浅谈实验室管理系统的发展与展望

李润琪

【摘 要】实验室管理系统是利用计算机网络技术、数据存储技术、快速数据处理技术来对实验室进行全方位管理的计算机软、硬件系统。通过它，实验室可以达到自动化运行、信息化管理和无纸化办公的目的，对实验室提高了工作效率、降低运行成本起到至关重要的作用。

【关键词】实验室管理 发展 展望

【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0399-01

一、 实验室管理系统的起源

世界是最早的实验室管理系统用户是石油、化工、制药和冶金等型生产企业。在这些企业中，实验室管理系统只是其整个IT架构的一部分。在这种情况下，如何将实验室的质量检测数据迅速准确地传送到企业的其它相关部门并指导生产过程，而生产过程控制系统如何迅速可靠地将相关样品信息传送给实验室管理系统，以及各个系统如何在ERP（企业资源规划系统）下完美地集成已成为这些企业使用实验室管理系统成功与否的关键。实验室管理系统的产生是随着分析测试仪器自动化程度的提高、实验室规模与处理能力的提高而逐步出现的。二十世纪80年代初，大规模集成电路的普及使得仪器的自动化水平大大增强，进而实验室单位时间内所能完成的测试任务大大增加，这就对实验室的管理提出了新的要求。同时随着计算机数据处理能力及数据吞吐量的极大提高，采用计算机信息系统来自动管理实验室成为可能。早期的实验室管理系统以大中型计算机为主，造价比较高，进入九十年代后微型计算机的迅速普及及使得实验室管理系统的造价得到极大的下降，实验室管理系统在西方发达国家迅速得到推广。

二、 实验室管理系统全球化趋势

近几年来，随着IT业界的持续升温和各大公司并购狂潮的加剧，如何在全球范围内保证相同的产品质量和服务，降低生产成本，提高竞争力，以完成“全球化”的梦想，成为每个跨国公司CIO的首要任务。作为质量保证的主要系统，实验室管理系统站在了“全球化”大潮的前沿。各大跨国公司为此投入巨资，以在全球范围内保证其产品质量和加速新产品开发的进程。在实验室管理系统的全球化应用方面，世界上最大的感光材料制造商，伊士曼柯达公司走在了最前面。该公司在全球范围内全部采用同一套实验室管理系统，这样，伊士曼柯达下属的所有工厂的产品都采用完全相同的质量标准和检验流程。同时，公司总部也能对下属的所有工厂的质量进行全方位的监控，并可同时下发统一的质量标准。公司的研究与开发中心可以随时访问其全球几十个实验室内的任何一个数据，以供研究之需。在实验室管理系统的全球化方面还有一个关键问题，那就是实验室管理系统界面所使用的语言。因为跨国公司的人员来自世界各地，使用不同的语言，为此，有的厂商推出了能同时支持多种语言的实验室管理系统以满足这些跨国公司的需求。

面向实验室工作人员。实验室管理系统的出现，无疑为实验室管理人员带来了巨大的方便，但同时也带来了一个不大不小的烦恼。原因在于几乎所有的实验室管理系统在安装之后都需要作大量的用户化工作，即编写一些程序满足用户特定的需求，如映射实验室的工作流程以及联结各种分析仪器等。而且用户的这些要求往往是需要经济改变的，也就是说需要IT专业人员为实验室管理系统用户随时编写相关程序。由此就带来了两个问题：首先是IT专业人员的流动性很大，使得实验室管理系统系统的稳定性不高。因编程人员的离职造成实验室管理系统无法正常运行的情况在国内外都是屡见不鲜的。其次是IT出身的编程人员很难完全理解实验室运作的详细机制，为实验室管理系统的用户化带来了一定的难度，尤其是在研究与开发实验室。因此，大多数实验室管理人员都希望能有一套不需要IT专业人员就能完好运行的实验室管理系统。新的实验室管理系统要求在安装后不需要用户化工作，只需要按照用户的具体要求进行简单的设置，就可将整个系统正式投用。在设置过程中，用户不需要编写任何程序，而只需要进行鼠标的点击。任何熟悉Windows操作的实验室工作人员在接受简单的培训以后就可完成诸如工作流程的设计和仪器联结等工作，并按照实验室工作要求的变化随时更改系统的设置。

仪器联结与控制，20多年来，实验室管理系统的仪器联结功能一直是广大用户所关注的焦点。如何直接采集各种分析仪器的数据是实验室管理系统技术的关键之一。在过去，仪器联结需要由实验室管理系统厂商的技术服务人员编写复杂的程序以达到目的，这使得仪器联结成为LIMS实施过程中最昂贵和最艰难的一环。近几年出现的技术已经完好地解决了这个问题。如采用先进的电子数据俘获技术，联结仪器不仅不需要编写程序，而且联结过程简单到可以和在Windows中联结打印机相比，一个完全不懂编程的实验室工作人员就可轻而易举地完成。能够远程用统一的界面控制不同厂家，不同型号的分析仪器一直是实验室工作人员的梦想。随着以英国实验室系统公司为主组成的全球最大的实验室软件开发部门仪器控制标准以来，这一梦想正在逐步变为现实，实验室管理系统已可以控制多个厂家，多个型号的色谱仪和光谱仪。

光谱采集与处理很多的分析仪器不仅提供各种传统意义上的简单数据，还提供更有价值的各种类型的光谱。但每个厂家，每种型号的仪器所提供的光谱文件格式个不相同，如何通过LIMS自动采集这些光谱，是20余年来实验室管理系统行业最大的难点之一。并将其自动化成工业标准的XML格式储存在实验室管理系统数据库内，以便于网络上的用户随时进行远程查询和处理。如果需要，网络上的用户还可以对这些光谱进行谱库检索和三维图处理等操作，而完全不必回到这些仪器专用的工作站上。实验室管理系统的光谱采集与处理功能不仅极大地丰富了“大型仪器专管共享”的内涵，方便了广大科学工作者和实验室管理人员，更重要的是完全满足美国食品与药品管理局关于电子记录的要求。

化学结构与多媒体支持随着IT业的迅猛发展，越来越多的实验室工作人员希望实验室管理系统能提供更多的信息，包括化合物的化学结构和理化性质，并能够以多媒体的方式记录相关信息等。新的研究同样也完好地解决了这一问题。系统不仅能够显示化合物的结构方式，还能自动给出分子式、分子量、元素百分比等内容。如果需要，还能提供化合物的理化性质，IUPAC名称，CAS注册号，分子模型和相关光谱等，同时也能用多媒体记录分子模型或各个检验项目的标准操作过程等。

在生物科学中的应用众所周知，当今世界上发展最快，最具有潜力的两个行业是IT和生物科学。二者的结合诞生了一个崭新的科学——生物信息学。该行业被认为是未来IT业界最具发展潜力的部分，将很快拥有数百亿美元的市场。而我们知道，生物科学最重要的部分都是在实验室内完成的，因此，如果说实验室管理系统在传统行业的各大企业中是在幕后运行的话，那么在生命科学领域中则一跃到了前台。进入生命科学领域后，实验室管理系统的发展将从此揭开新的篇章。面向生物科学的实验室管理系统必然将是未来实验室管理系统发展的方向。