用于优化实验室系统的方法与流程

本发明涉及一种用于优化实验室系统中的样品分布的方法。本发明还涉及用于执行这种方法的实验室系统。本发明还涉及一种计算机程序产品，其包括使实验室系统执行用于优化样品分布的方法的指令，并且涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有所述计算机程序产品。

背景技术：

1、这样的实验室装置在本领域中是已知的。在过去的几十年中，在很大程度上依赖于用户的手动交互的实验室装置到可以自动执行所有或几乎所有必要任务的完全自动化的实验室装置已经取得了很大的进步。用户只需向装置提供样品，并且然后由实验室装置根据测试特定协议自动执行用于提供测试结果的所有必要步骤。

2、该领域的另一改进是实验室自动化。在这种情况下，一个或多个实验室装置经由运送系统连接到分析前和分析后装置。在这样的自动化实验室系统中，样品被提供给系统，并且然后根据待执行的一个或多个测试被路由到必要的装置(分析前、实验室装置、分析后)。

3、然而，存在于已知的实验室系统中的问题是，装置的通量和占用远不是最佳的。在现有装置中，通常不同的装置专用于不同的测试。因此，用户必须手动对样品进行分类并取决于将执行测试或分析前或分析后步骤的一个或多个装置来对它们进行分组。已知装置的另一个缺点是用于路由样品的规则通常非常严格，因此不容有失，例如，当实验室系统的实验室装置运行不良、缓慢或出现问题时。

4、除此之外，已知的实验室装置，特别是nat实验室装置被优化，使得它们可以在同一测试板(具有多个孔的板)上执行不同的测试，通常使用12x8的多孔板。测试基于其兼容性(通常是nat扩增反应期间使用的热分布)被分组在一起，因为此类实验室装置的热块是整体的，并且无法提供不同的温度区域。以这种方式，增加了实验室装置的通量并减少了资源浪费，因为测试板的所有或几乎所有孔都填充有样品或对照并且试剂不会被添加到“空”的(意味着没有样品)孔，因为在此类系统中，通常使用多头移液器，并且因此在添加液体时不能排除板的单个孔。然而，这样的方法也有缺点，因为它仅是基于装置的并且在同一实验室系统中有多个实验室装置，这些装置不彼此通信，从而产生缺点。作为示例，如果需要针对样品请求不同的测试，则首先必须将样品等分到不同的样品容器中，因为一般来说，实验室装置只能处理每个管一种测试。另外，如果测试在不同的仪器上运行，则应确保相应的样品容器放置在预期被输送到正确的实验室装置的架子上。在高度自动化的实验室系统中，这意味着在将样品添加到系统之前；那些样品必须手动等分。另外，样品容器经常被运送到容纳多个样品容器的架子中。同样在这种情况下，必须对容器进行分类，以便将指定用于特定实验室装置的样品分组在一起，因为若非如此架子将必须在不同的实验室装置之间行进以执行不同的测试。应该清楚的是，每次人类交互都可能导致错误，因此期望实验室系统完全自动化，同时保持灵活性和高通量。

5、该问题通过独立权利要求中所要求保护的一种用于优化实验室系统中的样品分布的方法来解决。

6、如下文所使用的，术语“具有”、“包括”或“包含”或它们的任意语法变化形式以非排他性方式使用。因此，这些术语既可以指除了由这些术语引入的特征之外，在此上下文中描述的实体中不存在其他特征的情况，也可以指存在一个或多个其他特征的情况。作为示例，表述“a具有b”、“a包括b”和“a包含b”既可以指其中除b之外，a中不存在其他要素的情况(即，其中a由b单独并且唯一地组成的情况)，也可以指其中除b之外，实体a中还存在一个或多个其他要素(诸如要素c、要素c和要素d或甚至其他要素)的情况。

7、进一步地，应注意，指示特征或要素可存在一次或多于一次的术语“至少一个”、“一个或多个”或类似表述通常在引入相应特征或要素时仅使用一次。在下文中，在大多数情况下，当提及相应的特征或元素时，尽管相应的特征或元素可能只存在一次或多次，但不会重复使用表述“至少一个”或“一个或多个”。

8、此外，如下文所使用的，术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似的术语与任选特征结合使用，而不限制替代性的可能性。因此，由这些术语引入的特征是任选特征，并且不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如技术人员将认识到的，本发明可以通过使用替代性特征来执行。类似地，由“在本发明的一个实施例中”引入的特征或类似表述旨在成为任选特征，而对本发明的替代性实施例没有任何限制、对本发明的范围没有任何限制，并且对将以这种方式引入的特征与本发明的其他任选或非任选特征相组合的可能性也没有任何限制。

9、在本发明的含义内，预分析装置意指分析系统的可用于执行预分析步骤的任何组件，预分析步骤诸如接收样品、读取样品信息、用分析系统特定的标签和id来标记样品、样品容器的加盖/开盖、将样品主主样品容器运送和/或等分到次级样品容器、将样品混合在一起、涡旋或摇动样品等。

10、在本发明的含义内，后分析装置意指分析系统的可用于执行后分析步骤的任何组件，后分析步骤诸如接收经分析的样品、存储经分析的样品、将经分析的样品输送回分析系统的另一组件以供进一步处理或在分析系统之外进行处置。

11、根据本发明，实验室系统至少包括样品输入单元、一个或多个样品缓冲单元、一个或多个分析仪、用于将样品从样品输入输送至一个或多个样品缓冲单元和一个或多个分析仪的运送系统，以及连接至一个或多个样品输入单元、一个或多个样品缓冲单元、一个或多个分析仪和运送系统的控制单元。

12、在本发明的含义内，样品输入单元意指实验室系统的用于为样品提供对实验室系统的访问的任何组件。布置在样品容器中的样品经由样品输入单元添加到实验室系统。在优选实施例中，样品输入单元是预分析装置，其不仅允许样品进入实验室系统，而且还可以执行预分析步骤。

13、在本发明的含义内，样品缓冲单元意指实验室系统的可用于在给定时间段内存储样品的任何组件，诸如经冷却的样品存储单元，但也可以只是一个实验室系统中存储并容易地检索样品的区域。

14、在本发明的含义内，分析仪意指实验室系统的可用于对一个或多个样品执行一个或多个测试的任何组件。优选地，分析仪为nat分析仪；更优选地为pcr分析装置。

15、在本发明的含义内，运送系统意指分析系统的可用于在该分析系统的其他不同组件之间运送样品的任何组件，诸如输送机，并且可以经配置为运送一个或多个样品容器或包含一个或多个样品容器的一个或多个架子。

16、在本发明的含义内，控制单元意指实验室系统的有线地或无线地连接或可连接至一个或多个样品输入单元、一个或多个样品缓冲单元、一个或多个分析仪和运送系统的任何组件，并且其可以控制这些组件的至少一些功能。控制单元优选地为专用计算单元，但也可以以分布式架构来实现，该架构具有与一个或多个实验室系统的不同装置和/或组件共享的子组件。

17、根据本发明的方法包括以下步骤：

18、-控制单元检索针对经由样品输入单元提供给实验室系统的样品中的每一者的一个或多个测试请求，

19、-控制单元控制运送系统以将经提供的样品输送至一个或多个样品缓冲单元，

20、-控制单元创建运行指令以基于优化标准对测试板上的经选择的样品运行一个或多个经请求的测试，

21、-控制单元将经创建的运行指令传输至一个分析仪，以及

22、-控制单元控制运送系统以将要对其执行一个或多个经请求的测试的经选择的样品从样品缓冲单元输送至该一个分析仪。

23、在第一步骤中，控制单元检索针对经由样品输入单元提供给实验室系统的样品中的每一者的一个或多个测试请求。当经由样品输入单元向实验室系统提供样品时，实验室系统读取样品容器的样品标识(例如条形码、qr码、rfid标签、样品容器识别码的图形识别等)并针对样品检索关于应对样品容器中包含的样品执行哪个或哪些测试的信息。可以例如从lis检索一个或多个测试请求。在架子上布置有更多样品容器的情况下，有利的是还检索架子标识符并将布置在架子中的样品的样品标识与架子标识符相关联，以简化架子的后续输送。

24、在第二步骤中，控制单元控制运送系统将经提供的样品输送至一个或多个样品缓冲单元。经添加到实验室系统的样品被输送至样品缓冲单元并存储在那里，直到进一步处理。如上所述，样品缓冲单元可以经配置为分析前单元，使得取决于样品和/或针对样品的一个或多个测试请求，分析前步骤可能已经在这个阶段执行，以便能够正如稍后将更详细解释的，直接将样品输送至分析仪进行进一步分析。

25、在第三步骤中，控制单元创建运行指令以基于优化标准对测试板上的经选择的样品运行一个或多个经请求的测试。如上所述，在同一测试板上对不同的一个或多个测试进行分组是已知分析仪中的常见做法。然而，这主要是在分析仪本身上完成的，并且基于必须执行的nat测试的热分布。根据本发明，控制单元创建运行指令，该运行指令至少包括关于以下几者的信息：待在测试板上分析的样品、待在测试板上执行的一个或多个测试、样品在测试板上的位置以及必要情况下对照在测试板上的位置，以及将处理测试板的分析仪(在多个分析仪是实验室系统的一部分的情况下)。运行指令的创建考虑了不同的优化标准，而不仅仅是待在已知分析仪中的同一板上执行的测试的热分布。

26、通过创建运行指令，可以保证如将在下面更详细地解释的，样品被成功处理，并且分析仪的通量以及因此分析仪所属的实验室系统的通量被优化，从而得到具有经优化的资源浪费和经优化的时间管理的测试结果的正确、准时交付。这还允许减少用户与实验室系统的交互，使实验室技术人员能够集中精力监督实验室操作。

27、在第四步骤中，这意味着在创建运行指令之后，控制单元将经创建的运行指令传输至基于优化标准被确定为最佳选择的分析仪。

28、最后，在第五步骤中，控制单元控制运送系统将应对其在测试板上执行一个或多个经请求的测试的经选择的样品从样品缓冲单元输送至一个分析仪。

29、优选地，优化标准为选自以下的一者或多者：

30、-针对已存在于样品缓冲区中和/或系统中的样品的测试请求，

31、-针对已存在于一个分析仪中的样品的测试请求

32、-一个或多个分析仪的可用性，

33、-待在测试板上使用的对照的数量和类型，

34、-存在于测试板上的样品/对照的比例，

35、-经请求的测试的热分布，

36、-装载于分析仪上的试剂的量，

37、-装载于分析仪上的试剂的到期时间/日期，

38、-样品的到期时间/日期

39、-实际的日间时间，

40、-测试的费用，

41、-待交付的测试结果的目标时间，

42、-样品在实验室系统中的静置时间，

43、-样品在实验室系统的两个特定位置之间的行进时间，

44、-用户特定偏好，

45、该方法可以在创建运行指令时考虑针对已经存在于样品缓冲器和/或系统中的样品的一个或多个测试请求。该方法还可以仅考虑针对存在于特定样品缓冲器或一组样品缓冲器中的样品，以及仅存在于实验室系统的特定区域中的样品的一个或多个测试请求。作为示例，在大型实验室系统中，该方法可以将实验室系统细分为可以包括多个组件的不同区域，并且仅在创建运行指令时使用这些区域，例如，当可以组合在同一板上的两个样品经布置为彼此距离太远时，可以确定等待两个样品到达所需的分析仪将花费太多时间，并且因此可以将一个或两个样品排除在运行指令之外。

46、该方法可以在创建运行指令时考虑针对已经存在于分析仪中的样品的一个或多个测试请求。在某些情况下，可能会出现这样的情况：样品被输送到一个分析仪，但运行指令却发生了变化，例如，因为必须优先分析样品，或者因为板上必须包括附加的对照而不是样品，如在准备测试板以用于分析时需要更换试剂的情况)。在这种情况下，样品可以停留在仪器中等待进一步处理，并且该方法在为分析仪创建用于待分析的后续测试板的运行指令时将考虑已经存在于分析仪中的样品。

47、该方法可以在创建运行指令时考虑一个或多个分析仪的可用性，因此优选地选择可用于执行经创建的运行指令的分析仪。然而，可用性也可能意味着特定的分析仪被定义为针对一个或多个测试的优选分析仪；因此，包括这些测试的运行指令可以被分配给该分析仪，即使它目前不可用。另外，可以考虑给定分析仪的处理时间。如在之前的示例中，可以确定用于特定测试的优选分析仪已经具有运行指令队列，并且因此当由控制单元创建新的运行指令时不被考虑。

48、该方法可以在创建运行指令时考虑要在测试板上使用的对照的数量和/或类型。取决于分析协议，需要不同量的特定对照(阴性和/或阳性)。该方法可以在创建运行指令时考虑这一点，特别是对照的价格。仅在测试板上要使用的昂贵对照的数量很少或为零的情况下将样品分配到测试板上可能是有利的，例如因为分析仪上使用的试剂已经在之前的运行中经过验证/校准。

49、该方法可以在创建运行指令时考虑存在于测试板上的样品/对照的比率。如上所述，对照是昂贵的。因此，该方法可以考虑样品与对照比率的阈值，并且仅当样品/对照比率低于阈值时才将样品分配给运行指令，该阈值可以是预定义的或由用户定义的。

50、该方法可以在创建运行指令时考虑经请求的测试的热分布。取决于分析仪类型(例如，只有一个温度区的热块)，如果测试具有相同的扩增循环热曲线，则该方法可以将不同的测试分配给相同的测试板。如果热块有多于一个温度区，它将通过考虑两个热区来进行相应处理。

51、该方法可以在创建运行指令时考虑装载于分析仪上的试剂的量。控制单元可以从分析仪检索关于用于特定测试的特定试剂的量的状态信息，并且然后仅将可以用可用量的试剂进行分析的量的样品分配到测试板，因此避免了测试板上试剂的更换，这会导致时间损失并且需要为新试剂添加额外的控制。

52、该方法可以在创建运行指令时考虑装载于分析仪上的试剂的到期时间/日期。控制单元可以从分析仪检索关于特定试剂的到期的状态信息，并且然后在试剂到期之前将相应的测试分配给该分析仪，从而避免测试板上试剂的更换，这会导致时间损失并且需要为新试剂添加额外的控制。

53、该方法可以在创建运行指令时考虑样品的到期时间/日期。当将样品装载到实验室系统中时，控制单元可以检索关于样品的到期的信息，以保证样品在该样品的到期之前被分析。

54、该方法可以在创建运行指令时考虑实际的日间时间。控制单元可以了解不同的时间约束，例如特定测试的结果应在给定的截止日期之前提供，以保证该样品在给定的截止日期之前被分析。控制单元还可以了解实验室的工作时间和/或实验室的轮班持续时间，并且因此保证装载到实验室系统上的样品的一些或全部在实验室关闭和/或转移的结束之前得到处理。

55、该方法可以在创建运行指令时考虑测试的成本。例如，控制单元可以计算包括在运行指令的特定测试的实际成本(考虑对照、消耗品、试剂等的成本)，并且可以具有预定义的测试成本阈值，在创建运行指令时不得超过该阈值，并且因此可以确定测试是否应被包括在正在创建的实际运行指令中，或者是否应添加额外的样品以降低每个样品的平均测试成本。

56、该方法可以在创建运行指令时考虑待交付的测试结果的目标时间。特定的测试或样品可能例如被定义为“紧急”，并且可以设置测试结果的最大交付时间。控制单元因此会考虑这种“紧急”测试，并保证在超过测试结果的最大交付时间之前对其进行处理。

57、该方法可以在创建运行指令时考虑样品在实验室系统中的静置时间。控制单元可以具有由预定义或由用户定义的针对测试或针对特定样品的最大静置时间，并且因此将考虑该最大静置时间以保证样品在达到最大静置时间之前被处理。

58、该方法可以在创建运行指令时考虑样品在实验室系统的两个特定位置之间的行进时间。特别是在大型实验室系统中，样品可能分布在实验室系统的广阔区域内。控制单元可以因此计算样品在实验室系统的两个特定位置之间(例如，在样品缓冲单元和分析仪之间)的行进时间，并且确定是否应当考虑该样品以包括在特定运行指令中，特别是满足如上所述的其他时间关键优化标准。

59、该方法可以在创建运行指令时考虑用户特定偏好。用户可以，例如定义针对一个或多个特定测试或样品类型的不同分析仪，或者用户可以定义应优先处理特定测定或样品类型的不同工作周期。当然，如上所述的所有优化标准可以包括可以由用户定义的因素。

60、优选地，该方法进一步包括以下步骤：

61、-一个分析仪接收经选择的样品，

62、-一个分析仪创建分析仪特定运行指令，

63、-一个分析仪传输分析仪特定运行指令，

64、-控制单元接收分析仪特定运行指令，

65、-控制单元将经创建的运行指令与分析仪特定运行指令进行比较，

66、-控制单元确定经创建的运行指令与分析仪特定运行指令之间的差异，

67、-控制单元基于优化标准以及经创建的运行指令与分析仪特定运行指令之间的经确定的差异来创建经更新的运行指令，

68、-控制单元将经更新的运行指令传输至一个分析仪，以及

69、-控制单元任选地控制运送系统以将要对其执行一个或多个经请求的测试的样品从样品缓冲单元输送至一个分析仪和/或从一个分析仪输送至样品缓冲单元。

70、在某些情况下，可能会发生这样的情况：由于运行指令的创建和分析仪正在处理的样品之间发生的情况，运行指令可能无法完全或部分执行。例如，由于输送问题，样品可能无法到达分析仪，或者由于仪器上的试剂更换而必须在测试板上包括对照，或者紧急样品被装载到仪器上并应代替现有样品进行分析。因此，优选地，分析仪为给定的测试板创建分析仪特定运行指令，并且那些分析仪特定运行指令被传输到控制单元以用于比较和进一步优化。如果分析仪特定运行指令等于由控制单元最初创建的运行指令，则控制单元可以传输指令以基于运行指令执行分析。可替代地，分析仪本身可以将运行指令与分析仪特定运行指令进行比较，并且仅在确定差异时才进行传输，否则继续进一步进行分析。在控制单元确定分析仪特定运行指令与最初创建的运行指令之间的差异的情况下，控制单元可以创建经更新的运行指令(其可以等于分析仪特定运行指令或者甚至经进一步优化的运行指令)并且将它们传输至分析仪进行进一步处理。取决于经更新的运行指令，可能需要将样品输送至分析仪和/或输送离开分析仪。因此，控制单元任选地控制运送系统以将要对其执行一个或多个经请求的测试的样品从样品缓冲单元输送至一个分析仪和/或从一个分析仪输送至样品缓冲单元。

71、优选地，该方法进一步包括以下步骤：

72、-一个分析仪接收经选择的样品，

73、-对于每个接收到的样品，一个分析仪向控制单元输送该样品已被分析仪接收的信息，

74、-控制单元利用一个分析仪接收到的信息来更新该一个分析仪的运行状态。

75、在这种情况下，控制单元可以实时监测分析仪是否有效地接收到已经包括在运行指令中的特定样品。另外，控制单元还可以监测接收到样品的时间以及将运行指令传输到分析仪与分析仪接收到样品之间的时间范围。

76、更优选的，该方法进一步包括以下步骤：

77、-如果一个分析仪接收到的样品的数量小于被输送到一个分析仪的样品的数量，则控制单元将经更新的运行指令传输到该一个分析仪，以利用由该一个分析仪接收到的样品来运行一个或多个经选择的测试。

78、在这种情况下，控制单元将确定不是所有样品都已被输送至分析仪，特别是在给定时间段内，并且因此可以确定是否应对存在于分析仪中的样品执行分析。

79、可替代地，该方法进一步包括以下步骤：

80、-如果一个分析仪接收到的样品的数量小于输送到一个分析仪的样品的数量，则控制单元传输告知用户检查该分析仪的提示。

81、在控制单元确定运行指令中包括的样品的量高于分析仪接收到的样品的量的情况下，特别是如果超过给定阈值差，则可以通过分析仪、实验室系统、计算机、移动设备、智能手表等上的文本和/或可视化和/或音频信号提示用户检查分析仪上是否存在问题。

82、优选地，根据本发明的测试板为包括按行和列布置的多个孔的多孔板，更优选地为具有12行和8列的96孔板，并且运行指令仅将经选择的样品和/或对照布置在所述测试板的一行中以用于经请求的测试的指令。

83、如上所述，取决于所使用的分析仪和分析仪所包括的移液系统，只可能将试剂分配到板分配到测试板一行，因此，运行指令将考虑到这一点，仅将属于同一测试的样品和/或对照布置在测试板的一行中。优选地，运行指令包括用属于同一测试的样品和/或对照填充测试板的整个行的指令，以避免试剂和消耗品的浪费。

84、本发明进一步涉及一种实验室系统，其至少包括样品输入单元、一个或多个样品缓冲单元、一个或多个分析仪、用于将样品从样品输入输送至样品缓冲单元和分析仪的运送系统，以及连接到样品输入单元、样品缓冲单元、分析仪和运送系统的控制单元，实验室系统经配置为执行根据前述权利要求中的一项所述的方法。

85、因此，与本发明的方法相关的上述描述相应地适用于根据本发明的实验室系统。具体地，实验室系统可以包括多个样品输入单元、样品缓冲单元、分析仪和运送系统。

86、优选地，该方法或系统进一步包括分析前装置，其用于执行分析前步骤，并且特别地用于在公共样品容器架保持器上对包含已经针对其请求特定测试的样品的样品容器进行分组。应当注意，在这种情况下，分析前装置不一定必须经配置为样品输入单元，而是可以布置在实验室系统内的任何给定位置处。在这种情况下，分析前装置将由控制单元连接，并且控制单元将经配置为指示分析前装置执行某些分析前步骤，包括对架保持器上的样品容器进行分组。

87、本发明进一步涉及一种计算机程序产品，其包括使根据本发明的实验室系统执行根据本发明的方法的步骤的指令。

88、本发明进一步涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有根据本发明的计算机程序产品。

技术实现思路