(高清版)GBT 42580-2023 智能实验室 微生物质谱鉴定平台

智能实验室微生物质谱鉴定平台GB/T42580—2023 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语 5通用要求 5.1总则 5.2工作流程 35.3图谱库通用要求 35.4图谱建库规则及要求 5.5用户私有库要求 6运营保障及管理要求 96.1运营保障要求 6.2管理要求 附录A(资料性)匹配鉴定结果示例 A.1可信度 A.2鉴定结果名称 A.3鉴定结果对比 附录B(规范性)样本文件格式 B.1样本文件格式 B.2样本文件的内容 B.3样本文件格式示例 参考文献 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国实验室仪器及设备标准化技术委员会(SAC/TC526)归口。本文件起草单位：北京鑫汇普瑞科技发展有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、秦皇岛海关技术中心、广州莱伯世开科技有限公司、北京鑫汇迈科生物科技有限公司、北京毅新博创生物科技有限公司、北京理工大学、广州禾信仪器股份有限公司、浙江泰林生命科学有限公司、之江实验室、北京奥特美克科技股份有限公司、北京工业大学、北京东西分析仪器有限公司、厦门金诺花生物技术有限公司、融智生物科技(青岛)有限公司、山东英盛生物技术有限公司。1智能实验室微生物质谱鉴定平台本文件规定了智能实验室中微生物质谱鉴定平台的通用要求、运营保障及管理要求。本文件适用于智能实验室中微生物质谱鉴定平台的设计、建设、运营与维护。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB4789.28—2013食品安全国家标准食品微生物学检验培养基和试剂的质量要求GB/T22239—2019信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T32400—2015信息技术云计算概览与词汇GB/T33682—2017基质辅助激光解析电离飞行时间质谱鉴别微生物方法通则3术语和定义GB/T32400—2015和GB/T33682—2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。样本通过与数据库中的数据进行比对后，得出的包含了样本所在的种属名称、图谱比对情况等信息的数据或文件。质控菌株qualitycontrolstrain用于校准飞行时间质谱仪的菌株。智能实验室intelligentlaboratory应用信息和通信技术，通过信息管理系统等系统对实验室活动进行智能化管理的实验室。微生物质谱鉴定平台microbialidentificationplatformwithmassspectrometry通过网络传输的方式将肽质量指纹图谱样本文件中的数据进行比对鉴定，再将鉴定得到的生物学分类结论回传实验室信息管理系统(3.5)或出具鉴定报告(3.1)的软件平台。注：肽质量指纹图谱样本文件来自于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS)采集。实验室信息管理系统laboratoryinformationmanagementsystem注：本文件中用数据表示实验室内的所有结构化和非结构化数据和信息，而非仅指试验数据。24缩略语下列缩略语适用于本文件。API:应用程序编程接口(ApplicationProgrammingApp:应用程序(Application)LIMS:实验室信息管理系统(LaboratoryInformationWeb:全球广域网(WorldWideWeb)Interface)ManagementSystem)5通用要求5.1总则5.1.1平台组成结构微生物质谱鉴定平台组成结构通常分为三层，见图1。其中应用层通过客户端分为运行在本地的MALDI-TOFMS鉴定系统、Web线上鉴定系统及App查询分析系统，实现用户与平台间的交互与结果展示。服务层实现平台鉴定服务及数据分析处理功能，通过API为应用层提供结果数据，分为用户管理中心及平台管理中心两部分。数据层实现对标准图谱库和用户私有库的图谱建库功能，通过接口方式与服务层实现数据交互。MALMAL.DI-1OFMS鉴定系统API样本管理模块：样本上传、样本识别、样本预处理用户信息管理权限管理用户管理中心平台管理中心用户私有库Web线上鉴定系统充询分析鉴定服务数拼分析模块标准图谱库登录注册数据层应用层服务层App图1微生物质谱鉴定平台组成结构微生物质谱鉴定平台根据目的分类，可包含：a)标准图谱数据库及用户私有库管理功能；b)用户终端或系统上传样品图谱，建立比对业务流程；c)平台通过Web应用系统将比对报告反馈给使用者；d)用户下载比对结果数据，通过自有报告发布系统将比对报告反馈给使用者。35.2工作流程5.2.1微生物质谱鉴定平台与LIMS应按统一的数据格式和接口进行通信。5.2.2微生物质谱鉴定平台应设置接收报告和警告信息的接口地址，用于微生物质谱鉴定平台与其他系统或设备间进行通信。用户通过在微生物质谱鉴定平台上输入样品的唯一编号，平台将编号、图谱文件名称、鉴定结果、鉴定时间等信息发送至配置的接口地址便于其他系统调用。通过登陆认证LIMS,可实现鉴定样本文件/数据的上传，微生物质谱鉴定平台完成鉴定匹配，通过认证数据流及会话口令，将结果报告/数据回传LIMS或智能实验室其他信息系统。微生物质谱鉴定平台可按用户需求选取合适的样本文件/数据获取方式，MALDI-TOFMS、LIMS与微生物质谱鉴定平台间的工作流程参见图2。微生物质谱鉴定平台匹配结果示例见附录A。MALDIMALDI-TOFMSLIMS微生物质谱鉴定平台获取样本文件/数据登录认证认证数据流及会话口令状取样本文件/数据采集的样木文件/数据鉴定样本文件/数据结果报告/数据图2微生物质谱鉴定平台的工作流程图5.3图谱库通用要求微生物质谱鉴定平台中的标准图谱库主要包含两类数据库，分别为微生物肽质量指纹图谱数据库和比对用样品图谱数据库，具体如下。a)微生物肽质量指纹图谱数据库存于微生物质谱平台内，是微生物质谱鉴定平台为鉴定使用的基础数据库。b)比对用样品图谱数据库是为智能实验室或LIMS等系统使用的数据库，该数据库是在样品图谱上传微生物质谱鉴定平台请求鉴定服务时生成的。微生物质谱鉴定平台图谱数据库采用统一的数据结构与表结构，通过规范化的唯一标识便于图谱数据库进行功能构建与数据调用。微生物质谱鉴定平台的数据库关系及表结构，见图3。4GB/T42580—2023CCS_Type「图谱分类信息表PKid[图谱分类标识]name[分类名称]Sample_CCS[样本图谱关联表]PKFK2sample_id[样本标识]FK1ccs_id[图谱标识]CCS[指纹图谱信息表]id[图谱标识name[图谱命名code「图谱编码]FK1typc_id[图谱分类标识]peak_data[图谱峰数据.Sample[样木信息表]PKid[样本标识1PKid[用户图谱标识]peak_data[图谱峰数据]Sample_User_CCS[用户图谱样本关联表]FK1sampleid[样本标识]FK2user_ccs_id[用户图谱标识]sample_name[样本名称]device[采集设备]file_type[样本文件类型]Identify_Report[鉴定报告表]Identify_Kesult[鉴定结果表]PKid[结果标识]FK1sample_id[样本标识]PKid[报告标识]FK1sampleid[样本标识]sample_namc[样本名称]enname[结果菌种拉丁命名_cnname[结果菌种中文命名5.3.2微生物肽质量指纹图谱数据库微生物肽质量指纹图谱数据库包含指纹图谱信息表和图谱分类信息表，具体见表1和表2。表1指纹图谱信息表字段名称字段类型字段长度字段作用uniqueidentifier自动生成图谱标识varchar图谱命名varchar图谱编码type_iduniqueidentifier自动生成图谱分类标识peak_datavarcharmax图谱峰数据peak_count峰总个数5表2图谱分类信息表字段名称字段类型字段长度字段作用uniqueidentifier自动生成图谱分类标识varchar分类名称5.3.3比对用样品数据库平台提供的鉴定服务基于肽质量指纹图谱数据库，微生物质谱鉴定平台与智能实验室设备终端或LIMS系统之间数据交互流程包括：接收比对图谱、回传比对结果和用户私有库数据上传。由智能实验室设备终端或LIMS系统接收需比对的样品图谱，应先在鉴定平台创建比对样品记录，通过比对平台图谱数据库或用户私有库得出比对结论，该流程的样本信息见表3。表3样本信息表字段名称字段类型字段长度字段作用uniqueidentifier自动生成样本标识sample_namevarchar样本名称devicevarchar采集设备file_typevarchar样本文件类型微生物质谱鉴定平台完成比对任务后会生成两种数据，包括图谱匹配比对结果与图谱鉴定报告。在与LIMS或智能实验室其他信息管理系统进行数据交互时，微生物质谱鉴定平台应根据交互需求完成数据回传，回传的图谱比对鉴定结果数据见表4。表4鉴定结果表字段名称字段类型字段长度字段作用uniqueidentifier自动生成结果标识sample_iduniqueidentifier自动生成样本标识en_namevarchar结果菌种拉丁命名varcha结果菌种中文命名图谱鉴定报告回传数据，数据内容见表5。6GB/T42580—2023表5鉴定报告表字段名称字段类型字段长度字段作用uniqueidentifier自动生成报告标识uniqueidentifier自动生成样本标识sample_namevarchar样本名称devicevarchar采集设备varchar结果菌种拉丁命名cn_namevarchar结果菌种中文命名5.3.3.4用户私有库数据上传微生物质谱鉴定平台的用户私有库在参与比对、数据分析与运算等功能时，与标准图谱数据库功能一致。用户在上传私有库图谱时应符合平台的图谱数据库的结构，其数据内容见表6。表6用户私有图谱表字段名称字段类型字段长度字段作用uniqueidentifier自动生成用户图谱标识varchar图谱命名“varchar图谱编码type_iduniqueidentifier自动生成图谱分类标识peak_count峰总个数peakdatavarcharmax图谱峰数据user_iduniqueidentifier自动生成所属用户标识图谱命名中的标识符可使用“_”“空格”或“,”;具体规则：图谱所属菌种名称十标识符十用户单位标识十标识符十序号，如：“Escherichiacoli_XHPR_001”,其中Escherichiacoli为图谱所属菌种名称，XHPR为用户单位标5.3.4图谱编码要求微生物质谱鉴定平台数据库应确保所有表结构中图谱编码的唯一性。图谱定义的字段包含字段名和编码规则，可依据统一的流水码或其他标识进行交互，并应确定字段的长短和字符标识。图谱编码应至少包含设备产地、图谱所属对象、图谱所属生物分类、图谱创建时间和流水号。各段之间以“-”连接，图谱编码的含义见表7。表7图谱编码含义表类别标识含义设备产地国外7表7图谱编码含义表(续)类别标识含义图谱所属对象平台图谱用户图谱图谱所属生物分类细菌真菌立克次体支原体衣原体螺旋体放线菌病毒其他图谱创建时间YYYYMMDD图谱创建时间流水号0001～9999四位数字编码示例：菌株图谱编码为“GN-YHTP-01-20200810-0001”,表示该图谱由国内的质谱设备采集，用户在2020年8月10日创建的第一张细菌图谱。5.4图谱建库规则及要求用于创建平台数据库的菌株，应经过两种或以上鉴定方法鉴定后，判定准确的菌株种属关系。质控菌株应来自微生物菌种保藏专门机构或专业权威机构保存的、可溯源的标准菌株，并应符合GB4789.28—2013对质控菌株的相关要求。5.4.2图谱数据库物种覆盖率微生物质谱鉴定数据库应包含细菌和(或)真菌等病原体物种。在保证数据准确的情况下，可将病毒等物种包含在内或另行开发专用的病毒质谱鉴定图谱数据库。图谱数据库容量应包含足够多的标准菌信息，且达到所应用行业常见微生物种属数量的2/3以上。平台数据库中各种属微生物应收集尽可能多的菌株，以保证微生物物种的多样性和鉴定范围的广度。通常一个种属应不少于21个菌株，若菌株少见，允许将有限数量的菌株重复检测；如极端罕见，允许对1种菌株进行21次重复检测，可对至少3种菌株进行各自的重复性检测，以获得至少21个结果。5.4.4图谱数据库建库要求为降低人工误差和系统误差，可采用多名实验员分别操作同一批菌株。通过在不同培养基、不同温度等培养条件下分批培养，可取200个靶点以上的图谱原数据，进行不同的寻峰算法和聚峰算法，生成图谱的峰值数据。在菌株培养过程中，应评价同一实验员和不同实验员之间获得数据的一致性，若一致性小于70%,则该数据不应在图谱数据库中出现。8GB/T42580—20235.4.5样品前处理方法为保证图谱数据质量，样品前处理应采用提取法。5.4.6质控菌株校准5.4.6.1校准要求为保证图谱数据采集，每次采集样品数据前，应使用质控菌株对飞行时间质谱仪进行校准。若质控菌株特征峰的值与理论值的偏差不大于800×10-“,则确认飞行时间质谱仪的结果准确，校准通过。5.4.6.2校准结果要求鉴定报告中应包含鉴定所使用的质控菌株及校准结果。5.4.7用户元数据要求用户创建的图谱数据库元数据包含以下两类：a)原始图谱样本文件入库：用户使用采集的原始图谱样本文件进行上传，应利用平台算法进行处理后，将特征峰数据保存入库；b)特征峰数据入库：用户使用采集的仅包含特征峰数据的样本文件或数据进行上传，直接保存入库。各类数据包含上传该数据的用户信息、版本号等，图谱样本文件的数据格式及要求应符合附录B的相关要求。5.4.8用户数据入库流程用户待入库的数据，根据用户输入的样本所属菌种信息和上传的相关资料，平台应对其进行检测，并由平台审核后再入库存储，具体流程见图4。用广上传入用广上传入库数据平台检测合格终止不合格一平台审核合格入库存储不合格一图4入库流程图用户数据入库流程具体如下：a)用户上传入库数据：用户上传菌种的样本数据、填写该样本的菌种名称、传统检测的结果图片、菌株来源等资料文件；9b)平台检测：平台进行初步检测后，查看样本数据的完整性与符合性，鉴定比对图谱的一致性，判定是否上传了菌株传统检测的结果图片、标准菌株来源的资料文件等；c)平台审核：由人工对用户上传的数据进行审核，包括查看样本数据符合性、上传的图片和资料文件的合规合法性等。5.5用户私有库要求5.5.1用户私有库由用户对采集的图谱数据进行分析、保存。5.5.2样本数据可与用户私有库数据进行匹配鉴定，鉴定结果的准确性由用户分析确定。5.5.3用户数据与系统数据通过添加标识或者分表等方式进行区分保存。5.5.4用户私有库是参考库，不应作为正式的鉴定结果，输出报告时应标注私有库参考信息，提醒鉴5.5.5用户可对私有数据进行共享，平台应对图谱的各类信息进行审核，审核图谱的样本信息，以及是否满足入库要求，以保证数据的合法性、完整性。6运营保障及管理要求6.1运营保障要求日志文件记录平台各系统之间的工作及运营的状况，以确保平台各系统工作正常有效运行，具体包括以下要求：a)设置日志的访问权限；b)定期检查日志，对其中可疑的记录进行分析审核。6.1.2灾难备份和恢复平台存储的重要信息应设置灾难备份功能，包括但不限于：a)建立重要数据的定期数据备份机制，保证至少每天进行一次数据增量备份，并将备份介质存放在安全区域内；b)宜对系统数据进行异地的备份；c)确保各个恢复程序的正确性和有效性。6.2管理要求用户管理功能应包括用户信息登记、信息修改、状态控制、增删等；用户信息应包括但不限于用户平台应具备根据鉴定结果的使用设置不同权限的功能，包括但不限于提供多种授权方式实现分类或分级管理，并应保存完整的授权变更记录。GB/T42580—2023心等网络安全功能，并应建立平台网络安全管理制度。平台网络安全的相关功能应满足GB/T22239-2019关于云计算、移动互联及物联网中安全等级保护的要求。6.2.4其他管理要求平台应具备在线帮助、程序升级、数据备份、数据还原、系统日志等智能实验室维护所需的管理功能。GB/T42580—2023(资料性)匹配鉴定结果示例A.1可信度为保证平台鉴定结果的可信度，可取100个已知的不同种属的菌株，按鉴定正确率划分可信等级。具体的可信度等级与要求见表A.1。表A.1可信度等级与要求可信等级可信度区间描述高度可信95%≤鉴定正确率<100%可信80%≤鉴定正确率<95%疑似60%≤鉴定正确率<80%不可信鉴定正确率<60%A.2鉴定结果名称鉴定结果应包含有鉴定出的生物分类的菌种中文名和拉丁名。A.3鉴定结果对比鉴定结束后，应展示与结果的对比图，并将坐标横轴上方和下方体现与样本差异的特征峰按不同颜色区分标记，双方共同匹配的特征峰用第三种不同颜色标记，鉴定结果对比图示例见图A.1。质荷比图A.1鉴定结果对比图示例G