主题：【分享】略谈实验室信息管理系统的设计（LIMS）及在企业的实现

四、LIMS的设计特点
　　适应现代化企业发展的的实验室必须要建立起完备的质量管理体系，因而需要一套科学的LIMS软件，它应既能满足目前的业务状况，又能适应未来不断增长业务需求，具有灵活的可扩充性。因此，大规模的LIMS软件技术，往往要在经验丰富的实验室管理人员的协助下，集多位计算机专业人员共同开发设计而成。
　　根据国内外优秀的LIMS技术应用的成功经验，可以总结出近几年设计的LIMS具备以下几个最基本特点：
• 技术上具有先进性、高效性、实用性、安全性；
• 数据管理功能完善，数据的采集、处理、发布过程中不会出现数据丢失、改变的问题；
• 界面友好，操作简便，使用Web数据库技术和统一的浏览器界面；
• 自动化程度高，网络结构设计简单；
• 模块化设计，易于扩充功能；
• 符合ISO/IEC导则25的规范要求，符合实验室管理特点；
• 投资少，最大限度保护用户的投资；
• 产品设计灵活，客户化周期短。

五、LIMS的组成模块与设计
　　各种LIMS的实际设计技术和特点差别较大，但基本的设计思路与原理比较一致。下面结合某单位下属部门一个小型LIMS设计工作，谈一下LIMS的实际功能模块设计。各单位应根据实际条件、经济能力，按照经济实用的原则来设计。
　　本例是某单位下属的一个小化验室数据管理LIMS。该单位的实验室比较多，地理位置也比较分散，目前采取先建立小规模的局域网，条件成熟时再移植、连接、统一成一个大的区域网。本例的实验室距离其他实验室较远，因此，现在的设计工作，以数据管理与报表自动生成功能为主，既要满足向生产单位及时发布数据的要求，也要考虑到今后网络统一的要求，并且适当照顾到实验室的全面管理，以及实验室国家认可工作的需要。
　　涉及到的主要仪器是ARL 4460直读光谱仪和ELTRA CS800红外碳硫仪，同时考虑到人员量化考核功能的实现，利用单板机，设置了样品接收时间自动捕捉功能，并将数据送到管理机中。
1、仪器接口模块：
　　作用是将分析仪器直接与计算机连接起来，通过专业化的软硬件接口技术，实现分析数据的短距离或远程自动采集，并保存到数据库中。
1） ARL 4460直读光谱仪：该仪器的操作软件生成的数据格式比较特殊，但利用ARL COMPAC协议和RS232接口通讯方式可以产生并主动传输等多种标准格式数据文件，采用的都是标准"握手应答"的传输方式，因而管理机从仪器控制机读取数据比较容易，不需要编写复杂的程序，数据传输过程中不会出现丢失、错误等问题，要好于采用发送/采集后不管的数据采集、传输方式。。
2） ELTRA CS800红外碳硫仪。
　　该仪器的软件可以自动生成标准格式文本文件。我们采取了管理机主动读取数据的方式，数据读取软件比较容易编写。采用RS232接口通讯。
3） 样品接收时间捕集
　　利用普通单板机实现，VB语言实现此功能。
　　对于有些仪器，由于软件版本较低、或者是软件数据格式特殊、或者是不具备/不支持标准数据协议、或者是不支持主动传输等原因，需要对数据文件结构进行分析，按照一定的协议，编写主动读数程序，有时还可能因为如串口故障，采用并口取数等技术，以往一般多采用C语言或是汇编语言编写，但由于要掌握这两类语言比较困难，近年来采用VB、Delphi等语言实现此类功能逐渐流行起来。如，VB语言提供了MSCOM控件，仅编写少量代码即可，较使用C语言大为容易。
　　另外，现代化的大型仪器往往对工作环境如温度、湿度要求比较严格，可以利用电子仪器自动采集这些数据送往管理机。
2、数据管理与统计分析模块
　　这是LIMS的核心部分，一般按照数据库方式设计。在主控模块下，包括数据输入、数据审核、数据处理、统计分析、报表生成、远程传输等全过程，另外可以根据需要，随时挂接其它管理模块。基本实现了数据管理与质量控制功能。
　　在Web浏览器形式的用户界面上包括了数据浏览、数据固定查询、自定义查询、固定格式/自定义格式报表生成、固定方式/自定义方式数理统计、数据导出（到纯文本格式文件、Ms EXCEL格式文件、HTML格式文件等）、样品分析时间查询、工作量查询、产品标准成分数据录入、分析数据人工录入（必要的备用功能）等菜单按钮，这些子模块的软件编写比较容易。通过简单点击即可进入相应的功能子模块。按照实际工作需要，确定以下的数据接收与管理流程：





　　管理机在接收到分析数据后，数据库自动按照产品牌号的关联关系与产品标准成分库的数据内容逐个成分对照检查，对不符合的元素在数据库中、计算机屏幕上、报表、远程传输等过程中均立即予以醒目标识。
　　在此模块中，根据需要还可以集成如标准物质、控样管理功能、任务调度功能等。图表输出功能通过调用Ms Graph.ocx控件实现，也提供了数据输出到MS EXCEL软件作图的功能。
3、数据发布模块
　　目前是利用远程传输的方式向生产现场实时传送数据，传输距离约为300米。根据传输距离的不同，可以采用其他的实时传输方式。必要时，可以通过建立LIMS内部Web服务器，利用企业的Intranet实现更大范围的信息共享和数据发布。
4、事务管理模块
　　对实验室的事务性工作进行全面综合管理，包括人事、仪器设备、材料与备件、文件、工时统计、财务管理等方面。在此实验室，这些子功能目前暂不实施，但这些功能比较容易编写软件。在该单位其他实验室的LIMS建设过程中，基本考虑到了这些功能。由于整个软件按照模块化的思路、采用Web数据库和统一浏览器界面的方式设计，今后可以由系统管理员根据需要在主控菜单中随时挂接这些子功能模块。
5、系统与平台
　　基于Windows操作系统，由于仅局限在较小的地理范围内，为便于今后实验室内部自行维护，采用了大众化的数据库语言MS V-FoxPro 6.0（VFP）软件设计了管理机数据库，通过利用SET TEXT语句、将超文本语言插入VFP语句中，实现了Web方式的界面。今后本实验室并入大网络时，可以移植到标准的SQL数据库，也可以利用现有软件、硬件结构简单对接。
　　对于规模比较大、功能比较全面的LIMS，一般采用能够支持Oracle、Sybase和SQL Server工业标准的SQL数据库、Power Builder语言或者Ms VB 6.0语言、结合ODBC数据接口设计前端数据管理功能，利用浏览器作为用户界面，通过建立内部Intranet体系结构和Web服务器实现更大范围的数据共享。而新近出现的一些LIMS，则大量了采用了ASP、ActiveX、PHP技术设计网络数据库，特别是由于MYSQL软件具有免费、功能全面的特点，大有取代前述几种数据库的趋势，这类LIMS更像一个专业化的数据处理与事务管理网站。
　　本例中，管理机兼作服务器，采用一台Intel Pentium ⅢCPU的计算机，用来进行数据管理和传输，确保系统数据完整和连续不间断工作。而对于整个实验室的大型区域网络将来采用专用服务器，利用公用电话线采取拨号方式进行远程传输数据，而往生产现场的数据传输仍然采用实时传输方式，部分条件较差的单位，采用了无线传输的方式，生产现场采用了大字体LED显示方式，也有采用微机中端，进行物料平衡计算的。
本实验室的小型网络采用了星型的网络结构。
　　可以看出，对于仅要求数据管理与传输功能的LIMS，设计技术并不复杂，投资也比较少，维护简单，一般实验室完全可以实现。对于大型LIMS，则首先需要与用户共同进行详细的规划设计。

六、结语
　　LIMS技术的应用，将会大大提高实验室的管理能力和检测、校准水平，提高工作效率。但各单位应根据实际情况灵活设计，不能照搬其他单位的设计模式。
　　在实验室中使用LIMS技术，是企业检验实验室的必然发展趋势，将会给实验室管理和工作质量控制产生较大的效益，是遵循国际标准质量管理方式的实验室必备的管理系统集成产品。希望LIMS技术能够引起我国的实验室管理人员的重视，跟上现代工业技术的发展步伐，也祝愿我国的科技工作者能够及时跟踪国际LIMS技术的发展，开发出功能更为强大、性能更为优异的国产LIMS软件。