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浅谈LIMS和ELN与仪器的连接
作者:admin     责任编辑:admin     分享到:     2018年03月13日

仪器的连接始于早期一些学术实验室的研究人员为了自身工作方便而自行开发的简单程序,实现一些数据采集,二次处理,以及原始数据的解析等。一般都是实现从仪器到软件的数据单向传递。随着商业化仪器的大量使用,对数据的安全性、数据采集的合规性、大数据处理能力等要求不断提高,这些早期实验室自行开发的程序不再能满足现实的需要,但其带来的好处却是显而易见的,例如数据的可信度提高,减少书写错误,减轻人员工作负担等等。

市面上一些LIMS厂商也往往将其产品能采集多种仪器的数据,以及不断增补其支持连接的仪器列表作为其卖点,这其中往往不乏夸大之词。而国内在实验室建设方面向来就是重硬件,轻软件,但软件与仪器之间的接口促成了硬件与软件之间的结合,不能不说软件沾了硬件的光,上至领导,下至百姓,都十分热衷于此话题,毕竟这个比较接地气,这个地气就是大家引以为傲的贵重仪器。本文虽然讨论仪器的接口方式与技术,但LIMS/ELN的核心价值并不在于此,请读者不要舍本逐末。企业应用LIMS系统,主要应该是希望LIMS系统能有助于改善实验室样品分析流程,避免在样品检测过程中人为因素对检测结果的影响,其次是实现检测数据采集、处理和统计的自动化,提高工作效率,为产品质量分析提供充分可靠的依据。例如:天健通泰科技的神鹰®LIMS是面向标准化实验室推出的具有行业领先技术的实验室管理系统。神鹰®LIMS满足ISO/IEC:17025体系的全部要求,对实验室的资源、样品、分析任务、实验结果、质量控制等进行合理有效的科学管理。另外,神鹰®LIMS可保证您实验室数据的完整性、合法性以及可追溯性;极大地减少了实验室管理的人工成本,使得错综复杂的流程管理能够有条不紊的进行。

仪器输出数据的方式,决定了相关软件能够以何种方式去读取测试数据。

第一种方式是直接读取仪器发送的信号,这种方式一般是针对简单数据类型的仪器,如普通电子天平,pH计等,这些小型仪器有些没有任何数据输出端口,这种类型不可能实现数据的导出,在此不做论述。对于一些具有RS232串口的仪器,一般有两种处理方法,一种是使用第三方软件采集串口数据写成文本文件,LIMS或ELN对该文本文件进行解析后读取到软件特定区域中,但这种方法实验人员操作不直观,测试数据和样品编号,分析项目之间容易出现串号,目前已经很少使用。第二种方法是LIMS或ELN直接读取串口数据,在很多LIMS和ELN软件中都有特定模块用于读取和解析,并且可以根据仪器的不同进行配置。对于串口来说,只要为每一台仪器设置好其对应的数据传输参数(端口号,波特率,奇偶校验,数据位数,停止位数等)即可。用户可以查阅串口设备设置信息及通信线的使用说明书获取相关参数。在安装调试时,可以使用Windows XP系统提供的超级终端程序,Win7已经取消超级终端程序,需要单独下载安装。

第二种是基于文件的解析,这种方式适合于有工作站的仪器,当前的分析仪器一般会产生标准化的数据文件格式,如ASCⅡ、CSV、GAML、AnIML等。安捷伦的色谱类单机版仪器,样品分析的数据文件都存放在本地计算机上,通过工作站软件的“报告”,或“导出数据功能”将数据按设定的格式输出到文本文件,由LIMS/ELN中的相应模块读取此文件的内容,按照设定的规则读出所需数据并写入到LIMS/ELN的特定字段中。在这里,需要对输出报告文件有严格的格式要求,包含必要的元数据以定位和提取数据,包括为色谱峰起名等方法,去掉文件头和文件尾等无用信息,或者还要对这些解析出的一次数据做一些计算和修约处理才能得到符合要求的结果数据。为了保证这些文件不会被重复解析,一般解析完一个,系统会自动删除一个,也有采用对解析果的文件进行重命名的方法。

大部分LIMS软件虽然号称可以与各种仪器工作站实现对接,但大部分都是采取利用接口程序二次处理仪器软件已经导出的特定格式文件的方式。业内软件公司这么多,数据标准其实是没有统一的,不同品牌的仪器输出文件格式可能会有不同,能够采集到哪些数据信息,完全受制于仪器工作站本身的导出文件。对于一些特殊化的用户需求,则需要编写不同的程序代码;同一品牌不同型号的仪器如果输出文件格式相同,则可以共用相同的程序代码。当前市场上许多主流的LIMS/ELN都具备文件解析策略的配置功能,省去了独立编写代码的麻烦,可以根据用户定义的元数据生成解析规则,用户还可以根据需要进行代码的修改。在标准化的检测实验室,采用文件解析法的范例比较多,这些实验室大都采用了LIMS系统,在提升系统实施质量和规范管理的同时,自动化的分析报告解析与上传真正起到了减轻员工工作负担的作用,提高了终端用户的满意度和系统的接受程度,多少为LIMS挽回了一些声誉。

第三种是基于数据库的连接,

以Water仪器为代表的色谱工作站采用Oracle关系型数据库存储和检索色谱分析数据,其他应用程序如果需要读取某个样品的分析数据,可通过ODBC(Open DataBase Connectivity)开放数据库连接,JDBC、OLE DB ,ActiveX DataObject(ADO)等数据库通用编程接口进行访问。这种方式提供了极大的灵活性,可以对仪器数据进行更宽范围上的提取和更加灵活的筛选,突破了传统局限于已导出文本报告的限制,对于大量数据的分析和利用潜力十分大,但由于其基于数据库,普通的实验室人员学习和使用会有一定的难度。

我们在比较和选择LIMS和ELN软件时,与仪器的接口是一个评价的指标,但不是唯一的指标,。对于LIMS来说,不在于其能不能连仪器,可连接仪器数量的多少(对于软件来说,没有什么东西是绝对不能做的),采用什么样的方式去连,而是接口实现方式的难易程度,用户操作过程是否简便,用户能否快速掌握仪器接口的操作方法,在采购新仪器后不依赖于软件供应商就能实现与LIMS的连接。到目前为止,没有一种神奇的系统,或是驱动程序,或是先进的数据格式之类的方法让仪器的连接简单到即插即用。在实际情况中,即便什么都匹配上了,我们可能仍然需要对仪器接口作一些定制化工作或是进行一些调整,因为不同的单位,不同业务人员在仪器,仪器软件系统,数据的使用上不可避免会有差异化存在。

想要成功地实现LIMS/ELN与仪器的接口,各实验室必须从三个方面下功夫:实验室管理需求,实验人员的直接需求,仪器产生数据的特点,在选商之前要将三方面结合起来综合考虑形成包含定性和定量措施的业务论证报告。

(转自:“实验室信息化与自动化”微信公众号)

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