АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ МНОЖЕСТВОМ УСТРОЙСТВ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ И ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА ПРОБ
AUTOMATIC CONTROL OF MULTIPLE DEVICES OF SEPARATION AND DETECTION PROCESS FOR QUANTITATIVE ANALYSIS OF SAMPLES

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе управления для автоматического управления множеством устройств процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб и к соответствующей компьютерной программе. Такие системы и компьютерные программы могут быть использованы для управления устройствами количественного анализа проб, такими как, например, устройства высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC), или подобные.
Уровень техники
В современном количественном анализе проб процессы разделения и детектирования часто объединены, причем с этой целью обычно используются разнообразные соответствующие устройства, или комбинации устройств. Например, при количественном анализе проб, применяющем высокоэффективную жидкостную хроматографию (HPLC), обычно используются такие устройства для разделения и детектирования, как насосы, пробозаборники, инжекторы, колонки, клапаны и детекторы. Часто такие устройства управляются с помощью управляющей программы, выполняемой на компьютере в качестве системы управления. Обычно множество таких устройств объединяются в аналитический прибор, позволяющий выполнять процессы разделения и детектирования количественного анализа проб. Некоторые комбинации этих устройств, или аналитические приборы, могут также управляться одним единственным управляющим программным обеспечением, выполняемым на компьютере. Такое управление всего аналитического прибора единственной системой управления может предоставить удобное и эффективное обращение с аналитическим прибором.
Однако часто такие аналитические приборы не вполне соответствуют требованиям конкретного анализа проб, или не вполне соответствуют гибкой конфигурации анализов проб, например, в аналитических лабораториях. В таких лабораториях, например, в компании фармацевтической промышленности, необходима высокая аналитическая производительность, и за год могут количественно оцениваться большие количества составов и проб, например, приблизительно 5000 составов в приблизительно 250000 пробах. Тем самым составы могут, например, быть малыми молекулами, имеющими молярный вес приблизительно между 100 г на моль и приблизительно 700 г на моль.
В связи с этим эффективные аналитические приборы, инструментальные средства для поддержания развития аналитического способа, стандартные аналитические методы, инструментальное управление, отчетность и многие другие задачи могут иметь большое значение. Поэтому часто оказывается желательной переконфигурация устройств аналитического прибора или свободная комбинация устройств от различных поставщиков для сборки подходящего прибора. В этом случае, обычно, по меньшей мере, частично теряется предоставленное удобное управление аналитическим прибором с помощью одной единственной системы управления, или теряется часть функциональных возможностей единственной системы управления. Кроме того, такие отдельные системы управления часто не поддерживают полностью все функциональные возможности и операции аналитического прибора или некоторых его устройств. Например, такие лабораторные возможности, как развитие способа, профилактика, приготовление проб и т.п., часто не поддерживаются такими отдельными системами управления. Таким образом, может иметь место сравнительно неэффективная работа аналитического прибора, например, учитывая сравнительно малую частоту использования, по меньшей мере, некоторых из устройств. Кроме того, такие отдельные системы управления обычно не стандартизируются и поэтому не могут полностью быть приспособленными и интегрированными, например, в коммерчески доступную или другую лабораторную систему информационного обслуживания (LIMS), которые главным образом сосредотачиваются на поточной обработке проб, поточной обработке результатов и на инструментальных средствах оценки данных, и не охватывают другие лабораторные операции.
Поэтому имеется потребность в предпочтительно автоматическом управлении множеством устройств процесса разделения и детектирования, позволяющем эффективный количественный типовой анализ, в частности, подходящий для сравнительно большого количества анализов в единицу времени.
Раскрытие изобретения
В соответствии с изобретением, эта задача решается системой управления, определяемой признаками независимого пункта формулы, и компьютерной программой, определяемой признаками независимого пункта 18 формулы. Предпочтительные варианты реализации следуют из зависимых пунктов формулы.
Сущность изобретения состоит в том, что система управления для автоматического управления множеством устройств процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб содержит блок сохранения данных, блок моделирования устройств, блок моделирования проб, блок создания последовательности и интерфейсный блок. При этом блок сохранения данных выполнен с возможностью хранения характеристических данных каждого из устройств, и блок моделирования устройств выполнен с возможностью моделирования устройств, используя характеристические данные устройств, сохраняемые в блоке сохранения данных. Кроме того, блок сохранения данных выполнен с возможностью хранения данных проб источника, и блок моделирования проб выполнен с возможностью создания множества аналитических проб, анализируемых в процессе разделения и детектирования для количественного анализа проб, используя данные проб источника, сохраняемые в блоке сохранения данных. Блок создания последовательности выполнен с возможностью задания аналитической последовательности проб для аналитических проб в рамках процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб, учитывающего использование устройств. И, кроме того, интерфейсный блок выполнен с возможностью управления устройствами процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб в соответствии с аналитической последовательностью проб, задаваемой блоком создания последовательности.
Система управления может, в частности, быть обычным компьютером, имеющим блок центрального процессора (CPU), или процессор, оперативную память (RAM) и жесткий диск, и на этом компьютере выполняется компьютерная программа для реализации блока сохранения данных и описанных выше блоков. В контексте настоящего изобретения, термин "процесс разделения и детектирования для количественного анализа проб" может, в частности, относиться к хроматографическим процессам, например, к процессам высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC), к процессам сверхвысокоэффективной жидкостной хроматографии (UPLC), к процессам газовой хроматографии (GC), к процессам электрофореза, или к подобным процессам. Устройства такого процесса могут, в частности, содержать насос, детектор, например, детектор спектроскопии ультрафиолетового видимого (UV/VIS) диапазона, детектор рассеяния света (ELSD) при испарении, детектор на основе показателя преломления, детектор масс-спектрометрии (MS), детектор проводимости, электрохимический детектор, детектор радиоактивности, детектор флюоресценции или селективный детектор азота, инжектор и т.п. Блок сохранения данных, например, может быть любого рода компьютерным накопителем данных, например, одной или несколькими базами данных с системой, или без системы, управления базой данных, репозиторием простых файлов, комбинации этого, или чем-то подобным. В этом контексте, характеристические данные устройств относятся к параметрам устройств, характеристическим для работы. Такие характеристические данные могут содержать объем, давление, температуру, емкость, расход и т.п. Моделирование устройств в пределах блока моделирования устройств может содержать воспроизведение каждого из устройств в соответствии с их характеристическими данными и установление взаимодействия между устройствами в рамках процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб. Кроме того, моделирование устройств может содержать объединение множества устройств в аналитический прибор.
Данные проб источника могут быть вручную введены в систему управления или, в частности, импортированы из лабораторной системы информационного обслуживания (LIMS), или из шаблонов импорта. В контексте изобретения, термин "создание аналитических проб" относится к регулировке предварительных импортированных данных для проб, сохраняемых в блоке сохранения данных, или параметров, в соответствии с конкретным аналитическим циклом, выполняемым в рамках процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб. В частности, такая регулировка может содержать применение коэффициента разбавления, расчет средней концентрации, если одна из проб обрабатывается несколько раз, или подобное.
Использование устройств может относиться к такому использованию во времени, что учет упомянутого использования может относиться к предпочтительному использованию устройств в течение длительного времени. Тем самым оптимизированное использование может относиться к использованию устройств, достигающему эффективное использование устройств относительно времени процесса, стоимости процесса, производительности анализа проб, качества результатов анализа, и т.п. Учитывая использование устройств для создания аналитической последовательности проб, упомянутое использование, и также процесс разделения и детектирования для количественного анализа проб, могут быть оптимизированы. Это, в частности, позволяет координацию и синхронизацию устройств так, что оказывается возможным эффективный процесс разделения и детектирования для количественного анализа проб. Таким образом, блок создания последовательности может, в частности, быть выполнен с возможностью регулировки параметров, относящихся к оптимизированному использованию устройств, тем самым позволяя эффективный процесс разделения и детектирования для количественного анализа проб и, в частности, HPLC-процесс. Кроме того, это позволяет в целом управлять процессом и выполнять процесс разделения и детектирования для количественного анализа проб, причем различные задачи оказываются централизованными и инициализированными.
Предпочтительно, система управления содержит блок моделирования способа, причем блок сохранения данных выполнен с возможностью сохранения данных для способов для процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб, блок моделирования способа выполнен с возможностью предоставления соответствующего способа для процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб в соответствии с аналитической последовательностью проб, задаваемой блоком создания последовательности с использованием данных для способов, сохраняемых в блоке сохранения данных, и интерфейсный блок выполнен с возможностью управления устройствами процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб в соответствии с соответствующим способом, предоставленным блоком моделирования способа. Соответствующий способ в этом контексте относится к способу, в частности, подходящему для эффективного процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб, зависящего, например, от имеющихся проб, приборов, условий, последовательности и т.п. Это может относиться к регулировке параметров устройств, позволяющих обрабатывать составы или пробы, соответственно, в рамках высокоэффективного жидкостного хроматографического процесса. В частности, это может относиться к параметрам, связанным с детектированием, например, следа масс-спектрометрии с потенциалом декластеризации (DP) и энергии столкновения (CE), длины волны ультрафиолетового света и т.п., к хроматографии, например, колонки, мобильной фазы, градиента и т.п., для информации о составе, например, о молекулярной массе (MW), названии, проекте и т.п., и/или к информации о способе, например, состоянии чувствительности, и т.п. Соответствующий способ, например, комбинация условий разделения и детектирования, в этом контексте, может относиться к комбинации и работе устройств, в частности, учитывая условия разделения пробы и условия детектирования состава. Посредством такого блока моделирования способа один или несколько соответствующих способов могут быть автоматически предоставлены системой управления, и соответствующий способ может, например, быть выбран оператором системы управления. В данном случае, блок сохранения данных предпочтительно выполнен с возможностью хранения данных о составах проб источника, и блок моделирования способа выполнен с возможностью оценки соответствующего способа в рамках процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб для каждого из составов пробы источника. Тем самым блок моделирования способа предпочтительно выполнен с возможностью предоставления отображения соответствующих способов и регистрации выбора соответствующего способа. Отображение может быть графическим пользовательским интерфейсом, показывающим список соответствующих способов. Ввод может быть обнаружен сигналом клика, анализируя входной текст, анализируя нажатие клавиши, или подобное. Кроме того, блок моделирования способа предпочтительно выполнен с возможностью оценки неудачного способа в рамках процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб для составов пробы источника. Такая конфигурация может позволить, в частности, удобный и эффективный выбор способа.
Предпочтительно, система управления поддерживает данные формата интерфейса управляющей программы, по меньшей мере, одного из устройств, причем интерфейсный блок выполнен с возможностью связи с управляющей программой, по меньшей мере, одного из устройств для управления, по меньшей мере, одним из устройств в рамках процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб в соответствии с аналитической последовательностью проб, задаваемой блоком создания последовательности, используя данные формата интерфейса. Управляющее программное обеспечение, например, может быть компьютерной программой, множеством компьютерных программ или комбинацией компьютерной программы(-амм) и связанных данных. В этом контексте данные формата интерфейса относятся к данным или метаданным, определяющим формат интерфейса, позволяющего взаимодействие, по меньшей мере, с одним из устройств. Например, это может относиться к структуре и содержанию файла значений с разделителями-символами (CSV), который предназначен для обмена между системой управления и, по меньшей мере, одним из устройств. Поддержание данных формата интерфейса может быть установлено конфигурацией блока сохранения данных для сохранения данных формата интерфейса собственного программного обеспечения каждого из устройств. Управляющая программа в этом контексте относится к собственному программному обеспечению устройств, используемых для управления устройствами. В частности, по меньшей мере, одно из устройств может быть всеми устройствами процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб, как упомянуто выше, то есть всеми устройствами аналитического прибора. Такая конфигурация системы управления позволяет сравнительно простое осуществление интерфейсного блока и эффективный обмен данными. Тем самым интерфейсный блок предпочтительно выполнен с возможностью связи с программным обеспечением управления, по меньшей мере, одного из устройств, посредством создания файлов, которые импортируются программным обеспечением управления, по меньшей мере, одного из устройств. Файлы в этом контексте могут, в частности, быть цифровыми текстовыми файлами, например, считываемыми компьютерными файлами с отображением текста посредством схемы символьного кодирования, например, посредством Стандартного американского кода для обмена информацией (ASCII) или посредством Уникода.
Предпочтительно, система управления содержит блок робота, выполненный с возможностью управления роботом, чтобы преобразовать множество проб источника, расположенных в контейнерах проб источника, в аналитические пробы, создаваемые блоком моделирования проб и расположенные в контейнерах обработки проб в соответствии с аналитической последовательностью проб, задаваемой блоком создания последовательности. В этом контексте контейнеры проб относятся к контейнерам, например, трубкам, или луночным планшетам, подходящим для обработки проб. Тем самым, луночные планшеты могут быть, например, многолуночными микропланшетами, которые стандартизированы и обычно используются для хранения и/или транспортировки проб. Например, такие стандарты, разработанные Обществом Биомолекулярных Обследований (SBS) и одобренные Американским национальным институтом стандартов (ANSI), определяют микропланшеты длиной 127,76 мм, шириной 85,48 мм и высотой 14,35 мм, содержащие 96, 384 или 1536 лунок [см. Общество Биомолекулярных Обследований. ANSI/SBS 1-2004: Микропланшеты - Размеры в плане, ANSI/SBS 2-2004: Микропланшеты - Размеры Высоты, ANSI/SBS 3-2004: Микропланшеты - Размеры Нижнего Внешнего Фланца и ANSI/SBS 4-2004: Микропланшеты - Положения Лунок. http://www.sbsonline.org: Общество Биомолекулярных Обследований, 2004]. Множество проб источника может быть выбором проб источника, сохраняемых в блоке сохранения данных, и может соответствовать физическим пробам, поставляемым для анализа в рамках высокоэффективного жидкостного хроматографического процесса. Робот может быть, например, дозирующим пипеткой роботом, например, дозирующим пипеткой роботом компании Tecan Group Ltd, маркированным как "Genesis" или "Evo", которые широко известны в данной области техники. Данные проб источника, поставляемые в луночных планшетах источника, могут содержать названия планшетов или идентификацию планшетов, соответственно, идентификацию лунок, анализируемый состав и т.п. Аналитические пробы относятся в этом контексте к пробам, приготавливаемым для анализа в рамках процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб и размещаемым в обрабатываемых луночных планшетах роботом, которым управляет блок управления системы управления. Такая конфигурация системы управления может позволить эффективную обработку проб, в частности, в случаях, когда имеются сравнительно большие количества проб, например, в лаборатории.
Тем самым блок робота предпочтительно выполнен с возможностью применения перевода объема в рамках преобразования проб источника в аналитические пробы. Перевод объема в этом контексте относится к этапу приготовления пробы, включающему в себя действие, приводящее к переводу объема в пределах проб. В частности, перевод объема может содержать разбавление проб, удаление белков из проб, например, посредством осаждения, приготовление калибровочных проб и т.п. Кроме того, тем самым система управления предпочтительно поддерживает данные формата интерфейса робота для программного обеспечения управления робота, причем, интерфейсный блок выполнен с возможностью связи с программным обеспечением управления робота для управления роботом, чтобы преобразовать пробы источника, расположенные в контейнерах проб источника, в аналитические пробы, расположенные в контейнерах обработки проб. В примерном использовании системы управления пользователь системы управления импортирует информацию о пробах источника в систему управления, которая виртуально создает аналитическую пробу и экспортирует текстовые файлы для робота с дозирующей пипеткой, помещает физические пробы источника и пустые планшеты обработки на роботе, запускает робот, и робот приготавливает аналитические пробы в соответствии с виртуальным приготовлением системы управления.
Предпочтительно, устройства процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб содержат первое число устройств разделения, второе число устройств инжекции и третье число устройств детектирования, причем, по меньшей мере, одно из первого числа, второго числа и третьего числа больше, чем другое из первого числа, второго числа и третьего числа, и причем блок создания последовательности выполнен с возможностью задания аналитической последовательности проб так, что устройства большего числа поочередно работают с устройствами меньшего числа. Обработка проб таким многоканальным процессом разделения и детектирования для количественного анализа проб и, в частности, многоканальным HPLC, известным как мультиплексирующая HPLC, позволяет увеличить использование детекторного устройства. Поскольку детекторное устройство является обычно самым дорогостоящим из устройств, используемых в пределах HPLC-процессов, такое мультиплексирование может повысить эффективность в целом. Тем самым первое число и второе число предпочтительно могут быть равными и большими, чем третье число, причем устройства разделения и устройства инжекции размещаются во множестве каналов, связываемых, по меньшей мере, с одним детекторным устройством. Иначе говоря, блок создания последовательности может быть выполнен с возможностью задания аналитической последовательности проб так, что каналы поочередно предоставляют пробу на применяемое детекторное устройство. Подобно этому может эффективно использоваться блок детектора, и степень его использования может быть увеличена, что может быть, в частности, важным в таких процессах, например, как процессы HPLC, с использованием масс-спектрометра в качестве детектора, в котором детекторное устройство является самым дорогостоящим, но часто наиболее быстрым устройством.
Предпочтительно, данные проб источника содержат данные о составе, и блок моделирования проб выполнен с возможностью оценки данных о составе проб источника относительно их следа детектирования и относительно совместимости их хроматографических параметров установки, и для смешения подходящих проб источника при создании множества аналитических проб, анализируемых в процессе разделения и детектирования для количественного анализа проб. В этом контексте, след детектирования относится к выходному графику, создаваемому детекторным устройством, причем график каждого состава обычно имеет определенный пик в определенном местоположении. Кроме того, хроматографические установочные параметры относятся, например, к таким установочным параметрам, например, как температура процесса, давление процесса и т.п. Подходящие пробы источника относятся к совместимости относительно хроматографических установочных параметров и к возможности идентификации выходного графика, содержащего пики каждой из проб источника. Обработка проб такой смесью проб HPLC, которая обычно известна как аналитика коктейля проб, позволяет увеличить эффективность процесса HPLC.
Предпочтительно, система управления содержит блок обслуживания, причем блок сохранения данных выполнен с возможностью хранения данных каждого из устройств, и блок обслуживания выполнен с возможностью проведения обслуживания устройств, учитывая данные каждого из устройств. Термин "проведение обслуживания устройства" в этом контексте относится к различными действиями обслуживания, например запуску профилактического обслуживания устройства после определенного использования соответствующего устройства, сохранению и отображению событий устройства, например успешных циклов, ошибок, исправлений и т.п., задавая значения параметров устройств по умолчанию, отображая перечень устройств, оценивая затраты аналитических циклов относительно устройств и т.п. Подобно этому, возможно эффективное и удобное обслуживание устройств. Тем самым блок обслуживания предпочтительно выполнен с возможностью предварительного задания значения данных обслуживания каждого из устройств, для считывания значения запуска, связанного с данными обслуживания каждого из устройств, и для предоставления предупреждения, когда считываемое значение запуска равно предварительно заданному значению. Значение для данных обслуживания каждого из устройств может быть предварительно заданным, например, посредством введения значения в систему управления. В частности, ряд значений может быть введен планом обслуживания, причем план обслуживания в этом контексте относится к одному или нескольким событиями обслуживания, связанным с определенным значением запуска. Например, события обслуживания могут быть очисткой устройства, заменой определенных частей устройства, или подобным. Значение запуска в этом контексте относится к действию, выполняемому с соответствующим устройством, например, инжекции, выполняемой устройством, календарным днем, используемым растворяющим объемом, или подобным. Предоставление предупреждения может быть обеспечено запросом конкретного события обслуживания, и оно может включать в себя блокирование связанного устройства, пока событие обслуживания не будет выполнено. Кроме того, блок обслуживания предпочтительно выполнен с возможностью хранения данных обслуживания каждого из устройств в блоке сохранения данных и для предоставления сообщения об обслуживании для каждого из устройств.
Предпочтительно, характеристические данные каждого из устройств содержат установки по умолчанию каждого из устройств, и блок создания последовательности выполнен с возможностью задания аналитической последовательности проб для аналитических проб в соответствии с настройками по умолчанию каждого из устройств. Установки по умолчанию в этом контексте относятся к параметрам установки, определенным для одного из устройств и определенным для намеченного цикла. Они могут, в частности, содержать тип способа инжекции, магистраль файловой системы для сохранения данных или текстового файла, объем инжекции и т.п.
Дополнительный объект изобретения относится к компьютерной программе, содержащей программный код, сконфигурированный так, чтобы выполняться для осуществления описанной выше системы. Такая компьютерная программа позволяет простое осуществление системы в соответствии с изобретением, тем самым достигая соответствующие преимущественные эффекты.
Эти и другие объекты изобретения будут очевидны из нижеприведенного описания и объяснений в связи с вариантом(-ами) осуществления.
Краткое описание чертежей
Система управления и компьютерная программа в соответствии с изобретением рассматриваются ниже более подробно посредством примерного варианта осуществления и в связи с приложенными чертежами, на которых:
Фиг.1 изображает схематический вид компонентов варианта осуществления системы управления в соответствии с изобретением;
Фиг.2 - схематический вид аналитического прибора для мультиплексирования высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC); и
Фиг.3 - схематический вид анализа коктейля проб в рамках высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC).
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показано программное обеспечение или компьютерная программа, в соответствии с изобретением, выполняемая на компьютере и тем самым осуществляющая систему 1 управления в соответствии с изобретением для автоматического управления множеством устройств 2 высокоэффективного жидкостного хроматографического процесса (HPLC-процесс), как процесса разделения и детектирования для количественного анализа проб. Система 1 управления содержит блок 11 сохранения данных и интерфейсный блок 16, а также и различные модули, которые могут быть использованы по одному или в комбинации для организации совместного действия. Модули могут быть осуществлены как отдельные приложения на компьютере, или как части отдельных приложений. Модули содержат блок 12 моделирования устройств, блок 13 моделирования проб, блок 14 создания последовательности и блок 15 моделирования способа. Как обозначено соответствующими стрелками, интерфейсный блок 16 выполнен с возможностью взаимодействия с каждой комбинацией устройств 2, формируя аналитический прибор для HPLC-процесса. Аналитический прибор содержит устройство 21 инжекции, устройство 22 разделения и детекторное устройство 23.
Система 1 управления сконфигурирована как инструмент для выполнения полного аналитического цикла процесса HPLC анализа. Она позволяет координацию и синхронизацию от устройств 2, которые являются частью аналитического HPLC прибора. Блок 11 сохранения данных выполнен с возможностью хранения и импортирования данных проб источника для анализа, которые, например, могут быть предоставлены лабораторной информационной системой (LIMS) или от шаблона импорта. Он дополнительно хранит характеристические данные устройств 2 аналитического прибора. Аналитические пробы затем создаются электронным образом, как они приготавливаются физически человеком-аналитиком, или пользователем, в лаборатории. Такое создание содержит перевод пробы источника для анализа на новый контейнер проб, разбавление проб, калибратор и проверку качества. Рассматривая данные проб, а также и данные устройств 2, блок 15 создания последовательности задает аналитическую последовательность проб, например, порядок инжекции проб, учитывающий эффективное использование устройств 2. Каждая проба связывается с требуемыми аналитическими параметрами, например, такими как способ инжекции, мобильная фаза, градиентный профиль, способ детектирования и т.п. Как показано более подробно ниже, система 1 управления дополнительно содержит возможные процедуры для управления аналитической последовательностью проб для мультиплексирования или анализа коктейля проб.
Для взаимодействия с устройствами 2, интерфейсный блок 16 создает текстовые файлы, называемые рабочими списками заранее заданного формата. Эти рабочие списки импортируются в собственное программное обеспечение устройств 2 и используются для управления собственным программным обеспечением, соответствующим устройствам 2. При использовании собственного программного обеспечения в рамках устройства управления может быть получен доступ к панели функциональных возможностей устройств 2 в целом.
Предварительные данные пробы источника и устройств 2 аналитического цикла могут быть импортированы в систему 1 управления. Во время импорта используется коэффициент разбавления и, если проба вводится несколько раз, средняя концентрация вычисляется системой 1 управления. Когда данные от аналитического цикла приняты (или утверждены пользователем), любая модификация данных блокируется, и отчеты могут быть созданы и/или экспортированы системой 1 управления. Система 1 управления позволяет анализировать пробы и поставлять результаты с соответствующим качеством и в пределах сравнительно короткого времени.
Блок 15 моделирования способа используется для поддержания развития аналитического способа и для сохранения параметров аналитического способа в блоке 11 сохранения данных. Например, список анализируемых составов импортируется в оптимизационный пакет. Посредством запроса блока 11 сохранения данных существующие способы могут быть найдены и предоставлены блоком 15 моделирования способа. Обслуживающая персона, или аналитик, или пользователь, могут затем принять решение в соответствии с информацией, связанной с найденными способами, если он хочет использовать их так, как они есть, или если он хочет перестроить или приспособить их. Кроме того, блок 15 моделирования способа позволяет ручное развитие (состав за составом) и автоматизированное развитие, используя соответствующее программное обеспечение, например, программное обеспечение компании AB Sciex, маркированное как "DiscoveryQuant". Блок 15 моделирования способа представляет завершенные способы для исследовательских целей. Параметры такого аналитического способа охватывают детектирование, например, след масс-спектрометрии с потенциалом декластеризации (DP) и энергией столкновения (CE), длину волны ультрафиолетового света, или подобное, хроматографию, например, колонка, мобильная фаза, градиент или подобное, информация о составе, например, молекулярный вес (MW), название, проект или подобная информация, и информация способа, например, состояние, чувствительность или подобное.
Блок 15 моделирования способа также имеет распознавание и оценку отказа. В соответствии с числом составов, для которых разработаны способы в пределах системы 1 управления, имеются случаи, где разработка способа не удается вследствие различных причин, например, состав оказывается не устойчивыми, состав оказывается не достаточно чистым, или подобное. Тем самым предоставляется возможность пометить составы и сохранить информацию о причине отказа, например, комментарии или картинки скриншота от хроматограмм, спектров, или подобного. Если помеченный состав повторно введен для анализа, то блок 15 моделирования способа сообщает о потенциальных проблемах с этим составом.
Интерфейсный блок 16 поддерживает обработку данных, например, интеграцию хроматограмм. Собственное программное обеспечение устройств 2, например, поставляемое с детектором 23 или масс-спектрометром, предназначено для обработки предварительных данных аналит за аналитом. Интерфейсный блок 16 управляет собственным программным обеспечением детектора 23 и других устройств 2, используя экспортированный рабочий перечень как входной файл, где заданы название аналита и след, внутреннее стандартное название и след, имя файла хроматограммы и местоположение файла. Входной рабочий перечень создается доступной информацией интерфейсного блока 16 из блока 11 сохранения данных.
Система 1 управления позволяет циклически повторяющееся или итерационное создание способов, необходимых для обработки данных, обработку данных и форматирование окончательных данных.
Блок 12 моделирования устройств выполнен с возможностью задания аналитических приборов посредством комбинации множества устройств 2. Это используется для сохранения и отыскания всех необходимых типов данных, относящихся к устройствам 2 и аналитическим приборам, а также и к связанным устройствам, используемым или хранящимся в лаборатории. Кроме того, блок 12 моделирования устройств или блок обслуживания выполнен с возможностью запуска профилактического обслуживания, для сохранения всех событий, относящихся к устройствам 2 (журнал функциональных возможностей), для задания рабочих каналов аналитических приборов с параметрами по умолчанию, например, способов, пути файла и папки, или подобного, для предоставления списка в реальном времени используемых, или не используемых, устройств 2, и для выполнения оценки стоимости, связанной с оснащением аппаратурой, например, покупкой, обслуживанием, ремонтом, или подобным.
В блоке 12 моделирования устройств определены следующие основы: устройство является наименьшей и неделимой частью, например, насос, колонка, клапан инжекции, детектор, или подобное. Устройство может быть использовано как автономный инструмент или в комбинации с другими устройствами. Модуль устройства представляет собой комбинацию одного или нескольких устройств, которые обычно используются вместе, например, градиентный насос, как модуль устройства, составляемый из водного насоса, органического насоса, и контроллера насоса, или как блок колонки, составляемый из аналитической колонки, предколонки и термостата колонки. Рабочий канал - это комбинация одного или более модулей, необходимых для выполнения работы, например, рабочий канал жидкостной хроматографической-масс-спектрометрической системы может быть составлен такими модулями устройств, как градиентный насос, инжектор, колонка и детектор. Один модуль устройства может быть использован на различных рабочих каналах, например, в случае мультиплексирования, когда хроматография выполняется с другим насосом и модулями колонок, но тот же самый блок детектора используется на различных рабочих каналах. Конфигурация используется, чтобы связать один или более рабочих каналов, которые могут быть использованы одновременно на аналитическом приборе. Аналитический прибор может иметь одну или более конфигураций. Лаборатория представляет собой наивысший иерархический уровень, чтобы связать между собой приборы, которые соответствуют друг другу.
Система 1 управления дополнительно содержит блок обслуживания, чтобы сопоставить план обслуживания с устройствами 2. Тем самым план обслуживания составляется одним или более событиями обслуживания, которые могут быть вызваны модулем обслуживания. Событие обслуживания задается действием для выполнения совместно с запуском. Запуск, или значение запуска, может быть отсчетом инжекции, выполненным на устройстве, календарными днями, используемым объемом растворителя, или подобным. Счетчик значения запуска может быть автоматически обновлен системой 1 управления, когда анализ выполнен. Как только отсчет значения запуска достигает установленного значения запуска, блок обслуживания просит выполнить соответствующее событие обслуживания. Когда событие обслуживания выполнено, счетчик значения запуска обнуляется и начинается новый цикл. Блок обслуживания дополнительно выполнен с возможностью регистрации событий обслуживания и для предоставления сообщения об обслуживании. В частности, различные события обслуживания и информация автоматически передаются на устройства 2, например, информация о событии выполненного профилактического обслуживания (PM), не запланированных обслуживаний, выполняемых самим пользователем или выполняемых внешней компанией, а также данные запуска от профилактического обслуживания и т.п.
В блоке 12 моделирования устройств различные данные могут быть связаны с рабочим каналом. Эти данные могут быть использованы как параметры по умолчанию для рабочего канала, например, способа инжекции, пути папки для предварительных данных, объема инжекции, или подобного, и могут быть доступными непосредственно из системы 1 управления. Для анализа пробы тогда необходимо только выбрать рабочий канал, на котором должна быть проанализирована проба, и все параметры по умолчанию предоставляются тогда блоком 12 моделирования устройств. Тем самым такие данные, как название колонки, мобильная фаза, другой используемый способ, также используются для создания описания способа в аналитическом отчете.
Блок 13 моделирования проб позволяет приготавливать аналитические пробы посредством использования робота с дозирующей пипеткой, подобного Tecan Genesis. Пробы источника получаются, например, от лабораторных заказчиков и поставляются в трубках или на 96-и или 384-многолуночных микропланшетах или в луночных планшетах как в контейнере проб. Информация о пробах источника, например название планшета, название лунки и состав для анализа и т.п., импортируется в блок 11 сохранения данных. Аналитические пробы представляют собой пробы, приготовленные блоком моделирования проб, используя пробы источника, и введенные в аналитические приборы. В некоторых случаях пробы источника приготавливаются, например, растворенные белки удаляются осаждением, приготавливаются калибровочные пробы и т.п. Все эти действия представляют собой, главным образом, этапы перевода объема от проб источника, расположенных в луночных планшетах источника, к аналитическим пробам, включающим в себя, или нет, добавление жидкого реагента, расположенного в обрабатываемых луночных планшетах.
Блок 13 моделирования проб виртуально приготавливает аналитические пробы. Блок 13 автоматического моделирования проб содержит блок робота, создающий рабочий список, считываемый роботом с дозирующей пипеткой и содержащий всю информацию этапов дозирования пипеткой из контейнера проб источника в контейнер обработки проб с объемами для перевода. Если вкратце, то пользователь импортирует информацию о пробах источника в систему 1 управления, блок 13 моделирования проб, который виртуально создает аналитическую пробу, экспортирует рабочий список для робота с дозирующей пипеткой, вводит физические пробы источника и опорожняет контейнер обрабатываемой пробы на роботе, запускает робот, и аналитические пробы приготавливаются в соответствии с виртуальным приготовлением.
Система 1 управления дополнительно содержит статистический блок, обновляющий блок 11 сохранения данных каждый раз, когда рабочий список экспортируется из системы управления на аналитические приборы, или когда анализ завершен, то блок сохранения данных обновляется автоматически. Сохраняемая информация, например, содержит идентификатор эксперимента, число проанализированных проб, даты, инструментальный идентификатор и т.п. Запросом статистического блока в блок хранения данных 11, в реальном времени может быть получена информация о рабочей нагрузке и анализе, выполненном за квартал или за год. Аналогично, оказывается возможным оценить эффективную стоимость для проанализированной пробы или идентифицировать возможности лаборатории.
Система 1 управления дополнительно содержит диагностический инструмент для идентификации технических проблем в аналитическом приборе, анализируя предварительные данные от аналитического прибора. Диагностический инструмент получает предварительные аналитические данные от системы 1 управления, которые сохраняются в блоке сохранения данных, и дело пользователя установить фильтры и определить, что наносить на график. Как пример, трехстадийные квадрупольные масс-спектрометры используются в качестве детекторного устройства 23, и анализируются биологические пробы. После определенного времени траектория иона детекторного устройства 23 становится нечистой и должна быть очищена. Нанося на график площадь пика от внутреннего стандарта относительно инжекции, очень просто идентифицировать эту проблему, если площадь пика уменьшается во времени. Или другой пример, для диагноза насоса HPLC, строится график времени задержки относительно инжекции, причем стабильность времени задержки во времени представляет собой превосходный индикатор состояния насоса.
Кроме того, система 1 управления также содержит лабораторный ноутбук, чтобы поддержать использование бумажных ноутбуков. В некотором случае необходимо, чтобы работа регистрировалась в официальном бумажном лабораторном ноутбуке. Поскольку необходимые данные сохраняются в блоке 11 сохранения данных, и ввод данных выполняется с использованием интерфейсного блока, где ноутбуки могут быть зарегистрированы, могут быть выполнены записи в эти ноутбуки, и ключевые слова, связанные с записями. Вся эта информация, сохраняемая в блоке 11 сохранения данных, доступна для поиска с лабораторным ноутбуком. С тем же самым интерфейсом итоговый лист для бумажного ноутбука может быть создан, как перекрестная ссылка или индекс со всеми ключевыми словами. Это может помочь быстро и точно заполнить бумажный ноутбук для архивирования. Кроме того, любой аналитический цикл может быть связан с записями в ноутбук лабораторного ноутбука выбором ID ноутбука и страницы для записи. С системой 1 управления оказывается возможным создать и напечатать бумажный отчет, соответствующий аналитическому циклу. Это сообщение готово к вставке в бумажный ноутбук. Ключевые слова от анализа как составные ID или проектные названия также автоматически присоединяются к записям в блоке 11 сохранения данных и доступны для поиска.
Централизация и унификация системы 1 управления предоставляют множество преимуществ совместных эффектов. Например, поиск данных сделан доступным со всей информацией и данными, сохраняемыми в блоке 11 сохранения данных. Формат данных стандартизирован, и с этими унифицированными данными от различных объектов лаборатории может быть выполнен поиск данных, позволяя пользователю изучать сохраненные данные. Статистический интерфейс и диагностический инструмент представляют собой инструментальные средства поиска данных с пользовательским интерфейсом, разработанным для обращения с определенными вопросами. Это концепция поиска данных может быть расширена на любые новые идеи с тем ограничением, что целевые данные собираются должным образом. Обращаясь непосредственно к блоку 11 сохранения данных, любой запрос может быть выполнен для получения необходимого сообщения. В некоторых случаях, вследствие цикличности поиска, полезно создать определенный пользовательский интерфейс, чтобы поддержать пользователя. Как пример, может оказаться необходимым предсказание хроматографических условий, например, градиентного профиля, колонок, мобильной фазы, и т.п. на основании исторических данных от подобных составов. При этом может оказаться возможным, например, что используемые хроматографические условия предсказаны для большинства анализируемых составов, или случаев.
Нижеследующее применимо к остальной части этого описания. Если, для ясности, чертеж содержит обозначения, которые не объясняются в данной части описания, то они относятся к предыдущим разделам описания.
На Фиг.2 показан аналитический прибор для мультиплексирования высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC). Аналитический прибор составлен из множества устройств 2, содержащих устройство 25 инжекции пробы, множество устройств 24 разделения, устройство 26 селекции и устройство 27 детектирования. Множество устройств 24 разделения содержит первое устройство 241 разделения, второе устройство 242 разделения, третье устройство 243 разделения и дополнительные устройства 244 разделения. Устройство 25 инжекции пробы, например, может быть автоматическим пробоотборником и, в частности, HPLC автоматическим пробоотборником, таким как автоматические пробоотборники компании CTC analytics, маркированные как "HTS PAL", компании Shimadzu или компании VWR, маркированные как "LaChrom L-2300". Устройства 24 разделения могут, например, быть дегазатором, HPLC-насосом и HPLC-колонкой или газом, термостатом газовой хроматографии и газовой хроматографической колонкой, или подобным. Устройство 26 селекции может быть селектором с четырьмя колонками, таким как изделие no. C5F-0004EMT компании VICI AG. Устройство 27 детектирования может быть абсорбционным детектором ультрафиолетового диапазона, флуоресцентным детектором, масс-спектрометрическим детектором, пламенно-ионизационным детектором (FID), или подобным.
В некоторых случаях, может представлять интерес мультиплексирующая HPLC, например, если розничная цена устройства 27 детектирования составляет приблизительно 80% общей стоимости аналитического прибора, предполагающего один рабочий канал, то есть один градиентный насос, одну пробу, одну колонку и один детектор. Поэтому система 1 управления сконфигурирована для предоставления мультиплексирования. Использование аналитического прибора HPLC может быть умножено на коэффициент, близкий к двойке, если на двух рабочих каналах работают параллельно. Принцип, лежащий в основе мультиплексирования HPLC, заключается в инжекции альтернативной пробы на двух или более рабочих каналах. Для использования не производительного времени установления равновесия из колонки в одном канале может быть проанализирована проба на другом канале. Это физически возможно, добавляя один или более градиентных насосов, одно или более устройств инжекции, одну или более колонок и один или более отклоняющих клапанов. Это удваивает или умножает возможности аналитического прибора и снижает потребность в множественных системах, что уменьшает общие затраты на лабораторное оборудование. Как показано на Фиг.2, мультиплексирующая HPLC может быть распространена на более чем два рабочих канала с дополнительным преимуществом получения гибкости в разнообразии способа. Рабочие каналы могут, в частности, быть выделены для определенных способов, которые позволяют анализировать в рамках той же самой пробы аналитической последовательности, требующей, например, различных колонок.
Поскольку мультиплексирующая HPLC может стать сложной в работе и обслуживании, система 1 управления кардинально улучшает удобство и простоту использования процесса, или даже делает его в принципе возможным. В рамках системы управления пользователь задает порядок инжекции для проб и рабочих каналов, на которых пробы должны быть проанализированы. Процедуры системы 1 управления отыскивают всю необходимую информацию для выполнения аналитического цикла, например, способ накачки (градиент), способ инжекции, способ детектирования (аналитический след) и т.п. Увеличенная сложность мультиплексного прибора снижается системой 1 управления до приемлемого для использования уровня для стандартной работы.
На Фиг.3 показан анализ коктейля проб в рамках HPLC, причем множество проб 3 источника, например, первая проба 31 источника, вторая проба 32 источника и дополнительные пробы 33 источника смешиваются в аналитическую пробу 4. Аналитическая проба 4 затем анализируется и предоставляются получающиеся концентрации 5, то есть первая концентрация 51 от первой пробы 31 источника, вторая концентрация 52 от второй пробы 32 источника, и дополнительные концентрации 53 от дополнительных проб 33 источника.
В настоящее время анализ коктейля проб часто не применяется в рамках HPLC, поскольку выигрыш во времени часто меньше, чем дополнительное время, требуемое для приготовления аналита коктейля проб. В рамках системы 1 управления обеспечивающее средство для выполнения анализа коктейля проб более не правомочно. В частности, посредством системы 1 управления аналитика коктейля проб может быть применена следующим образом. Назначенные составы от различных проб 3 источника должны быть смешанными, должны быть различающимися, и след детектирования от каждого из них должен быть определенным. Это означает, что фактически не все пробы могут быть смешаны, но хроматографические условия для смешанных составов должны быть совместимыми, например, для тех же самых колонок, той же самой мобильной фазы и того же самого градиента. Кроме того, способ должен быть достаточно чувствительным, чтобы позволить этап разбавления от подготовки коктейля проб. Если все эти критерии удовлетворены, то пробы могут быть перемешаны и проанализированы со способом детектирования, содержащим следы от всех составов. Во время процесса оценки данных измеренный результат должен быть перераспределен к соответствующей пробе источника, и окончательный результат должен быть скорректирован, применяя правильный коэффициент разбавления, следующий из перемешивания во время приготовления коктейля проб.
Автоматическое приготовление смешанного состава и результатов системой 1 управления позволяет удобно применять аналитику коктейля проб. Тем самым время анализа может быть существенно сокращено, что определяется числом смешанных проб. Кроме того, при наличии доступа к соответствующей информации из блока хранения данных, процедура может быть создана в пределах системы 1 управления, поддерживая пользователя при анализе коктейля проб. Система 1 управления анализирует способы для совместимости коктейля проб для всех составов, анализируемых в пределах одного цикла. Этот анализ способа следует некоторым простым правилам, как минимальное необходимое массовое различие для исходного элемента. Колонки, мобильная фаза и градиентный профиль должны быть идентичными. В зависимости от чувствительности к составу, допускается коктейль проб трех составов, если чувствительность высока, два состава - если средняя, и не допускается коктейль проб, если чувствительность низка. Кроме того, эта процедура содержит выполнение некоторого предложения коктейля проб в соответствии с предварительно определенными правилами и создание виртуального контейнера обработки пробы, когда пробы 3 источника перемешаны, если пользователь принимает предыдущее предложение коктейля проб. Используя соответственно сконфигурированный блок 13 моделирования проб, реальные пробы коктейля проб могут быть приготовлены автоматическим образом. Анализ может быть выполнен как обычно, и применение коэффициента разбавления выполняется автоматически системой 1 управления.
В примере аналитического сценария, то есть примерного применения системы 1 управления, ряд проб принимается лабораторией, в которой количественно оцениваются различные составы. Все информационные данные проб собираются в лабораторной системе информационного обслуживания (LIMS). Аналитические действия начинаются с импорта списка составов в систему управления. Запускаются проверки с индикаторами для существующих способов. Для составов, для которых существующие способы не были найдены, может начаться развитие способа, а для других - способы готовы для использования. Когда полный набор способов развернут, проверен и окончательно оформлен, работа может продолжиться в системе 1 управления. Информация о пробе импортируется в блок 11 сохранения данных. Процедура коктейля проб запускается, если предложение коктейля проб принято, рабочий список для робота с дозирующей пипеткой экспортируется. Пробы для анализа помещаются на робот с дозирующей пипеткой с необходимыми реактивами для обработки пробы. Программа робота запускается с экспортируемым рабочим списком в качестве файла команды. В течение времени робот приготавливает аналитические пробы, пользователь проверяет инструментальное состояние с помощью системы управления, и затем он делает то, что должно быть сделано на приборе, например, заменить фильтр, очистить ионный источник от детектора, заполнить мобильные фазы и т.п.
Затем пробы и прибор готовы, и в системе 1 управления аналитическая последовательность может быть окончательно оформлена с опцией мультиплексирования или без нее. Рабочие списки для прибора экспортируются, аналитические пробы помещаются в аналитический прибор и анализ начинается. Когда аналитический цикл закончен, предварительные данные могут быть обработаны с собственным программным обеспечением детектора. Объединения хроматограмм рассматриваются пользователем, и если качество результатов таково, как ожидалось, данные импортируются в систему 1 управления. Во время процедуры импорта коэффициент разбавления и вычисления среднего автоматически применяются. После последней проверки пользователем анализ завершается и фиксируется. Если анализ зарегистрирован в лабораторном ноутбуке, делается связь со ссылкой в ноутбуке в системе 1 управления, и отчет печатается и вставляется в лабораторный ноутбук. Отчет может быть экспортирован и послан потребителю, или окончательные результаты могут быть загружены в LIMS. Для оптимального использования времени пробы анализируются в течение ночи, и в течение дня пользователь имеет время для завершения анализа с предыдущего дня, для приготовления нового анализа, и для обслуживания прибора.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в предшествующем описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как примерную и не ограничительную. Следует понимать, что изменения и модификации могут быть сделаны специалистами в данной области техники в пределах объема притязаний и существа нижеследующей формулы. В частности, настоящее изобретение охватывает дополнительные варианты осуществления с любой комбинацией признаков от различных вариантов осуществления, описанных выше и ниже.
Изобретение также охватывает все дополнительные признаки, показанные отдельно на чертежах, хотя они могут быть нигде не описаны. Кроме того, альтернативы вариантов осуществления, представленных на чертежах и в описании, и отдельные альтернативы их признаков могут отступать от объекта изобретения.
Кроме того, в пунктах формулы слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и форма единственного числа не исключает множества. Отдельный блок может выполнять функции нескольких признаков, сформулированных в формуле. Термин "по существу", "около", "приблизительно" и т.п. в связи с признаком или значением, в частности, также определяет именно признак или именно значение, соответственно. Компьютерная программа может быть сохранена/распределена на подходящем носителе, например, на оптическом носителе данных или на твердотельном носителе, поставляемом вместе, или как часть других аппаратных средств, но может также быть распределена в других формах, например, через Интернет, или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. В частности, например, компьютерная программа может быть компьютерным программным продуктом, сохраняемым на машиночитаемом носителе, причем компьютерный программный продукт может иметь выполняемый на компьютере программный код, приспособленный для выполняемого осуществления конкретного способа, например, способа в соответствии с изобретением. Любые условные обозначения в формуле не должны рассматриваться как ограничение объема притязаний.