Автоматизация лабораторной диагностики «ЭКОлаб»: разработка ПО для управления амплификаторами

АО «ЭКОлаб» – современное российское предприятие, специализирующееся на лабораторной диагностике и выпускающее более 400 позиций: иммуноферментные и ПЦР-наборы in vitro, реагенты для биохимии, а также лекарственные препараты. Компания активно расширяет производственную и научную базу: строит новые цехи и лаборатории по стандарту GMP, открывает учебные аудитории и вспомогательные корпуса. На территории завода уже работает собственный диагностический медицинский центр. Кроме того, для сокращения логистики ЭКОлаб разворачивает сеть дочерних дистрибьюторов и совместных производств в регионах.

Требовалось создать цифровое решение для автоматизации лабораторной диагностики, которое вместе с тест-наборами поставлялось бы лабораториям, позволяло бы управлять амплификаторами в режиме одного окна и не нуждалось бы в дополнительных интеграциях. Для этого необходимо было создать ПО, позволяющее администрировать приборы и данные:

- управлять амплификаторами Bio-Rad (и позже другими);

- автоматически собирать «сырые» данные реакции;

- по заложенным формулам рассчитывать результат для каждого диагностического набора ЭКОлаб;

- строить графики в реальном времени и формировать отчёты без ручных Excel-операций.

Важно было также учесть, что универсальные решения не учитывают такие нюансы каждого набора реагентов ЭКОлаб, как уникальные пороги, характеристики красителей и калибровочные кривые. Поэтому только кастомная разработка позволила бы гарантировать корректность и скорость анализа.

Спроектировали и разработали Windows-ПО на Java 17 + JavaFX с нативным MSI-инсталлятором, которое позволяет лабораториям легко устанавливать программное обеспечение для работы с поставляемыми реагентами. Операторы могут работать в едином окне с разными амплификаторами (в данный момент от Bio-Rad, а по мере развития и с другими приборами).

Наладили коммуникацию с зарубежными производителями реагентов и материалов для лабораторной диагностики. Выстроили коммуникацию с Bio-Rad, что позволило приобрести лицензию на коммерческое использование и получить полный доступ к их SDK.

Интегрировали SDK Bio-Rad CFX через C#-прокси и JNA-мост для управления циклом и приёма данных в реальном времени. Благодаря этому данные обновляются без задержек и потерь отдельных кадров – на демонстрациях графики ведут себя так же плавно, как в официальной программе Bio-Rad.

Создали плагин-движок на базе XML-файлов: для каждого набора реагентов ЭКОлаб своя модель расчёта, без перекомпиляции. В XML-плагине конкретного набора описана вся необходимая модель (пороги, Ct-расчёт и т. д.), и добавление нового реагента сводится к загрузке файла.

Реализовали защиту дистрибутива аппаратным USB-ключом Guardant. ПО теперь нельзя скопировать и свободно использовать, не имея лицензии.

Подняли CI/CD с виртуальным амплификатором (Docker-контейнер, который эмулирует прибор в тестах) для тестирования поведения ПО на реальных устройствах при определённых наборах данных.

На подготовительном этапе были собраны требования и определена архитектура решения. Особое внимание уделили особенностям реагентов ЭКОлаб — уникальным порогам, характеристикам красителей и калибровочным кривым. Это позволило заложить основу для кастомного ПО, которое учитывает специфику наборов и гарантирует корректность анализа.

Мы наладили коммуникацию с Bio-Rad и получили лицензию на коммерческое использование их SDK. Интеграция SDK CFX была выполнена через C#-прокси и JNA-мост, что обеспечило стабильный real-time поток данных. Благодаря этому графики в разработанном ПО отображаются так же плавно, как в официальной программе Bio-Rad, что подтвердилось на демонстрациях.

Для каждого диагностического набора был создан отдельный XML-плагин, где описывается модель расчёта без необходимости перекомпиляции. Это упростило добавление новых реагентов. Дополнительно реализовали защиту дистрибутива с использованием USB-ключа Guardant и подняли CI/CD с виртуальным амплификатором в Docker. Такая конфигурация позволила автоматизировать тестирование ПО на сценариях, близких к работе с реальными приборами.

- Автоматизировали работу с аппаратами, снизили нагрузку на лаборантов и уменьшили риск ошибок из-за человеческого фактора.

- Теперь лаборанты только подготавливают образцы, помещают их в амплификатор и запускают анализ, а ПО автоматически вводит данные об образцах и рассчитывает результаты.

- Благодаря снижению объёма ручного труда процесс анализа ускоряется, а риск ошибок минимизируется.

- Пилотный запуск решения «реагенты + ПО» прошёл успешно.

- На коммерческий релиз продукта удалось выйти за 4 месяца после Discovery-phase.