免疫分析儀質控系統設計與實現

吳開霞　陳雪

摘要摘要：免疫分析儀是臨床免疫檢驗學不可或缺的檢測設備，實時監控免疫分析儀使用狀態對提高產品質量非常重要。免疫分析儀作為獨立的系統，在運行中產生大量的系統日志、樣本數據、校準數據、質控數據。設計了一款質控網站，收集存儲這些信息，對這些數據進行處理、統計、分析，從機器日志信息中提取機器的錯誤代碼，統計錯誤代碼按時間、機器的分布，統計出樣本使用量隨時間的分布，從質控校準數據中統計不同項目試劑批次的質控校準結果，為查找設計缺陷和質量問題，制定生產銷售策略提供依據。

關鍵詞關鍵詞：免疫分析儀；阿里云；AngularJS；MongoDB；數據庫

DOIDOI：10.11907/rjdk.171104

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）005010303

0引言

在軟件開發中，日志系統[1]是一個基礎組件，應用十分廣泛。免疫分析儀系統軟件運行過程中會產生系統日志，包含機器執行的指令、用戶操作的步驟、機器定標信息、樣本信息、運行指令的錯誤代碼等，這些數據存儲在本地，無法使用和分析，儀器出現問題，廠家只能派售后工程師現場維修，整個過程周期長、反應慢。因此，對這些數據的存儲、分析、統計對儀器生產廠家有著非常大的意義。錯誤代碼的統計結果可以發給研發部門優化產品設計，給售后部門作為儀器質量監控，用量統計提供給市場部門做市場分析。

免疫分析儀質控系統搭建在阿里云服務器上，后端使用MongoDB 和Mysql 協同備份方案[2]，前端使用最流行的AngularJS框架[3]。本文從需求分析、技術結構、數據庫設計等方面闡述了免疫分析儀系統設計過程。

1需求分析

1.1用戶需求

系統有用戶登陸界面、功能列表、裝機信息錄入界面、日志查詢界面、質控校準查詢界面、質控校準統計結果查詢界面、錯誤信息統計查詢界面等。

1.2配套軟件和數據需求

免疫分析儀質控網站產生的日志數據文件分為qualityLog.txt、qualitiSample.txt、qualityControl.txt 、qualityCailibration.txt 四類文件。 qualityLog文件記錄了儀器運行時的指令名稱、指令完成時間、指令錯誤代碼。日志信息用結構語言描述[4]；qualitiSample記錄了免疫分析儀的樣本使用信息，包括樣本時間、樣本容器、樣本項目、試劑批號、樣本結果、樣本錯誤代碼；qualityControl記錄了免疫分析儀的質控結果，包括質控時間、質控項目、質控品批號、質控錯誤代碼；qualityCailibration記錄了免疫分析儀的校準結果，包括校準時間、校準品批號、校準錯誤碼。質控系統搭建在阿里云服務器端。免疫分析儀系統軟件將這4份文件分裝成小包，通過自動適配3G/4G 網絡的DTU發送到服務器端。

1.3數據存儲需求

存儲機器每天運行產生的基礎數據qualityLog、qualitySample、qualityControl、qualityCailibration等，從基礎數據統計出有價值的信息。數據存儲要安全、穩定，數據處理要迅速流暢。

使用Mysql存儲，對基礎數據預處理，從日志信息中提取錯誤代碼，樣本信息中提取樣本使用量，分析結果采用MongoDB存儲。MongoDB集合中數據是“鍵-值”對格式，因此日志數據也轉換為“鍵-值”對的格式。

1.4系統功能需求

Machine 表記錄裝機信息，有增刪改查篩選功能。Log表存儲日志信息，可以按時間、machine id查詢；樣本信息表存儲qualitiSample.txt 信息，可以按時間、machine id查詢；質控表存儲qualityControl.txt，可以按時間machine id查詢；校準表存儲QualityCailibration.txt， 可以按時間machine id查詢。

按照錯誤代碼、時間、machine id統計錯誤信息；按照項目、時間、machine id統計樣本使用數量；按照時間、省份統計試劑使用數量；按照項目、時間、machine id結果分布統計質控結果；按照項目、時間、machine id結果分布統計校準結果。

2關鍵技術分析

2.1Web前端使用AngularJS框架

AngularJS[5] 是一個為動態Web應用設計的結構框架，使用HTML作為模板語言，通過擴展HTML的語法，能更清楚、簡潔地構建應用組件。它的創新點在于利用數據綁定和依賴注入，不用再寫大量代碼。這些都通過瀏覽器端的Javascript實現，這也使得它能夠完美地和任何服務器端技術結合。AngularJS特點如下：

（1）數據的雙向綁定。綁定時其中之一發生更改，另一方會隨之變化，但不用寫任何代碼。

（2）依賴注入。將后端語言的設計模式賦予前端代碼，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，服務端只提供數據來源和其它客戶端無法完成的操作。

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

（4）強大的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結構，增強了可閱讀性。

2.2MongoDB 和Mysql 協同備份方案

每臺機器產生的數據時刻都在增加，為了緩解存儲壓力，提高數據檢索效率，采用非結構化數據庫MongoDB 和結構化數據褲Mysql協同備份的方案，用Mysql 存儲裝機信息、日志信息、檢測的樣本信息、試劑定標信息、機器質控信息等基礎數據，用MongoDB存儲樣本統計、項目統計、質控統計、校準統計。

3系統設計與實現

3.1系統功能設計

本系統的核心功能就是存儲機器的基礎數據，統計分析這些基礎數據，功能展示如圖1所示。

由于文章篇幅有限，本文只舉例說明統計功能的實現。基礎數據部分只展現裝機信息表、日志信息、質控信息。預處理部分只針對日志信息的預處理，數據統計部分只展現用量統計和校準統計

3.2前端框架設計

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

3.3系統流程設計

系統分為登陸模塊、功能導航模塊、儀器注冊功能模塊、log查詢模塊、樣本查詢模塊、質控查詢模塊、校準查詢模塊、試劑用量統計、錯誤統計、質控統計、校準統計等。

使用用戶名密碼登陸系統，登陸后展現給用戶的是功能導航模塊。根據功能導航鏈接，分別進入不同的功能模塊。比如點擊進入儀器注冊模塊，填寫儀器注冊信息，可對注冊的信息進行查詢、修改、刪除。又比如，點擊進入校準統計模塊，輸入時間、項目批號、machine id ，點擊查詢，即可展現該機器的校準結果隨時間的分布圖。

其它模塊工作流程基本類似。

3.4數據庫設計

Mysql總共設計了7張表用來存儲基礎數據。Machine 表用于記錄裝機信息；log表用于存放客戶端發送來的qualityLog.txt數據；sample表用于存放qualitiSample.txt數據；Calibration表用于存放QualityCailibration.txt數據；qualitycontrol表用于存放QualityCailibration.txt數據；User表用于存放系統用戶信息（見表1）。

MongoDB 旨在為Web應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案[6]。MongoDB 將數據存儲為一個文檔，數據結構由鍵值（key→value）對組成。MongoDB 文檔類似于 JSON 對象。字段值可以包含其它文檔、數組及文檔數組。Mongo支持豐富的查詢表達式。查詢指令使用JSON形式標記，可輕易查詢文檔中內嵌的對象及數組。

MongoDB總共設計4張表：①LogStatistic StatusAction 對日志信息做預處理，通過正則匹配從日志中提取用量、錯誤代碼；②ErrorCodeStatisticCount用于存儲統計出來的錯誤信息；③MachineStatisticCount 用于統計機器使用時間、區域；④MachineUsageCount統計機器用戶量、成功率和失敗率（見表2）。

3.5系統實現

軟件的運行結果：進入項目統計界面，輸入測試機器的機器名：測試機，機器的ID號：23，測試的項目：PCT，點擊Count， 圖2為23號機器PCT項目本周內的使用量分布。

校準統計。進入校準統計界面，輸入統計的起始截至時間，輸入統計的試劑批號，點擊chart即可得到結果。圖3展現了所有注冊機器的001306151521（PCT）校準結果分布。

4結語

本文從需求分析、業務流程、數據設計、核心技術等方面，對免疫分析儀質控系統作了詳細的分析和研究。該系統可以分析客戶行為、輔助制定營銷策略，查找設計缺陷和質量問題。但系統功能還不夠完善，還有很多有價值的信息沒有挖掘出來，后期會繼續開展相關研究。

參考文獻參考文獻：

[1]任凱， 鄧武， 俞琰. 基于大數據技術的網絡日志分析系統研究[J]. 現代電子技術， 2016（2）：3941.

[2]YOON J， JUNG D W， KANG C H， et al. Forensic investigation framework for the document store NoSQL DBMS： MongoDB as a case study[J]. Digital Investigation，2016（6）：122125.

[3]任樂樂. 基于AngularJS框架的送簽系統設計和實現 [D]： 上海：東華大學，2016.

[4]張之宣. 云計算環境下實時日志分析系統的設計與實現 [D].杭州：浙江大學，2016.

[5]FREEMAN A. Your first angularjs App： apress[EB/OL]. http：//www.doc88.com/p2456832438574.html.

[6]MIRANSKYY A， HAMOULHADJ A， CIALINI E， et al. Operationallog analysis for big data systems： challenges and solutions[J]. IEEE Software. 2016，33（2）：151156.

責任編輯（責任編輯：杜能鋼）