第二十三章 实验室自动化系统

• 标本管理器(Specimen Manager)
– 是一个机械装置，它可在分析前储存样品，在分析 后对样品进行缓存。
• 工作单元(Workcell)
– 由一个标本管理器和一台（或多台）仪器组成。一 个工作单元可实现分析前的样品存储、分析时标本 向分析仪的传送和分析后存储在输出缓存区中。工 作单元可通过人工机械手实现系统的自动处理过程。
前处理工作站
样品的投入和分类 自动装载和样本离心
样本管去盖 样本再分注及标记
3.自动化分析仪 (automated analyzer)
4.分析后处理输出系统
– 输出缓冲模块包括出口模块和标本储存接收缓冲区， 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。标本储存接收缓冲区可进行在线 自动复检，当LIS审核报告时，确认某一项目复检 后，即向该模块发出复检指令，将需要复检的标本 送入复查回路，并送至分析系统进行复检。
910871161251423
910871161251423
910871161251423
Turn Around Time, minutes
140 120 100
80 60 40 20
0
未接流水线
使用流水线
分析后 分析中 分析前
报告周期(TAT)明显缩短
全实验室自动化流水线
• 控制中心 • 进样工作站 • 条码阅读器 • 自动化离心机 • 开盖器 • 分杯器 • 生化分析仪 • 免疫分析仪 • 储存器 • 输出工作站
分析 仪器
揭盖 离心
样本入口区域 急诊标本装载区域 条形码识别
无需离心 样本
样本入 口区域
离心
揭盖
原始管装载&卸载,直接进行分析智能测试的贮存区域
无链接仪器样本分类至原来区域样本分装
2、全实验室自动化（TLA）
• 是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、数据处理和分析过程的全自动化。标本在 TLA可完成临床化学、免疫学、血液学等亚专业的任一 项目检测。全实验室自动化包括：自动化标本处理、标 本自动传送和分选至相应的分析工作站、自动分析、利 用规范的操作系统软件对分析结果进行审核、储存已分 析的标本并能随时对储存标本重新进行测试。
• 减少出错，增加安全性
• 仅仅合并了免疫和生化项目的测 定，无法整合非血清样品的测试
• 仍需手工进行样品前处理
• 整合方式较为固定，无法按需选 择连接方式
• 免疫测定耗时较长，在一些系统 上影响整体速度
检测步骤
• 申请检测项目 • 抽血/运送 • 样品登记和前处理 • 样品分析 • 出报告/审核/跟踪 • 列表/管理
• 分析合并(Analytical Consolidation)
– 是将多种分析技术集成到一台仪器中。
• 合并的仪器 (Consolidated Instrument)
– 指含有多种分析技术的分析仪器
• 任务整合(Task Integration)
– 意为将多种自动处理的任务整合为一个可连续 处理的进程
医 院 检 验 科 目 前 流 程
采血
标本归类 放置
每个门诊生化标本 流程
A B
每个病房生化标本 流程
A’ B’
生化
A
免疫
生
A
化
免 疫
标本送至准备区 手工标记流水号
11011212
9
3
87 6 54
整理标本
扫条码
标本送至准备区
11011212
9
3
87 6 54
整理标本
需要离心？
11011212
9
3
9
3
87 6 54
打印报告
主管审核 no
每个门诊免疫标本 流程
1112 1
10
2
9
3
8
4
765
-
标本等待状 态
910871161251423
操作人员接触生物危害物质
910871161251423
手工操作潜在出差错
重复劳动造成操作人员潜在伤害
OK?
11011212
9
3
87 6 54
发报告
910871161251423
否
按流水号 查找标本
是
离心
二次- 离心 卸载标本 至试管架
标本存储
否
1011121 2
9
3
87 6 54
打印报告
主管审核报告
否
查看离心效果
B’
手工标记 流水号
扫化验单条码 并生成条码
装载至样品架
放入分析仪
仪器分析
1011121 2
9
3
87 6 54
屏幕上审核结果
1011121 2
9
3
87 6 54
按流水号 查找标本
• 微量化的优点是可使生产成本降低，便于 运输和占据实验室较少的空间。
高通量
蛋白芯片的应用
• HLA 芯片 • 细胞因子芯片 • 肿瘤芯片 • 中风芯片 • 过敏原芯片
• 自动化 • 微型化 • 整合化
第一节 基本概念与分类
组成
进样单元 条码阅读器 离心单元 去盖单元 分杯单元 输出单元
存储单元
分析前错误来自于：
• 抽血前指示缺失 • 标签上信息模糊不清 • 标签上无信息 • 被抽血的病人搞错 • 用错试管、容器 • 收集时间不正确 • 等等…
全实验室自动化
• 全实验室自动化（Total Laboratory Automation， TLA）-- 以轨道方式连接 包括自动离心机、血细胞分析仪、全自动生化分析仪、免疫分析仪以及存 储器等设备。
5.临床实验室信息系统 (laboratory information system, LIS)
实时完成从医院信息系统（hospital information system,HIS）下载患者资料、试验请求信息、上传标本在各 模块的状态、标本架号位置、分析结果、通讯情况等。
需要离心？
1011121 2
9
3
87 6 54
是
装载离心架 平衡
否
离心
二次- 离心 卸载至试管架
查看离心效果
B
放至样品架 放入分析仪 仪器分析
卸载样品架
1011121 2
9
3
87 6 54
屏幕审核结果
复查？
需要离心?
1011121 2
9
3
87 6 54
1011121 2
9
3
87 6 54
是
装载/至离心架 平衡
第二十三章 实验室自动化系统
医学检验实验室的良好运行取决于
• 人员 • 设备 • 管理
• 自动化
一体化 小型化 高通量
自动化
• 样本上机后，仅需较少人工操作和干预，系统便可自动进行检测， 给出试验结果
• 通过扫描原始样本管的条码以确保病人信息与样本一致 • 双向传输系统发出检测指令 • 能评估样本是否有溶血、脂血或黄疸等影响结果正确性的因素 • 估计样本的体积(包括死腔体积) • 教强大的监控错误和系统监测功能
87 6 54
是
装载离心
架
平衡
否
离心
二次- 离心 卸载至试管架
查看离心效果
B
放至样品架 放入分析仪 仪器分析
卸载样品架
需要离心?
10111212
9
3
87 6 54
是
11011212
9
3
87 6 54
11011212
9
3
87 6 54
装载/至离心架 平衡
否
屏幕审核结果
按流水号 查找标本
离心
是 复查？
二次- 离心 卸载标本
第二节 基本结构
1.标本运输系统 (sample transportation system, STS)
– 传输系统负责将样品从一个模块传递到另一个模块。 – 现有的产品可分为两大类: 智能化传输带和智能自动
机械臂，每一类中又有多种规格。
2.标本前处理系统
(sample pre-analytical moudular system, PAM)
• 模块工作单元(Modular Workcell)
– 二台或二台以上具有相同分析原理的自动分析仪 和一台控制器所组成。整个工作流程由中央计算 机智能多线程控制，合理分配，实现高速、高效 的测定。
• 前处理工作单元(Preanalyticl Workcell)
– 是可进行样品登记和样品处理任务的工作单元。应该进 行样品检查、条码识别、离心、分样、贴标签和样品缓 存等工作。
优势
• 提高效率，缩短出报告时间 • 标准化操作减少误差 • 更加方便的质量管理 • 提高实验室生物安全性 • 增加新的检测项目
一体化
• 即不同检测系统间的整合，通过更新技术平台， • 将免疫学测定与化学测定整合在一起以满足实验 • 室降低成本、提高效率、节约实验室空间和缩短 • 报告周期等实际需要。
对完成测试的样品进行重新盖盖，减少污染。保证复检样本结果的准确 性。 转送轨道与机械臂，负责样品的转送。 可以连接生化、免疫、血球、血凝等仪器 信息交互，追踪、记录样本，实现自动复检、追加项目等的检测。
一.基本概念:
➢ 合并:将不同的分析技术或方法集成到一台或 一组相互连接的仪器中。
➢ 整合:将一种分析仪器或多种分析仪器与分析 前设备和分析后设备相互连接。
卸载样本架
复查？
标本存储
1011121 2
9
3
87 6 54
打印报告
主管审核 no
每个门诊免疫标本流 程
1112 1
10
2
9
3
8
4
765
-
标本等待状 态
910871161251423
操作人员接触生物危害物质
910871161251423
手工操作潜在出差错
重复劳动造成操作人员潜在伤害
OK ?
1011121 2
小型化
• 小型化实际上包括分析仪器的小型化和分析技术的微量化 • 促使向小型化方向发展的主要因素：
– 希望降低样本体积和减少试剂消耗 – POCT的快速发展 – 高通量药物筛检的需要 – 战争时生物因子的检测 – 太空生物学发展的需要…
微量化
• 由于体内许多物质以极低水平存在，因此 需要检测技术更特异、更敏感和更微量化。
• 整合的工作单元(Integrated Workcell)
– 是可与其它前处理工作单元、分析单元集成到一起的多 个分析仪器、合并的仪器或工作单元。
二.分类: 1．实验室模块自动化系统 2．全实验室自动化（TLA）
实验室模块自动化
强大处理器自动完成耗时的工作
分装模块
贮藏室 出口区域
分析 仪器
数据管理
• 使用封闭样本管（或自动开盖和再上盖）、自动进行液面探测、根据条码 内容自动分杯、运输样品管至仪器进行分析，并且将检测结果输出至计算 机控制中心。
• 避免生化和免疫测定整合后所需的分样步骤和样本安全保存等环节，能最 大限度地降低操作者和实验室其他人员暴露于血液样本中的感染因子的程 度。
人员要求
• 进行全实验室自动化是减少人工，提高 效率最有效办法。在这种实验室，工作 人员要求有全面检验技术操作能力，基 本的仪器维修和维护能力，并且有一定 管理和计算机才能的新型技术人员。
不同检测系统间的整合模式
• 免疫学和化学测定整合为具二个独立平台的统一 体
• 轨道传递系统使免疫学测定和化学测定部分整合 在一起
• 在化学测定平台上加一个非均相免疫测定模块或 均相免疫测定模块
优势
不足
• 只需一管血清样品即可完成生化 及免疫项目测定
• 无需人工分杯和在不同仪器间运 送样品
• 在一个操作界面上一次输入病人 信息和输出检测结果，增加效率
重新盖盖单元
连接单元 分析仪 软件系统
功能
连续装载样品管至输送器。 自动识别样品管上条码信息，根据信息将试管导向所连接的各个仪器。 自动平衡、离心，具人工和自动两种模式。 自动去除标本管盖，避免人工开盖，大大提高安全性。 智能分杯，避免交叉污染和人工接触生物危害。 将样品管智能归类到专用架上。 提供常温存储或试管低温冰箱存储。可方便随时自动复查或运行追加的检 测项目。
910871161251423
每个病房免疫标本 流程
910871161251423
OK?
11011212
9
3
87 6 54
发报告
910871161251423
910871161251423
910871161251423
910871161251423
91来自百度文库871161251423
910871161251423
910871161251423
可 简 化 的 检 验 科 流 程
每个门诊生化标本流 程
A B
每个病房生化标本流 程
A’ B’
采血
标本归类 放置
生生
AA
化化
免免 疫疫
标本送至准备区
1011121 2
9
3
87 6 54
整理标本
手工标记流水号 扫条码
标本送至准备区
1011121 2
9
3
87 6 54
整理标本
9
3
87 6 54
发报告
910871161251423
910871161251423
每个病房免疫标本流 程
910871161251423 910871161251423
910871161251423
OK?
1011121 2
9
3
87 6 54
发报告
910871161251423
可完全消除的手工步骤
910871161251423
至试管架
标本存储
11011212
9
3
87 6 54
否 打印报告
主管审核报告
否
查看离心效果
B’
手工标记 流水号
扫化验单条码 并生成条码
装载至样品架
放入分析仪
仪器分析
11011212
9
3
87 6 54
11011212
9
3
87 6 54
屏幕上审核结果 按流水号 查找标本
卸载样本架
复查？
标本存储
11011212