CN1346058A - 用于自动处理液体样本的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处理样本的系统,其具有在采样模式和至少一个清洗模式下工作的可编程控制器,在采样模式中,预定体积的样本被抽入光学载物组件中,而在清洗模式中,预定体积的清洗液体被传送以将样本清除出载物组件。可编程控制器监控在每个抽取和清洗模式中的液体压力,并可控地延迟响应在泵组件停止后探测到的不可接受的高压的报警系统的触发。该系统还具有光指示组件,其可控并逐渐改变其的颜色状态以指示每个抽取及清洗模式的完成程度。

Description

用于自动处理液体样本的装置

                      技术领域

本发明涉及一种用于自动处理液体样本的方法和装置。尤其是，本发明涉及一种可编程控制器，其依次进行液体样本传送到光学载物组件，样本从其排出，且清洗该装置的液体输送部分。本发明还涉及一种用于可控制地操纵该装置以及时探测装置的流体输送部分堵塞的方法。

                      背景技术

用于流体分析的装置以及用于操纵这些装置的方法在诊所、实验室及医院中广泛使用。一般这些组件需要效率足够高以在相对短的时间内并以使用户和要被检测的样本之间直接接触最少的安全方式进行相对大量的分析。

用于进行尿分析的简单并有效的系统在授予Greenfield等人的美国专利5,393,494和5,895,762中公开。其描述了用于将液体样本抽入用于通过显微镜观察的载物组件(slide assembly)的装置和方法。该装置包括允许装置在监控的方式下进行一系列操作的硬件实现的逻辑系统。

这个系统已被证实有效并可靠。然而，由于硬件实现的逻辑内在的局限，该系统不是很灵活。从而，液体供给组件的操作只在直接将存放的基准值与可变参数比较时予以控制。例如，如果液体传输部分被存在于液体样本中的固体杂质阻塞，一旦压力达到预定的值，整个系统的操作循环被中断。然而，经常的是，压力的波动可能具有并不是表示系统实际压力的暂时峰值。然而，警报系统立即被开启，导致操纵者在达到预定值后进行干涉。

同样，如上所述，一些已知的系统未提供每个装置操纵完成程度的适当的视觉和听觉指示，不论是清洗模式或抽取模式。结果，操纵者可能无意中干涉系统的操作，并至少引起系统不必要的停止。

因此，所需要的是一种用于传输液体样本的装置，其具有监控装置的操作顺序的可编程控制器。用于传输液体样本的装置具有监控系统，其能够最小化需要操纵者干涉的虚假警报的出现。同样需要的是一种用于传输液体样本的装置，其具有监控系统，该系统提供了工作站操作的递增的视觉指示，并提供用于完成操作大致剩余的时间的指示。

                        发明内容

于是，本发明的用于自动处理液体样本的装置提供了一系列可编程的操作，根据它预定体积的不同液体在装置内传输。

本发明的装置包括可编程控制器，其减少了开启虚假警报的风险，即使在系统的压力已达到被认为是阈值的基准值。这是通过存储上下压力界限，并提供系统的压力允许在可接受范围内下降的下降时段来实现的。只是如果清洗或抽取模式完成后在预定的下降时段中持续高或低压，警报才开启，并要求用户干涉。从而，用于触发报警系统的下降时段减少了主要对表示在装置的液体传送部分发生阻塞的持续状况反作用的错误信号的发生。

根据本发明另一方面，本发明的装置具有倒计数指示系统，其有助于用户清晰地看到在目前模式的操作完成之前其必须等待的时间。这是由一系列诸如LED的光指示器随着目前模式的操作向其完成进展而依次改变其状态来实现的。每个熄灭的LED表示该模式的完成程度，且给用户提供已经完成多少和在整个模式完成之前还剩多少的视觉指示。

总之，根据本发明的装置提供一系列可监控的操作和指示，其防止用户在装置被清洗并准备进行另一测试之前，测试新的液体样本。

                        附图说明

上述及另外的目的、特征及优点将从以下附图所示的本发明说明性实施例的描述中变得更清楚，其中

图1是根据本发明用在液体样本分析中的用于自动处理液体样本的装置的总体方块图；

图2是示出装置的整个操作顺序的流程图；

图3是示出构成初始化模式的操作顺序的流程图；

图4是示出构成抽取模式的操作顺序的流程图；

图5是说明抽取模式的曲线示意；

图6是示出构成清洗模式的操作顺序的流程图；

图7是清洗模式的曲线示意；

图8是示出构成扩展清洗模式的操作顺序的流程图；

图9是扩展清洗模式的曲线示意。

                     具体实施方式

参照图1-9，示出一装置10，通过它将液体样本经由抽取组件14从托持容器12内取出，并送到具有至少一个观察室18的载物组件16。载物组件为扁平的结构，其具有与上述美国专利5393494中具体描述的一致的总的形状。因此，该专利合并于此作为参照，并对其作出如在此所述的改进。

载物组件安装到标准显微镜20上并具有提供接近观察室的两个口22和24，该观察室又设置有细长的透明玻璃无缝盒。口22由柔性管26连接到抽取组件14上，而口24分别通过电磁可控阀32和34与漂白槽28和优选地包含盐溶液的清洗流体槽30流体连通。阀32用于选择或是漂白线路29或是通往载物组件的线路31。阀34是安全阀，在其关闭时，堵塞通往载物组件的线路，同时使可能残留于螺旋泵(peristaltic pump)40中的残留压力卸压，如将在下面描述的。

包括步进电机38和往复螺旋泵40的泵组件通过各阀与载物组件并与槽28和30流体连通。最终，适于测量系统中压力的压力传感器42连接到泵40的入口/出口上。

系统10的操作用到可编程控制器44，其包括用于(存储)诸如基准或期望的系统压力以及泵40停止后该压力所期望的下降速率的存储器和微处理器。一般地，控制器44监控系统10可选择地在基本、抽取、清洗及扩展清洗模式下所遵循的操作川页序。

具体地说，控制器44操纵连接于监控阀32和34的阀驱动电路46，通过由压力传感器42探测的压力监控电路48传感过压状况，并监控驱动步进电机38的步进电机驱动电路50。

系统的起动主要以搬下正常清洗开关56并开启电源开关52而开始，由于装置被假定为先前未初始化，这伴随有LED54点亮。结果，控制器44在66步骤(图2)被供电，且首先将装置转换为初始化模式58(图2和3)，其目的为将盐溶液送入抽取组件14和泵40之间的所有流体传导路线。

尤其是，根据所储存的程序，阀32和34是循环的，且步进电机38在步骤68(图3)致动泵40，以将盐溶液带入泵、压力传感器42中，并经过各阀，在70进入载物组件，并从该组件将盐溶液清除。同样，通过在冲刷方向D转动泵，盐溶液被送入通向漂白槽28的线路29，而此外，通过改变泵的转向为采样方向S，漂白剂从槽28中被抽取以最终在步骤72与盐一起排出系统。在此时，系统被清洗并准备用于接受样本以在抽取模式74下测试，这是由控制器自动设置的，即使在执行初始化模式后装置已关闭并再开启的情况下。

采样和正常模式的LED76点亮，指示系统已被初始化。

为了操作一样本，抽取组件14放置在托持容器12内，且在按下采样开关80时，样本从抽取组件中取出而进入观察室18。为了避免这种传送，阀34在步骤82(图4)触发，且泵40在采样方向S运转，以在抽取组件14下游产生真空。根据在处理器中存储的程序，步进电机在步骤84以一定数量的步数旋转，每步使电机转子转动一均匀的角度，例如1.8°。一旦电机运行过代表被抽入观察室内的理想样本量的步数，装置停止操作，这由采样开关LED80熄灭表示。装置被编程使得新的样本不能被测试，除非系统被清洗，这由点亮的清洗LED86表示。

抽取模式的开始的特征也在于多个LED90被循环时钟驱动电路92供电，以随着抽取操作进展到其结束提供该操作的倒计数。每个顺次的LED90的熄灭代表抽取操作一部分的完成。从而，注视这些LED的用户可以意识到在整个模式结束前必须等待的时间。一旦电机在步骤96(图4)停止，最后一个LED90在步骤96熄灭。结果，防止从抽取模式进一步抽出样本，尽管阀34仍然是开启的。

为了防止若泵组件停止后系统内压力被探测到低于存储在控制器44的存储器中的预定的基准值P_ref，产生一虚假警报，在控制器上执行的软件提供一可控的延迟时段。结果，系统欠压LED98及音频报警器100都不会被致动，除非压力在延迟时段结束时仍未正常化。

这个顺序示于图5中，图中绘出了相对时间T的系统压力P。具体地说，随着泵组件在采样方向转动预定步数以产生负压，所确定体积的样本被传送到载物组件中。一旦在t₁时刻电机停止，为了确定系统是否出现阻塞，代表被测量压力P_m1的信号被转换成数字形式并被控制器读取。如果P_m1小于基准值P_ref，控制器将等待在诸如1/2秒的预定时间间隔内传送过来的信号P_m2。如果下一次测量指出系统仍然在欠压，将编程另一时段t₂-t₁，以进一步延迟报警系统的触发。只在延迟时段结束时表示系统发生阻塞的欠压状况依然保持时，报警系统触发。

由于由可编程控制器所提供的灵活性，取代直接将基准值P_ref与测得的系统压力相比较，而监控系统压力变化速率dp/dt。如果在延迟时段末期该速率慢于所期望值，报警系统被关闭。

如果在时段t₁后系统压力P_m1被测得高于基准压力P_ref，采样LED又开启，阀34被断电，且系统准备下一次正常清洗或扩展清洗模式的操作。

参照图6和7，正常清洗模式被编程为与抽取模式的操作顺序相似，除了如图7所示那样。希望由盐溶液产生的液体系统压力P_m升高，以便驱动来自载物组件的液体样本。具体地说，一旦正常清洗模式开关86按下，且控制器扫描到其，阀34在步骤102供电，提供向载物组件的流体路径以用于清洗。步进电机在步骤104以冲刷方向转动预定的步数以从盐溶液槽中排出预定体积的有待排出的盐溶液。步进电机在步骤108停止且循环时钟LED90在步骤106熄灭后，系统准备检测堵塞。在预定时间段内测量系统压力，且如果其保持在期望值或基准值P_ref之上，报警系统关闭。与抽取模式类似，有可能监控系统压力下降速率dp/dt，从而控制电磁阀的关闭。如果在长于正常环境下其应当的长度的时间段内，液体系统压力P_m保持不变或下降，那么系统出现了堵塞。

通过搬下扩展清洗模式按钮110和搬下正常清洗模式开关，用户可以将系统转换为扩展模式。扩展模式与正常冲洗模式不同在于以更快的速率传送盐溶液。另外，在扩展模式开始时，阀32在步骤112被供电以将漂白剂传送到阀32和34之间的系统中，并进一步从系统中排出。与正常冲洗模式类似，堵塞是通过监控在理想体积的冲洗液体被传送后的系统压力和/或系统压力下降速率来确定。

尽管本发明已经参照具体的零件布置、特征等加以描述，这些并不用于包括所有可能的布置或特征，且对于本领域技术人员多种修改和变动确实都是可以构想的。

Claims (20)

1.一种用于传输一定体积的液体悬浮液的装置，包括：

包含要被测试的液体样本的样本存放组件；

与样本存放组件液体连通的光学载物组件，以接受用于通过显微镜直接观察的液体样本；

用于存放清洗液体并与光学载物组件流动连通的清洗液体储存器；

在相对的采样和冲刷方向可转动的泵组件；

可编程控制器；

在可编程控制器上执行的软件，用于将泵组件在抽取模式和清洗模式之间转换，在抽取模式中，泵组件在采样方向转动以从样本存放组件中抽取预定体积的样本液体，而在清洗模式中，泵组件在冲刷方向转动以驱动预定体积的冲洗液体通过光学载物组件以从其中清除样本；以及

被可编程控制器控制的颜色编码组件，以从一个状态到另一状态根据预编程的顺序，响应抽取及清洗每个模式的逐渐完成而逐渐改变其颜色。

2.如权利要求1所述的装置，其中，颜色编码组件包括循环时钟电路以及由循环时钟驱动电路随着每个模式向完成的进展而顺次断电的一排循环时钟LED，以便每个顺次光指示器的熄灭表示每个模式完成所剩的大致时间。

3.如权利要求1所述的装置，其中，泵组件包括步进电机和螺旋泵，步进电机可以预定的步数旋转以在相应的模式中抽取预编程体积的液体样本和清洗液体。

4.如权利要求1所述的装置，在冲洗液体储存器和光学载物组件之间还包括至少一个第一可控阀，所述第一可控阀被通电以提供流向载物组件的液体。

5.如权利要求1所述的装置，还包括在可编程控制器上执行的软件，用于将其转换到扩展清洗模式。

6.如权利要求5所述的装置，还包括带有漂白剂的漂白剂储存槽和第二可控阀，所述第二可控阀控制漂白剂流向载物组件和清洗液体储存器之间的液体传送路线及从其流出。

7.如权利要求5所述的装置，其中，在扩展模式中第二阀被供电以在根据预编程的顺序可控地转动泵组件时，允许从漂白剂储存槽抽取漂白剂，且泵组件首先在采样方向转动，并然后在冲刷方向转动以将漂白剂通过载物组件排出。

8.如权利要求1所述的装置，还包括在每个模式中测量液体压力的压力探测器，以及在达到预定的阈值压力使产生声音和视觉信号的报警组件。

9.如权利要求8所述的装置，还包括在可编程控制器上执行的软件，用于在步进电机的转动被停止后达到阈值压力时可控制地延迟报警组件的触发，所述液体压力根据预编程的顺序在延迟时段内间隔地测量。

10.如权利要求9所述的装置，还包括在可编程控制器上执行的软件，用于确定延迟时段内液体压力下降的速率并用于监控该速率，以便报警组件只在延迟时段结束若压力下降慢于阈值时开启，所述第一阀在延迟时段结束时是断电的。

11.一种用于传输一定体积的液体悬浮液的装置，包括：

包含观察室的光学载物组件，用于把持用来通过显微镜直接观察的液体样本；

包含样本液体并与观察室流动连通的样本存放组件；

用于存放清洗液体并与观察室流动连通的清洗液体储存器；

在采样方向和采样方向相反的冲刷方向可转动的泵组件；

在载物组件和泵组件之间的压力传感器，用于探测装置内的液体压力并产生响应探测的信号；

可编程控制器；

在控制器上执行的软件，用于将泵组件在抽取模式和清洗模式之间转换，在抽取模式中，泵组件在采样方向转动以将预定体积的样本液体抽入光学载物组件，而在清洗模式中，预定体积的冲洗液体从清洗液体储存器通过观察室，以将样本从光学载物组件中清除；

在控制器上执行的软件，用于在每个所述抽取和清洗模式中预定体积的样本和清洗液体分别被传输后，可控地中断泵组件的转动；以及

在所述可编程控制器上执行的软件，用于在泵已经停止后在预定的时间段内间隔地监控液体压力。

12.如权利要求11所述的装置，还包括包含声音和视觉信号的警报组件，在步进电机停止后，液体压力被间隔地探测并与基准值相比较，以在预定时段内，如果液体压力超过基准值，使所述报警组件不能产生声音和视觉信号。

13.如权利要求12所述的装置，其中，液体压力以各次探测间至少1/4秒间隔地探测三次。

14.如权利要求13所述的装置，其中，所述间隔是均匀的。

15.如权利要求13所述的装置，其中，所述间隔是非均匀的。

16.如权利要求13所述的装置，其中，用于监控液体压力的软件为监控在每个所述抽取和清洗模式中液体压力的下降速率提供了条件。

17.如权利要求11所述的装置，还包括插在泵组件和光学载物组件之间的第一可控阀，所述第一可控阀被选择性地供电以控制流入光学载物组件内的液体。

18.如权利要求17所述的装置，还包括漂白剂存储组件和在清洗模式中防止漂白剂进入光学载物组件的第二可控阀，在扩展清洗模式中所述第二可控阀被供电以提供漂白剂存储组件和光学载物组件之间的流动。

19.如权利要求12所述的装置，还包括软件，其用于防止抽取模式开始测试新的液体样本，除非清洗模式已经在先执行了。

20.一种用于将一定体积液体悬浮液传输入载物组件并用于将其从那排出的装置，包括；

可选择地在相对的采样和冲刷方向转动的泵组件；

与泵组件流动连通的压力传感器，用于探测装置内液体的压力；

在抽取模式和至少一个清洗模式之间转换的可编程控制器，在抽取模式中，泵组件在采样方向转动以将预定体积的液体样本抽入载物组件，而在所述至少一个清洗模式中，预定体积的清洗液体被驱动通过载物组件以将液体样本从载物组件中清除；以及

在可编程控制器上执行的软件，用于在抽取及一个清洗模式之一中以时间控制的方式确定泵组件停止后的液体压力的下降速率。

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