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【分享】浅谈实验室信息管理系统LIMS的发展

一道黑

2008/11/15

实验室管理/LIMS

浅谈实验室信息管理系统LIMS的发展

LIMS自诞生之日起到如今已经历了20多年的发展。尤其是近七、八年来计算机的普及和IT技术的爆炸性发展，以及生命科学领域所取得的举世瞩目的成果，对LIMS技术起到了巨大的推动作用。如今的LIMS早已经不再局限于传统意义上的样品管理、人员管理、仪器管理和报告打印等简单的功能，全球化(Globalization)浪潮、知识经济、基因工程、以及各种严格的行业规范(尤其是FDA发布的关于电子记录和电子签名的新规范FDA Ruling 21 CFR Part 11)，再加上目前正在渗透到全球每个角落的Internet技术，把LIMS的应用推向了一个前所未有的高度。

20 世纪70年代末，国际上出现了第一代LIMS。这些最早出现的LIMS是由各个实验室在相关的计算机软件开发商的帮助下，或者利用自身的技术力量自行开发的系统，即该实验室的LIMS是专门为其定做的一套软件，不能被其他的实验室所采用。由于这类系统在开发之日起就局限于经费和技术上的不足，功能较少，软件升级和维护困难，无法满足实验室不断变化的需求，因此已经被商品化的LIMS所逐步取代。这类原始的LIMS在欧美国家已经很少见到，但由于中国国内 LIMS技术与国际水平的巨大差距，目前这类LIMS在国内还会经常见到。国内所有的LIMS软件开发商为用户所提供的LIMS都还属于这类系统。

第二代LIMS最早出现于1982年，是基于终端/服务器(T/S)或客户/服务器(C/S)结构的商品化软件，其特点是：用户的需求基本都能考虑到，可以满足实验室随时变化的需求；软件升级、技术支持容易，使用寿命可以很长。商品化LIMS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小的烦恼。原因在于几乎所有的商品化LIMS在安装之后都需要作大量的用户化(Customization)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。而且用户的这些需求往往是需要经常改变的，也就是说需要IT专业人员作为LIMS用户的系统管理员 (System Manager)以随时编写相关程序。由此就带来了两个问题：首先是IT专业人员的流动性很大(国际上IT人员的平均年流动率超过25%)，使得LIMS 系统管理员的稳定性不高。因系统管理员的离职而造成LIMS无法正常运行的情况在国内外都是屡见不鲜的；其次是IT出身的系统管理员很难完全理解实验室运作的详细机制，为LIMS的用户化带来了一定的难度，尤其是在研发实验室(其工作性质要求LIMS的工作流程能被科研人员随时修改)更是如此。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LIMS。

第三代的LIMS出现于1998年，是基于C/S结构的商品化软件而不需要用户编写任何程序。其特点是：LIMS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 (Configuration)，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Microsoft ® 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，并按照实验室需求的变化随时更改系统的设置。

这第三代的LIMS为实验室带来了很大的方便，但也还存在某些缺点：
1)它是单一服务器且以局域网为中心的系统，所以难以扩展至大型企业的广域网或部署在Internet上。
2)系统维护和升级复杂，要求较高。作为一套C/S结构的软件，用户必须在客户端安装客户端应用程序，因此维护和运行成本较高。
3)很多大型集团用户的实验室分布在不同的地点，甚至不同的国家，他们希望使用Internet技术整合整个集团的实验室数据，但这类C/S结构的LIMS基本无法做到。
4)很多用户希望能在家，在旅途等任何能够访问Internet的地方使用LIMS，甚至使用移动电话和掌上电脑(PDA，即个人数字助理)等无线设备访问LIMS，而C/S结构的LIMS显然不能满足这一要求。

随着Internet的普及和全球化浪潮的冲击，对LIMS的应用要求远不再局限于局域网，越来越多的用户希望能够在Internet上使用LIMS。因此，在2004年，出现了第四代的LIMS，这是一种完全基于Internet技术的新产品，其特点是：
1) 基于浏览器/服务器(B/S)结构，很容易部署在广域网和Internet上；对这种B/S结构的系统只需要管理好服务器，客户端只采用Internet 浏览器，无需安装任何LIMS软件，自然也就无需维护；无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行。只需要把服务器连接到Internet，就可实现远程维护、升级和数据共享。
2)可以容易地利用Internet联结多个地点的实验室。
3)通过Internet，用户可以在家，在旅途等任何一个有Internet连接的地方使用LIMS，无限扩展了LIMS的适用范围；
4)支持无线用户，即通过支持WAP(无线应用协议)使得用户可以非常方便地利用移动电话和掌上电脑等无线设备随时掌握实验室的信息，这为需要经常参加各种会议的实验室管理人员提供了极大的方便。

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