自动化实验

全实验室自动化（Total Laboratory Automation, TLA）又称全程自动化（Front to End Automation）是指将临床实验室相互有关或互不相关的自动化仪器串联起来，构成流水线作业的组合，形成大规模的全检验过程的自动化。全实验室自动化的两个关键概念是“统一化”（Consolidation）及“集成化”（Integration）。“统一化”是指在一台仪器或相互有关的一组仪器上结合不同的分析技术或策略；“集成化”是指将各种分析仪器与分析前处理设备及分析后处理设备相连接。一、TLA的发展简史 全实验室自动化1981年发源于日本。在20世纪最后年代中，医学的发展给社会带来沉重的经济负担，给政府和患者都施加了更大的压力，要求医院能提供更有效但又廉价的服务，临床实验室面临压缩编制的压力。1996年IFCC大会提出了全实验室自动化（Total Laboratory Automation, TLA）的概念。20世纪90年代TLA进 入美国和欧洲，发展势头迅猛。随着时代的发展，随着检验领域所能涵盖的检测项目的逐渐丰富，它在临床诊断以及治疗监测等方面发挥出越来越重要的作用。正是 这种发展的需求使实验室面临着一个前所未有的挑战，即：既要最大限度的提高工作效率，又要提高检测品质以满足医院以及实验室逐渐与国际标准实验室接轨的需 求，满足临床的需求！近年来，自动检测仪器、自动搬送系统、控制系统等得到了惊人的发展。已经从过去的单纯按照速度决定一切的时代改变为向品质，需求，便 利方向发展。以客户的实际需求来设计和满足为目标开发下一代的模组化概念产品。二、TLA的模式现状 实验室自动化系统主要分全实验室自动化和灵活的实验室自动化。全实验室自动化主要由下列部分组成：前处理系统，标本运送系统，样本分析系统，实验资料/结果处理系统（包括LIS系统（Laboratory Information System, LIS））样本保存系统和电脑硬体。 灵活的实验室自动化系统包括：前处理工作站和各种标本分析工作站。前处理工作站包括样本归类/条 码识别，离心，样本质地识别、提示，去盖，血清管标记，血清管分样，插入仪器使用的样本架。标本的运送由手工完成。这种模式适合于小型门诊实验室或远端遥 控的自动化实验室。优点是：可用实验室已有设备，达到规范结果，节省大量的前处理时间；为开放式，可灵活配置其他设备；对于大型医院，是即时可行的实验室 自动化方案，将来迈向TLA时，可配置其他设备，也可做后备之用。对于中型/小型医院，使迈向实验室自动化效果成为可能；在自动化方案上，灵活的实验室自动化有成本低，容易达成有效的投资回报。 LIS是TLA不可缺少的部分。主要功能为：资料休集，核实检验结果，列印报告，结果查询，品质控制，结果监测，收费记帐，报表生成，网间通讯，优化整个系统的运行过程。当前LIS系统的特点是：①采用客户/伺服器（C/S）体系；②在用户端使用图形介面的作业系统（如Windows3.X/Windows9.X），显示图形图像等资讯更加方便；③在网路上。每台微机可同时作为LIS系统和HIS系统的用户端；④每台自动分析仪都可以即时连接到网路用户端端上，所有检验资料都能为整个HIS系统所共用；⑤门诊病人、资料存储、资料输出的编码已有统一标准，条码得到广泛应用；⑥具有图形介面为基础的即时品质控制系统。 1、引进全系统化实现TLA的意义 现代的TLA带给用户的是在原有的高效，快速，全系统自动化的基础上更加贴近临床和检验应用的实际。对临床检验，临床医疗和医院管理等方面都将产生极大的推进作用。检验科逐步实现各个部门一体化（Consolidation），工作人员技术多面化（Cross Training）； 所需人力资源和花销减少，效率提高；所用的标本量减少，更好的方便患者，人工作业减少，操作误差减少到最小，更快的处理标本，回报结果的能力增强；促进实 验室操作的规范化；安全性和整个过程的控制更好；实验室占用较少的空间；全面提升临床检验的管理。满足世界范围内的医疗体制改革和卫生保健的需求。缺点在TLA发展的初期还不容易看出来。明显的缺点是建设TLA所需的费用过高，并有一定的技术要求。 2、国内目前临床实验室的自动化的现状 国内医学检验界德高望重的老专家原中华医学检验学会副主委王金良教授在1999年出席第17届国际临床化学与检验医学大会（IFCC）后回国专文《从IFCC看检验医学发展》报导中说：“实 验室组织及检验手段的两极发展。一方面是实验室全自动化或全程自动化。自动化仪器将生化、免疫、血液、尿液药物检测合为一体。与之相适应，在医院内组成核 心，集中实验室或实验室的统一。另一方面是实验室仪器的小型化，快速、即时、简易的检验的段，用于现场检验、床边检验、医师诊所和家庭。”不 但在国外检验全系统化，自动化受到关注，中国的检验界也在积极的参与其中。在中国先后有浙江医科大学第一附属医院和天津泰达心血管专科医院引进了具有世界 最先进的日立样品前处理系统。表明了中国的经济发展带来了检验事业的飞速进步，同时也表明了新技术的发展对于中国检验事业也是至关重要的。但高昂的投资， 固定的设备（生产线、仪器设查），缺乏灵活性，操作人员的技术水准与先进的仪器不相适应还不适合于中国国情，不适用于中国一般医院。三、问题及展望 医院以及实验室是不停地在发展的，变化之快甚至超出我们的想象。实验室将来面临的挑战是：预期随着时间的推移，服务逐渐增加，周转和测试需求增加，但支出逐渐减少。实验室需要进一步规范化，完善服务。高品质、高效率、高自动化将是实验室未来的发展方向。 来自不同厂家的自动化仪器往往执行不同的电子、通信标准及机械介面协定，给TLA的系统整合带来诸多困难，严重阻碍了TLA的市场推广。美国国家临床实验室标准委员会（NCCLS）和国际临床实验室标准委员会（ICCLS）合作正在研制实验室自动化的统一标准。 同时TLA系统的引进，各部门一体化的实现。实验室组织结构的转变要求对实验室工作者进行全新的角色定位。实验室工作者应具备丰富的管理学、电子学、电脑、仿生学、人工智慧（AI）等知识，掌握全面检验技术操作和仪器维护维修技能。开发出功能更强的专家软体系统，利用LIS对实验资料进行筛选，加工处理报告，以求达为诊断某种疾病提供诊断依据；为已确诊为某疾病的患者作出预后判断；对“健康人”未来的疾病状况作出预报。我国的检验医学教育也应充分关注TLA的发展动向及其影响

如今，临床实验室越来越多地向现代化和自动化方向迈进，而医学检验的自动化又对实验室耗材提出了很多新诉求。“临床实验室自动化带给耗材企业新的机遇和挑战。一个完美的样本应该满足‘不多不少’、不‘错’、不‘丢’、不‘坏’、不‘违规’的要求。”北京协和医院检验科副主任邱玲日前在郑州召开的“中国医学装备协会临床检验装备技术专业委员会论坛”上指出。多数问题出自耗材 邱玲主任解释说，临床实验室的自动化涉及实验前、中、后的各个环节。它以减低各类医疗差错、提高工作效率、加快并均衡样本结果的回报时间（TＡＴ）为目的，利用各种自动化硬件平台和与之相匹配的软件控制系统，替代原有的手工操作。实验室自动化系统，也称自动流水线，是为实现临床实验室内一个或几个检测的功能整合，而将不同分析仪器与分析前、分析后相关设备，通过硬件和信息网络进行连接的相关设备整合体。它可以是分步骤、模块式的，也可以是全连接的、客户高选择性的。 临床实验室采用自动化系统后，会产生哪些变化呢？邱玲说，现在很多临床实验室使用了自动化流水线，以及自动打标机、自动物流系统、自动分拣系统等。目前，北京协和医院检验科共有３条自动化流水线。从医生发出检测申请，到样本采集、检测的每一个时间点，直到最后归档，每一个样本从“生”到“死”都有完整的记录。协和医院临床实验室采用自动化系统后，样本错误率明显降低，每个样本的结果回报时间均衡，人力资源也明显节省了。但是，仍然有个别样本丢失、结果回报时间明显延长的情况。 “作为一名实验室主任，在运作了两年的自动化系统后，如今我仍然会趴在机器下面查看一下是否有样本丢失。”邱玲还说，“在采用自动化系统后，有些以往业务熟练的老技师面临一些困难，导致现在的整体故障率比使用单机时还增加了。而分析发现，80%的问题出自耗材，15%出在管理上，仅5%与自动化有关”。采血管“讲究”多 “有时候，临床检验就是围绕一管血进行的。很多护士都习惯于采用注射器采血后再将血样打入采血管。但是，有一天早上，某医院的58根血样全部被污染了。检验人员分析查找原因后发现，原来是厂家产品设计有一定缺陷，易造成采血管打开再次盖上后密封性受到影响。检验人员不得不一管一管地进行样本处理。后来，该采血管生产企业通过采用全帽设计终于解决了这一缺陷。另外，在自动化流水线中，采血管会互相挤压，这对于采血管的密封性和帽体设计等都是很大的挑战。”邱玲主任列举了现实中临床实验室发生的一些事件。 “有关真空采血管的标准正在升级之中，该标准涉及管材硬度、平滑程度、添加剂等。生产企业应关注到，目前真空采血管都是经手工插到架子上，因此产品应当能够承受多次抓取。随着自动化系统的应用，采血管必须满足密封良好、去帽方便、能够承受气动物流等要求，以免脱帽、遗洒、被污染，从而适应自动分拣系统。 另外，很多自动化流水线要求使用100毫米即5毫升的采血管，但是一些患者只需要检测少数几个项目，5毫升采血管的采血量对于他们来说有些多了。对此，企业能否在采血管的设计上考虑尽量减少患者的失血量呢？比如，企业仍然可以设计5毫升的采血管，而只是通过改变帽体设计，让采血量只保留2~3毫升。还有，目前没有任何一家生产商公布采血管采用的稳定剂的成分是什么，但是检验人员发现，实验室气动物流系统中的采血管整体颜色发深。对于国内厂家来说，稳定剂的使用可能也是一个很大的挑战。”邱玲给出建议和分析。条码要求大大提升 一个简单的条码，学问很大。邱玲告诉记者，目前很多检验人员报怨护士贴打印条码不标准，造成了检验工作的麻烦，而很多护士又不太能接受预制条码。另外，对采血管透明标签的质量及其粘度也需要进一步考量。还有一些厂家与临床实验室制作了一些个性化标签，这是一种尝试。但是，厂家要多学习标准，在使用有色标签的情况下，要测试这种改变对标签识读率带来的影响。 “实现自动化检测后，对条码打印机的要求也越来越高了。”邱玲主任强调，用了不长时间就缺线的条码并不少见，过去没用自动化流水线时，这种影响不明显，即使条码有一点缺陷，临床人员还是能读出来的。但是，采用自动化流水线后，采血管在机器上旋转，要经历对码、自动分拣等一系列流程，这样一来，检测设备对条码的要求远远高于以往。 如果条码的寿命和激光打印设备的性能差一些，就容易出现缺线、磨花等情况。而当条码出现缺线时，实验室必须立即更换打印机。此外，对于条码打印还要关注季节因素，例如在干燥的气候条件下如何保证条码的粘度。为了环保，目前条码都采用水溶性胶粘贴。但是，这种胶从低温条件回到常温条件后，会出现分布不均匀的问题，而且水溶性胶在南方发霉的情况也是有的。如果厂商注意储存条件和告诉医务人员应该注意的事项，相关问题就可能有所减少。关注耗材标准化 “实验室自动化催生了很多耗材方面的新问题。除上述方面外，还有分杯管的装载方便性、吸头的标准化、封口膜的密封性和便捷性、管塞的标准化和再利用；还有托架、分杯盘、管托、破片、气动筒等方面的问题。”邱玲主任强调，对于国内实验室耗材生产企业来说，最大的机遇还是价格。除此之外，国内企业还应该在产品的个性化、集成化、标准化、功能性上多下工夫，从而在防止仿造、由同一厂家提供所有耗材的辅助服务、满足更多的新功能需求、参与更多标准制定上有所突破。值得关注的是，“只有耗材标准化，自动化系统才能真正运转起来”。

[table=100%][tr][td=2,1][align=center][color=#ec0078][size=4]山东科大和西门子共建自动化实验室 [/size][/color][/align][/td][/tr][tr][td=3,1][size=4][/size][/td][/tr][tr][td=2,1][size=4][/size][/td][/tr][tr][td=3,1][align=center][size=4]文章来源：网易教育频道综合 [/size][/align][/td][/tr][tr][td=2,1][size=4][/size][/td][/tr][tr][td=3,1][table=96%][tr][td][size=4]　　2009年12月，由山东科技大学和西门子自动化与驱动技术集团合作的“山东科技大学-西门子工业自动化与驱动技术集团自动化技术实验中心”二期工程顺利完工。早在2008年11月，上海西门子工业自动化有限公司就在山东科技大学举办的公开招标活动中一举夺魁，获得了该项目的承建权。　　“山东科技大学-西门子工业自动化与驱动技术集团自动化技术实验中心”采用了西门子最先进控制技术，融合了西门子全集成自动化(TIA)的理念，是西门子全集成自动化系统的缩影。实验室配备的具体西门子自动化控制设备有：小型控制系统S7-200及中型安全控制系统S7-300F、先进过程自动化控制系统PCS7BOX、先进运动控制系统T-CPU和S120、高级冗余控制系统S7-400H及标准变频控制系统MM4。这些设备中的每一套控制系统均具备开放的结构体系，可以灵活地提供满足学校教学要求的控制体系配置方案。　　山东科技大学是一所以工为主、矿业见长，多学科相互渗透、协调发展、特色鲜明的省属重点大学。西门子和山东科技大学合作实验室一期工程的顺利完工，已经在山东省地区特别是泰安市地区的自动化技术行业领域内产生了巨大的示范性作用，并吸引了大量周边同类学校及工矿企业前往该实验中心进行参观或培训，为在山东地区推广西门子的产品和技术以及西门子教育合作项目(SCE)起到了不可估量的作用。预计西门子和山东科技大学将会进一步合作，在该地区建设更多相似类型的西门子实验室。　　能够促成与山东科技大学合作成功，离不开西门子工业自动化与技术驱动集团对SCE项目给予的大力支持，也离不开我们整个SCE团队的努力和先进工作方法。在每个项目的前期跟踪、技术交流、合同签订、项目执行以及到后期的项目培训等，均有专门的团队成员负责并且各成员之间始终保持互相协作的工作精神，再加上西门子工业自动化与技术驱动集团内部各业务部门的巨大支持，因此西门子工业自动化有限公司才能在中国教育领域获得现在的巨大成功。[/size][/td][/tr][/table][/td][/tr][/table]摘自《品牌中国网》