待测物质中待测物质检测方案(工作站及软件)

在过去几十年里，色谱仪器和分离技术已成为多数实验室的主流技术。 气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)是主要的技术。在过去三十年间，色谱数据系统(CDS)获得了显著发展，现在所有这些色谱仪器都可以使用色谱数据系统操作来实现仪器控制和数据处理。赛默飞世尔科技 DionexMChromeleonTM变色龙色谱数据系统(CDS)软件是实现第三方仪器控制的先驱，并一直稳居多厂商控制市场领先者地位，提供操作简易性 TM. 关键词 色谱数据系统， Chromeleon， CDS， 变色龙，多厂商，仪器控制， GC-MS， LC-MS， LC， IC， GC， 驱动开发程序包(DDK) 利用色谱数据系统实现仪器控制可追溯至20世纪80年代初期个人计算机(PC)的发展，当时引入了基于个人计算机的色谱数据系统。操作上与20世纪70年代开发的基于微处理器的积分器相似，但一次运行中所有进样的数据文件都可以进行重新处理。当时只有将模拟输出信号转换为能被 CDS 读取的数字信号(模数转换)，才能进行读取从仪器上采集的数据。这种模数转换只能记录来自仪器的单一数据通道，根本不涉及仪器控制。 图1.早期色谱数据系统——数据收集无控制功能 随着高性能个人计算机的普及，除了已有的数据处理和报告工具，制造商可以在色谱数据系统中增加仪器控制功能。即便如此，在随后的十年里，，CDS仅能对与 CDS 同一制造商生产的仪器实现全数字控制，因此一家厂商通常既提供色谱数据系统又提供色谱仪器，并且多数情况下，一台电脑只能连接一台色谱仪。随着色谱数据系统的进一步发展，一台电脑可以控制多台仪器，但仍未打破与 CDS 相同制造商的单一来源的局限。这种安装形式可以描述为“工作站式 CDS”。 实验室购置的色谱仪通常来自于不同的厂家。若使用单一厂商工作站式CDS，实验室则需要安装不同的CDS， 从而要在分析效率、数据处理、培训、验证以及法规方面面临与生俱来的各种复杂情况。减少 CDS 数量的唯法方法是采用模数转换产生能够被选定色谱数据系统读取并导出的数字信号，放弃伴随着超出范围或平头色谱峰、过量噪声以及完全缺乏可追溯性等基本性问题的仪器控制。 图2.不同色谱仪的工作站式色谱数据系统 20世纪90年代，个人计算机机结合改进的网络标准的发展使得色谱数据系统可以实现网络化。实现网络化之后，数据处理变得更加高效，仪器使用也得以优化。此外，还更容易满足法规要求，因为允许将数据处理操作从数据存储器中物理分离，从而增强了已采集的数据的安全性。这些具有物理分离数据处理和存储功能的网络化色谱数据系统，通常被称之为“企业版”或“客户端/服务器”系统。 借助于使用具备可扩展性的企业版色谱数据系统，当采用一种方法时，从仪器采集的所有数据均为同一种格式，无论使用何种仪器生成的结果均以同一种报告形式呈现，大大提高了分析效率和实验室的生产力。 确立对多厂商仪器控制的需求 随着企业版色谱数据系统配置的增加，事实上存在的仪器与 CDS厂商的关联开始被弱化。一些供应商开始着重开发 CDS 解决方案，另一些供应商则专注开发色谱仪。市场份额较小和/或无意开发自身 CDS的色谱仪供应商开始寻求与无竞争关系、专做软件的 CDS 供应商合作，以实现其仪器在数据系统中的控制。反之， CDS供应商意识到他们的产品对色谱实验室高效运作发挥着越来越重要的作用，对其他主要供应商仪器(第三方仪器)的控制就成为了一个非常诱人的市场机遇。因此利用 CDS 实现第三方仪器控制(多厂商控制)的需求出现了。 然而，起初，虽然中央数据管理和存储的优势超越了来自于第三方仪器的数据模数转换中的固有局限性，1997年美国食品和药物管理局(FDA)颁布了针对电子记录和电子签名的指令(21 CFRPart 11)，明确指定此类仪器控制(或缺乏仪器控制)不符合法规。 该指令确立了对 CDS 中第三方仪器控制的需求，而对自有和第三方仪器实现全数字控制的需求变得越来越迫切。对符合21 CFR Part11，具备全数字仪器控制功能的数据系统的市场需求还引发了市场中的快速兼并，从而使市场中仅剩下了三家具有较大市场占有率(>10%的安装量和年度许可证销售)的全球性 CDS 供应商。鉴于市场占有率大于5%的色谱仪器供应商远远多于企业版 CDS供应商，第三方仪器控制的必要性愈发显而易见。 1993年，世界上第一款市售色谱数据系统 Gynkosoft面世，如今以 Chromeleon 变色龙 CDS 品牌进行销售。 Gynkosoft 是首个来自于全球领先第三方供应商提供全数字化仪器控制的 CDS 方案。 直到20世纪90年代晚期，具有大量第三方仪器控制的 CDS 仍极为罕见。在此期间， CDS 通常可以控制其自身制造商的仪器，能够建立方法和分析运行信息，采集、处理、报告和保存数据，甚至可以传输至其他实验室系统，如实验室信息管理系统(LIMS)。而这时的 Chromeleon 变色龙CDS 已经可以支持60多款第三方仪器，且有更多的仪器正在等待添加。 随着数字化第三方仪器控制的可行性得以证实，市场对具备多厂家仪器控制功能的 CDS 的兴趣越发浓厚。 Chromeleon 变色龙 CDS 确立了自己在多厂家仪器控制上的市场领袖地位，其能够控制540多个自有和来自25家厂商的第三方模块，使得如今多厂家仪器控制成为了任何 CDS的必备标准功能。 图3.具有多厂商仪器控制功能的客户端/服务器系统或企业版 CDS 当实验室很快接受了具有第三方仪器控制功能的 CDS， 在第三方控制功能完全成熟，真正被广泛接受之前，还需要战胜一些挑战。 要应对的第一个挑战是最初的第三方控制是 CDS公司根据有限的信息开发的，主要关注的是涉及控制第三方仪器的一般命令。程序员无需深入了解仪器的常规操作，即可编写仪器的驱动程序。而对于 Chromeleon 变色龙 CDS，初期的第三方仪器控制功能的开发过程都是通过对仪器的控制协议进行分析，再使用 Chromeleon 变色龙 CDS 兼容的控制语言编写仪器控制“驱动程序”，即“原生驱动程序”来完成的。 即使双方之间建立了合作，在 CDS 供应商编写仪器控制和第三方提供控制代码之间的沟通往往是漫长而枯燥的。这是因为大多数 CDS 供应商作为仪器供应商也是直接的竞争对手。此外，同一个 CDS 供应商既为其自身仪器也为竞对对手的第三方仪器开发驱动程序，会导致优先次序冲突以及推迟提供用于第三方仪器控制的代码。 第二个挑战是仪器配置日益复杂，数量也不断增加。一款新仪器的面市，推出了新技术和新功能，便出现了控制新仪器和新功能的市场需求，这增加了第三方仪器控制编程的复杂程度和工作量。 20世纪中期，超高效液相色谱仪(UHPLC)作为传统 HPLC的延伸而出现，使得对仪器控制的需求变得更加复杂。有更多功能要加入仪器控制驱动程序，如从传统液相色谱到 UHPLC 的方法转换。重新创建这种复杂的功能既费时又费资源，导致第三方硬件厂商仪器发布和发 CDS 中实现仪器控制之间存在明显的滞后。与此同时，需要控制的第三方仪器的数量也大幅增长——些大型厂商投入使用的模块超过一百个(HPLC和UHPLC)。 第三方仪器“打印机驱动程序”理念——从原生仪器驱动程序到插件式仪器驱动程序 在应对这些挑战的过程中，引发了第三方仪器控制理念的转变。主要的仪器供应商开始探索为仪器配置菜单式驱动程序，以便快速方便地插入第三方CDS。用于色谱仪器控制的“打印机驱动程序”理念可提供直接来自仪器供应商的仪器控制驱动程序，并以可实现与第三方 CDS轻松整合的方式来交付。 这使得开发过程变得更加高效，从而带来了明显收益——现在(仪器制造商)只需为所有 CDS编写一个驱动程序，而不用让每家 CDS公司为同一款第三方仪器各编写一个驱动程序，从而加快了第三方数据系统对新仪器的控制。为使这种方法奏效，需要仪器供应商开发并维护驱动程序架构，该架构不仅可提供实际仪器控制，还可做为标准化框架，以提供可在第三方数据系统上使用的插件和必要改进。 但是，不是所有的仪器供应商都能够或愿意提供这种基础框架。规模较小或注重硬件的供应商通常需要一种简单的方式，利用第三方 CDS 实现仪器的数字化控制。 Chromeleon 变色龙 CDS 提供了第三方驱动程序的终极解决方案 Chromeleon 变色龙 CDS 为第三方仪器控制提供了终极解决方案，通过同时采用“打印机驱动程序”插件式理念和驱动程序开发包(DDK)的方式，满足了规模较小或注重硬件的制造商的需求。 Chromeleon 变色龙 CDS 内部整合了由主要仪器制造商，包括安捷伦仪器控制框架(ICF)和沃特世仪器控制软件(ICS)等提供的打包驱动插件解决方案。这确保了发布到插件的所有仪器和功能的快速、全面支持。 Chromeleon 变色龙色谱数据系统驱动程序开发包为驱动程序开发员和仪器厂家提供了执行仪器驱动程序、配置的直接方法，并为 Chromeleon 变色龙 CDS 提供了编辑器插件。赛默飞提供的所有新驱动程序均使用了驱动程序开发包。驱动程序开发包是针对跨版本兼容而设计的——编写一个驱动程序后，其通常可在所有更新版本的 Chromeleon 变色龙 CDS 上使用，而无需进行进一步开发。程序中要加入的“必备”代码很少，因此可快速、方便地学会如何执行仪器驱动程序——创建基础驱动程序框架仅需几个小时，而创建原生驱动程序通常需要花费几天或几周。这大大缩短了驱动程序的开发周期。 图 4. Chromeleon 变色龙驱动开发程序包插件简化驱动程序的开发 驱动程序的质量是通过验证和确认过程而得到确保的。新的驱动程序必须满足验证过程的要求，并通过一系列确认测试，才能纳入 Chromeleon 变色龙 CDS。 Chromeleon 变色龙 CDS驱动程序开发包依靠一套完整文件(包括驱动程序“烹饪手册”'，包含代码示例和验证过程)和程序员培训课程支持，并支持第三方公司直接开发 Chromeleon 变色龙可兼容的驱动程序。对于不想自己开发驱动程序的供应商，可通过经认证的 Chromeleon 变色龙 DDK 开发合作伙伴，快速开发 Chromeleon 变色龙 CDS DDK 驱动程序。 成功的第三方仪器控制还需要什么? 为确保驱动程序的及时发行和高品质，尤其是针对新仪器，仪器厂商和CDS厂商务必要组织定期会议，分享技术知识、规划下一版本的蓝图，商讨并解决技术问题。这需要双方共同努力，定期维护并改进已打包的驱动程序包并将其集成到 CDS 中同时进行维护和改进，对于 ChromeleonCDS 而言，就是 DDK。 总结 Chromeleon 变色龙 CDS 首创第三方仪器控制功能，并稳居市场领导地位，如今， Chromeleon 变色龙 CDS已经成为多厂商控制的代名词，并使第三方仪器控制成为任何色谱数据系统的必备功能。凭借20年的开发历史， Chromeleon 变色龙 CDS 为对第三方仪器控制感兴趣的仪器供应商提供所有工具。Chromeleon 变色龙 CDS 是目前市场上最适应未来需求的、最符合企业环境的多厂商色谱数据系统。 赛默飞世尔科技(中国)有限公司 免费服务热线：80081051184006505118(支持手机用户) ThermoFisher ThermoFisherSCIENTIFIC SCIENTIFICWPE Chromeleon 变色龙CDS 是目前市场上最适应未来需求的、最符合企业环境的多厂商色谱数据系统。