李會萍，陳梅麗

（廣東省實驗動物監(jiān)測所/廣東省實驗動物重點實驗室，廣東廣州 510663）

1 研究背景

實驗動物是指經人工飼育，對其攜帶的微生物和寄生蟲實行控制，遺傳背景明確或來源清楚的，用于科學研究、教學、生產、檢定及其他科學實驗的一類動物。實驗動物是現代生命科學研究的重要組成部分，是生物醫(yī)學科研的基礎和重要支撐條件，已被廣泛地應用于醫(yī)藥衛(wèi)生、食品安全、農業(yè)、環(huán)境保護、航天航空、化妝品、生物制品和生物安全等領域［1-2］。據統(tǒng)計，在生命科學領域里，以實驗動物資源為基礎，開展動物實驗的課題占60%［3］，這充分說明在動物實驗過程中所需的實驗室及配套的儀器設施需求是極大的。

當前，各級從事生命科學、實驗動物及動物實驗、生物醫(yī)藥相關科學研究的高校、科研院所等機構都設立專業(yè)實驗室并配備了相關儀器設施、設備。據2017 年出版的《中國實驗動物資源調查與發(fā)展趨勢》（國家科技基礎條件平臺著）數據統(tǒng)計顯示，我國實驗動物與動物實驗相關領域擁有的儀器達238 156臺，其中實驗動物使用單位的儀器總數達93 129 臺/套，實驗動物生產單位的儀器總數達145 027 臺/套，主要用于科研、檢驗、繁育、教學以及其它方面［4］。這些實驗室及儀器設備的建設經費投入特別是高校、科研院所（事業(yè)單位）主要來自科研項目經費，是國家支持的重要對象［5］。

近年來隨著科技部門科學儀器共享的不斷推進實驗室資源開放共享已經取得了較大進步，實驗室的開放應用受到管理部門的普遍重視，如東北農業(yè)大學進行了教學與科研實驗室協同開放的探索，大力倡導實驗室開放，助力高校實驗教育改革［6］。廣東工業(yè)大學基于web 開發(fā)實驗室在線預約系統(tǒng)，該系統(tǒng)重點支持校內師生之間自主、協作、研究性的學習服務，實現開放教學［7］。中國民航大學、中國石油大學、廣西大學、解放軍陸軍工程大學、青島農業(yè)大學理學與信息科學學院等高校為實行實驗教學資源共享，以Android 移動端和PC 端應用的實驗室智能預約平臺，方便學生隨時隨地預約實驗室以及查詢實驗室使用情況［8-12］。

基于實驗動物領域，隨著動物實驗室軟硬條件得到進一步改善，動物實驗室管理工作水平不斷提高，對動物實驗室及其科學儀器開放共享的管理模式和運行機制已有相關探索和研究，如首都醫(yī)科大學建立了本高校內應用的實驗動物信息管理平臺，該平臺包括實驗動物倫理審查申請、動物訂購、實驗室預約使用等功能，對校內實驗動物管理工作發(fā)揮了應有的作用［13］。河南中醫(yī)藥大學實驗動物中心對高?？蒲袑嶒炇矣袃斒褂霉芾砟Ｊ竭M行了探索，分析了實驗室有償使用策略，提出科研實驗室有償使用的具體思路和方法［14］。長春科技學院針對開放式實驗教學模式下動物醫(yī)學實驗室管理的問題進行分析，提出要善用信息技術，使開放式實驗教學的優(yōu)勢充分發(fā)揮，實驗室的管理更專業(yè)化、標準化［15］。

綜合上述文獻分析，各高等院校實驗室開放共享進步明顯，但從信息技術發(fā)展和動物實驗室開放以及管理現狀來看，實驗動物及動物實驗室開放性方面仍存在系列問題，主要存在：實驗室資源分散、實驗室儀器設備的利用率沒有得到充分發(fā)揮、實驗室開放共享程度低等。目前，各區(qū)域單位由于學科發(fā)展水平限制導致實驗室資源（儀器設施、設備）也不均衡，即使同一高校內實驗動物中心建設實驗室均存在教學與科研用實驗室分設、分管的現象，實驗室及儀器設備資源分散的這些問題制約了科學研究的效率以及科研成果的產出。高校開發(fā)的實驗室預約系統(tǒng)大多以本校內自主開展教學、科研實驗開放，沒有做到真正意義上的全方位開放，實驗室的利用率沒有得到充分發(fā)揮，共享程度仍然比較低。以作者單位2020 年實驗室儀器設施共享情況調查數據顯示，高價值設備使用次數僅為2～3 次/年，實驗室閑置以及儀器設備使用率不高。

新時代下，實驗室協同開放的管理思路是面向全社會及行業(yè)開放，加強充分共享的發(fā)展理念，實現各級單位、各實驗室之間的資源（儀器設施、設備）互補，提升實驗室開放共享格局。為此，通過以上分析，應用“互聯網+”的信息技術，以實驗動物行業(yè)領域的動物實驗室為研究對象，構建動物實驗室開放預約管理平臺，整合實驗動物行業(yè)內科研院所、高等院校、相關企業(yè)中可對外開放共享的實驗室資源，加入到實驗室在線預約平臺，目的在于為實驗動物行業(yè)內實驗人員、科研工作者等提供實驗室的開放共享服務，從而打破動物實驗室功能單一、處于封閉狀態(tài)的局面，實現實驗室管理的科學化、信息化運行，以使實驗動物與動物實驗室資源利用率最大化，節(jié)約重復購買高額實驗設備的科學成本，進一步提高業(yè)內實驗室的資源共享程度。

2 平臺設計與實現

2.1 開發(fā)工具

平臺采用B/S 分布式多層結構、php 開源腳本語言、MySQL5.0 數據庫等開發(fā)工具，以OAI 開放式訪問技術理念的突出優(yōu)勢，基于不同的環(huán)境，在數據庫應用過程中，使用不同的數據庫的訪問方法，從數據庫調取各類數據，從而加速實驗室數據整合、數據管理。平臺以apache、phpstudy 運行環(huán)境、用戶以web 界面進行瀏覽訪問，通過終端實現動物實驗室開放共享、在線預約服務。

2.1.1 php 開發(fā)語言

PHP 作為一種腳本語言，具有跨平臺和豐富的函數庫特點，它利用編譯不同的函數與MySQL 數據庫建立連接，實現實驗室資源數據的傳送處理和輸出。當入駐平臺實驗室資源數據量大時，該語言通過拓寬鏈接面，連通各種數據庫，將數據分類儲存，緩解數據存儲的壓力，有利于提高平臺運行效率。尤其是PHP 解釋器源代碼的公開，在程序設計中與通用開發(fā)語言相似程度很高，因此平臺編程過程中操作性強、易于理解，非常適合在Windows 系統(tǒng)和Web 服務器應用，實現實驗室平臺界面的友好訪問［16］。

2.1.2 thinkphp 框架

ThinkPHP 開發(fā)框架自身具備底層架構、數據訪問層、基類庫、緩存機制、插件機制等常用組件，所以對于在跨版本、跨平臺和跨數據庫移植方面有突出優(yōu)勢。此外，ThinkPHP 模擬實現了數據庫視圖模型，提供了一種靈活、便捷的數據操作方式，包括創(chuàng)建、刪除、讀取和更新數據，因此，對平臺用戶獲取實驗室資源提供了極大的幫助［16］。

2.1.3 phpStudy 程序集成包

phpStudy 是一個包括PHP 程序要運行的相關軟件以及Apache、nginx 的web 服務和PHP、MySQL數據庫系統(tǒng)運行環(huán)境配置，運行布署中系統(tǒng)設置、配置文件等的環(huán)境調試集成包，實現實驗室預約管理平臺的一次性安裝，對平臺后續(xù)運行環(huán)境調試也非常方便。

2.2 平臺設計

2.2.1 平臺結構設計

以實驗動物行業(yè)內的動物實驗室為研究對象，通過實驗室對外開放、預約需求分析，基于PC 端開發(fā)一套以B/S 體系結構模式設計的應用平臺。平臺主要由業(yè)務層、數據層、應用層三層結構組成［17］。其中業(yè)務層是平臺的主要功能；數據層是整個平臺的數據聚集中心，整合實驗室資源，是對外提供實驗室開放共享、預約服務的核心數據來源；應用層則是由Web Service 訪問服務器端提供應用服務。用戶通過瀏覽器工作界面與后臺數據庫交互傳遞數據需求來支持前端用戶的請求，滿足平臺良好的開放性和擴展性，實現系統(tǒng)穩(wěn)定運行。平臺結構設計如圖1 所示。

圖1 平臺總體結構

2.2.2 功能模塊

平臺主要由實驗室分類、實驗室權限管理、實驗室預約、實驗室審批、實驗室查詢等功能模塊組成，每個功能模塊包括不同的子功能模塊。各功能模塊之間通過三層結構相互作用和依賴，使實驗室的開放預約管理更具規(guī)范化、便捷化以及實現更高效的調配和管理。實驗室管理員通過后臺管理系統(tǒng)進行注冊、添加實驗室數據到數據庫；前端用戶以Web瀏覽器界面訪問該平臺，平臺功能模塊如圖2 所示。

2.2.3 數據庫設計

數據庫是實驗室預約管理平臺的核心基礎，是數據收錄、整合、管理的倉庫。實驗動物預約管理平臺數據庫設計重點是實驗室分類庫、實驗室基本信息庫、實驗室狀態(tài)庫（圖3）。實驗室分類庫根據實驗室屬性及業(yè)務范圍，構建精密儀器室、病理檢測室、臨床檢驗室、分子影像室等；實驗室基本信息庫收錄各實驗室名稱、所在單位、實驗室介紹、開放時間、聯系人等數據；實驗室狀態(tài)庫包括實驗室當前占用或空閑、實驗室預約通過審批或未審批狀態(tài)記錄。各數據庫設置相匹配的數據字段以及數據結構形成數據表，每個數據表包括若干子數據項，為業(yè)務邏輯功能提供重要的數據支撐作用，滿足用戶實驗室查詢、實驗室預約以及實驗室科學、規(guī)范管理要求。數據表結構設計詳見表1。

圖3 數據庫設計

2.3 平臺實現

2.3.1 用戶及權限管理

包括實驗室所在單位、實驗室管理員、用戶、平臺管理員等不同對象的注冊和登錄管理，并針對不同用戶角色設置不同的權限。實驗室所在單位注冊表示同意加入到實驗室預約平臺，授權該單位實驗室可對外開放共享；實驗室管理員注冊則進行對所管轄實驗室入庫上線、實驗室分配管理、系統(tǒng)預約后審批，同一家單位可以多個實驗室管理員注冊；用戶則是實驗室預約平臺的具體使用者，經注冊后用戶才可在平臺上進行實驗室預約服務。

2.3.2 實驗室分類

平臺按不同的實驗室類型對入駐的實驗室進行分類。由平臺管理員在后臺添加實驗室類別，實驗室管理員添加入庫上線時選擇對應的分類，用戶在前端頁面可按實驗室類型精準搜索，實現快速預約。目前平臺上實驗室分類包括病毒、分子生物學、遺傳檢測、細菌、病理、血液分析、臨床檢驗、精密儀器、生物安全（感染）等實驗室。隨著應用深入，將根據實際情況繼續(xù)擴展分類。

2.3.3 實驗室上線

實驗室管理員通過平臺后臺添加實驗室詳細信息，包括實驗室名稱、歸屬單位、選擇實驗室分類、實驗室簡介、地址、編號、實驗室價格、計費標準、開放時間、聯系人、電話等，用戶通過前端查看實驗室詳情后可發(fā)起預約。

2.3.4 實驗室查詢

平臺設置以簡單檢索、高級檢索兩種方式，簡單檢索即輸入實驗室關鍵詞查詢；高級檢索以不同區(qū)域、不同實驗室分類、關鍵詞等多個篩選條件，采用布爾邏輯，輸入檢索詞與邏輯運算符連接，完成邏輯運算后，檢索出不同條件相符的實驗室，實現實驗室快速、精準預約。

2.3.5 實驗室管理

實驗室管理員通過平臺后臺可對實驗室進行編輯、刪除、上架、下架處理，當實驗室基本信息調整可及時對相應信息的變更，并查看實驗室預訂狀態(tài)，從而做好所管轄實驗室的分配，使實驗室管理員能更有效的進行線上線下相結合的開放實驗室運行管理。

2.3.6 實驗室預約

用戶以Web 客戶端訪問平臺并經過身份認證登錄界面（必須是已注冊平臺用戶方可進行預約操作），進行實驗室查詢、預約、取消預約等功能操作，用戶可以在實驗室管理員設置的可開放實驗室中選擇預約的時間，填寫期望時間、經費預算、實驗方案、使用要求、所需耗材、聯系方式等，確認預約后，提交申請，等待實驗室管理員批準。

2.3.7 實驗室審批

當用戶發(fā)起預約單后，實驗室管理員進入平臺后臺查看預約訂單列表，根據預約需求，比對實驗室閑置狀態(tài)給予審批，避免時間沖突。審批狀態(tài)包括已審批預約、未審批預約、已退回的預約。審批過程中可標明實際使用費用、實際使用時間、實驗室管理要求等，用戶可在前端查看最終審批結果，通過后方可使用該實驗室。

3 討論

平臺源于“互聯網+”思維，以開放策略管理線上預約流程，以期滿足更多用戶的需求，提高現有實驗動物行業(yè)實驗室資源的使用率，為從事科學研究的科技工作者提供更好的支撐。而如何通過該平臺使實驗室資源最大化共享，還有必要對動物實驗室開放預約平臺的開放管理模式及運行共享機制等方面進行不斷探索和實踐，使平臺運行更具規(guī)范化、科學化。

3.1 開放管理模式

動物實驗室開放管理首先需要各級機構及實驗室管理員轉變思想觀念，解決傳統(tǒng)實驗室封閉管理、資源分散導致的資源共享程度低、實驗室及配套的高額儀器設施重復建設、實驗成本高等問題，重視“互聯網+實驗室”的應用，依托以第三方搭建的動物實驗室開放預約平臺，整合行業(yè)內的實驗室資源，以信息技術手段加強實驗室資源的統(tǒng)一管理和創(chuàng)新共享，把閑置的實驗室設備得到充分利用，進而也使得實驗室通過開放服務獲得最大效益。

3.2 監(jiān)督管理機制

實驗室單位根據自愿原則申請加入平臺，提交實驗室資質件并同意和接受平臺規(guī)定的共享約定條件，平臺方嚴格審核入駐實驗室資質，符合條件方可加入預約平臺，并由實驗室單位配置管理員開展日常的線上預約服務。在平臺運行過程中，設立實驗室服務評價機制、信譽保障制度，以公開透明的形式接受被服務對象的評價并公布于界面，平臺記錄實驗室預約、服務效果等信息，加強實驗室開放預約平臺的監(jiān)督管理。

3.3 運行共享機制

動物實驗室開放預約管理平臺是作者所在單位以第三方機構開發(fā)、運營和管理的行業(yè)應用平臺，目前平臺以公益性面向行業(yè)單位開放使用。為保障該平臺未來可持續(xù)運營，在平臺穩(wěn)定運行后將主要以收取平臺使用費以及服務傭金等模式產生盈利，實現互惠共贏。當前還需不斷探索線上線下實驗室協同開放的管理策略和運行共享機制，逐步提高實驗動物行業(yè)領域的實驗室開放效益［18］。

4 結論

平臺自2019 年上線運行以來，20 家可開放共享實驗室單位入駐動物實驗室平臺并對外提供預約服務。該平臺具有：（1）良好的開放性和擴展性；（2）平臺以Web 界面訪問，提供了強大的交互性、可操作性；（3）打破實驗室在時間上和空間上的局限性，提升實驗室開放格局；（4）平臺整合實驗動物行業(yè)領域實驗室資源，向全行業(yè)以及社會開放共享，為行業(yè)間高效率配置實驗室資源提供了現實條件，填補了當前行業(yè)內實驗室在線預約以及信息化管理的空白。但目前平臺主要以PC 端為載體應用，隨著信息技術和移動互聯網的發(fā)展，平臺以手機移動終端開展應用將是必然的趨勢。為此，作者團隊后續(xù)將加快布署基于移動互聯網平臺的微信、APP 為應用終端的動物實驗室開放預約平臺功能上線，為實驗室管理員、實驗人員及科研工作者提供更高效、便捷的科學研究工具，也有助于提高各單位動物實驗室的利用率和實驗室信息化綜合管理水平。