基于數(shù)據(jù)交互查詢方式的中心實驗室管理系統(tǒng)的研究

劉成友，秦航，周鑫，吳書銘，蔣紅兵

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院 醫(yī)療設(shè)備處，江蘇 南京 210006

基于數(shù)據(jù)交互查詢方式的中心實驗室管理系統(tǒng)的研究

劉成友，秦航，周鑫，吳書銘，蔣紅兵

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院 醫(yī)療設(shè)備處，江蘇 南京 210006

目的研究數(shù)據(jù)交互、查詢方式在信息管理中的應(yīng)用，設(shè)計實用性和可靠性較強的中心實驗室管理系統(tǒng)。方法系統(tǒng)采用模型-視圖-控制器（Mode-View-Сontroller, MVС）模式，并結(jié)合“病毒”預(yù)防理論開發(fā)。結(jié)果調(diào)試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)能夠完成實驗預(yù)約功能、實驗監(jiān)控功能、實驗儀器（主要指上位機）管理功能、耗材管理功能等。結(jié)論該系統(tǒng)既能對局域網(wǎng)內(nèi)所有用戶端在線狀態(tài)進行監(jiān)控，又能對單一用戶端使用應(yīng)用程序進行監(jiān)控，且監(jiān)控均以圖文結(jié)合的形式進行，可適用于一般現(xiàn)代醫(yī)院的中心實驗室信息管理，具有一定的研究價值。

實驗室信息系統(tǒng)；醫(yī)院信息系統(tǒng)；信息管理；虛擬技術(shù)；預(yù)約實驗

0 引言

20世紀(jì)90年代后，隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是Internet被廣泛地接受并日益普及，人類已經(jīng)進入了一個嶄新的、以信息技術(shù)為核心的科技革命時代，此時，如何在繁雜的信息中準(zhǔn)確地獲取需要的信息并加以利用，已經(jīng)成為當(dāng)今信息技術(shù)中最熱門的課題之一[1]。

實驗室信息管理系統(tǒng)（Laboratory Information Management System，LIMS）是指高?；蚩蒲袡C構(gòu)建立的以實驗為主、教學(xué)為輔的綜合性的信息管理平臺[2]。它能夠?qū)嶒灢僮鲉T、儀器設(shè)備、研究方法、數(shù)據(jù)分析等因素有機地結(jié)合起來，LIMS采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)等先進的實驗室管理思想，借此實現(xiàn)為儀器設(shè)備的合理分配、質(zhì)量體系順利實施、技術(shù)人員的量化考核及連接管理人員和客戶信息等功能提供技術(shù)性支持[3-4]。不同于傳統(tǒng)的實驗室信息管理系統(tǒng)，醫(yī)學(xué)院校中心實驗室是以診斷、預(yù)防和治療人體疾病為目的，對取自實驗生物體或人體的材料進行免疫、血液學(xué)、腫瘤學(xué)等研究的實驗室[5]。長期實踐表明，我院實驗室管理工作存在諸多亟需解決的問題，其中包括：大型醫(yī)療儀器使用率低、故障率高；試驗隊伍參差不齊，跟不上學(xué)科的發(fā)展；人工報表工作量大且報表數(shù)據(jù)不準(zhǔn)；實驗儀器預(yù)約機制靈活性差；實驗室建設(shè)與設(shè)備購置缺乏數(shù)據(jù)依據(jù)等。

本文通過對我院中心實驗室現(xiàn)場調(diào)研，對有關(guān)實驗室管理人員進行詳細(xì)走訪，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，研究并設(shè)計開發(fā)出適合我院的中心實驗室信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在現(xiàn)行管理技術(shù)的基礎(chǔ)上增加相應(yīng)功能，旨在依托數(shù)據(jù)交互查詢技術(shù)，建立一套信息化、流程化、過程化、規(guī)范化的中心實驗室信息管理系統(tǒng)。

1 需求性分析

1.1 系統(tǒng)需求性分析

中心實驗室信息管理系統(tǒng)的需求分析是系統(tǒng)設(shè)計中一個重要環(huán)節(jié)，它是確定系統(tǒng)設(shè)計方向的主要依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計是否符合用戶提出的需要、是否滿足用戶管理習(xí)慣，在一定程度上均取決于需求分析。

本文在系統(tǒng)設(shè)計之初，認(rèn)真而全面地對中心實驗室需求進行詳細(xì)的調(diào)研，根據(jù)中心實驗室管理員的工作情況、管理流程、管理特點等信息，制定相應(yīng)的系統(tǒng)功能需求。實驗室管理員整體工作功能，見圖1。

圖1 實驗室管理員整體工作功能示意圖

實驗室管理工作主要包括教學(xué)實驗管理，數(shù)據(jù)交互管理，儀器、耗材管理，科研管理以及報表數(shù)據(jù)管理5個大方向，其中教學(xué)實驗管理和儀器、耗材管理是管理的重點和難點。

1.2 功能需求分析

通過對實驗室管理員整體工作功能的分析，可以看出教學(xué)實驗管理和儀器、耗材管理是實驗室管理的重點，同時也是管理的難點。在實驗室管理體系中，該部分內(nèi)容被稱為“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心”，是傳統(tǒng)實驗室信息管理平臺的框架和核心。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心主要包括的功能有系統(tǒng)的初始化、規(guī)章制度管理、權(quán)限管理、實驗室基礎(chǔ)信息管理、實驗儀器管理、實驗耗材管理、實驗管理、實驗監(jiān)控等?；A(chǔ)數(shù)據(jù)中心構(gòu)架，見圖2。

圖2 基礎(chǔ)實驗中心構(gòu)架

系統(tǒng)初始化過程主要完成的是對原始數(shù)據(jù)存儲的過程；實驗儀器管理是對實驗室賬上儀器的使用情況進行管理，包括查詢、購置、報廢、導(dǎo)入、導(dǎo)出以及使用情況等；耗材管理主要對實驗室使用的繁雜的低值耗材進行管理，包括低值耗材的查詢、購置、修復(fù)、報廢等；實驗管理主要是對實驗內(nèi)容進行安排、實驗日程進行預(yù)約、實驗權(quán)限進行分配等；實驗監(jiān)控主要是實驗管理員能夠?qū)崟r地對實驗室實驗儀器、實驗員進行監(jiān)控管理的工作。

然而，在系統(tǒng)設(shè)計中，各部分的功能又不是彼此獨立的，如實驗監(jiān)控功能（主要對上位機軟件進行管理），既能提供實驗室實驗儀器、實驗耗材的管理，同時在某種意義上也能對實驗管理做出一部分支持作用?；诖?，本系統(tǒng)以實驗監(jiān)控為框架和核心，通過底層數(shù)據(jù)傳輸并結(jié)合數(shù)據(jù)交互查詢方式，進而實現(xiàn)實驗預(yù)約、實驗儀器管理、耗材管理等功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)架構(gòu)采用模型-視圖-控制器（Mode-View-Сontroller，MVС）模式，它是一種能夠?qū)⑦壿嫛?shù)據(jù)和界面顯示相分離的方法。MVС模式的結(jié)構(gòu)思想是把一個應(yīng)用程序的輸入部分、輸出界面部分和處理部分按照MVС進行嚴(yán)格的分離，在監(jiān)控系統(tǒng)中，輸入部分為強制性輸入，用戶終端能夠?qū)崟r地將終端數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控顯示功能[6-7]。

三層結(jié)構(gòu)是由Web程序的“客戶/服務(wù)器（Сlient/Server，С/S）”衍生的模式，本系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)交互查詢方式和局域網(wǎng)數(shù)據(jù)交互技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)實現(xiàn)，即服務(wù)器端（實驗室管理員終端）以VBE、VBScript語言編寫相應(yīng)程序作為主控制器，該控制器既能接受網(wǎng)絡(luò)請求輸入數(shù)據(jù)，同時也能對局域網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行實時的抓取[8-9]。此外，根據(jù)用戶請求指令不同，系統(tǒng)調(diào)用GET（從服務(wù)器上獲得數(shù)據(jù)）、POST（向服務(wù)器上傳遞數(shù)據(jù)）模式完成用戶請求響應(yīng)。系統(tǒng)使用的表格、工程等均采用雙加密的Microsoft Excel2003/2007作為數(shù)據(jù)庫儲存器，以此來增加系統(tǒng)的可移植性和擴展性，同時也能滿足系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計，見圖3。

圖3 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計圖

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

Microsoft Excel2003/2007是微軟公司的辦公軟件Microsoft offce的組件之一，Excel是微軟辦公套裝軟件的一個重要的組成部分，它可以進行各種數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計分析和輔助決策操作，廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)管理、財經(jīng)統(tǒng)計、金融分析等眾多領(lǐng)域。Excel2007能夠支持VBA編程，具有1048576×65536（行×列）的數(shù)據(jù)處理量，完全能夠滿足大型實驗室的實驗管理數(shù)據(jù)需求。

根據(jù)上文分析，本系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能包括權(quán)限設(shè)置、實驗員信息管理、實驗儀器數(shù)據(jù)管理、實驗耗材數(shù)據(jù)管理、實驗預(yù)約管理、實驗儀器毀壞（報廢）管理等。因此需對上述數(shù)據(jù)逐一建立其相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，即實驗室權(quán)限數(shù)據(jù)庫、實驗員信息數(shù)據(jù)庫、實驗儀器數(shù)據(jù)庫、耗材數(shù)據(jù)庫等，此外還需建立財務(wù)數(shù)據(jù)庫、報表類庫、考勤記錄庫等以滿足相應(yīng)的管理需求。

圖4 注冊碼寫入方法

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

網(wǎng)絡(luò)化和信息化是現(xiàn)代實驗室管理的必備條件，針對中心實驗室的實驗內(nèi)容、實驗人員、實驗室開放時間、實驗過程的不確定性，本文使用實驗室原有局域網(wǎng)為基礎(chǔ)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)為網(wǎng)絡(luò)資源，利用VBE、VBScript等相關(guān)的程序方法、計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，此外還借助“病毒”方法來實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)不間斷傳輸，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控功能。

3.2 基于“病毒”方法的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)病毒在《中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例》中被明確定義，即指編制或者在計算機程序中插入的破壞計算機功能或數(shù)據(jù)，影響計算機使用并且能夠自我復(fù)制的一組計算機指令或者程序代碼[10]。本系統(tǒng)實現(xiàn)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)交換的方法來源于“病毒”思想。

本系統(tǒng)將寫好的具有攜帶數(shù)據(jù)傳輸功能的注冊表“病毒”程序安裝于用戶端（圖4），開機時“病毒”能夠查詢用戶端注冊表是否存在，若用戶端開機啟動項中不包含啟動數(shù)據(jù)傳輸程序，則該“病毒”會在開機時自動啟動程序，實際上是調(diào)用API函數(shù)來修改或增加注冊表中的值，從而實現(xiàn)用戶端數(shù)據(jù)傳輸程序的自啟動。此外，本系統(tǒng)將程序界面隱藏，且禁止關(guān)閉，從而確保了數(shù)據(jù)傳輸程序自主、有序地在用戶端上運行。

3.3 系統(tǒng)功能調(diào)試

本文使用處于同一局域網(wǎng)內(nèi)的9臺電腦作為系統(tǒng)的調(diào)試環(huán)境，其中1臺作為服務(wù)器、8臺作為用戶端，將每臺用戶端應(yīng)用程序虛擬化，即將簡單通用應(yīng)用程序“醫(yī)學(xué)化”，并使用不同的圖片表示不同的應(yīng)用程序，系統(tǒng)能實現(xiàn)的功能如下：

（1）系統(tǒng)服務(wù)器可以對局域網(wǎng)中所有用戶端在線狀態(tài)進行監(jiān)控。當(dāng)用戶端在線時，服務(wù)器顯示相應(yīng)的圖片和文字，當(dāng)用戶端關(guān)機時，服務(wù)器會刪除相應(yīng)的圖片和文字，此外，系統(tǒng)會自動記錄用戶端的在線時段以及用戶端運行診斷。

（2）系統(tǒng)可以對在線用戶端運行程序進行實時監(jiān)測。當(dāng)點擊某用戶端（圖片或文字）時，系統(tǒng)會顯示該用戶端運行的應(yīng)用程序，并以圖片文字列表形式呈現(xiàn)在服務(wù)器上，此時系統(tǒng)會自主完成特定應(yīng)用程序的記錄，包括登錄程序的用戶名，使用時間段，上位機使用狀態(tài)等。

（3）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實驗預(yù)約功能。對于用戶端，實驗員可以根據(jù)自身實驗計劃向?qū)嶒炇夜芾韱T預(yù)約相應(yīng)的實驗項目，預(yù)約的主要內(nèi)容包括預(yù)約實驗時間和預(yù)約實驗項目，可通過“狀態(tài)”欄來關(guān)注預(yù)約實驗的成功與否；對于服務(wù)器端，實驗室管理員可以瀏覽實驗員實驗預(yù)約情況，當(dāng)預(yù)約沒用沖突時，系統(tǒng)會自動處理預(yù)約事件，當(dāng)預(yù)約事件沖突時，則會提醒實驗室管理員進行調(diào)控處理。

4 結(jié)束語

通過對我院中心實驗室的現(xiàn)場調(diào)研，結(jié)合實驗室管理員在實際工作中的難題，并參考相關(guān)的實驗室規(guī)程，開發(fā)了一套依托數(shù)據(jù)交互查詢的中心實驗室信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠完成實驗預(yù)約功能、實驗監(jiān)控功能、實驗儀器（主要指上位機）管理功能、耗材管理功能等[11-12]。

實驗室管理系統(tǒng)是一種結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、管理技術(shù)等多項技術(shù)的十分龐雜的管理系統(tǒng)。由于我院仍未實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋以及開發(fā)時間短等問題，仍需在許多方面深入和完善的研究該系統(tǒng)，如實驗儀器下位機管理、管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報表生成、耗材分類管理、科研管理等。系統(tǒng)功能調(diào)試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)能夠很好地解決實驗管理員在管理過程中所遇難題，大大的節(jié)省實驗管理員的工作時間，能夠在一定程度上提高實驗室管理員的工作效率[13]。

[1] 曹月興.山東醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].濟南:山東大學(xué),2012.

[2] 竇慧洋,寧向平,翟猛.基于ZigBee的工程訓(xùn)練中心實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].高校實驗室工作研究, 2012,111(1):93-95.

[3] 黃鳳愛,蔣永平,蔣姣麗,等.基于Web的實驗室在線預(yù)約系統(tǒng)[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008,(8):52-54.

[4] 賀秀玲.開放實驗室管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計[D].北京:北京郵電大學(xué),2008.

[5] 劉萍,李倩,王菊英,等.醫(yī)學(xué)機能學(xué)實驗教學(xué)平臺的開放及其管理模式研究[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育,2011,(5):47-49.

[6] 黃煜,王瑤娟.實驗室儀器設(shè)備管理模式探討[J].疾病預(yù)防控制質(zhì)量,2010,38(6):107-108.

[7] 陳昕,黃振華,朱瑩.實驗室管理體系中監(jiān)督員的職責(zé)和監(jiān)督操作方法[J].職業(yè)與健康,2009,25(10):1095-1098.

[8] 羅志高,劉樹郁.探索新校區(qū)示范中心下基礎(chǔ)物理實驗室建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理,2014,31(1):120-122.

[9] 張姿炎,范立南.地方高校創(chuàng)建省級實驗教學(xué)示范中心的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2011,28(2):123-125.

[10] 許建梅,李春報,黃旭.教育技術(shù)實驗教學(xué)中心實驗教學(xué)體系研究[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2012,(6):125-127.

[11] 徐利民,葉光明,任慧朋,等.軍隊醫(yī)院體系綜合管理信息平臺的研發(fā)實踐[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2015,30(2):81-83.

[12] 易國順,趙邦枝,李名家,等.高校實驗室安全與環(huán)保的現(xiàn)狀分析和對策研究[J].實驗技術(shù)與管理,2010,27(5):170-174.

[13]張麗娟,武寶瑞.經(jīng)管類實驗教學(xué)中心支撐體系建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理,2014,31(6):61-65.

Research of Central Laboratory Management System Based on Data Interaction Query Method

LIU Cheng-you, QIN Hang, ZHOU Xin,WU Shu-ming, JIANG Hong-bing
Department of Medical Equipment, Nanjing Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, Сhina

ObjectiveTo study the application of data interaction query method in information management and to design a central laboratory management system with practicality and strong reliability.MethodsThe research adopted Mode-View-Сontroller model combining the theory of "virus" to develop a set of laboratory information management system.ResultsDebugging results indicated that the system could realize functions such as experiment reservation, experiment monitoring, experimental apparatus (host computers mostly) management, and consumables management.ConclusionThe system could not only monitor the online status of all clients within the local area network, but also monitor the usage of application program on single client computer. The monitoring was conducted in the form that combined texts and graphs. The system could be applied to general central laboratory information management in modern hospitals, which was of certain research value.

laboratory information management system; hospital information system; information management; virtual technology; experiment reservation

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.05.020

1674-1633(2016)05-0076-04

2015-10-15

2016-04-07

南京醫(yī)科大學(xué)創(chuàng)新項目（NJMU20140035）。

吳書銘，副高級工程師。

通訊作者郵箱：wushuming1119@hotmail.com