實驗室自動化系統(tǒng)的建立與應(yīng)用

牛愛軍，王開森，張瑋瑋，孫曉，胡成進(jìn)

實驗室自動化系統(tǒng)的建立與應(yīng)用

牛愛軍，王開森，張瑋瑋，孫曉，胡成進(jìn)

實驗室自動化系統(tǒng)；檢驗流水線；信息學(xué)

實驗室自動化系統(tǒng)（laboratory automation system,LAS）又稱全實驗室自動化（total laboratory automation,TLA）,是指為了實現(xiàn)臨床實驗室中的幾個檢測系統(tǒng)如臨床化學(xué)、免疫學(xué)、血液學(xué)等的整合，將不同的分析儀器與分析前和分析后的實驗室分析系統(tǒng)通過自動化傳輸軌道串聯(lián)起來，在信息化網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)控制下，構(gòu)成流水線作業(yè)的組合，國內(nèi)也有稱臨床實驗室自動化檢驗流水線[1,2]。目前實驗室自動化檢驗系統(tǒng)流水線技術(shù)已日趨成熟，在世界范圍內(nèi)也得到相應(yīng)的重視和發(fā)展，是國際上臨床實驗室檢測自動化發(fā)展的趨勢，也是臨床室驗室發(fā)展的方向。筆者所在醫(yī)院2008-10引進(jìn)美國貝克曼庫爾特（BECMAN COULTER）公司的實驗室自動化系統(tǒng)，從標(biāo)本條碼識別→自動進(jìn)樣→自動離心→自動去蓋→對標(biāo)本進(jìn)行智能分杯→分送不同自動化分析系統(tǒng)→測定完成標(biāo)本自動加蓋→標(biāo)本自動進(jìn)冰箱儲存，實現(xiàn)了全自動化流水線操作，為目前國內(nèi)配置最齊，功能最全的實驗室自動化系統(tǒng)之一。現(xiàn)將實驗室自動化系統(tǒng)的建立與應(yīng)用情況介紹如下。

1 實驗室自動化系統(tǒng)建立前的準(zhǔn)備工作

1.1 預(yù)先規(guī)劃LAS的引進(jìn)和使用是一項綜合性的系統(tǒng)工程，需要根據(jù)檢驗科的場地及工作流程等，進(jìn)行周密而詳細(xì)的計劃。LAS的建立除了系統(tǒng)本身外，還涉及到水、電、氣路、網(wǎng)路構(gòu)建等多個方面，應(yīng)充分考慮各個環(huán)節(jié)。純水處理系統(tǒng)是實驗室自動化系統(tǒng)應(yīng)用中非常關(guān)鍵的部分，除了要保證水質(zhì)滿足實驗要求外，還要考慮水路對實驗室的安全及環(huán)境的影響。水處理系統(tǒng)運行時具有一定噪音且存在潛在的安全隱患，應(yīng)在實驗室外單獨安放，進(jìn)水及排水管路最好能鋪設(shè)在地下，并且在施工過程中防止水泥等雜物進(jìn)入管路中，使用前要充分沖洗，保證儀器用水質(zhì)量。實驗室自動化系統(tǒng)應(yīng)用中還要用到氣路，應(yīng)將氣路鋪設(shè)在地下并預(yù)留好氣管出口，氣泵運行時噪音較大，亦應(yīng)在實驗室外單獨安放。此外系統(tǒng)中涉及到的網(wǎng)線較多，亦應(yīng)鋪設(shè)在地下并與水路及氣路分開。

1.2 信息化建設(shè)引進(jìn)LAS系統(tǒng)后，必須建設(shè)符合LAS系統(tǒng)工作流程的實驗室信息管理系統(tǒng)（LIS）及醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（HIS）系統(tǒng)，應(yīng)用條形碼系統(tǒng)，從標(biāo)本采集開始使用條形碼，使其作為標(biāo)本的唯一標(biāo)識，上線后實現(xiàn)標(biāo)本的全自動化處理過程，最大限度發(fā)揮LAS系統(tǒng)的功能[3,4]。

2 實驗室自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

2.1 標(biāo)本進(jìn)樣模塊（inlet module and HM outlet module）inlet module及HM outlet module各有4個架子，每個架子可裝載50個標(biāo)本管，當(dāng)貼有條形碼的標(biāo)本管放置于架子上后，機(jī)械手將自動抓取標(biāo)本管并將其放入到流水線軌道上的標(biāo)本運載器（carrier）中進(jìn)行運輸，在通過第一個條碼閱讀器時，如果標(biāo)本條碼信息不能被控制臺preplink電腦接受（如標(biāo)本條碼不清、網(wǎng)絡(luò)通信錯誤及標(biāo)本測定項目不屬于本系統(tǒng)測定范圍時），該標(biāo)本管將被機(jī)械手抓取至HM outlet module。

3 實驗室自動化系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢及特點

3.1 提高實驗室管理水平LAS系統(tǒng)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及工業(yè)化高度發(fā)展的重要產(chǎn)物，它將計算機(jī)、電子學(xué)、仿生學(xué)和人工智能等高新技術(shù)綜合應(yīng)用到檢驗醫(yī)學(xué)專業(yè),是集多種輔助和分析單元為一體的分析系統(tǒng)，通過LAS系統(tǒng)的應(yīng)用，檢驗科的工作流程明顯簡化，實驗室在收到貼有條形碼的標(biāo)本后，可直接將標(biāo)本放置到進(jìn)樣模塊標(biāo)本架上，系統(tǒng)將自動進(jìn)行標(biāo)本識別、離心、去蓋、測試、存放等流水操作，大大簡化工作流程，此外，標(biāo)本核收、編號、患者資料錄入及儀器檢測項目錄入等大量工作均可由實驗室管理系統(tǒng)（LIS）自動完成，可顯著加強(qiáng)檢驗質(zhì)量管理，減少大量人工操作環(huán)節(jié)，極大地提高了工作效率并最大程度的避免或減少了人為出錯的機(jī)會，可有效降低差錯率，提高檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，為臨床提供高效優(yōu)質(zhì)的檢驗結(jié)果。

3.2 縮短標(biāo)本檢測周期（turn around time,TAT）未實現(xiàn)實驗室自動化前，標(biāo)本送達(dá)實驗室后，檢測周期要經(jīng)過患者登記、標(biāo)本編號、在LIS錄入患者信息、分離血清標(biāo)本進(jìn)行檢測、結(jié)果分析、報告?zhèn)魉团R床等步驟，整個過程所需時間長，實驗室自動化可明顯縮短標(biāo)本檢測周期。

3.3 提高實驗室的生物安全性標(biāo)本從進(jìn)樣、離心、分杯、檢測、復(fù)查及保存均在流水線上通過自動化完成，減少了檢驗技術(shù)人員與標(biāo)本的直接接觸的頻率，有效避免了標(biāo)本對操作者感染的機(jī)會及減少了實驗室的生物污染。

3.4 節(jié)約人力資源實驗室自動化系統(tǒng)應(yīng)用后所節(jié)省的人員可充實到臨床實驗室資源重組和利用，在某種程度上減少檢驗儀器的重復(fù)購置，節(jié)約成本。富余出來的工作人員可將更多的精力放到對檢驗結(jié)果的質(zhì)量控制上，并可開發(fā)新試驗、新技術(shù)，做一些深層次研究工作。

3.5 給患者帶來的好處實驗室自動化可提高檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和臨床診斷水平，減輕患者不必要的重復(fù)檢查；智能分杯系統(tǒng)的應(yīng)用，減少患者抽血量及標(biāo)本采集管數(shù)，可減輕患者痛苦及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；此外患者及時得到檢驗結(jié)果，縮短了候診時間。

[1]廖偉嬌，黎毅敏，陳濤，等.臨床實驗室全自動化系統(tǒng)檢驗流水線的建立與應(yīng)用[J].中華檢驗醫(yī)學(xué)雜志，2006，29（2）：188-189.

[2]丁紅香，陳新宇，李向陽，等.實驗室自動化系統(tǒng)應(yīng)用的初步體會[J].國外醫(yī)學(xué)臨床生物化學(xué)與檢驗學(xué)分冊，2005，26（9）：652-653.

[3]邱駿，顧國浩，周正康，等.條形碼技術(shù)在實驗室自動化建設(shè)中的應(yīng)用[J].臨床檢驗雜志，2008，26（6）：410-411.

[4]肖洪廣，范婷婷，陳濤，等.臨床實驗室信息系統(tǒng)對實驗室自動化系統(tǒng)樣本前處理流程監(jiān)控的實現(xiàn)[J].中華檢驗醫(yī)學(xué)雜志，2007，30（2）：217-218.

[2010-01-20收稿，2010-02-10修回]

TP274:R446

B

250031山東濟(jì)南，濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院實驗診斷科（牛愛軍，王開森，張瑋瑋，孫曉，胡成進(jìn)）

2.2 離心模塊（centrifuge module）該LAS配備有2臺離心機(jī)，每臺離心機(jī)每次最多可離心40管標(biāo)本，并可根據(jù)標(biāo)本管多少自動加平衡管，離心機(jī)轉(zhuǎn)速和離心時間均可以預(yù)設(shè)。當(dāng)carrier上的標(biāo)本管經(jīng)條碼閱讀器確認(rèn)后，如果標(biāo)本需要離心，則進(jìn)入離心模塊，由機(jī)械手自動抓取至離心機(jī)中進(jìn)行離心，離心后的標(biāo)本由機(jī)械手再抓取放置至軌道中的carrier中繼續(xù)前行。

2.3 血清水平檢測模塊（serum level detector module）標(biāo)本管進(jìn)入血清水平檢測模塊進(jìn)行血清水平檢測，以判斷血清容量是否可滿足分杯模塊分杯需要及線上儀器測定需要，防止儀器發(fā)生標(biāo)本針撞針錯誤。如果血清量少于預(yù)設(shè)血清量，則需分杯標(biāo)本無法進(jìn)行自動分杯，標(biāo)本及貼有條碼的分杯管將進(jìn)入標(biāo)本出口模塊（outlet module）的相應(yīng)設(shè)定區(qū)域，供操作者進(jìn)行人工處理，其余正常標(biāo)本繼續(xù)前行。

2.4 去蓋模塊（decapper module）去蓋模塊會自動去除標(biāo)本管的蓋子。

2.5 智能分杯模塊（aliquoter module）本LAS系統(tǒng)的智能分杯模塊包括標(biāo)本分裝單元和次級條形碼自動粘貼單元，可根據(jù)需要將原始標(biāo)本管中血清最多分出9根子管，并自動將分杯管貼上條形碼，原始標(biāo)本管進(jìn)行線上項目測定，分杯管自動進(jìn)入標(biāo)本出口模塊（outlet module）的相應(yīng)設(shè)定區(qū)域以進(jìn)行非線上項目測定（如一些腫瘤標(biāo)志物檢測及特定蛋白檢測等）。

2.6 儀器連接模塊（DXC connections module）此模塊可自動將離心去蓋后的標(biāo)本管通過機(jī)械臂加載到自動生化分析儀（DXC800）的標(biāo)本架中，標(biāo)本架隨后被自動推入儀器內(nèi)標(biāo)本轉(zhuǎn)盤進(jìn)行測試，并可根據(jù)檢測項目自動平衡標(biāo)本加載，確保完成所有測試，標(biāo)本高峰時可在幾臺生化分析儀間進(jìn)行平衡智能優(yōu)化，保證結(jié)果在最短時間內(nèi)發(fā)出。標(biāo)本吸樣完成后，機(jī)械臂將標(biāo)本管卸載到標(biāo)本運載器（carrier）上。

2.7 加蓋模塊（recapper module）加蓋模塊可自動對測試完成后的標(biāo)本進(jìn)行加蓋。

2.8 標(biāo)本存儲模塊（stockyard module）可在2～8℃儲存標(biāo)本3060管，測試完成后并被加蓋的標(biāo)本管通過機(jī)械手被自動抓取至stockyard中，每一管標(biāo)本在stockyard中的位置及測試信息均可在中央控制臺的DM2電腦中查詢到，如需對某管標(biāo)本進(jìn)行復(fù)檢，只需在DM2中點擊重做，該標(biāo)本管便會被機(jī)械手抓出并沿重做軌道進(jìn)入儀器內(nèi)進(jìn)行自動重檢。

2.9 出口模塊（outlet module）出口模塊共有4個架子，可根據(jù)需要在preplink電腦上進(jìn)行不同功能區(qū)域劃分，包括存放分杯量不足的標(biāo)本區(qū)域，按不同測試項目區(qū)分的分杯管存放區(qū)域，標(biāo)本未完成區(qū)域（pending rack）等。標(biāo)本到達(dá)出口模塊后，機(jī)械手可自動抓取標(biāo)本管放置于相應(yīng)區(qū)域。

[本文編輯：羨秋盛]