免疫分析儀質(zhì)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳開霞　陳雪

摘要摘要：免疫分析儀是臨床免疫檢驗(yàn)學(xué)不可或缺的檢測設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控免疫分析儀使用狀態(tài)對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量非常重要。免疫分析儀作為獨(dú)立的系統(tǒng)，在運(yùn)行中產(chǎn)生大量的系統(tǒng)日志、樣本數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)。設(shè)計(jì)了一款質(zhì)控網(wǎng)站，收集存儲(chǔ)這些信息，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)、分析，從機(jī)器日志信息中提取機(jī)器的錯(cuò)誤代碼，統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤代碼按時(shí)間、機(jī)器的分布，統(tǒng)計(jì)出樣本使用量隨時(shí)間的分布，從質(zhì)控校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)不同項(xiàng)目試劑批次的質(zhì)控校準(zhǔn)結(jié)果，為查找設(shè)計(jì)缺陷和質(zhì)量問題，制定生產(chǎn)銷售策略提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：免疫分析儀；阿里云；AngularJS；MongoDB；數(shù)據(jù)庫

DOIDOI：10.11907/rjdk.171104

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2017）005010303

0引言

在軟件開發(fā)中，日志系統(tǒng)[1]是一個(gè)基礎(chǔ)組件，應(yīng)用十分廣泛。免疫分析儀系統(tǒng)軟件運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)日志，包含機(jī)器執(zhí)行的指令、用戶操作的步驟、機(jī)器定標(biāo)信息、樣本信息、運(yùn)行指令的錯(cuò)誤代碼等，這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，無法使用和分析，儀器出現(xiàn)問題，廠家只能派售后工程師現(xiàn)場維修，整個(gè)過程周期長、反應(yīng)慢。因此，對(duì)這些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、統(tǒng)計(jì)對(duì)儀器生產(chǎn)廠家有著非常大的意義。錯(cuò)誤代碼的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以發(fā)給研發(fā)部門優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，給售后部門作為儀器質(zhì)量監(jiān)控，用量統(tǒng)計(jì)提供給市場部門做市場分析。

免疫分析儀質(zhì)控系統(tǒng)搭建在阿里云服務(wù)器上，后端使用MongoDB 和Mysql 協(xié)同備份方案[2]，前端使用最流行的AngularJS框架[3]。本文從需求分析、技術(shù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等方面闡述了免疫分析儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。

1需求分析

1.1用戶需求

系統(tǒng)有用戶登陸界面、功能列表、裝機(jī)信息錄入界面、日志查詢界面、質(zhì)控校準(zhǔn)查詢界面、質(zhì)控校準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果查詢界面、錯(cuò)誤信息統(tǒng)計(jì)查詢界面等。

1.2配套軟件和數(shù)據(jù)需求

免疫分析儀質(zhì)控網(wǎng)站產(chǎn)生的日志數(shù)據(jù)文件分為qualityLog.txt、qualitiSample.txt、qualityControl.txt 、qualityCailibration.txt 四類文件。 qualityLog文件記錄了儀器運(yùn)行時(shí)的指令名稱、指令完成時(shí)間、指令錯(cuò)誤代碼。日志信息用結(jié)構(gòu)語言描述[4]；qualitiSample記錄了免疫分析儀的樣本使用信息，包括樣本時(shí)間、樣本容器、樣本項(xiàng)目、試劑批號(hào)、樣本結(jié)果、樣本錯(cuò)誤代碼；qualityControl記錄了免疫分析儀的質(zhì)控結(jié)果，包括質(zhì)控時(shí)間、質(zhì)控項(xiàng)目、質(zhì)控品批號(hào)、質(zhì)控錯(cuò)誤代碼；qualityCailibration記錄了免疫分析儀的校準(zhǔn)結(jié)果，包括校準(zhǔn)時(shí)間、校準(zhǔn)品批號(hào)、校準(zhǔn)錯(cuò)誤碼。質(zhì)控系統(tǒng)搭建在阿里云服務(wù)器端。免疫分析儀系統(tǒng)軟件將這4份文件分裝成小包，通過自動(dòng)適配3G/4G 網(wǎng)絡(luò)的DTU發(fā)送到服務(wù)器端。

1.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求

存儲(chǔ)機(jī)器每天運(yùn)行產(chǎn)生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)qualityLog、qualitySample、qualityControl、qualityCailibration等，從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出有價(jià)值的信息。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要安全、穩(wěn)定，數(shù)據(jù)處理要迅速流暢。

使用Mysql存儲(chǔ)，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)預(yù)處理，從日志信息中提取錯(cuò)誤代碼，樣本信息中提取樣本使用量，分析結(jié)果采用MongoDB存儲(chǔ)。MongoDB集合中數(shù)據(jù)是“鍵-值”對(duì)格式，因此日志數(shù)據(jù)也轉(zhuǎn)換為“鍵-值”對(duì)的格式。

1.4系統(tǒng)功能需求

Machine 表記錄裝機(jī)信息，有增刪改查篩選功能。Log表存儲(chǔ)日志信息，可以按時(shí)間、machine id查詢；樣本信息表存儲(chǔ)qualitiSample.txt 信息，可以按時(shí)間、machine id查詢；質(zhì)控表存儲(chǔ)qualityControl.txt，可以按時(shí)間machine id查詢；校準(zhǔn)表存儲(chǔ)QualityCailibration.txt， 可以按時(shí)間machine id查詢。

按照錯(cuò)誤代碼、時(shí)間、machine id統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤信息；按照項(xiàng)目、時(shí)間、machine id統(tǒng)計(jì)樣本使用數(shù)量；按照時(shí)間、省份統(tǒng)計(jì)試劑使用數(shù)量；按照項(xiàng)目、時(shí)間、machine id結(jié)果分布統(tǒng)計(jì)質(zhì)控結(jié)果；按照項(xiàng)目、時(shí)間、machine id結(jié)果分布統(tǒng)計(jì)校準(zhǔn)結(jié)果。

2關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1Web前端使用AngularJS框架

AngularJS[5] 是一個(gè)為動(dòng)態(tài)Web應(yīng)用設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)框架，使用HTML作為模板語言，通過擴(kuò)展HTML的語法，能更清楚、簡潔地構(gòu)建應(yīng)用組件。它的創(chuàng)新點(diǎn)在于利用數(shù)據(jù)綁定和依賴注入，不用再寫大量代碼。這些都通過瀏覽器端的Javascript實(shí)現(xiàn)，這也使得它能夠完美地和任何服務(wù)器端技術(shù)結(jié)合。AngularJS特點(diǎn)如下：

（1）數(shù)據(jù)的雙向綁定。綁定時(shí)其中之一發(fā)生更改，另一方會(huì)隨之變化，但不用寫任何代碼。

（2）依賴注入。將后端語言的設(shè)計(jì)模式賦予前端代碼，意味著前端代碼可以提高重用性和靈活性，未來的模式可能將大量操作放在客戶端，服務(wù)端只提供數(shù)據(jù)來源和其它客戶端無法完成的操作。

（3）代碼模塊化。每個(gè)模塊的代碼獨(dú)立擁有自己的作用域、model、controller等。

（4）強(qiáng)大的directive可以將很多功能封裝成HTML的tag、屬性或者注釋等，這大大美化了HTML結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了可閱讀性。

2.2MongoDB 和Mysql 協(xié)同備份方案

每臺(tái)機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)時(shí)刻都在增加，為了緩解存儲(chǔ)壓力，提高數(shù)據(jù)檢索效率，采用非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫MongoDB 和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)褲Mysql協(xié)同備份的方案，用Mysql 存儲(chǔ)裝機(jī)信息、日志信息、檢測的樣本信息、試劑定標(biāo)信息、機(jī)器質(zhì)控信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用MongoDB存儲(chǔ)樣本統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)、質(zhì)控統(tǒng)計(jì)、校準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的核心功能就是存儲(chǔ)機(jī)器的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，功能展示如圖1所示。

由于文章篇幅有限，本文只舉例說明統(tǒng)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)部分只展現(xiàn)裝機(jī)信息表、日志信息、質(zhì)控信息。預(yù)處理部分只針對(duì)日志信息的預(yù)處理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)部分只展現(xiàn)用量統(tǒng)計(jì)和校準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)

3.2前端框架設(shè)計(jì)

前端框架開發(fā)必須使用的庫有：angularjs1.2.13庫、bootstrap3.3.5庫、css庫、jquery庫。js 代碼設(shè)計(jì)：將通用指令寫到direction.js， 將同樣服務(wù)寫入service.js，將路由控制寫入route.js，所有js代碼在index.html中加載。

3.3系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)分為登陸模塊、功能導(dǎo)航模塊、儀器注冊(cè)功能模塊、log查詢模塊、樣本查詢模塊、質(zhì)控查詢模塊、校準(zhǔn)查詢模塊、試劑用量統(tǒng)計(jì)、錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)、質(zhì)控統(tǒng)計(jì)、校準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)等。

使用用戶名密碼登陸系統(tǒng)，登陸后展現(xiàn)給用戶的是功能導(dǎo)航模塊。根據(jù)功能導(dǎo)航鏈接，分別進(jìn)入不同的功能模塊。比如點(diǎn)擊進(jìn)入儀器注冊(cè)模塊，填寫儀器注冊(cè)信息，可對(duì)注冊(cè)的信息進(jìn)行查詢、修改、刪除。又比如，點(diǎn)擊進(jìn)入校準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)模塊，輸入時(shí)間、項(xiàng)目批號(hào)、machine id ，點(diǎn)擊查詢，即可展現(xiàn)該機(jī)器的校準(zhǔn)結(jié)果隨時(shí)間的分布圖。

其它模塊工作流程基本類似。

3.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

Mysql總共設(shè)計(jì)了7張表用來存儲(chǔ)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。Machine 表用于記錄裝機(jī)信息；log表用于存放客戶端發(fā)送來的qualityLog.txt數(shù)據(jù)；sample表用于存放qualitiSample.txt數(shù)據(jù)；Calibration表用于存放QualityCailibration.txt數(shù)據(jù)；qualitycontrol表用于存放QualityCailibration.txt數(shù)據(jù)；User表用于存放系統(tǒng)用戶信息（見表1）。

MongoDB 旨在為Web應(yīng)用提供可擴(kuò)展的高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案[6]。MongoDB 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為一個(gè)文檔，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由鍵值（key→value）對(duì)組成。MongoDB 文檔類似于 JSON 對(duì)象。字段值可以包含其它文檔、數(shù)組及文檔數(shù)組。Mongo支持豐富的查詢表達(dá)式。查詢指令使用JSON形式標(biāo)記，可輕易查詢文檔中內(nèi)嵌的對(duì)象及數(shù)組。

MongoDB總共設(shè)計(jì)4張表：①LogStatistic StatusAction 對(duì)日志信息做預(yù)處理，通過正則匹配從日志中提取用量、錯(cuò)誤代碼；②ErrorCodeStatisticCount用于存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)出來的錯(cuò)誤信息；③MachineStatisticCount 用于統(tǒng)計(jì)機(jī)器使用時(shí)間、區(qū)域；④MachineUsageCount統(tǒng)計(jì)機(jī)器用戶量、成功率和失敗率（見表2）。

3.5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

軟件的運(yùn)行結(jié)果：進(jìn)入項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)界面，輸入測試機(jī)器的機(jī)器名：測試機(jī)，機(jī)器的ID號(hào)：23，測試的項(xiàng)目：PCT，點(diǎn)擊Count， 圖2為23號(hào)機(jī)器PCT項(xiàng)目本周內(nèi)的使用量分布。

校準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)。進(jìn)入校準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)界面，輸入統(tǒng)計(jì)的起始截至?xí)r間，輸入統(tǒng)計(jì)的試劑批號(hào)，點(diǎn)擊chart即可得到結(jié)果。圖3展現(xiàn)了所有注冊(cè)機(jī)器的001306151521（PCT）校準(zhǔn)結(jié)果分布。

4結(jié)語

本文從需求分析、業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、核心技術(shù)等方面，對(duì)免疫分析儀質(zhì)控系統(tǒng)作了詳細(xì)的分析和研究。該系統(tǒng)可以分析客戶行為、輔助制定營銷策略，查找設(shè)計(jì)缺陷和質(zhì)量問題。但系統(tǒng)功能還不夠完善，還有很多有價(jià)值的信息沒有挖掘出來，后期會(huì)繼續(xù)開展相關(guān)研究。

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