劉如明，繳 莉，龍加福

儀器設(shè)備購置與管理

提高顯微成像儀器使用效率服務(wù)科研教學(xué)的實(shí)踐

劉如明，繳 莉，龍加福

（南開大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，天津 300071）

該文以南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院公共實(shí)驗(yàn)平臺下屬顯微成像平臺為例，不斷完善各項(xiàng)管理機(jī)制，大力培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才，嚴(yán)格執(zhí)行有效的培訓(xùn)程序，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)調(diào)配資源并合理規(guī)劃使用儀器設(shè)備。通過各種舉措，在保證儀器精密度的同時大大提高儀器的使用率，延長使用壽命，切實(shí)做到開放共享，充分發(fā)揮了顯微成像儀器對科研創(chuàng)新和教學(xué)的服務(wù)及支撐作用，促進(jìn)了生命科學(xué)等相關(guān)學(xué)科研究的快速發(fā)展。

顯微成像儀器；儀器共享；網(wǎng)絡(luò)管理

顯微成像是生命科學(xué)研究中的重要研究手段，廣泛應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科[1]。在生命科學(xué)日新月異的今天，顯微成像儀器對促進(jìn)學(xué)科進(jìn)步、培養(yǎng)高水平科研人才、提高教學(xué)水平起著不可替代的作用[2-3]。顯微成像平臺（以下簡稱平臺）是南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院公共實(shí)驗(yàn)平臺的重要組成部分，平臺的發(fā)展也是衡量學(xué)院學(xué)科建設(shè)和科研水平的重要指標(biāo)，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高科研水平起著重要作用[4-5]。顯微成像平臺自2008年成立以來，一直秉承著開放共享、服務(wù)科研教學(xué)的理念，不斷提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平，及時增添先進(jìn)設(shè)備，以滿足日益增長的教學(xué)科研需求。本文結(jié)合多年來建設(shè)和管理顯微成像平臺的經(jīng)驗(yàn)，對如何管理好顯微成像儀器，提高儀器的使用效率，保證儀器性能等進(jìn)行多方面思考和探索，以實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備的科研價值，更好地服務(wù)學(xué)校生命科學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)與科研。

1 建立科學(xué)完善的管理機(jī)制，保證儀器的可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)

近年來，隨著國家科研投入的不斷增強(qiáng)，各高校及科研機(jī)構(gòu)的顯微成像儀器數(shù)量增長迅猛，在使用和管理上也出現(xiàn)了一些不盡如人意的現(xiàn)象[6]。有些儀器疏于管理，無法得到有效應(yīng)用；有些儀器缺乏系統(tǒng)的培訓(xùn)機(jī)制，極大地限制了儀器的使用率；有些儀器缺少維護(hù)導(dǎo)致儀器性能嚴(yán)重下降。當(dāng)前科研對顯微成像的需求越來越大，為了提高顯微成像儀器的使用效率以滿足需求，平臺一直在探索合理的管理模式，在保證儀器性能的前提下，強(qiáng)化管理，開放共享，物盡其用，提高儀器使用效率。比如，平臺內(nèi)一臺2007年購置的激光掃描共聚焦顯微鏡至今仍服務(wù)于科研第一線，圖像成果優(yōu)異，為學(xué)院承擔(dān)的各類科研項(xiàng)目提 供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，多年來一直保持年機(jī)時在1600 h 左右。

1.1 專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)，提高顯微成像平臺軟實(shí)力

顯微成像平臺現(xiàn)有超高分辨活細(xì)胞顯微成像系統(tǒng)、激光掃描共聚焦顯微鏡、全自動活細(xì)胞工作站、高級正置熒光顯微鏡和顯微激光切割等共7臺儀器，這些都是光學(xué)精密儀器，價格昂貴，7臺儀器總價值超過1200萬元人民幣。儀器功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛，操作復(fù)雜，任何不當(dāng)操作都會對儀器造成損傷，為此本平臺配備了專業(yè)技術(shù)人員，負(fù)責(zé)儀器的應(yīng)用、開發(fā)、培訓(xùn)和維護(hù)等工作。專業(yè)技術(shù)人員是科研人員和儀器之間的紐帶，儀器的開發(fā)使用情況與技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平相關(guān)。各課題組人員流動性大，無法保證固定的、能夠熟練操作儀器的使用者，這就需要儀器負(fù)責(zé)人提供技術(shù)支持來保證儀器使用的連續(xù)性。如何更好地使用儀器，儀器可以實(shí)現(xiàn)哪些功能和應(yīng)用，技術(shù)人員起到了關(guān)鍵作用，特別是在研究中新開展的課題需要建立研究方法的時候。

顯微成像平臺專業(yè)技術(shù)人員每天都接觸各個課題組送來測試的樣品，測試內(nèi)容和條件不一，這就需要技術(shù)支持人員有良好的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)背景，以解決各種樣品的實(shí)驗(yàn)需求。為了提高設(shè)備技術(shù)人員專業(yè)素質(zhì)和管理能力，我們采取了以下方案。第一，平臺會不定期邀請相關(guān)廠家的應(yīng)用工程師開展顯微成像儀器應(yīng)用及發(fā)展前沿講座；第二，技術(shù)人員積極參加顯微成像領(lǐng)域的各大會議，以便和業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行技術(shù)上的交流和溝通；第三，技術(shù)人員定期與學(xué)院有豐富經(jīng)驗(yàn)的教授進(jìn)行學(xué)術(shù)上的應(yīng)用交流，充分了解他們的科研項(xiàng)目對儀器的需求和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；第四，收集儀器使用者的使用反饋，歸納整理反饋信息，總結(jié)儀器的使用情況并作出改進(jìn)。如今生命科學(xué)發(fā)展迅速，技術(shù)支持人員在掌握現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)技術(shù)的同時，需要不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，充分開發(fā)儀器的應(yīng)用，才能提高儀器使用率，跟上學(xué)科發(fā)展的步伐[7]。

1.2 有章可循，根據(jù)儀器特性制定規(guī)章制度

顯微成像儀器使用率高，正常工作時段不能滿足需求，為此，本平臺儀器全部24 h開放使用，為了保障實(shí)驗(yàn)室安全，制定了《顯微成像平臺安全使用規(guī)范》《預(yù)約及嚴(yán)格使用儀器程序》《顯微成像儀器違規(guī)操作的具體處理辦法》等一系列的規(guī)章制度。要求進(jìn)入儀器室的每個實(shí)驗(yàn)人員遵守各項(xiàng)規(guī)定。

顯微成像儀器特別是高端顯微鏡，如激光掃描共聚焦顯微鏡、超高分辨顯微鏡等有嚴(yán)格的操作程序，如果不按規(guī)定使用儀器，往往得不到準(zhǔn)確的結(jié)果，嚴(yán)重的還會損壞儀器。本平臺根據(jù)儀器特性和使用方法編寫圖文并茂的《簡明儀器操作規(guī)程》和使用規(guī)范，張貼在儀器旁邊顯著位置，以便指導(dǎo)學(xué)生按程序合理規(guī)范地使用儀器。

1.3 網(wǎng)絡(luò)化管理，提高工作效率

顯微成像類儀器應(yīng)用非常廣泛，生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)等學(xué)科都會用到這類儀器。為了促進(jìn)各學(xué)院學(xué)科的資源共享，本平臺所有儀器均加入學(xué)校大型儀器平臺，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)化管理，使用者可以查詢到儀器型號、技術(shù)指標(biāo)、應(yīng)用范圍、管理員、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等信息，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)預(yù)約、管理、收費(fèi)的機(jī)制。

由于網(wǎng)絡(luò)的便捷，科研工作者在需要使用儀器時即可快速地通過網(wǎng)絡(luò)搜索查詢相關(guān)儀器信息、聯(lián)系預(yù)約并最終使用，這大大地節(jié)約了科研工作的時間。網(wǎng)絡(luò)平臺上儀器使用預(yù)約一覽表可以直觀地查看儀器的預(yù)約使用情況，方便預(yù)約使用，極大地解決儀器空置、使用時間沖突、使用率低等問題。

此外，由于網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)功能，管理員可以通過網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)收費(fèi)，統(tǒng)計(jì)儀器使用量和使用效率，提高了工作效率。

1.4 合理收費(fèi)，?？顚Ｓ?，保證儀器的長期運(yùn)行

眾所周知，顯微成像儀器價格昂貴，運(yùn)行成本和維修保養(yǎng)的費(fèi)用都很高。本平臺的儀器已運(yùn)行多年，需要定期校正光路，更換部分老化部件，如果后期維修費(fèi)用不能到位，儀器出了故障不能運(yùn)行只能空置，將造成前期儀器購置經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi)。

本平臺統(tǒng)計(jì)核算儀器運(yùn)行、維護(hù)、維修的成本，參考國內(nèi)同類儀器的收費(fèi)情況制定了儀器的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，最后由學(xué)院學(xué)術(shù)委員會討論通過并公布執(zhí)行。儀器費(fèi)用由學(xué)校設(shè)備處收取管理，收入所得用于儀器日常運(yùn)行及維修。

2 循序漸進(jìn)的培訓(xùn)程序，有效提升儀器的使用率

顯微成像儀器配置精密，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子集成化高，對人員操作要求極高，而專人操作儀器時間有限。為了延長儀器開機(jī)時間，實(shí)現(xiàn)儀器全天24 h開放，本平臺設(shè)置了循序漸進(jìn)的培訓(xùn)程序，既能保證儀器的規(guī)范操作以保證儀器性能，又能提高儀器的使用率。

2.1 送樣預(yù)約

初次使用或者未通過培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)人員，可以送樣，由專業(yè)技術(shù)人員安排時間進(jìn)行測試。測試時，本平臺會根據(jù)各自實(shí)驗(yàn)的具體要求為實(shí)驗(yàn)人員分析樣品，確定實(shí)驗(yàn)方法，調(diào)節(jié)儀器各實(shí)驗(yàn)參數(shù)以達(dá)到最有效的圖像輸出。

2.2 開展實(shí)驗(yàn)課程

顯微成像平臺每學(xué)年都有理論及實(shí)驗(yàn)課程，每期課程18學(xué)時，學(xué)生大約60人，理論課負(fù)責(zé)講授顯微成像儀器的原理和應(yīng)用部分，幫助全院學(xué)生了解顯微成像技術(shù)和掌握各種顯微鏡的應(yīng)用，向他們展示利用本室儀器在各研究領(lǐng)域的研究成果，啟發(fā)他們在今后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中加大對大型儀器的應(yīng)用，深化研究成果，提高科研水平。實(shí)驗(yàn)課分小組上機(jī)操作，首先講解儀器的組成和操作規(guī)范，再進(jìn)行儀器演示操作，之后讓每位學(xué)生親自操作使用儀器；通過優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生們有獨(dú)自操作儀器的機(jī)會，并切身體會儀器的功能及應(yīng)用。

2.3 定期舉行儀器技術(shù)培訓(xùn)

對于需要頻繁使用儀器并具有良好科研素質(zhì)和較強(qiáng)動手能力的學(xué)生，本平臺會定期舉行有針對性的儀器技術(shù)培訓(xùn)。首先講解儀器實(shí)驗(yàn)原理，然后每個培訓(xùn)人員親自上機(jī)操作，重點(diǎn)掌握儀器的性能、使用技巧及注意事項(xiàng)。完成培訓(xùn)后還需要技術(shù)人員帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行數(shù)次儀器操作，直到其通過嚴(yán)格的考核?？己送ㄟ^后即開通儀器使用權(quán)限，可在任意時間自行預(yù)約儀器使用。

2.4 以老帶新，建立“一對一”的儀器使用機(jī)制

對于使用儀器較多的課題組，有獨(dú)立操作權(quán)限的學(xué)生或者教師，可以“一對一”地帶領(lǐng)同一課題組的學(xué)生使用儀器。有權(quán)限的學(xué)生需負(fù)責(zé)儀器的使用安全，在安全、規(guī)范的前提下幫助其他學(xué)生使用儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣可以使同一課題組的實(shí)驗(yàn)不受工作時間限制，顯著提高課題組的實(shí)驗(yàn)效率。

另外，本平臺聘請了能夠熟練操作儀器的學(xué)生當(dāng)助管，能在非工作時間幫助其他實(shí)驗(yàn)人員使用儀器，大大提高了儀器的使用率，滿足了不同時間段的實(shí)驗(yàn) 需求。

3 合理規(guī)劃購置儀器設(shè)備，打造高水平顯微成像平臺

近年來顯微成像技術(shù)發(fā)展迅猛，新技術(shù)層出不窮。除了了解各類顯微成像領(lǐng)域的新型儀器資訊，學(xué)習(xí)新技術(shù)，顯微成像平臺定期向?qū)W院各學(xué)科征集顯微成像儀器的購置意向，統(tǒng)一做好購置計(jì)劃。本平臺在采購新的儀器前會做好調(diào)研，充分論證儀器功能及性能并對同類儀器進(jìn)行比對，避免重復(fù)購置，減少采購成 本[8-9]。目前，本平臺已購置一系列顯微成像儀器，從熒光顯微鏡到激光掃描共聚焦顯微鏡直至超高分辨顯微鏡，分辨率階梯式提高，滿足教學(xué)科研中不同階段、不同應(yīng)用的需求。

3.1 高端顯微成像儀器

目前本平臺配置兩臺激光掃描共聚焦顯微鏡，分別是ZEISS LSM710和LEICA TCSSP5，一臺超高分辨活細(xì)胞顯微成像系統(tǒng)GE OMX SR，其中激光掃描共聚焦顯微鏡分辨率200 nm，結(jié)構(gòu)光照明（SIM）超高分辨活細(xì)胞顯微成像系統(tǒng)分辨率110 nm，這類儀器設(shè)備價格昂貴，操作復(fù)雜，對樣品和環(huán)境要求極高，需要操作人員具備良好的理論基礎(chǔ)、科研素質(zhì)及實(shí)驗(yàn)技術(shù)。平臺在培訓(xùn)上會加大力度，相關(guān)考核也會更加嚴(yán)格。

3.2 常規(guī)顯微成像儀器

本平臺配置了最高水平的熒光顯微鏡，包括兩臺高級正置熒光顯微鏡ZEISS AXIO IMAGER Z1和Z2、一臺倒置熒光顯微鏡及活細(xì)胞系統(tǒng)ZEISS OBSERVER Z1，分辨率大約為250 nm。這幾臺儀器皆為全自動顯微鏡，操作比較簡單，大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時間，有效提高了實(shí)驗(yàn)效率。

3.3 顯微切割系統(tǒng)

本平臺配置了一臺激光顯微切割儀LEICA LMD6000，該儀器利用高能脈沖激光切割樣品，根據(jù)重力作用收集，可以實(shí)現(xiàn)對標(biāo)記細(xì)胞或組織樣品的準(zhǔn)確定位及提取。

3.4 保證顯微成像儀器運(yùn)行環(huán)境，有效延長使用壽命

顯微成像儀器觀察樣品時放大倍數(shù)為1000倍，如果沒有做好防護(hù)，空氣中微米級別的粉塵顆粒會損害光學(xué)透鏡，影響成像質(zhì)量。平臺在建立之初就設(shè)計(jì)配置了150 m2的萬級凈化實(shí)驗(yàn)室，集中放置顯微成像儀器，并通過人工氣候系統(tǒng)控制溫度濕度，保證空間的恒溫潔凈和干燥。同時設(shè)置進(jìn)出門禁及權(quán)限，保證儀器運(yùn)行環(huán)境需求。

4 落實(shí)向社會開放，實(shí)現(xiàn)資源共享

結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型儀器設(shè)備共享管理系統(tǒng)能夠有效整合設(shè)備資源，打破科研單位界限，是儀器開放共享共用、提高儀器利用率的有效途徑[10-11]。顯微成像平臺的所有儀器自啟用時即加入我校大型儀器平臺，并接入“高等學(xué)校儀器設(shè)備和優(yōu)質(zhì)資源共享系統(tǒng)（CERS）”，把儀器設(shè)備相關(guān)信息發(fā)布在平臺上，校內(nèi)外的科研工作者均可查看并預(yù)約使用，加大了儀器向社會開放共享的力度。網(wǎng)絡(luò)化管理模式一方面提高管理效率和管理水平，另一方面，解決了儀器使用者由于信息不通暢無法查詢和使用所需儀器等問題[12]。目前，有不少校外機(jī)構(gòu)已經(jīng)使用過本平臺儀器，并獲得滿意的實(shí)驗(yàn)成果，如天津大學(xué)、武警醫(yī)學(xué)院、天津農(nóng)科院、天津工業(yè)大學(xué)、環(huán)湖醫(yī)院等高校和研究機(jī)構(gòu)。

5 結(jié)語

生命科學(xué)學(xué)院公共實(shí)驗(yàn)平臺顯微成像平臺成立已有10年，目前運(yùn)行良好，儀器使用率高，為本校的人才培養(yǎng)和科研工作做出了巨大貢獻(xiàn)。隨著我校生命科學(xué)的發(fā)展和日益壯大，顯微成像平臺也源源不斷地補(bǔ)充先進(jìn)的儀器和技術(shù)。平臺在目前建設(shè)的條件下也將不斷完善管理機(jī)制，培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)人才，學(xué)習(xí)新的技術(shù)，保證儀器的開放共享，促進(jìn)顯微成像平臺的可持續(xù)發(fā)展，為本學(xué)科的教學(xué)科研事業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持和保障。

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Practice of better service for scientific research and teaching by improving efficiency of microscopic imaging instruments

LIU Ruming, JIAO Li, LONG Jiafu

(College of Life Sciences, Nankai University, Tianjin 300071, China)

By taking the micro-imaging platform of the public experimental platform of the College of Life Sciences at Nankai University as an example, this paper continuously improves various management mechanisms, vigorously trains professional and technical personnel, strictly implements effective training procedures, uses the network management system to allocate resources and rationally plans the utilization of instruments and equipment. Through various measures, while ensuring the precision of the instrument, the utilization rate of the instruments is greatly improved, the service life is prolonged, and the open sharing is realized. The service and support function of the microscopic imaging instruments for scientific research, innovation and teaching is fully exerted, which promotes the rapid development of life sciences and other related disciplines.

microscopicimaging instrument; instrument sharing; network management

G642.423

B

1002-4956(2019)12-0282-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.067

2019-04-29

劉如明（1982—），女，海南儋州，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向?yàn)轱@微成像儀器管理與教學(xué)。E-mail: liurm@nankai.edu.cn