用于微生物檢測設備的自動化傳遞機構的制作方法
【專利說明】用于微生物檢測設備的自動化傳遞機構 陽OOU本申請是申請日為2010年05月14日，申請號為201080031707. 9,發明名稱為"用 于微生物檢測設備的自動化傳遞機構"的申請的分案申請。
[0002] 相關申請的交叉引用
[000引本申請要求W下的權益：（1)于2009年5月15日提交的名稱為"System化r CombiningaNon-invasiveRapidDetectionBloodCultureSystemwithanInvasive MicrobialS巧arationandQiaracterizationSystem(用于將非侵入性快速檢測血液培 養系統與侵入性微生物分離和表征系統組合的系統）"的美國臨時專利申請第61/216, 339 號；（2)于 2009年9 月 30 日提交的名稱為"AutomatedLoadingMechanismforMicrobial DetectionA卵aratus(用于微生物檢測設備的自動化加載機構）"的美國臨時專利申請 第 61/277, 862 號；W及（3)于 2010 年 2 月8日提交的名稱為"AutomatedMicrobial DetectionA卵aratus(自動化微生物檢測設備）"的美國臨時專利申請第61/337, 597號； 其全部被并入本文。
技術領域
[0004] 本發明設及用于對測試樣品例如生物樣品中的微生物劑或微生物的存在進行檢 測的自動化系統。此外，自動化系統增強和改進現有的用于處理試樣容器例如培養瓶的檢 測系統。
[00化]發明背景
[0006] 對生物流體中的致病微生物的檢測應當在盡可能短的時間內進行，特別是在雖然 醫生可W使用多種抗生素但死亡率仍然很高的敗血病的情況下。通常使用血液培養瓶來確 定患者的體液特別是血液中的生物活性劑例如微生物的存在。少量的血液穿過包圍的橡膠 隔片而被注射入容納培養基的無菌瓶中，并且然后使瓶在37°C下培育并且被監測微生物生 長。
[0007] 目前在美國的市場上存在對生物樣品中的微生物的生長進行檢測的儀器。一種 運樣的儀器是本發明的受讓人bioM紅ieux有限公司的BaeTYALERT"3D儀器。該儀器 接收容納血液樣品的血液培養瓶，血液樣品例如來自人類患者。該儀器培育（incubate) 瓶子，并且在培育期間培育器中的光學檢測單元周期性地分析被結合入瓶子的比色傳 感器（colorimetricsensor)W檢測微生物生長是否已經在瓶子內發生。光學檢測單 元、瓶子和傳感器在專利文獻中被描述，見美國專利4, 945, 060成094, 955 ;5, 162, 229 ; 5, 164,796 ;5, 217, 876 ;5, 795, 773 ;和5, 856, 175,它們中的每個的全部內容均通過引用 并入本文。其他大體上與生物樣品中的微生物的檢測有關的所關屯、的現有技術包括W下 專利：U. S. 5, 770, 394、U. S. 5, 518, 923化S. 5, 498, 543、U. S. 5, 432, 061、U. S. 5, 371，016、 U. S. 5, 397, 709、U. S. 5,：344, 417 W及其的繼續申請U. S. 5, 374, 264、U. S. 6, 709, 857;和 U. S. 7, 211，430,其中的每個文件的全部內容通過引用并入本文。
[0008] 如果對血液樣品中的微生物劑的檢測W及向臨床醫師報告結果所耗費的時間可 W被減少，那么對于患者而言的很大的并且潛在地挽救生命的臨床益處是可能的。到目前 為止本領域中尚沒有滿足運種需要的系統。然而，本文所描述的設備使對生物樣品例如血 液樣品中的微生物劑的運種快速的檢測成為可能。
[0009] 所公開的系統和方法組合一種檢測系統，該檢測系統操作W檢測對于微生物劑存 在是陽性的容納測試樣品（例如生物樣品）的容器。本公開內容的系統和方法具有對W 下的潛力：(a)減少實驗室勞動力和使用者錯誤；化）改進樣品追蹤、跟蹤能力和信息管理； (C)與實驗室自動化系統的接口連接；（d)改進工作流程和人體工學；（e)遞送臨床上有關 的信息；（f)更快的結果。
[0010] 許多另外的相對于現有技術的優點和益處將在下文在W下的詳細描述中被解釋。
【發明內容】
[0011] 下文描述了一種自動化系統和儀器架構，該自動化系統和儀器架構提供對被容納 在試樣容器內的測試樣品中的微生物劑（例如微生物）的存在進行自動化檢測。在一個實 施方案中，本發明的自動化檢測儀器是自動化培養儀器，該自動化培養儀器用于對測試樣 品中所包含的或被懷疑在測試樣品中所包含的微生物劑的生長進行檢測，其中測試樣品在 試樣容器例如血液培養瓶內被培養。
[0012] 本發明的自動化檢測系統接收試樣容器（例如血液培養瓶），該試樣容器容納有 培養基和被懷疑在其中含有微生物的測試樣品（例如血液樣品）。檢測系統包括殼體、用于 保持和/或攬動試樣容器W促進或增強其中的微生物生長的保持結構和/或攬拌工具，并 且可選擇地還可W包含一個或多個加熱工具W提供被加熱的包圍物或培育室。自動化檢測 系統還包括確定容器是否對于測試樣品中的微生物劑的存在是陽性的一個或多個檢測單 元。檢測單元可W包括美國專利 4, 945, 060、5, 094, 955、5, 162, 229、5, 164, 796、5, 217, 876、 5, 795, 773和5, 856, 175的特征，或其可W包括其他的用于對測試樣品中的微生物劑的存 在進行檢測的技術。微生物劑所存在于其中的容器（例如瓶）在本文中被稱為"陽性的"。
[0013] 在一個實施方案中，本發明設及一種用于對試樣樣品中的微生物生長進行快速的 非侵入的檢測的檢測設備，該檢測設備包括：(a)可密封的試樣容器，其具有內室，所述內 室中布置有用于培養任何可W在所述試樣樣品中存在的微生物的培養基；化）殼體，其將 一內部室包圍在其中；(C)保持工具，其被容納在所述殼體內并且包括用于保持所述試樣 容器中的一個試樣容器或多個試樣容器的多個槽道；(d)檢測工具，其位于所述內部室內， 用于對所述試樣容器中的微生物生長進行檢測；W及（e)傳遞工具，其在所述殼體內，用于 將所述試樣容器從入口位置自動化傳遞至所述保持工具。
[0014] 在另一個實施方案中，本發明設及一種用于使試樣容器在設備內自動化傳遞的機 器人傳遞機構，包括：(a)提供容器；化）提供包括殼體的設備，殼體將一內部室包圍在其 中；（C)保持工具，其用于保持所述容器中的一個或多個容器；W及（d)機器人傳遞臂，其用 于將所述容器從所述殼體中的入口位置傳遞至所述保持工具，所述機器人傳遞臂包括能夠 在=個軸線中運動的3軸機器人傳遞臂，并且其中所述軸線的運動中的至少一個運動包括 圍繞X、y或Z軸的旋轉運動。
[0015] 在又一個實施方案中，本發明設及一種用于使試樣容器在檢測設備內自動化傳遞 的方法，所述方法包括W下步驟：（a)提供試樣容器，該試樣容器包括用于促進和/或增強 微生物的生長的培養基；化）使用待測試所述微生物的存在的測試樣品來接種所述試樣容 器；（C)提供用于對微生物生長進行檢測的自動化檢測設備，所述設備包括：殼體，其將一 內部室包圍在其中；保持結構，其位于所述殼體內，所述保持結構包括用于保持所述試樣容 器中的一個試樣容器或多個試樣容器的多個槽道；傳遞工具，其用于使所述試樣容器在所 述殼體內自動化傳遞至所述保持結構；W及檢測工具，其用于檢測所述試樣容器內的微生 物生長的一種或多種副產物；W及（d)使用所述自動化傳遞機構將所述接種的試樣容器從 所述殼體中的入口位置傳遞至所述保持結構。
[0016] 在又一個實施方案中，本發明的自動化檢測系統可W包含一個或多個站或位置， 該一個或多個站或位置用于獲得試樣容器的一個或多個測量或讀數，由此提供信息，例如 容器類型、容器批號、容器有效期、患者信息、樣品類型、測試類型、填充水平、重量測量等 等。例如，本發明的自動化檢測系統可W含有W下站中的一個或多個站：（1)條形碼讀取 站；似容器掃描站；做容器成像站；（4)容器稱重站；妨容器拾取站訊/或（6)容器傳 遞站。根據本實施方案，自動化檢測系統還可W包括用于使試樣容器在檢測系統的各種站 之間運動和/或定位的容器管理工具或容器定位器裝置。
[0017] 在又一個實施方案中，本發明設及一種用于儲存和/或測試試樣樣品的儲存和測 試設備，該儲存和測試設備包括：(a)試樣容器，其將試樣樣品容納在其中；化）殼體，其將 一內部室包圍在其中，所述殼體還包括用于從所述內部室移除試樣容器的一個或多個離開 位置；（C)保持工具，其被容納在所述殼體內并且包括用于保持所述試樣容器中的一個試 樣容器或多個試樣容器的多個槽道，并且其中所述槽道包括一個或多個試樣容器；（d)機 器人傳遞臂，其位于所述殼體內，用于將所述一個或多個試樣容器從所述保持工具傳遞至 所述殼體上的一個或多個離開位置，由此自動地從所述內部室卸載所述一個或多個試樣容 器。
[0018] 在又一個實施方案中，本發明設及一種用于對測試樣品中的微生物生長進行快速 的非侵入的檢測的自動化檢測設備，該自動化檢測設備包括：(a)可密封的試樣容器，其具 有內室，該內室中布置有用于培養任何可W在所述測試樣品中存在的微生物的培養基；化） 殼體，其包圍一內部室；(C)保持工具，其被容納在所述內部室內并且包括用于保持所述試 樣容器中的一個或多個試樣容器的多個槽道，并且其中所述槽道包括一個或多個試樣容 器；（e)自動化傳遞工具，其位于所述內部室內，用于將所述一個或多個試樣容器從所述保 持工具自動化傳遞至一個或多個離開位置，該一個或多個離開位置用于所述一個或多個試 樣容器從所述設備的自動化卸載；W及（f)檢測工具，其位于所述內部室內，用于對所述試 樣容器中的微生物生長進行檢測。
[0019] 在又一個實施方案中，本發明設及一種用于將容器從設備而自動化卸載的方法， 所述方法包括W下步驟：(a)提供一個或多個容器；化）提供儲存和/或測試設備，所述設 備包括：殼體，其將一內部室包圍在其中，所述殼體還包括用于從所述內部室移除所述一個 或多個容器的一個或多個離開位置；保持結構，其位于所述殼體內，所述保持結構包括用于 保持所述一個或多個容器的多個槽道，并且其中所述保持結構加載有所述試樣容器中的一 個或多個試樣容器；W及機器人傳遞臂，其用于使所述試樣容器在所述殼體內自動化傳遞； W及（C)通過使用所述機器人傳遞臂將所述試樣容器從所述保持結構傳遞至所述一個或 多個離開位置而從所述設備卸載所述試樣容器。
[0020] 在又一個實施方案中，本發明設及一種用于對試樣樣品中的微生物生長進行快速 的非侵入的檢測的檢測設備，包括：
[OOW (a)可密封的試樣容器，其具有內室，所述內室中布置有用于培養任何能夠在所述 試樣樣品中存在的微生物的培養基；
[0022] 化）殼體，其將一內部室包圍在其中，所述殼體還包括在其中的用于接收所述試樣 容器的入口位置；
[0023] (C)保持結構，其被容納在所述殼體內并且包括用于保持所述試樣容器中的一個 試樣容器或多個試樣容器的多個槽道；
[0024] (d)檢測單元，其位于所述內部室內，用于對所述試樣容器中的微生物生長進行檢 測；化及
[00巧](e)多軸機器人傳遞臂，其在所述殼體內，用于將所述試樣容器從所述入口位置自 動化傳遞至所述保持結構，其中所述多軸機器人傳遞臂包括豎直支撐軌道和至少一個水平 支撐軌道，其中所述豎直支撐軌道被所述至少一個水平支撐軌道支撐，并且其中所述豎直 支撐軌道能夠沿著所述水平支撐軌道在第一水平軸線中運動。
[00%] 所述內部室可包括培育室，所述培育室可包括一個或多個加熱元件W提供和/或 保持氣候受控內部室，所述氣候受控內部室可用于促進和/或增強其中的微生物生長。
[0027] 所述保持結構還可包括用于攬動所述試樣容器W促進和/或增強所述試樣容器 中的微生物生長的攬拌組件。
[0028] 所述多軸機器人傳遞臂還可包括豎直支撐軌道和兩個水平支撐軌道，其中所述豎 直支撐軌道可被所述水平支撐軌道支撐，并且其中所述豎直支撐軌道能夠沿著所述水平支 撐軌道在第一水平軸線中運動。
[0029] 所述多軸機器人傳遞臂還可包括機器人頭部和夾緊器工具，并且其中所述機器人 頭部可被所述豎直支撐軌道支撐，并且其中所述機器人頭部和夾緊器工具能夠沿著所述豎 直支撐軌道在豎直軸線中運動。
[0030] 所述多軸機器人傳遞臂還可包括在第二水平軸線中的水平滑動器軌道，并且其中 所述機器人頭部和夾緊器工具可被支撐在所述水平滑動器軌道上，并且其中所述機器人頭 部和夾緊器工具能夠沿著所述水平滑動器軌道在所述第二水平軸線中運動。
[0031] 所述水平滑動器還可包括樞軸板和樞軸槽，其中所述機器人頭部可被禪合于所述 樞軸板并且所述樞軸板可被定向在水平平面中，并且其中所述樞軸槽可包括被容納在所述 樞軸板內的槽，并且其中所述樞軸板還可包括樞軸槽凸輪從動件，所述凸輪從動件可操作 成從所述樞軸槽中的第一位置運動至所述樞軸槽中的第二位置，并且從而使所述樞軸板和 所述機器人頭部圍繞水平軸線而樞轉，由此使所述機器人頭部圍繞所述水平軸線而樞轉。
[0032] 所述多軸機器人傳遞臂可包括用于拾取、夾緊或W其他方式保持所述試樣容器的 夾緊機構。
[0033] 所述夾緊機構可包括用于拾取、夾緊或W其他方式保持所述試樣容器的兩個或更 多個夾緊指狀物。
[0034] 所述夾緊機構可包括線性致動器和線性致動器馬達，并且其中所述致動器馬達可 操作成使所述線性致動器運動W打開和關閉所述夾緊指狀物。
[0035] 在又一個實施方案中，本發明設及一種用于對試樣樣品中的微生物生長進行快速 的非侵入的檢測的檢測設備，包括：
[0036] (a)可密封的試樣容器，其具有內室，所述內室中布置有用于培養任何能夠在所述 試樣樣品中存在的微生物的培養基.
[0037] 化）殼體，其將一內部室包圍在其中，所述殼體還包括在其中的用于接收所述試樣 容器的入口位置；
[0038] (C)保持結構，其被容納在所述殼體內并且包括用于保持所述試樣容器中的一個 試樣容器或多個試樣容器的多個槽道；
[0039] (d)檢測單元，其位于所述內部室內，用于對所述試樣容器中的微生物生長進行檢 測；化及
[0040] (e)多軸機器人傳遞臂，其在所述殼體內，用于將所述試樣容器從所述入口位置自 動化傳遞至所述保持結構，其中所述多軸機器人傳遞臂包括在第一水平軸線中的水平滑動 器軌道，并且其中所述機器人頭部和夾緊器工具被支撐在所述水平滑動器軌道上，并且其 中所述機器人頭部和夾緊器工具能夠沿著所述水平滑動器軌道在所述第一水平軸線中運 動。
[0041] 所述內部室可包括培育室，所述培育室可包括一個或多個加熱元件W提供和/或 保持氣候受控內部室，所述氣候受控內部室可用于促進和/或增強其中的微生物生長。
[0042] 所述保持結構還可包括用于攬動所述試樣容器W促進和/或增強所述試樣容器 中的微生物生長的攬拌組件。
[0043] 所述水平滑動器還可包括樞軸板和樞軸槽，其中所述機器人頭部可被禪合于所述 樞軸板并且所述樞軸板可被定向在水平平面中，并且其中所述樞軸槽可包括被容納在所述 樞軸板內的槽，并且其中所述樞軸板還可包括樞軸槽凸輪從動件，所述凸輪從動件可操作 成從所述樞軸槽中的第一位置運動至所述樞軸槽中的第二位置，并且從而使所述樞軸板和 所述機器人頭部圍繞水平軸線而樞轉，由此使所述機器人頭部圍繞所述水平軸線而樞轉。
[0044] 所述多軸機器人傳遞臂還可包括豎直支撐軌道和兩個水平支撐軌道，其中所述豎 直支撐軌道可被所述水平支撐軌道支撐，并且其中所述豎直支撐軌道能夠沿著所述水平支 撐軌道在第一水平軸線中運動。
[0045] 所述多軸機器人傳遞臂還可包括機器人頭部和夾緊器工具，并且其中所述機器人 頭部可被所述豎直支撐軌道支撐，并且其中所述機器人頭部和夾緊器工具能夠沿著所述豎 直支撐軌道在豎直軸線中運動。
[0046] 所述多軸機器人傳遞臂可包括用于拾取、夾緊或W其他方式保持所述試樣容器的 夾緊機構。
[0047] 所述夾緊機構可包括用于拾取、夾緊或W其他方式保持所述試樣容器的兩個或更 多個夾緊指狀物。
[0048] 所述夾緊機構可包括線性致動器和線性致動器馬達，并且其中所述致動器馬達可 操作成使所述線性致動器運動W打開和關閉所述夾緊器指狀物。
[0049] 在又一個實施方案中，本發明設及一種用于使試樣容器在檢測設備內自動化傳遞 的方法，所述方法包括W下步驟：
[0050] (a)提供被密封的試樣容器，所述試樣容器包括用于促進和/或增強微生物的生 長的培養基；
[0051] 化）使用待測試所述微生物的存在的測試樣品來接種所述試樣容器；
[0052] (c)提供用于對微生物生長進行檢測的自動化檢測設備，所述設備包括：
[0053] (i)殼體，其將一內部室包圍在其中；
[0054] (ii)保持結構，其位于所述殼體內，所述保持結構包括用于保持所述試樣容器中 的一個試樣容器或多個試樣容器的多個槽道； 陽化5] (iii)自動化傳遞機構，其用于使所述試樣容器在所述殼體內自動化傳遞至所述 保持結構；W及
[0056] (iv)檢測單元，其用于檢測所述試樣容器內的微生物生長的一種或多種副產物； W及
[0057] (d)使用所述自動化傳遞機構將所述接種的試樣容器從所述殼體中的入口位置傳 遞至所述保持結構。
[0058]所述內部室可包括培育室，所述培育室可包括一個或多個加熱元件W提供和/或 保持氣候受控內部室，所述氣候受控內部室可用于促進和/或增強其中的微生物生長。
[0059]所述自動化檢測設備還可包括容器定位器裝置，所述容器定位器裝置可操作成將 所述試樣容器運動至一個或多個工作流程站W用于獲得所述試樣容器的一個或多個測量 或讀數，并且其中所述方法還可包括使用所述容器定位器裝置將所述試樣容器運動至一個 或多個工作流程站。
[0060]所述方法還可包括使用所述容器定位器裝置將所述試樣容器運動至拾取站，并且 然后使用所述傳遞機構從所述拾取站拾取所述試樣容器。
[0061]所述方法還可包括作為步驟（e)的周期性地監測所述試樣容器W檢測所述微生 物生長的一種或多種副產物，其中可通過對所述試樣容器中的所述微生物生長的一種或多 種副產物進行檢測而將所述試樣容器確定為對于微生物生長是陽性的。
[0062]所述自動化檢測設備還可包括控制器，并且其中所述控制器可操作W控制所述方 法的一個或多個步驟。
[0063]在又一個實施方案中，本發明設及一種用于對測試樣品中的微生物生長進行快速 的非侵入的檢測的自動化檢測設備，包括： W64] (a)可密封的試樣容器，其具有內室，所述內室中布置有用于培養任何能夠在所述 測試樣品中存在的微生物的培養基； 陽〇化]化）殼體，其包圍一內部室，所述殼體還包括可操作W從所述設備卸載所述試樣容 器的第一離開位置和第二離開位置；
[0066] (C)保持結構，其被容納在所述內部室內并且包括用于保持所述試樣容器中的一 個試樣容器或多個試樣容器的多個槽道，并且其中所述槽道包括一個或多個試樣容器；
[0067] (d)檢測單元，其位于所述內部室內，用于對所述試樣容器中的微生物生長進行檢 巧。，其中所述檢測單元可操作W確定所述試樣容器是否對于其中的微生物生長是"陽性的" 或"陰性的"；W及
[0068] (e)自動化傳遞機構，其位于所述內部室內，所述機器人傳遞臂可操作W用于將 "陽性的"試樣容器從所述保持結構自動化傳遞至所述第一離開位置或用于將"陰性的"試 樣容器從所述保持結構自動化傳遞至所述第二離開位置。
[0069]所述內部室可包括培育室，所述培育室可包括一個或多個加熱元件W提供和/或 保持氣候受控內部室，所述氣候受控內部室可用于促進和/或增強其中的微生物生長。
[0070] 所述設備還可包括用于將所述試樣容器自動化加載至所述內部室中的自動化加 載機構。
[0071] 所述自動化傳遞機構可包括機器人傳遞臂，并且其中所述機器人傳遞臂可包括多 軸機器人傳遞臂。
[0072] 所述保持結構還可包括用于攬動所述試樣容器W促進和/或增強所述試樣容器 中的微生物生長的攬拌組件。
[0073] 所述第一離開位置可包括陽性容器離開端口。
[0074] 所述設備還可包括用于將所述試樣容器傳遞至所述第一離開位置的傳遞管，并且 其中所述自動化傳遞機構可操作成將試樣容器傳遞至所述傳遞管，W進行所述試樣容器向 所述第一離開位置的后續傳遞。
[00巧]所述傳遞管能夠同時地保持至少兩個試樣容器。
[0076] 所述第二離開位置可包括廢物箱。
[0077] 所述廢物箱還可包括用于稱重所述廢物箱的計量器，并且所述計量器可操作成確 定何時所述廢物箱是充滿的。
[0078] 所述檢測設備還可包括容器定位器裝置，其中所述容器定位器裝置可位于所述殼 體內并且可操作成將所述試樣容器運動至一個或多個工作流程站W用于獲得所述試樣容 器的一個或多個測量或讀數。
[0079] 在又一個實施方案中，本發明設及一種自動化卸載試樣容器的方法，用于從用于 對測試樣品中的微生物生長進行快速的非侵入的檢測的自動化檢測設備而自動化卸載試 樣容器，所述方法包括W下步驟：
[0080] (a)提供一個或多個試樣容器，所述試樣容器具有內室，所述內室中布置有用于培 養任何能夠在所述測試樣品中存在的微生物的培