LIMS與檢測儀器接口技術實現數據自動化采集

黃曉鳳　王會波　李長青

摘要：實驗室信息管理系統（LIMS）是規范實驗室操作、提高實驗室管理的平臺和途徑，自動采集檢測儀器數據在LIMS的實現是提高數據準確性，加強管理效能的一個重要環節。本文在介紹本中心LIMS與檢測儀器接口的基礎上，結合北京三維天地公司 LIMS（SW-LIMS）項目的實踐經驗，以中心實驗室Ruantstudio 7 flex熒光定量PCR儀為例，對LIMS接口的改進及效果進行了分析，旨在為業務科室間檢測數據資源的信息共享提供參考。

關鍵詞：LIMS;PCR儀;接口;數據采集

中圖分類號：TP274? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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傳統的手工檢測方法，在實驗室信息管理系統（LIMS）未與檢測儀器對接前，檢測儀器產生的數據都是通過人工錄入到LIMS中，再經過三級審核形成最終的檢測報告[1]。手工錄入易造成數據錯誤或偏差，增加了檢測科室核對數據和修改數據的工作量，降低了工作效率[2]。隨著信息技術的發展，LIMS和設備接口技術得以實現，LIMS可自動采集檢測儀器的數據[3，4]。檢測儀器和LIMS接口的使用，提高了實驗數據的準確性、溯源性和數據的自動化管理，同時也滿足了檢驗檢測人員減少人工錄入和加強實驗室管理的目標[5，6]。在疾病預防控制中心檢測實驗室，熒光定量PCR儀對日常監測的流行性感冒、手足口病、腸道傳染病、呼吸道傳染病等常規監測病種需要48 h內出具檢測結果，如果核酸檢測結果為陽性，要在2 h內上報上級部門進行復核;如果發生疫情，結果的準確性、及時性更為迫切。傳染病監測是疾控實驗室的首要任務，但目前檢測過程復雜、耗時長，工作強度大，檢測效率低[7]。而LIMS與熒光定量PCR儀對接后可實現自動化檢測，釋放人力資源，降低勞動強度，避免因人工錄入錯誤導致的質量異議發生?？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儀接口的實現技術，由LIMS系統接收樣本信息后，自動分配PCR儀，將檢測信息發送給實驗設備，檢測結束后將結果數據返回 LIMS 系統，經由檢查人員審核即可，現將實現情況介紹如下。

1 SW-LIMS與檢測儀器接口概述

我中心正在開發的三維天地LIMS（SW-LIMS）已經與不同廠商的數百種檢測儀器建立了接口連接，內置的DCU（數據采集模塊）向導可以引導用戶如何打開文件，從文件中解析相關數據，同時將數據采集到SW-LIMS的數據庫中[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、原子吸收風光光度計、連續流動分析儀、原子熒光光度計、氣相色譜-質譜儀、液相色譜-質譜儀等;病原樣本分析儀器包括熒光定量PCR儀、酶標儀、細菌鑒定儀、生物質譜儀等;樣品前處理及稱量所用的各類電子天平等;SW-LIMS提供的數據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沒有數據工作站但可以通過RS232串口輸出數據的儀器;③沒有工作站但有USB串口輸出的儀器。根據儀器本身的性質均能達到接口連接，將對應分析報告或譜圖自動與系統流程數據關聯，隨時滿足溯源需求。當發現分析報告或譜圖有問題時，支持重新采集并能夠實現系統自動與實際樣品關聯綁定。

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果文件輸出為ASCⅡ文本格式，通過SW-LIMS系統內預先定制的DCU，可以自動將檢測儀器結果數據采集到SW-LIMS的數據庫檢測結果字段。這種方法需要檢測儀器工作站配備網卡聯網，同時為節省PC數量，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串口輸出數據的檢測儀器接口? 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供應商提供連接電纜，見圖2。②安裝SW-LIMS的PC機通過RS232串口擴展卡連接儀器：使用這種連接方式時，理論上1臺PC機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串口擴展卡，連接8臺儀器，并且按照連接在同一房間內的儀器考慮，不設置跨房間連接，見圖3。③安裝SW-LIMS的PC機通過RS232-TCP/IP轉換器連接儀器，應用該種連接方式，1臺PC機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，連接儀器的實現方式有2種：①安裝SW-LIMS的PC機直接通過USB串口連接儀器：安裝SW-LIMS的PC機直接通過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口數據線，見圖5。②儀器與SW-LIMS PC通過多USB口連接：若每臺計算機只能連接1臺串口設備，存在成本高、需要網絡接口多、占用空間大等問題，因此采用USB串口轉換器實現1臺PC機同時連接多臺串口設備，大大降低了PC機的購置成本，多名檢測者可同時進行數據采集，互不干擾。如天平與SW-LIMS的PC就是通過多USB口連接實現，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儀接口的實現及改進

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

2.2 改進? 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開發時改進了接口技術，可對樣本進行按類別編號分樣，滿足核酸檢測實驗對相同類別的樣本多次檢測的業務要求，保證核酸檢測結果在PCR儀生成后，檢測數據自動上傳至LIMS中每類樣本數據字段中。

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據導致的錯誤，節省了人工手抄數據的時間，使得檢測人員有充分時間分析實驗數據。在傳統條件下，每個項目在檢測的當天無法提供最終的檢測數據，特別是出現疫情時，檢測人員經常高強度持續工作，進行數據分析及記錄填寫;而系統對接后，每個項目檢測總時長縮短到4～5 h，樣品檢測當天就能夠出具最終結果，數據的及時性及準確性都得到了極大的提高，電子檔案的完整性也得到了規范。

4總結

SW-LIMS與檢測儀器接口的實現是中心實驗室的LIMS開發需求的關鍵所在，通過接口技術的改進和實施，實現了實驗室內所有儀器與SW-LIMS的連接，減少了人為原因導致的數據出錯，避免檢測結果的質量異議，減輕了實驗室管理人員和檢測人員的負擔，檢測人員有充分時間分析實驗數據，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，還實現了業務科室間檢測數據資源的信息共享，進一步提高疾病控制檢測工作效率、服務水平和社會形象。

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收稿日期：2019-09-11;修回日期：2019-12-09

編輯/王朵梅