實驗室自動化系統的建立與應用

牛愛軍，王開森，張瑋瑋，孫曉，胡成進

實驗室自動化系統的建立與應用

牛愛軍，王開森，張瑋瑋，孫曉，胡成進

實驗室自動化系統；檢驗流水線；信息學

實驗室自動化系統（laboratory automation system,LAS）又稱全實驗室自動化（total laboratory automation,TLA）,是指為了實現臨床實驗室中的幾個檢測系統如臨床化學、免疫學、血液學等的整合，將不同的分析儀器與分析前和分析后的實驗室分析系統通過自動化傳輸軌道串聯起來，在信息化網絡的主導控制下，構成流水線作業的組合，國內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流水線技術已日趨成熟，在世界范圍內也得到相應的重視和發展，是國際上臨床實驗室檢測自動化發展的趨勢，也是臨床室驗室發展的方向。筆者所在醫院2008-10引進美國貝克曼庫爾特（BECMAN COULTER）公司的實驗室自動化系統，從標本條碼識別→自動進樣→自動離心→自動去蓋→對標本進行智能分杯→分送不同自動化分析系統→測定完成標本自動加蓋→標本自動進冰箱儲存，實現了全自動化流水線操作，為目前國內配置最齊，功能最全的實驗室自動化系統之一。現將實驗室自動化系統的建立與應用情況介紹如下。

1 實驗室自動化系統建立前的準備工作

1.1 預先規劃LAS的引進和使用是一項綜合性的系統工程，需要根據檢驗科的場地及工作流程等，進行周密而詳細的計劃。LAS的建立除了系統本身外，還涉及到水、電、氣路、網路構建等多個方面，應充分考慮各個環節。純水處理系統是實驗室自動化系統應用中非常關鍵的部分，除了要保證水質滿足實驗要求外，還要考慮水路對實驗室的安全及環境的影響。水處理系統運行時具有一定噪音且存在潛在的安全隱患，應在實驗室外單獨安放，進水及排水管路最好能鋪設在地下，并且在施工過程中防止水泥等雜物進入管路中，使用前要充分沖洗，保證儀器用水質量。實驗室自動化系統應用中還要用到氣路，應將氣路鋪設在地下并預留好氣管出口，氣泵運行時噪音較大，亦應在實驗室外單獨安放。此外系統中涉及到的網線較多，亦應鋪設在地下并與水路及氣路分開。

1.2 信息化建設引進LAS系統后，必須建設符合LAS系統工作流程的實驗室信息管理系統（LIS）及醫院信息管理系統（HIS）系統，應用條形碼系統，從標本采集開始使用條形碼，使其作為標本的唯一標識，上線后實現標本的全自動化處理過程，最大限度發揮LAS系統的功能[3,4]。

2 實驗室自動化系統的結構及功能

2.1 標本進樣模塊（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個標本管，當貼有條形碼的標本管放置于架子上后，機械手將自動抓取標本管并將其放入到流水線軌道上的標本運載器（carrier）中進行運輸，在通過第一個條碼閱讀器時，如果標本條碼信息不能被控制臺preplink電腦接受（如標本條碼不清、網絡通信錯誤及標本測定項目不屬于本系統測定范圍時），該標本管將被機械手抓取至HM outlet module。

3 實驗室自動化系統應用的優勢及特點

3.1 提高實驗室管理水平LAS系統是現代科學技術及工業化高度發展的重要產物，它將計算機、電子學、仿生學和人工智能等高新技術綜合應用到檢驗醫學專業,是集多種輔助和分析單元為一體的分析系統，通過LAS系統的應用，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本后，可直接將標本放置到進樣模塊標本架上，系統將自動進行標本識別、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（LIS）自動完成，可顯著加強檢驗質量管理，減少大量人工操作環節，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會，可有效降低差錯率，提高檢驗結果的準確性，為臨床提供高效優質的檢驗結果。

3.2 縮短標本檢測周期（turn around time,TAT）未實現實驗室自動化前，標本送達實驗室后，檢測周期要經過患者登記、標本編號、在LIS錄入患者信息、分離血清標本進行檢測、結果分析、報告傳送臨床等步驟，整個過程所需時間長，實驗室自動化可明顯縮短標本檢測周期。

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

3.4 節約人力資源實驗室自動化系統應用后所節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購置，節約成本。富余出來的工作人員可將更多的精力放到對檢驗結果的質量控制上，并可開發新試驗、新技術，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果的準確性和臨床診斷水平，減輕患者不必要的重復檢查；智能分杯系統的應用，減少患者抽血量及標本采集管數，可減輕患者痛苦及經濟負擔；此外患者及時得到檢驗結果，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檢驗流水線的建立與應用[J].中華檢驗醫學雜志，2006，29（2）：188-189.

[2]丁紅香，陳新宇，李向陽，等.實驗室自動化系統應用的初步體會[J].國外醫學臨床生物化學與檢驗學分冊，2005，26（9）：652-653.

[3]邱駿，顧國浩，周正康，等.條形碼技術在實驗室自動化建設中的應用[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對實驗室自動化系統樣本前處理流程監控的實現[J].中華檢驗醫學雜志，2007，30（2）：217-218.

[2010-01-20收稿，2010-02-10修回]

TP274:R446

B

250031山東濟南，濟南軍區總醫院實驗診斷科（牛愛軍，王開森，張瑋瑋，孫曉，胡成進）

2.2 離心模塊（centrifuge module）該LAS配備有2臺離心機，每臺離心機每次最多可離心40管標本，并可根據標本管多少自動加平衡管，離心機轉速和離心時間均可以預設。當carrier上的標本管經條碼閱讀器確認后，如果標本需要離心，則進入離心模塊，由機械手自動抓取至離心機中進行離心，離心后的標本由機械手再抓取放置至軌道中的carrier中繼續前行。

2.3 血清水平檢測模塊（serum level detector module）標本管進入血清水平檢測模塊進行血清水平檢測，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，防止儀器發生標本針撞針錯誤。如果血清量少于預設血清量，則需分杯標本無法進行自動分杯，標本及貼有條碼的分杯管將進入標本出口模塊（outlet module）的相應設定區域，供操作者進行人工處理，其余正常標本繼續前行。

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

2.5 智能分杯模塊（aliquoter module）本LAS系統的智能分杯模塊包括標本分裝單元和次級條形碼自動粘貼單元，可根據需要將原始標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，原始標本管進行線上項目測定，分杯管自動進入標本出口模塊（outlet module）的相應設定區域以進行非線上項目測定（如一些腫瘤標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本管通過機械臂加載到自動生化分析儀（DXC800）的標本架中，標本架隨后被自動推入儀器內標本轉盤進行測試，并可根據檢測項目自動平衡標本加載，確保完成所有測試，標本高峰時可在幾臺生化分析儀間進行平衡智能優化，保證結果在最短時間內發出。標本吸樣完成后，機械臂將標本管卸載到標本運載器（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本進行加蓋。

2.8 標本存儲模塊（stockyard module）可在2～8℃儲存標本3060管，測試完成后并被加蓋的標本管通過機械手被自動抓取至stockyard中，每一管標本在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，如需對某管標本進行復檢，只需在DM2中點擊重做，該標本管便會被機械手抓出并沿重做軌道進入儀器內進行自動重檢。

2.9 出口模塊（outlet module）出口模塊共有4個架子，可根據需要在preplink電腦上進行不同功能區域劃分，包括存放分杯量不足的標本區域，按不同測試項目區分的分杯管存放區域，標本未完成區域（pending rack）等。標本到達出口模塊后，機械手可自動抓取標本管放置于相應區域。

[本文編輯：羨秋盛]