高密度原位條形碼讀取系統的制作方法

高密度原位條形碼讀取系統的制作方法
【專利摘要】提供允許在托盤中原位掃描樣本容器上的條形碼信息的方法和系統。實驗室儀器包括一個或多個托盤，每個托盤均具有構造成保持多個樣本容器的多個凹部，以及凹部之間的多個開口。儀器進一步包括與托盤分離的一個或多個桿，每個桿均具有構造成讀取樣本容器上的條形碼信息的光學元件。桿構造成運動通過所述多個開口。
【專利說明】高密度原位條形碼讀取系統
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求2014年I月24日提交的美國臨時專利申請序列號61/931,337的優先權，其全部內容通過引用并入本文。
技術領域
[0002]本公開涉及用于與流體樣本容器一起使用的條形碼掃描系統。
【背景技術】
[0003]體外診斷(IVD)允許實驗室基于在患者流體樣本上進行的化驗來輔助疾病的診斷。IVD包括各種類型的分析測試和化驗，這些分析測試和化驗涉及能夠通過分析取自患者的體液或膿腫來進行的患者診斷和治療。通常用其中已經裝載裝納患者樣本的管或藥瓶的自動臨床化學分析儀(分析儀)來執行這些化驗。
[0004]處理大量試管的IVD系統(分析儀和自動化設備二者)需要能夠實現高密度運輸和存儲的試管架。通常地，這些管具有在管的外側上的呈貼紙形式的條形碼標識。這些條形碼用于識別樣本，從而允許人和自動化系統確定如何處理樣本管。為了讀取這些條形碼，通常使用光學條形碼讀取器/掃描儀。然而，條形碼讀取器需要視線通達管表面的大部分以便讀取，從而意味著通常必須將管從支架或存儲托盤物理上地移除。一種替代性方案可以包括一種支架，其允許經由管保持器的結構中的開口原位讀取其所有的管。這些支架需要每個管均安放在外部邊緣上，從而將該支架限制于低密度的一排或兩排設計。
[0005]如果支架不支持原位條形碼讀取，則必須將每個管在過程中的某一時刻從支架機械地移除并且運輸到條形碼讀取器。如果在讀取條形碼之后立即處理管，則使周期時間影響最小化，但是先進先出(FIFO)調度算法強加于整個系統，這會不利地影響吞吐量和資源利用。如果在讀取管的條形碼之后將管返回支架，則能夠使用非先進先出調度算法，但是周期時間影響將大得多。因此，對于高密度支架、低周期時間影響和先行調度存在競爭性(competing)需要，這些在現有技術中尚未令人滿意地滿足。
[0006]對于分析儀和自動化設備二者，需要處理大量試管。為了節省實驗室中的空間，通常理想的是具有用于裝載管和卸載管的高密度管存儲器。然而，一旦托盤變得超過簡單的一維管保持器、管托盤或管支架，則條形碼在這些存儲設備內受到阻擋。因為托盤的內部多排被托盤的外部多排所阻擋，所以從托盤的外側無法看到管標簽。
[0007]如果托盤使得不允許原位條形碼讀取，則當前存在幾個不同的技術方案。一種是當操作者或者樣本處理機單個操作(singulate)管時(S卩，當將管單獨地從托盤移除時)，固定的掃描儀能夠在將管放置回托盤中之前讀取條形碼。管的位置能夠與管相關聯。這允許管的隨機訪問調度(random access schedul ing)和隨機訪問處理(random accessprocessing)，但是這對處理增加了額外的處理步驟(例如，條形碼讀取步驟)，并且這減小了吞吐量和整體效率。另一種方式是能夠將管直接地單個操作到處理站，從而允許該站在處理站處發現管的識別特征(identity)。這實行了先進、先出(FIFO)處理次序，這種次序阻礙了各種高效算法和其它優化，不過不需要用于專用條形碼讀取步驟的任何額外的管傳遞周期時間。
[0008]過去的系統已經做出不同的折衷。例如，利用高密度支架(50個管)的系統和先行調度可以將其周期時間的20%以上投入條形碼讀取。利用具有低周期時間影響的高密度支架的系統通常利用FIFO調度算法來處理管。大多數分析儀具有低周期時間影響和先行調度，而且具有低密度支架(例如，一維支架可以保持五個管)。

【發明內容】

[0009]實施例提供一種條形碼讀取器，其允許托盤中的管具有多個角度，而不需要將管從托盤移除。在一種實施例中，實驗室儀器包括一個或多個托盤，每個托盤均具有構造成保持多個樣本容器的多個凹部，以及具有凹部之間的多個開口。儀器進一步包括與托盤分離開的一個或多個桿，每個桿均具有構造成讀取樣本容器上的條形碼信息的光學元件。桿構造成運動通過所述多個開口。
[0010]根據一些實施例的一個方面，桿是構造成作為IVD工作流程的一部分識別多個樣本容器的站的一部分。該站能夠是獨立的條形碼讀取站，或者是分析儀的一部分且能夠由構造成在分析儀內運輸樣本的自動化系統通達。根據另一方面，光學元件構造成實質上垂直地讀取條形碼信息。根據另一方面，光學元件構造成在桿相對于托盤運動的同時讀取條形碼信息。根據另一方面，光學元件構造成在每個托盤被放置于桿上方之后從所述一個或多個托盤下方自動地上升。根據另一方面，光學元件構造成從所述一個或多個托盤上方進入所述多個開口。
[0011]根據另一方面，桿被固定并且構造成在所述一個或多個托盤下降到桿上的同時讀取條形碼信息。根據另一方面，桿構造成在托盤抬升到桿的同時從所述一個或多個托盤上方進入所述多個開口。根據另一方面，桿包括桿的陣列，其構造成允許實質上同時地掃描所有樣本容器。根據另一方面，桿包括至少一排桿，其構造成允許順序地掃描所有的樣本容器排。
[0012]根據另一實施例，用于掃描多個樣本容器上的光學信息的方法包括放置一托盤的樣本容器以便掃描，以及使至少一個桿運動進入和出離托盤的開口。托盤包括多個開口，每個開口均構造成接收包含多個光學元件的桿。該方法進一步包括當所述至少一個桿相對于托盤運動時，掃描每個樣本容器上的光學信息。
[0013]根據一些實施例的一個方面，該方法包括使陣列的桿實質上同時地運動進入所有所述多個開口內，以及實質上同時地掃描所有所述多個樣本容器的光學信息。
[0014]根據另一方面，該方法包括使至少一排桿實質上同時地運動進入所述多個開口中的至少一排內。根據另一方面，該方法包括使單個桿順序地運動進入所述多個開口中的至少一排內。根據另一方面，該方法包括實質上同時地掃描所述樣本容器中的至少一排的光學信息。根據另一方面，該方法包含運動，包括使所述至少一個桿從托盤下方運動。根據另一方面，該方法包含使所述至少一個桿從托盤上方運動。根據另一方面，該方法包括使托盤下降到桿上。根據另一方面，該方法包括調整所述至少一個桿的運動以允許該桿沿帶有所述多個開口中的至少一個的多個可用掃描路徑行進。根據另一方面，光學信息是條形碼信息。
【附圖說明】
[0015]圖1a至圖1c是用于一些實施例的托盤的示例性截面的俯視圖和橫截面視圖；
圖2a至圖2c是用于一些實施例的條形碼讀取站的橫截面側視圖；
圖3是用于一些實施例的示例性條形碼讀取站的俯視圖；
圖4是用于一些實施例的各種掃描路徑的示意性俯視圖；
圖5是用于一些實施例的各種掃描通行的示意性俯視圖；
圖6是用于一些實施例的示例性條形碼讀取站的透視圖；以及圖7是示出根據一些實施例的條形碼讀取站的使用的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]與一些實施例相關聯的術語和概念
分析儀:自動臨床分析儀("分析儀")包括臨床化學分析儀、自動免疫測定分析儀，或者任意其它類型的體外診斷(IVD)測試分析儀。大體而言，分析儀在多個患者樣本上執行一系列自動IVD測試。可以將患者樣本裝載到分析儀內(手動地或者經由自動化系統)，然后該分析儀能夠在每個樣本上執行一個或多個免疫測定、化學測試或者其它可觀測測試。術語分析儀可以指的是、但不限于構造為模塊化分析系統的分析儀。模塊化分析系統包括集成且可擴展的系統，包括由自動化表面(諸如自動化軌道)以線性或其它幾何構造相互連接的多個模塊(其能夠包括相同類型的模塊或者不同類型的模塊)的任意組合。在一些實施例中，自動化軌道可以構造成一體式傳送系統，在該系統上使用獨立的承載件以使患者樣本和其它類型的材料在模塊之間運動。大體而言，模塊化分析系統中的至少一個模塊是分析儀模塊。模塊可以是專用的或者是冗余的，以允許對患者樣本的分析任務的更高的吞吐量。
[0017]分析儀模塊:分析儀模塊是模塊化分析儀內的模塊，其構造成執行IVD測試，諸如對患者樣本的免疫測定、化學測試或者其它可觀測測試。通常地，分析儀模塊從樣本容器提取液體樣本并且將該樣本在反應試杯(cuvette)或管(通常被稱為反應容器)中與試劑結合。在分析儀模塊中可用的測試可以包括，但不限于，電解質、腎或肝功能、代謝、心臟、礦物質、血液病癥、藥物、免疫測定或其它測試的子集。在一些系統中，分析儀模塊可以是專用的或者是冗余的以便允許更高的吞吐量。分析儀模塊的功能也可以由不利用模塊化方法的獨立分析儀執行。
[0018]承載件/托盤/支架:承載件可以區別于托盤，托盤可以通常指的是不沿自動化軌道行進(例如，由操作者攜帶)并且構造成保持多個有效負載(例如，樣本管)的裝置。支架是描述構造成保持多個有效負載(例如，樣本管)的裝置的通用術語。支架可以指的是托盤(當在自動化軌道外部使用時)或者承載件(當構造成橫穿自動化軌道時)，其構造成承載多個有效負載。在一些實施例中，支架可以指的是一維或二維陣列的槽。
[0019]體外診斷(IVD):體外診斷(IVD)是能夠檢測疾病、病況、感染、代謝標志物，或者量化身體材料/體液的各種組分的測試。這些測試在實驗室、醫院、內科醫生辦公室或者其它健康專業設施中在患者體外執行。IVD測試通常利用旨在根據試管或其它樣本容器中的化驗執行診斷，或者更通常地，根據在活的有機體外部的受控環境中的化驗執行診斷的醫學裝置。IVD包括基于在患者流體樣本上執行的化驗進行疾病的測試和診斷或者量化身體材料/體液的各種組分。IVD包括涉及能夠通過分析取自患者的體液或膿腫的液體樣本來執行的患者診斷和治療的各種類型的分析測試和化驗。這些化驗通常用已經裝載有裝納患者樣本的管或藥瓶的分析儀來進行。IVD能夠指的是本文所描述的IVD功能的任意子集。
[0020]實驗室自動化系統:實驗室自動化系統包括能夠使樣本容器或者其它物品在實驗室環境內自動地(例如，在操作者或者軟件的請求下)往復穿梭的任意系統。關于分析儀，自動化系統可以使容器或者其它物品自動地運動到分析儀中的站、從分析儀中的站自動地運動、在分析儀中的站當中或在分析儀中的站之間自動地運動。這些站可以包括，但不限于，模塊化測試站(例如，能夠專用于某些類型的化驗或者能夠以其它方式向更大的分析儀提供測試服務的單元)、樣本處理站、存儲站或者工作單元。
[0021]模塊:模塊執行模塊化分析系統內的具體的(多個)任務或者(多個)功能。模塊的示例可以包括:預分析模塊，其制備樣本以便分析測試，(例如，去蓋器模塊，其移除樣本試管的頂部上的蓋);分析儀模塊，其提取一部分樣本并且執行測試或化驗;后分析模塊，其在分析測試之后制備樣本以便存儲(例如，再蓋合器模塊，其重新密封樣本試管);或者樣本處理模塊。樣本處理模塊的功能可以包括出于庫存管理的目的管理樣本器皿/容器、分類、使它們運動到自動化軌道(其可以包括一體式傳送系統)上或運動脫離自動化軌道、使樣本器皿/容器運動到單獨的實驗室自動化軌道上或運動脫離單獨的實驗室自動化軌道，以及使器皿/容器運動進入或離開托盤、支架、承載件、墊盤(puck)和/或存儲地點。
[0022]處理器:處理器可以指的是一個或多個處理器和/或相關的軟件和處理電路。這可以根據需要包括單核或多核處理器、單個或多個處理器、嵌入式系統或者分布式處理架構，以便在每個實施例中實現所陳述的處理功能。處理器應該被理解為硬件裝置。
[0023]樣本:樣本指的是取自患者(人或者動物)的流體或者其它樣本，并且可以包括血、尿、紅細胞比容、羊水或者適于在其上執行化驗或測試的任意其它流體。樣本有時可以指的是校準流體或者用于輔助分析儀處理其它患者樣本的其它流體。
[0024]站:站包括在模塊內執行具體任務的模塊的一部分。例如，與分析儀模塊相關聯的移液站可以用于將樣本流體移出由一體式傳送系統或實驗室自動化系統上的承載件承載的樣本器皿/容器。每個模塊能夠包括為模塊增加功能的一個或多個站。
[0025]站/模塊:站包括在分析儀內執行具體任務的分析儀的一部分。例如，蓋合器/去蓋器站可以從樣本容器移除蓋和更換樣本容器的蓋;測試站能夠提取一部分樣本并且執行測試或化驗;樣本處理站能夠管理樣本容器、使它們運動至或脫離自動化軌道，和使樣本容器運動進入或離開存儲地點或托盤。站可以是模塊化的，從而允許將站添加到更大的分析儀。每個模塊能夠包括為分析儀(其可以由一個或多個模塊構成)增加功能的一個或多個站。在一些實施例中，模塊可以包括自動化系統的部分或獨立于該自動化系統，所述自動化系統可以鏈接多個模塊和/或站。站可以包括用于執行具體任務的一個或多個儀器(例如，移液器是可以用在免疫測定站處以與自動化軌道上的樣本相互作用的儀器)。除非另外地明確指出，否則模塊和站的概念可以互換地提及。
[0026]管/樣本容器/流體器皿:樣本可以承載在容器中，諸如試管或其它合適的容器，以允許承載件運輸樣本而不污染承載件表面。
[0027]示例性實施例對所描述的現有技術的改進是在
【申請人】同時擁有的申請PCT/US13/24362中所描述的條形碼讀取試管保持器，其通過引用并入本文。這種示例包括支架中的條形碼讀取器，其在支架本身內部直接結合了光學器件和電子器件。這種設計利用了安裝在托盤內部的小型化光學器件，當將管插入托盤或從托盤移除時，該光學器件讀取管上的條形碼。
[0028]圖1a-1c中示出能夠整合到托盤或支架內的示例性條形碼讀取試管保持器。托盤8包括多個管保持器10，其設置在一個平面中，呈允許管保持器以彼此相鄰的空間密集的序列(order)設置的任意合理的樣式(諸如呈直線網格或者呈六角形樣式)。每個管保持器也可以描述為合乎邏輯的槽。光學器件12放置在相鄰的管保持器之間，諸如在相鄰于兩個至四個管保持器的位置處。對于任意合理的更大的托盤而言，將存在與管保持器10類似數量的光學器件12。在一些實施例中，在托盤包括η乘以m個管保持器的網格的情況中，將存在設置在邊緣和相鄰管保持器當中的(n+1)乘以(m+1)個光學器件，從而允許光學器件從四個角度(對于直線網格)觀察管保持器中的每個管。對于六角形樣式，其中相鄰排偏移使得每個管保持器都隸屬于分開六十度的管保持器構成的三條線，使得管保持器(不在邊緣處)具有六個相鄰管保持器，放置在每一組三個管保持器之間的光學器件能夠為每個管提供六個角度。這些設置確保經由放置在每個管的側面上的任意標簽的光學器件的至少一個無阻礙的視野。
[0029]能夠關于圖1b和圖1c理解示例性光學器件12。光學器件12包括透鏡結構14，其允許多個光束16的分布。光束16徑向照射，從而照亮管保持器10中的管。這允許光學觀測定向在光束16的照明平面中的任意標簽。通過使光學器件12的網格間隙地設置于管保持器網格，來自多組光束16的光束的多個照明平面允許掃描每個管的實質上所有表面，使得無論管上的標簽的徑向取向如何，均能夠讀取諸如條形碼標簽的標簽。
[0030]光學器件12能夠進一步包括光源20，諸如激光源，其發射光至透鏡結構14上。透鏡結構14能夠包括棱鏡、鏡、分束器、衍射光柵或者適于徑向分布來自光源20的光的其它光學結構。(多個)成像裝置22檢測由被掃描的管的表面反射的光。示例性成像裝置包括照光電檢測器、攝像機或其它合適的成像裝置。成像裝置22能夠輸出至處理器以讀取捕捉的條形碼信息。來自構造成觀察相同管的多個光學裝置12的多個成像裝置的成像信息能夠由處理器相關聯，以確定每個管的完整條形碼信息。
[0031]光學器件12能夠嵌入管托盤本身中，諸如在本
【申請人】同時擁有的申請PCT/US13/24362中所描述的光學器件，其描述了用作光學器件12的示例性結構。這允許托盤讀取每個管的條形碼而不需要外部視線(諸如現有技術的一維支架所需要的外部視線)。以此方式，管不具有現有技術的普遍缺點，諸如需要從管保持器槽移除管和/或需要管保持器槽具有側視開口以允許外部原位掃描(其中標簽必須與開口恰當地對齊)。
[0032]在一些實施例中，光學器件12不固定地嵌入托盤8中。可移除光學器件能夠用于克服在嵌入式光學器件的某些情形中可能出現的某些缺點。例如，固定的光學器件在可靠地讀取視界中遇到的低品質條形碼方面會遭遇困難，并且其視野可能是有限的，從而妨礙固定到托盤的光學器件針對100 mm管上的條形碼標簽掃描過整個75 mm范圍。例如，圖1c中所示的光學器件利用大角度來觀察標簽，這會妨礙光束掃描管的整個高度。
[0033]在光學器件處于固定位置的情況下，在插入管的同時，光學器件會需要以非常傾斜的角度讀取管，如圖1c中所示。激光束會需要以非常陡的角度掃描標簽，這能夠要求對于所有待解決的條形碼具有帶有足夠相干性的高品質激光。替代性地，角度可以是有界的，從而需要操作者將標簽放置于每個管上的特定區域內。這會是不期望的。
[0034]固定的光學器件也可以當操作者或者機器人臂將管插入每個槽內時掃描標簽。這能夠要求插入發生在限定容差內。例如，插入期間掃描會需要避免在插入的同時使管傾斜或改變速度，并且需要實質上豎直地插入管。這些容差可以適于機器人插入，但是對于手動插入而言是不可靠的。
[0035]如果在插入期間掃描，則光學器件對于讀取每個標簽僅具有一次機會。激光的掃描路徑能夠是狹窄的。如果在光學器件的精確掃描路徑上條形碼中存在任何種類的不完美，則除了需要另一次插入之外不可能生成另一掃描路徑。通過比較的方式，傳統激光條形碼讀取系統在激光器前方使管旋轉，同時2D成像器提供條形碼的大部分節段以在后處理中進行分析。因此，在一些實施例中，2D成像光學器件和傳感器可以是期望的。
[0036]—些實施例通過提供如下的光學器件來解決固定在托盤中的光學器件的這些限制:所述光學器件能夠插入托盤內以便利用類似的小型化光學器件技術讀取條形碼標簽。通過使光學器件與托盤本身分離，可以更加廉價地建構托盤，并且能夠重復使用單一組的光學器件以便掃描實驗室中的多個(或所有)托盤。在一些實施例中，使光學器件與托盤分離將圖1a-1c的系統分成兩個不同的元件一固定條形碼讀取站以及一個或多個移動試管保持裝置(例如托盤或支架)。在這些實施例中，試管保持裝置(此后被稱為托盤)不包含條形碼讀取電子部件，不過其可以包含管存在-感測部件以維持保管鏈。條形碼讀取站由一系列嵌入有小型化條形碼讀取器元件的一個或多個桿構成。這些桿能夠抬升和下降通過管托盤中的孔，以便原位讀取條形碼。將認識到的是，通過在保持托盤處于靜止的同時抬升桿或反之能夠實現相對于托盤抬升桿。
[0037]圖2a_2c的側視圖中示出了能夠插入托盤內的單獨的光學器件的示例。圖2a示出在插入光學器件之前的光學器件和托盤；圖2b示出部分插入的光學器件；以及圖3示出完全插入托盤中的孔口內的光學器件。托盤30包括主體，其可以由塑料或其它合適的材料制成，并且成型為包括放置在管保持器槽34之間的開口 32。開口 32構造成接收來自條形碼讀取站的光學器件。管保持槽34構造成接收并且保持多個樣本管37。托盤30可以包括能夠由條形碼讀取站讀取的識別標識，諸如條形碼36，其可以放置于開口 32中的一個中，或者放置在當光學器件插入托盤30中時允許條形碼讀取站的光學器件讀取條形碼的任意其它位置。優選地，條形碼36放置于允許其容易地區別于樣本管37上的條形碼標簽38的位置。如圖所示，根據當被插入時管如何取向，條形碼標簽38可以在管37上的不同位置處取向。通過提供多個開口 32以促進光學器件在多個部位處的插入，能夠實現對同一管的多個視角，從而不論取向如何均允許光學器件讀取條形碼標簽38。能夠使用開口或開口 32和槽34之間的透明結構來允許讀取安置在槽34內的條形碼。因為開口僅用于提供通向光學器件開口32的視線，所以將認識到，槽34能夠具有足夠的結構來支撐樣本管。在這種示例中，托盤30是無源(passive)托盤，并且有源(active)站或讀取器能夠與托盤相互作用。
[0038]條形碼讀取站40是用于讀取槽34中的管37的條形碼38的有源站。站40包括多個桿42，每個桿42均具有光學元件44，該光學元件44構造成插入開口 32內。這些光學元件能夠包括全面討論的任意光學元件，包括透鏡/鏡、光源和光學傳感器的組合。通過降低托盤40或者通過抬升桿44能夠將桿44插入開口 32內。
[0039]在一些實施例中，站40包括用于放置托盤30的對齊表面。該表面能夠具有與托盤30的開口 32對齊的開口。一旦托盤在站的對齊表面上對齊，按鈕或者傳感器就能夠觸發自動運動系統，其將桿向上提升通過托盤向上，并向下返回以便執行掃描。該運動系統能夠降低對齊表面，使得托盤30下降至桿42或者升降機上，所述升降機推動桿42通過對齊表面以將桿抬升通過開口 32。運動系統能夠包括氣動升降機、液壓升降機、線性馬達等。在一些實施例中，上下掃描的過程能夠占用大約三至五秒。操作者或者自動化系統使托盤30與桿42對齊;桿將向上升并且向下返回。因為其經受處理器和機械控制，所以在掃描期間豎直運動能夠以實質上恒定的速度發生。在相對于托盤實質上不動地以一個取向保持管的同時發生掃描，使得在掃描期間管角度實質上不改變。因為能夠因此控制掃描的環境，所以讀取站(諸如站40)能夠在不增加成本并且幫助減少成本的情況下改進可靠性。
[0040]在圖2a的構造中，托盤30與站40對齊，使得桿42與開口 32對齊。在圖2b中，桿42相對于托盤30優選地以實質上恒定的速度向上升。在該示例中，光學元件44經過位于樣本管保持器槽34的腔內的條形碼。管保持器槽34能夠包括狹縫，所述狹縫允許相鄰桿開口具有進入每個管保持器槽34內的視線。圖2c示出當桿42已經完成其豎直掃描、穿過托盤30、從而允許光學元件44讀取實質上位于托盤表面上方的條形碼38時的設置。能夠選取桿42的長度使得它們在所支撐的最高樣本管類型上的條形碼信息的最大高度處或上方完成它們的行程范圍。當完成豎直掃描時，桿42撤回，從而允許可選的向下掃描。
[0041]桿42相對于托盤30的運動能夠由受處理器控制的自動運動系統(諸如線性馬達、液壓系統等等)驅動，以使托盤或者桿以實質上恒定的速度運動。在一些實施例中，能夠由手動地使托盤下降到桿上的操作者控制運動。
[0042]在一些實施例中，托盤是實質上無源的并且不帶有有源電子器件。在一些實施例中，托盤包括一些有源的或者電子部件以允許管存在性感測。這能夠包括針對托盤中的每個管保持器的開關或者能夠檢測管是否已被移除的每個槽內部的IR傳感器。這些傳感器或者開關能夠是適于感測樣本的任意合理的裝置。增加存在性感測允許托盤檢測自上一次讀取之后是否有人已移除管或者增加管。存在性傳感器允許托盤或者實驗室信息系統確定先前掃描的樣本管已被移除，并且在該托盤槽中的任意樣本的識別特征是未知的。處理器現在知道至少那一個槽必須在處理之前重新掃描。因此，托盤中的開關能夠用作保管傳感器鏈。
[0043]用于感測管的存在性的有源系統的示例是針對托盤中的每個管槽使用脈沖光學接近度傳感器。低功率近紅外光源以規律的方式發出脈沖并且用光電檢測器來觀測反射光。光源可以每隔幾秒脈沖幾毫秒。這導致非常低的占空比(例如，0.015%，或者每天總共13秒照明)。這能夠導致非常小的功率消耗。
[0044]通過使條形碼讀取與托盤本身分離，允許實驗室具有許多更廉價或更簡單的托盤來保持和運輸樣本管，同時僅在實驗室中的一個或幾個具體地點需要條形碼讀取站。保管傳感器鏈能夠用于限制讀取站的數量或在工作流程期間需要讀取樣本管標簽的次數。如果自上一次讀取之后已經插入管或移除管，則保管傳感器鏈允許托盤僅放置在讀取站處。這能夠進一步通過確保一旦讀取站已經讀取樣本管標簽，則手動插入或移除就不是工作流程的一部分來實現。在這樣的工作流程中，在條形碼讀取之后移除管的僅有時刻是經由機器人臂過程或者其它機械限定的過程。在一些實施例中，當托盤固定在條形碼讀取站處的同時，工作流程能夠指定樣本管僅由自動化或者由操作者移除。
[0045]在一些實施例中，在讀取站不能夠同時讀取所有條形碼的情況下，站能夠優先掃描未知的管槽或將掃描限制于未知的管槽。
[0046]將條形碼讀取光學器件與托盤分離能夠提供某些優點。一個優點在于光學器件能夠實質上垂直地讀取。例如，圖1c中示出的陡峭角度不再必要，這是因為帶有光學器件的桿能夠沿每個樣本管的高度抬升，從而允許光學器件正面(head on)/垂直地觀察每個標簽。因此，對于光學器件的技術要求能夠遠為更低，這能夠相比于光學器件不能沿樣本管的高度抬升的實施例顯著地改進可靠性并且顯著地改進成本。雖然管的高度可以是由固定的光學器件的幾何構型限定的技術限制，但是能夠用靈活的(flexible)條形碼讀取站適應更高的管。例如，能夠通過簡單地使光學器件桿更高地抬升到正被掃描的托盤的表面上方來適應更高的管。現在能夠掃描任何任意合理長度的管。
[0047]不同的實施例能夠具有不同數量的桿。一些實施例針對每排管具有一排桿，即桿陣列，其允許讀取站一次讀取整個托盤。
[0048]另一實施例能夠具有單排桿，其中該排桿不僅上下運動，而且還側向運動。該系統能夠使該排以類似于平板掃描儀的動作在托盤的各排之間一個接一個地上下運動;每一次桿轉位(index)—排時，桿將相對于托盤上升。該方法的優點在于其成本。因此，代替針對管之間的每個間隙均需要具有桿，你能夠僅具有一排桿，而不論你具有多少排管或托盤。
[0049]在一些實施例中，讀取站中桿的數量與托盤中開口的數量相同，從而允許單次運動掃描整個托盤。在其它實施例中，桿的數量實質上小于開口數量。例如，在一些實施例中，可以使用單排桿，這需要掃描次數等于開口的列的數量(這可以比管槽的列的數量多一)。在一些實施例中，也可以使用比單排更少的桿，從而每排需要多次掃描。在一些實施例中，能夠使用單一光學器件列。相比于具有等于開口數量的大量桿的實施例，這樣的實施例將導致實質上減少的成本，但是實質上更長的掃描時間。具有少于所需要的總桿數的實施例能夠使用三軸線機器人，該機器人沿排運動、在排之間轉位并且然后上下運動。
[0050]例如，能夠使用10乘以10的管托盤(100個管槽)。管由操作者放置，從而導致條形碼的隨機取向，而且一旦被放置好，管就保持相對于托盤固定在恰當位置。操作者拿取托盤，將其放置在條形碼讀取站中，在該處使托盤轉位使得其定向成將其自身與桿對齊。在一種實施例中，站具有足夠的桿(例如11 X 11，即121個桿)以進入每個管槽之間的所有開口內。這些桿將上升大約三至五秒，從而在單次運動中進行掃描。桿能夠以恒定速率運動并且隨它們上升經過條形碼時讀取。每個桿能夠實質上垂直于條形碼而不是以陡峭的光束角度讀取條形碼。因此，在大約三至五秒，讀取站能夠高度可靠地讀取100個管中的每個管的條形碼信息。
[0051]在另一實施例中，條形碼讀取站包括單排(或者多排，但小于管的列的數量)光學讀取桿。每三至五秒，桿前進至下一排未掃描的開口、上升、讀取相鄰管，并且然后退下到托盤之下。這能夠通過使托盤運動或通過使一(多)排光學讀取桿運動中的任一者來實現。托盤或該排桿中的任一者運動至托盤中的接下來的孔。該實施例采取多個步驟來讀取托盤中的所有管。然而，如果托盤利用存在性傳感器并且具有半滿托盤，例如，條形碼讀取站可以能夠通過僅上升到相鄰于管的位置來完成掃描。這減少了讀取該半空托盤所需的總通行次數。
[0052]能夠實質上更廉價的另一實施例使用單個桿，其簡單地上行通過每組管之間的開口，從而在掃描全滿托盤中的所有樣本管之前作出121次不同的通行。
[0053]使得托盤與讀取站分離的另一優點在于，可以在實驗室環境中的任意位置由操作者用管來填充托盤。操作者簡單地裝載托盤并且將其放回讀取站(全部靈敏性光學器件和電子器件位于該讀取站處)。實驗室可以使整個實驗室充滿低成本的塑料托盤。如果操作者將某些物質灑在它們上，則可以安全地由洗碗機清洗托盤或者可以漂白托盤。托盤可以是抗沖擊的并且耐摔(dropped)。即使利用存在性開關的托盤也可以比具有永久地附連的光學器件的托盤相對更加堅固和結實。
[0054]能夠以幾種不同方式來使用光學掃描桿。一種方式是作為獨立站的一部分。站如所描述的那樣讀取所有條形碼并且然后能夠以多種方式中的一種存儲識別特征信息。在一些實施例中，站能夠將識別特征信息傳輸至托盤的板載存儲器。其能夠上傳至數據庫，諸如LI S(實驗室信息系統)。這樣的實施例能夠是獨立產品。站能夠用于實驗室內(in-ebbing) ，其中實驗室首先知道哪些管已經到達實驗室內 。站能夠用作產品數據庫的一部分，其中單個分析儀使用其以將其記錄到其板載管的數據庫內。其能夠是你能夠使用的實驗室中任意水平的正常數據庫或信息的一部分，或者其能夠是支架本身的板載存儲的一部分。
[0055]圖3示出適用于實驗室樣本處理機I/O的示例性條形碼讀取站的俯視圖。站48構造成樣本處理機I/O站，其中能夠放置多個托盤50-50C。自動化運動系統能夠使托盤向右或向左運動，從而允許托盤輸入或輸出到右側。例如，操作者可以從右側加載托盤50-50C，使得它們能夠被自動地掃描并且輸入分析儀、存儲系統或者其它儀器內。隨著托盤逐漸經過，單排掃描桿52上升到每個托盤中的開口內，允許五十個管構成的每個托盤在桿52的六次通行中被掃描，其中每次通行可以占用3-5秒，從而允許在近似三十秒中完整地掃描每個托盤并且使其運動到儀器內。
[0056]在一些實施例中，光學掃描桿能夠整合到實驗室環境內的其它站內，包括預處理站。例如，如圖3所示的I/O構造能夠放置在站接收托盤的任意位置。
[0057]在一些實施例中，通過利用多個掃描路徑，受益于掃描期間桿使用的上和下/進和出運動，能夠使條形碼讀取站更加堅固。如果將桿相對于托盤的豎直運動限定為z軸線，則在桿相對于托盤中的開口的中心在一個χ-y位置處對齊的同時，桿向上運動并且在下降之前在x-y平面中移動。這允許在單次掃描運動中出現兩個略微不同的掃描路徑。圖4示出這種構思。掃描路徑110代表在掃描的上升部分期間采用的路徑。如右上所示，桿在x-y位置112(其近似居中)處上升。這給予第一次掃描預定的角度。然后，在下降運動時，能夠使桿移動以沿循掃描路徑120(左下)。如看到的那樣，當更接近地觀測時，路徑120用輕微偏移、以x-y偏移122(右下)掃描管。在此，在向上運動中所用的，實線代表偏移122處路徑120的光束位置，同時虛線代表位置112處光束的光束路徑。這允許略微不同的角度，其可以允許更加穩健的掃描。例如，當沿掃描路徑110觀察時，條形碼能夠具有沿掃描路徑120觀察時不存在的缺陷，從而允許不論是否有缺陷均成功地讀取條形碼。通過使桿運動略微偏離x-y平面中的開口的中心，讀取站能夠生成替代掃描路徑。
[0058]因此，在向下運動時，能夠針對在向上運動期間發現的觀測到的缺陷來調整掃描路徑。如果掃描的品質在上升掃描路徑上不足，則能夠使桿沿側向方向或橫向方向略微運動。能夠利用線性運動系統(諸如線性致動器、馬達、液壓系統等等)使托盤或桿運動來做出這樣的調整。能夠由處理器做出針對這種已調整路徑的控制，所述處理器解碼桿中的傳感器的輸出。此外，如果最初的一條或兩條路徑未產生令人滿意的條形碼讀取，則如果控制器確定必須捕捉多個掃描路徑，那么控制器能夠指示桿運動系統執行多次已調整的上升和下降通行。在一些實施例中，升和降掃描路徑的調整允許讀取站根據需要捕捉管的實質上全部表面。
[0059]在一些實施例中，桿可以在豎直運動期間調整掃描路徑或者沿非線性路徑運動，諸如形成更加螺旋的或者橢圓的路徑。在一些實施例中，運動是筆直的上和下運動。
[0060]通常的實施方式可以是使客戶具有帶有若干儀器站的分析儀，所述儀器站將包括條形碼讀取站的實施例中的至少一個。實驗室客戶然后可以購買用于樣本管的數十個或數百個托盤。
[0061]圖5圖示如何可以使用一排桿順序地掃描托盤中的管保持器槽的網格的示例。進行了六次掃描(每次一排)以捕捉托盤中的管的所有角度。
[0062]圖6示出條形碼讀取站的多排實施例的透視圖，其允許同時掃描所有管。
[0063]圖7示出用于利用條形碼讀取站的示例性實施例的示例性方法200。在將樣本容器裝載到托盤上的槽內之后，在步驟202，自動化系統或者操作者將樣本容器(例如，管)的托盤放置到讀取器站內以便掃描。在步驟204，桿相對于托盤運動，從而運動進入或離開托盤的開口。這能夠利用本文所描述的手段中的任意手段發生，包括手動地或者機械地降低托盤或抬升桿。優選地，這以實質上恒定的速度發生。在步驟206，當桿運動時，桿的光學元件掃描相鄰槽中的管的任意光學信息，從而掃描任意條形碼。在步驟208，如果桿的數量小于托盤中開口的總數量，則條形碼讀取器站使桿相對于托盤水平地運動，以將桿與相鄰的未掃描開口或者多排開口對齊，并且重復步驟204的掃描動作。在步驟210，一旦已經掃描了所有開口，處理器就解釋條形碼成像數據以確定托盤中的每個樣本容器的識別特征。
[0064]在一些實施例中，桿包括允許實質上同時掃描托盤中的多個開口的全部的陣列。在一些實施例中，單排桿用于同時掃描單排。在一些實施例中，使用少于一整排的桿，諸如單個桿(或者允許在一次運動中掃描單個管的呈方形的四個相鄰桿)，其允許順序地掃描所有管。在一些實施例中，桿通常放置在托盤下方并且上升以掃描樣本容器。在一些實施例中，桿放置在上方(overhead)，從而允許桿下降以掃描樣本容器。在一些實施例中，步驟204的運動包括沿多個掃描路徑運動，諸如關于圖4所描述的那些掃描路徑。
【主權項】
1.一種實驗室儀器，包括: 一個或多個托盤，每個所述托盤均包括構造成保持多個樣本容器的多個凹部，以及所述凹部之間的多個開口；和 與所述托盤分離的一個或多個桿，每個所述桿均包括構造成讀取所述樣本容器上的條形碼信息的光學元件，其中，所述桿構造成運動通過所述多個開口。2.根據權利要求1所述的實驗室儀器，其中，所述一個或多個桿是構造成作為IVD工作流程的一部分識別所述多個樣本容器的站的一部分。3.根據權利要求2所述的實驗室儀器，其中，所述站是獨立的條形碼讀取站。4.根據權利要求2所述的實驗室儀器，其中，所述站是分析儀的一部分且能夠由構造成在所述分析儀內運輸樣本的自動化系統通達。5.根據權利要求1所述的實驗室儀器，其中，所述光學元件構造成實質上垂直地讀取所述條形碼信息。6.根據權利要求1所述的實驗室儀器，其中，所述光學元件構造成在所述桿相對于所述托盤運動的同時讀取所述條形碼信息。7.根據權利要求1所述的實驗室儀器，其中，所述一個或多個桿構造成在將每個托盤放置于所述桿上方之后從所述一個或多個托盤下方自動上升。8.根據權利要求1所述的實驗室儀器，其中，所述一個或多個桿構造成從所述一個或多個托盤上方進入所述多個開口。9.根據權利要求1所述的實驗室儀器，其中，所述一個或多個桿固定并且構造成在所述一個或多個托盤下降到所述桿上的同時讀取條形碼信息。10.根據權利要求1所述的實驗室儀器，其中，所述一個或多個桿構造成在所述托盤抬升到所述桿的同時從所述一個或多個托盤上方進入所述多個開口。11.根據權利要求1所述的實驗室儀器，其中，所述一個或多個桿包括桿陣列，其構造成允許實質上同時掃描所有所述樣本容器。12.根據權利要求1所述的實驗室儀器，其中，所述一個或多個桿包括至少一排桿，其構造成允許順序地掃描所有排的樣本容器。13.—種用于掃描多個樣本容器上的光學信息的方法，包括以下步驟: 放置用于掃描的樣本容器的托盤，其中，所述托盤包括多個開口，每個所述開口均構造成接收包含多個光學元件的桿;使至少一個桿運動進入和離開所述托盤的所述開口 ；以及 當所述至少一個桿相對于所述托盤運動時，掃描每個樣本容器上的光學信息。14.根據權利要求13所述的方法，其中，運動的步驟包括使桿的陣列實質上同時地運動進入所有的所述多個開口內。15.根據權利要求13所述的方法，其中，掃描的步驟包括實質上同時地掃描所有的所述多個樣本容器的光學信息。16.根據權利要求13所述的方法，其中，所述光學信息是條形碼信息。17.根據權利要求13所述的方法，其中，運動的步驟包括使至少一排桿實質上同時地運動進入所述多個開口中的至少一排內。18.根據權利要求13所述的方法，其中，運動的步驟包括使單個桿順序地運動進入所述多個開口中的至少一排內。19.根據權利要求13所述的方法，其中，掃描的步驟包括實質上同時地掃描所述多個樣本容器中的至少一排的光學信息。20.根據權利要求13所述的方法，其中，運動的步驟包括使所述至少一個桿從所述托盤下方運動。21.根據權利要求13所述的方法，其中，運動的步驟包括使所述至少一個桿從所述托盤上方運動。22.根據權利要求13所述的方法，其中，運動的步驟包括使所述托盤下降到所述桿上。23.根據權利要求13所述的方法，其中，運動的步驟包括調整所述至少一個桿的運動以允許所述桿沿帶有所述多個開口中的至少一個的多個可用掃描路徑行進。
【文檔編號】B01L9/06GK105917352SQ201580005622
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月23日
【發明人】B.波拉克
【申請人】西門子醫療保健診斷公司