黃曉鳳　王會波　李長青

摘要：實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）是規(guī)范實驗室操作、提高實驗室管理的平臺和途徑，自動采集檢測儀器數(shù)據(jù)在LIMS的實現(xiàn)是提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，加強(qiáng)管理效能的一個重要環(huán)節(jié)。本文在介紹本中心LIMS與檢測儀器接口的基礎(chǔ)上，結(jié)合北京三維天地公司 LIMS（SW-LIMS）項目的實踐經(jīng)驗，以中心實驗室Ruantstudio 7 flex熒光定量PCR儀為例，對LIMS接口的改進(jìn)及效果進(jìn)行了分析，旨在為業(yè)務(wù)科室間檢測數(shù)據(jù)資源的信息共享提供參考。

關(guān)鍵詞：LIMS;PCR儀;接口;數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TP274? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.03.006

文章編號：1006-1959（2020）03-0021-03

LIMS and Detection Instrument Interface Technology for Automatic Data Collection

HUANG Xiao-feng，WANG Hui-bo，LI Chang-qing

（Department of Quality Management，Shunyi District Center for Disease Control and Prevention，Beijing 101300，China）

Abstract：The laboratory information management system （LIMS） is a platform and way to standardize laboratory operations and improve laboratory management. The realization of automatic collection of testing instrument data in LIMS is an important link to improve data accuracy and strengthen management efficiency. Based on the introduction of the interface between the center's LIMS and detection instruments， this article combines the practical experience of the Beijing Three-dimensional World Corporation's LIMS （SW-LIMS） project with the central laboratory Ruantstudio 7 flex fluorescence quantitative PCR instrument as a case. The improvement and effect of the LIMS interface are analyzed， and the purpose is to provide a reference for the information sharing of detection data resources between business departments.

Key words：LIMS;PCR instrument;Interface;Data acquisition

現(xiàn)代檢驗檢測實驗室的一個重要特點就是利用實驗儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工檢測方法，在實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）未與檢測儀器對接前，檢測儀器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都是通過人工錄入到LIMS中，再經(jīng)過三級審核形成最終的檢測報告[1]。手工錄入易造成數(shù)據(jù)錯誤或偏差，增加了檢測科室核對數(shù)據(jù)和修改數(shù)據(jù)的工作量，降低了工作效率[2]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，LIMS和設(shè)備接口技術(shù)得以實現(xiàn)，LIMS可自動采集檢測儀器的數(shù)據(jù)[3，4]。檢測儀器和LIMS接口的使用，提高了實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、溯源性和數(shù)據(jù)的自動化管理，同時也滿足了檢驗檢測人員減少人工錄入和加強(qiáng)實驗室管理的目標(biāo)[5，6]。在疾病預(yù)防控制中心檢測實驗室，熒光定量PCR儀對日常監(jiān)測的流行性感冒、手足口病、腸道傳染病、呼吸道傳染病等常規(guī)監(jiān)測病種需要48 h內(nèi)出具檢測結(jié)果，如果核酸檢測結(jié)果為陽性，要在2 h內(nèi)上報上級部門進(jìn)行復(fù)核;如果發(fā)生疫情，結(jié)果的準(zhǔn)確性、及時性更為迫切。傳染病監(jiān)測是疾控實驗室的首要任務(wù)，但目前檢測過程復(fù)雜、耗時長，工作強(qiáng)度大，檢測效率低[7]。而LIMS與熒光定量PCR儀對接后可實現(xiàn)自動化檢測，釋放人力資源，降低勞動強(qiáng)度，避免因人工錄入錯誤導(dǎo)致的質(zhì)量異議發(fā)生?？紤]到熒光定量PCR儀可檢測樣本范圍廣的特性，本文提出了LIMS與熒光定量PCR儀接口的實現(xiàn)技術(shù)，由LIMS系統(tǒng)接收樣本信息后，自動分配PCR儀，將檢測信息發(fā)送給實驗設(shè)備，檢測結(jié)束后將結(jié)果數(shù)據(jù)返回 LIMS 系統(tǒng)，經(jīng)由檢查人員審核即可，現(xiàn)將實現(xiàn)情況介紹如下。

1 SW-LIMS與檢測儀器接口概述

我中心正在開發(fā)的三維天地LIMS（SW-LIMS）已經(jīng)與不同廠商的數(shù)百種檢測儀器建立了接口連接，內(nèi)置的DCU（數(shù)據(jù)采集模塊）向?qū)Э梢砸龑?dǎo)用戶如何打開文件，從文件中解析相關(guān)數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)采集到SW-LIMS的數(shù)據(jù)庫中[8]。我中心實驗室檢測儀器種類繁多，樣品理化分析儀器包括氣相色譜儀、高效液相色譜儀、原子吸收風(fēng)光光度計、連續(xù)流動分析儀、原子熒光光度計、氣相色譜-質(zhì)譜儀、液相色譜-質(zhì)譜儀等;病原樣本分析儀器包括熒光定量PCR儀、酶標(biāo)儀、細(xì)菌鑒定儀、生物質(zhì)譜儀等;樣品前處理及稱量所用的各類電子天平等;SW-LIMS提供的數(shù)據(jù)自動采集的方法按照以上檢測儀器分為3類：①自帶附屬工作站的儀器;②沒有數(shù)據(jù)工作站但可以通過RS232串口輸出數(shù)據(jù)的儀器;③沒有工作站但有USB串口輸出的儀器。根據(jù)儀器本身的性質(zhì)均能達(dá)到接口連接，將對應(yīng)分析報告或譜圖自動與系統(tǒng)流程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，隨時滿足溯源需求。當(dāng)發(fā)現(xiàn)分析報告或譜圖有問題時，支持重新采集并能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)自動與實際樣品關(guān)聯(lián)綁定。

1.1與自帶附屬工作站的儀器的接口? 對于自帶附屬工作站軟件的檢測儀器，儀器的工作站軟件可以將結(jié)果文件輸出為ASCⅡ文本格式，通過SW-LIMS系統(tǒng)內(nèi)預(yù)先定制的DCU，可以自動將檢測儀器結(jié)果數(shù)據(jù)采集到SW-LIMS的數(shù)據(jù)庫檢測結(jié)果字段。這種方法需要檢測儀器工作站配備網(wǎng)卡聯(lián)網(wǎng)，同時為節(jié)省PC數(shù)量，儀器工作站可以同時安裝SW-LIMS客戶端軟件，作為SW-LIMS的客戶端使用，見圖1。

1.2與通過RS232串口輸出數(shù)據(jù)的檢測儀器接口? 對于有RS232串口信號輸出的分析檢測儀器，SW-LIMS的接口有3種：①安裝SW-LIMS的PC機(jī)直接通過RS232口連接檢測儀器：只要儀器具有RS232的輸出信號，就可以連到SW-LIMS PC的COM口去，此時只需要儀器廠商或LIMS供應(yīng)商提供連接電纜，見圖2。②安裝SW-LIMS的PC機(jī)通過RS232串口擴(kuò)展卡連接儀器：使用這種連接方式時，理論上1臺PC機(jī)可以處理的儀器沒有限制，但由于硬件局限性和實際工作的需要，連接太多分析頻度較高的樣品會影響到檢測速度。因此在本項目中，推薦1臺PC最多用8口RS232串口擴(kuò)展卡，連接8臺儀器，并且按照連接在同一房間內(nèi)的儀器考慮，不設(shè)置跨房間連接，見圖3。③安裝SW-LIMS的PC機(jī)通過RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換器連接儀器，應(yīng)用該種連接方式，1臺PC機(jī)可以處理的儀器同樣沒有限制，出于實際工作，本項目中1臺PC最多連接8臺儀器，但對儀器的物理位置沒有影響，見圖4。

1.3與沒有工作站但有USB串口輸出的儀器接口? 對于沒有工作站但有USB串口輸出的儀器，與用 RS232 串口連接的儀器類似，連接儀器的實現(xiàn)方式有2種：①安裝SW-LIMS的PC機(jī)直接通過USB串口連接儀器：安裝SW-LIMS的PC機(jī)直接通過USB口連接檢測儀器，只要儀器具有USB口，就可以連到SW-LIMS PC的COM口去，該種情況只需要儀器廠商提供USB口數(shù)據(jù)線，見圖5。②儀器與SW-LIMS PC通過多USB口連接：若每臺計算機(jī)只能連接1臺串口設(shè)備，存在成本高、需要網(wǎng)絡(luò)接口多、占用空間大等問題，因此采用USB串口轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)1臺PC機(jī)同時連接多臺串口設(shè)備，大大降低了PC機(jī)的購置成本，多名檢測者可同時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，互不干擾。如天平與SW-LIMS的PC就是通過多USB口連接實現(xiàn)，本項目中1臺PC最多連接8臺USB口儀器，并且按照連接同一房間內(nèi)的儀器考慮，沒有跨房間連接的情況，見圖6。

2實驗室Ruantstudio 7 flex熒光定量PCR儀接口的實現(xiàn)及改進(jìn)

2.1 實現(xiàn)? 我中心實驗室Ruantstudio 7 flex熒光定量PCR儀屬于帶有數(shù)據(jù)處理工作站的儀器，通過其自身攜帶的系統(tǒng)軟件的“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”功能將數(shù)據(jù)按設(shè)定的格式輸出到指定路徑下的文本文件，SW-LIMS 讀取此文件的內(nèi)容，按照既定的規(guī)則讀出所需的數(shù)據(jù)并寫入SW-LIMS數(shù)據(jù)庫的檢測結(jié)果字段，具體如下：導(dǎo)出的文件保存路徑：C：＼data，文件名：TR200。文件 TR200 中包含的內(nèi)容如下：①共創(chuàng)建兩個數(shù)據(jù)庫接口表，接口表的名稱分別為 downtable 和 uptable。②downtable 數(shù)據(jù)庫表記錄LIMS 下載內(nèi)容，其中包括檢測樣品樣號、下載時間等內(nèi)容。③uptable 數(shù)據(jù)庫表記錄實驗室設(shè)備系統(tǒng)上傳 LIMS 的內(nèi)容，其中包括檢測樣品號、檢測結(jié)果、上傳時間、數(shù)據(jù)讀取時間等內(nèi)容。

2.2 改進(jìn)? 考慮到實驗室Ruantstudio 7 flex熒光定量PCR儀的多病原樣本檢測特性，LIMS開發(fā)時改進(jìn)了接口技術(shù)，可對樣本進(jìn)行按類別編號分樣，滿足核酸檢測實驗對相同類別的樣本多次檢測的業(yè)務(wù)要求，保證核酸檢測結(jié)果在PCR儀生成后，檢測數(shù)據(jù)自動上傳至LIMS中每類樣本數(shù)據(jù)字段中。

3實施效果

SW-LIMS與熒光定量PCR儀對接后，避免了由于大量人工錄入數(shù)據(jù)導(dǎo)致的錯誤，節(jié)省了人工手抄數(shù)據(jù)的時間，使得檢測人員有充分時間分析實驗數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)條件下，每個項目在檢測的當(dāng)天無法提供最終的檢測數(shù)據(jù)，特別是出現(xiàn)疫情時，檢測人員經(jīng)常高強(qiáng)度持續(xù)工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及記錄填寫;而系統(tǒng)對接后，每個項目檢測總時長縮短到4～5 h，樣品檢測當(dāng)天就能夠出具最終結(jié)果，數(shù)據(jù)的及時性及準(zhǔn)確性都得到了極大的提高，電子檔案的完整性也得到了規(guī)范。

4總結(jié)

SW-LIMS與檢測儀器接口的實現(xiàn)是中心實驗室的LIMS開發(fā)需求的關(guān)鍵所在，通過接口技術(shù)的改進(jìn)和實施，實現(xiàn)了實驗室內(nèi)所有儀器與SW-LIMS的連接，減少了人為原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)出錯，避免檢測結(jié)果的質(zhì)量異議，減輕了實驗室管理人員和檢測人員的負(fù)擔(dān)，檢測人員有充分時間分析實驗數(shù)據(jù)，以中心實驗室熒光定量PCR對接后的效果為例，檢測效率可提高3～4倍以上，還實現(xiàn)了業(yè)務(wù)科室間檢測數(shù)據(jù)資源的信息共享，進(jìn)一步提高疾病控制檢測工作效率、服務(wù)水平和社會形象。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚樹寅，金海，耿彥飛，等.檢驗檢測認(rèn)證行業(yè)信息化發(fā)展趨勢[J].中國檢驗檢測，2019，27（4）：77-80.

[2]施驍俊.儀器數(shù)據(jù)采集功能在環(huán)境監(jiān)測LIMS中的應(yīng)用——以上海市寶山區(qū)環(huán)境監(jiān)測站為例[J].山東化工，2019，358（12）：194-195.

[3]王艷潔.基于LIMS臨床檢驗設(shè)備接口規(guī)范化應(yīng)用研究[D].北京交通大學(xué)，2017.

[4]郭曉敏，林偉強(qiáng)，鄒玉蘭.基于平板計算機(jī)的檢驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國藥事，2018，32（2）：216-220.

[5]聶真真，郝金義，王文靜，等.實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）在水環(huán)境監(jiān)測實驗室中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2019，183（3）：245-247.

[6]孫麗翠，杜玉萍，劉春麗，等.LIMS在科研型實驗室管理中的應(yīng)用研究[J].中國公共衛(wèi)生管理，2018，189（3）：364-367.

[7]張艷，肖凍，田甜，等.關(guān)于檢測實驗室LIMS系統(tǒng)確認(rèn)工作的探討[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2016，26（8）：1207-1208，1210.

[8]孟慶玉，李志嶺，孫雪麗.實驗室LIMS中質(zhì)量控制與管理信息化模塊的構(gòu)建及設(shè)計需求[J].河南預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2018，191（11）：807-809.

收稿日期：2019-09-11;修回日期：2019-12-09

編輯/王朵梅