基于B/S模式架構(gòu)的實驗動物繁育與動物實驗信息管理系統(tǒng)的設(shè)計

賈歡歡　王鴻飛　吳玉娥　劉書華　李韻峰　龔寶勇　李舸　劉萬策

【摘 要】實驗動物機構(gòu)每天都會產(chǎn)生大量的繁育和實驗數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要一個合適的系統(tǒng)來運轉(zhuǎn)和管理，才能產(chǎn)生有效價值。設(shè)計針對國內(nèi)流程清晰的動物生產(chǎn)繁育、科研實驗機構(gòu)，采用LAMP（Linux+apache+mysql+php）環(huán)境開發(fā)，建立一個包含動物資源庫、檔案、引保種（繁育）、質(zhì)量監(jiān)測、疾病監(jiān)控和實驗管理等功能模塊，關(guān)注繁育與實驗管理的需求，幫助收集和分析數(shù)據(jù)，為決策提供幫助的數(shù)據(jù)化信息管理系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】實驗動物；動物實驗；B/S模式

中圖分類號： G250 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）29-0018-003

【Abstract】Laboratory animals produce a large number of breeding and experimental data every day.These data need an appropriate system to operate and manage in order to produce effective value.Designed for the domestic process of clear animal production and breeding，scientific research institutions，the use of LAMP（Linux+apache+mysql+php） environment development，the establishment of a collection of animal resources，archives，cited seed（breeding），quality monitoring，disease surveillance and Experimental management and other functional modules，concerned about the breeding and experimental management needs to help collect and analyze data，to help decision-making data-based information management system.

【Key words】Experimental animals；Animal experiments；B/S mode

0 引言

實驗動物的生產(chǎn)和供給管理是一項復(fù)雜而繁瑣的工作[1]，其本身就是一類特殊的工具和材料，它們的品質(zhì)隨著動物的年齡體重生長繁育狀況而改變其時效性非常顯著[2]。動物實驗研究是以實驗動物為研究對象或重要手段，是生命科學(xué)研究的常用方法，也是進行基礎(chǔ)研究、臨床試驗、教學(xué)、產(chǎn)品檢驗等領(lǐng)域科研活動不可缺少的重要手段和工具[3]。

目前，絕大部分實驗動物機構(gòu)管理工作的記錄繁瑣重復(fù)、信息存儲麻煩，記錄紙張容易丟失腐爛、不易高壓滅菌與長期保存；數(shù)據(jù)資料不斷增長更新，查詢目錄不完整或者缺失，甚至無法找到需要的歷史資料；檔案不能完成自動分類，需要人工整理，增加工作量及出錯率[2]。特別是基因工程動物的生產(chǎn)、繁殖、飼養(yǎng)管理中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，完全靠手工記錄不僅要花費大量人力，而且極易發(fā)生錯誤。尤其在數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、比對、搜索查詢等工作中更是如此。實驗動物產(chǎn)業(yè)市場上急需能夠關(guān)注繁育和實驗管理需求，幫助收集和分析數(shù)據(jù)，為決策提供幫助的信息化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境基于WEB應(yīng)用系統(tǒng)，采用B/S（Browse/Server，瀏覽器/服務(wù)器）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的模式。使用LAMP（Linux+apache+mysql+php）框架結(jié)構(gòu)來進行開發(fā)操作，包括Linux系統(tǒng)的界面操作、Apache的服務(wù)器軟件操作、Mysql的開發(fā)操作以及PHP的界面實現(xiàn)操作。

首先，采用的Linux服務(wù)器環(huán)境是可免費使用和自由傳播的操作系統(tǒng)。開源是其中一個重要的因素，開源就意味著透明，也就是系統(tǒng)漏洞、安全等問題很容易暴露出來。此外，開源也意味著可自由根據(jù)需求來定制功能，僅保留想要的，有效地避免了閉源系統(tǒng)里捆綁無用功能而造成的系統(tǒng)臃腫。其次，Linux上網(wǎng)絡(luò)工具眾多，各種解決方案都有來自不同的組織、機構(gòu)故總能找到適合的、有效的，可以借鑒參考的解決方案，排除故障極為方便。最后，只要仔細(xì)地對Linux的各種系統(tǒng)功能進行設(shè)定、優(yōu)化、篩選，再加上必要的安全技術(shù)防范措施和安全檢查就能最大限度地保證系統(tǒng)的安全性。

1.2 總體設(shè)計與結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)共設(shè)計了六大功能模塊即系統(tǒng)基本設(shè)置管理、動物資源庫管理、動物檔案管理、動物引保種（繁育）管理、質(zhì)量監(jiān)測管理、疾病監(jiān)控管理、動物實驗管理功能模塊。系統(tǒng)設(shè)置為將各個功能模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)報表，再以最基礎(chǔ)的Excel數(shù)據(jù)表形式導(dǎo)出，便于對數(shù)據(jù)進行分析、比對、統(tǒng)計及對接；報表設(shè)置為多條件、多種方式查詢?yōu)橛脩籼峁┍憬荨?/p>

在系統(tǒng)基本設(shè)置與管理方面，根據(jù)實驗動物管理工作需求，構(gòu)建科學(xué)的組織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)按照人員職責(zé)不同的合理分工，根據(jù)角色的不同分配不同級別的權(quán)限，再通過密碼認(rèn)證實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的安全訪問。為了防止意外，還設(shè)置了數(shù)據(jù)庫備份和恢復(fù)還原功能，配合開展異地備份工作，從而能保證數(shù)據(jù)庫安全穩(wěn)定的運行。

在引種繁育管理方面，基本資料數(shù)據(jù)設(shè)計包括實驗動物品種品系（分類、代碼）、動物編號、性別、出生日期、父代/母代編號、籠位（號）等。這部分?jǐn)?shù)據(jù)是相對固定變化不大，在數(shù)據(jù)錄入時只需給予必要的提醒和指示，即可大大地降低錯誤發(fā)生率?；举Y料數(shù)據(jù)盡量錄入完整、全面（絕大部分為必填項），這樣就可以方便系統(tǒng)的通過各種查詢方式快速定位。

繁育記錄數(shù)據(jù)設(shè)計包括離乳日期、體重體長記錄（含出生窩重、離乳窩重）、生物學(xué)特性數(shù)據(jù)（生理生化值、解剖數(shù)值等）、留種記錄、胎次、配種（合籠）日期、分娩日期、公（母）仔個數(shù)、活（死）仔數(shù)、寄養(yǎng)數(shù)、哺乳情況、淘汰管理等。通過繁育系統(tǒng)化管理，對出生率、成活率和繁殖率跟蹤，能夠及時準(zhǔn)確掌握動物的繁育能力；對實時監(jiān)測動物庫存量及狀態(tài)，也為動物的選種、配種、供應(yīng)動物提供快速查詢，促使繁殖管理精細(xì)化，育種數(shù)據(jù)規(guī)范化。通過以上功能可以提高實驗動物的繁育管理工作水平，簡化和規(guī)范化繁育管理過程。再以上述的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，設(shè)計報表功能統(tǒng)計離乳率、配種率、胎次間隔、仔存活率、各周齡生長速度、生長曲線、體重體長等。endprint

在質(zhì)量控制方面，對實驗動物的病原微生物等監(jiān)督檢測數(shù)據(jù)進行記錄、比對、分析和統(tǒng)計，有利于完善的實驗動物質(zhì)量的檢測檢疫體系。在檔案管理方面，實現(xiàn)對檔案的自動化、無紙化管理，通過系統(tǒng)自動存儲檔案，提高工作效率，減少出錯率。還可以實時查詢檔案資料，減少因人員流動導(dǎo)致的工作缺乏連續(xù)性，促使檔案資料的完整性、規(guī)范化。

在疾病預(yù)防控制方面，電子病歷模塊將詳細(xì)地記錄動物病史，包括其治療方案、過程以及結(jié)果，便于統(tǒng)計特定疾病的發(fā)生率，快速查詢相關(guān)治療方案以及提供一定時間段范圍內(nèi)疫情的警示；也可以通過系統(tǒng)收集生產(chǎn)實驗過程中的典型病例，將其癥狀表現(xiàn)、化驗結(jié)果、診斷結(jié)果及治療情況均進行記錄，再將數(shù)據(jù)資料進行分類存儲，讓其形成完善的數(shù)據(jù)化信息資源，從而幫助以后工作中能夠提高診斷能力、加快治療處理的過程；也有利于提高獸醫(yī)對動物疾病的預(yù)防及診治水平。利用系統(tǒng)對動物病歷、麻醉藥使用記錄的數(shù)據(jù)化管理，可有效避免藥物依賴性，解決藥物使用的安全性、準(zhǔn)確性和有效性，有效指導(dǎo)疾病防控工作開展。

在動物實驗管理方面，實驗動物的日常觀察是主要工作內(nèi)容。從動物遷入到實驗室開始就要對其放置位置、體重變化、給藥時間與劑量、采樣狀態(tài)、手術(shù)處置及預(yù)后或安樂死等多項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，從而實現(xiàn)系統(tǒng)對動物實驗情況進行量化記錄與管理， 減少繁瑣人工統(tǒng)計，使得動物實驗的科研人員可隨時查看動物實驗的進展、結(jié)果變化與狀態(tài)。

以上述的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，設(shè)計報表功能可統(tǒng)計分析試劑耗材及成本核算、供試品、實驗項目、課題、論文等統(tǒng)計查詢。動物實驗原始檔案的數(shù)據(jù)信息化管理，有效的監(jiān)管和指導(dǎo)并進行動物實驗的誠信管理，防范“學(xué)術(shù)不端”行為的發(fā)生。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫有些功能（比如數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入導(dǎo)出、數(shù)據(jù)對接等）需要很高的安全性。設(shè)計選用了Apache服務(wù)器和MySQL數(shù)據(jù)庫，MySQL的內(nèi)部安全機制，需要利用操作系統(tǒng)的相關(guān)權(quán)限在文件系統(tǒng)級別保證數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的安全；MySQL的外部安全機制就需要建立用戶權(quán)限表對其操作權(quán)限進行分配及限制來提高數(shù)據(jù)庫的安全性。在某些鏈接中需要使用顯式的URL參數(shù)時，也會對傳遞的參數(shù)信息進行檢驗、過濾，阻止惡意代碼的攻擊，以防御SQL注入式攻擊的漏洞。

數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限采用三種級別，即數(shù)據(jù)管理員、數(shù)據(jù)操作員和數(shù)據(jù)查詢員，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)安全控制，并且每當(dāng)工作員進入數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行操作，將自動記錄該訪問者，這樣便于數(shù)據(jù)管理責(zé)任到個人，客觀上保證了數(shù)據(jù)的真實性。

2 結(jié)束語

實驗動物行業(yè)生產(chǎn)繁育不像農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)里的產(chǎn)肉或產(chǎn)奶具有明確的定向性指標(biāo)，科學(xué)研究的方向和發(fā)展水平才是實驗動物動物生產(chǎn)繁育的風(fēng)向標(biāo)。在經(jīng)過一個或長或短生產(chǎn)繁育周期的摸索，我們可以獲得一些經(jīng)驗，這些經(jīng)驗再通過數(shù)據(jù)化管理的方法，可以固化成一種內(nèi)部的管理機制，當(dāng)累計一定的程度時，繁育經(jīng)營便可以迅速擴大。在許多情況下，是否要進行某一項動物試驗取決于以前的動物試驗結(jié)果，這是因為要檢驗的假設(shè)可以從已獲得的結(jié)果中推斷出來[4]。如果利用實驗動物進行這種重復(fù)性的研究，這將會增加無謂的動物使用量。因此，建立一個根據(jù)生產(chǎn)與實驗管理的需求，快捷、便利地收集、分析、保存這個過程中相關(guān)數(shù)據(jù)資料，為生產(chǎn)和實驗決策提供幫助的數(shù)據(jù)化管理系統(tǒng)是非常重要的。

【參考文獻】

[1]肖革新.實驗動物領(lǐng)域信息化技術(shù)應(yīng)用[J].動物醫(yī)學(xué)進展，2005，26（11）：98-101.

[2]黃韌，薛成，程樹軍，楊豐華.實驗動物信息學(xué)與中國實驗動物數(shù)據(jù)信息網(wǎng)建設(shè)[J].中國實驗動物學(xué)雜志，2000.10（3）189-192.

[3]張娜，劉學(xué)芳，趙君玫，呂越.談生物安全教育在中醫(yī)院校實驗動物學(xué)教學(xué)工作的重要性[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012，（28）：24-25.

[4]賀爭鳴.我國動物實驗替代方法研究的思路、模式和優(yōu)先支持研究領(lǐng)域[D].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.endprint