呂狄亞，曹 巖，董 昕，李 育，婁子洋，丁德英，朱臻宇

（第二軍醫(yī)大學(xué)，上海 200433）

實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

呂狄亞，曹 巖，董 昕，李 育，婁子洋，丁德英，朱臻宇*

（第二軍醫(yī)大學(xué)，上海 200433）

為實(shí)現(xiàn)大型儀器資源最優(yōu)化配置，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)，包括用戶模塊和管理員模塊，在用戶模塊中，注冊(cè)用戶可進(jìn)行樣品登記和預(yù)約測(cè)試項(xiàng)目，并通過條形碼掃描系統(tǒng)自動(dòng)獲得測(cè)試報(bào)告，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化送樣及取樣。在管理員模塊中，管理員可對(duì)注冊(cè)用戶及大型儀器設(shè)備進(jìn)行全方位管理。

大型科學(xué)儀器；實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)；信息化管理

近年來，儀器測(cè)試中心已成為高校發(fā)展的重要組成部分，大型儀器設(shè)備的建設(shè)是儀器測(cè)試中心必備的基礎(chǔ)條件。測(cè)試中心是學(xué)校教學(xué)、科研、學(xué)科建設(shè)和管理水平的重要標(biāo)志，不但要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，還要為科研和學(xué)生的創(chuàng)新性發(fā)展提供保障[1]。然而，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式中，設(shè)備的利用率較低，不能充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用[2]。此外，還存在數(shù)據(jù)記錄繁瑣、數(shù)據(jù)無法備份而造成丟失等問題。因此，如何避免先進(jìn)科學(xué)儀器的資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)大型科學(xué)儀器資源的最優(yōu)化配置及共享已成為高校儀器測(cè)試中心建設(shè)迫切需要解決的問題[3]。只有儀器管理手段信息化、科學(xué)化，才能提供優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)以滿足科研的需要。因此，針對(duì)大型儀器設(shè)備管理存在的問題，本中心開發(fā)并建設(shè)實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件集成系統(tǒng)和信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享、自動(dòng)記錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)自動(dòng)備份以及用戶自主送樣、取樣等功能。

1 存在的問題

本院分析測(cè)試中心擁有大型質(zhì)譜儀器4臺(tái)，核磁共振儀器2臺(tái)，流式細(xì)胞儀1臺(tái)，液相色譜儀1臺(tái)，紫外、紅外檢測(cè)儀器各1臺(tái)。配有專職管理人員10名，本院分析測(cè)試中心一直采用傳統(tǒng)的書面登記、電話預(yù)約、口頭預(yù)約等方式，無形中給儀器管理人員帶來了很多瑣碎的工作。比如，可能因?yàn)橐幻麑W(xué)生預(yù)約出錯(cuò)而影響測(cè)試樣品的進(jìn)度，導(dǎo)致他人到既定預(yù)約時(shí)間做不成實(shí)驗(yàn)的情況出現(xiàn)[4-5]；中心每天樣品測(cè)試服務(wù)需求量非常大，僅僅依靠?jī)x器自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，無法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化管理；測(cè)試完成后，送樣人需等待儀器管理人員分析并給出測(cè)試結(jié)果，無法自行獲取，耗時(shí)耗力；送樣人很多時(shí)候要為了不同儀器的測(cè)試結(jié)果找不同的儀器管理員，無法在同一臺(tái)終端上獲得不同儀器的測(cè)試報(bào)告，做不到儀器間的數(shù)據(jù)共享?；谝陨蠁栴}，結(jié)合測(cè)試中心的實(shí)際情況，根據(jù)儀器實(shí)際使用情況，我們開發(fā)了一套送樣人自主登記、預(yù)約測(cè)樣、取報(bào)告以及原始數(shù)據(jù)保存信息管理系統(tǒng)。該服務(wù)系統(tǒng)避免了在送樣多的情況下造成的樣品紊亂、送樣信息紊亂的問題，提高了各儀器的使用率。該系統(tǒng)的建立，不但實(shí)現(xiàn)了儀器設(shè)備使用信息化管理，而且實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室儀器的開發(fā)與共享。

2 實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)管理工作平臺(tái)，包括用戶注冊(cè)、自動(dòng)預(yù)約、有序測(cè)樣、條形碼自動(dòng)取樣、計(jì)算樣品累計(jì)數(shù)量等。該系統(tǒng)通過內(nèi)部局域網(wǎng)的模式，以Visual Studio 2010為開發(fā)環(huán)境，運(yùn)用Asp的編程框架，結(jié)合Microsoft SQL Server 2010數(shù)據(jù)庫技術(shù)[6]。另外，引入專用讀卡器、條形碼掃描儀，開通儀器預(yù)約登記系統(tǒng)，用戶登錄方便，管理員可進(jìn)行科學(xué)管理，為系統(tǒng)提供可靠、安全、有效的智能數(shù)據(jù)平臺(tái)。

2.1 內(nèi)部局域網(wǎng)

采用C/S模式（客戶/服務(wù)器模式）的結(jié)構(gòu)，通過專門的服務(wù)器提供局域網(wǎng)之間連接和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)。主要由中間件（Middleware）、客戶應(yīng)用程序（Client）及服務(wù)器管理程序（Server）3個(gè)部件組成。中間件主要協(xié)同客戶應(yīng)用程序與服務(wù)器管理程序滿足用戶查詢管理數(shù)據(jù)的需求；客戶應(yīng)用程序是系統(tǒng)中用戶與數(shù)據(jù)進(jìn)行交換的組件[7]；服務(wù)器管理程序則起到管理系統(tǒng)的作用。C/S模式在不依賴外網(wǎng)環(huán)境的前提下，將任務(wù)分配給客戶端和服務(wù)器端，大大降低了系統(tǒng)的通訊費(fèi)用[8]。

在與外網(wǎng)連接時(shí)，采用B/S模式（瀏覽器/服務(wù)器模式），不需要專門的網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境，基于Web儀器服務(wù)與管理技術(shù)平臺(tái)，通過服務(wù)器上安裝的SQL Server數(shù)據(jù)庫，用戶計(jì)算機(jī)上只需安裝Internet Explorer瀏覽器，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互與傳遞[9-10]。

2.2 專用讀卡器

無論校內(nèi)、校外客戶還是儀器管理方要測(cè)試樣品，必須通過儀器管理者認(rèn)證并為其注冊(cè)，校內(nèi)外都以課題組負(fù)責(zé)人為核心，為其組內(nèi)成員建立相應(yīng)賬戶。用戶只需攜帶校園卡或是普通非接觸式IC卡，經(jīng)儀器負(fù)責(zé)人登記個(gè)人相關(guān)信息，包括所屬科室、課題組負(fù)責(zé)人、聯(lián)系方式，經(jīng)審核通過后，便可進(jìn)行自主送樣、取結(jié)果。校外客戶僅需攜帶符合規(guī)范的IC卡，經(jīng)儀器負(fù)責(zé)人登記個(gè)人相關(guān)信息、所屬院校相關(guān)信息、課題組負(fù)責(zé)人、聯(lián)系方式，經(jīng)審核通過后，也可進(jìn)行自主送樣、取結(jié)果。送樣者可實(shí)現(xiàn)自主化送樣、取得測(cè)試報(bào)告，儀器管理員可實(shí)現(xiàn)人員信息登記、樣品信息查詢、系統(tǒng)管理等功能。

2.3 條形碼掃描儀

樣品信息登錄完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出每個(gè)樣品的專屬條形碼，即樣品“身份證”，貼于樣品管上，便于儀器管理員根據(jù)樣品送樣的先后順序，按照條形碼名稱自動(dòng)掃描進(jìn)入儀器序列中，待儀器進(jìn)行分析和檢測(cè)，有效地避免了樣品間的混淆。與此同時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)打印出送樣申請(qǐng)單，每張申請(qǐng)單上的條形碼與樣品上的條形碼相對(duì)應(yīng)，用戶只要將申請(qǐng)單在條形碼掃描儀上進(jìn)行掃描，即可查詢樣品排隊(duì)或測(cè)試信息，比如，“樣品正在測(cè)試”“打印報(bào)告單”“測(cè)試報(bào)告正在打印”等信息。

3 實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 用戶模塊

（1）用戶注冊(cè)。校內(nèi)用戶經(jīng)導(dǎo)師許可，方可攜帶校園卡進(jìn)行注冊(cè)，填寫詳細(xì)信息，包括所屬科室、課題組負(fù)責(zé)人、手機(jī)號(hào)碼，此類信息都自動(dòng)存儲(chǔ)于儀器管理系統(tǒng)中（見圖1）。進(jìn)行用戶信息管理的優(yōu)點(diǎn)在于，第一，便于在樣品測(cè)試出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)找到送樣人；第二，便于日后進(jìn)行各課題組測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)；第三，系統(tǒng)可以隨時(shí)提供課題負(fù)責(zé)人進(jìn)行課題組成員預(yù)約設(shè)備申請(qǐng)信息的統(tǒng)計(jì)，查看該組情況，及時(shí)統(tǒng)籌安排。

圖1 用戶注冊(cè)流程

（2）自主送樣預(yù)約登記。針對(duì)委托送樣，送樣單的填寫按照儀器的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。為避免使用他人信息，采用校園卡進(jìn)行刷卡后登入，登錄該系統(tǒng)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出申請(qǐng)者獨(dú)有的申請(qǐng)單編號(hào)，左側(cè)顯示送樣人的姓名、聯(lián)系方式、科室及課題負(fù)責(zé)人（見圖2），如出現(xiàn)差錯(cuò)，可取消送樣并聯(lián)系儀器管理員。若確認(rèn)無誤，可進(jìn)行下一步測(cè)試申請(qǐng)單的填寫。

圖2 樣品送測(cè)示意圖

選擇需要進(jìn)行預(yù)約測(cè)試的儀器，輸入樣品信息，包括樣品測(cè)試類型、樣品名稱、分子量、分子式、樣品特殊要求。輸入完成后，對(duì)樣品信息進(jìn)行再次核對(duì)，核對(duì)無誤后，點(diǎn)擊完成申請(qǐng)并打印測(cè)試申請(qǐng)單及樣品專屬條形碼，并將條形碼貼到樣品上，保留“送樣單”。

（3）用戶自主取結(jié)果。用戶只要將申請(qǐng)單在條形碼掃描儀上進(jìn)行掃描，即可知道樣品測(cè)試情況。

圖3 條形碼掃描取樣示意圖

（4）單機(jī)版測(cè)試服務(wù)軟件。液相色譜-離子阱質(zhì)譜是測(cè)試中心使用率較高的質(zhì)譜之一，面向藥物化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、藥物分析等許多相關(guān)學(xué)科。因此，測(cè)試中心已經(jīng)針對(duì)液相色譜-離子阱質(zhì)譜設(shè)計(jì)開發(fā)了測(cè)試服務(wù)軟件。目前，已建立用戶離線登錄系統(tǒng)，送樣人在專屬電腦上進(jìn)行身份注冊(cè)、填寫申請(qǐng)單，系統(tǒng)自動(dòng)生成“測(cè)試申請(qǐng)單”后，樣品進(jìn)入儀器測(cè)試排隊(duì)序列，等待測(cè)試結(jié)果。測(cè)試完成后，送樣人掃描“測(cè)試申請(qǐng)單”上的條形碼即可獲得結(jié)果（見圖3）。

3.2 管理員模塊

（1）人員管理。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)有系統(tǒng)管理員、儀器管理員二級(jí)管理制度，根據(jù)儀器狀態(tài)和樣品檢測(cè)情況定期調(diào)整儀器管理參數(shù)，便于校內(nèi)外用戶更有效地進(jìn)行送樣預(yù)約等。按課題組分類，統(tǒng)計(jì)周、月、季每個(gè)課題組的儀器使用情況。管理員定期對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，及時(shí)反饋給課題負(fù)責(zé)人。另外，設(shè)置黑名單，將惡意破壞儀器管理規(guī)定、逾期不繳納測(cè)試費(fèi)用及預(yù)約后不來上機(jī)而影響他人的不誠信用戶納入黑名單，系統(tǒng)將自動(dòng)取消其預(yù)約送樣資格，經(jīng)整改通過科室負(fù)責(zé)人、儀器管理負(fù)責(zé)人重新審核后，給予送樣資格。

（2）設(shè)備管理。提供實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備的名稱、類型、專職管理員、使用次數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、費(fèi)用總額等信息，并可顯示設(shè)備工作狀態(tài)，便于查詢。

4 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)室儀器管理系統(tǒng)，用戶實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)有序送樣、實(shí)時(shí)自主網(wǎng)絡(luò)查詢跟蹤樣品測(cè)試動(dòng)態(tài)，測(cè)試服務(wù)人員實(shí)現(xiàn)了高效收樣、自動(dòng)輸入查詢樣品信息、條形碼數(shù)字化操作，避免了手工輸入信息的失誤。管理人員根據(jù)送樣量合理調(diào)配測(cè)試服務(wù)人員和服務(wù)時(shí)間，保障了測(cè)試工作的高效完成，促進(jìn)了科研工作的順利進(jìn)行。根據(jù)樣品的條形碼身份標(biāo)識(shí)，有效地減少了爭(zhēng)議樣品，有利于各項(xiàng)測(cè)試工作進(jìn)入良性循環(huán)。

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（*通訊作者：朱臻宇）

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1671-1246（2017）02-0156-03