METODO PARA LA GESTION DE SISTEMAS DE CELULA DE TRABAJO BASADO EN UN SISTEMA DE GESTION DE LA AUTOMATIZACION.

Método para la gestión de Sistemas de Célula de Trabajo (WS) usando un Sistema de Gestión de Automatización (AMS) para controlar una pluralidad de Recursos (R1-Rn) designados para manipular una serie de Muestras (S1) a lo largo de dichos Sistemas de Célula de Trabajo (WS) a fin de realizar operaciones sobre dichas Muestras (S1),

comprendiendo los siguientes pasos:

asociar un Protocolo de Muestra (SP1) a cada Muestra (S1),

asociar a cada Recurso (R1-Rn) un Excitador de Recurso (D1-Dn), capaz de excitar dicho Recurso (R1-Rn),

controlar cada uno de dichos Excitadores de Recurso (D1-Dn) mediante un Controlador de Procesos (PC), el cual se comunica con los otros Excitadores de Recurso (D1-Dn) por medio de unas variables (RLS, RPS) asociadas a cada Recurso (R1-Rn), definiendo y modificando dichas variables (RLS, RPS) el estado de dichos Recursos (R1-Rn),

ejecutar dichos Protocolos de Muestra (SP1) por dicho Controlador de Proceso (PC) de una manera concurrente para lograr multienfilado, evitación de cuellos de botella, asignación dinámica de Recursos (R1-Rn) en exclusión mutua, manipulación prioritaria de muestras, equilibrio de carga de Recursos y recuperación de errores automática,

caracterizado por

modificar automáticamente dichos Protocolos de Muestra (SP1) reprogramando tareas automáticas en diferentes Recursos (R1-Rn) según los resultados de la etapa de ejecución de dichos Protocolos de Muestra (SP1) y el estado de dichos Recursos (R1-Rn), indicado por un estado de dichas variables (RLS, RPS)

Método para la gestión de sistemas de célula de trabajo basado en un sistema de gestión de la automatización.

La presente invención se refiere a un método para la gestión de Sistemas de Célula de Trabajo capaces de controlar procesos concurrentes que usan piezas de equipos, denominados en el presente documento Recursos, que interactúan entre sí según las necesidades y los cambios que no se han previsto por adelantado en sus ciclos de proceso, por medio de una reprogramación en tiempo real continua de tareas automáticas. Además, la invención se refiere a un Sistema de Gestión de Automatización.

Ocurre a menudo que se emplean sistemas de robótica para aumentar la productividad, reducir costes de producción, eliminar errores humanos, retirar Operadores humanos de un ambiente peligroso o simplemente encargarse de tareas aburridas y frustrantes.

Este es el caso de la automatización de procesos de producción industriales en donde se ha explotado el uso de dispositivos electromecánicos para la ejecución de tareas repetitivas y, en ocasiones, complejas. El concepto de automatización se ha limitado a ciclos que podrían interrumpirse al esperar la coincidencia con otras tareas, pero nunca con una reprogramación continua de tareas dependiendo de circunstancias que ni se prevean ni se puedan prever por adelantado.

Además, el concepto de automatización se ha limitado, hasta ahora, a procesos de producción en los que se dedican ciertas piezas de equipos a tareas específicas, con independencia de si estaban saturadas o no, y sin intentar usarlas para realizar procesos concurrentes o tomar cualquier decisión automática, basada en reglas de sistema experto, para volver a hacer etapas de procesos o para programar nuevos procesos según reglas aplicadas a los resultados logrados por el Sistema y/o ante peticiones inesperadas del Operador.

De esta manera, no pueden aplicarse conceptos de automatización de la técnica anterior a ambientes en los que pueden cambiarse tareas muy a menudo como, por ejemplo, las de Laboratorios de Investigación y Medicina de Laboratorio, que se distinguen por: un ambiente impredecible, uso de instrumentos de propósito general que pueden usarse para ensayos diferentes, automatización a pequeña escala, necesidad de una automatización flexible, necesidad de recargarse de equipos complejos y caros que se usan para protocolos diferentes que necesitan ejecutarse casi al mismo tiempo, necesidad de dar al sistema automatizado la posibilidad de modificar automáticamente los protocolos de muestra ante una petición de Usuario y/o reglas de un sistema experto basadas en los resultados del proceso de ensayo.

La solicitud de patente EP 596 205 describe un sistema analítico que comprende un sistema Supervisor de Banco, que es responsable de coordinar las operaciones de diversos instrumentos de hardware al ejecutar un método de banco o una secuencia de banco, lo cual requiere la intervención del usuario para verificar si todas las entradas están fijadas correctamente antes de que se ejecute la secuencia y programar la secuencia; para suspender y reprogramar una secuencia en curso; y para abortar una secuencia.

La solicitud de patente WO 01/09618 describe un sistema de software de laboratorio clínico integrado para ensayar un espécimen. Se proporciona un módulo de procesamiento de espécimen para realizar ensayos predeterminados particulares sobre el espécimen. Una programación de automatización de flujo de trabajo integrada se comunica con cualquiera de la pluralidad de módulos de procesamiento de especímenes. Los módulos de procesamiento de especímenes pueden incluir hardware de instrumentos y software de control de procesos embutidos. La programación de automatización de flujo de trabajo incluye una programación de procesamiento de peticiones para procesar una petición de usuario para cualquier de las pruebas que estén disponibles para su ejecución por los módulos de procesamiento de espécimen y también incluye una programación de control funcional que proporciona control funcional de uno cualquiera de entre la pluralidad de módulos de procesamiento de especímenes para realizar cualquiera de las pruebas, y la cual además incluye una programación de gestión de datos de resultado que proporciona un procesamiento de datos de resultado de prueba de cualquiera de las pruebas. Una programación de interfaz de usuario integrada se comunica con la programación de automatización de flujo de trabajo para permitir que un usuario controle y vigile todos los aspectos del funcionamiento del sistema de ordenador, incluyendo tareas preanalíticas, analíticas y postanalíticas.

Es un objeto de la presente invención superar la limitación anteriormente citada y hacer posible la ejecución contemporánea de procesos concurrentes que hagan uso de piezas de equipos comunes con el fin de obtener su mejor saturación y dar la posibilidad de automatizar procesos con entrada dinámica de datos dinámica y/o recepción de peticiones continuas.

Según la presente invención, se logran estos y otros objetos por medio de un Método para la gestión de Sistemas de Célula de Trabajo según la reivindicación 1.

Se considera que una Muestra es un espécimen de material en una forma que permite su tratamiento o ensayo en los Recursos adecuados, y un Protocolo de Muestra es una colección de datos que indican las tareas que han de ser ejecutadas en la Muestra asociada en dicho Sistema de Célula de Trabajo.

Por tales razones la invención se ha dedicado a la automatización de Protocolos de Laboratorio, pero que puedan aplicarse a automatización industrial, en el momento en el que la complejidad de procesos industriales alcance el mismo nivel de complejidad que los entornos de Laboratorio.

Las características y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones de la misma, ilustradas como ejemplos no limitativos en los dibujos anexos, en los que:

La figura 1 muestra una estructura general de un Sistema de Célula de Trabajo diseñado según la presente invención;

La figura 2 muestra una disposición de un Sistema de Célula de Trabajo de Automatización de Laboratorio de Diagnóstico In Vitro;

La figura 3 muestra la disposición de un Sistema de Célula de Trabajo de Automatización de Laboratorio de Cribado de Alto Rendimiento o de Ácido Nucleico; y

La figura 4 muestra la disposición de un Sistema de Célula de Trabajo de Biorrepositorio.

Haciendo ahora referencia a la figura 1, en donde se representa una estructura general de un Sistema de Célula de Trabajo, R1, R2,...Rn representan los diversos Recursos, D1, D2,...Dn los Excitadores de Recursos asociado, S1 una Muestra genérica y SP1 el Protocolo de Muestra asociado, PC represente el Controlador de Procesos, DM el Gestor de Datos, LIS el Sistema de Información de Laboratorio, LD el Excitador del Sistema de Información de Laboratorio, U el Usuario u Operador humano, GUI la Interfaz Gráfica de Usuario, AMS el Sistema de Gestión de Automatización y WS el propio Sistema de Célula de Trabajo.

El funcionamiento del Sistema de Célula de Trabajo de la figura 1 se explicará en las siguientes realizaciones ejemplificantes.

Se muestra en la figura 2 un ejemplo de Sistema de Célula de Trabajo de Automatización de Laboratorio de Diagnóstico In Vitro (IVD LAWS), que integra como Recipientes de Muestra: tubos de muestra que contienen un fluido biológico (por ejemplo, sangre o cualquier otro material), soportes para muestras que portan, por ejemplo, 12, 20 0 48 tubos de muestra cada uno de ellos, y las siguientes piezas de equipo como Recursos: Dispositivos Portamuestras: un Módulo de Transporte y Posicionamiento Inpeco (TPM) 1, es decir, un sistema transportador por correa que transporta Palets (es decir, portamuestras individuales) conteniendo Tubos de Muestra (cada Palet es identificado por un transpondedor de radiofrecuencia, leído adecuadamente de vez en cuando por dispositivos de radiofrecuencia integrados en un Sistema de Lectura de Etiquetas de Transpondedor), un robot polar 2 de Módulo de Entrada/Salida (IOM) montado sobre una pista de cojinete neumático Inpeco para mover muestras desde/hasta el área de Entrada/Salida hasta/desde el TPM, un robot polar 3 de Módulo Centrífugo (CM) para mover muestras desde/hasta el área Centrífuga hacia/desde el TPM, uno o más sistemas robóticos 4 para interconectar el Analizador de Dispositivo de Ensayo de Muestra con el TPM.

El mismo ejemplo integra como Dispositivos...

1. Método para la gestión de Sistemas de Célula de Trabajo (WS) usando un Sistema de Gestión de Automatización (AMS) para controlar una pluralidad de Recursos (R1-Rn) designados para manipular una serie de Muestras (S1) a lo largo de dichos Sistemas de Célula de Trabajo (WS) a fin de realizar operaciones sobre dichas Muestras (S1), comprendiendo los siguientes pasos:

asociar un Protocolo de Muestra (SP1) a cada Muestra (S1),

asociar a cada Recurso (R1-Rn) un Excitador de Recurso (D1-Dn), capaz de excitar dicho Recurso (R1-Rn),

controlar cada uno de dichos Excitadores de Recurso (D1-Dn) mediante un Controlador de Procesos (PC), el cual se comunica con los otros Excitadores de Recurso (D1-Dn) por medio de unas variables (RLS, RPS) asociadas a cada Recurso (R1-Rn), definiendo y modificando dichas variables (RLS, RPS) el estado de dichos Recursos (R1-Rn),

ejecutar dichos Protocolos de Muestra (SP1) por dicho Controlador de Proceso (PC) de una manera concurrente para lograr multienfilado, evitación de cuellos de botella, asignación dinámica de Recursos (R1-Rn) en exclusión mutua, manipulación prioritaria de muestras, equilibrio de carga de Recursos y recuperación de errores automática,

caracterizado por

modificar automáticamente dichos Protocolos de Muestra (SP1) reprogramando tareas automáticas en diferentes Recursos (R1-Rn) según los resultados de la etapa de ejecución de dichos Protocolos de Muestra (SP1) y el estado de dichos Recursos (R1-Rn), indicado por un estado de dichas variables (RLS, RPS).

2. Método según la reivindicación 1, en el que el Sistema de Célula de Trabajo (WS) es un Sistema de Célula de Trabajo de Automatización de Laboratorio (LAWS), y cada Muestra (S1) es un espécimen biológico recogido en un Recipiente de Muestra (ID), que incluye una o más Muestras (S1).

3. Método según la reivindicación 1, en el que dicho Sistema de Célula de Trabajo (WS) incluye un Gestor de Datos (DM) que manipula datos de Muestra y Protocolos de Muestra (SP1); operando dicho Gestor de Datos (DM) en coordinación con los otros Recursos de Sistema de Célula de Trabajo (R1-Rn) por medio de un conjunto de variables (RLS, RPS) usadas para comunicación.

4. Método según la reivindicación 1, en el que se asocia una Base de Datos a dicho Gestor de Datos (DM); dicha Base de Datos representa un colección de Protocolos de Muestra (SP1), Resultados de Muestra, mientras que un Resultado de Muestra es la recogida de datos medidos por uno o más dispositivos de Ensayo (11) o calculados por el Gestor de Datos (DM) mismo usando fórmulas matemáticas definidas aplicadas sobre otros datos incluidos en los Resultados de Muestra.

5. Método según la reivindicación 1, en el que dicho Sistema de Célula de Trabajo (WS) incluye una Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) que se interconecta con el Usuario (U), funcionando dicha Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) en coordinación con los otros Recursos de Célula de Trabajo (R1-Rn) por medio de un conjunto de variables que indican el estado del Recurso mismo.

6. Método según la reivindicación 1, en el que dicho Sistema de Célula de Trabajo (WS) incluye un Excitador de Sistema de Información de Laboratorio (LD) para manejar la comunicación con el Sistema de Información de Laboratorio (LIS); dicho Excitador de Sistema de Información de Laboratorio (LD) funciona en coordinación con los otros Recursos de Sistema de Célula de Trabajo (R1-Rn) por medio de conjunto de variables (RLS, RPS) que indican el estado del Excitador (D) mismo.

7. Método según la reivindicación 2, en el que dicho Sistema de Célula de Trabajo (WS) incluye como Recursos (R1-Rn) uno o más Dispositivos Portamuestras, diseñados para mover Muestras (S1) a lo largo del Sistema de Célula de Trabajo de Automatización de Laboratorio (LAWS).

8. Método según la reivindicación 1, en el que dicho Sistema de Célula de incluye como Recursos uno o más Dispositivos de Tratamiento de Muestras para modificar las Muestras (S1) para los ensayos solicitados.

9. Método según la reivindicación 1, en el que dicho Sistema de Célula de Trabajo (WS) incluye como Recursos (R1-Rn) uno o más dispositivos de Manipulación de Recipiente de Muestra, dedicados a dispensar, almacenar, desechar o alterar las propiedades de un Recipiente de Muestra (ID).

10. Método según la reivindicación 1, en el que dicho Sistema de Célula de Trabajo incluye como Recursos (R1-Rn) uno o más Dispositivos (11) de Ensayo de Muestra dedicados a determinar la cantidad de uno o más componentes en una Muestra (S1).

11. Método según la reivindicación 2, en el que dicho Sistema de Gestión de Automatización (AMS) controla e integra dichos Recursos (R1-Rn) con el fin de obtener un tratamiento homogéneo y concurrente de Muestras (S1) a lo largo del Sistema de Célula de Trabajo (WS) asociando a cada Recipiente de Muestra (ID) un Protocolo de Muestra (SP1) y ejecutando todos los Protocolos de Muestra (SM1) de una manera concurrente.

12. Método según la reivindicación 1, en el que cada Recurso (R1-Rn) está asociado a un Excitador de Recurso (D1-Dn) designado para controlar la comunicación y la ejecución de tarea de las piezas de equipo relevantes en coordinación con los otros Recursos de Sistema de Célula de Trabajo por medio de un conjunto de variables (RLS, RPS) que representan estados de Recursos.

13. Método según la reivindicación 2, en el que cada Recipiente de Muestra (ID) es asociado a un identificador único y cada identificador es asociado a un Protocolo de Muestra (SP1), mientras que dicho Protocolo de Muestra (SP1) tiene que ejecutarse en la Muestra (S1) o en el conjunto de Muestras (S1) contenidas en el Recipiente de Muestra asociado (ID).

14. Método según la reivindicación 1, en el que el Sistema de Gestión de Automatización (AMS) prevé la modificación automática de los Protocolos (SP1), mientras se están ejecutando, dependiendo de una petición de Usuario, una petición del Sistema de Información de Laboratorio (LIS) o una petición automática.

15. Método según la reivindicación 1, en el que cada Protocolo de Muestra (SP1) es asociado a un Nivel de Prioridad actualizable durante la ejecución de dicho Protocolo (SP1).

16. Método según la reivindicación 1, en el que cada Recurso (R1-Rn) usado en un Protocolo de Muestra (SP1) es asociado a un parámetro de Espera para indicar el tiempo en que el Recurso (R1-Rn) completa su tarea en ese Protocolo de Muestra (SP1) y a un Parámetro de Tiempo Crítico al final del cual el Recurso (R1-Rn) debe tener una prioridad absoluta con respecto a cualquier otro Protocolo (SP1).

17. Método según la reivindicación 1, en el que cada Protocolo de Muestra (SP1) es asociado a un Parámetro de Cuello de Botella que puede ajustarse de una manera que proporcione un bucle de realimentación positiva y negativa que pueda optimizar el rendimiento del sistema.

18. Método según la reivindicación 1, en el que dicho Sistema de Célula de Trabajo de Automatización de Laboratorio (LAWS) es un sistema de cribado o ensayo de Muestra automatizado y en el que al menos un Dispositivo Portamuestras es capaz de transferir una pluralidad de Recipientes de Muestra (ID), incluyendo cada Recipiente al menos una Muestra (SP1) entre dicha pluralidad de Recursos (R1-Rn).

19. Método según la reivindicación 1, en el que dichas variables (RLS, RPS) usadas en dicho paso de controlar dichos Excitadores de Recurso (D1-Dn) por dicho Controlador de Proceso (PC) incluyen el Estado Lógico de Recurso (RLS), que expresa las diversas condiciones lógicas del Recurso asociado (R1-Rn), y el Estado Físico de Recurso (RPS) que expresa las diversas condiciones físicas del Recurso asociado (R1-Rn).

20. Método según la reivindicación 1, en el que el Controlador de Procesos (PC), según el estado de los diversos Recursos (R1-Rn), puede decidir automáticamente reprogramar en cualquier momento las actividades del Protocolo de Muestra (SP1).

21. Método según la reivindicación 3, en el que el Gestor de Datos (DM) según el estado de Resultados de Muestra y reglas de sistema experto enseñadas al Sistema, es capaz de generar peticiones automáticas para modificar Protocolos de Muestra (SP1) o pedir la intervención de Usuario para tratar casos especiales e imprevistos.

22. Método según la reivindicación 1, dedicado al control de una Célula de Trabajo de Diagnóstico In Vitro (IVD) que realiza tratamiento de muestras y análisis de prueba sobre muestras biológicas usando Instrumentos de Diagnóstico como Dispositivos de Ensayo de Muestra (11).

23. Método según la reivindicación 1 dedicado al control de un Sistema de Célula de Trabajo de Automatización de Laboratorio de Cribado de Alto Rendimiento (HTS) que realiza una gran cantidad de análisis de cribado de muestras biológicas (S1) en Dispositivos de Ensayo de Muestra (11) siguiendo protocolos diferentes con el fin de generar datos que sean usados para investigación farmacéutica.

24. Método según la reivindicación 1 dedicado al control de una Célula de Trabajo de Tecnología Ácido Nucleico (NAT), en tanto que Sistema de Célula de Trabajo de Automatización de Laboratorio NAT, que realiza tratamiento de muestras y análisis de prueba sobre ácidos nucleicos de muestras biológicas (S1) usando Instrumentos adecuados como Dispositivos de Ensayo de Muestra (11).

25. Método según la reivindicación 1 dedicado al control de un Sistema de Célula de Trabajo de Automatización de Laboratorio Biorrepositorio que se usa como un almacenamiento permanente de muestras biológicas (S1) que puedan mantenerse refrigeradas durante años y usarse bajo petición.

26. Método según la reivindicación 1 dedicado al control de un Sistema de Control Industrial con la misma metodología que la descrita anteriormente, siempre que el Sistema de Control Industrial requiera una gestión de la operación multitarea, reactiva y basada en un sistema experto, y las Muestras (S1), los Recipientes de Muestra (ID), los Protocolos de Muestra (SP1) y los Resultados de Muestra estén representados por objetos y datos adecuados.