李 松,羅代洪

0 引 言

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS:Laboratory Information Management System)是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化和現(xiàn)代化管理的工具和手段,也是提高實(shí)驗(yàn)室工作標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的基礎(chǔ)[1]。目前,電子信息化在各行業(yè)管理中已得到廣泛應(yīng)用,從根本上把管理人員和分析人員從傳統(tǒng)的、繁重的手工操作中解放出來(lái),提高了工作效率[2,3],并取得了較好效果[4-9]。

在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家,LIMS普遍應(yīng)用于制藥、石油、化工等各行業(yè)的分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)室。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,國(guó)內(nèi)LIMS研究和開(kāi)發(fā)工作相對(duì)滯后。目前,LIMS已應(yīng)用于我國(guó)眾多領(lǐng)域,并已在石油化工、醫(yī)療醫(yī)藥、食品煙草、檢疫檢驗(yàn)、機(jī)械制造和環(huán)境保護(hù)等相關(guān)領(lǐng)域都有文獻(xiàn)報(bào)道。然而,大部分LIMS產(chǎn)品多注重管理功能,在數(shù)據(jù)采集與識(shí)別方面,還存在一定的缺陷。為適應(yīng)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查和生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查等工作任務(wù)的新要求,筆者通過(guò)總結(jié)有機(jī)分析流程特點(diǎn),在地質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)首次設(shè)計(jì)并研發(fā)出一套適合有機(jī)分析實(shí)驗(yàn)室管理的LIMS系統(tǒng),該系統(tǒng)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心有機(jī)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(Org-LIMS)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證的要求,以ISO/ICE17025:2005、CNAS-CL01:2006標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范為依據(jù),利用Sybase Powerbuilder可視化數(shù)據(jù)庫(kù)集成開(kāi)發(fā)工具完成LIMS底層數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工作,并結(jié)合有機(jī)分析實(shí)驗(yàn)室實(shí)際工作需要,在Org-LIMS目標(biāo)客戶(hù)群中開(kāi)展了大量調(diào)研工作而設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)包含樣品管理、客戶(hù)管理、檢測(cè)方案、任務(wù)分配、數(shù)據(jù)傳遞、質(zhì)量控制與報(bào)告審核等功能模塊,實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)分析過(guò)程中在測(cè)樣品、分析數(shù)據(jù)、質(zhì)量評(píng)價(jià)、分析人員和委托客戶(hù)等信息的數(shù)據(jù)管理,以方便相關(guān)測(cè)試人員便捷使用。

Org-LIMS在有機(jī)污染物分析測(cè)試技術(shù)上的有效應(yīng)用,克服了人工常規(guī)管理模式的弊端,加強(qiáng)了測(cè)試服務(wù)質(zhì)量管理的自動(dòng)化處理與識(shí)別,對(duì)加強(qiáng)作業(yè)過(guò)程控制和提高測(cè)試報(bào)告質(zhì)量起到了積極作用,同時(shí)也對(duì)相關(guān)存儲(chǔ)信息的二次開(kāi)發(fā)與利用提供了必要的研究基礎(chǔ)。該系統(tǒng)的使用,對(duì)于優(yōu)化質(zhì)量管理程序、提高質(zhì)量控制水平發(fā)揮了重要作用。

1 Org-LIMS服務(wù)項(xiàng)目

有機(jī)分析研究室是國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心對(duì)外測(cè)試服務(wù)的重要組成部分,其主要任務(wù)是承擔(dān)環(huán)境地質(zhì)樣品、有機(jī)地球化學(xué)樣品中有機(jī)物(或有機(jī)污染物)分析。近年來(lái),有機(jī)室相繼承擔(dān)了中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院、中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院、中國(guó)科學(xué)院、上海地質(zhì)調(diào)查院、北京地質(zhì)大學(xué)(北京)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)及相關(guān)企業(yè)和公司等單位的檢測(cè)服務(wù)工作。樣品檢測(cè)依據(jù)主要為美國(guó)環(huán)境保護(hù)署方法和中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求,積極向社會(huì)出具高質(zhì)量的檢測(cè)報(bào)告,有機(jī)分析研究室對(duì)相關(guān)地質(zhì)樣品檢測(cè)服務(wù)項(xiàng)目進(jìn)行了認(rèn)證申請(qǐng),并順利通過(guò)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局、中國(guó)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可委員會(huì)評(píng)審的現(xiàn)場(chǎng)考核。

2 人工管理模式存在的弊端

實(shí)驗(yàn)室采用人工管理模式時(shí),信息保留的載體是紙件,信息傳遞的方式是手工記錄或口頭傳達(dá)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)內(nèi)容和測(cè)試任務(wù)發(fā)展到一定規(guī)模后,來(lái)源于不同部門(mén)各種信息的數(shù)量急劇增加,致使負(fù)責(zé)樣品測(cè)試過(guò)程質(zhì)量控制或質(zhì)量管理部門(mén)的承載力不夠,從而對(duì)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)信息的保存、傳遞和利用等產(chǎn)生了不利影響,最終影響了委托樣品的測(cè)試周期,降低了測(cè)試報(bào)告的質(zhì)量與生成效率。

實(shí)驗(yàn)室人工管理模式受制于當(dāng)事人個(gè)體主觀意識(shí)或情緒的影響。疏忽與大意常常代表著人工管理模式的弊端。如檢測(cè)報(bào)告中委托單位名稱(chēng)與委托合同內(nèi)容不符、檢測(cè)報(bào)告測(cè)試項(xiàng)目與客戶(hù)委托項(xiàng)目不符、檢測(cè)報(bào)告頁(yè)碼不連續(xù)、檢測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)結(jié)果有空缺或遺失現(xiàn)象、測(cè)試過(guò)程質(zhì)量控制指標(biāo)結(jié)果溢出指標(biāo)范圍、樣品溶液稀釋倍數(shù)計(jì)算有誤、樣品平行分析結(jié)果不達(dá)標(biāo)或空白基體干擾嚴(yán)重、有機(jī)化合物在色譜圖中的出峰順序有誤、檢測(cè)報(bào)告字體字號(hào)不一致以及頁(yè)面設(shè)置不統(tǒng)一等不符合質(zhì)量管理規(guī)范的內(nèi)容時(shí)有發(fā)生,且不易審出。

實(shí)驗(yàn)室采用人工管理模式引發(fā)的影響檢測(cè)報(bào)告服務(wù)質(zhì)量的諸多問(wèn)題,重復(fù)出現(xiàn)的可能性較多,致使校核或?qū)徍巳藛T需重復(fù)審閱和多次批改,牽扯精力較多,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,并最終影響檢測(cè)報(bào)告報(bào)出的時(shí)效性。為進(jìn)一步提高測(cè)試分析的服務(wù)質(zhì)量,需統(tǒng)一的報(bào)告編制模版,并能自動(dòng)過(guò)濾或提醒報(bào)告格式上的問(wèn)題,提高檢測(cè)報(bào)告審核過(guò)程的自動(dòng)化程序,減少勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作效率。

3 Org-LIMS開(kāi)發(fā)與運(yùn)行

國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心自主研發(fā)的Org-LIMS軟件利用Sybase Powerbuilder可視化數(shù)據(jù)庫(kù)集成開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行程序編輯,設(shè)計(jì)了樣品管理、客戶(hù)管理、檢測(cè)方案、任務(wù)分配、數(shù)據(jù)傳遞、質(zhì)量控制與審核等功能模塊,實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)樣品分析全過(guò)程的電子化數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式,并采用分級(jí)開(kāi)發(fā)、分步實(shí)施和逐步整合的開(kāi)發(fā)策略。該軟件基于客戶(hù)端/服務(wù)器(C/S:Client/Server)架構(gòu),采用Microsoft SQL Server 2000后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),客戶(hù)端操作系統(tǒng)要求在Microsoft Windows XP+SP2、內(nèi)存256 MByte、MSOffice 97及其以上版本環(huán)境中運(yùn)行,可在外網(wǎng)環(huán)境中運(yùn)行使用。

Org-LIMS系統(tǒng)研發(fā)成果是國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LIMS軟件,同時(shí)在地質(zhì)系統(tǒng)有機(jī)分析實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域中也是首個(gè)使用者。該軟件的成功試用,對(duì)于促進(jìn)有機(jī)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)業(yè)務(wù)管理的客觀獨(dú)立、公平公正起到了示范作用,確保了樣品測(cè)試結(jié)果質(zhì)量。國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心Org-LIMS的研發(fā)技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 有機(jī)LIMS研發(fā)技術(shù)路線Fig.1 The technological route for Org-LIMS

3.1 Org-LIMS應(yīng)用流程

有機(jī)樣品的委托業(yè)務(wù)登記由委托人提出,業(yè)務(wù)管理人員在Org-LIMS中將委托人相關(guān)信息輸入數(shù)據(jù)庫(kù),如委托單位、聯(lián)系方式、樣品信息和檢測(cè)項(xiàng)目等內(nèi)容。Org-LIMS委托合同的樣品信息登記頁(yè)面如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)室對(duì)所受理的樣品進(jìn)行委托登記錄入并編制唯一性標(biāo)識(shí)后,質(zhì)量負(fù)責(zé)部門(mén)按照質(zhì)量管理受控文件的相關(guān)要求制定批次樣品分析過(guò)程的質(zhì)量控制方案,并由技術(shù)負(fù)責(zé)人按照一定的技術(shù)規(guī)范要求分配檢測(cè)任務(wù)。

有機(jī)樣品分析過(guò)程的質(zhì)量控制方案一般采用添加替代物方式監(jiān)控每件樣品的質(zhì)量分析過(guò)程,特殊樣品需安排平行樣品分析或基體相似的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品分析,以便較好地監(jiān)控樣品分析全過(guò)程質(zhì)量,保障測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。檢測(cè)人員依據(jù)指定方案進(jìn)行檢測(cè),并對(duì)認(rèn)為可疑的樣品結(jié)果進(jìn)行復(fù)查或復(fù)測(cè),待測(cè)量結(jié)果確認(rèn)無(wú)誤后,提交完整的檢測(cè)結(jié)果和測(cè)試記錄,用以證明測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性、可靠性和有效性。不同檢測(cè)批次或內(nèi)容的數(shù)據(jù)結(jié)果經(jīng)過(guò)一審、二審和三審后合成最終版本的檢測(cè)報(bào)告并報(bào)批質(zhì)量負(fù)責(zé)人審核,經(jīng)其簽字同意后蓋章并寄發(fā)檢測(cè)報(bào)告。國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心有機(jī)化合物檢測(cè)分析流程如圖3所示,有機(jī)測(cè)試檢測(cè)報(bào)告在Org-LIMS中的下載頁(yè)面如圖4所示。

圖2 有機(jī)樣品合同管理Fig.2 Sample and contract management for organic compounds

圖3 有機(jī)樣品檢測(cè)分析流程圖Fig.3 Organic sample analysis workflows

圖4 自動(dòng)合成的有機(jī)測(cè)試報(bào)告Fig.4 Organic compounds test report by automatic synthesis

3.2 Org-LIMS質(zhì)量評(píng)價(jià)

有機(jī)樣品分析的質(zhì)量管理主要是以平行樣品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、實(shí)驗(yàn)過(guò)程空白測(cè)量、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和單個(gè)樣品替代物添加回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果等評(píng)價(jià)檢測(cè)過(guò)程的有效性。其中替代物是有機(jī)樣品分析過(guò)程中重要的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),在樣品預(yù)處理前定量加入樣品中,可有效監(jiān)控目標(biāo)化合物在檢測(cè)過(guò)程中的損失或玷污[10]。Org-LIMS為每批替代物測(cè)量結(jié)果自動(dòng)繪制質(zhì)量控制圖,用以直觀評(píng)價(jià)每批樣品檢測(cè)過(guò)程的有效性。替代物質(zhì)量控制圖中的測(cè)量回收結(jié)果若存在明顯超出質(zhì)量控制區(qū)間現(xiàn)象,審核人員應(yīng)對(duì)該樣品密切關(guān)注并查找原因。國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心Org-LIMS中批量樣品替代物的質(zhì)量控制圖如圖5所示,樣品分析的質(zhì)量控制報(bào)告如圖6所示。

圖5 替代物的質(zhì)量評(píng)價(jià)圖Fig.5 The quality evaluation charts of surrogate

圖6 樣品的質(zhì)量控制報(bào)告Fig.6 The quality control report of sample

4 結(jié) 語(yǔ)

檢測(cè)業(yè)務(wù)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用信息化管理方式,可有效避免常規(guī)人工管理方式帶來(lái)的弊端,增加了實(shí)驗(yàn)室管理的科學(xué)性和規(guī)范性。國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心在地質(zhì)系統(tǒng)實(shí)施Org-LIMS建設(shè),是對(duì)有機(jī)樣品委托檢測(cè)全流程分析的質(zhì)量管理和質(zhì)量監(jiān)控的首次嘗試,同時(shí)也是對(duì)實(shí)驗(yàn)室實(shí)施現(xiàn)代化管理經(jīng)驗(yàn)的有益補(bǔ)充。該系統(tǒng)的使用,對(duì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理程序、提高實(shí)驗(yàn)測(cè)試質(zhì)量控制水平等發(fā)揮了重要作用。

[1]李松,吳淑琪,羅代洪,等.LIMS在我國(guó)地礦行業(yè)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].巖礦測(cè)試,2012,31(5):775-779.LI Song,WU Shuqi,LUO Daihong,et al.The Application Status of LIMSin the Geoanalysis Laboratory of China[J].Rock and Mineral Analysis,2012,31(5):775-779.

[2]劉錫建,徐菁利,唐博合金,等.化學(xué)實(shí)驗(yàn)室信息化管理系統(tǒng)的探索 [J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué),2009,26(5):669-672.LIU Xijian,XU Jingli,TANG Bohejin,et al.The Study of Information Management System of Chemical Laboratory[J].Computers and Applied Chemistry,2009,26(5):669-672.

[3]馬春陽(yáng).實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目管理初探[J].廣州化工,2011,39(5):192-195.MA Chunyang.Preliminary Study on Management of Laboratory Information Management System Building Project[J].Guangzhou Chemical Industry,2011,39(5):192-195.

[4]李松.國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心分析測(cè)試技術(shù)服務(wù)簡(jiǎn)述[J].光譜實(shí)驗(yàn)室,2013,30(5):2508-2511.LI Song.A Brief Description of Service Test Techniques in National Research Center for Geoanalysis[J].Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory,2013,30(5):2508-2511.

[5]羅代洪,吳淑琪,吳曉軍,等.國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)[J].巖礦測(cè)試,2011,30(1):110-115.LUO Daihong,WU Shuqi,WU Xiaojun,et al.Laboratory Information Management System in National Research Center for Geoanalysis[J].Rock and Mineral Analysis,2011,30(1):110-115.

[6]何啟生,鄒棣華,曾美云,等.地礦實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)Geo-LIMS 2.0[J].巖礦測(cè)試,2011,30(3):364-369.HE Qisheng,ZOU Dihua,ZENG Meiyun,et al.A Introduction of Geoanalytical Laboratory Information Management Systems Geo-LIMS 2.0[J].Rock and Mineral Analysis,2011,30(3):364-369.

[7]李億紅,徐韌,張勇,等.LIMS在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展[J].國(guó)土資源科技管理,2014,31(1):129-132.LI Yihong,XU Ren,ZHANG Yong,et al.Innovation and Development of LIMS in Marine Environmental Monitoring[J].Scientific and Technological Management of Land and Resources,2014,31(1):129-132.

[8]蘇玉良,郭福文.實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀表,2012,27(11):44-47.SU Yuliang,GUO Fuwen.Development and Application of Laboratory Information Management System[J].Automation&Instrumentation,2014,27(11):44-47.

[9]周彩彩,邢立新,孟濤,等.長(zhǎng)白山火山地質(zhì)公園地理信息系統(tǒng)研究[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):信息科學(xué)版,2013,31(3):308-313.ZHOU Caicai,XING Lixin,MENG Tao,et al.Study on Changbaishan Volcano Nationanal Geopark Geographic Information Systems[J].Journal of Jilin University:Information Science Edition,2013,31(3):308-313.

[10]李松,饒竹.地下水中12項(xiàng)半揮發(fā)性有機(jī)污染物測(cè)定的質(zhì)量控制[J].巖礦測(cè)試,2009,28(2):157-160.LI Song,RAOZhu.Quality Control for the Determination of 12 Semi-Volatile Organic Pollutants in Groundwater Samples[J].Rock and Mineral Analysis,2009,28(2):157-160.