自动化标本处理系统和显微镜载玻片的多步处理技术方案

本文描述了能够对承载在显微镜载玻片上的标本实现自动化处理的系统和方法。本技术的方面涉及，例如，用于将液体分配到载玻片上的自动化载标本处理系统和方法。所述系统可以并行地或者顺序地执行锁定周期。每个锁定周期可以包括用于定址相应载玻片以分配液体的锁定步骤。可以使不同锁定周期的锁定步骤同步以防止在分配器之间的任何碰撞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及制备用于分析的标本的系统。具体地，本公开涉及标本处理系统和用于处理承载有标本的显微镜载玻片的多步方法。
技术介绍
已经开发出各种各样的用于制备和分析生物标本的技术。示例技术包括显微镜检查、微阵列分析（例如，蛋白质和核酸微阵列分析）和质谱法。通常通过将一种或者多种液体（例如，试剂）施加至标本来制备标本以进行分析。如果用多种液体处理标本，则每种液体的施加和随后的清除对于产生适合用于分析的染色标本可以是很重要的。例如，通常用一系列手工施加的试剂来处理承载有生物标本（例如，组织切片或者细胞）的显微镜载玻片，以向否则为透明的或者不可见的细胞或者细胞组成添加颜色和对比度。由于实验室技术人员之间的技术不同，该劳动密集型过程通常导致处理不一致，并且通常导致较低的产量。“浸蘸”自动化机器和自动化移液器系统通常用在实验室中以对大量标本进行染色。浸蘸自动化机器可以通过将承载有标本的显微镜载玻片的架浸入在保持在敞口容器内的敞口浴器中来批量地处理标本。遗憾的是，在容器之间的处理液体的带出导致了处理液体的污染和降解以及在各批之间的处理不一致。尤为甚者，从标本脱落的细胞可以导致在液浴器中的其它载玻片的污染并且可以导致误诊。浸蘸过程还利用超量体积的液体，这在必须改变试剂以减小标本交叉污染的可能性时导致较高的处理成本。敞口容器还易于造成蒸发损失和试剂氧化降解，而试剂氧化降解可能会显著改变试剂的浓度和有效性，导致在各批之间的染色特性不一致。另外，因为在单个架中的所有载玻片都浸泡在相同的浴器中，所以每个载玻片受到相同的染色协议（stainingprotocol），由此妨碍了单独化的标本处理。因此，浸蘸自动化系具有许多缺点。自动化移液系统具有能够单独地将液体分配到标本的移液头。为防止污染，移液端不直接接触标本并且可以另设计有一次性端。为避免在移液头之间的碰撞，自动化移液系统可以设计有为一组载玻片服务的单个移液头。遗憾的是，单个移液头设计的速度限制了系统产量。另外，自动化移液系统可以设计为将较小的体积精确地分配到标本上，以便与浸蘸系统相比，减少生成的废液的量。
技术实现思路
至少一些实施例涉及配置为协调资源以处理承载有标本的显微镜载玻片的自动化标本处理系统。可以使用算法来确定各种任务的调度表以有效地使用资源并且一致地处理标本。在一些实施例中，自动化标本处理系统包括能够执行锁定周期以便分配液体的可移动分配器设备。该分配器设备可能能够彼此碰撞。因此，可以使锁定周期同步以避免或者限制在分配器设备之间的碰撞和/或分配器设备的相应功能的干扰。在一个实施例中，成列的分配器设备可以单独地以顺序地、平行地、或者既顺序又平行地方式处理成组的载玻片，而彼此无物理接触。每个分配器设备可以包括基于双锁定步骤协议移动的两个或者更多个液体分配机构。例如，一个分配器机构可以基于一种锁定步骤协议对载玻片进行定址（address），并且另一个分配器机构可以基于另一种锁定步骤协议对该相同的载玻片进行定址。可以使锁定步骤同步以协调分配机构的移动（例如，能够碰撞的分配机构）以避免碰撞。还可以控制标本处理系统的操作以避免流体系统（例如，染色分配、非染色分配等）与其它系统之间的碰撞，该其它系统，诸如材料处置部件（例如，载玻片转移机构、一次性转移机构、盖转移机构等）。可以对各种任务进行调度，以提供所需的产量并避免干扰（包括接触）。在一些实施例中，自动化标本处理系统包括成列的分配器设备，该分配器设备包括机器人移液器和分配器头（例如，能够用于淹没载玻片的吸入和分配液体流的分配器头）。可以将移液器定位在载玻片上方以便进行分配，并且可以将分配器头定位为与载玻片横向相邻以便进行分配。在一个实施例中，分配器头可以具有一种或者两种自由度，并且移液器可以具有三种自由度。例如，分配器头可以直线移动，并且移液器可以具有三种直线运动方向。机器人移液器可以包括，但不限于，配置为吸入、保持和分配液体的机械臂组件。在一些实施例中，自动化标本处理系统可以使用算法来确定锁定步骤并且可以选择与该锁定步骤相关联的任务。锁定步骤处理可以为每个载玻片提供相同的资源分配并且可以在载玻片之间提供定时或者化学性或者两者的统一以便进行一致的染色，从而增强结果的可靠性和可重复性。锁定步骤可以是交错的以防止在能够彼此物理接触的移动部件之间的碰撞。在一些实施例中，多锁定步骤处理可以包括多个锁定步骤用于通过不同的移液器头施加不同液体。例如，双锁定步骤处理可以包括两种不同的锁定步骤例程，其协调为使用上面描述的两个或者更多个独立的液体分配机构来提供多个载玻片或者多组载玻片的同时处理。锁定步骤可以具有统一的持续时间以提供在载玻片（例如，在相同组中的载玻片、在不同组中的载玻片等）之间的一致处理。自动化标本处理系统可以确定无碰撞行进路径、时间最优行进路径、和/或机器人部件的协调运动。至少一些实施例包括具有非染色锁定步骤、染色锁定步骤或者其它锁定步骤的双锁定步骤过程。在每个非染色锁定步骤中，分配器机构可以定位为将非染色液体（例如，一种或者多种批量流体（bulkfluid））分配到一个载玻片上，或者执行替代操作，诸如，清洗分配器。在每个染色锁定步骤中，另一分配器机构可以定位为将液体（例如，一种或者多种新鲜试剂或者其它液体）分配到一个载玻片上。可以对非染色锁定步骤与染色锁定步骤进行协调以并行处理多组载玻片。另外，非染色锁定步骤的参数（例如，时间段、顺序等）可以与染色锁定步骤的参数（例如，时间段、顺序等）不同。在一些实施例中，可以按照高频率重复非染色锁定步骤以频繁地服务每个载玻片以，例如，补充液体来维持载玻片上的最小液体体积。可以按照较低频率重复染色锁定步骤，因为可以更不频繁地施加试剂。在一些实施例中，单个染色锁定步骤被执行用于每组非染色锁定步骤。由此，用于分配非染色液体的分配器机构比染色分配器机构更经常对每个载玻片进行定址。在一些实施例中，一种用于处理保持在载玻片处理站处的承载有标本的显微镜载玻片的方法包括：经由根据第一锁定步骤对每个载玻片进行定址顺序地通过第一分配器定址载玻片。第一分配器可相对于载玻片处理站移动并且配置为将液体传送到被定址的载玻片上。还通过第二分配器顺序地对载玻片进行定址。第二分配器可以根据第二锁定步骤对每个载玻片进行定址并且可相对于载玻片处理站移动。在一些实施例中，单独地处理标本，以对标本执行不同的染色协议。可以相对于第二锁定步骤调度第一锁定步骤，以防止当第一分配器和第二分配器顺序地对载玻片进行定址时，在第一分配器与第二分配器之间的任何碰撞。在染色之后并且在锁定步骤的调度器的控制下，可以通过使用，例如，运输设备（例如，机械臂、转移机构等）将载玻片机器人化地运离载玻片处理站。可以将第一分配器和第二分配器定位在分配位置处，该分配位置定址且将液体传送至相应载玻片上（例如，与载玻片相邻、在载玻片上方等）。随着这些移动被分配到给定的锁定步骤，其还可以被调度以避免在不同运输设备之间的可能的碰撞。还可以控制染色站的操作以在移动载玻片、处置可对置元件（例如，用于扩散流体的盖片和弧形件）、操纵载玻片上的液体等时，避免在分配器和处理站之间的干扰，包括碰撞。在一些实施例中，自动化标本处理系统可以包括调度器模块，该调度器模块选择操作并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理承载有标本的显微镜载玻片的自动化方法，所述自动化方法包括：将多个承载有标本的显微镜载玻片传送到相应的载玻片处理站；重复地执行第一锁定周期，包括顺序地将第一分配器定位在多个第一分配位置处以便将液体传送到相应的载玻片上；以及执行第二锁定周期，包括顺序地将第二分配器定位在多个第二分配位置处以便将液体传送到相应的载玻片上，其中，使所述第二锁定周期与所述第一锁定周期同步以防止在同时执行所述第一锁定周期和所述第二锁定周期时在所述第一分配器与所述第二分配器之间的任何碰撞。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 US 61/9727251.一种用于处理承载有标本的显微镜载玻片的自动化方法，所述自动化方法包括：将多个承载有标本的显微镜载玻片传送到相应的载玻片处理站；重复地执行第一锁定周期，包括顺序地将第一分配器定位在多个第一分配位置处以便将液体传送到相应的载玻片上；以及执行第二锁定周期，包括顺序地将第二分配器定位在多个第二分配位置处以便将液体传送到相应的载玻片上，其中，使所述第二锁定周期与所述第一锁定周期同步以防止在同时执行所述第一锁定周期和所述第二锁定周期时在所述第一分配器与所述第二分配器之间的任何碰撞。2.根据权利要求1所述的自动化方法，进一步包括：使所述第二锁定周期与所述第一锁定周期同步以防止在第一分配器设备与所述第二分配器设备之间的任何碰撞，当所述第一分配器设备移动所述第一分配器和/或当所述第二分配器设备移动所述第二分配器时，所述第一分配器设备和所述第二分配器设备能够碰撞。3.根据权利要求1或2所述的自动化方法，其中执行所述第一锁定周期，包括将非染色液体从所述第一分配器传送到所述载玻片中的每个上，以及执行所述第二锁定周期，包括将来自所述第二分配器的机器人移液器的液体传送到所述载玻片中的每个上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动化方法，进一步包括：使所述第一锁定周期的多个第一锁定步骤与所述第二锁定周期的多个第二锁定步骤同步，以防止同时将液体从所述第一分配器和所述第二分配器传送到相同的载玻片上。5.根据权利要求4所述的自动化方法，其中，所述第一锁定步骤中的每个与位于所述第一分配位置中的相应一个处的所述第一分配器对应，以及其中，所述第二锁定步骤中的每个与位于所述第二分配位置中的相应一个处的所述第二分配器对应。6.根据权利要求4或者5所述的自动化方法，其中，所述第一锁定步骤中的至少一个具有与所述第二锁定步骤中的至少一个的时间段不同的时间段。7.根据权利要求4至6中任一项所述的自动化方法，其中，所述第一锁定步骤，包括将非染色液体传送到所述载玻片中的一个或者多个上，以及所述第二锁定步骤，包括将染色液体传送到所述载玻片中的一个或者多个上。8.根据权利要求1所述的自动化方法，其中所述第一锁定周期，包括多个第一锁定步骤，其中，所述第一锁定步骤中的每个对应于将所述第一分配定位在所述第一分配位置中的相应一个处并且具有第一时段，所述第二锁定周期，包括多个第二锁定步骤，其中，所述第二锁定步骤中的每个对应于将所述第二分配定位在所述第二分配位置中的相应一个处并且具有与所述第一时段不同的第二时段。9.根据权利要求1至8中任一项所述的自动化方法，进一步包括：按照第一频率执行所述第一锁定周期，所述第一频率是执行所述第二锁定周期的第二频率的至少两倍。10.根据权利要求1至9中任一项所述的自动化方法，进一步包括：使所述第一锁定周期和所述第二锁定周期同步从而使得所述第一分配器和所述第二分配器就每个载玻片在不同的时间位于所述第一分配位置和所述第二分配位置处。11.根据权利要求1至10中任一项所述的自动化方法，进一步包括：使用所述载玻片处理站使分配自所述第一分配器的液体和分配自所述第二分配器的液体移动横过在所述载玻片上的标本。12.根据权利要求1所述的自动化方法，进一步包括：在每当将所述第二分配器移动至第二分配位置中的一个时，执行所述第一锁定周期。13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使用附加的第一分配器重复地执行附加的第一锁定周期；以及使用附加的第二分配器重复地执行附加的第二锁定周期从而使得所述附加的第二分配器的移动与所述附加的第一分配器的移动相协调。14.根据权利要求1所述的自动化方法，进一步包括：为所述第一锁定周期的多个第一锁定步骤中的每个确定第一锁定步骤时间（FLS）如下：FLS=FLC/(n+FR)其中，FCL是第一锁定周期的第一锁定周期时间，FR是分配给物理地使所述第一分配器返回通过其活动范围的所锁定步骤的常数，并且n是将由所述第一分配器处理的所述载玻片的总数；为所述第一锁定周期（FLS）的多个第二锁定步骤中的每个确定第二锁定步骤时间(SLS)如下：SLS=(n+FR+FN)xFLS/2其中，n是将由所述第一分配器处理的所述载玻片的总数，FR是分配给物理地使所述第一分配器返回通过其活动范围的锁定步骤的常数，FN是流数，以及FLS是所述第一锁定步骤时间；为所述第二锁定步骤（SLS）的多个第二锁定步骤中的每个确定第二锁定周期时间(SLC)如下：SLC=SLSx(n+FR)x2其中，n是将由所述第一分配器处理的所述载玻片的所述总数，FR为分配给物理地使所述第一分配器返回通过其活动范围的锁定步骤的常数，以及SLS是所述第二锁定步骤时间；以及基于所述流数（FN）使所述第一锁定步骤和所述第二锁定步骤同步以在不同的时间传送来自所述第一分配器的液体和来自所述第二分配器的液体。15.根据权利要求14所述的自动化方法，其中，FN是整数。16.根据权利要求14或15所述的自动化方法，其中，FLC是任何整秒数，该秒数选择为支持一个或者多个与非染色的操作相关联的任务，并且受所述一个或者多个任务的物理限制制约。17.根据权利要求14至16中任一项所述的自动化方法，其中，FCL大约是30秒。18.根据权利要求14至17中任一项所述的自动化方法，其中，SLC是整秒数并且FCL的整数倍数由FN的选择控制。19.一种用于处理多个保持在载玻片处理站处的承载有标本的显微镜载玻片的自动化方法，所述自动化方法包括：通过根据第一锁定步骤定址每个载玻片，顺序地将所述多个载玻片用第一分配器定址，其中，所述第一分配器能够相对于所述载玻片处理站移动并且配置为将液体传送到被定址的载玻片上；以及通过根据第二锁定步骤定址每个载玻片，顺序地将所述多个载玻片用第二分配器定址，其中，所述第二分配器能够相对于所述载玻片处理站移动并且配置为将液体传送到被定址的载玻片上。20.根据权利要求19所述的自动化方法，进一步包括：使用所述第一分配器和所述第二分配器对由所述载玻片中的第一个承载的第一标本执行第一染色协议；以及使用所述第一分配器和所述第二分配器对由所述载玻片中的第二个承载的第二标本执行第二染色协议，其中，所述第一染色协议与所述第二染色协议不同。21.根据权利要求19或20所述的自动化方法，其中，对于通过所述第一分配器的所述多个载玻片的每次顺序定址，所述第二分配器仅定址所述载玻片中的一个。22.根据权利要求19至21中任一项所述的自动化方法，其中，使所述第一锁定步骤与所述第二锁定步骤同步以防止在所述第一分配器和所述第二分配器顺序地定址所述载玻片时在所述第一分配器与所述第二分配器之间的任何碰撞。23.根据权利要求19至22中任一项所述的自动化方法，其中，所述第一分配器和所述第二分配器能够彼此碰撞。24.根据权利要求19至23中任一项所述的自动化方法，其中，使所述第一锁定步骤与所述第二锁定步骤同步以防止所述第一分配器和所述第二分配器在相同的时间定址相同的载玻片。25.根据权利要求19至24中任一项所述的自动化方法，其中，用所述第一分配器顺序地定址所述载玻片，包括顺序地将所述第一分配器定位为与所述载玻片相邻以便将所述液体传送到被定址的载玻片上。26.根据权利要求19至25中任一项所述的自动化方法，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：WA肖沃尔特，N史密斯，P豪利，
申请(专利权)人：文塔纳医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US