浅谈网络版色谱工作站选型及实施

李宝生，张旋

广东省药品检验所，国家药品监督管理局药品快速检验技术重点实验室，广州 510180

由于现代实验室越来越注重电子数据的合规性和安全性，因此我单位积极开展电子实验数据管理模式。经过调研，我单位在实验室内全面实施网络版色谱工作站，兼容现代主流色谱，并结合单位实验室跨城市、多分部的实验室格局进行选型。通过网络版色谱工作站，布局科学数据管理系统等前沿实验室数据管理分析工作站；完善实验室电子数据审计跟踪，完整性和合规性等管理。

1 实施背景及选型理念

1.1 实施背景

在全球食药监管部门对电子化实验记录管理法规［1］日臻完善、日趋严格的当下，实验室电子实验记录的管理已越来越重要。从1997 年FDA 推行实施的21 CFR PART 11 到现如今GxP［2］标准中对电子数据管理的框架、要求和界限都给予明确的指导和执行准则。随着现代化实验室配备仪器及计算机用于处理及储存实验数据［3］，我单位认为主动贴近电子化实验数据合规化［4-6］是未来实验室的必经之路，应尽早布局。

1.2 选型理念

广东省药品检验所是国家全额拨款运营的公益一类事业单位，现有色谱品牌多样、色谱类型丰富及色谱新老型号共存。在考察网络版色谱工作站［7-10］供应商产品时应着重选择能提供较好且具广泛色谱反控能力的产品。由于实验室功能根据楼层划分，同时兼顾实验室一体化管理，因此在网络版色谱工作站选型时应注重以下几点：（1）提高效率，降低成本。鉴于其他同类实验室采用多套色谱品牌原厂网络版色谱工作站的布局方式，实验人员需适应多套新版工作站的同时也为实验室管理增加不必要的工作量；为降低管理、学习和布局成本，建议仅选用一套网络版色谱工作站即可完成实验室内部品类纷繁的色谱适配。（2）网络功能。网络版色谱工作站需要配备强大的网络联通能力，色谱、色谱数据采集服务器与服务器之间均需要通过网络通讯实现响应的伺服功能。（3）可靠性。因网络版色谱工作站实验数据应集中通过网络采集至相应的数据备份服务器，在传输过程中各节点之间出现故障均应具有相应的网络中断应急机制；且网络版色谱工作站需要配备中转缓存服务器以满足实验室断网的情况下实验数据可在中转工作站中暂存，直至网络恢复或相关实验、管理人员发现网络情况异常并妥当处理后能自主恢复数据传输储存。

基于以上需求，一套良好的网络版色谱工作站需具备网络性能强大，色谱兼容性出色和可靠的备份功能。

2 网络版色谱工作站的工作原理

基于以上实际工作探索重心，我单位首先上线网络版色谱工作站。本网络版色谱数据系统（CDS）由网络版色谱数据软件服务器、远程控制软件服务器、网络版色谱处理软件、色谱数据采集服务器、远程控制软件客户端程序与客户端电脑组成。客户端电脑运行远程控制软件，通过网络联通机房的远程控制服务器，通过该服务器发布指令，远程控制实验室的液相色谱仪或气相色谱仪，数据经过色谱采集服务器的缓存后存储在机房的网络版色谱数据系统服务器上。该网络版采用分级权限管理并配合远程控制软件，基于现代化办公室的基础配置可实现在实验室局域网的任意计算机控制目标色谱或处理相应实验数据。

3 实施成果及具体分析

上线网络版色谱工作站为我单位的色谱仪器的管理带来了前所未有的体验，提高了我单位人员工作效率、数据管理能力。仪器管理上提供与现有单机版工作站不同的管理模式，数据高安全性，操作高简便性。实现实验室的一体化管理、实验室分析效率提高及实验室数据安全的保障。

3.1 实现实验室的一体化管理

3.1.1 仪器的一体化管理网络版工作站上线前实验室使用的是单机版工作站软件，要想了解实验室仪器的信息，必须对每台电脑逐一查看。在上线网络版工作站后，每台色谱及色谱采集工作站均配置静态IP 地址，通过固定IP 地址实现联机及访问色谱仪，可以实现对实验室所有色谱仪的一体化管理。打开网络版工作站后，可以立刻了解到实验室所有接入网络版仪器当前的分析内容、分析者、预计结束时间等工作状态。如遇实验需要中止或方法需要添加更多设置都可通过网络版色谱工作站远程实现。

3.1.2 数据的一体化管理单机版的工作站软件中，色谱生成的数据都是保存在其配置单机电脑硬盘上，数据的管理、查找、浏览都需要在每台色谱的单机工作站上操作。而网络版工作站则是把各台分析仪器生成的数据经色谱采集工作站缓存，由网络版色谱工作站直接从色谱采集工作站全部抓取并备份；通过远程控制软件，实验室人员也可以在办公区域直接访问网络版色谱工作站服务器检索数据。将实验数据集中储存在网络版色谱工作站的方式保证对实验室所有的数据进行集中管理。

3.1.3 人员的一体化管理单机版色谱工作站软件设定每位分析人员的权限时，需要在每台电脑上进行逐一的设置；后期有新员工的加入，则必须重复在每台电脑上增加新员工的权限设置。随着实验室仪器、人员的增加，授权操作将呈指数性增长。配置网络版色谱工作站后人员设定及权限都集中保存在服务器上。后期新增人员或仪器也在整个系统中一次性授权完成后，整个系统运行周期均可识别和留痕，极大地方便了管理人员的工作。

3.2 提高实验室整体工作效率

3.2.1 远程操作方案基于远程服务器及网络版色谱工作站的协同工作原理，我单位信息部门创新地变废为宝：将旧单机版色谱工作站安装远程控制软件后连接远程服务器，利用服务器强大的后台处理性能为实验人员提供连接控制色谱或处理网络版工作站结果数据。在解决网络色谱工作站对操作系统的兼容性问题的同时也极大程度提高对可能闲置计算机的利用。

现有的单机版工作站软件仅能实现一对一的分析形态（每台电脑控制对应匹配的色谱仪）。而网络版工作站提供的是网络化的控制形式，是通过计算机加入局域网及我单位早期搭建的Windows 域后实现实验室及办公区内几乎全覆盖的连接能力。实验人员可以使用任意一台电脑，在本实验室任意场所就可以实现对实验室所有仪器的控制。不仅可以很大程度上减少实验人员长期在色谱实验室对健康影响，而且提高实验室空间的利用率。实验人员在办公室“足不出户”就可以了解到实验室所有仪器的工作状态，减少了因实时查阅实验数据往返于实验室和办公室的来往次数，更有效的安排工作内容，从而提高整体实验室的工作效率。同时，基于网络版色谱工作站色谱仪、色谱数据采集服务器集中放置，服务器及操作终端通过网络访问的布置特点，可为实验室实现人机分离提供最优方案。

3.2.2 数据检索单机版的工作站软件，在数据量非常多且没有明确的数据信息的情况下，查找数据会非常的不方便。仅知道数据名情况下，因可能出现同名数量很多，查找起来也会花费很多时间。而网络版色谱工作站具备数据查找功能。如没有明确的数据信息，可以通过数据筛选功能，通过分析时间、分析者、仪器名等关键字进行查找；可迅速并准确的找到所需数据，节省数据查找所耗时间。

3.2.3 软件易用性该版本的网路版色谱工作站仪器控制界面完全复制相关仪器原单机版操作界面。实验人员从原单机版工作站过渡到网络版仅需通过进行登录操作界面学习及数据处理模块内容分区布置进行熟悉即可。同时我单位运行网络版时也提升了实验室分析人员的计算机操作水平，可谓一举多得。

3.2.4 实验室管理软件联动我单位于2006 年实施实验室信息管理系统［11］（LIMS），并于2016 年上线全生命周期仪器设备管理系统（EAM）［12］，通过网络版色谱工作站与上述平台间的内部局域网信息共享或端口协议抓取，实验室人员在网络版色谱工作站中运行的相关样品数据结果可通过LIMS 直接采集，同时当次仪器使用记录也在相关实验启动后自动记录于EAM 系统，从而减少实验人员登记工作。

3.3 提高实验室数据的安全管理

3.3.1 数据库形式的管理多数单机版工作站软件的数据都是基于Windows 系统的文件形式保存的，数据安全无法完全保障。国家食品药品监督管理局关于发布《药品生产质量管理规范（2010 年修订）》［13］计算机化系统和确认与验证等2 个附录的2015 年第54 号公告第十九条规定“以电子数据为主数据时，形成的电子数据文件时应建立完善的备份恢复机制、采取物理或电子手段保障数据完整性及可访问性，并满足数据保存时限”。

我单位上线网络版色谱工作站是通过Oracle 数据库［14］对数据进行管理的，该数据库使用双机运行模式；数据库双机属于比较传统的方式，采用两台服务器，各自安装数据库，一主一备，采用共享存储，数据文件存放于共享存储之上，并挂接到主运行服务器上运行提供服务，为了节省服务器资源也可各自安装一套数据库，互为备机。双机运行，依靠双机软件进行网络及进程监控，当主运行服务器发生故障可以切换到备机继续运行数据库。同时Oracle 也是一套经过验证数据储存机制，可为数据合规性保驾护航。

3.3.2 磁盘阵列技术单机版的工作站的电脑硬盘发生损害，则容易导致电脑中数据丢失。而网络版工作站的服务器采用硬件级磁盘阵列技术，通过复数块硬盘的配置（RAID 技术），实现数据的分散型备份保存，如遇其中一块硬盘发生损害，也可以从其余硬盘中恢复丢失的数据，保证数据的安全性［15］。同时在网络版色谱工作站中，色谱数据首先被色谱采集服务器采集，色谱采集服务器同样拥有复数块硬盘的配置（RAID 技术），在局域网中断或与网络版色谱服务器连接出错时数据会被优先储存至色谱采集服务器，防止数据意外丢失。

4 实施成果

我单位在2015 年下半年采购网络版色谱工作站，于2016 年年中完成网络版色谱工作站的部署。因单位在不同地方均有自筹实验室，而基于粤港澳大湾区发展规划的响应，又开展了与中山市政府共建口岸药检所的实验室。从原有的跨楼层布局，到2017 年试行跨行政区布局及2019 年实现跨市布局；前后共计接入4 个品牌、30+型号、100+套色谱、100+用户，实现了网络版色谱工作站的实验科室全覆盖。在将来我单位的色谱将实现实验人员仅需熟悉一套网络版色谱工作站的使用，即可轻松的驾驭在我单位的各款色谱，极大地提高我单位的实验效率，同时也减小了实验人员的负担。

5 审计追踪

当前实验数据得益于信息化大潮流的发展，电子化的实验记录几乎在实验室中代替原有的纸质记录；电子化数据时代数据修改及储存在为实验人员及实验室管理提供方便高效的体验的同时，也因频出实验数据被非正常修改及实验数据恶意丢失的丑闻被提出了审计追踪［16-17］的要求。虽然目前审计追踪多在生产行业或其相关实验室中要求执行，但在全球检验检测指导文件对审计追踪愈发完善，日臻严苛的大环境下。药检系统于检验检测机构是运动员，于服务对象则为裁判员；主动响应审计追踪法规，布局面向未来的检验检测分析环境及技术应用是对公平、公正、公开意义的真切诠释，也是广东药检人对检验检测结果的负责态度。

6 讨论

6.1 稳步推进的网络版布局

我单位是进口药品的法定检验机构，日常检品任务量大，实验人员普遍工作量都有较高负载，这对于实现网络版色谱工作站提出相当高的要求，既要保持日常检验检测任务不断不乱，又要保持网络版色谱工作站积极、高效、稳定地推进。我单位实行了单台联机测试，多台成功同时连接的方法。在检验仪器闲置时工程师上门单联机调试，整个实验室仪器调试完毕后整体上线网络版，剩余同类型仪器可由我单位IT 部门跟进联机。

6.2 跨区域实验室协同

因我单位有异地实验室，在跨区域调试时服务器出现掉包、反应慢等情况，最终通过增加网络线缆带宽及加强服务器地址统一管理后问题得到解决。

6.3 软件使用要求

网络版色谱工作站软件需要实验人员有一定程度的计算机操作系统的使用基础，并需要培训相关远程软件；由于软件系统限制，软件多为英文版，因此对使用者的英文水平有要求。

6.4 布局未来

得益于网络版色谱工作站是一套经过验证的色谱工作站，其数据也符合21 CFR PART 11 及GxP的相关文件规定，我单位下一步将引进其同类的科学数据管理系统，进一步加强和提升我单位的电子数据管理水平。

6.5 行业希冀

在上线网络版色谱工作站的过程遇到了仪器厂家职责划分未能明确而导致的需要“自助服务”的情况，为方便我单位实验及整体管理，我单位仅上线一套色谱网络版工作站。T 厂家的色谱因未就驱动许可与W 厂家网络版色谱工作站进行匹配，从而导致W 厂家工程师因安全性理由而无法提供安装服务；同时T 厂家工程师并不熟悉且无W 厂家网络版色谱工作站安装能力。不同于个人/办公电脑、手机等终端操作系统需要具有普遍的适用性，色谱工作站目前依旧是各色谱厂商的自主知识产权产品，我们期待各家厂商早日开放反控仪器的协议。