實驗室信息管理系統在毒品檢測實驗室的應用

孫玉晗，周明哲，夏敬國

（1.國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心光電部醫療器械二室，北京100190；2.公安部禁毒情報技術中心毒品分析室，北京100193；3.珀金埃爾默儀器（上海）有限公司 北京分公司，北京 100022）

目前，國內的毒品檢測實驗室很多，每年需要檢測的毒品數量有數萬件，很多檢驗結果都可能作為定罪量刑的重要依據。因此，對實驗室檢測結果的質量監控是非常重要的，其直接關系到對犯罪嫌疑人、被告人進行定罪量刑的準確性。經過調查，很多毒品檢測實驗室沒有質量保證體系；有些具有初步質量保證體系的實驗室其質量監控的范圍很有限，且過程復雜繁瑣，不適應大量數據的監控需求。本文介紹了一種基于計算機數據庫平臺的實驗室信息管理系統（Laboratory Information Management System， 簡 稱LIMS）來構建實驗室質量保證體系，其具有監控范圍廣、處理速度快、自動化程度高、程序審核嚴格等特點，具有非常實用的應用價值。

1 主要功能

實驗室信息管理系統，是一種使用數據庫技術和信息管理技術的實驗室自動化新模式，由計算機硬件和應用軟件組成，能完成實驗室數據和信息的收集、處理和管理等任務[1]。LIMS的典型特點是將實驗室的分析儀器（如色譜儀）同一個或多個工作站及計算機連接起來。通過儀器接口把分析儀器的分析數據傳送到計算機上，這些數據在計算機上將會被整理成更有用的信息，而這些信息將會根據實際需要，被分類整理成各種各樣的報告。一個典型的LIMS應該能夠管理實驗室從樣品登記到報告最終結果的整個過程中的各種數據[2]。

LIMS的功能通過一系列的應用程序實現，這些程序與數據庫中的各條記錄進行交互作用、訪問并進行更新（見圖1）。

圖1 軟件模塊和LIMS數據庫

表1概括了LIMS在分析和管理兩個層次上可能具備的各種功能。這些任務劃分為若干部分，下面分別進行簡要的討論。

1.1 樣品管理

該程序模塊負責跟蹤樣品從進入實驗室，到所有分配的檢測工作完成并認可。在這個過程中，可以自動生成樣品接受單，并自動為樣品分配適當的檢測。樣品在計算機中登記的時候，可以生成一個唯一的LIMS編號，并打印包含條碼識別的樣品標簽，貼在樣品袋上。這樣，以后分析過程中的樣品標識問題即便不能完全避免，至少可以大大減少。使用者起碼能夠通過條碼記錄樣品的位置，進而對樣品進行跟蹤。假如樣品需要分樣，該軟件可以跟蹤各個部分，直到分析完成。

1.2 樣品狀態

與樣品管理模塊有關的是樣品的狀態，在數據庫的有關記錄中，樣品狀態可以是數值，也可以是縮寫。在一個具體的分析階段完成后，樣品狀態由應用軟件自動更新，再用來監視樣品在實驗室中的進展。報告模塊可以參考這個狀態字段，以產生要提交的報告或任何樣品的狀態一覽顯示。

1.3 數據錄入和采集

結果和觀察值可以通過鍵盤手動輸入，或從在線的儀器自動讀取輸入。該程序負責把這些結果輸入到相應的分析記錄中。如果LIMS具有色譜數據自動采集軟件，則程序也可以用來把色譜結果自動傳送到數據庫中。從原始數據到最終結果的數據歸納也可以由數據庫軟件完成，根據操作的復雜程度，可以自動進行，或者由人工干預完成。

1.4 樣品分析

樣品常常要做多種檢測，每個檢測也許要進行一次或重復多次。本模塊的用途是確保在所有需要的檢測都檢查完成和核實后才能發布。經常需要對樣品進行重新分析，并由該軟件校核附加的結果。如果采用標準方法，它們可以在線存儲，并且只能由授權人員修改。

表1 分析和管理層次上的LIMS功能清單

1.5 工作流管理

工作的合理安排可以使實驗室的資源得到充分利用。工作流的調度有各種形式，例如為實驗室人員編制任務單，同時為分析準備樣品。工作的自動安排和調度是一個非常有用的功能，特別是當所使用的物質資源的穩定性有問題，或者準備做一系列的實驗時，系統可以自動通知分析工作者下一個要做的試驗，或提醒他們要分析的樣品已經過期。還可以設置和修改樣品的優先級，以便將緊急的樣品置于任務單的前面，而不太重要的工作可以等一下。這樣的系統應該在考慮計算優先級的同時，也要把樣品的壽命考慮在內。

1.6 報告

報告程序是校核相應樣品的所有檢測結果，并將其與預期的范圍或與數據庫中預先設置的容許值相比較而得出結論。只要數據庫中已經定義了規格指標，那么當樣品沒有通過各級規格指標的時候，都會用高亮度顯示有問題的地方。如果需要，結果還可以傳遞給LIMS計算機或外部機器上的字處理系統。這將減少檢查抄寫的錯誤，比重新錄入一次會更快、更有效。數據庫為用戶集成了查詢功能，對通用查詢則使用預定義的搜索，而對特定信息則采用自定義查詢。

1.7 實驗室管理

LIMS具有以下實驗室基本管理功能：樣品庫的管理和標準品庫的管理，以及檢測流程的監控。采用對各個具體檢測進行分析的樣品統計報告，可以評定實驗室的資源是否得到有效的利用。不過，早期提供的功能僅僅比使用算術運算的功能稍稍多一些，全面的實驗室管理能力還在繼續開發和完善之中[3]。

2 整體方案

國家毒品實驗室信息管理系統是根據公安部禁毒情報技術中心毒品分析室檢驗分析和質量管理的要求，基于美國珀金埃爾默儀器有限責任公司（簡稱美國PE公司）的LABWORKS LIMS平臺進行配置、定制和二次開發的實驗室信息管理系統，實施范圍涵蓋公安部禁毒情報技術中心國家毒品實驗室及其質量管理部門，用戶包括毒品檢測實驗室內有需要質量監控的生產裝置和研究室，對毒品檢測實驗室內人員、物品、檢測、流程等因素進行了全方位的監控和管理。

系統從2010年5月開始實施，2011年1月首次上線運行，2011年3月通過首期項目驗收，為國家毒品實驗室的高效和科學運作提供了平臺，對實驗室工作的各個執行環節實現了量化管理，統一管理樣品全生命周期的所有數據，達到了首期項目的技術要求。

國家毒品實驗室的LIMS的首期項目主要包括三大塊：毒品庫的管理、標準品庫的管理以及訴訟樣品的檢測流程監控。在毒品庫和標準品庫的管理方面，LIMS實現了出入庫登記、庫存管理、領用記錄、歸還和銷毀記錄、有效期管理等的實時監控。實驗室管理人員可以隨時對實驗室內毒品和標準物質的情況進行監控和管理，安全有效。在訴訟樣品的檢測流程監控方面，LIMS實現了分級運行、權力限制、三級審核和自動報告的功能。送檢樣品在實驗室內從樣品受理到結果報告的流程中，要經過受理人、分析師、審核人和批準人四級獨立管理。同時，樣品的檢驗記錄要經過分析師、審核人和批準人三級審核才能通過，流程中所有的方法均已固定化和標準化，所有的計算過程均由系統自動完成。最后通過審核的結果可由系統自動生成報告，包括不確定度等因素均由系統自動導出，既準確又方便。

3 運行和監控流程

國家毒品實驗室的樣品檢測流程基本分為四個步驟：樣品受理、樣品分析、數據審核和報告發出（見圖 3～4）。

圖3 訴訟樣品的檢驗流程

圖4 訴訟樣品檢驗流程的LIMS監控

3.1 樣品受理

國家毒品實驗室不負責抽樣，僅對送檢樣品負責。根據2001年8月23日公安部禁毒局218號文件通知印發的《公安機關繳獲毒品管理規定》中的規定，運輸毒品應當由兩名以上公安民警負責押運。當兩名送樣人員將送檢樣品送至國家毒品實驗室后，在監視攝像頭正對稱量操作臺并開始記錄的條件下，由實驗室受理人口頭指導，送樣人員對樣品進行開封、稱量、分裝和封裝，樣品被要求分成三份，兩份用于檢驗，一份留存以備復檢。封裝完畢后，受理人將樣品相關信息錄入LIMS，并打印樣品標簽和受理登記表。標簽中包含樣品的編號信息，貼在樣品包裝上。受理登記表一式三份，雙方檢查后簽字確認。最后，受理人將兩份樣品分別分給兩名分析師，并將留存樣品、受理登記表副本和監視記錄一并封裝，交給樣品管理員保存在毒品庫中。

3.2 樣品分析

獲得樣品的分析師登錄LIMS，根據樣品標簽查看工作任務后，按照國家毒品實驗室制定的標準方法進行檢測。檢測時分析師會自己加入兩份與被檢目標物相同主成份的質量控制樣本（分別為高濃度和低濃度）進行批次質量監控。檢測完成后將數據上傳至LIMS中，并檢驗數據受否正確。當質控樣品結果符合實驗室要求時，分析師確認檢測結果并提交原始檢測案卷。否則分析師須重新進行樣品分析。

3.3 數據審核

一般選擇受理人作為審核人，負責數據的審核和報告的編制。審核人負責審核分析流程的規范性和分析結果的正確性。分析流程的規范性包括數據上傳的方式是否正確，除非有實驗室管理層批準，原則上要求LIMS中的原始數據均是儀器自動采集的結果，不能是人工手動上傳的結果。分析結果的正確性包括質量控制樣品的檢測結果是否準確，以及兩名分析師的樣品分析結果的相對誤差是否在實驗室規定范圍之內。當審核結果符合實驗室要求時，審核人確認審核結果并編制審核報告和分析結果報告。否則審核人須通知分析師重新進行樣品分析。

3.4 報告發出

審核人將編制好的分析結果報告提交給授權簽字人審核。授權簽字人一般為實驗室管理層，熟悉實驗室的各項檢測工作，如實驗室主任、實驗室負責人、技術主管、質量主管等。授權簽字人負責審核樣品分析的流程是否正確、實驗室人員設施條件是否滿足分析要求、分析結果報告中闡述是否清晰正確（如是否應該注明不確定度信息）等。當上述要素均符合實驗室要求時，授權簽字人簽字批準報告發出。最后，審核人負責整理原始案卷，包括受理登記表、檢測案卷、審核案卷和結果報告，交給實驗室檔案文件管理員存檔。

4 結語

本文研究開發的毒品檢測實驗室信息管理系統，經過現場的實際運行，不僅滿足了實驗室毒品和標準品管理的需要，還能對樣品檢測的全流程進行有效的輔助計算和監控，有效地減少了實驗室管理人員的工作量，提高了實驗室檢測流程的自動化程度，提升了實驗室檢測結果的準確性，促進了檢測實驗室透明化和規范化發展，是認可實驗室中非常有效的輔助工具。

參考文獻：

[1]石玉玲.實用醫學實驗室信息管理系統[M].北京：人民軍醫出版社，2011：1-2.

[2]張志檁.化工實驗室信息管理系統LIMS[M].北京：化學工業出版社，2006：26-29.

[3]叢玉隆，王成彬，毛遠麗，等.現代醫學實驗室管理與認可實踐[M].北京：人民軍醫出版社，2011：11-12.