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CN111433610A - 实验室仪器的选择和配置 - Google Patents

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CN111433610A
CN111433610A CN201880075119.1A CN201880075119A CN111433610A CN 111433610 A CN111433610 A CN 111433610A CN 201880075119 A CN201880075119 A CN 201880075119A CN 111433610 A CN111433610 A CN 111433610A
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苏赫拉布·法拉马齐奥哈尼
埃里克·瓦尔莱
马丁·比埃
皮尔·埃尔·加扎利·塔勒比
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Beckman Coulter Inc
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Abstract

实验室仪器的选择和试剂至实验室仪器的分配可以通过使用相对于各种类型的约束使成本函数最小化的计算机程序来优化。这些约束可以包括针对测试、实验室仪器操作能力、实验室仪器试剂能力的需求等。在一些实施方式中，该优化可以将试剂分配与机器选择相结合以帮助选择合适的实验室仪器。

Description

实验室仪器的选择和配置
技术领域
本文公开的技术可以适用于各种类型的实验室仪器的选择和/或配置。
背景技术
一般地，诸如可以对各种类型的物质执行测试的实验室可能需要执行测试的实验室仪器和可以用来执行测试的试剂两者。已经尝试了平衡与实验室仪器选择和试剂分配相关的竞争考虑的各种方式。然而，相信在本领域中先前没有使用如本文所描述的选择实验室仪器并且向它们配置试剂或其它消耗品的方法。
发明内容
所公开的技术可以用于实现各种方法、系统、机器和计算机程序产品。例如，在一些方面，基于本公开内容，本领域普通技术人员可以实现一种方法，该方法包括：针对要在实验室执行的测试定义需求的形式化表示；以及基于包括预定义参数集合的形式化表示，提供对要在执行测试时使用的一个或更多个实验室仪器以及在一个或更多个实验室仪器之间的试剂分配的推荐，以优化与执行测试相关联的成本。在一些方面中，还可以实现包括可操作以配置计算机来执行这样的方法的指令的计算机程序产品以及包括配置有可操作以在被执行时使计算机执行这样的方法的指令的计算机的机器。
本文阐述了关于如何能够潜在地实现所公开的技术的另外的信息，并且基于本文档中阐述的材料，本领域普通技术人员将立即明白样品的变化并且可以在没有过度实验的情况下实践样品的变化。因此，在本发明内容中描述的示例性方法和机器应当被理解为仅是说明性的，并且不应当被视为对由本文档或任何相关文档提供的保护范围的限制。
附图说明
图1是在一些实施方式中可以在其中部署本文描述的技术的各方面的环境的框图。
图2示出了可以在一些实施方式中用于确定实验室中的分析器仪器可以如何与试剂一起储备的方法。
具体实施方式
现在转至附图，图1是在一些实施方式中可以在其中部署本文描述的技术的各方面的环境的框图。在该环境中，在一些实施方式中，用户计算机101(例如，在实验室的)可以通过网络103连接至服务器102。服务器102可以响应于来自用户计算机101的请求向用户计算机提供接口。例如，服务器102可以是通过因特网连接至用户计算机101的网络服务器，服务器102被配置成响应于GET命令而发送HTML、JavaScript和/或要由用户计算机101上的浏览器解释的其他代码。在这样的实现方式中，将被发送至用户计算机101的代码可以被存储在服务器102上或者一个或更多个数据库104上，或者可以由服务器102响应于来自用户计算机101的请求而动态地生成。一旦在用户计算机101处接收到代码，用户就可以使用由该计算机101提供的接口来观看由服务器102提供的信息，以及/或者参与进一步的交互。例如，在一些实施方式中，用户可以向服务器102提供信息，服务器然后将处理该信息(例如，通过执行存储在其存储器中的指令)以向用户计算机101提供回一个或更多个结果。
一些实施方式可以使用诸如上面描述的基于浏览器的接口的替选方案。例如，在一些实施方式中，用户计算机101可以提供有专用客户端应用，该专用客户端应用可以使用定制数据传输协议自动地与服务器102交互，而不是依赖于将解释通用语言例如HTML、JavaScript或其他语言的浏览器。类似地，有可能不是使用图1所示的具有远程服务器的体系结构，在一些实现方式中，可以在用户计算机101本身上本地提供诸如针对图1的体系结构所描述的功能。因此，以上对其中主要在远离用户计算机101的服务器102上执行处理的架构的讨论应当被理解为仅是说明性的，并且不应当被视为对由本文档或要求本公开内容的益处的任何其他文档提供的保护的限制。
现在转至图2，该图示出了可以在一些实施方式中用于确定实验室中的分析器仪器可以如何与试剂一起储备的方法。如图2所示，在一些实施方式中，这样的方法可以包括限定201可以在实验室仪器之间分配的试剂的步骤。这可以包括例如指定试剂的属性，例如试剂所进入的容器的大小(例如，小、中、大瓶子)、各种容器在分析器仪器中可能占据的位置的数目、可以使用特定类型的实验室仪器利用特定大小的容器中的试剂执行的测试的次数、以及各种试剂容器的成本。类似地，诸如图2所示的方法还可以包括限定202试剂可以被分配给的实验室仪器的步骤。这可以包括例如指定将配置哪些实验室仪器(例如，实验室中存在哪些将被分配给试剂的分析器)，以及那些实验室仪器的各种属性，例如它们可能潜在地执行什么测试、针对特定测试用于校准它们的成本以及它们用于保持试剂的能力。图2的方法还包括限定203实验室的需求简档，这可以包括将实验室处的各种类型的测试的需求限定为等于实验室在给定的一天(或试剂再填充之间的其他时间段)中执行(或预期执行)的那些类型的测试中的每种类型的测试的平均数目。
在图2的处理中，在限定了需求、实验室仪器和试剂201、202、203的情况下，将创建204需求、实验室仪器和试剂信息的形式化表示。这可以例如通过获取在前述限定步骤201、202、203期间获得的信息并将其用作已经被开发以使得能够对实验室活动进行建模的方程集合的参数来完成。例如，在一些实施方式中，方程1-6(下面)可以用于创建204形式化表示，并且可以在试剂、实验室仪器和需求简档限定步骤201、202、203期间指定用于那些方程的参数。
Figure BDA0002500139840000031
Figure BDA0002500139840000041
继续图2的讨论，在该图中描述的过程中，一旦为实验室创建204了试剂、实验室仪器和需求的形式化表示，这些表示可以与线性解算器(例如，来自IBM的Cplex解算器)一起使用以最小化表示各种配置的实验室成本的函数。例如，在一些实施方式中，诸如以上在方程1-6中阐述的约束可以与诸如在方程7中示出的成本函数组合以创建方程集合，当成本函数被最小化时，该方程集合可以生成205试剂在实验室仪器之间的优化分配。
Figure BDA0002500139840000051
此外，如图2所示出的，在一些实施方式中，在已经生成205优化分配之后，可以重复限定203需求简档、创建形式化表示204和生成205优化分配的步骤。例如，在实验室组织其工作以便在一周的某些天执行某些类型的测试的情况下，这可能是有用的，如果针对一周的不同天创建不同的需求简档，则这可能致使更好的结果。
最后，在已经生成205适当的分配之后，可以根据所生成的分配将试剂分配206给仪器。例如，如果解算器识别出将致使方程7的成本函数最小化的针对xhsj的值的集合(其中的每一个值将表示应当分配给分析器j的用于测试h的大小为s的试剂瓶的数目)，则对于用于得出该值的集合的需求简档被认为有效的时间段(例如，一个月)，实验室中的分析器仪器可以储备具有由所生成的xhsj值的集合提供的数目和大小的试剂瓶。然后，在需求简档不再有效的情况下(例如，在月末)，可以限定新简档203，可以生成205新的分配，并且可以重复该过程。
应当理解，虽然上面的讨论提供了一些实施方式可以用来确定试剂向实验室仪器的优化分配的方程集合，但是上面的方程的使用不是强制性的，并且其他实施方式可以使用其他方程。例如，在一些实施方式中，可以将诸如上面的方程1-7的方程集合分解成针对实验室执行的测试的学科中的每个学科的单独的方程集合，并且可以分别优化那些单独的方程集合以找到针对实验室中的仪器中的每个仪器的分配。为了说明，考虑下面的表1，其呈现了可以用于确定针对特定学科的优化分配的方程集合。
Figure BDA0002500139840000061
表1
在表1的方程集合中，X和Hd将分别表示特定于所考虑的特定学科的实验室仪器和测试。
在一些实施方式中，其它变型也是可能的。例如，一些实施方式可以将类似于上面描述的那些用于确定试剂的优化分配的技术应用于确定实验室的仪器的优化选择的问题。例如，在正在建立新的实验室并且顾问或销售代表正在对实验室可能想要购买的装置作出推荐的情况下，可以这样做。在这种类型的情况下，诸如下面的方程8-14的方程可以用于表示在仪器选择问题中要考虑的约束，而方程15可以表示成本函数，该成本函数将被最小化以确定仪器的最佳选择。
Figure BDA0002500139840000071
Figure BDA0002500139840000081
一些实施方式还可以将优化的仪器选择与优化的试剂分配相结合。一些实施方式可以包括预先计算要包括在潜在分析器集合中的每种类型的仪器的数目的步骤，以确保包括每种类型的足够的潜在仪器并且还提供可以帮助降低优化问题将变得不可计算的风险的界限。在发生这种类型的预先计算的实施方式中，下面的方程16-19可以用于限定每种类型的潜在仪器的数目。
Figure BDA0002500139840000091
在使用方程例如方程16-19来限定潜在仪器集合(M)并且在使用uj作为如果从集合M中选择仪器j则为1并且否则为0的决策变量的实施方式中，可以使用诸如表2(下面)所示的方程集合来限定实验室必须满足的约束以及通过适当选择仪器和分配试剂来最小化的成本函数。
Figure BDA0002500139840000101
表2
在表2的方程集合中，如果仪器j被选择，则uj为1，否则uj为0，如果测试h潜在地由分析器j完成，则HMhj为1，否则HMhj为0，LSj表示机器j的寿命，ND表示每年实验室工作日的数目(例如ND＝365)，其余参数具有在方程3-7和方程12-14以及表1的上下文中阐述的含义相同含义。
当然，应当理解，在一些实施方式中，用于组织用于优化仪器选择和/或配置的方程的另外的变型是可能的。例如，在一些实施方式中，可以通过最小化下面的受方程12和方程13约束的方程20来分离和解决选择非分析性仪器(例如，离心机)的问题。
Figure BDA0002500139840000111
然后，可以使用诸如表1中所阐述的方程来解决选择分析性仪器(以及什么试剂应当被分配给那些仪器中的哪个仪器的配置)的问题以针对具有实验室将处理的测试的每个学科分别优化必要的仪器。
其它类型的变型也是可能的。例如，在填充如上面所描述的用于优化的潜在仪器的集合的一些实施方式中，可以指定应当被包括在集合中并且总是被选择作为约束的现有仪器。这可能是有益的，例如，如果实验室考虑其能力的扩展，并且想要知道应该购买什么样的另外的仪器来这样做，而不是如果在完全空白的板上操作什么仪器将是最佳的。类似地，如果实验室试图作出关于购买各种类型的仪器的长期策略决定，则它可以利用诸如本文公开的技术以及未来一年对各种类型的测试的需求的预测。作为在一些实施方式中可能的变型类型的另一示例，一些实施方式可以用于优化包括与多个学科相关联的分析器的仪器的选择和/或配置。这可以通过例如将各个分析器建模为具有多个部件来完成，其中所述部件中的每个部件与特定学科相关联并且具有用于保持将用于执行该学科中的测试的试剂的能力。可以在一些实施方式中用于识别这些类型的多学科仪器的最佳仪器选择和配置的方程集合在下面的表3中呈现。
Figure BDA0002500139840000121
表3
在表3中，p用作分析器部件的集合P中分析器部件的索引，并且包括对部件p的引用的其他参数应当被理解为类似于先前在单部件分析器的上下文中讨论的类似参数。例如，APOCjp应当被看作类似于APOCj，并且在表3中用于表示分析器j的部件p的操作能力。类似地，xhsjp应当被理解为分配给分析器j的部件p的具有大小s的试剂瓶的数目h；MPDjpd应当被理解为表示分析器j的部件p是否在学科d中的值(如果是则将是1，否则是0)；HMPhjp应当被理解为表示测试h是否可以潜在地由分析器j的部件p完成的值(并且如果是则将是1，否则是0)；gjp应当被理解为分析器j的部件p在测试方面的每小时能力；RKjp应当被理解为分析器j的部件p的试剂瓶位置的数目；并且yhjp应当被理解为表示测试h是否由分析器j的部件p完成(如果是则为1，否则为0)。ND和LSj具有与表2中使用这些参数时的含义相同的含义。
作为潜在变型的又一示例，在一些实施方式中，约束和成本函数可以以省略校准成本的方式来建模(先前结合参数
Figure BDA0002500139840000131
讨论的)。例如，在校准成本与在仪器(例如，血液学学科中的那些仪器)上运行的特定测试相关联的情况下，这可能是有益的。下表4中列出了可用于识别优化的仪器选择和试剂分配而忽略了在某些实施方式中可能使用的校准成本的示例性方程。在该表中，uj将是取决于特定仪器是否被选择而具有0或1的值的整数，并且所有其他参数将具有与先前在方程2-5和方程12-14以及表2的上下文中讨论的含义相同的含义。
Figure BDA0002500139840000141
表4
根据本公开内容，本领域的普通技术人员将清楚发明人的技术的其他变型、特征以及潜在的实现方式和应用，并且可以在没有过度实验的情况下进行实践。因此，本文档以及要求保护本文档的公开内容的益处的任何文档都不应被视为限于本文描述的发明人的技术的具体实施方式。
如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物。为了清楚和理解的目的，现在已经详细描述了本发明。然而，应当理解，在所附权利要求书的范围内可以实施某些改变和修改。
如本文所使用的，“实验室仪器”或“仪器”是指用于分析样品或促进或实现该分析的装置。这些类型的装置的示例包括分析器仪器、离心机和分拣和路由机器(sorting androuting machine)。
如本文所使用的，术语“机器”是指装置或装置的组合。
如本文所使用的，术语“集合”是指具有类似性质、设计或功能的零个或更多个事物的数目、组或组合。
如本文所使用的，“在没有任何人工干预的情况下”完成事情的陈述意味着该事情是自动完成的。
如本文所使用的，术语“基于”意味着某事物至少部分地由被指示为“基于”的事物来确定。为了指示某事物必须完全基于其它事物来确定，可以将其描述为“排他性地”基于由其完全确定的内容。
如本文所使用的，例如“第一”、“第二”等修饰语仅是用于改进可读性的简单标记，并且不意在暗示所修饰的项目之间的任何时间或实质差异。例如，在权利要求书中将项目称为“第一程序”和“第二程序”不应被理解为指示“第一程序”首先被创建，或者两个程序在由计算机执行时将必然导致不同的事情发生。类似地，当在权利要求书中使用时，词语“计算机”和“服务器”应当被理解为同义词，其中不同的术语用于增强权利要求书的可读性，并且不暗示使用那些不同术语所指的项目之间的任何物理或功能差异。

Claims (10)

1.一种在至少包括处理器的装置上实现的方法，所述方法包括：
a)针对要在实验室执行的测试定义需求的形式化表示；以及
b)基于包括预定义参数集合的所述形式化表示，提供对用于执行所述测试的一个或更多个实验室仪器以及在所述一个或更多个实验室仪器之间的试剂的分配的推荐，以优化与执行所述测试相关联的成本。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述推荐包括在所述一个或更多个实验室仪器之间的推荐的试剂分配。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，所述推荐包括对购买所述实验室中尚未存在的一个或更多个实验室仪器的推荐。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述推荐包括对使用所述实验室中已经存在的至少一个实验室仪器的推荐。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个实验室仪器包括能够执行多个学科中的测试的至少一个实验室仪器。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多个学科包括从由以下构成的组中选择的至少两个学科：
a)免疫学；
b)化学；
c)血液学；以及
d)凝固学科。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述推荐基于使用于执行一个或更多个预分析操作的表示一个或更多个成本的成本函数最小化。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述一个或更多个预分析操作包括分拣和离心。
9.一种包括非暂态计算机可读介质的计算机程序产品，所述非暂态计算机可读介质存储能够操作以配置计算机来执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的指令。
10.一种包括计算机的机器，所述计算机配置有能够操作以在被执行时执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的指令的集合。
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