實驗室儀器管理系統(tǒng)的設(shè)計與實踐

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）

實驗室儀器管理系統(tǒng)的設(shè)計與實踐

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）

為實現(xiàn)大型儀器資源最優(yōu)化配置，構(gòu)建實驗室儀器管理系統(tǒng)，包括用戶模塊和管理員模塊，在用戶模塊中，注冊用戶可進行樣品登記和預(yù)約測試項目，并通過條形碼掃描系統(tǒng)自動獲得測試報告，真正實現(xiàn)自動化送樣及取樣。在管理員模塊中，管理員可對注冊用戶及大型儀器設(shè)備進行全方位管理。

大型科學(xué)儀器；實驗室儀器管理系統(tǒng)；信息化管理

近年來，儀器測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)是儀器測試中心必備的基礎(chǔ)條件。測試中心是學(xué)校教學(xué)、科研、學(xué)科建設(shè)和管理水平的重要標志，不但要滿足實驗教學(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)的實驗室管理模式中，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，如何避免先進科學(xué)儀器的資源浪費，實現(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)實驗室儀器管理系統(tǒng)，運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件集成系統(tǒng)和信息平臺，實現(xiàn)設(shè)備共享、自動記錄設(shè)備運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)自動備份以及用戶自主送樣、取樣等功能。

1 存在的問題

本院分析測試中心擁有大型質(zhì)譜儀器4臺，核磁共振儀器2臺，流式細胞儀1臺，液相色譜儀1臺，紫外、紅外檢測儀器各1臺。配有專職管理人員10名，本院分析測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，可能因為一名學(xué)生預(yù)約出錯而影響測試樣品的進度，導(dǎo)致他人到既定預(yù)約時間做不成實驗的情況出現(xiàn)[4-5]；中心每天樣品測試服務(wù)需求量非常大，僅僅依靠儀器自動存儲數(shù)據(jù)，無法對數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化管理；測試完成后，送樣人需等待儀器管理人員分析并給出測試結(jié)果，無法自行獲取，耗時耗力；送樣人很多時候要為了不同儀器的測試結(jié)果找不同的儀器管理員，無法在同一臺終端上獲得不同儀器的測試報告，做不到儀器間的數(shù)據(jù)共享?；谝陨蠁栴}，結(jié)合測試中心的實際情況，根據(jù)儀器實際使用情況，我們開發(fā)了一套送樣人自主登記、預(yù)約測樣、取報告以及原始數(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，不但實現(xiàn)了儀器設(shè)備使用信息化管理，而且實現(xiàn)了實驗室儀器的開發(fā)與共享。

2 實驗室儀器管理系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

實驗室儀器管理系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)管理工作平臺，包括用戶注冊、自動預(yù)約、有序測樣、條形碼自動取樣、計算樣品累計數(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。

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)的通訊費用[8]。

在與外網(wǎng)連接時，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，通過服務(wù)器上安裝的SQL Server數(shù)據(jù)庫，用戶計算機上只需安裝Internet Explorer瀏覽器，即可實現(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試樣品，必須通過儀器管理者認證并為其注冊，校內(nèi)外都以課題組負責人為核心，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)儀器負責人登記個人相關(guān)信息，包括所屬科室、課題組負責人、聯(lián)系方式，經(jīng)審核通過后，便可進行自主送樣、取結(jié)果。校外客戶僅需攜帶符合規(guī)范的IC卡，經(jīng)儀器負責人登記個人相關(guān)信息、所屬院校相關(guān)信息、課題組負責人、聯(lián)系方式，經(jīng)審核通過后，也可進行自主送樣、取結(jié)果。送樣者可實現(xiàn)自主化送樣、取得測試報告，儀器管理員可實現(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)會自動給出每個樣品的專屬條形碼，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掃描進入儀器序列中，待儀器進行分析和檢測，有效地避免了樣品間的混淆。與此同時，系統(tǒng)也會自動打印出送樣申請單，每張申請單上的條形碼與樣品上的條形碼相對應(yīng)，用戶只要將申請單在條形碼掃描儀上進行掃描，即可查詢樣品排隊或測試信息，比如，“樣品正在測試”“打印報告單”“測試報告正在打印”等信息。

3 實驗室儀器管理系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 用戶模塊

（1）用戶注冊。校內(nèi)用戶經(jīng)導(dǎo)師許可，方可攜帶校園卡進行注冊，填寫詳細信息，包括所屬科室、課題組負責人、手機號碼，此類信息都自動存儲于儀器管理系統(tǒng)中（見圖1）。進行用戶信息管理的優(yōu)點在于，第一，便于在樣品測試出現(xiàn)問題時及時找到送樣人；第二，便于日后進行各課題組測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計；第三，系統(tǒng)可以隨時提供課題負責人進行課題組成員預(yù)約設(shè)備申請信息的統(tǒng)計，查看該組情況，及時統(tǒng)籌安排。

圖1 用戶注冊流程

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

圖2 樣品送測示意圖

選擇需要進行預(yù)約測試的儀器，輸入樣品信息，包括樣品測試類型、樣品名稱、分子量、分子式、樣品特殊要求。輸入完成后，對樣品信息進行再次核對，核對無誤后，點擊完成申請并打印測試申請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。用戶只要將申請單在條形碼掃描儀上進行掃描，即可知道樣品測試情況。

圖3 條形碼掃描取樣示意圖

（4）單機版測試服務(wù)軟件。液相色譜-離子阱質(zhì)譜是測試中心使用率較高的質(zhì)譜之一，面向藥物化學(xué)、有機化學(xué)、藥物分析等許多相關(guān)學(xué)科。因此，測試中心已經(jīng)針對液相色譜-離子阱質(zhì)譜設(shè)計開發(fā)了測試服務(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行身份注冊、填寫申請單，系統(tǒng)自動生成“測試申請單”后，樣品進入儀器測試排隊序列，等待測試結(jié)果。測試完成后，送樣人掃描“測試申請單”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。整個網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)有系統(tǒng)管理員、儀器管理員二級管理制度，根據(jù)儀器狀態(tài)和樣品檢測情況定期調(diào)整儀器管理參數(shù)，便于校內(nèi)外用戶更有效地進行送樣預(yù)約等。按課題組分類，統(tǒng)計周、月、季每個課題組的儀器使用情況。管理員定期對系統(tǒng)參數(shù)進行統(tǒng)計，及時反饋給課題負責人。另外，設(shè)置黑名單，將惡意破壞儀器管理規(guī)定、逾期不繳納測試費用及預(yù)約后不來上機而影響他人的不誠信用戶納入黑名單，系統(tǒng)將自動取消其預(yù)約送樣資格，經(jīng)整改通過科室負責人、儀器管理負責人重新審核后，給予送樣資格。

（2）設(shè)備管理。提供實驗室現(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

通過實驗室儀器管理系統(tǒng)，用戶實現(xiàn)了隨時有序送樣、實時自主網(wǎng)絡(luò)查詢跟蹤樣品測試動態(tài)，測試服務(wù)人員實現(xiàn)了高效收樣、自動輸入查詢樣品信息、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)配測試服務(wù)人員和服務(wù)時間，保障了測試工作的高效完成，促進了科研工作的順利進行。根據(jù)樣品的條形碼身份標識，有效地減少了爭議樣品，有利于各項測試工作進入良性循環(huán)。

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（*通訊作者：朱臻宇）

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1671-1246（2017）02-0156-03