1、第二十三章第二十三章 实验室自动化系统实验室自动化系统 1.1.实验室自动化系统的发展过程实验室自动化系统的发展过程2.2.实验室自动化系统的分类与基本构成实验室自动化系统的分类与基本构成 3.3.实验室自动化流水线的硬件结构和功能实验室自动化流水线的硬件结构和功能4.4.计算机信息系统在实验室自动化系统计算机信息系统在实验室自动化系统 中的作用中的作用 5.5.实现实验室自动化的意义实现实验室自动化的意义内容提要教学基本要求 1. 掌握掌握TLA的定义，了解其发展过程的定义，了解其发展过程 2. 掌握实验室自动化系统的基本结构掌握实验室自动化系统的基本结构 3. 了解实验室自动化的硬件结构和
2、功能了解实验室自动化的硬件结构和功能 4. 了解计算机信息系统在实验室自动化中了解计算机信息系统在实验室自动化中的作用的作用 5. 了解实现实验室自动化的意义了解实现实验室自动化的意义 序 言 临床检验诊断已逐步向自动化、智能化、临床检验诊断已逐步向自动化、智能化、信息网络化迈进信息网络化迈进 医院检验科仪器设备的现代化情况、所开医院检验科仪器设备的现代化情况、所开展的检测项目多少及检测水平如何是评价展的检测项目多少及检测水平如何是评价一家医院医疗水平高低的标准之一一家医院医疗水平高低的标准之一 临床实验室全自动化检验流水线开始出现临床实验室全自动化检验流水线开始出现 全实验室自动化是指为了实
3、现实验室内整合全实验室自动化是指为了实现实验室内整合,将不同的自动分析仪器以及分析前和分析后的实验将不同的自动分析仪器以及分析前和分析后的实验室处理装置室处理装置,通过自动化输送轨道和信息网络进行通过自动化输送轨道和信息网络进行连接，构成全自动化流水线作业环境，覆盖整个检连接，构成全自动化流水线作业环境，覆盖整个检验过程，形成大规模全检验过程，形成大规模全检 验过程的自动化。验过程的自动化。 序 言 全自动化流水线全景系统自动化系统自动化 模块自动化模块自动化 全实验室自动化全实验室自动化第一节 实验室自动化的发展过程系统自动化1.系统自动化系统自动化 采用原始管使用和条码技术，通过扩大试采用
4、原始管使用和条码技术，通过扩大试剂装载的容量获得更大的项目测试菜单。剂装载的容量获得更大的项目测试菜单。Hitachi7600Hitachi7600生化仪生化仪模块自动化2.模块自动化模块自动化 在系统自动化的基础上增加部分硬件，能在系统自动化的基础上增加部分硬件，能够完成样本自动离心、开盖、分杯、分选够完成样本自动离心、开盖、分杯、分选等功能。等功能。Abbott Abbott 小型血液流水线小型血液流水线全实验室自动化3.全实验室自动化全实验室自动化 通过轨道将各种类型的仪器连接起来，是通过轨道将各种类型的仪器连接起来，是实验室发展的趋势。实验室发展的趋势。HitachiHitachi生化
5、流水线生化流水线第二节第二节 实验室自动化系统的分类与基本构成实验室自动化系统的分类与基本构成 一、一、LAS分类分类 （一）实验室模块自动化系统（一）实验室模块自动化系统 （二）全实验室自动化（二）全实验室自动化（一）实验室模块自动化系统（一）实验室模块自动化系统 实验室根据用户所需处理能力进行选择的实验室根据用户所需处理能力进行选择的一套模块工作单元组合。由二台或二台以一套模块工作单元组合。由二台或二台以上具有相同分析原理的自动分析仪和一台上具有相同分析原理的自动分析仪和一台控制器所组成。控制器所组成。Roche Roche 模块式生化免疫自动化系统模块式生化免疫自动化系统（二）全实验室自
6、动化（二）全实验室自动化 将众多模块分析系统整合成一个实现对标将众多模块分析系统整合成一个实现对标本处理、传送、分析、数据处理和分析的本处理、传送、分析、数据处理和分析的全自动化过程。标本可完成临床化学、免全自动化过程。标本可完成临床化学、免疫学、血液学等亚专业的任一项目检测。疫学、血液学等亚专业的任一项目检测。BayerBayer自动化流水线系统自动化流水线系统二、二、LAS基本组成LAS基本组成包括：基本组成包括： 1.1.标本传送系统（标本传送系统（conveyor systemconveyor system） 2. 2.标本处理系统（标本处理系统（sample handing syst
7、emsample handing system） 3. 3.自动化分析仪（自动化分析仪（automated analyzerautomated analyzer） 分析后输出系统分析后输出系统 4. 4.分析测试过程控制系统（分析测试过程控制系统（process process control system control system ） 1.1.标本传送系统标本传送系统 负责将样品从一个模块传递到另一个模块，负责将样品从一个模块传递到另一个模块，无须人工干预。包括：无须人工干预。包括：智能化传输带智能化传输带 智能自动机械臂智能自动机械臂智能化传输带智能化传输带 连接全实验室自动化的各个连
8、接全实验室自动化的各个部分，有成架转运和单管转运两种模式。部分，有成架转运和单管转运两种模式。特点是技术稳定、速度快、价格低，但不特点是技术稳定、速度快、价格低，但不能处理多种规格的样品容器，灵活性差。能处理多种规格的样品容器，灵活性差。1.标本传送系统标本传送系统智能自动机械臂智能自动机械臂 安装在固定底座上的机械安装在固定底座上的机械手，其活动范围仅限于一个往返区间或以手，其活动范围仅限于一个往返区间或以机座为圆心的半圆区域内。特点是重复性机座为圆心的半圆区域内。特点是重复性好，可适应多种规格和不同形状的样品容好，可适应多种规格和不同形状的样品容器，灵活性好。器，灵活性好。1.标本传送系统
9、标本传送系统2. 标本处理系统标本处理系统标本处理系统的功能包括：标本处理系统的功能包括： 1样品的投入和分类样品的投入和分类 2自动装载和样本离心自动装载和样本离心 3样本管去盖样本管去盖 4样本再分注及标记样本再分注及标记（1）样品的投入和分类 样品投入包括：常规样品从样品投入模块样品投入包括：常规样品从样品投入模块进入；急诊样品从样品投入模块上的急诊进入；急诊样品从样品投入模块上的急诊专用口进入；再测专用口进入；再测/重复重复/往复样品从收纳往复样品从收纳缓冲模块的优先入口进入。样品有成架进缓冲模块的优先入口进入。样品有成架进入和单管进入两种模式。入和单管进入两种模式。 分类：将样品按检
10、验目的进行分类。符合分类：将样品按检验目的进行分类。符合流水线要求，在线上能完成的样品将进入流水线要求，在线上能完成的样品将进入流水线，不能完成的样品则按要求传送至流水线，不能完成的样品则按要求传送至特定位置另行处理。特定位置另行处理。（1）样品的投入和分类（2）样本离心 完成样品管的离心分离。完成样品管的离心分离。 处理速度：处理速度：200400管管/小时，一般配置小时，一般配置12台台。 离心速度和时间可调，还能控制离心机仓离心速度和时间可调，还能控制离心机仓的温度，保证样品受到的影响最小。当系的温度，保证样品受到的影响最小。当系统停止运行时离心单元也能单独使用。统停止运行时离心单元也能
11、单独使用。（3） 样本管去盖 将样本管除盖。这一过程的自动化，减少将样本管除盖。这一过程的自动化，减少了实验室工作人员与样本直接接触机会，了实验室工作人员与样本直接接触机会，避免了生物源污染危险避免了生物源污染危险，也提高了工作效，也提高了工作效率。率。 但但一般要求一般要求必须先要统一实验室所用试管必须先要统一实验室所用试管的标准。的标准。（4）样本再分注及标记 根据系统的加样方式有两种：根据系统的加样方式有两种： （1 1）原始样品加样：）原始样品加样：即在原始样品管中直即在原始样品管中直接吸取标本进行检测接吸取标本进行检测。 （2 2）分注后加样）分注后加样：是在检测前将原始样本是在检测
12、前将原始样本分成若干个子样本分成若干个子样本然后用然后用子样本子样本进行检测。进行检测。 分注后加样，需要在流水线上安装样本分分注后加样，需要在流水线上安装样本分注系统。分注后的子样本，系统可自动加注系统。分注后的子样本，系统可自动加贴与原始样本管相同的条形码标识，然后贴与原始样本管相同的条形码标识，然后将子样本用于检测。分注时采用一次性采将子样本用于检测。分注时采用一次性采样吸头，避免发生样本间的交叉污染，确样吸头，避免发生样本间的交叉污染，确保原始样本不受干扰地进行保存。仪器加保原始样本不受干扰地进行保存。仪器加贴的条型码也更规范。贴的条型码也更规范。（4）样本再分注及标记3.自动化分析系
13、统自动化分析系统 由各种检测仪器和连接轨道组成。根据用由各种检测仪器和连接轨道组成。根据用户需要，通过不同轨道和仪器的组合，可户需要，通过不同轨道和仪器的组合，可以完成各种不同的检验项目。以完成各种不同的检验项目。 目前还没有能够连接所有品牌自动化仪器目前还没有能够连接所有品牌自动化仪器的轨道系统，各流水线厂家连接的都是自的轨道系统，各流水线厂家连接的都是自己品牌的分析仪器。己品牌的分析仪器。4.分析后输出系统分析后输出系统 分析后输出系统（输出缓冲模块）包括分析后输出系统（输出缓冲模块）包括 （1）出口模块出口模块 （2）标本储存接收缓冲区）标本储存接收缓冲区 出口模块出口模块 出口模块用于
14、接收需人工复检标本以及离出口模块用于接收需人工复检标本以及离心完毕的非在线检测标本。以上标本自动心完毕的非在线检测标本。以上标本自动投入出口模块中预先设定的相应区域等待投入出口模块中预先设定的相应区域等待人工处理人工处理。标本储存接收缓冲区标本储存接收缓冲区 标本储存接收缓冲区基本功能是管理和储存标本储存接收缓冲区基本功能是管理和储存标本，即与计算机连接并执行以下功能：标本，即与计算机连接并执行以下功能：1.读取标本的读取标本的ID以证实标本到来；以证实标本到来；2.给到达的标本排序；给到达的标本排序；3.给排序的标本进行索引管理；给排序的标本进行索引管理；4.将需要复检的标本送入复查回路进行
15、复检。将需要复检的标本送入复查回路进行复检。5.分析测试过程控制系统分析测试过程控制系统 分析测试过程控制系统包括临床实验室信分析测试过程控制系统包括临床实验室信息系统（息系统（LIS），医院信息系统（），医院信息系统（HIS），），自动化流水线中间软件（如自动化流水线中间软件（如DM2）以及流）以及流水线系统控制软件（水线系统控制软件（LAS）。）。 控制系统是实验室全自动化的大脑和指挥控制系统是实验室全自动化的大脑和指挥中心，只有中心，只有LIS和和TLA全面的无缝衔接，才全面的无缝衔接，才能发挥出能发挥出TLA的巨大优势。的巨大优势。 分析测试过程控制系统自动完成下载患者分析测试过程控制
16、系统自动完成下载患者资料、检验请求信息、上传标本在各模块资料、检验请求信息、上传标本在各模块的状态、标本架号位置、分析结果、数据的状态、标本架号位置、分析结果、数据通讯情况等信息流通工作，控制系统自动通讯情况等信息流通工作，控制系统自动完成所有常规操作，实现检验全过程的自完成所有常规操作，实现检验全过程的自动化。动化。5.分析测试过程控制系统分析测试过程控制系统第三节第三节 实验室自动化流水线的硬件结构和功能实验室自动化流水线的硬件结构和功能 根据标本处理流程，硬件可分为三个主要根据标本处理流程，硬件可分为三个主要部分：标本处理模块、标本运输系统和独部分：标本处理模块、标本运输系统和独立检测单
17、元。立检测单元。 包括：进样模块，自动离心模块，自动去包括：进样模块，自动离心模块，自动去盖模块，样本分注模块，分析仪器连接模盖模块，样本分注模块，分析仪器连接模块，主轨道，样本存储与复现模块。块，主轨道，样本存储与复现模块。贝克曼POWER PROCESSOR系统示例1.进样模块进样模块 进样模块是样本进入流水线的开端，在这进样模块是样本进入流水线的开端，在这里完成对上线样本的筛选，将不合格标本里完成对上线样本的筛选，将不合格标本用机械抓手抓出，集中存放在相应的试管用机械抓手抓出，集中存放在相应的试管架。其他合格的样本则顺利进入流水线进架。其他合格的样本则顺利进入流水线进行处理。如果需要优先
18、装载，则可暂停样行处理。如果需要优先装载，则可暂停样本架装载，操作人员将试管在装载本架装载，操作人员将试管在装载Inlet架架样本前直接放入运送器，直接用样本运送样本前直接放入运送器，直接用样本运送器装载。器装载。 机械抓手每次能抓起机械抓手每次能抓起5根原始管并按顺序放根原始管并按顺序放入试管运送器，一次可放置入试管运送器，一次可放置4个样本架，每个样本架，每个样本架最多能放个样本架最多能放50根试管。根试管。1.进样模块进样模块2.自动离心模块自动离心模块 当样本运行至离心模块后离心机传送臂上当样本运行至离心模块后离心机传送臂上的抓手自动将样本抓取放入离心机完成离的抓手自动将样本抓取放入离
19、心机完成离心，可用自带的平衡管配平。离心完成后，心，可用自带的平衡管配平。离心完成后，抓手再将样本抓出，放入运行器，样本将抓手再将样本抓出，放入运行器，样本将运行到自动开盖模块。运行到自动开盖模块。 离心机转速范围为离心机转速范围为5003000r/min，离心，离心时间范围为时间范围为60999秒，可自由设定。秒，可自由设定。 当流水线关闭时自动离心机也能手工操作。当流水线关闭时自动离心机也能手工操作。2.自动离心模块自动离心模块3.去盖模块去盖模块 样本进入去盖模块以后，到达去盖位置，样本进入去盖模块以后，到达去盖位置，气动抓手从两侧固定，去盖器从试管盖顶气动抓手从两侧固定，去盖器从试管盖
20、顶部刺入，将盖子拔出，被拔出的盖子通过部刺入，将盖子拔出，被拔出的盖子通过滑道进入专门容器。滑道进入专门容器。 能有效的降低生物危害性。但要求使用统能有效的降低生物危害性。但要求使用统一规格的样品管。一规格的样品管。3.3.去盖模块去盖模块4.分析仪器连接模块分析仪器连接模块 是样本从主轨道进入分析仪器的通道。样是样本从主轨道进入分析仪器的通道。样本到达此模块，通过条码阅读器的扫描读本到达此模块，通过条码阅读器的扫描读取信息，根据样本信息、仪器和试剂状态，取信息，根据样本信息、仪器和试剂状态，及装载暂停状态，确定发送至哪一台仪器及装载暂停状态，确定发送至哪一台仪器检测，能自动智能平衡。检测，能
21、自动智能平衡。5.主轨道模块主轨道模块 主轨道模块为连接流水线各个部分的通道，主轨道模块为连接流水线各个部分的通道，依靠电机驱动，带动传送皮带完成样本运依靠电机驱动，带动传送皮带完成样本运送器的移动。各个模块都是以主轨道为主送器的移动。各个模块都是以主轨道为主干分布的。干分布的。6.加盖器模块加盖器模块 加盖器模块的功能是给已经完成分析实验，加盖器模块的功能是给已经完成分析实验，即将进入储存模块冰箱的样本试管加上盖即将进入储存模块冰箱的样本试管加上盖子，以防止标本在储存期间的污染和浓缩。子，以防止标本在储存期间的污染和浓缩。 样本试管到达加盖器位置，气动抓手从两样本试管到达加盖器位置，气动抓手
22、从两侧固定住试管，位于试管上方的加盖套筒侧固定住试管，位于试管上方的加盖套筒向下运动套住试管口并向下压迫试管，使向下运动套住试管口并向下压迫试管，使其套筒内部的试管盖塞紧试管口，完成加其套筒内部的试管盖塞紧试管口，完成加盖。盖。6.加盖器模块加盖器模块7.样本储存模块样本储存模块 已完成检测的样本进入样本储存模块轨道已完成检测的样本进入样本储存模块轨道后，通过抓手抓取存入冰箱，储存温度为后，通过抓手抓取存入冰箱，储存温度为28。每套系统可连接两个同样的存储。每套系统可连接两个同样的存储模块。储存在冰箱中的样本可通过控制软模块。储存在冰箱中的样本可通过控制软件由系统随时自动取出重新检测。件由系统
23、随时自动取出重新检测。 冰箱连接主轨道的一面有冰箱连接主轨道的一面有2个抓手，左边的个抓手，左边的负责将样本抓取后送入冰箱储存，右边的负责将样本抓取后送入冰箱储存，右边的负责将需要重做的样本从冰箱抓出。负责将需要重做的样本从冰箱抓出。7.样本储存模块样本储存模块8.样本输出模块样本输出模块 存放从储存模块中抓出的样本和无法在线存放从储存模块中抓出的样本和无法在线上完成检测的样本。每个出样模块可设定上完成检测的样本。每个出样模块可设定15个分选区，可通过软件控制每个区域收个分选区，可通过软件控制每个区域收集各自特定项目的标本。集各自特定项目的标本。9.二次去盖模块二次去盖模块 基于已经加盖并进入
24、冰箱后被抓出重做的基于已经加盖并进入冰箱后被抓出重做的样本需要再次去盖而存在。二次加盖模块样本需要再次去盖而存在。二次加盖模块内部的样本运行轨道为内部的样本运行轨道为U型，样本二次去盖型，样本二次去盖后通过后通过U型轨道返回分析仪器重新处理。型轨道返回分析仪器重新处理。 10.分注模块分注模块 将原始标本吸入特定容器中，便于仪器检将原始标本吸入特定容器中，便于仪器检测和运输。包括血清分离效果检测模块、测和运输。包括血清分离效果检测模块、标本分装和次级计算机条形码粘贴单元。标本分装和次级计算机条形码粘贴单元。 首先进行标本检测首先进行标本检测,不合格标本直接输送到不合格标本直接输送到出口模块中预
25、先设定区域等待人工处理。出口模块中预先设定区域等待人工处理。合格标本根据不同测试项目最多可加入到合格标本根据不同测试项目最多可加入到8个子标本管中，系统自动生成次级条形码个子标本管中，系统自动生成次级条形码并粘贴到子标本管上。并粘贴到子标本管上。 10.分注模块分注模块第四节第四节 计算机信息系统在实验室全自动化系统中的作用计算机信息系统在实验室全自动化系统中的作用 LAS与与LIS以及以及HIS的无缝连接是的无缝连接是TLA正正常运行的关键所在。常运行的关键所在。LIS系统接受各种外系统接受各种外界的信息，经分析处理后反馈给自动化界的信息，经分析处理后反馈给自动化系统，通过与系统内置的操作系
26、统交互系统，通过与系统内置的操作系统交互作用，负责系统内各部分之间的相互协作用，负责系统内各部分之间的相互协调，控制整个流水线的正常运行。调，控制整个流水线的正常运行。（一）（一） LAS、 LIS、 HIS三者间的通讯流程三者间的通讯流程医生在医生在HIS工作站开具医嘱工作站开具医嘱护士执行医嘱，打印条码，条码号随机产生，护士执行医嘱，打印条码，条码号随机产生，将条码粘贴在相应容器上，采集患者标本将条码粘贴在相应容器上，采集患者标本检验科扫描条码，调出医嘱并执行，完检验科扫描条码，调出医嘱并执行，完成医嘱信息由成医嘱信息由HIS-LIS的传递的传递在线检验标本进入在线检验标本进入TLA系统，
27、系统，LAS下下载标本信息，控制完成所有检验项目，载标本信息，控制完成所有检验项目，并将检验结果上传至并将检验结果上传至LIS检验人员确认结果无误后将结果发送至检验人员确认结果无误后将结果发送至HIS，医生护士在工作站查看结果，医生护士在工作站查看结果非在线检验标本进入另外的仪器，非在线检验标本进入另外的仪器，手工输入检验项目，仪器完成检手工输入检验项目，仪器完成检验项目，结果上传至验项目，结果上传至LIS（二）条形码在自动化系统中的作用（二）条形码在自动化系统中的作用 采用条形码技术能充分发挥采用条形码技术能充分发挥TLA高速准确高速准确的特点。的特点。 LIS按条形码识别标本上传、下载的信
28、息按条形码识别标本上传、下载的信息,标标本的前后次序没有影响本的前后次序没有影响, 整个检测过程自动整个检测过程自动完成、无须人为操作，从而加快了检测速完成、无须人为操作，从而加快了检测速度度,避免了人为检验差错避免了人为检验差错, 大大减轻了工作人大大减轻了工作人员的劳动强度。员的劳动强度。1.条形码生成条形码生成 医生在工作站中的录入患者电子医嘱，标医生在工作站中的录入患者电子医嘱，标本采集时护士工作站显示患者检验医嘱本采集时护士工作站显示患者检验医嘱,系系统自动生成唯一的统自动生成唯一的10位数字条形码号位数字条形码号,根据根据条形码上信息条形码上信息(患者基本资料、送检科室、患者基本资
29、料、送检科室、接收科室、检验项目、标本采集量和容器、接收科室、检验项目、标本采集量和容器、打印时间打印时间),分别粘贴不同容器分别粘贴不同容器, 采集标本。采集标本。 2条形码打印条形码打印 系统根据患者检验信息实时生成条形码。系统根据患者检验信息实时生成条形码。可用针式打印机、喷墨打印机、激光打印可用针式打印机、喷墨打印机、激光打印机或专用条码打印机打印。打印条形码的机或专用条码打印机打印。打印条形码的不干胶选用厚度薄、粘性好、防静电处理不干胶选用厚度薄、粘性好、防静电处理的材料，条形码粘贴必须规范。的材料，条形码粘贴必须规范。 （三）计算机在检验结果自动化审核中的作用（三）计算机在检验结果
30、自动化审核中的作用 TLA 的优势在于只用一管血就可以一次性的优势在于只用一管血就可以一次性完成多种检测，数据量非常庞大。完成多种检测，数据量非常庞大。 用户可以根据自己的实际情况，设定各种用户可以根据自己的实际情况，设定各种审核条件，由计算机自动完成审核。审核条件，由计算机自动完成审核。 既能保证审核的速度，更重要的是保证了既能保证审核的速度，更重要的是保证了检验结果的质量，也减轻了检验人员的工检验结果的质量，也减轻了检验人员的工作压力。作压力。贝克曼POWER PROCESSOR系统示例 实例演示第五节第五节 实现全实验室自动化的意义实现全实验室自动化的意义1提升快速回报结果的能力提升快速
31、回报结果的能力 2将检验报告的误差减少到最少将检验报告的误差减少到最少 3全面提升临床检验的管理质量全面提升临床检验的管理质量 4提高实验室的生物安全性提高实验室的生物安全性 5工作流程的再造与管理工作流程的再造与管理 6节约人力资源和卫生资源节约人力资源和卫生资源 全自动化系统已成为全自动化系统已成为2121世纪临床实验室诊断世纪临床实验室诊断技术自动化、智能化、信息网络化标志。技术自动化、智能化、信息网络化标志。 本章小结 实验室自动化系统是将多个自动化分析仪、实验室自动化系统是将多个自动化分析仪、自动机械传输系统、标本分析前后处理设自动机械传输系统、标本分析前后处理设备、进程控制软件和数
32、据管理软件等有机备、进程控制软件和数据管理软件等有机地结合起来，构成全自动化的流水线作业地结合起来，构成全自动化的流水线作业环境，覆盖整个检验过程，是国际上临床环境，覆盖整个检验过程，是国际上临床实验室全程自动化发展的方向。实验室全程自动化发展的方向。本章小结 全实验室自动化主要由下列部分组成：标全实验室自动化主要由下列部分组成：标本传送系统；标本处理系统；自动化分析本传送系统；标本处理系统；自动化分析系统；分析测试过程控制系统。系统；分析测试过程控制系统。 LIS是是TLA不可缺少的部分。主要功能为：不可缺少的部分。主要功能为：数据采集，核实检验结果，打印报告，结数据采集，核实检验结果，打印报告，结果查询，质量控制，结果监测，收费记账，果查询，质量控制，结果监测，收费记账，报表生成，网间通讯，优化整个系统的运报表生成，网间通讯，优化整个系统的运行过程。行过程。
