CN105865880A - 自动染色系统和反应腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动染色系统和反应腔室。其中提出一种设备,其包括试剂盒和反应腔室,试剂盒具有可移除地定位其中以便将试剂分配到反应腔室的试剂囊。提出一种系统,其包括具有多个安装站的可线性平移安装组件,安装站的尺寸设置成接收至少一个流体分配盒;可线性平移的试剂分配组件,其具有联接其上的多个散装试剂分配喷嘴和定位在安装组件和散装试剂分配组件下方的接收组件,接收组件包括多个反应站。提出一种方法,其包括确定自动样本处理系统的清单,将处理协议从中央控制器下载到自动样本处理系统,根据处理协议并独立于中央控制来操作自动样本处理系统,从自动样本处理系统分配试剂。

Description

自动染色系统和反应腔室
本申请是于2012年9月21日提交的题为“自动染色系统和反应腔室”且申请号为201210359608.4的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及自动染色系统,特别是涉及用于处理生物样品的自动染色系统。
背景技术
在多种设置中,出于诊断的目的,需要进行生物样品的处理和测试。总的来说,病理学家和其它诊断医生收集和研究来自于患者的样本,并且利用显微镜检查和其它装置来接近细胞级别的样本。在病理学和其它诊断程序中通常涉及许多步骤,包括收集例如血液和组织的生物样本、处理样本、准备显微镜载玻片、染色、检查、重新测试或重新染色、收集另外的样本、重新检查样本以及最终给出诊断结果。
组织处理器械能以不同的自动化程度工作,以针对组织学或病理学应用来处理人类或动物的组织样品。多种类型的化学试剂可用于组织处理的不同阶段,并且已经开发了多种系统来将试剂输送到含有样品的载玻片。已知的试剂输送系统的例子包括少量释放分配器、手动注入试剂容器,或者经由通过管道与处理器械连接的大型容器。
已知的系统存在许多缺陷。例如,手动注入或排放到试剂容器是耗时的,并且需要注入精度,由此降低了组织处理系统的总体效率。另一缺陷在于手动注入和排放试剂会形成飞溅,需要清洁飞溅物,因此需要相应的设备停机时间。进一步的缺陷在于手动选择正确试剂需要操作者的关注和精度,并且增加了试剂应用错误的可能性,造成测试精度和操作效率降低。
附图说明
在附图中的视图中,以示例性但并非限制的方式说明了本发明的实施方式,附图中相同的附图标记表示类似的元件。应该注意到在此说明书中对于“一个”或“一种”实施方式的引用不必指代同一实施方式,这种引用指的是至少一个。
图1表示样本处理系统的实施方式的透视图。
图2表示具有反应站的样本处理系统的实施方式的透视图。
图3A表示反应腔室的实施方式的透视图。
图3B表示图3A的反应腔室的侧视图。
图4A表示样本处理系统的反应腔室和试剂盒的实施方式的透视图。
图4B表示样本处理系统的反应腔室和试剂盒的实施方式的透视图。
图5A表示反应腔室的实施方式的透视图。
图5B表示反应腔室的实施方式的侧向透视图。
图6A表示反应腔室的实施方式的透视图。
图6B表示反应腔室的实施方式的透视图。
图7表示试剂盒的实施方式的顶部透视图。
图8表示图7的试剂盒的底部透视图。
图9A表示试剂分配囊和支架的实施方式的透视图。
图9B表示图9A的试剂分配囊和支架的实施方式的透视图。
图10A表示操作过程中的囊加压机构的实施方式的横截面侧视图。
图10B表示操作过程中的囊加压机构的实施方式的横截面侧视图。
图10C表示操作过程中的囊加压机构的实施方式的横截面侧视图。
图10D表示操作过程中的囊加压机构的实施方式的横截面侧视图。
图11是样本处理系统的反应站的实施方式的透视图。
图12表示温度调节组件的实施方式的透视图。
图13表示整个反应站的实施方式的透视图。
图14表示互锁组件的实施方式的前部透视图。
图15表示架空流体分配系统和囊加压机构的实施方式的透视图。
图16A表示架空流体分配系统的实施方式的透视图。
图16B表示架空流体分配系统的实施方式的透视图。
图17表示散装流体分配组件的实施方式的俯视图。
图18表示流体分配系统的实施方式的俯视图。
图19表示包括散装试剂感测组件的样本处理系统的实施方式的示意图。
图20是自动样本处理系统的实施方式的图示。
图21表示样本处理程序的实施方式的流程图。
图22表示样本处理程序的实施方式的流程图。
图23表示与样本处理程序相关的显示器的实施方式。
图24表示与样本处理程序相关的显示器的实施方式。
图25A表示样本处理系统的废物排放系统的实施方式的透视图。
图25B表示图25A的废物排放系统的侧视图。
图25C表示图25A的废物排放系统的后部侧视图。
具体实施方式
在以下段落中,将参考附图以示例的方式详细描述本发明。在整个说明书中,所示的优选的实施方式和例子应视为示例,而不对本发明形成限制。另外,对于这里公开的实施方式的多个方案的参照不意味着所有要求保护的实施方式或方法必须包括所参照的方案。
图1表示样本处理系统的实施方式的透视图。样本处理系统100包括用于包围和存储处理系统100的多个部件的壳体102。壳体102包括反应隔室104和存储隔室106。反应隔室104限定在其内进行样本处理的隔室。盖构件108和门构件110可用来接近反应隔室104内的部件。
反应隔室104的尺寸被设置成容纳多个反应站112。反应站112可滑入和滑出反应隔室104,以有助于接近安装其上的反应腔室114。在一些实施方式中,30个反应站112线性定位在反应隔室104内。在其他实施方式中,反应站112成排布置在反应隔室104内。例如,在设置30个反应站112时,每排可包括15个反应站112。虽然描述了30个反应站112,设想到可以根据需要在反应隔室104内定位任何数量的反应站112。
每个反应站112包括安装其上的反应腔室114中的一个。反应腔室114的尺寸设置成支承载玻片以便进一步处理。生物样本可以安装在载玻片上以便处理。在处理过程中,染色剂或其他处理流体施加到样本上。在一些实施方式中,处理流体可以通过直接附接到每个反应站112的试剂盒施加到样本。在其他实施方式中,样本处理系统100可包括用于将流体分配盒(未示出)安装在反应站112上方的可动安装组件116。流体分配盒可包括施加到样本上的例如试剂的流体。另外,散装容器118可安装在反应站112的下方。散装容器118可以是试剂容器、废物容器或任何其他所需的散装容器。来自于散装容器118的试剂可在处理过程中进一步分配到样本上。
系统100还可包括空气入口组件120和空气出口组件122,以帮助控制反应隔室104内的温度。反应隔室104内的样本的处理产生热量。随着反应隔室104内的温度增加,反应站所使用的任何处理流体的蒸发速度也增加。另外,增加的温度会对试剂稳定性具有不利影响。为了帮助保持反应隔室104内的希望温度(即不会加速蒸发的温度),空气入口组件120和空气出口组件122可用来使空气循环经过反应隔室104。在此方面,空气入口组件120可包括沿着壳体102的壁的一侧安装的通气孔124和安装在壳体102的壁的相对一侧的一个或多个风扇(此处已示出),以帮助将环境空气抽吸到反应隔室104中。空气出口组件122可安装到壳体102的相对一侧的壁上,并且包括联接到穿过壁形成的空气出口通气孔的一个或多个风扇126,以帮助从反应隔室104抽吸空气。进一步设想到过滤器可被结合到空气入口组件120和/或空气出口组件122中,以防止污染物进入反应隔室104。如所述地使环境空气循环经过反应隔室104有助于保持反应隔室104内的希望处理温度。
图2表示具有反应站的样本处理系统的实施方式的透视图。处理系统200包括反应站202。可以在处理系统200内定位任何数量的反应站202。例如,在一种实施方式中,30个反应站202可定位在处理系统200内。每个反应站202可以彼此独立。在此方面,每个反应站202可单独地滑入和滑出处理系统200,使得使用者可方便地接近反应站202中的希望一个(例如,见图1,其中一个反应站112局部滑出处理系统100)。
样本处理系统200的每个反应站202可包括支承构件204。支承构件204可安装到反应站202的上表面。支承构件204的尺寸可设置成支承反应腔室206和试剂盒208。如上所述,反应腔室206的尺寸设置成支承其上安装有生物样本的载玻片。可使得流体通过毛细管(即毛细管作用)(例如在流体进入载玻片靠近反应腔室206定位的区段的情况下)、由反应腔室206的入口或出口端口施加的压力差、真空脉冲和固定排量泵(例如经由一个端口施加)和重力(例如在流体从定位在反应腔室206上方的试剂盒208流出的情况下)中的一种或组合流入反应腔室206。
试剂盒208可包括将要施加到具有安装其上的样本的载玻片的初级试剂。代表性地,试剂盒208可包括适用于可能无限多的程序的试剂,这些程序包括免疫组化程序、染色程序、原位杂交程序、其他组织化学程序等。可以包含在试剂盒208内的初级试剂(还称为试样、标记或控制器)的例子非限制性地包括任何类型的抗体、试样、核酸(RNA、DNA或寡核苷酸)、配体、配体受体、酶或酶底物或任何适合所需应用的其他分子。试剂可以是自然形式、纯化的、浓缩的、稀释的或通过其他方式调整的。在一种实施方式中,添加例如荧光染料、酶、共轭物(例如,生物素,抗生物素蛋白,链霉亲和素)、金属(如银或金颗粒)、染料、着色剂、放射性标记的分子的信号分子或诸如信号分子或报道分子的任何其他物质。
试剂盒208还可用来帮助将一种或多种次级试剂施加到载玻片。在一种实施方式中,如下面更加详细描述地,次级试剂例如通过流体分配盒从上方分配到试剂盒208的滴流表面。可以单独或与其他次级试剂组合地或与一种或多种初级试剂或散装试剂组合地分配到载玻片的次级试剂的例子非限制性地包括任何类型的抗体、试样、核酸(RNA、DNA或寡核苷酸)、配体、配体受体、酶或酶底物或适用于期望应用的任何其他分子。试剂可以是自然形式、纯化的、浓缩的、稀释的或以其他方式调整的。此外,也可分配例如荧光染料、酶、共轭物(例如,生物素、抗生物素蛋白、链霉亲和素)、金属(如银或金颗粒)、染料、着色剂、放射性标记的标识分子的信号分子或者诸如信号分子或报道分子的任何其他物质。
在另外的实施方式中,一种或多种散装类型的试剂可施加到定位在反应腔室206上的载玻片。在一些实施方式中,散装试剂被存储在容器内并经由将流体引导到反应腔室206进入端口中的歧管系统分配到反应腔室206内。另外,散装试剂可从架空散装试剂分配器经由附接其上的试剂盒208分配到反应腔室206上。在另外的实施方式中,散装试剂可从试剂储槽210经由包括结合到反应站202内的泵的管道系统分配到反应腔室206上。可以单独地或者与其他散装试剂组合地或者与一种或多种初级试剂或次级试剂组合地分配的散装试剂的例子非限制性地包括如下:Tris缓冲盐水(TBS)、蒸馏水或脱蜡溶液。
图3A表示反应腔室的一种实施方式的透视图。反应腔室200可以是尺寸设置成保持样本和/或载玻片的托盘。这里使用的术语反应器腔室、样本保持托盘和载玻片保持托盘对于反应腔室300来说可互换地使用。在所示实施方式中,反应腔室300被构造成显微镜载玻片保持托盘,但是应该理解的是反应腔室300不局限于此并且可被构造成保持任何样本或样本容器。根据该实施方式的方案,反应腔室300用作可以用于处理例如组织样本的底物的载玻片定位和保持系统。
在一种实施方式中,反应腔室300可多次使用。在其他实施方式中,反应腔室300可以是一次性的。反应腔室300可由具有足够结构强度和过程中立属性的材料制成,以便支承载玻片,保持试剂并与试剂相容,并保持使用过程中所采用的温度并与该温度相容。代表性地,在一种实施方式中,反应腔室300可以由亲水材料制成,以有助于毛细管作用,这将在下面更加详细描述,并且具有足够的硬度,以经受放置其上的玻璃载玻片的刮擦。在一种实施方式中,反应腔室300可以由金属材料制成。例如,反应腔室300可以由银、钢或铝制成。银材料可用来为反应腔室300赋予抗菌性能。在铝反应腔室300的情况下,铝表面被阳极氧化,以产生亲水表面。亲水表面有助于流体在载玻片和反应腔室300之间的毛细管作用。在一些实施方式中,阳极氧化表面可以很厚,例如大于10μm,另外可以在大约10μm和大约35μm之间,例如是大约30μm。除了赋予表面亲水性之外,已验证的是阳极氧化表面可增加反应腔室300的耐腐蚀性和耐磨性。
反应腔室300的其他示例性材料可包括可导热聚合材料,例如塑料或纤维素的(即基于纤维素或包括纤维素的)材料、陶瓷、玻璃等。代表性地,反应腔室300可以由例如DELRIN(E.I.DuPont de Nemours and Co.of Wilmington,Del.的注册商标)的聚甲醛热塑材料制成。反应腔室300可以通过本领域已知的任何工艺制成,例如注射模制、机加工或适用于产生反应腔室300的希望特性的任何其他制造工艺。另外,应该理解到反应腔室300可以包括一种以上的以上所述材料。
反应腔室300能可选地包括人或机器可以读取的标识符。代表性的标识符可以包括(但不局限于)视觉可读的、磁性可读的、触觉可读的标识符等。在一些实施方式中,标识符标示与定位在反应腔室300上的载玻片相关地使用的试剂,例如初级试剂。在另外实施方式中,标识符标示反应腔室300内的样本或在样本上要执行的处理协议。
反应腔室300的具体特征可包括压板302。压板302可以是大致平面的表面,其尺寸设置成在上面支承载玻片322。载玻片322可具有75毫米(mm)的长度尺寸和25mm的宽度尺寸和1mm的厚度。样本(例如生物样品)在载玻片322上的处理可以在载玻片322和压板302之间进行。在此方面,载玻片322可以定位在压板302上,使得载玻片322的含有样品的表面面向压板302。压板302的尺寸可以设置成使得载玻片的整个处理区域(即未霜化的载玻片区域)定位在压板302上。在此方面,在样本占据整个载玻片处理区域的情况下,整个样本可以被处理。压板302可在一端包括集液表面330,以便接收从上方施加到压板302的试剂。压板302的相对端包括切口部分332,以有助于保持定位在压板302上的载玻片322。
流体入口端口316可以沿着长度尺寸穿过压板302形成,以便将流体从下方(例如从散装试剂储槽)施加到压板302。流体出口端口312、314也可穿过压板302形成,以有助于从压板302移除流体。流体可利用流体入口端口316或流体出口端口312、314经由例如歧管和管道系统(包括定位在反应腔室300下方的通道、泵和阀)的流体输送系统被供应或从压板302移除。
壁304围绕压板302的一部分形成,以帮助保持施加到压板302的处理流体。如图3A所示,壁304围绕端部和形成压板302的长度尺寸的一侧形成。但是,设想到壁304可以围绕压板302的有助于保持处理流体所需的任何部分形成。壁304可具有足以保持可以在压板302和相邻壁304的拐角内聚集的流体的高度。代表性地,壁304的高度应该足以在反应腔室300内保持大约25微升(μl)到大约200μl、代表性地保持大约25μl到大约35μl。在此方面,壁304可具有大约4mm到大约7mm、例如从4.8mm到6.5mm的高度。
壁304可沿着具有试剂集液表面330的压板302的端部形成转弯328。转弯328沿着压板302的端部限定角度334,以有助于沿着压板302的端部并在载玻片322和压板302之间引导分配到试剂集液表面330上的流体。转弯328的角度334不仅有助于朝着载玻片322引导流体,而且还有助于减缓分配到压板302的试剂集液表面330的流体的流动,使得流体不会溢出载玻片322的顶部流动。代表性地,角度334可从大约15度到大约35度,优选为从大约20度到大约30度。在反应腔室300被构造成包含载玻片(例如显微镜载玻片)的一种实施方式中,集液表面330具有10.5mm量级的长度尺寸11以及13mm的宽度尺寸w1以及7.8mm的宽度尺寸w2。
壁304还可包括突出部320,以有助于载玻片322与壁304隔开。将载玻片322与壁304隔开一个距离有助于流体在载玻片322和压板302之间的引导和排放。特别是,如果载玻片322的边缘与壁304的靠近流体引入点(例如试剂集液表面330)的部分平齐,那么流体不能沿着载玻片322的边缘自由流动,并且毛细管作用不能在载玻片322的边缘下方抽吸流体。在此方面,突出部320的尺寸可以设置成使得载玻片322与壁304隔开大约1mm到大约2mm、例如1.5mm的距离。
反应腔室300还可包括间隔结节306、308和间隔杆310,以有助于载玻片322和压板302之间的流体运动。间隔结节306、308和间隔杆310可从压板302的表面延伸,并在压板302和载玻片322之间形成间隙。该间隙使得流体(例如分配到压板302上的试剂)通过毛细管作用抽吸在载玻片322和压板302之间。应该理解到间隙越小,毛细管作用越大。在此方面,在一些实施方式中,间隔结节306、308的高度不同于间隔杆310的高度。这种高度差别造成载玻片322相对于压板302以一个角度被支承。因此与其他部位相比,毛细管作用在载玻片322的最靠近压板302的端部附近较强。
代表性地,间隔结节306、308的高度可以大于间隔杆310的高度,使得载玻片322的从反应腔室300的上方施加流体的端部附近的间隙较大。在此方面,大容积的流体可在集液表面330处施加到压板302,并且初始地通过毛细管作用抽吸在载玻片和压板302之间。间隙高度朝着载玻片322的相对端(与集液表面330相对)的减小将有助于在载玻片322的整个表面上抽吸流体。此间隙进一步有助于在载玻片322的整个表面抽吸经由载玻片322的流体入口端口316引入的流体。在其他实施方式中,间隔结节306、308和间隔杆310可具有相同高度。注意到可以根据希望的毛细管作用来调节该高度。例如,在希望毛细管力较大时,间隔结节306、308和/或间隔杆310的高度可以减小,以便增加毛细管力。
流体入口端口316可用来将流体直接引入载玻片322和压板302之间。流体出口端口312、314可用来排放载玻片322和压板302之间的流体。在一些实施方式中,流体出口端口312、314和流体入口端口316沿着压板302的长度尺寸的一侧定位。流体入口端口316可以在流体出口端口312、314之间。流体出口端口312、314和流体入口端口316的定位对于控制流体在载玻片322和压板302之间的分配来说至关重要。代表性地,优选的是出口端口312、314离开其压板302的相应边缘足够的距离,以便不会沿着载玻片322的边缘抽吸空气。另外,优选的是至少一个出口端口312、314位于高表面张力的区域(例如间隔杆310附近)内,从而可以收回最佳量的流体。另外,优选的是出口端口312、314定位在压板302的相对端,使得流体在压板302的长度上以大致相同的速度收回。这与流体经由例如定位在压板302中间的单个出口端口移除的情况所产生的漏斗效应形成对比。流体进入单个出口端口的漏斗效应是不希望的,因为它会造成载玻片和压板302的很大区域干燥。虽然图3A表示了一个流体入口端口316和两个流体出口端口312、314,设想到可以根据例如希望的流体分布和/或压板302尺寸形成穿过压板302的任何数量的出口端口和入口端口。有关载玻片322和压板302之间的流体分布的进一步细节将参考图6A和图6B进行描述。
在一些实施方式中,反应腔室300可以定位在盒体318内。盒体318的尺寸可以设置成附接到压板302的底部和/或壁304。盒体318可以用来帮助将反应腔室300密封到下面的支承构件(例如图4A所示的支承构件404),并且防止试剂在反应腔室300下方泄漏。盒体318可以由与反应腔室300相同或不同的材料制成。代表性地,在一些实施方式中,盒体318可以由硅材料或适用于在反应腔室300和支承构件(例如图4A所示的支承构件404)之间形成密封的任何其他类似材料制成。
图3B表示图3A的反应腔室的侧视图。如图3B所示,间隔结节308的高度h1可以大于间隔杆310的高度h2。在此方面,载玻片322相对于压板302以一个角度定位。形成在载玻片322和压板302之间的间隙324因此在一端处比在另一端处大。在一些实施方式中,在载玻片322和压板302的引入流体326位置处的一端(例如试剂集液表面330附近)之间的间隙324较大。代表性地,在一种实施方式中,间隔结节308的高度h1可以是大约0.23毫米(mm),并且间隔杆310的高度h2可以是大约0.18mm。在另外的实施方式中,高度h1可以从大约0.15mm到大约0.3mm,并且高度h2可以从大约0.1mm到大约0.25mm。
间隔结节308可以具有足以在载玻片322和压板302之间形成间隙的任何形状和尺寸。代表性地,间隔结节308可具有大致方形的形状。间隔结节306可以具有大致类似的形状。
间隔杆310可以具有足以在载玻片322和压板302之间形成间隙并进一步防止液体流过间隔杆310的任何形状和尺寸。在一种实施方式中,间隔杆310可具有带有宽度尺寸w的细长矩形形状。重要的是间隔杆310具有足以防止载玻片322和压板302之间的流体越过间隔杆310的长度和宽度w。在此方面,间隔杆310具有等于压板302的宽度的长度尺寸。间隔杆310的宽度w可以从大约1mm到大约3mm,优选为大约2mm。除了阻挡流体流动之外,间隔杆310有助于通过朝着载玻片322的边缘引导气泡来消除压板302和载玻片322之间的气泡。如将参考图5A和图5B更加详细描述的,压板302可以一个角度定位,使得压板302具有竖直和水平的倾斜。在此方面,压板302的位于间隔杆310一端的一侧可比压板302的位于间隔杆310相对端的一侧高。截留在压板302和载玻片322之间的气泡将会趋于朝着压板302的较高侧上升。间隔杆310可帮助朝着较高侧引导任何气泡,并且引导任何气泡从载玻片322和压板302之间离开。
图4A和图4B表示样本处理系统的反应腔室和试剂盒的透视图。样本处理系统400包括用于支承反应腔室406和试剂盒408的支承构件404。支承构件404固定地附接到系统400的反应站,并且包括下部410和上部412。下部410的尺寸设置成以水平和竖直角度支承反应腔室406,如下面更加详细描述。反应腔室406可以固定安装到下部410。上部412的尺寸设置成在反应腔室406的试剂集液表面上方支承试剂盒408。试剂盒408能够可移除地附接至上部412,使得试剂盒408可以根据使用者的希望被移除和/或替换。试剂盒408内所包含的或施加到试剂盒408的试剂可流过试剂盒408并流到反应腔室406上。
在一些实施方式中,下部410和上部412可以是形成大致Z形轮廓的整体成形部件。支承构件404可以由强度足以支承反应腔室406和试剂盒408和反应腔室406内的处理的任何材料形成。代表性地,支承构件404可以由金属材料或塑料材料制成。支承构件404可以通过本领域已知的任何工艺形成,例如注射模制、机加工或适用于形成支承构件404的希望特征的任何其他制造工艺。
反应腔室406可以与参考图3A描述的反应腔室300大致相同。载玻片422可以如图4A所示地定位在反应腔室406上。在操作过程中,试剂从试剂盒408分配到试剂集液表面(参见图3A所示的试剂集液表面330)。毛细管作用使得试剂在载玻片422和压板402之间流动。
图4B表示之前参考图4A所述的试剂盒408的进一步细节。试剂盒408可以是容纳施加到载玻片422的试剂或其他处理流体的容器。在此方面,试剂盒408可包括试剂凹部414。试剂凹部414可以根据需要具有任何的形状、深度或取向,使得其中所含的试剂被引导到反应腔室406。在一种实施方式中,试剂容纳在插入试剂凹部414的囊416内。在囊416是圆柱形的情况下,试剂凹部414还可包括圆柱形形状。试剂凹部414包括开放底部,使其与从试剂盒408的底部延伸的出口通道418流体连通。在试剂凹部414内的囊416被穿刺时,囊416内的试剂(例如液体试剂)排出到试剂凹部414,并向下经过出口通道418到反应腔室406的集液表面,试剂从此处流到压板402。
试剂盒408还有助于将从架空流体分配器分配的流体引导到反应腔室406的集液表面。在此方面,试剂盒408可包括与出口通道418流体连通的通道420。通道420从试剂盒408的顶表面经过试剂盒408延伸到出口通道418。从架空流体分配器分配到通道420内的流体(例如试剂)经过试剂盒408并离开出口通道418到反应腔室406上。由于通道420和试剂凹部414都与出口通道418流体连通,所以由它们分别分配的流体在分配到反应腔室406之前在出口通道418内混合。在此方面,出口通道418用作从试剂盒408分配的两种或更多种流体的混合腔室。
在一些实施方式中,两种或更多种流体可从架空流体分配器分配到通道420内。在此方面,通道420可具有足以接收两种或更多种流体的宽度尺寸w1。代表性地,通道420可具有从大约10mm到大约15mm、优选为大约12.5mm的宽度。另外,设想到通道420的底部的形状可具有不反射曲线(unreflecting curve),以使得分配到通道420内的流体的飞溅最小化。
囊416可以通过支架424附接到试剂盒408。支架424可包括例如附接到囊416的转弯的细长连接器426。在一种实施方式中,囊416可移除地附接到支架424的连接器426。在其他实施方式中,囊416固定附接到连接器426。试剂盒408可包括尺寸设置成接收支架424的凹入部430。另外,沟槽432可以在凹入部430和试剂凹部414之间形成在试剂盒408内。连接器426可在支架424附接到试剂盒408时插入沟槽432,使得囊416通过连接器426的反作用力在试剂凹部414内固定地对准。
标识符428可如图4B所示放置在支架424上。标识符428将参考图9A更加详细描述。试剂盒408和囊416将参考图7-图9更加详细描述。
试剂盒408可以由与反应腔室406相同或不同的材料制成。代表性地,试剂盒408可由塑料、金属或陶瓷材料制成,并通过本领域已知的任何工艺形成,例如注射模制、机加工或适用于产生希望特征的任何其他制造工艺。
图5A和图5B是表示反应腔室的一种实施方式的水平和竖直角度的透视图。反应腔室506以水平角度534和竖直角度536定位,以有助于流体(例如试剂)在载玻片522和压板502之间运动。图5A和图5B表示定位在支承构件504的下部510上的反应腔室506。下部510的尺寸设置成以水平角度534和竖直角度536接收和定位反应腔室506。水平角度534指的是限定了反应腔室506长度维度的反应腔室506边缘相对于水平地面的角度。竖直角度536指的是限定了压板502的反应腔室506表面相对于水平地面的角度。水平角度534在图5A中表示,并且竖直角度536在图5B中表示。水平角度534可从大约5度到大约15度,例如从6度到8度,并且在另一例子中为大约7度。竖直角度536可以为从大约15度到大约45度,例如从20度到30度,在另一例子中为大约29度。
如上所述,反应腔室506的水平角度534和竖直角度536有助于在压板502和载玻片522之间引导流体的分配或运动。特别是,竖直角度536使得压板502的形成长度维度且靠近试剂集液表面530的边缘538定位成比压板502的相对边缘540高。水平角度534使得压板的邻近试剂集液表面530的端部542定位成比压板502的相对端部544低。由于压板502的拐角546比以对角线方式相对的拐角548高,截留在载玻片522和压板502之间的气泡会朝着载玻片522的较高边缘/端部上升并逸出。另外,在流体(例如试剂)分配到试剂集液表面530时,重力将流体朝着压板502的拐角548向下牵拉。随着流体朝着拐角548流动,流体沿着压板的端部542和载玻片522的相邻端部流动,并且通过毛细管作用在载玻片522和压板502之间抽吸。一旦流体位于载玻片522和压板502之间,毛细管作用进一步抵抗重力沿着载玻片522的长度朝着压板502的最上部拐角546抽吸流体。
压板502的水平角度534还通过防止流体沿着载玻片522的底边缘形成聚集来促进反应腔室506排放。相反,流体朝着压板502的底部拐角548被抽吸,在底部拐角548处定位有流体出口端口,使得流体可经由出口端口移除。另外,任何溢流的流体可沿着底部拐角548被收纳,防止其流到载玻片522的顶部上方。
图6A和图6B表示反应腔室的一种实施方式的透视图。反应腔室600可以与参考图3A描述的反应腔室300大致相同。反应腔室600可以包括尺寸设置成其上支承载玻片622的压板602。压板602可在一端处包括试剂集液表面630,以便接收从上方施加到压板602的试剂。压板602的相对端可包括切口部分632,以有助于保持定位在压板602上的载玻片622。
壁604可以围绕压板602的一部分形成,以便保持放置在压板602上的试剂。壁604可具有足以保持会在由压板602和壁604形成的拐角内形成聚集的流体的高度。壁604可形成沿着压板602的端部具有角度634的转弯628。壁604还可包括突出部620,以有助于将载玻片622与壁604隔开。
间隔结节606、608和间隔杆610可从压板602的表面延伸,并在压板602和622之间形成间隙。流体出口端口612、614和流体入口端口616可穿过压板602形成。
图6A表示流体从定位在反应腔室600上方的流体分配盒引入时载玻片622和压板602之间的流体流路。特别是,流体(例如试剂)可以分配到试剂集液表面630上。由于如前所述的反应腔室300的水平和竖直的角度以及壁604的转弯628,流体沿着壁604的转弯628和载玻片622的边缘顺流路640行进。壁604的转弯628提供斜面(角度634),该斜面使得从试剂集液表面630朝着载玻片622流动的流体流动减缓。特别是,在没有转弯628时,流体会从试剂集液表面630直接向下沿着载玻片622的边缘流动。这样大量流体将以一些流体会越过载玻片622的与压板602相对的一侧流动的速度流动。壁604的转弯628的角度634和反应腔室600的水平和竖直的角度有助于使得流体减速,并使其沿着载玻片622的边缘分布,以防止这种溢流。
一些流体继续沿着壁604到载玻片622的底部拐角,而一些流体立即通过毛细管作用抽吸到载玻片622和压板602之间。在壁604和载玻片622的底部拐角之间聚集的流体也通过毛细管作用抽吸到载玻片622和压板602之间。立即抽吸到载玻片622和压板602之间的流体沿着流路640a流动,而最初在载玻片622的拐角聚集的流体顺流路640b行进。流路640a和640b最终汇聚,以形成朝着载玻片622的相对端部行进经过载玻片622的长度的单个波前642。在两个不同点处将流体引入载玻片622和压板602之间使得流体在载玻片622的整个长度上覆盖载玻片622的大部分宽度。在此方面,流体的波前642基本上均匀地经过载玻片622的整个长度,由此使得流体覆盖率最大化。
图6B表示在流体经过流体入口端口616引入时载玻片622和压板602之间的流体流路。流体入口端口616相对于间隔杆610和反应腔室600的相对端部之间的距离偏中心地定位。流体入口端口616以这种方式的定位实现了经过流体入口端口616引入的流体行进经过载玻片622的速度、流体覆盖率和截留在载玻片622和压板602之间的气泡量之间的所需平衡。特别是,已经发现与流体经过更靠近间隔杆610(例如5mm)定位的入口端口引入的情况相比,在流体经过定位在离开间隔杆610较大距离(例如20mm)的入口端口引入时,流体以较低速度行进经过载玻片622,并且更多气泡保持截留在载玻片622和压板602之间。以较低速度引入流体(例如入口端口616离开间隔杆610较大距离的情况下)使得更加均匀的波前行进经过载玻片,并因此实现更好的载玻片覆盖率。在入口端口更靠近间隔杆610定位时,流体以较高速度流动,并且具有较少的气泡,但是流体从间隔杆610开始进行填充并且以不希望的角度继续经过载玻片622。
如图6B所示,在流体经过偏中心定位(例如离开间隔杆610的距离为15mm到大约20mm)的入口端口616引入时,流体在竖直方向上顺着流路644经过载玻片622的宽度。流路644具有大致均匀的波前642,允许最佳的载玻片覆盖率。
图7表示试剂盒的实施方式的顶部透视图。除了在此实施方式中移除了试剂囊,使得试剂凹部714可以更加清楚地看到之外,试剂盒700基本上与参考图4B描述的试剂盒408相同。在此方面,试剂盒700包括附接到例如参考图4A描述的支承构件的壳体702。壳体702包括试剂凹部714、通道720和凹入部730。试剂凹部714和通道720汇聚以形成出口通道718。
如上所述,凹入部730的尺寸设置成接收联接到试剂囊的支架(见图4B的支架424)。图7表示具有狭槽734、736的凹入部730,狭槽734、736的尺寸设置成接收从支架的下侧延伸的支架臂(见图9A的臂922、924)。支架臂被插入狭槽734、736,以便将支架定位和保持在凹入部730上,并继而将试剂囊保持在试剂凹部714内。试剂凹部714包括形成在试剂凹部714内的凸起738,以便支承定位在其中的试剂囊。从图7中可以看到,凸起738从试剂凹部714的壁延伸,但是不封闭凹部714的开口,以使得从囊分配的试剂可以行进经过试剂凹部714到出口通道718。
壳体702进一步限定在凹入部730和试剂凹部714之间延伸的沟槽732。沟槽732的尺寸如上所述设置成接收将支架连接到试剂囊的连接器。支架在凹入部730内的定位以及连接器在沟槽732内的定位有助于试剂囊在凹部714内对准。
图8表示图7的试剂盒的底部透视图。从此视图可以看到突出部840、842分别在狭槽734、736的下方从壳体702延伸。突出部840、842的尺寸设置成将试剂盒700定位和保持在支承构件的上部上(见图4A的支承构件404的上部412)。在此方面,支承构件可包括突出部840、842能够可移除地插入其中的狭槽。突出部840、842以及试剂盒700可通过在离开支承构件的方向上拉动试剂盒而从上部移除。
狭槽734、736的尺寸可以如图9B所示设置成接收从支架的底侧延伸的臂。在此方面,狭槽734、736有助于将支架固定到试剂盒700。支架的臂可以通过在离开壳体702的方向上拉动支架而从狭槽734、736移除。替代地,支架可卡扣配合到狭槽734、736内,从而从狭槽734、376释放支架。
试剂凹部714经由试剂凹部通道846连接到出口通道718。试剂凹部通道846提供倾斜表面,试剂可以沿着该倾斜表面从例如定位在试剂凹部714内的囊在朝着出口通道718的方向上行进。试剂凹部通道846与通道720汇聚。
通道720包括第一倾斜部分848和第二倾斜部分850。第一倾斜部分848相对于水平方向处于大约30度的斜率。第二倾斜部分850从第一倾斜部分以直角朝着试剂凹部通道846延伸,并且进一步处于大约30度的斜率。通道720和试剂凹部通道846的尺寸被选择成使得沿着通道行进的流体彼此汇聚,并且在分配到下面的反应腔室之前混合。在此方面,多种流体可混合在一起,并且从出口通道718的出口844分配。另外,优选的是试剂盒700的多个流路(例如凹部通道846、通道720和出口通道718)具有管状的圆形尺寸,以防止行进经过流路的流体被截留,并当流体分配在流路内时使得飞溅最小。
图9A表示试剂分配囊和支架的实施方式的透视图。囊900包括容器902,容器902的尺寸设置成在其中保持试剂。密封件930可以在容器902的开口上定位,以便保持试剂。在囊900内的是柱塞904。柱塞904可以是一种细长结构,其一端附接到容器902的闭合端部而相对一端朝着容器902的开口延伸。柱塞904的定位在容器902的开口处的端部可以适用于穿刺过密封件930,密封件930形成在容器902的开口上。代表性地,柱塞904的端部可具有从该端部延伸的一个或多个尖头。在操作过程中,力施加到容器902的闭合端部,造成容器902塌缩,并在密封件930的方向上推动柱塞904。柱塞904接触并穿刺密封件930,由此打开容器902的端部,使得其中所含试剂释放。
试剂囊900可如上所述通过连接器906附接到支架910。在此方面,连接器906可具有适配到通过支架910形成的接收狭槽916内的附接端部908。支架910可具有彼此以直角形成的顶侧912和后侧914。在此方面,在支架910附接到试剂盒(例如图7的试剂盒700)时,顶侧912定位在沿着试剂盒的顶侧形成的凹入部(例如图7的凹入部730)内。支架910的后侧914覆盖试剂盒的后侧。
标识符918、920可定位在支架910上。标识符918、920可以包括机器可理解的编码,例如由无线射频识别(RFID)提供的标签、形状标识符、颜色标识符、数字或文字、其他光学编码、条形码等。标识符918、920可用来识别例如囊902的内容物和/或处理协议。另外,一个或多个标识符918、920可包含患者信息和历史、载玻片上的生物样本的信息、生物样本的到达和离开时间、样本上进行的测试、所进行的诊断等。标识符918、920可包含相同或不同的信息。
在一些实施方式中,一个或多个标识符918、920能够是可移除的,使得标识符可附接到系统的另一部件。例如,标识符918可包含标示囊902内所含试剂和/或处理协议的信息。标识符920可包含相同的信息。在使用囊902的内容物(例如试剂)处理载玻片之前,标识符918可从支架910移除,并定位在载玻片上。替代地,标识符918可在处理之后定位在载玻片上。试剂和/或在载玻片上执行的过程可因此易于从载玻片上的标识符918确定。以此方式转换标识符的能力有助于防止处理错误和识别错误。
图9B表示图9A的试剂分配囊和支架的透视图。从此视图,可以看到从支架910的底表面延伸的支架臂922、924。在支架910定位在试剂盒(例如图7的试剂盒700)的凹入部(例如图7的凹入部730)内时,支架臂922、924适配在形成在试剂盒的凹入部内的狭槽(例如图7的狭槽734、376)内,以便将支架910以及囊900保持就位。支架臂922、924分别卡扣在形成狭槽734、736的试剂盒的壁上(见图8),以便将支架910保持就位。在此方面,支架臂922、924可具有与试剂盒700的狭槽734、736互补的任何尺寸或大小。
图10A-图10D表示操作过程中的囊加压机构的横截面侧视图。图10A表示位于升高位置的囊加压机构1000,使其不接触下面的试剂囊1024。囊加压机构1000包括用于支承加压机构1000的部件的壳体1002。囊加压机构1000的部件可以包括具有定位在一端处的头部构件1006的活塞1004。弹簧构件1008可进一步围绕活塞1004的相对端部定位,以便在升高位置偏压活塞1004。
曲轴1010可以附接到活塞1004,以便驱动活塞1004的竖直运动。曲轴1010在一端处可转动地附接到活塞1004,并在相对端处附接到齿轮1012。齿轮1012可以通过滑动臂1014的横向运动而转动。滑动臂1014可以沿着一侧包括齿,该齿与齿轮1012的齿互补。滑动臂1014的横向运动使得滑动臂1014的齿与齿轮1012的齿接合,并且使齿1012在顺时针或逆时针方向上转动。齿轮1012的转动继而使得附接到活塞1014的曲轴1010的端部竖直运动。在曲轴1010的端部在向上方向上运动时,活塞1004升高,并且当曲轴1010在向下方向上运动,活塞1004降低。滑动臂1014的横向运动可以通过致动器1016驱动。致动器1016可以是能够驱动滑动臂1014的横向运动的任何类型的致动机构。代表性地,致动器1016可以是包括马达和可以与定位在滑动臂1014的相对侧上的齿轮接合的齿轮的单元。
试剂盒1018可以定位在囊加压机构1000下方。试剂盒1018可以与参考图4B描述的试剂盒408大致相同。在此方面,试剂盒1018包括用于保持试剂囊1024的试剂凹部1022。试剂盒1018还包括通道1020。试剂囊1024包括一端由密封件1026密封的容器1030。密封件1026可以是能够通过柱塞1028穿刺以便释放试剂囊1024内的内容物的任何类型的密封件。代表性地,密封件1026可以是由金属箔片或塑料材料制成的热密封件。
在一些实施方式中,密封件1026的损坏以及试剂从试剂囊1024的释放通过图10B、10C和10D所示的两步骤过程实现。特别是,在操作过程中,加压机构1000在朝着试剂囊1024的方向上竖直驱动活塞1004。活塞1004的头部1006压在试剂囊1024上,使得囊1024塌缩,并如图10B所示经驱动柱塞1028穿过密封件1026。活塞1004的行程长度受到控制,使得一旦密封件1026损坏,活塞1004的竖直运动反向,并且活塞1004如图10C所示升高。在初始的向下活塞行程过程中,只有来自囊1024的少量试剂得到释放。活塞1004的升高使得少量空气进入囊1024。活塞1004的向下竖直运动接着开始,并且活塞1004的头部1006使得囊1024完全塌缩,造成保持在囊1024内的整个内容物喷射,如图10D所示。
已经发现通过活塞1004的一个行程使得密封件损坏和囊1024的整个内容物释放会造成保持在囊1024内的一些试剂从囊1024飞溅,导致一些试剂损失。可以使用第一活塞行程来穿刺密封件1026,使得一些空气进入囊1024,并且接着使用第二活塞行程来喷射囊1024的剩余内容物,以减小和消除这种飞溅。一旦所有试剂从囊1024喷射,活塞1004升高回到图10A所示的其初始位置。
图11是样本处理系统的反应站的透视图。反应站1100包括上面定位有反应腔室1104和试剂盒1106的支承构件1102。支承构件1102、反应腔室1104和试剂盒1106可以与参考图4A描述的支承构件404、反应腔室406和试剂盒408大致相同。
从此视图可以看到,反应站1100还包括储槽1108。储槽1108可以用来保持在处理过程中供应到反应腔室1104的散装试剂。在此方面,储槽1108附接到支承构件1102并与反应腔室1104流体连通。通常在样本处理系统中,具有必须在处理过程中的多个时刻施加到反应腔室的多种试剂。这些试剂通常容纳在散装容器内,并且独立的供应线必须从容器延伸到每个反应腔室。但是储槽1108不需要多个供应线。相反,如将参考图16A、16B和17更加详细描述的,来自每个散装容器的供应线延伸到单个散装分配器。散装分配器可接着定位在储槽1108上方,以便将希望的散装试剂分配到储槽1108。容纳在储槽1108内的流体试样量可接着被移除,并且根据处理协议,施加到反应腔室1104。这种构造在系统中具有多个反应腔室的情况下特别有利,因为这使得希望流体可以在任何时刻施加到每个反应腔室。这与典型处理系统(其中流体从散装容器到一个反应腔室的施加可能延迟直到流体到另一反应腔室的施加完成)形成对比。
储槽1108可以具有适用于保持在反应腔室1104内完成处理所需的流体容积的尺寸。例如,储槽1108可保持多达10ml的容积,在一些实施方式中保持大约6ml。在处理过程中可以在希望时刻将例如500微升(μl)的试样量从储槽1108转移到反应腔室1104。供应线(未示出)可以从储槽1108沿着支承构件1102延伸到反应腔室1104,以便将流体从储槽1108输送到反应腔室1104。
废弃物线1110可以连接到储槽1108。废弃物线1110可有助于从储槽1108移除过量流体和/或替换保持在储槽1108内的流体。
反应站1100还可包括温度调节组件1112,以便加热和冷却反应腔室1104。在样本在反应腔室1104内处理的过程中重要的是反应腔室1104的压板能够根据希望加热和冷却。快速冷却特别是在涉及反应腔室1104的加热步骤之后在例如抗原检索的过程中很重要。在此方面,温度调节组件1112定位在反应腔室1104的下方。温度调节组件1112可包括热电冷却器(TEC)(将参考图12描述的EC 1206、1204)、散热器1114以及风扇1116,如参考图12更加详细描述的。
图12表示温度调节组件的一种实施方式的透视图。温度调节组件1200可包括反应腔室1202、TEC 1204和1206、散热器1208和风扇1214。TEC 1204和1206能够以并排构造沿着反应腔室1202的下侧定位。TEC 1204和1206可用来加热和冷却反应腔室1202。为了冷却反应腔室1202,来自TEC 1204和1206的接触反应腔室1202的一侧的热量被传递到TEC 1204和1206的相对侧。为了加热反应腔室1202,热量的传递颠倒,其中热量从TEC 1204和1206的与反应腔室1202相对一侧传递到接触反应腔室1202的一侧。TEC 1204和1206可以是例如从Ferrotec Corporation购买型号为9501/071/040BS/L300的任何TEC装置。
散热器1208和风扇1214可有助于热量在TEC 1204和1206内的传递。特别是,散热器1208可包括附接到TEC 1204和1206的表面的基部1210和翅片部分1212。基部1210可以是由例如铝的导热材料制成的实体块。在此方面,基部1210可用来增加散热器1208的热容量。翅片部分1212从基部1210延伸。来自TEC 1204和1206的热量通过基部1210吸收并经由翅片部分1212发散到空气内。TEC1204和1206和散热器1208实现了反应腔室1202的直接冷却和/或加热。
风扇1214定位成使其将空气吹送到翅片部分1212上,以有助于热量发散。风扇1214的速度可以固定或者通过使用者控制和根据希望的热量发散水平来调节。代表性地,在希望TEC 1204和1206以及反应腔室1202快速冷却的情况下,风扇1214的速度可以增加,以便增加空气经过翅片1212的循环。在此方面,温度调节组件1200能够在5分钟内、例如在小于3分钟内将反应腔室1202从98摄氏度的温度快速冷却到10摄氏度。
在一些实施方式中,温度调节组件1200还可包括一个和多个热敏电阻。代表性地,热敏电阻1216和1218可以分别夹持在反应腔室1202与TEC 1204和1206之间。热敏电阻1216和1218可以用来监控和/或控制温度调节组件1200的温度。特别是,热敏电阻1216和1218可以测量反应腔室1202的温度。此温度可用来确定TEC 1204和1206的温度是否应该保持还是调整。
图13表示整个反应站的一种实施方式的透视图。反应站1300包括与前面参考图11描述的反应站1100类似的反应站,并包括类似于前面参考图12描述的温度调节组件1200的温度调节组件1302。反应站1300包括其中定位有反应腔室1306和试剂盒1308的支承构件1304。反应站1300还包括储槽1310。例如前面参考图12描述的TEC装置(未示出)、散热器1314和风扇1312定位在反应腔室1306的下面。
反应站1300还包括识别平台1316和手柄部分1320。识别平台1316定位在反应腔室1300的使用者可以看到的端部处。识别平台1316可包括识别反应腔室1300的标识符1318。如上所述,样本处理系统可包括多于一个的反应腔室1300,使得多个样本的处理可以同时进行。因此希望通过标识符1318识别每个反应腔室1300,使得使用者和/或系统可识别处理特定样本的反应站和/或样本的位置。标识符1318可以是任何所述类型的标识符,例如无线射频识别(RFID)标签、形状标识符、颜色标识符、数字或文字、其他光学编码、条形码等。
如上参考图1所述,反应站1300可在通过壳体(见图1所示的壳体102)形成的反应隔室(图1所示的反应隔室104)内滑入和滑出,以有助于接近安装在其中的反应腔室1306。轨道构件1322可以连接到壳体,并提供反应站1300能沿其滑动的表面。代表性地,轨道构件1322可包括通道,以引导反应站1300进入和离开反应隔室。从反应站1300的端部延伸的手柄1320可用来使反应站1300滑入和滑出反应隔室。
互锁组件1324可连接到反应站1300的与手柄1320相对的端部。图13表示互锁组件1324的后侧视图。互锁组件1324可以是能够将反应站1300锁定在反应隔室内并防止其移除的任何类型的互锁系统。在一些实施方式中,互锁组件1324可包括电子机械锁定系统。代表性地,互锁组件1324可包括双稳态螺线圈。希望的是互锁组件1324在动力失效的情况中保持锁定,以便防止反应站1300的不适当移除。代表性地,在动力失效的事件中,互锁组件1324保持在锁定位置,直到使用者有特意地解锁互锁组件1324。互锁组件1324可用作用于每个独立反应站1300的二次锁定系统,而一次锁定系统可设置用于锁定系统壳体(例如参考图1描述的反应隔室104的盖构件108和门构件110)。一次锁定系统可在动力失效的情况中解锁系统,以允许使用者接近每个反应站1300,但是,仍通过互锁组件1324防止反应站1300的移除。
图14表示参考图13描述的互锁组件的前部透视图。互锁组件1324可包括电子机械锁定系统1412。在一些实施方式中,电子机械锁定系统1412可以是双稳态螺线圈,例如从Takano Co.,LTD购买的产品号TSB-0805-SS1。用于支承双稳态螺线圈1412的框架构件1326可以附接到反应隔室的轨道构件1322。双稳态螺线圈1412可通常包括附接到框架构件1326的螺线圈壳体1414。推销1416可从壳体1414的上端延伸,并且柱塞1418可从壳体1414的下端延伸。推销1416和柱塞1418被连接,并在竖直方向上同时运动。推销1416用于反应站1300的锁定或解锁,并且柱塞1418用于检测反应站1300的锁定或解锁。
反应站1300的锁定臂1328可包括孔口1420,其尺寸设置成接收推销1416。孔口1420定位在锁定臂1328内,使得在反应站传感器1330检测到锁定臂1328的存在时,孔口1420与推销1416对准。推销1416可接着朝着锁定臂1328前进并经过孔口1420,以便即使在动力断开之后也保持在锁定位置。在失去动力且希望互锁组件1324解锁时,可使用工具来将推销1416从孔口1420内脱开。
反应站传感器1330可用来检测反应站1330在反应隔室内的存在。包括检测臂1402和1404的反应站传感器1330附接到框架构件1326。可在反应站传感器1330上的检测臂1402和1404之间设置空间,以便接收锁定臂1328。检测臂1402和1404可包括传感器元件,以便检测锁定臂1328的存在与否。代表性地,臂1402可朝着臂1404上的束检测器发射激光束。在激光束被锁定臂1328中断时,臂1404上的检测器不再检测到来自臂1402的光束。则系统报警,反应站1300到位且可以锁定就位。类似地,在通过臂1404上的激光束检测器检测到激光束(即锁定臂1328不在臂1420、1404之间)时,互锁组件1324保持在解锁位置。反应站传感器可包括多种类型的传感器和/或开关,包括但不局限于光学传感器和读取开关。
检测互锁组件1324的位置(锁定或互锁)的互锁传感器1406也可附接到框架构件1326。类似于反应站传感器1330,互锁传感器1406可包括检测臂1408和1410。检测臂1408可包括朝着臂1410上的激光束检测器指向的激光束。在此方面,检测臂1408和1410可检测互锁组件1324的位置(锁定或解锁)。
从反应站传感器1330和/或互锁传感器1406获得的反应站位置信息可用来在处理过程中检测新载玻片到系统的引入。例如在系统内具有30个反应站1300的实施方式中,使用者可开始将载玻片定位在20个反应站1300处。剩余的10个反应站可以是空的。每个反应站1300被最初扫描,以便确定载玻片和相应的试剂盒是否定位其上。随后,适当的处理协议将只在其中具有载玻片和试剂盒的反应站执行。如果在处理过程中,使用者希望将载玻片添加到空的反应站中的一个,使用者打开反应腔室,并将空的反应站滑出,将载玻片和试剂盒放置在该反应站,并接着将其滑入返回。传感器检测到反应站1300中的一个已被移除并滑动回到锁定位置。根据此信息,系统就知道扫描该反应站并处理新的载玻片。
图15表示架空流体分配系统和囊加压机构的一种实施方式的透视图。流体分配系统1500通常包括用来将流体分配到下面反应站的反应腔室上的流体分配组件1502。流体分配组件1502附接到安装组件1506。用于帮助试剂从反应站的试剂盒内的试剂囊释放的囊加压机构1504也可附接到安装组件1506。流体分配组件1502和囊加压机构1504可以定位在安装组件1506的安装站(见图16A的安装站1618)内。虽然在图15中表示了一个流体分配组件1502和囊加压机构1504,设想到任何数量的流体分配组件1502和囊加压机构1504可安装到安装组件1506。代表性地,在一种实施方式中,安装组件1506可包括至少20个安装站,该安装站具有安装其上的至少19个流体分配组件1502和至少一个囊加压机构1504。在具有两个囊加压机构的一些实施方式中,囊加压机构1504可安装在安装组件1506的与第二囊加压机构相对的一侧。
安装组件1506可以与参考图1公开的安装组件116大致相同。在一种实施方式中,安装组件1506可以是围绕中心轴线可旋转的圆盘传动装置,从而将流体分配组件1502和/或囊加压机构1504与定位在安装组件1506下方的试剂盒或试剂囊对准。安装组件1506还可线性平移,使得流体分配组件1502和囊加压机构1504可从一个反应站运动到下一个反应站。
流体分配组件1502可以是适用于将流体分配到下面试剂盒的任何流体分配组件1502。代表性地,在一种实施方式中,流体分配组件1502可包括连接到盒泵组件1510的流体分配盒1508。流体分配盒1508可包括用于保持流体(例如试剂)且连接到管构件以便将流体分配到下面试剂盒上的容器。盒泵组件1510可以是泵机构,其尺寸设置成从流体分配盒1508泵送流体。
囊加压机构1504也可安装到安装组件1506。囊加压机构1504可以与参考图10A-10D描述的囊加压机构1000大致相同。在此方面,囊加压机构1504可包括壳体1516和活塞1512。弹簧构件1514还可围绕活塞1512定位,以便在升高位置偏压活塞1512。如前面参考图10A-10D描述的致动器(未示出)可从囊加压机构1504同心向内定位,从而驱动活塞1512的运动。
在操作过程中,安装组件1506从一个反应站运动到下一个反应站,并且可进一步转动以便将流体分配组件1502和囊加压机构1504与希望的反应站对准。在一些实施方式中,其中具有流体分配盒的安装组件1506可每3分钟完成一个循环(例如每个反应站完成一轮)。在此方面,在具有30个反应站的情况下,安装组件1506每6秒钟经过每个反应站,在每个反应站用大约2-3秒钟来分配试剂。
图16A和16B表示架空流体分配系统的一种实施方式的透视图。参考图16A,流体分配系统1600通常包括流体分配组件1602和散装试剂分配器1604。流体分配组件1602与参考图15描述的流体分配组件1502大致类似。在此方面,流体分配组件1602包括可转动并在下面反应站1606上线性平移的安装组件。安装站1618设置在安装组件上,以便安装试剂分配盒和/或囊加压机构。
流体分配系统1600还包括散装流体分配组件1604。散装流体分配组件1604用来将散装流体分配到反应站1606的散装流体储槽1614中,如参考图11描述的。在此方面,散装流体分配组件1604包括用于支承喷嘴1610的喷嘴支架1608。喷嘴1610连接到供应线1612。每个供应线1612连接到相应的散装容器。如前面参考图11描述的,来自希望散装容器的单个供应线1612可用来填充散装流体储槽1614。在此方面,每个供应线1612可流体连接到不同的散装容器。喷嘴1610和相关供应线1612的数量可以根据希望的不同散装流体的数量改变。代表性地,在一种实施方式中,六个喷嘴1610和从六个不同散装容器延伸的六个供应线1612可连接到喷嘴支架1608。
喷嘴支架1608可以在下面的反应站1606上线性平移。在此方面,喷嘴支架1608可通过支承臂1620可动地连接到支架轨道1616。支架轨道1616可以沿着反应站1606的后端延伸。喷嘴支架1608在反应站1606的上方从支架轨道1616延伸。喷嘴支架1608和相关的供应线1612及喷嘴1610可以沿着支架轨道1616根据另一x轴线运动,并且定位在希望的散装流体储槽1614上方。一旦喷嘴支架1608定位在希望的散装流体存储1614上方,喷嘴1610的与希望散装流体相关的一个可被致动,以便将希望的散装流体分配到散装流体储槽1614中。散装流体分配组件1604独立于流体分配组件1602运动。在此方面,在操作过程中,散装流体分配组件1604可以超过流体分配组件1602一个或多个反应站。
流体分配系统1600还可包括附接到喷嘴支架1608的试剂盒扫描器1622。试剂盒扫描器1622可以是任何类型的扫描器,其适用于读取与定位在反应站1606上的试剂盒相关的标识符,例如无线射频识别(RFID)标签、形状标识符、颜色标识符、数字或文字、其他光学编码、条形码等(例如图9A所示的标识符920)。在此方面,试剂盒扫描器1622在端部1624处包括读取窗口。当试剂盒1634定位在安装基座1632之一上时,沿着试剂盒1634的端部定位的标识符与端部1624处的读取窗口对准。标识符可经由读取窗口通过试剂盒扫描器1622读取。试剂盒扫描器1622沿着支架轨道1611从一个反应站1606水平运动到下一个反应站,读取与安装在每个反应站1606的试剂盒相关的标识符。虽然试剂盒扫描器1622表示成安装到喷嘴支架1608,但进一步设想到试剂盒扫描器1622和喷嘴支架1608可安装到不同支架组件,使它们可以独立地运动。
除了试剂盒扫描器1622之外,流体分配系统1600可包括载玻片扫描器1628。虽然在图16A中只表示一个载玻片扫描器1628,可以理解到流体分配系统1600包括图18所示的与载玻片扫描器1628大致相同的第二载玻片扫描器。载玻片扫描器1628可以是适用于读取与定位在反应站1606上的载玻片1638相关的标识符,例如无线射频识别(RFID)标签、形状标识符、颜色标识符、数字或文字、其他光学编码、条形码等,的任何类型的扫描器。载玻片扫描器1628可以通过扫描器支架1630附接到定位在反应站1606上方的流体分配组件1602。扫描器支架1630可以附接到流体分配组件1602的不可转动的支承构件,使其与流体分配组件1602一起线性运动,但不转动。在此方面,载玻片扫描器1628可以与流体分配组件1602一起从一个反应站1606运动到下一个反应站。替代地,载玻片扫描器1628可以和流体分配组件1602一起线性和可转动平移。在另外的实施方式中,载玻片扫描器1628的扫描器支架1630可直接附接到轨道1616,使其可以独立于流体分配组件1602运动。
镜1626可定位在每个反应站1606内,以有助于与定位在反应站1606内的载玻片1638相关的标识符1640的读取(见图16B)。如图16B所示,标识符1640定位在载玻片1638的端部处,优选位于载玻片1638的霜化区域。载玻片1638定位在反应站1606的反应腔室1646内,使得安装在载玻片1638上的样本和标识符1640面向下。镜1626定位在载玻片1638的包括标识符1640的端部下方,使得标识符1640的图像1642在镜1628内反射。镜1626定位成使得图像1642在箭头1644所示的载玻片扫描器1628的方向上反射。载玻片扫描器1628通过扫描来自镜1626的标识符1640的图像1642来读取标识符1640。在一些实施方式中,镜1626可以是可移除并由使用者用新的镜替换的一次性的镜。因此,如果镜1626变得被刮擦或由于其他情况不适用于使用,使用者可立即将其替换,而不需要请求维护。替代地,镜1626可固定安装在反应站1606内。如参考图22-24更加详细描述的,通过试剂盒扫描器1622从试剂盒上的标识符和通过载玻片扫描器1628从载玻片1638上的标识符1640获得的信息可用来确认安装在载玻片1638上的样本上所执行的处理协议。
图17表示散装流体分配组件的实施方式的俯视图。散装流体分配组件1604与参考图16A描述的散装流体分配组件大致相同。从此视图,可以看到在反应站1606的散装流体储槽1614上方的喷嘴1610的定位。注意到试剂盒扫描器1622和试剂盒安装构件1632被省略,使得喷嘴1610和散装流体储槽1614之间的关系可以更加清楚地看到。一旦如所示定位,来自散装试剂容器的希望流体可以被泵送经过供应线1612,并离开喷嘴1610被泵送到希望储槽1614。一旦希望量的流体被泵送到储槽1614中,则散装流体分配组件1604可以在箭头1620的方向上运动到下一个反应站,从而将相同或不同的试剂分配到储槽。
图18表示流体分配系统的实施方式的俯视图。流体分配系统1800的几何形状和机制可以根据为了与系统1800一起使用而选的流体分配组件的操作变化。系统1800包括具有多个安装站1804的安装组件1802,在所述多个安装站上可以安装流体分配盒1806。安装组件1802可以与参考图15描述的安装组件1506大致相同。流体分配盒1806可以与参考例如图15描述的流体分配盒1502大致相同。
安装站1804优选地包括用于选择性地定位多个流体分配盒1806的安装孔口1808。在一种实施方式中,一个或多个安装站1804可包括其尺寸设置用于定位囊加压机构1836的安装孔口1834。例如前面参考图15描述的盒泵组件1510的盒泵组件被安装到保持流体分配盒1806的每个站1804。致动器组件1820的致动器1814和1816可以与盒1806的泵组件对准,以便在希望时致动泵组件。另外,致动器1814或1816中的一个可以与囊加压机构1836对准。由于具有两个致动器1814和1816,来自两个不同流体分配盒1806的试剂可以在不同位置同时分配。替代地,致动器1814和1816中的一个可以与流体分配盒1806对准,而另一个与囊加压机构1836对准,以有助于试剂同时从盒1806和安装在反应站1812之一上的囊输送试剂。在其它实施方式中,两个囊加压机构1836可以安装至安装组件1802和分别与囊加压机构1836对准的致动器1814和1816。
系统1800还包括散装流体分配组件1824。散装流体分配组件1824可以与参考图16A描述的散装流体分配组件1604大致相同。在此方面,散装流体分配组件1824包括具有喷嘴1830的喷嘴支架1826和定位其上的试剂盒扫描器1832。如前面参考图16A描述的,喷嘴支架1826沿着支架轨道1828滑动。
流体分配系统1800还包括具有多个反应站1812的接收组件1810。反应站1812可以与前面描述的反应站类似。总的来说,接收组件1810定位在安装组件1802和散装流体分配器1824下面,利用重力来输送从流体分配盒1806和散装流体分配器1824分配的流体。优选地,安装组件1802、散装流体分配器1824和接收组件1810能够相对于彼此运动,使得多个盒1806和散装流体分配器1824可以定位成将流体分配到任何希望的反应站1812上。可以选择安装组件1802、散装流体分配器1824和反应站1812的运动能力的任何组合。例如,安装组件1802和散装流体分配器1824中的每个可以在反应站1812固定的同时运动。替代地,反应站1812可以运动,并且安装组件1802和散装流体分配器1824固定。另外,如上所述,安装组件1802可以是围绕中心轴线转动的圆盘传动装置,以便将盒1806与希望的反应站1812对准。安装组件1802还可线性平移,使其可从一个反应站1812运动到下一个反应站。散装流体分配器1824还可线性平移,使其可在安装组件1802之前或之后从一个反应站1812运动到另一个反应站。反应站1812可都是相同类型的装置,例如载玻片,或者替代地,可以包括不同类型的装置,例如载玻片和容器。
在分配系统1800的操作的一个例子中,安装组件1802转动,使得单独的盒1806或囊加压机构1836邻近致动器组件1820中的一个或两者选择性定位。在一些实施方式中,系统1800可包括邻近每个盒1806和囊加压机构1836定位的多个致动器组件1820,从而不需要安装组件1802的转动来将每个盒1806和囊加压机构1836与致动器组件1820对准。
致动器组件1820可以是触发盒1806发射受控量的流体的任何致动装置。代表性地,致动器组件1820可包括与例如盒泵组件的致动器或囊加压机构的致动器对准的活塞机构。
安装组件1802可相对于接收组件1810平移和转动,使得单独盒1806可选择性地定位在任何反应站1812的上方。一旦盒1806定位在接收构件1812之一的上方,致动器组件1820触发盒1806以便将受控量的流体发射到反应站1812上。
如图18所示,在一种实施方式中,安装组件1802可转动地附接到支承构件1822,而致动器组件1820固定地附接到支承构件1822,使得盒1806和囊加压机构1836可以相对于致动器组件1820转动。致动器组件1820固定地附接到支承构件1822,任选地位于安装组件1802下面。优选地,支承构件1822可水平平移,使得盒1806和囊加压机构1836都可相对于接收构件1812转动和平移。以此方式,所选的盒1806可以选择性地定位在任何反应站1812的上方。类似地,所选的囊加压机构1836可以定位在希望反应站1812的上方。
载玻片扫描器1838、1840也可附接到支承构件1822,使它们可以和安装组件1802一起从一个反应站1812运动到下一个反应站。在一种实施方式中,载玻片扫描器1838、1840可以沿着安装组件1802的相对侧定位。在另外的实施方式中,载玻片扫描器1838可以以适用于读取定位在分配系统1800内的载玻片上的标识符的任何方式定位在分配系统1800内。
虽然反应站1812表示成线性定位在接收组件1810内,进一步设想到反应站1812可以分成两个或更多个排。在此方面,致动器组件1820可任选地包括两个或更多个致动器,例如用来将流体分配到两排接收构件的两个致动器1814、1816。在操作过程中,致动器1814适用于将流体分配到一排反应站1812,并且致动器1816适用于将流体分配到另一排反应站1812。进一步设想到可以采用任何数量的致动器和/或接收构件。
图19表示包括散装试剂感测组件的样本处理系统的示意图。在样本处理过程中,可能需要大量的多种试剂。例如,处理可能需要试剂来清洗抗体或检测试剂,例如蒸馏水和缓冲溶液。这种试剂存储在系统内的散装容器中。另外,试剂废弃物被丢弃到散装容器。通常使用者难以确定每个散装容器内剩余的试剂量或者散装废弃物容器是否充满。这会造成使用者不能替换(或重新填充)散装容器。系统操作会继而延迟,因为不能得到希望的试剂或者废弃物容器过满而不能接收更多的废弃物。
在此方面,样本处理系统1900可包括散装试剂感测组件1902。散装试剂感测组件1902可包括传感器1904、1906、1908和1910,以便分别检测散装容器1912、1914、1916和1918内的液体(试剂)量。在一些实施方式中,传感器1904、1906、1908和1910可以是能够测量定位其上的散装容器1912、1914、1916和1918的重量的传感器。代表性地,一个或多个传感器1904、1906、1908、1910可以是将通过容器重量施加到传感器的力转换成电信号的测压元件重量传感器,例如从Minebea Co.,Ltd of Miyota-machi,Kitasaku-gun,Nagano,Japan购买的。
每个散装容器1912、1914、1916和1918的重量和容积可以是已知的。另外,散装容器1912、1914、1916和1918内的液体类型和液体密度也是已知的。为了确定例如散装容器1912内的液体容积,散装容器1912的重量(在没有液体的情况下)可以从传感器1904测量的重量(散装容器和液体的质量)中减去。容器1912内的液体重量和液体的密度可以接着用来计算容器1912内的液体容积。容器的空满程度的确定可接着通过从已知容器容积中减去液体容积来确定。虽然这里描述了散装容器1912内液体的测量,可以分别使用散装容器1914、1916和1918和传感器1906、1908和1910来执行类似的计算以测量散装容器1914、1916和1918内的液体容积。另外,虽然在图19中表示了四个重量传感器1904、1906、1908和1910,设想到传感器的数量可以根据系统中希望的散装容器的数量来改变。
在其他实施方式中,系统1900可包括光源1920、1922、1924和1926,以分别有助于容器1912、1914、1916和1918内的液位的视觉检查。一个或多个光源1920、1922、1924和1926可以是靠近相应容器定位的发光二极管(LED)。替代地,一个或多个光源1920、1922、1924和1926可以是能够照明容器1912、1914、1916和1918的任何光源,从而使得其中的液位能够看到。进一步设想到容器1912、1914、1916和1918的材料可以选择成有助于容器内的液体的视觉检查。代表性地,容器1912、1914、1916和1918可以由半透明或透明的材料制成。
现在将描述处理系统1900和散装试剂感测组件1902的操作。根据一种实施方式,散装容器1912可以是废弃物容器,并且每个散装容器1914、1916和1918可保持试剂。来自于一个或多个散装容器1914、1916和1918的试剂可以通过散装试剂分配器1930分配到希望的反应站的储槽1928。泵1932、1934、1936可以分别与散装试剂分配器1930的每个供应线1938、1940和1942相关联,以便从相应散装容器泵送试剂。一旦希望的试剂位于储槽1928内,试剂可以在泵1946的帮助下泵送到反应腔室1944。在完成通过反应腔室1944内的试剂进行处理之后,试剂可以经由电磁阀1950在泵1948的帮助下从反应腔室1944泵送到废弃物散装容器1912。另外,一旦不再需要储槽1928内的试剂,该试剂可通过转换电磁阀1950的线在泵1948的帮助下排放到散装容器1912中。
传感器1904可连续或周期性地计算散装容器1912内的废弃物的容积。当散装容器1912内的液体容积位于预定水平(例如容器满了)以上时,系统警告使用者。类似地,传感器1906、1908和1910可分别连续或周期性地计算散装容器1914、1916、1918内的液体容积。在液体容积低于预定水平(例如容器是空的),系统警告使用者。在接收到警告时,使用者可重新填充或排空散装容器。另外,系统可从空的试剂容器自动转换到具有足够的希望液体量的试剂容器。系统还可从满的废弃物散装容器自动转换到空的散装容器。在此方面,在使用者不能立即操作散装容器的情况下,处理会不间断地持续。
图20是自动样本处理系统的一种实施方式的视图。自动样本处理系统2000包括与多个染色机2004连通并可以提供中心用户界面来控制多个染色机2004的控制计算机2002。染色机2004可如上所述用来处理生物样品。控制计算机2002可以本领域已知的任何方式与染色机2004连通,例如控制计算机2002可以经由高速集线器2006与染色机2004连通。高速集线器2006使得系统2000在多个染色机2004和例如控制计算机2002的其他部件之间快速传输信息。例如染色机2004可在由数据线2008和高速集线器2006形成的网络上下载染色协议,以便应用到放置在染色机2004上的反应站内的载玻片上。应该理解到控制计算机2002和染色机2004可被构造成经由硬线或无线连通,例如系统可如上所述采用数据线2008,数据线可以是传统导体或光纤。另外,部件可使用例如(Bluetooth SIG,Inc.,of Bellevue,Wash.的注册商标)的无线电频率通信或其他无线技术进行无线通信。
控制计算机2002还可与一个或多个本地数据库2010通信,使得数据可来往于本地数据库2010地传输。例如,本地数据库2010可存储设计成通过染色机2004上的反应站执行的多个染色协议。染色协议可包括在定位在反应站内的载玻片上执行的一系列染色操作。通过染色机2004上的反应站执行的染色协议可以根据从与系统部件相关的(例如在显微镜载玻片、试剂盒、流体分配盒、试剂容器等上的)标识符(例如条形码、无线射频识别(RFID)等)获得的信息来选择。控制计算机2002可处理从染色机2004上的反应站接收的识别数据,并从本地数据库2010取出染色协议,并将染色协议传输到染色机2004上的反应站。另外,控制计算机2002可使用本地数据库2010来存储从染色机2004上的反应站接收的信息,例如报告和/或状态信息。
控制计算机2002还可与一个或多个远程数据库2012和/或一个服务器2014通信。控制计算机2002可直接或经由可以是实验室信息系统(LIS)的服务器2014与远程数据库2012通信。控制计算机2002可经由网络2016与服务器2014通信。如上所述,服务器2014可与远程数据库2012通信。服务器2014和远程数据库2012可用来以与本地数据库2010类似的方式提供将要由染色机2004上的反应站使用的染色协议,或者为本地数据库2010提供的协议提供补充。
自动处理系统2000可任选地包括一个或多个打印机2018。打印机2018可如所示与控制计算机2002直接通信,或者与染色机2004直接通信。另外,染色机2004可各自具有可集成到染色机中或者独立的专用打印机2018,或者多个染色机2004可共用一个或多个打印机。
自动试剂分配系统2000还可包括手持或桌面式的扫描器2020,以便读取整个系统部件所包含的(例如在显微镜载玻片、试剂盒、流体分配盒、试剂容器等上的)标识符。可以使用能够解读标识符的任何类型的扫描器2020。例如,扫描器2020可以是RFID扫描器、1D或2D条形码扫描器或者本领域已知的任何其他类型的扫描器。扫描器2020可与控制计算机2002或染色机2004直接通信,并且每个部件可具有专用扫描器。
系统还可通过不间断电源2022供电。不间断电源2022可以用来限制系统受到常见电力故障影响的敏感性,该电力故障会使得被中断的测试失效。这种电力中断还会造成组织样本变得不稳定,这会要求收集另外的样品。电源2022可用来为自动处理系统2000的任何或所有部件供电。
虽然控制计算机2002表示成与图20的多个染色机2004形成网络,应该理解到除了自动试剂分配系统中所述的任何其他部件之外,染色机2004可以与机载控制计算机组合成单个单元。这种组合可提供紧凑、独立的单元,此单元可用来处理较小容积的生物样品。
如上所述,一个或多个处理协议可下载到染色机2004。染色机2004上的反应站可因此独立于控制计算机2002而在放置在染色机2004上的反应站内的载玻片上执行处理协议。在此方面,如果控制计算机2002停止(例如崩溃或死机),在染色机2004上的反应站内的载玻片上运行的处理协议可不中断地继续。
另外,在染色机2004上的反应站处执行的处理协议可以通过控制计算机2002监控。例如,一旦处理协议指定的染色操作在一个或多个染色机2004上的反应站完成,染色阶段的报告可以发送到控制计算机2002,通知控制计算机2002染色操作已经完成。在一些实施方式中,报告以规定间隔(例如每隔2-3秒钟)发送到控制计算机2002。间隔之间完成的所有染色操作可以报告给控制计算机2002。在此方面,进行3秒钟以上、例如5秒钟的染色操作不会在操作还未完成时所发送的报告(即在5秒钟操作中的2-3秒钟发送报告)中报告给控制计算机2002。相反,染色操作的性能将在染色操作已经完成之后通过后续的报告来报告给控制计算机2002。替代地,染色操作可在完成之前任何时刻进行报告。另外,如果染色机2004不能以规定间隔发送染色状态报告(例如控制计算机2002断电),则没有发送的报告将在染色机2004处进行编辑,并且在重新开始报告时(即电力恢复)一起发送给控制计算机2002。
染色机2004上执行的每个操作的染色日志可以通过控制计算机2002根据状态报告来生成,并在控制计算机2002上显示。在此方面,在希望时,控制计算机2002可为使用者显示所有需要的染色日志。在一些实施方式中,除了染色机2004上完成的染色操作之外,染色日志可包括例如有关系统部件(例如显微镜载玻片、试剂盒、流体分配盒或散装试剂容器等)的识别信息。代表性地,染色日志可包括有关流体分配盒或散装试剂容器的信息,例如可以在染色机2004的操作过程中使用的系统内的试剂列表。有关试剂盒的信息可包括例如附接到反应腔室的试剂盒内的抗体(例如一次抗体)的身份。有关载玻片的信息可包括例如患者身份或有关例如待施加到载玻片的抗体的试剂的信息。
图21表示样本处理过程的一种实施方式的流程图。样本处理在检测到启动条件时开始。样本处理过程2100可包括在检测到启动条件时进行的初始化过程(框2102)。启动条件可以是例如闭合自动试剂分配系统中所包含的染色机的壳体上的盖,从控制计算机接收启动信号,或者任何其他条件。如果没有检测到启动条件,自动试剂分配系统可继续检查是否检测到启动条件,直到检测到启动条件。
初始化过程在检测到启动条件之后进行,并且可包括获取例如反应站、反应腔室、试剂盒、流体分配盒和/或散装试剂容器的系统部件的清单(框2104)。流体分配盒、试剂盒和散装容器的清单可通过扫描定位在系统内的反应站、盒和容器上的标识符来获得。代表性地,扫描可通过如图16A所示定位在可线性平移的安装组件上的试剂盒扫描器1608和/或载玻片扫描器1628来执行。在载玻片扫描器1628的情况下,载玻片扫描器1628可以沿着反应站与安装组件一起运动,并且扫描定位在与其相关的载玻片上的标识符。这使得系统可以确定哪个反应站包括样品,并可进一步使得系统可以识别待施加到载玻片的适当试剂(例如初级抗体)。在扫描标识符之后,安装组件返回到原始位置。另外,通过使用例如试剂盒扫描器1608扫描试剂盒,系统可识别每个试剂盒内存在的试剂的类型和量。确定待应用到载玻片的适当处理协议可使用此信息来进行。
另外,评估从传感器获得的例如散装容器的流体容积水平可以是清单过程的一部分。保持已经从散装容器分配的液体量的历史可进一步有助于进行与容器内的流体容积水平有关的确定。在确定流体容积水平之后,可输出信号,以便为使用者提供有关容器内存储的流体的数量和类型的指示。在系统确定容器是空的或者对于执行预定染色过程含有不足够流体量的情况下,系统会发出替换信号,指示一个或多个容器具有不足够的流体量,并需要替换或重新填充。系统还可进一步自动选择容纳足够希望流体量的不同容器(如果可用的话),使得处理可不间断地继续。
一旦,清单过程完成,指令序列通过反应站接收(框2106),并且运行下载到每个反应站的染色协议(框2108)。染色协议可包括处理操作的序列,包括(以任何顺序或在多个时刻)从与反应站相关的试剂盒分配初级试剂,从安装在架空安装组件内的流体分配盒分配次级试剂,从定位在反应站上方的散装流体分配组件分配另一试剂和/或经由反应站内的入口端口将试剂分配到反应站内。
图22表示样本处理过程的实施方式的流程图。通常,例如实验员的操作者承担职责来确保具有安装其上的样本的载玻片已经放置在正确反应站内并根据分配给该反应站的处理协议进行处理。但是,如果操作者错误地将载玻片放置在错误的反应站,就会在载玻片上的样本上执行错误的处理协议。这种错误直到载玻片已经从反应站移除并且例如在随后几天或者在一些情况下在随后几个星期通过病理学家分析才会被发现。由于载玻片不再位于反应站内,会难以确定载玻片上执行的处理协议,继而难以确定载玻片是否应该再次处理或者是否必须在具有新样本的新载玻片上执行处理。这种失误会因此造成分析结果和报告的显著延迟。另外,在处理中的失误不能在样本检查时通过病理学家检测的情况下,错误会一直不被发现,造成不正确的建议或诊断。
图22所示的样本处理过程可以用来核实安装在载玻片上的样本上所执行的处理协议。在此方面,过程2200可包括将第一标识符放置在载玻片的前侧上(即其上安装有样本的一侧)(框2202)。第一标识符可以是例如参考图16B描述的标识符1640的标识符。标识符可包括例如患者信息和/或待施加到载玻片的例如抗体的试剂的名称的信息。载玻片接着背侧(即与样本相对的一侧)向上地放置在安装到反应站的反应腔室内以便处理(框2204)。一旦载玻片就位,试剂盒安装到反应腔室(框2206)。试剂盒可以是例如参考图4A描述的试剂盒408的试剂盒。试剂盒可以具有例如参考图9A描述的定位其上的标识符920的第二标识符。第二标识符可以标示例如与试剂盒相关的抗体。抗体可以例如在附接到试剂盒的囊(见图9A的试剂囊900)内发现。
定位在载玻片上的第一标识符被扫描(框2208),并且定位在试剂盒上的第二标识符被扫描(框2210)。应用到载玻片上的样本的处理协议根据从第二标识符获得的信息确定(框2212)。代表性地,第二标识符可标示试剂盒内的试剂。替代地,应用到载玻片上的样本的处理协议可根据来自第一标识符的信息确定。控制计算机可接着使用此信息来选择可以利用所标示的试剂运行的处理协议。进一步设想到操作者可以根据标示的试剂选择协议。所选的处理协议可在载玻片上的样本上执行(框2214)。从定位在载玻片上的第一标识符获得的信息可与从定位在试剂盒上的第二标识符获得的信息相关,以便确认载玻片上的样本上所执行的处理协议(框2216)。来自第一标识符和第二标识符的信息可以在根据处理协议的样本处理过程中或者在处理完成时相关联。相关的信息可在控制计算机上显示,使得操作者可以确定是否将正确的处理协议分配给正确的载玻片。
图23表示与样本处理过程相关的显示器的实施方式。显示器2300表示从第一标识符获得的信息和从第二标识符获得的信息。在此方面,显示器2300包括试剂盒识别表格2302和载玻片识别表格2304。试剂盒识别表格2302包括站识别栏2306和试剂识别栏2308。站识别栏2306识别其上定位有试剂盒的反应站。试剂识别栏2308标示定位在试剂盒内的试剂。代表性地,在浏览图23所示的试剂识别表格2302时,操作者将理解到具有抗体LCA的试剂盒定位在站2、16和17,保持抗体CD30的试剂盒定位在站3和5,保持抗体Desmin的试剂盒定位在站9,保持抗体Cytokeratin7的试剂盒定位在站10,并且保持抗体Vimentin的试剂盒定位在站12。
类似地,载玻片识别表格2304包括载玻片识别栏2312和试剂识别栏2310。在浏览图23所示的载玻片识别表格2304时,操作者将理解到抗体LCA待施加到定位在站2、16和17的载玻片,抗体CD30待施加到定位在站3和5的载玻片,抗体Desmin待施加到定位在站9的载玻片,抗体Cytokeratin7待施加到定位在站10的载玻片,并且抗体Vimentin待施加到定位在站12的载玻片。
试剂识别表格2302和载玻片识别表格2304并置,使得具有相同站号的排对准。因此,操作者可容易地浏览试剂识别表格2302和载玻片识别表格2304,并且确定是否适当的抗体被施加到适当的载玻片。例如,载玻片识别表格2304提供定位在站2的载玻片应该接收抗体LCA。试剂识别表格2306指出定位在站2的抗体是LCA。根据此信息,操作者可以确认使用LCA的处理协议被正确地分配给站2上的载玻片。
试剂识别表格2302和载玻片识别表格2304可以被保存,并与其他运行的信息相关,以便提供可追溯性信息。换言之,试剂识别表格2302表示哪个试剂与特定站相关,并且载玻片识别表格2304表示希望哪个试剂分配在载玻片上。保存此信息(例如处理之前产生的表格的数据)是载玻片上所执行的处理的指示。例如前面参考图20公开的染色日志可包括可追溯性信息。
根据显示器2300提供的信息,操作者可选择使得站重新装载并且通过点击开始运行按钮2314来开始另一运行。替代地,操作者可通过在重新扫描按钮2316上点击来选择再次重新扫描现有样本。最后,操作者可通过在取消按钮2318上点击来选择取消运行或显示。
图24表示与样本处理过程相关的显示器的实施方式。显示器2400表示存在试剂信息不匹配的情况的实施方式。显示器2400基本上类似于显示器2300之处在于,它包括具有站识别栏2406和试剂识别栏2408的试剂识别表格2402。另外,显示器2400包括具有载玻片识别栏2412和试剂识别栏2410的载玻片识别表格2404。显示器2400还包括开始运转按钮2414、重新扫描按钮2416和取消按钮2418。
从载玻片识别表格2404可以看到,定位在站2的载玻片需要抗体CD30,定位在站3的载玻片需要抗体LCA。但是试剂识别表格2402指出定位在站2的抗体是LCA并且定位在站3的抗体是CD30。因此错误的抗体继而错误的处理协议被分配给站2的载玻片和站3的载玻片。根据此信息,操作者可以用需要LCA的载玻片来替换站2的载玻片,并且用需要CD30的载玻片来替换站3的载玻片,并重新扫描载玻片。替代地,操作者可以用具有正确抗体的试剂盒替换试剂盒。另外,操作者可以用正确地标示施加到载玻片样本的试剂的标识符替换载玻片上的标识符。还设想到可以在显示器2400上显示的其他不匹配的变型,例如载玻片可能放置在没有试剂盒的例如站1的站处。
进一步在一些实施方式中,控制计算机2002可自动警告使用者不匹配。代表性地,控制计算机2002可以编程为检测试剂识别表格2402和载玻片识别表格2404之间的不匹配。在检测到不匹配时,会发出报警声来警告使用者由载玻片上的标识符标示的试剂没有施加到载玻片上。
用于执行这里操作的例如控制计算机2002的装置可以针对所需目的特别构造,或者可以包括通过存储在计算机内的计算机程序选择性地工作或重新构造的通用计算机。这种计算机程序可以存储在计算机可读取的存储介质中,例如但不局限于任何类型的盘,包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAMS)、EPROM、EEPROM、磁性或光学卡、包括通用串行总线(USB)存储设备(如USB密钥设备)的闪存设备或适合用于存储电子指令的任何类型的介质,这些介质可联接到计算机系统的总线。
图25A、图25B和图25C表示样本处理系统内的废弃物排放系统的一种实施方式的透视图。废弃物排放系统2500可包括废弃物容器2502、2504。废弃物容器2502、2504可以类似于参考图1描述的散装容器118。虽然表示了两个废弃物容器2502、2504,下面的描述可应用于定位在样品处理系统内的任何数量的废弃物容器。另外,虽然容器描述成废弃物容器,设想到容器可以是用于保持任何类型的流体(例如试剂或清洗流体)的任何类型的散装容器。
废弃物容器2502、2504可以如参考图1描述的那样在保持反应站的反应隔室下方定位在样品处理系统内。废弃物容器2502、2504可以静置在感测板2514上。感测板2514可以类似于参考图19描述的传感器1904。在此方面,感测板2514可以用来检测废弃物容器2502、2504内的液位。排放管2506、2508可以分别与废弃物容器2502、2504对准,以有助于将废弃物流体从反应站引导到废弃物容器2502、2504中。在操作过程中,希望根据是否希望填充或移除废弃物容器2502、2504来升高或降低排放管2506、2508。例如,在处理操作过程中,希望排放管2506、2508在废弃物容器2502、2504内降低,使得废弃物直接沉积在容器2502、2504内。排放管2506、2508接着升高,以有助于废弃物容器2502、2504的更换、替换或排空。在此方面,杠杆2510、2512分别附接到排放管2506、2508以便升高或降低排放管2506、2508。在图25A表示的实施方式中,在杠杆2512升高且排放管2508升高到废弃物容器2504上方的同时杠杆250降低且排放管2506降低到废弃物容器2502内。
排放管2506、2508分别流体连接到连接管2516、2518,如图25B所示。连接管2516、2518提供用于废弃物的流体导管以从反应站行进到排放管2506、2508。连接杆2516、2518可具有可调节的构造,使其在排放管2506、2508在废弃物容器2502、2504内降低时提供向下倾斜的导管,并且在排放管2506、2508升高到废弃物容器2502、2504上方时提供向上倾斜的导管。每个连接管2516、2518可以彼此独立,因此可独立调节。在此方面,连接管2518可以是具有在排放管2508的近侧的第一结合部2528和在排放管2508的远侧的第二结合部2530的结合管。连接管2518可以由例如金属的刚性材料或刚性塑料材料的区段制成,或者由例如柔性塑料的更加柔性材料的区段制成,这些区段通过结合部2528、2530连接。替代地,连接管2518可以是由柔性塑料材料制成的整体成形管,该管可以在没有结合部时调节,因此可以省去结合部2528和2530。在排放管2508升高时,例如为了移除废弃物容器2504,连接管2518的在第一结合部2528和排放管2508之间的部分升高到连接管2518的在第二结合部2530和竖直连接构件2526之间的部分的上方,同时连接管2528的在第一结合部2528和第二结合部2530之间的部分具有向上倾斜的取向。连接管2516还可类似于连接管2518结合。在图25A、25B和25C表示的实施方式中,排放管2508升高以及连接管2518包括所述的升高和向上倾斜部分且同时排放管2506降低使得连接管2516具有向下倾斜的取向。在柔性塑料管的情况下,连接管2516、2518的类似区域可以具有如上所述的升高和倾斜的取向。
流体经过废弃物排放系统2500的流动基本上是主要通过重力驱动的被动过程。因此,调节连接管2516、2518的取向的能力有助于控制流体经过排放管2506、2508的流动以及流体向上回到相关反应站的流动。特别是,在排放管2506降低以及连接管2516具有向下倾斜的构造时,重力驱动废弃物流体从反应站的废弃物排放装置2520经过竖直连接构件2524流入连接构件2516。由于连接构件2516向下倾斜,从反应站排出的流体容易流入排放管2506,并且沉积在废弃物容器2502内。在连接构件2518处于向上倾斜构造时(即在排放管2508升高时),流体会停止流动,并且在一些情况下,开始流动离开排放管2508,朝着相关反应站的废弃物排放装置2522返回。流体流动的停止或反向在例如废弃物容器2504被移除或被另一容器替换时可能是希望的,因为这防止了废弃物滴落到感测板2514和/或操作者上。但是认识到在连接构件2518内的液位达到竖直连接构件2526内的水平高于连接构件2518的最高点(例如结合部2528)时,流体开始在排放管2508的方向上流动,使得流体不会流回到相关反应站中。这种特征在开始处理操作之前在例如操作者忘记将排放管2508降低到排放容器2504的情况下是希望的。一旦足够水平的流体开始汇集在竖直连接构件2526内(即液位高于连接构件2518的最高点),流体将开始流过连接构件2518并经由排放管2508进入废弃物容器2504,由此防止废弃物回到反应站内。
这里给出的算法和显示不是固有地与任何特定计算机或其他设备相关。多种通用系统可以与根据这里教导的程序一起使用,或者可以证明便于构造更专业化的装置来执行所描述的方法。另外,本发明没有参考任何特定编程语言来描述。将理解到多种编程语言可用来执行这里描述的本发明的教导。
计算机可读取介质包括用于以计算机可读取的形式存储信息的任何机构。例如,计算机可读取介质包括只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备或其他类型的机器可访问的存储介质。
还应该理解到例如在此说明书中所提及的“一种实施方式”、“一个实施方式”或“一种或多种实施方式”例如指的是特定特征可以包含在本发明的实践中。类似地,应该理解到在描述中多种特征有时在单个实施方式、附图或其描述中组合在一起,以使公开简化,并有助于多种创造性方面得以理解。但是这种公开的方式不解释为反映了本发明需要比每个权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。而是,如随后的权利要求反映,创造性的方面可具有比单个公开实施方式的所有特征少的特征。因此,具体实施方式之后的权利要求由此明确结合到具体实施方式中,其中每个权利要求单独作为本发明的独立实施方式。
在以上说明书中,已经参考其具体实施方式描述了本发明。但是明显的是可以在不偏离权利要求给出的本发明的更宽精神和范围的情况下进行多种改型和变型。例如,这里公开的试剂盒(例如试剂盒408)可以容纳溶剂或水,而不是试剂,并且可以用于例如对下面载玻片上的样本染色之外的目的。因此说明书和附图被认为是示例性的,而没有限制含义。

Claims (42)

1.一种设备,包括:
试剂盒,所述试剂盒包括试剂保持凹部;以及
试剂囊,所述试剂囊可移除地定位在所述试剂保持凹部内。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述试剂盒还包括试剂引导通道,所述试剂保持凹部和所述试剂引导通道与出口通道流体连通,以便将试剂引导离开所述试剂盒。
3.根据权利要求1所述的设备,其中,所述试剂囊包括可塌缩容器和柱塞,所述柱塞的尺寸设置成在所述容器塌缩时破坏所述容器的密封件。
4.根据权利要求1所述的设备,还包括联接到所述囊的支架组件,所述支架组件的尺寸设置成将所述囊固定到所述试剂盒。
5.根据权利要求4所述的设备,其中,所述支架组件包括标示所述囊内所含试剂的标识符。
6.根据权利要求4所述的设备,其中,所述囊可移除地联接到所述支架组件。
7.一种设备,包括:
压板,所述压板的尺寸设置成接收载玻片;
至少一个间隔构件,所述至少一个间隔构件从所述压板的表面延伸以便在所述压板和定位在所述压板上的载玻片之间形成不均匀的间隙;以及
延伸穿过所述压板的至少一个出口端口和至少一个入口端口。
8.根据权利要求7所述的设备,其中,所述压板在一端处限定流体集液表面,以便接收从上方分配到所述压板的流体。
9.根据权利要求7所述的设备,其中,所述至少一个间隔构件是在所述压板的宽度维度上延伸的间隔杆,所述间隔杆包括足以防止流体越过所述间隔杆行进的宽度维度。
10.根据权利要求7所述的设备,其中,所述至少一个间隔构件是定位在所述压板的一端处的第一间隔构件,第二间隔构件在所述压板的所述一端处离开所述第一间隔构件一个距离定位,并且第三间隔构件定位在所述压板的相对端处,所述第一间隔构件和第二间隔构件具有不同于所述第三间隔构件的高度,从而在所述压板和定位在所述压板上的载玻片之间形成不均匀的间隙。
11.根据权利要求7所述的设备,还包括围绕所述压板的一部分定位的壁,所述壁包括足以保持分配到所述压板上的流体的高度。
12.根据权利要求7所述的设备,其中,所述压板包括亲水表面。
13.根据权利要求7所述的设备,其中,所述压板包括金属或塑料材料。
14.根据权利要求7所述的设备,其中,所述至少一个出口端口是定位在所述压板的一端处的第一出口端口,并且第二出口端口定位在所述压板的相对端处,所述至少一个入口端口定位在所述第一出口端口和第二出口端口之间。
15.一种系统,包括:
可线性平移的安装组件,其具有尺寸设置成接收至少一个流体分配盒的多个安装站;
可线性平移的散装试剂分配组件,其具有联接其上的多个散装试剂分配喷嘴;以及
接收组件,其定位在所述按组件和所述散装试剂分配组件下面,所述接收组件包括多个反应站。
16.根据权利要求15所述的系统,其中,所述多个安装站中的至少一个的尺寸设置成接收试剂囊加压机构。
17.根据权利要求15所述的系统,其中,所述可平移的安装组件还能够围绕可线性平移的转动轴线转动。
18.根据权利要求15所述的系统,其中,所述多个散装试剂分配喷嘴的每个流体联接到散装试剂容器。
19.根据权利要求15所述的系统,还包括试剂盒和定位在所述多个反应站的每个处的反应腔室,所述试剂盒的尺寸设置成接收和引导从所述流体分配盒分配到所述反应腔室的流体。
20.根据权利要求19所述的系统,其中,所述反应腔室包括具有上面安装显微镜载玻片的压板。
21.根据权利要求15所述的系统,还包括位于所述多个反应站的相应一个处的多个温度调节组件。
22.根据权利要求21所述的系统,其中,所述温度调节组件被选择性地控制,以便加热和冷却所述多个反应站。
23.根据权利要求21所述的系统,其中,所述多个温度调节组件是热电冷却器(TEC)。
24.根据权利要求15所述的系统,还包括散装容器和联接到所述散装容器的传感器,以便确定所述散装容器的液位。
25.根据权利要求15所述的系统,其中,所述传感器是重量传感器。
26.根据权利要求15所述的系统,还包括联接到每个所述反应站以便将所述反应站锁定就位的锁定组件。
27.根据权利要求26所述的系统,其中,所述锁定组件是在动力失效的情况下保持锁定的电子机械锁定系统。
28.根据权利要求15所述的系统,还包括流体联接到所述多个反应站的废弃物排放组件,所述废弃物排放组件具有可调节的流体导管,该流体导管的尺寸设置成防止废弃物倒退到所述多个反应站内。
29.一种方法,包括:
确定自动样本处理系统的清单,确定清单包括获取来自与所述自动样本处理系统内的至少一个反应站相关的标识符的信息,和获取来自与所述自动样本处理系统内的至少一个散装容器相关的至少一个传感器的信息;
将处理协议从中央控制器下载到所述自动样本处理系统;
根据所述处理协议并独立于所述中央处理器,操作所述自动样本处理系统;以及
从所述自动样本处理系统分配试剂。
30.根据权利要求29所述的方法,其中,确定清单包括扫描与所述至少一个反应站相关的试剂盒上所含的标识符。
31.根据权利要求29所述的方法,其中,确定清单还包括扫描所述自动样本处理系统中所使用的流体分配盒上所含的标识符。
32.根据权利要求29所述的方法,其中,从所述传感器获取的信息包括有关所述散装容器内的流体容积的信息。
33.根据权利要求29所述的方法,其中,操作所述自动样本处理系统包括在从所述传感器确定所述第一散装容器排空时,从第一散装容器转换到第二散装容器。
34.根据权利要求29所述的方法,其中,分配试剂包括从流体联接到所述至少一个散装容器的可线性平移的散装流体分配组件分配试剂。
35.根据权利要求29所述的方法,其中,分配试剂包括从试剂囊分配试剂,并且从所述试剂囊分配试剂包括:
通过将联接到所述囊的柱塞推进穿过形成在所述囊上的密封件,分配所述囊内所含的初始量的试剂;以及
通过囊塌缩,分配所述囊内所含的剩余量的试剂。
36.根据权利要求29所述的方法,其中,下载包括将所述处理协议下载到所述至少一个反应站。
37.根据权利要求36所述的方法,其中,所述至少一个反应站独立于所述中央控制器执行所述处理协议。
38.根据权利要求29所述的方法,还包括:
监控所述至少一个反应站处执行的所述处理协议的状态;以及
生成根据所述反应站处的处理协议执行的每个处理的日志。
39.一种方法,包括:
朝着扫描器反射定位在载玻片上的标识符的图像;以及
用所述扫描器扫描所述标识符。
40.根据权利要求39所述的方法,其中,所述标识符包括第一标识符,所述方法还包括:
扫描定位在与所述载玻片相关的试剂盒上的第二标识符;
扫描定位在与所述载玻片和试剂盒相关的反应站上的第三标识符;以及
比较从所述第一标识符、第二标识符和第三标识符获得的信息,以便确定所述载玻片上所执行的处理协议。
41.根据权利要求39所述的方法,其中,反射包括在镜上反射图像。
42.根据权利要求41所述的方法,其中,所述镜可移除地安装到支承所述载玻片的反应站。
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