LIMS与检测仪器接口技术实现数据自动化采集

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　　摘要：实验室信息管理系统（LIMS）是规范实验室操作、提高实验室管理的平台和途径，自动采集检测仪器数据在LIMS的实现是提高数据准确性，加强管理效能的一个重要环节。本文在介绍本中心LIMS与检测仪器接口的基础上，结合北京三维天地公司 LIMS（SW-LIMS）项目的实践经验，以中心实验室Ruantstudio 7 flex荧光定量PCR仪为例，对LIMS接口的改进及效果进行了分析，旨在为业务科室间检测数据资源的信息共享提供参考。
　　关键词：LIMS;PCR仪;接口;数据采集
　　中图分类号：TP274                                  文献标识码：B                                  DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.03.006
　　文章编号：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
　　现代检验检测实验室的一个重要特点就是利用实验仪器代替传统的手工检测方法，在实验室信息管理系统（LIMS）未与检测仪器对接前，检测仪器产生的数据都是通过人工录入到LIMS中，再经过三级审核形成最终的检测报告[1]。手工录入易造成数据错误或偏差，增加了检测科室核对数据和修改数据的工作量，降低了工作效率[2]。随着信息技术的发展，LIMS和设备接口技术得以实现，LIMS可自动采集检测仪器的数据[3，4]。检测仪器和LIMS接口的使用，提高了实验数据的准确性、溯源性和数据的自动化管理，同时也满足了检验检测人员减少人工录入和加强实验室管理的目标[5，6]。在疾病预防控制中心检测实验室，荧光定量PCR仪对日常监测的流行性感冒、手足口病、肠道传染病、呼吸道传染病等常规监测病种需要48 h内出具检测结果，如果核酸检测结果为阳性，要在2 h内上报上级部门进行复核;如果发生疫情，结果的准确性、及时性更为迫切。传染病监测是疾控实验室的首要任务，但目前检测过程复杂、耗时长，工作强度大，检测效率低[7]。而LIMS与荧光定量PCR仪对接后可实现自动化检测，释放人力资源，降低劳动强度，避免因人工录入错误导致的质量异议发生。考虑到荧光定量PCR仪可检测样本范围广的特性，本文提出了LIMS与荧光定量PCR仪接口的实现技术，由LIMS系统接收样本信息后，自动分配PCR仪，将检测信息发送给实验设备，检测结束后将结果数据返回 LIMS 系统，经由检查人员审核即可，现将实现情况介绍如下。
　　1 SW-LIMS与检测仪器接口概述
　　我中心正在开发的三维天地LIMS（SW-LIMS）已经与不同厂商的数百种检测仪器建立了接口连接，内置的DCU（数据采集模块）向导可以引导用户如何打开文件，从文件中解析相关数据，同时将数据采集到SW-LIMS的数据库中[8]。我中心实验室检测仪器种类繁多，样品理化分析仪器包括气相色谱仪、高效液相色谱仪、原子吸收风光光度计、连续流动分析仪、原子荧光光度计、气相色谱-质谱仪、液相色谱-质谱仪等;病原样本分析仪器包括荧光定量PCR仪、酶标仪、细菌鉴定仪、生物质谱仪等;样品前处理及称量所用的各类电子天平等;SW-LIMS提供的数据自动采集的方法按照以上检测仪器分為3类：①自带附属工作站的仪器;②没有数据工作站但可以通过RS232串口输出数据的仪器;③没有工作站但有USB串口输出的仪器。根据仪器本身的性质均能达到接口连接，将对应分析报告或谱图自动与系统流程数据关联，随时满足溯源需求。当发现分析报告或谱图有问题时，支持重新采集并能够实现系统自动与实际样品关联绑定。 　　1.1与自带附属工作站的仪器的接口  对于自带附属工作站软件的检测仪器，仪器的工作站软件可以将结果文件输出为ASCⅡ文本格式，通过SW-LIMS系统内预先定制的DCU，可以自动将检测仪器结果数据采集到SW-LIMS的数据库检测结果字段。这种方法需要检测仪器工作站配备网卡联网，同时为节省PC数量，仪器工作站可以同时安装SW-LIMS客户端软件，作为SW-LIMS的客户端使用，见图1。
　　1.2与通过RS232串口输出数据的检测仪器接口  对于有RS232串口信号输出的分析检测仪器，SW-LIMS的接口有3种：①安装SW-LIMS的PC机直接通过RS232口连接检测仪器：只要仪器具有RS232的输出信号，就可以连到SW-LIMS PC的COM口去，此时只需要仪器厂商或LIMS供应商提供连接电缆，见图2。②安装SW-LIMS的PC机通过RS232串口扩展卡连接仪器：使用这种连接方式时，理论上1台PC机可以处理的仪器没有限制，但由于硬件局限性和实际工作的需要，连接太多分析频度较高的样品会影响到检测速度。因此在本项目中，推荐1台PC最多用8口RS232串口扩展卡，连接8台仪器，并且按照连接在同一房间内的仪器考虑，不设置跨房间连接，见图3。③安装SW-LIMS的PC机通过RS232-TCP/IP转换器连接仪器，应用该种连接方式，1台PC机可以处理的仪器同样没有限制，出于实际工作，本项目中1台PC最多连接8台仪器，但对仪器的物理位置沒有影响，见图4。
　　1.3与没有工作站但有USB串口输出的仪器接口  对于没有工作站但有USB串口输出的仪器，与用 RS232 串口连接的仪器类似，连接仪器的实现方式有2种：①安装SW-LIMS的PC机直接通过USB串口连接仪器：安装SW-LIMS的PC机直接通过USB口连接检测仪器，只要仪器具有USB口，就可以连到SW-LIMS PC的COM口去，该种情况只需要仪器厂商提供USB口数据线，见图5。②仪器与SW-LIMS PC通过多USB口连接：若每台计算机只能连接1台串口设备，存在成本高、需要网络接口多、占用空间大等问题，因此采用USB串口转换器实现1台PC机同时连接多台串口设备，大大降低了PC机的购置成本，多名检测者可同时进行数据采集，互不干扰。如天平与SW-LIMS的PC就是通过多USB口连接实现，本项目中1台PC最多连接8台USB口仪器，并且按照连接同一房间内的仪器考虑，没有跨房间连接的情况，见图6。
　　2实验室Ruantstudio 7 flex荧光定量PCR仪接口的实现及改进
　　2.1 实现  我中心实验室Ruantstudio 7 flex荧光定量PCR仪属于带有数据处理工作站的仪器，通过其自身携带的系统软件的“导出数据”功能将数据按设定的格式输出到指定路径下的文本文件，SW-LIMS 读取此文件的内容，按照既定的规则读出所需的数据并写入SW-LIMS数据库的检测结果字段，具体如下：导出的文件保存路径：C：＼data，文件名：TR200。文件 TR200 中包含的内容如下：①共创建两个数据库接口表，接口表的名称分别为 downtable 和 uptable。②downtable 数据库表记录LIMS 下载内容，其中包括检测样品样号、下载时间等内容。③uptable 数据库表记录实验室设备系统上传 LIMS 的内容，其中包括检测样品号、检测结果、上传时间、数据读取时间等内容。
　　2.2 改进  考虑到实验室Ruantstudio 7 flex荧光定量PCR仪的多病原样本检测特性，LIMS开发时改进了接口技术，可对样本进行按类别编号分样，满足核酸检测实验对相同类别的样本多次检测的业务要求，保证核酸检测结果在PCR仪生成后，检测数据自动上传至LIMS中每类样本数据字段中。
　　3实施效果
　　SW-LIMS与荧光定量PCR仪对接后，避免了由于大量人工录入数据导致的错误，节省了人工手抄数据的时间，使得检测人员有充分时间分析实验数据。在传统条件下，每个项目在检测的当天无法提供最终的检测数据，特别是出现疫情时，检测人员经常高强度持续工作，进行数据分析及记录填写;而系统对接后，每个项目检测总时长缩短到4～5 h，样品检测当天就能够出具最终结果，数据的及时性及准确性都得到了极大的提高，电子档案的完整性也得到了规范。
　　4总结
　　SW-LIMS与检测仪器接口的实现是中心实验室的LIMS开发需求的关键所在，通过接口技术的改进和实施，实现了实验室内所有仪器与SW-LIMS的连接，减少了人为原因导致的数据出错，避免检测结果的质量异议，减轻了实验室管理人员和检测人员的负担，检测人员有充分时间分析实验数据，以中心实验室荧光定量PCR对接后的效果为例，检测效率可提高3～4倍以上，还实现了业务科室间检测数据资源的信息共享，进一步提高疾病控制检测工作效率、服务水平和社会形象。
　　参考文献：
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　　[4]郭晓敏，林伟强，邹玉兰.基于平板计算机的检验数据采集系统的设计与实现[J].中国药事，2018，32（2）：216-220.
　　[5]聂真真，郝金义，王文静，等.实验室信息管理系统（LIMS）在水环境监测实验室中的应用[J].通信电源技术，2019，183（3）：245-247.
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　　[8]孟庆玉，李志岭，孙雪丽.实验室LIMS中质量控制与管理信息化模块的构建及设计需求[J].河南预防医学杂志，2018，191（11）：807-809.
　　收稿日期：2019-09-11;修回日期：2019-12-09
　　编辑/王朵梅
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