用于化验室诊断学的分布式自动设备

摘要

描述了一种用于化验室诊断学的分布式自动设备，它包括用来处理生物制品(31,32)的模块(1)和用来与分析装置(20)接口的模块(2)，这些生物制品(31,32)在自动输送机(35)上运输，两种所述模块(1,2)都连接到所述自动输送机(35)上，所述模块(1,2)的每一个独立于其它模块(1,2)，它设有其自己的控制板(50)，该控制板(50)允许它自主地并且独立于中央控制单元(5)工作，该中央控制单元(5)将工作清单(6)提供给每个节点(3,4)，该工作清单(6)由所述中央控制单元(5)动态地阅读和更新，且所述模块(1,2)阅读和更新所述工作清单(6)。

说明书

本发明涉及一种用于化验室诊断学的分布式自动设备。

当今，在用来化验生物材料样品的化验室中，典型地是，使用 马达驱动系统，在生物制品的专用容器内部的样品沿这些马达驱动 系统行进，沿它们的路径遇到各种装置或模块、或其它模块，这些 装置或模块适于对样品本身进行各种处理(容器本身的开盖、重新加 盖、它们的内容的离心、等等)，这些其它模块具有不同的功能，即 将生物制品的容器与样品本身的实际化验装置对接。

寻址沿各种模块存在的样品的自动管理由中央控制单元控制， 即由计算机控制，该计算机设有软件，该软件设计成，将样品根据 它们的每一个的具体操作要求而适当地分类；这样的软件实际上包 含对于操作需要的全部信息，这些操作由每个单一样品在其沿整个 自动装置的路径中所要求。

在这方面，系统构造是集中构造，因为监督整个操作流程的任 务以及每个单一模块的各种致动步骤的逐步管理只是这样一种中央 控制单元的特权。沿自动装置存在的模块的每一个(或者用于化验 前、化验后、或者用于与分析器对接的模块)是指令的简单执行器- 这些指令从中央控制单元接收，并因此必须在进行每个单一操作步 骤时由后者引导。

问题出现在这种类型的集中构造中，因为中央控制单元设计成 管理各元件(硬件和软件两者)，这些元件以具体模块的每种操作情 况为特征。

沿自动系统的相同模块的多种情况的引入涉及对于中央控制单 元的显著设计修改，该中央控制单元必须配置成，基于多个相同模 块的当前存在能够进行相同操作。

因此，由于根据每个化验室的具体要求，每个系统具有不同的 模块以及对于每个模块的不同数量的情况，所以与中央控制单元有 关的设计修改对于以上系统的每一个是专门的，即这些设计修改从 一个到另一个不是可重复的或可再用的。

况且，在沿自动系统存在的模块的甚至一个的失效或对其的维 护过程开始的情况下，整个系统必须设置到待用状态，因为由控制 单元的集中管理将故障模块识别为系统“瓶颈”，并且因为与它有关 的操作严格地与其它模块的那些操作有关(即，它从软件观点看不是 独立于其它操作)，系统不能够临时只隔离故障模块，而继续由其它 模块进行样品处理。

最后，由于在现场靠近自动装置驻留的单一图形用户接口(GUI) 的存在，赋予各种自动元件的人工控制的操作人员管理是可能的， 这要求在任何时间靠近系统的操作人员的实际存在，用来进行控制 操作，并且选择性地进行样品的寻址、和对于各种系统元件模块的 任务的动态再分配。

本发明的目的是提供一种自动设备，这种自动设备从构造观点 看，允许克服上述问题，同时保证沿设备本身的生物材料样品的寻 址的动态管理，并从而与已知解释方案相比，样品按更平稳方式流 动。

进一步的目包括，防止整个自动设备在自动装置中涉及的模块 的一个或多个的失效或维护的情况下停止。

最后但非最不重要地，目的是免除使操作人员始终靠近自动系 统存在的需要。

这些和其它目的由一种用于化验室诊断学的分布式自动系统实 现，这种分布式自动系统包括用来对生物制品容器进行各种类型的 操作的模块、和用来与用来化验生物制品样品的装置对接的模块， 两种所述类型的模块都连接到自动输送机上，该自动输送机设计成， 将所述容器从一个模块运输到另一个模块，这种分布式自动系统的 特征在于，所述模块的每一个在其本地过程的管理方面是自主的， 而与由所述模块进行的操作的特殊性无关，它在所述操作的进行方 面由其控制板引导，该控制板连接到中央控制单元上。

本发明的这些和其它特征由其实施例的如下详细描述将显得更 清楚，该实施例作为非限制性例子参照附图而提供，在这些附图中：

图1表示关于根据本发明的设备的主要元件的方块图；

图2更详细地表示在中央控制单元与各种模块之间的对接。

一种化验室自动设备包括自动输送机35，该自动输送机35设 计成，借助于适当传送带30，将生物制品容器31，例如插入在专用 运输装置32中的试管31，从设备本身的一个点运输到另一个点， 并且具体地说，从在设备中存在的模块之一运输到另一个模块。更 准确地说，它们是模块1、或模块2，这些模块1能够自主地管理用 来处理生物制品容器31,32的操作，完成这种类型的化验室系统典 型的大部分不同操作(和因而，例如，试管31的开盖、重新加盖、 它们的内容的离心、母试管31的内容到多个子试管中的分离、等等)， 这些模块2对于试管31不进行操作，而是将自动设备的模块与用来 化验试管31的生物制品样品的实际分析装置20对接/接口。

自然地，模块1、2的每一个根据每个样品要求的不同处理或化 验只涉及一定数量的试管31；因此，插入在专用运输装置32(也叫 做“载体”，在图中未表示)中的试管31沿自动输送机35行进，并且 寻址到适当模块1、2。

沿自动设备存在的每个模块1、2与节点3、4相对应(图1，分 别参考模块1、2)，该节点3、4在软件水平下具有分类或不分类运 输装置32的每一个的任务-这些运输装置32到达模块1、2本身处， 并因而例如具有将在试管31中包含的样品从输送机35的主巷道转 向到副巷道、或将在试管31中包含的样品向输送机35的U或T形 部分寻址以使它们与模块1、2对接的操作。

整个操作流程由中央控制单元5管理，该中央控制单元5通过 将工作清单6提供给节点3、4本身与在设备中存在的每个节点3、 4对接，该工作清单6包含：运输装置32的清单，待由模块1、2 处理；一系列变量，代表各种属性和/或识别代码，这些各种属性和 /或识别代码涉及在自动设备中的每个运输装置32和/或有关试管 31；运输装置32的状态；及试管31的状态。所述中央控制单元5 动态地阅读和更新所述工作清单6。

工作清单6在任何时间，将关于运输装置32的(和在它们32的 每一个中包含的可能有关试管31的)每一个的状态的精确信息提供 给每个节点3、4。每个模块1、2与运输装置32和与试管31对接， 并且作为结果，根据每个模块1、2独立于中央单元5确定的最适当 操作顺序，每个模块1、2可逐一进行运输装置32本身的和试管31 本身的处理，动态地阅读和更新工作清单6。

自然地，由中央控制单元5管理的整个设备的自己智能通过更 新工作清单6，而寻址运输装置32和有关试管31，该工作清单6由 节点3、4阅读，这些节点3、4只向适当模块1和/或向模块2分类 生物制品容器31,32，该适当模块1进行由每根试管31需要的操作， 这些模块2与在试管31中包含的样品的适当分析装置20对接。节 点3、4将分类通信到中央控制单元5，从而中央控制单元5更新在 节点3、4处的工作清单6。

然而，更一般地，寻址也可能与空运输装置32有关，即与不包 含试管31的运输装置32有关，因为例如可能必要的是，中央控制 单元5更新工作清单6，以使运输装置32通过将它们从自动输送机 35的主巷道转向到副巷道而在节点3、4处分类，而不顾这样的运 输装置32是否包含试管31。

中央控制单元5是设有软件7的计算机，该计算机能够与自动 设备的单一节点3、4通信，并且能够根据试管31的变化处理要求， 动态地阅读和更新与每个节点3、4有关的工作清单6，这些要求在 自动设备中在任何时间可能变化。所述更新可以例如与运输装置 32(和在试管31中包含的样品)到/从工作清单6的添加或删除、在试 管31中包含的样品的处理优先权水平的修改、等等有关。

类似地，关于每个运输装置32的当前状态的信息和更新在工作 清单6中必须更新，以由中央控制单元5阅读，该运输装置32沿自 动设备行进。

在实践中，在中央控制单元5与各种节点3、4之间的通信是双 向的；借助于CAN网络8产生接口，而使用的协议是CANopen(图 2)。

因此，中央控制单元5在一侧借助于自动网络9连接到节点3、 4上(图1)，而在另一侧它经以太网10连接到各种图形用户接口 (GUI)11上，这些图形用户接口11设计成用于人工赋予(借助于实际 触模屏)给模块1、2的控制的操作人员管理，或者甚至用于单一模 块的日志分析或诊断活动。中央控制单元5更新在适当节点3、4处 的工作清单6，从而操作人员的人工控制充分地到达适当模块1、2。 这样一种连接可以或者借助于LAN电缆是直接的，或者通过互联网 是远程的。节点3、4又由相应自动模块1或由对于分析装置20的 对接模块2而双向连接。模块1、2随着它们进行独立于中央控制单 元5的操作，更新工作清单6。

况且，由自动设备的分析装置20对样品进行的各种化验的结果 -这些结果可显示在所述GUI 11的每一个的屏幕上，然后提供给化 验室信息系统(LIS)12，即提供给管理病人的个人信息的系统，并且 通过信息的处理和存储-该信息由沿自动设备存在的各种机器产生， 它能够汇编全部这些数据、和对于医学报告可解释的输出数据。依 次，LIS 12可在更广意义上与整个医院信息系统(HIS)13对接，该 整个医院信息系统13打算作为在保健领域中使用的全部信息仪器 的集合，这些信息仪器用来既管理医院的给药流程又管理临床流程。

将自动设备当作整体，在预定单位时间中得到一定数量的样品 的希望处理通过量由多个模块1、2的联合作用确定，这些模块1、 2属于整个自动设备。因此，适当的是，使单一模块1、2的通过量 都最大化，并且在更广意义上，使存在的全部块1、2的联合作用同 步，以便使自动设备的整体通过量最大化。

本发明的新颖特征由如下事实确定：在自动设备中使用的模块 1、2的每一个独立于其它，设有其自己的控制板50，该控制板50 允许它自主地管理如下流程：用来处理在试管31中包含的生物材料 样品的操作；和基于工作清单6的阅读对同一试管31进行的、和随 着模块1、2进行处理操作而将工作清单6更新的操作。当控制单元 5通过阅读工作清单6、将它通信到节点3、4、或更新工作清单6 而与涉及的节点3、4通信时，与中央控制单元5的对接发生，并且 以后，在另一方面，在其中模块1、2阅读和更新工作清单6的步骤 中，正是节点3、4与控制单元5通信。模块1、2将其对于样品的 处理的结果通信到节点3、4，并且节点3、4又将所述结果通信到 控制单元5。另外，为了保持与运输装置32的、和选择性地有关试 管31在其处理期间到模块1、2中的进展有关的跟踪能力，关于每 个运输装置32的和试管31的逻辑/物理状态的连续更新由模块1、2 提供给节点3、4，并因此提供给中央控制单元5。

在样品31,32的处理期间，每个模块1、2自主地和独立于中央 控制单元5管理操作；事实上，一旦模块1、2负责运输装置32， 过程逻辑就是模块1、2本身的特权，不像对于已知系统的模块发生 的情形，在这些已知系统中，逻辑是中央控制单元5的属性。在这 方面，因此，已经便利地进行从集中构造到较快、分布式构造的切 换。

换句话说，与每个模块1、2的管理有关的源代码现在直接包含 在模块1、2本身中，或者更好地包含在其控制板50中，该模块1、 2连接到设备上，而在已知设备中，与每个单一模块的管理有关的 代码是单一代码的整体部分，该单一代码驻留在中央控制单元5中。

现在按这种方式，一旦它已经从相应节点3、4接收(通过CAN 网络8和有关通信协议CANopen)到其工作清单6，每个模块1、2 然后就能够自主地管理相关操作流程，并因而管理其处理在试管31 中包含的样品的能力；相反，这在已知解决方案中不发生，在这些 已知解决方案中，每个模块在进行每个操作、甚至微小操作时，仍 然需要由中央控制单元5逐步地指令。

这意味着与分布式构造有关的进一步重要方面，该分布式构造 像本发明的构造；事实上，如果因为任何原因，必须修改对于设备 的模块1、2之一涉及的源代码的一部分，则这样的修改如所述的那 样涉及源代码，该源代码与其它模块1、2的和中央控制单元5的源 代码无关并且独立于其；相反，在已知解决方案中，无论待作用的 模块是哪个，要修改的整个代码始终是驻留在中央控制单元5中的 代码，使在将修改写到代码本身时显著地复杂，因为始终必须考虑 在涉及模块与全部其它模块，也可能由任何修改未涉及的模块，之 间存在的相互关系。

这导致进一步显著的实际优点：根据本发明，如果维护或故障 排除操作需要对于模块1、2之一进行，这些模块1、2属于自动设 备，则它可以设置到待用状态，并且临时与自动设备的其余部分隔 离，该自动设备继续正常地操作。相反，这在已知解决方案中是不 可能的，因为它们以集中构造为特征，如所述的那样，它就像模块 1、2全部始终彼此连接那样，并因而将一个设置到待用状态等同于 将整个自动设备设置到待用状态。

况且，关于分布式构造可能的是，将自动设备与理论上无限多 个模块1、2，甚至选择性地模块1、2的不同单元对接，这些不同 单元适于完成同一功能，例如在沿自动设备的不同点中，用来进一 步增加生物样品31,32的处理速度。以这种方式，克服对于已知解 决方案涉及的上述问题，即将相同模块的多个情况与单一系统对接 的困难，这归因于这意味着在中央控制单元5的水平下的设计修改。 另一方面，在以上解决方案中，新模块1、2的任何添加不意味着这 样的修改，并因此它们根据每个系统的要求自由地添加。

况且，根据本发明的设备配置成，经与LAN电缆的直接连接通 过以太网10、或通过连接到互联网上由多个图形用户接口11远程 地管理。它们可以按可变数量存在，并且引人注意地定位在化验室 的不同点中或甚至其外面。这与已知自动设备相比也是绝对革新特 征，该已知自动设备只能由在现场存在的单一图形用户接口管理， 自动装置布置在该处。

在实践中，已经看到，所描述的分布式自动设备可实现打算目 的：保证在设备内属于自动装置的模块的每一个的独立性、以及在 设备本身中插入理论上无限数量的模块的可能性，这些模块或者是 模块1或者是模块2，这些模块1设计成，对包含样品的试管31进 行操作，这些模块2用来与生物材料样品的分析装置20对接，这些 生物材料样品包含在试管31本身中。

在模块1、2之一失效或维护的情况下，分布式逻辑构造通过临 时只隔离由失效涉及的模块1、2和保证存在的其它模块1、2的正 常操作，允许自动设备的其余部分仍然保持操作。

况且，从一定数量的不同工作站11将控制赋予在自动设备中存 在的模块1、2的每一个的可能性，允许根据可能产生的任何类型的 新要求，修改在自动设备中在试管31中包含的样品的寻址，而在化 验室中不严格要求操作人员的存在，而是选择性地远程通过互联网 连接，并因而甚至在数千米距离处和在每天的任何时间，例如在夜 间。

况且，由于控制单元不必在每个单一操作的进行中再逐步指令 每个模块1、2，所以与已知解决方案相比，减少在中央控制单元5 与各种模块1、2之间要交换的信息流，因为模块1、2现在由自主 控制板50管理，并因此独立于中央控制单元5。

对于如此想到的本发明可以进行几种变化和变更，这样的变化 和变更都落在发明构思的范围内。

在实际中，使用的材料以及形状和尺寸根据需要可以是任一种。