一步公开和提出的是包括计算机可执行指令的计算机程序产品，当程序在计算机或计算机网络上执行时，该计算机可执行指令用于在本文中所附的实施例中的一个或多个中执行所公开的方法。具体地，计算机程序可以被存储在计算机可读数据载体或服务器计算机上。因此，具体地，可以通过使用计算机或计算机网络，优选地通过使用计算机程序来执行如以上所指示的方法步骤中的一个、多于一个或者甚至全部方法步骤。

进一步公开和提出的是包括指令的计算机程序产品，该指令当由计算机系统执行时使实验室系统执行根据在本文中公开的实施例中的一个或多个的方法。

如在本文中使用的，计算机程序产品指代作为可交易产品的程序。该产品通常可以以任何格式（诸如以纸格式之类）存在，或者在室内或者位于远程位置处的计算机可读数据载体上。具体地，计算机程序产品可以通过数据网络分发。此外，不仅计算机程序产品，而且执行硬件可以位于室内或者位于云端环境中。

进一步公开和提出的是包括指令的计算机可读介质，该指令当由计算机系统执行时使实验室系统执行根据在本文中公开的实施例中的一个或多个的方法。

进一步公开和提出的是包括指令的经调制的数据信号，该指令当由计算机系统执行时使实验室系统执行根据在本文中公开的实施例中的一个或多个的方法。

参照所公开的方法的计算机实现方面，根据在本文中公开的实施例中的一个或多个的方法的方法步骤中的一个或多个或者甚至方法步骤中的全部可以通过使用计算机或计算机网络来执行。因此，通常，可以通过使用计算机或计算机网络来执行包括数据的提供和/或操纵的方法步骤中的任何方法步骤。通常，这些方法步骤可以包括方法步骤中的任何方法步骤，通常除了诸如提供执行实际测量的样品和/或某些方面之类的需要手动工作的方法步骤之外。

将理解的是，在不脱离如在以下权利要求中限定的范围的情况下，可以基于在上文中描述的具体结构来采用许多变化。

参考列表：

实验室系统1

实验室仪器10

预分析实验室仪器10pre

用于加载样品的实验室仪器10ld

分析实验室仪器10ai

后分析实验室仪器10post

运输系统10trans

多仪器化验工作流程12

对等数据通信16

经代理的数据通信18

通信代理19

仪器集群20

集群管理器22

实验室信息系统30

（lis的）用户界面40

仪器的群集步骤100

仪器资源描述的发布步骤110

集群资源的清单步骤120

每个集群的处理能力和可用性的列表的发布步骤130

试验命令的收到步骤140

生物样品的收到步骤145

针对具有所需要的处理能力的集群检查步骤148

试验命令的处理到（一个或多个）仪器集群的分配步骤150

（一个或多个）试验命令到（一个或多个）集群管理器的传输步骤155

将样品重新引导到缓冲剂/指示错误步骤158

（一个或多个）试验命令的收到步骤160

实验室仪器的资源的分配步骤170

指示（一个或多个）实验室仪器处理样品步骤175

通过实验室仪器的样品的处理步骤180

化验工作流程描述的取回步骤190

集群资源到多仪器化验工作流程中的合并步骤192

（一个或多个）对等数据传输的建立步骤194