第二十三章实验室自动化系统(课堂PPT)
实验室自动化系统
实验室自动化系统简介：实验室自动化系统是指利用先进的信息技术和自动化设备，对实验室的各项工作进行智能化、自动化管理和控制的一种系统。
通过该系统，可以实现实验室设备的远程监控、数据的自动采集和分析、实验过程的自动化控制等功能，提高实验室的工作效率和数据的准确性。
系统组成：实验室自动化系统主要由以下几个部分组成：1. 仪器设备自动化控制模块：该模块通过与实验室仪器设备的连接，实现对仪器设备的自动化控制。
例如，对于实验室中的温度控制设备，可以通过该模块设置温度范围，并实时监测和调节温度。
2. 数据采集与处理模块：该模块负责实时采集实验数据，并对数据进行处理和分析。
通过该模块，可以实现对实验数据的自动化记录、统计和生成报告等功能。
3. 远程监控模块：该模块通过网络连接，实现对实验室设备的远程监控。
用户可以通过电脑或手机等终端设备，随时随地监控实验室设备的工作状态，并进行远程操作。
4. 安全管理模块：该模块主要负责实验室的安全管理工作。
例如，对于实验室中的危险品存储柜，可以通过该模块设置存储柜的开启权限，并记录每次开启的时间和人员。
5. 系统管理模块：该模块用于对实验室自动化系统进行管理和维护。
包括用户权限管理、系统参数设置、设备维护等功能。
应用场景：实验室自动化系统广泛应用于各种科研、教学和生产实验室中。
以下是几个常见的应用场景：1. 科研实验室：科研实验室通常需要进行大量的实验数据采集和处理工作。
通过实验室自动化系统，可以实现对实验数据的自动采集和分析，提高科研工作的效率和准确性。
2. 医学实验室：医学实验室需要对大量的样本进行检测和分析。
通过实验室自动化系统，可以实现对样本的自动处理和分析，提高医学实验室的工作效率和质量。
3. 教学实验室：教学实验室通常需要进行大量的实验演示和数据记录工作。
通过实验室自动化系统，可以实现对实验过程的自动化控制和数据记录，提高教学效果和学生的实验能力。
4. 工业生产实验室：工业生产实验室需要对产品进行质量检测和工艺优化。
实验室自动化系统
实验室自动化系统一、引言实验室自动化系统是科技进步的产物，它集成了自动化、计算机和人工智能等多个领域的技术，旨在提高实验室工作效率，减少人工操作误差，并优化实验流程。
这一系统的应用，使得实验室在数据处理、样品分析、设备控制等方面实现了高度的自动化。
二、系统构成硬件部分：包括各种实验设备、传感器、执行器、通讯接口等，这些设备通过总线或网络连接，实现信息的互通与控制。
软件部分：包括控制软件、数据处理软件、设备驱动程序等，这些软件负责实现实验流程的控制、数据的自动处理以及设备间的协同工作。
人机界面：实验人员通过人机界面实现对系统的操作和监控，人机界面能够提供实时的数据和设备状态，帮助实验人员快速做出决策。
三、技术应用人工智能：AI技术在实验室自动化系统中的应用日益广泛，例如通过机器学习算法对实验数据进行预测和分析，以及利用深度学习技术对图像进行自动识别和分析。
通讯技术：无线和有线通讯技术使得实验室内的各种设备能够互联互通，实现数据的快速传输和处理。
传感器技术：传感器用于实时监测实验环境和设备的状态，为实验人员提供必要的信息。
四、优势分析提高效率：自动化系统可以大幅提高实验的效率，减少人工操作的耗时和繁琐。
降低误差：自动化操作减少了人为因素对实验的影响，降低了误差出现的概率。
数据可靠性：系统自动记录实验数据，减少了人为篡改或遗漏的可能性，提高了数据的可靠性。
优化资源：系统能根据实验需求自动调整资源的使用，避免了浪费。
五、应用领域生物实验室：在生物实验室中，自动化系统广泛应用于基因测序、细胞培养和蛋白质分离等领域。
化学实验室：在化学实验室中，自动化系统主要用于合成反应的控制、样品分析和产物分离等。
物理实验室：在物理实验室中，自动化系统常用于材料性能测试、光谱分析和计量校准等。
环境实验室：环境实验室中的自动化系统主要用于环境监测、污染物分析以及环保设备的控制。
医学实验室：医学实验室中的自动化系统主要用于疾病诊断、药物研发和病理学研究等领域。
第23章 实验室自动化系统 共60页
8.样本输出模块
• 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 15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。
9.二次去盖模块
• 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 内部的样本运行轨道为U型，样本二次去盖 后通过U型轨道返回分析仪器重新处理。
Abbott 小型血液流水线
全实验室自动化
3.全实验室自动化 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。
Hitachi生化流水线
第二节 实验室自动化系统的分类与基本构成
一、LAS分类 （一）实验室模块自动化系统 （二）全实验室自动化
（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 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 控制器所组成。
智能自动机械臂 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 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 器，灵活性好。
2. 标本处理系统
标本处理系统的功能包括： • 1．样品的投入和分类 • 2．自动装载和样本离心 • 3．样本管去盖 • 4．样本再分注及标记
• 但一般要求必须先要统一实验室所用试管 的标准。
（4）样本再分注及标记
• 根据系统的加样方式有两种： （1）原始样品加样：即在原始样品管中直 接吸取标本进行检测。 （2）分注后加样：是在检测前将原始样本 分成若干个子样本然后用子样本进行检测。
（4）样本再分注及标记
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 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 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 贴的条型码也更规范。
实验室自动化系统
实验室自动化系统实验室自动化系统是一种集成为了各种仪器设备和软件的系统，旨在提高实验室的工作效率、数据准确性和实验结果的可重复性。
该系统通过自动化控制和数据管理，实现了实验室的自动化操作和数据处理。
一、系统概述实验室自动化系统由硬件设备和软件平台组成。
硬件设备包括实验室仪器设备、传感器、控制器等；软件平台包括实验室管理软件、数据处理软件、自动化控制软件等。
系统通过软硬件的协同工作，实现实验室的自动化操作和数据管理。
二、系统功能1. 实验设备控制：实验室自动化系统可以通过控制器对实验设备进行自动化控制，包括温度控制、压力控制、流量控制等。
通过设定参数和曲线，系统可以自动调节实验设备的工作状态，提高实验的准确性和稳定性。
2. 数据采集与处理：系统可以通过传感器实时采集实验过程中的各种参数，如温度、压力、浓度等。
采集到的数据会被传输到数据处理软件中，进行数据分析、统计和可视化展示。
研究人员可以通过软件平台对实验数据进行分析和比较，从而得出科学结论。
3. 实验流程管理：系统可以根据实验流程的设定，自动化地执行实验操作。
研究人员只需在软件平台上设定实验流程和参数，系统会自动完成实验操作，大大减少了人工操作的时间和错误率。
4. 实验数据管理：系统可以对实验数据进行集中管理和存储。
研究人员可以通过软件平台查看和检索历史实验数据，方便实验结果的追溯和比较。
同时，系统还提供了数据备份和安全措施，确保实验数据的安全和可靠性。
5. 实验报告生成：系统可以根据实验数据自动生成实验报告。
研究人员只需在软件平台上选择相应的模板和格式，系统会自动将实验数据填充到报告中，并生成可打印或者电子版的实验报告。
三、系统优势1. 提高实验效率：实验室自动化系统可以自动化执行实验操作，减少了人工操作的时间和错误率，提高了实验效率。
研究人员可以将更多的时间和精力投入到实验结果的分析和研究上。
2. 提高数据准确性：系统通过传感器实时采集实验数据，避免了人工操作中的误差和主观因素的影响。
实验室自动化系统
实验室自动化系统实验室自动化系统是一种集成化的技术解决方案，旨在提高实验室的效率和准确性。
该系统利用先进的软件和硬件技术，自动化执行实验室中的各种任务，包括样品处理、数据采集、分析和报告生成等。
一、系统架构实验室自动化系统的架构通常包括以下几个关键组件：1. 实验室信息管理系统（LIMS）：LIMS是实验室自动化系统的核心，用于管理实验室的样品信息、实验计划和数据。
它提供了一个集中的数据库，方便实验室人员共享和访问数据。
2. 仪器自动化控制系统：该系统用于控制实验室仪器的运行，包括样品进样、反应控制和数据采集等。
它可以与各种仪器和设备进行通信，实现自动化的实验过程。
3. 数据分析和报告生成模块：该模块用于对实验数据进行分析和处理，并生成相应的报告。
它可以根据实验室的需求，自定义分析算法和报告模板。
4. 用户界面：实验室自动化系统通常提供一个用户友好的界面，方便实验室人员进行操作和监控。
用户可以通过该界面查看实验进度、查询数据和生成报告。
二、系统功能实验室自动化系统具有以下主要功能：1. 样品管理：系统可以对实验室中的样品进行管理，包括样品接收、登记、存储和追踪等。
每个样品都有一个唯一的标识符，方便实验室人员进行样品的识别和追踪。
2. 实验计划和调度：系统可以根据实验室的需求，自动创建实验计划并进行调度。
它可以根据实验的优先级和仪器的可用性，合理安排实验的执行顺序。
3. 仪器控制和数据采集：系统可以与各种仪器和设备进行通信，实现对其的远程控制和数据采集。
它可以自动执行样品进样、反应控制和数据采集等操作，提高实验的准确性和效率。
4. 数据分析和报告生成：系统可以对实验数据进行自动分析和处理。
它可以根据实验室的需求，自定义分析算法和报告模板，生成符合要求的报告。
5. 实验过程监控：系统可以实时监控实验的进展和仪器的状态。
它可以提供警报和通知功能，及时发现并解决实验中的问题。
6. 数据安全和权限管理：系统可以对实验数据进行安全管理，包括数据备份、权限控制和数据加密等。
实验室自动化系统
实验室自动化系统实验室自动化系统是一种集成了先进技术和设备的系统，旨在提高实验室工作效率、减少人工操作、提高数据准确性和可靠性。
该系统通过自动化控制和监测实验室的各个环节，包括样品处理、仪器操作、数据采集和分析等，从而实现实验室工作的高效化和智能化。
一、系统架构和功能实验室自动化系统的架构主要包括硬件设备、软件平台和网络通信。
硬件设备包括实验室仪器设备、传感器、执行器等，软件平台包括实验控制软件、数据管理软件、分析软件等，网络通信用于实现各个设备之间的数据传输和远程控制。
该系统的主要功能包括：1. 样品处理自动化：通过自动化设备完成样品的标识、分装、配制等处理过程，减少人工操作和减少错误率。
2. 仪器操作自动化：实验室常用的仪器设备，如分析仪器、显微镜等，可以通过系统自动控制完成操作，减少人工干预，提高操作的准确性和稳定性。
3. 数据采集和管理：系统可以自动采集各个仪器的实验数据，并将数据存储于数据库中，实现数据的集中管理和快速检索。
4. 数据分析和报告生成：系统提供数据分析工具，可以对实验数据进行统计和分析，生成相应的报告和图表，便于实验结果的解读和分享。
5. 远程监控和控制：通过网络通信，实验室自动化系统可以实现远程监控和控制，实验人员可以在任何地点通过互联网对实验室进行实时监测和操作。
二、系统优势和应用实验室自动化系统具有以下优势和应用价值：1. 提高工作效率：自动化系统可以减少人工操作，提高实验室工作效率，节省人力资源。
2. 提高数据准确性和可靠性：自动化系统可以减少人为因素对实验结果的影响，提高数据的准确性和可靠性。
3. 降低实验成本：自动化系统可以减少实验过程中的人工错误和浪费，降低实验成本。
4. 提高实验室安全性：自动化系统可以减少实验人员接触有害物质和危险环境的机会，提高实验室的安全性。
5. 促进科研创新：自动化系统可以提高实验室工作效率，为科研人员提供更多时间和精力进行科研创新。
临床检验仪器第二十三章实验室自动化系统习题
第二十三章实验室自动化系统一、名词解释1.实验室自动化系统：为了实现对临床实验室内某一个或某几个检测系统的系统化整合，而将相同或不相同的分析仪器与实验室分析前和分析后的分析系统，通过自动化流水线和信息网络进行连接的系统，构成全自动化的流水线作业环境，覆盖整个检验过程，形成大规模的全检验过程的自动化。
2.标本管理器：是一个机械装置，它可以在分析前储存样品，在分析后对样品进行缓存。
3.工作单元：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。
4.模块工作单元：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控制器所组成。
5.标本前处理系统：即标本预处理系统，其功能包括样本分类和条码识别，自动装载和样本离心，样本质地识别、提示，样本管去盖，样本再分注及标记。
6.全实验室自动化：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、数据处理和分析的全自动化过程。
标本在T LA 可完成临床化学、免疫学、血液学等亚专业的任一项目检测。
7.智能自动机械臂：即编程控制的可移动机械手。
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机座为圆心的半圆区域内，以安装在移动机座上机械手为中心，可为多台分析仪器提供标本。
8.分析测试过程控制系统：分析测试过程控制系统依靠LIS，实时完成从HIS下载患者资料、检验请求信息、上传标本在个模块的状态、标本架号位置、分析结果、数据通讯情况等任务。
二、选择题【A型题】1.将众多模块分析系统整合，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称为（B）A.实验室模块自动化B.全实验室自动化C.模块工作单元D.模块群E.整合的工作单元2.下述有关智能化成熟技术的特点中，不正确的是（D）A.技术稳定B.价格低C.速度快D.能适应实验室布局的改变E.不能处理多种规格的样品容器3.在全自动样本前处理系统中通常作为独立可选单元存在的是（C）A.样品投入B.自动装载C.离心单元D.样品分注E.样品标记4.样品在机械轨道上转运，通常一组的试管数是（D）A.1~2个B.1~4个C.4~5个D.4~10个E.4~20个5.实现全实验室自动化的基础是（E）A.自动装载B.抓放式机械手C.轨道运输D.自动离心E.LIS中的条形码6.下述分注模块功能中，最佳的是（E）A.检测血清有否溶血B.检测液面C.检测血清有无纤维蛋白凝块D.检测血清容量多少E.不合格标本直接输送到出口模块中预先设定的区域7.下述关于条形码技术的叙述中，不正确的是（B）A.简化了实验室的操作流程，提高了效率B.需要区分标本的先后次序C.保证检验结果的可靠性D.不用在分析仪中输入检测项目E.损坏、缺失或条形码长度或类型错误，读取器将无法读取8.下述不是实现全实验室自动化的意义的是（D）A.提升快速汇报结果的能力B.将检验报告的误差减少到最少C.全面提升临床检验的管理D.增加了实验室的生物危险性E.节约了人力资源和卫生资源【X型题】1.标本在全实验室自动化系统（TLA）可以完成的项目主要包括（ABCD）A.临床生化的检测B.临床免疫的检测C.临床血液的检测D.出凝血指标的检测E.临床微生物的检测2.TLA的基本组成包括（ABCDE）A.标本运输系统B.标本前处理系统C.自动化分析仪D.分析后处理输出系统E.临床实验室信息系统3.标本前处理系统可对样品进行多种方式的标识，包括（ABCD）A.二维条码B.条形码C.ID芯片D.图像处理技术E.激光技术4.下面关于样品机械开盖的说法，正确的有（ABC）A.减少了对实验室工作人员与样本直接接触的机会B.减少了生物源污染危险C.提高了工作效率D.除盖方式可以是螺旋式、直拔式和剥离式E.节约成本5.对于样品再分注的说法，正确的是（ACD）A.对于分注的二次样本管，系统自动为其加贴与原始样本管相同的条形码标识B.为节约成本，无需采用一次性采样吸头C.提高检测速度D.进行标本液面检测、有无纤维蛋白凝块检测和血清容量的检测E.机器加贴的条形码易发生错误，在很大程度上加大了错误三、简答题1.简述三代实验室自动化系统的发展过程。
实验室自动化系统PPT
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19
第三节 基本结构
• 1.标本运输系统 (sample transportation system, STS) • 2.标本前处理系统 (sample pre-analytical moudular system, PAM) • 3.自动化分析仪 (automated analyzer) • 4.分析后处理输出系统 • 5.临床实验室信息系统 (laboratory information system, LIS)
• 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。
• 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。
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16
第二节 基本概念与分类
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14
第二节 基本概念与分类
• 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。
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第二节 基本概念与分类
• 前处理工作单元(Preanalyticl Workcell)
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3
教学基本要求
1.掌握TLA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。 3.掌握实验室自动化的相关概念。 4.了解实验室自动化实现的意义。
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4
实验室自动化系统
为了实现临床实验室内某一个或几个检 测系统如临床化学、免疫学、血液学等检 验的检测系统系统化整合，而将相同或不 相同的分析仪器与实验室分析前和分析后 的分析系统，通过自动化流水线和信息网 络进行连接的过程，构成全自动化的流水 线作业环境，覆盖整个检验过程，形成大 规模的全检验过程的自动化。
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• 抽血前指示缺失
• 标签上信息模糊 不清
• 标签上无信息
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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。
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人员要求
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操作人员接触生物危害物质
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第二十三章 实验室自动化系 统
.
1
医学检验实验室的良好运行取决于
• 自动化
• 人员
一体化
• 设备 • 管理
小型化 高通量
.
2
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3
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
.
4
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
.
5
不同检测系统间的整合模式
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可完全消除的手工步骤
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.
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12
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
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化化
免免 疫疫
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主管审核报告
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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
• 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
.
7
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
装载至样品架
放入分析仪
仪器分析
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屏幕上审核结果
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每个门诊免疫标本流 程
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标本等待状 态
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• 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
6
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
• 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
.
11
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
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生化
A
免疫
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重复劳动造成操作人员潜在伤害
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操作人员接触生物危害物质
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手工操作潜在出差错
重复劳动造成操作人员潜在伤害
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发报告
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每个病房免疫标本流 程
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