实验室信息化应用LIMS——如何实施实验记录
2020-01-10 09:34
智能化实验室管理系统（ LIMS）是实验室信息化的主要科学信息解决方案之一，其继承纸质实验记录本的基本职能，使得数据与上下文充分结合，并汇集其他信息系统中的结果数据从而承担实验设计，执行，分析和报告的全流程。
实施电子实验记录系统最需要明确的要素：
一：哪些实验室人员适合使用 LIMS系统？
不同的研发领域，甚至同一个领域的不同分支也会有不一样的数据记录需求。例如同样是合成化学，做库合成的和做合成工艺研究的差别就很大；同样是做催化剂研发，做小试制备的和做评价的记录内容和格式也完全不同。具体了解是哪些实验室研究人员会使用到系统将决定如何对LIMS进行配置以满足特定领域的研发记录需要。除了实验室人员，其他人群如文件、法务，质量，合规、知识产权等也会介入进来，他们虽然不会直接创建实验记录，但他们或者对实验记录的格式和内容有要求，或者需要从系统中获取到相关的数据。这些部门的人员与撰写实验记录的研究人员对 LIMS系统的需求差别是很大的。为了使得 LIMS在企业内部得到成功的应用，这些群体的需求需要明确和满足。
二：哪些研发工作流程在 LIMS中实现？
根据实验室研究领域的不同，研发工作流程多少都会有差异，每一个工作流程都可能会对LIMS的实施提出不同的要求，在确定 LIMS具体的使用群体后，实施人员需要进行详细的业务分析，主要包括如下几个方面：
数据的类型，如化学结构、基因序列、文本，表格，图像，文件等类型
数据量，包括数据的个数和总体磁盘占用
数据来源
数据分析的方法
实验结果的表现形式
报告要求
跨部门合作的程度
对研发和文档工作流的分析能够更加清晰地显示出不同的角色对这些工作流的影响以及工作流又是如何影响到这些人员的。实施项目组人员对研发工作流的分析可以帮助更好地理解各个部门之间是如何进行协作的，例如在催化剂研发过程中，催化剂制备人员与分析人员之间，催化剂制备人员与催化剂评价人员之间以及催化剂评价人员与分析人员之间的协作和数据交换。我们在需求调研时经常会听到用户说他们没有什么流程。这些流程也许很简单，也许隐藏在一个电话一个邮件之中，作为业务分析员需要敏锐地捕捉这些信息。工作流程分析将有助于把握总体的实验模板数量，开发出更符合用户工作流程和数据记录需求的模板，系统更易于使用、用户也更乐意去接受。
三、需要与哪些系统进行整合？
无纸化实验室必然要求实现不同系统之间的集成，以避免人工操作衔接各个系统，增加科研人员的工作负担。实施人员应该对单位当前正在使用的软件和系统（这里包括一些工具软件）进行摸底调查，并对这些软件与 LIMS系统做详细的数据交换分析，可以凸显出需要直接集成的系统，并对待集成的系统排列优先级。 实验室信息管理系统（LIMS）需要集成的常见系统有：CDS（色谱数据系统），科学数据管理系统（SDMS）和其他文件管理系统。
四、系统进行单一地点还是多地点部署？
在 LIMS系统安装部署之前，需要了解将来访问系统的人员的地理位置分布情况以及现有基础设施是否支持数据远距离传输。如果两个不同使用位置之间的带宽不足将会导致用户的使用感受变差，并会使可供挖掘和分析的数据大打折扣。同时，多个地点的 LIMS系统实施也需要实施团队在用人安排和时间安排上做出适当的调整，避免因为距离远近而出现实施效果上的差异。
部署到多个地点可能还需要调整访问数据的安全策略。尽管对于一个 LIMS系统来说，其最终目标是所有用户能共享数据，但在某些本地化的需求中，需要对特定人群能访问的数据及其权限作出限制。在笔者的经验中，在 LIMS的使用上，国外与国内的理念有所不同，国内特别关注权限的设置，注重保密，国外更多的是关注分享，能让需要信息的人更加方便地搜索和得到相应的信息。
五、系统是否在合规化的环境中使用？
合规环境下的计算机化系统应用需要进行相关的验证，必然影响到 LIMS实施的工期和资源投入。在有些企业中， LIMS针对的用户和业务可能既有合规要求的，也有非合规要求的。那么针对有合规要求的部分，验证计划和脚本必须根据监管机构的要求和公司的政策制定和实施。
六、是否能统一数据记录的方式？
采用纸质笔记本时，由于个人习惯和能力的差异，不同研究人员或不同部门之间即便是相似的实验，但记录数据的方式也不尽相同。例如，记录反应器参数的人，有的使用Excel，有的则使用Access。即便同样记录表格型的数据，有人喜欢将表格做在Word中，有人喜欢做在Excel中。使用了实验室信息化系统实施后，支持各类文档格式的输入输出，在实验操作和数据记录上标准化能最小化成本，也利于将来采用标准化的程序进行数据分析和数据挖掘。
针对工作内容较类似的不同部门进行实验室信息化应用系统的实施，最好在实施之前检查现有的标准作业程序（SOP），实际操作方法和数据记录方式，并尽量形成一个统一的标准。
七、实验数据将来如何使用？
LIMS的优点在于数据更加完整，丰富，便于共享和数据挖掘。结合VPN，无论用户在何处，只要有网络就能随时访问系统中的数据。这些数据还能方便地提取到第三方应用软件进行数据分析和展示。同时，了解数据将来如何使用将指导实验模板的设计以及数据在数据库中应该如何存储。特别是对于实验过程和实验结果相关的数据，这两类数据分别代表了实验的输入变量和输出变量，是进行因果分析的基础，需要结合数据的类型和期望的利用形式进行合理考虑。
八、 LIMS相关技术支持人员如何确定？
主要包括早期参与需求讨论的关键用户，将来进行自主模板优化和设计的高级用户，管理权限和账户的系统管理员。
九、采用何种权限管理体系?
虽说 LIMS的一个重要目标实验室全流程的管理，但在任何企业分享的范围也是相对的。权限管理体系包括内容的权限归属和权限归属的管理方式。前者主要是定义内容范围和人员之间的关系，例如对于每一个项目内容的查看权都会对应一个个确定的人员集合，甚至项目内部也会划分出不同权限区间。内容的权限划分除了按照内容块来划分，也可能按照时间尺度进行，例如某个项目在过了一个时间点（审批节点）后就对所有人员全部开放。在权限管理的方式上，大多数软件都会按组和角色进行管理。
十、采用什么样的管理模式来管理实验记录？
不管在项目实施过程中，还是在项目实施结束后，我们都需要面对变更的要求。变更并不是坏事，但我们要确定好的管理模式，制定单位在管理变更方面的制度，包括谁可以进行变更？哪些内容可以变更？什么时候可以变更？在何处进行变更，测试和记录变更。对于任何单位和机构，只要把 LIMS用于支持关于知识产权的法律申诉或向监管机构提供申报材料，对上述问题详细说明就是必不可少的，这在规范化的环境中尤为重要。
