CN118159845A - 移动连接的自主冷藏库 - Google Patents

Abstract

一种用于通过移动连接的自主冷藏库补充冷藏消耗品的方法和***包括:接收由实验室仪器触发的由实验室仪器所使用的冷藏消耗品耗尽的通知；自主导航到冷藏储存装置；取回冷藏消费品并将其放置在移动冷藏单元中；自主移动到触发通知的实验室仪器；以及警示操作者从移动冷藏单元取回冷藏消费品并将其装载到实验室仪器中。

Description

移动连接的自主冷藏库

背景技术

在诊断实验室中，库存包括由仪器用来产生测试结果的试剂和消耗品。仪器具有有限的机载库存容量，因此它们在库存耗尽时经常需要被补充。试剂必须被保持在低温下以防止变质，因此批量试剂库存被保持在冷藏库中。

实验室工作人员识别仪器何时需要补充其试剂库存。这种识别可以通过直接观察、硬件警示(例如闪光灯)、软件警示(例如电子邮件、文本消息、屏幕上弹出等)或其他手段(诸如在轮班开始时批量补充所有仪器)来发生。当工作人员识别出需要补充的仪器时，他们会手动地(例如写下来或记住)或数字地(例如打印的清单或电子邮件)创建“购物清单”(需要补充的库存物项的清单)，并且从大容量冷藏库中取得所需的库存。此时，他们可以使用软件库存***来保持跟踪冷藏库存，并“结帐”所取得的物项。从那里，他们手动地取得并替换一个或多个仪器的耗尽或过期的机载库存。

手动地将试剂从大型冷藏储存装置移至利用它们的诊断仪器是效率低下且耗时的。能够取回试剂并将其装载到诊断仪器中的全自动***是设计昂贵且复杂的，并且可能具有有限的实用性。

发明内容

在第一方面，一种用于通过移动冷藏单元补充冷藏消耗品的方法包括从实验室仪器接收由实验室仪器使用的冷藏消耗品耗尽到阈值水平以下的通知；自主导航到冷藏储存装置，取回冷藏消费品并将其放置在移动冷藏单元中；自主移动到触发通知的实验室仪器；以及警示操作者从移动冷藏单元取回冷藏消耗品并将其装载到实验室仪器中。

在实施例中，移动冷藏单元在实验室仪器旁等待，直到冷藏消耗品从移动冷藏单元中移除。

在任一上述实施例中，警示操作者包括给操作者的数字消息或给操作者的可听消息。

在任一上述实施例中，该方法包括当冷藏消费品已经从冷藏储存装置移除时，向库存管理***登记库存事件。

此外，该方法包括从冷藏储存装置取回冷藏消费品还包括使用移动冷藏单元上的机械臂来移动冷藏消费品。

在任一上述实施例中，自主移动的方法还包括在没有实时人工干预的情况下找到冷藏储存装置和实验室仪器之间的路线。

在任一上述实施例中，该方法还包括从两个或更多实验室仪器接收冷藏消耗品耗尽的多个通知；基于预定义的标准对多个通知进行优先级排序；自主导航到冷藏储存装置并取回与多个通知中的一个或多个相对应的多个冷藏消耗品；根据预定义的标准自主移动到发送具有最高优先级的通知的实验室仪器；警示操作者从移动冷藏单元取回冷藏消耗品并将其装载到触发具有最高优先级的通知的实验室仪器中；以及在操作者取回用于具有最高优先级的实验室仪器的冷藏消耗品之后，自主移动到具有次高优先级的实验室仪器。

在第二方面，一种用于补充诊断分析中使用的冷藏消耗品的***包括：执行诊断分析的多个实验室仪器；计算设备；用于批量储存消耗品的冷藏储存装置；以及包括内部冷藏库的移动冷藏单元；机械臂；以及至少一个处理器和与所述处理器通信耦合的存储器，以及存储器存储机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时控制所述处理器:从实验室仪器接收由实验室仪器使用的冷藏消耗品耗尽的通知；自主导航到冷藏储存装置，取回冷藏消费品并将其放置在移动冷藏单元中；自主移动到触发通知的实验室仪器；以及警示操作者从移动冷藏单元取回冷藏消耗品并将其装载到触发通知的实验室仪器中。

在实施例中，该***位于实验室中，并且移动冷藏单元还包括用于识别实验室的固定装置的一个或多个传感器。此外，自主移动包括使用一个或多个传感器来找到冷藏储存装置和触发通知的实验室仪器之间的路线。

在任一上述实施例中，机器可读指令控制处理器来使移动冷藏单元在触发通知的实验室仪器旁等待，直到从内部冷藏库取回冷藏消费品。

在任一上述实施例中，移动冷藏单元还包括用于向操作者提供警示的显示器或扬声器中的至少一个。

在任一上述实施例中，机器可读指令控制处理器来在已经从冷藏储存装置中移除冷藏消费品时向库存管理***登记库存事件。

在任一上述实施例中，从冷藏储存装置取回冷藏消费品还包括使用移动冷藏单元上的机械臂来将冷藏消费品从冷藏储存装置移动到内部冷藏库。

在任一上述实施例中，移动冷藏单元还包括可充电电池，并且该***还包括用于接收移动冷藏单元以对电池再充电的充电站。

在任一上述实施例中，机器可读指令控制处理器来进行以下操作：从一个或多个实验室仪器接收冷藏消耗品耗尽的多个通知；基于预定义的标准对多个通知进行优先级排序；自主导航到冷藏储存装置并取回与多个通知相对应的一个或多个冷藏消耗品；自主移动到发送具有最高优先级的通知的实验室仪器；警示操作者从移动冷藏单元取回冷藏消耗品并将其装载到发送具有最高优先级的通知的实验室仪器中；以及在操作者取回用于发送具有最高优先级的通知的实验室仪器的冷藏消耗品之后，自主移动到发送具有次高优先级的通知的实验室仪器。

在任一上述实施例中，预定义的标准包括选择具有最多耗尽量的冷藏消费品的实验室仪器作为最高优先级通知。此外，预定义的标准包括以下中的至少一个：具有最多耗尽的冷藏消耗品的实验室仪器、具有最高负载的实验室仪器或对整体工作流程具有最大影响的实验室仪器。

附图说明

图1是在实施例中的具有移动连接的自主冷藏库的实验室的示意图。

图2是实施例中的图1的移动连接的自主冷藏库的更详细视图。

图3是实施例中的图1的实验室的更详细的透视图。

图4是图示了实施例中的用于使用图2的移动连接的自主冷藏库来补充冷藏消耗品的方法的流程图。

图5是图示了实施例中的用于补充若干个实验室仪器中的冷藏消耗品的方法的流程图。

具体实施方式

图1是具有移动连接的自主冷藏库的诊断实验室100的示意图。根据诊断实验室以及更一般地根据实验室来描述实施例，但是本文的讨论可以适用于使用在分析期间消耗的材料执行分析任务并且需要气候控制储存的任何设施。

实验室100可以包括多个实验室仪器102。在实施例中，实验室仪器102可以包括用于执行各种诊断测试的样本处理器和样本分析器。

实验室仪器102可以连接到计算设备104。计算设备104可以表示通信耦合到存储器108的至少一个处理器106，存储器108存储由处理器106执行的机器可读指令。计算设备104还可以包括图1中未示出的其他部件，诸如网络接口和用户接口。实验室仪器102和计算设备104两者都连接到网络120以传送数据和控制信息。

存储器108包括实验室库存管理***(LIMS)110和过程控制***112。在实施例中，LIMS110通常包括用于管理实验室库存的控制功能，诸如可用试剂供应及其位置、进程中的库存订单和/或机载仪器库存。过程控制***112通常包括实验室自动化和分析的控制功能。尽管示出了存储器108的两个部件，但这是为了说明的目的；本文描述的过程可以不同地划分或组合在一个软件部件中。此外，计算设备104可以指物理上存在于实验室100中或云处理环境中的一个或多个计算设备。网络120可以指局域网，诸如WAN或LAN或互联网。

冷藏储存装置114在库存盒中存储供实验室仪器102使用的批量试剂和消耗品，这些试剂和消耗品必须保持在低温下以防止变质。冷藏储存装置114也连接到网络120。

移动连接的自主冷藏库(MCAR)116是移动冷藏单元，其用于将试剂和消耗品从冷藏储存装置114移动到实验室仪器102。MCAR 116包括内部冷藏库122和机械臂124。机械臂124的一端支撑在内部冷藏库122上，而另一端可以以对于操纵物体有用的一个或多个设备告终。尽管图1中示出了夹持设备123，但这仅是为了说明的目的。预料到许多不同类型的机器人可控设备。

计算设备104从实验室仪器102接收通知，该通知指示由仪器在分析期间使用的试剂或消耗品已经或即将耗尽到阈值水平以下，或者已经或即将变为过期，并且需要被更换。当接收到通知时，使MCAR 116自主移动到冷藏储存装置114，并使用机械臂124从冷藏储存装置114取回耗尽试剂的新补给，并将其放置在内部冷藏库122中。然后使MCAR 116移动到触发通知的实验室仪器102。在实施例中，通知可以直接发送到MCAR 116，或者计算设备104的一些或全部可以并入MCAR 116中。在实施例中，MCAR 116包括可充电电池，并且在不使用时可以对接在充电站(未示出)中。

实验室100还可以包括支持实验室100功能的其他固定装置118，诸如分析前和分析后模块、样本管处理器和分类器、桌子、机柜等。这些固定装置可以或可以不连接到网络120。

图2是实施例中的MCAR 116的更详细视图。尽管图2中描绘了针对MCAR 116的结构和设计，但这不是限制性的，并且在不脱离本文讨论的实施例的情况下可以进行各种改变。内部冷藏库122可以安装在MCAR 116的底座126上。底座126包括用于在实验室100周围移动MCAR 116的一个或多个部件。例如，这些部件可以是轮子或皮带，以及用于操作这些部件的马达。尽管图2中未描绘，MCAR 116还包括处理器和与处理器通信耦合的存储器，用于存储机器可读指令，这些指令在由处理器执行时，控制MCAR 116的操作。

机械臂124可以包括多于一个的由关节128连接的区段。根据需要，可以在机械臂124中提供任意数量的区段和关节128，以从冷藏储存装置114中取回试剂并将它们放置在内部冷藏库122中。关节128可以提供线性或旋转移动。在实施例中，机械臂124也可以围绕MCAR 116在水平面内旋转。

机械臂124还可以包括传感器130，诸如例如相机或红外传感器。传感器130用于识别冷藏储存装置114、实验室仪器102和其他固定装置118，使得MCAR 116可以在实验室100周围自主移动。机械臂124还可以包括用于操纵物体的各种夹持设备。

内部冷藏库122可以包括入口132，用于通过机械臂124或人类操作者将物体放入内部冷藏库中或从内部冷藏库移除物体。内部冷藏库122也可以在MCAR 116的前面或侧面上提供有门或其他接入点。操作者可以使用具有显示器和键盘的用户接口134来登记从内部冷藏库122和/或冷藏储存装置114中移除试剂，或者执行用于控制MCAR 116的其他操作。

图3是实施例中的图1的实验室100的更详细的透视图。图3中所示的固定装置的类型和布置仅用于说明目的。根据本文讨论的原理，也可以使用更多、更少或不同的适用于供实验室使用的固定装置。多个实验室仪器102可以放置成一排以便于访问。尽管示为由空间隔开，但是实验室仪器102可以彼此相邻以提供改进的样本处理。实验室仪器的其他布置也是预料到的。冷藏储存装置114位于实验室100的另一个区域，并且定位成便于由MCAR 116访问。实验室100中还存在其他固定装置118，诸如架子和桌子。MCAR 116可以或可以不访问固定装置118。

出于说明的目的，示出了MCAR 116的多个表示。这些表示以不同的取向和机械臂位置为特征，以说明由MCAR 116可实现的灵活移动。在实施例中，实验室100可以使用单个或多于一个MCAR 116，只要计算设备104能够在它们之间进行区分。MCAR 116能够在实验室100周围自主导航。这可以通过传感设备(例如LIDAR、雷达、相机、GPS、IPS等)与路径查找和碰撞避免算法相结合并且在实验室地板上或附近放置或不放置路径提示来实现。

图4是图示了用于使用图2的移动连接的自主冷藏库补充冷藏消耗品的方法400的流程图。

步骤402包括从仪器接收冷藏消费品被耗尽到低于阈值水平的通知。在步骤402的示例中，实验室仪器102使用试剂和消耗品来从样本产生测试结果。实验室仪器102对于试剂库存具有有限的机载容量，因此当库存被消耗时，它们经常需要被补充。当实验室仪器102检测到试剂即将耗尽时，它向计算设备104或MCAR 116发送通知。

步骤404包括自主导航到冷藏储存装置，取回必要的冷藏库存并将其放置在移动冷藏单元中。试剂必须被保持在低温下以防止变质，因此批量试剂库存被保持在冷藏库中。在步骤404的示例中，MCAR 116自主导航到冷藏储存装置114，然后使用机械臂124取回冷藏库存并将其放置在移动冷藏单元的内部冷藏库中。自主导航意味着MCAR 116可以对从其当前位置(诸如充电站)到冷藏储存装置114的合适路线进行路径查找，而无需远程、实时的人工干预。类似地，MCAR 116可以打开和关闭冷藏储存装置114，并取回库存物品以装载到其内部冷藏库122中。在实施例中，MCAR 116与LIMS110对接以登记库存事件。

步骤406包括自主移动到触发通知的仪器。在步骤406的示例中，MCAR 116可以对从冷藏储存装置114到一个或多个实验室仪器102的合适路线进行路径查找，而无需远程、实时的人工干预。

步骤408包括警示操作者从移动冷藏单元中取回冷藏库存并将其装载到仪器中。在步骤408的示例中，一旦MCAR 116到达触发通知的仪器旁边或附近的位置，并等待人类操作者执行最后一个步骤:用新取回的库存替换耗尽的冷藏库存。等待时，***可以显示通知附近的人员需要行动的硬件警示。硬件警示可以包括来自用户接口134的数字消息和可听消息之一或两者。警示还可以包括直接发送给操作者的数字消息，诸如例如文本消息。扬声器或MCAR 116也可以提供音频警示。

由于“取得和替换”***面临的技术障碍，方法400提供了优于“取得和替换”***的一些优点。“取得和替换”是用于自主机器人的通用术语，其能够进行取得库存并将将库存放置在其最终位置(诸如将其装载到架子上或仪器中)这两方面的任务。“取得和替换”***的训练要困难得多，因为每个实验室仪器102可能具有访问其机载库存的不同手段、暂停仪器所需的不同软件步骤、机械臂124访问仪器库存储存装置所需的灵活得多的运动程度，等等。在本文公开的实施例中，通过使用机载冷藏储存装置和人工干预来避免这些技术障碍。以这种方式，自主训练可以集中在路径查找和批量冷藏取回的更加容易和更加一般化的步骤上。内部冷藏库122允许库存物品在等待装载到一个或多个实验室仪器102上时被安全地存储。

图5是图示了在实施例中的用于补充若干个实验室仪器中的冷藏消耗品的方法500的流程图。

步骤502包括从一个或多个实验室仪器接收冷藏消耗品耗尽到低于阈值水平的多个通知。在步骤502的示例中，多于一个的实验室仪器102可以发送冷藏消耗品耗尽到低于阈值水平的通知。阈值水平可以由操作者来选择。

步骤504包括基于预定义的标准对多个通知进行优先级排序。在步骤504的示例中，预定义标准可以包括将具有最多耗尽量的冷藏消费品的实验室仪器102识别为最高优先级通知。在实施例中，预定义的标准可以包括基于哪个实验室仪器具有最高负载(即它们当前等待处理的样本数量)或它们对整个工作流程的影响(即它们产生瓶颈的趋势)对实验室仪器102进行分级。替代上述标准或除上述标准之外的其他标准也是预料到的。

步骤506包括自主导航到冷藏储存装置，取回与多个通知相对应的多个冷藏消耗品。在步骤506的示例中，MCAR 116自主导航到冷藏储存装置114，然后使用机械臂124取回冷藏消费品并将其放置在移动冷藏单元的内部冷藏库中。

步骤508包括自主移动到发送具有最高优先级的通知的实验室仪器。在步骤508的示例中，MCAR 116移动到根据预定义标准被识别为具有最高优先级的实验室仪器102。

步骤510包括警示操作者从移动冷藏单元取回冷藏消费品并将其装载到实验室仪器中。在步骤510的示例中，一旦MCAR 116到达触发通知的仪器旁边或附近的位置，并等待人类操作者用新取回的库存替换耗尽的冷藏消耗品。

步骤512包括在操作者取回用于具有最高优先级的实验室仪器的冷藏消耗品之后，自主移动到具有次高优先级的仪器。在步骤512的示例中，如果内部冷藏库122中存在额外的冷藏消耗品，则MCAR 116移动到根据预定义标准被识别为具有次高优先级的实验室仪器102。在实施例中，方法500返回到步骤510，警示操作者，然后移动到具有次高优先级的实验室仪器102，直到在步骤506中取回的所有冷藏消耗品被装载到实验室仪器上。当内部冷藏库122中没有更多的冷藏消耗品要递送时，MCAR 116等待进一步的通知。在实施例中，MCAR 116可以在等待通知时返回充电站。

在不脱离本发明范围的情况下，可以对上述方法和***进行改变。因此，应当注意，包含在以上描述中或者在附图中示出的内容应当被解释为说明性的，而不是限制性的。本文中，除非另有说明:(a)形容词“示例性的”意味着用作示例、实例或说明，以及(b)短语“在实施例中”等同于短语“在某些实施例中”，而不是指所有实施例。以下权利要求旨在涵盖本文中所描述的所有一般和特定特征，以及本方法和***的范围的所有陈述，就语言而言，这些陈述可能落在它们之间。

Claims (20)

1.一种用于通过移动冷藏单元补充冷藏消耗品的方法，包括:

从实验室仪器接收由所述实验室仪器所使用的冷藏消耗品耗尽到阈值水平以下的通知；

自主导航到冷藏储存装置，取回冷藏消费品并将其放置在移动冷藏单元中；

自主移动到触发所述通知的实验室仪器；以及

警示操作者从移动冷藏单元取回冷藏消耗品并将其装载到所述实验室仪器中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述移动冷藏单元在所述实验室仪器旁等待，直到所述冷藏消耗品从所述移动冷藏单元中移除。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述警示包括给所述操作者的数字消息。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述警示包括给所述操作者的可听消息。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:

当所述冷藏消费品已经从冷藏储存装置中移除时，向库存管理***登记库存事件。

6.根据权利要求1所述的方法，其中从所述冷藏储存装置取回所述冷藏消费品还包括使用所述移动冷藏单元上的机械臂来移动所述冷藏消费品。

7.根据权利要求1所述的方法，其中自主移动进一步包括:

在没有实时人工干预的情况下找到所述冷藏储存装置和实验室仪器之间的路线。

8.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括:

从两个或更多实验室仪器接收冷藏消耗品耗尽的多个通知；

基于预定义的标准对所述多个通知进行优先级排序；

自主导航到冷藏储存装置并取回与所述多个通知中的一个或多个相对应的多个冷藏消耗品；

根据预定义的标准自主移动到发送具有最高优先级的通知的实验室仪器；

警示操作者从移动冷藏单元取回所述冷藏消耗品并将其装载到触发具有最高优先级的通知的实验室仪器中；以及

在所述操作者取回用于具有最高优先级的实验室仪器的冷藏消耗品之后，自主移动到具有次高优先级的实验室仪器。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述预定义的标准包括选择具有最多耗尽量的冷藏消耗品的实验室仪器作为最高优先级通知。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述预定义的标准包括以下中的至少一个：具有最多耗尽的冷藏消耗品的实验室仪器、具有最高负载的实验室仪器或对整体工作流程具有最大影响的实验室仪器。

11.一种用于补充诊断分析中使用的冷藏消耗品的***，包括:

执行所述诊断分析的多个实验室仪器；

计算设备；

用于批量储存消耗品的冷藏储存装置；以及

移动冷藏单元，其包括:

内部冷藏库；

机械臂；以及

至少一个处理器和与所述处理器通信耦合的存储器，以及存储器存储机器可读指令，所述机器可读指令当由所述处理器执行时控制所述处理器:

从实验室仪器接收由所述实验室仪器使用的冷藏消耗品耗尽的通知；

自主导航到冷藏储存装置，取回冷藏消费品并将其放置在所述移动冷藏单元中；

自主移动到触发所述通知的实验室仪器；以及

警示操作者从所述移动冷藏单元取回所述冷藏消耗品，

并将其装载到触发所述通知的实验室仪器中。

12.根据权利要求11所述的***，其中所述***位于实验室中，并且所述移动冷藏单元还包括用于识别实验室的固定装置的一个或多个传感器。

13.根据权利要求12所述的***，其中自主移动进一步包括:

使用所述一个或多个传感器来找到在所述冷藏储存装置和触发所述通知的所述实验室仪器之间的路线。

14.根据权利要求11所述的***，其中所述机器可读指令控制所述处理器来使所述移动冷藏单元在触发所述通知的实验室仪器旁等待，直到所述冷藏消费品从所述内部冷藏库中取回。

15.根据权利要求11所述的***，其中所述移动冷藏单元还包括向所述操作者提供警示的显示器或扬声器中的至少一个。

16.根据权利要求11所述的***，其中所述机器可读指令控制所述处理器在所述冷藏消费品从所述冷藏储存装置移除时向库存管理***登记库存事件。

17.根据权利要求11所述的***，其中从所述冷藏储存装置取回所述冷藏消费品还包括使用所述移动冷藏单元上的机械臂来将所述冷藏消费品从所述冷藏储存装置移动到所述内部冷藏库。

18.根据权利要求11所述的***，其中所述移动冷藏单元还包括可充电电池，并且所述***还包括用于接收所述移动冷藏单元以对所述电池进行再充电的充电站。

19.根据权利要求11所述的***，其中所述机器可读指令控制所述处理器:

从一个或多个实验室仪器接收冷藏消耗品耗尽的多个通知；

基于预定义的标准对所述多个通知进行优先级排序；

自主导航到所述冷藏储存装置并取回与所述多个通知的一个或多个相对应的冷藏消耗品；

自主移动到发送具有最高优先级的通知的实验室仪器；

警示操作者从所述移动冷藏单元取回所述冷藏消耗品并将其装载到发送具有最高优先级的通知的实验室仪器中；以及

在所述操作者取回用于发送具有最高优先级的通知的实验室仪器的冷藏消耗品之后，自主移动到发送具有次高优先级的通知的实验室仪器。

20.根据权利要求19所述的***，其中所述预定义的标准包括选择具有最多耗尽的冷藏消耗品的实验室仪器作为最高优先级通知。