高等院校實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的信息化管理體系建設(shè)及初步運(yùn)行

李 巍, 陳曉娟, 柯賢福, 汪 洌

(1.浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心, 杭州 310058; 2.浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院, 杭州 310013)

隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展以及多學(xué)科交叉融合，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在高等院校的科研、教學(xué)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[1-2]。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量控制要素涵蓋人員管理、環(huán)境及設(shè)施控制、遺傳質(zhì)量與監(jiān)測(cè)、微生物和寄生蟲(chóng)控制以及營(yíng)養(yǎng)與墊料控制等方面。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量的穩(wěn)定性不僅直接影響試驗(yàn)、教學(xué)的結(jié)果，還關(guān)系到實(shí)驗(yàn)者的生命健康安全[3]。與生產(chǎn)單位相比，高等院校的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理工作由于進(jìn)出人員數(shù)量龐大、動(dòng)物品系繁多、實(shí)驗(yàn)要求多樣等原因[4-5]，管理信息龐雜[6]、包羅萬(wàn)象，繼而帶來(lái)的質(zhì)量體系各要素(環(huán)境、設(shè)施、設(shè)備、SOP 執(zhí)行等)控制更為復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理的信息化體系建設(shè)成為亟需解決的問(wèn)題。

信息化管理通過(guò)需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)施與測(cè)試、運(yùn)行與評(píng)價(jià)的過(guò)程，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行規(guī)劃、組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)，高效地實(shí)現(xiàn)組織既定的目標(biāo)，同時(shí)可以消除或減少不確定性。我中心在學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的管理體制的基礎(chǔ)上[7-9]，在充分考慮現(xiàn)行管理模式、管理方法、業(yè)務(wù)流程等方面的前提下，圍繞精細(xì)化管理理念嘗試形成一套適合高校實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息化管理的體系，通過(guò)全面記錄實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)過(guò)程，以及可變因素[10-13]的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理的規(guī)范化、科學(xué)化、綜合化、群體化和智能化。

1 信息化管理體系構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息化管理體系通過(guò)對(duì)影響高校實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理的關(guān)鍵要素[14-16](如人員環(huán)境、使用物料、設(shè)施設(shè)備、飼養(yǎng)方法等)以及輔助保障體系(培訓(xùn)管理、倫理管理等)進(jìn)行綜合管理、追蹤和控制，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的精細(xì)化管理。體系包括信息采集系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)和信息查詢(xún)系統(tǒng)，集成數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)調(diào)配等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)信息的綜合管理，部分構(gòu)架舉例如圖1。

1.1 信息采集系統(tǒng)

圖1 信息化系統(tǒng)構(gòu)建示意圖Figure 1 Function diagram of information system

系統(tǒng)信息采集可以通過(guò)前端網(wǎng)站、生物信息錄入設(shè)備、條碼生成及讀取設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測(cè)及報(bào)警設(shè)備、設(shè)施監(jiān)測(cè)及報(bào)警設(shè)備等完成，主要包括：①系統(tǒng)相關(guān)的人員[17-18]信息，包括管理人員、檢測(cè)人員、檢疫人員、飼養(yǎng)人員、實(shí)驗(yàn)人員等，在網(wǎng)站客戶(hù)端完成不同類(lèi)型賬戶(hù)申請(qǐng)后，自助錄入程序，通過(guò)控制指紋、人臉、虹膜等識(shí)別設(shè)備，完成賬戶(hù)關(guān)聯(lián)人員的生物信息采集、錄入；②對(duì)飼養(yǎng)設(shè)備(IVC、隔離器等設(shè)備內(nèi)的溫度、濕度、換氣次數(shù)、氨濃度、氣流、壓力)進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)收集；③對(duì)飼養(yǎng)環(huán)境(溫度、濕度、換氣次數(shù)、氨濃度、粉塵、噪聲、照明)進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)收集；④定期檢測(cè)飼養(yǎng)過(guò)程中使用的飼料、飲水、設(shè)施及環(huán)境相關(guān)各項(xiàng)指標(biāo)，相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到信息化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)；⑤定期檢測(cè)飼養(yǎng)動(dòng)物遺傳質(zhì)量、微生物及寄生蟲(chóng)質(zhì)量，相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到信息化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)；⑥通過(guò)條碼讀取設(shè)備及平板電腦，掃描、錄入籠位相關(guān)信息；⑦通過(guò)網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)申請(qǐng)、動(dòng)物訂購(gòu)、籠位預(yù)約、倫理申請(qǐng)、實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)等服務(wù)申請(qǐng)；⑧系統(tǒng)管理人員錄入需要在前端網(wǎng)站發(fā)布的有關(guān)信息。

1.2 信息管理系統(tǒng)

信息管理系統(tǒng)為本體系的核心系統(tǒng)，按層級(jí)化、模塊化進(jìn)行管理體系構(gòu)架。系統(tǒng)的模塊化建設(shè)包括用戶(hù)管理、培訓(xùn)管理、網(wǎng)站管理、飼養(yǎng)繁殖、設(shè)備設(shè)施、質(zhì)量監(jiān)控、倫理審查等，各模塊對(duì)相關(guān)采集信息(包括各種申請(qǐng)及訂單)設(shè)置層級(jí)化樹(shù)狀處理流程：①對(duì)飼養(yǎng)環(huán)境和飼養(yǎng)設(shè)備，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)定，出現(xiàn)超出范圍的改變(如突發(fā)性事件、斷電等)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)揮指令通過(guò)無(wú)線技術(shù)進(jìn)行報(bào)警，并作出響應(yīng)和調(diào)整；②飼料、墊料、檢測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行匹配相應(yīng)時(shí)期的動(dòng)物質(zhì)量等其他數(shù)據(jù)；③根據(jù)人員類(lèi)型，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)密碼鎖動(dòng)態(tài)控制實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出飼養(yǎng)區(qū)域和流向控制；④通過(guò)條碼管理系統(tǒng)對(duì)動(dòng)物傳送位置監(jiān)控；⑤將培訓(xùn)申請(qǐng)、動(dòng)物訂購(gòu)、籠位預(yù)約、倫理申請(qǐng)、實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)等服務(wù)申請(qǐng)按流程設(shè)定并實(shí)施，通過(guò)條件設(shè)定實(shí)現(xiàn)群發(fā)郵件及短信通知相關(guān)人員響應(yīng)配合。本系統(tǒng)的部分流程如圖2。

1.3 信息查詢(xún)系統(tǒng)

信息查詢(xún)系統(tǒng)包括飼養(yǎng)繁殖數(shù)據(jù)查詢(xún)、用戶(hù)查詢(xún)、設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)查詢(xún)、質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)查詢(xún)、環(huán)境數(shù)據(jù)查詢(xún)。用于設(shè)定條件下的信息查詢(xún)，用戶(hù)通過(guò)訪問(wèn)前端網(wǎng)站，獲得授權(quán)信息。相關(guān)人員根據(jù)不同的查詢(xún)條件對(duì)正在飼養(yǎng)和過(guò)去飼養(yǎng)的情況進(jìn)行查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)。

2 信息化管理體系的運(yùn)行

圖2 信息管理系統(tǒng)流程圖Figure 2 Central information system

信息化管理體系在完成客戶(hù)、訂單、飼養(yǎng)、設(shè)施、培訓(xùn)、網(wǎng)站、倫理等管理模塊建設(shè)后，可在網(wǎng)站開(kāi)通動(dòng)物訂購(gòu)、籠位預(yù)約、倫理申請(qǐng)、課程培訓(xùn)等對(duì)外服務(wù)功能。高等院校比較復(fù)雜的情況主要涉及人員管理、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理，現(xiàn)對(duì)這兩個(gè)部分運(yùn)行涉及的模塊和流程管理進(jìn)行說(shuō)明。

2.1 人員管理

人員管理主要為授權(quán)區(qū)域管理和進(jìn)出流向管理，主要的管理手段是對(duì)密碼鎖開(kāi)放順序的動(dòng)態(tài)設(shè)置，控制模塊包括客戶(hù)管理、課程管理、設(shè)施管理三大模塊，采取課題組層級(jí)管理制。以需要進(jìn)入屏障環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的課題組為例，具體執(zhí)行方法如下：

2.1.1 客戶(hù)管理模塊 課題組負(fù)責(zé)人選擇“課題組賬戶(hù)”進(jìn)行網(wǎng)站注冊(cè)，審核后系統(tǒng)生成負(fù)責(zé)人課題組賬戶(hù)。系統(tǒng)將分配課題組成員管理、訂單管理、費(fèi)用管理、飼養(yǎng)管理等審核及管理權(quán)限，實(shí)現(xiàn)該類(lèi)型賬戶(hù)對(duì)課題組成員、課題、訂單的管理審批，并對(duì)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)室成員實(shí)際飼養(yǎng)的數(shù)量和位置實(shí)時(shí)查看。同時(shí)，該賬戶(hù)可設(shè)定課題組其他成員為輔助管理賬戶(hù)。選擇“普通賬戶(hù)”進(jìn)行網(wǎng)站注冊(cè)時(shí)，可選擇加入本課題組賬戶(hù)，審核后成為本課題組成員。

2.1.2 課程管理模塊 需要進(jìn)入屏障環(huán)境的人員申請(qǐng)準(zhǔn)入課程，下設(shè)基礎(chǔ)課程及考核、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐學(xué)習(xí)、指紋自助錄入等內(nèi)容。系統(tǒng)通過(guò)手機(jī)短信推送首次科目授課時(shí)間和地點(diǎn)，并根據(jù)流程設(shè)置及科目考核要求(簽到、考試等)，生成下一科目參加名單并短信通知。實(shí)踐區(qū)域和指紋授權(quán)準(zhǔn)入?yún)^(qū)域?yàn)橄到y(tǒng)根據(jù)課題組目前在屏障環(huán)境中現(xiàn)飼養(yǎng)位置自動(dòng)分配。完成所有科目后，系統(tǒng)對(duì)該成員的指紋生成密碼，用于開(kāi)啟飼養(yǎng)區(qū)域及房間的密碼鎖。

2.1.3 設(shè)施管理模塊 所有人員均只能進(jìn)入授權(quán)區(qū)域和房間。首先在身份識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行指紋識(shí)別后激活授權(quán)密碼鎖；該人員到達(dá)飼養(yǎng)區(qū)域及房間，輸入密碼后相應(yīng)密碼鎖打開(kāi)即可進(jìn)入。系統(tǒng)按微生物控制等級(jí)限定人員進(jìn)入順序，由高到低為無(wú)菌動(dòng)物、SPF 級(jí)動(dòng)物、清潔級(jí)動(dòng)物、普通動(dòng)物。進(jìn)入?yún)^(qū)域次序?yàn)椋杭?jí)別由高到低可以通行，反之，須在設(shè)定的隔離時(shí)間后方可通行。

2.2 動(dòng)物管理

動(dòng)物管理主要為訂購(gòu)管理和籠位管理，主要管理手段為“小鼠驛站”(圖3)和條碼管理系統(tǒng)，包括客戶(hù)管理、倫理審核、訂單管理、飼養(yǎng)繁殖、設(shè)施管理五大模塊，其中客戶(hù)管理、倫理審核、設(shè)施模塊為前置條件，本文介紹形成相關(guān)訂單后的執(zhí)行過(guò)程。

2.2.1 訂單管理模塊 訂單產(chǎn)生后條碼管理系統(tǒng)即按照動(dòng)物性別、數(shù)量、微生物等級(jí)等信息形成訂單條碼。在小鼠驛站掃碼器處掃描條碼，一個(gè)獨(dú)立活體動(dòng)物暫存柜柜門(mén)自動(dòng)打開(kāi)。放入后，中央控制器控制排風(fēng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，形成自下而上的氣流，保障動(dòng)物暫存柜內(nèi)空氣流通。同時(shí)系統(tǒng)以短信形式發(fā)送領(lǐng)取碼至訂購(gòu)人員手機(jī)。訂購(gòu)人員收到短信后，在指定時(shí)間內(nèi)自行取出。訂購(gòu)人員取走動(dòng)物并關(guān)好柜門(mén)，小鼠驛站自動(dòng)向系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新實(shí)驗(yàn)動(dòng)物去向。指定時(shí)間內(nèi)未取出動(dòng)物，系統(tǒng)發(fā)送信息提醒工作人員進(jìn)行處理。

2.2.2 飼養(yǎng)繁殖模塊 通過(guò)條碼管理系統(tǒng)對(duì)飼養(yǎng)房間、籠架及新進(jìn)動(dòng)物生成相應(yīng)條碼；定期通過(guò)條碼讀取設(shè)備掃描房間、籠架、籠盒的條碼信息后，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)生成籠盒定位、籠盒歸屬、飼養(yǎng)費(fèi)用等信息。每次掃描，房間內(nèi)移動(dòng)位置的籠盒系統(tǒng)將提醒飼養(yǎng)員進(jìn)行核對(duì)確認(rèn)，區(qū)域內(nèi)發(fā)生改變的籠盒信息生成匯總表由區(qū)域主管進(jìn)行核實(shí)。

圖3 小鼠驛站Figure 3 Mouse courier station

3 展望

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理對(duì)教學(xué)、科研工作的正常開(kāi)展起著非常重要的作用。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)集成生物學(xué)、獸醫(yī)學(xué)、生物工程、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程等學(xué)科的理論和方法，以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為研究對(duì)象，為相關(guān)學(xué)科發(fā)展提供系統(tǒng)性生物學(xué)材料和相關(guān)技術(shù)，成為相關(guān)學(xué)科研究重要的支撐和保障[1]。因此，目前實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心的建設(shè)無(wú)論規(guī)模還是速度都令人驚嘆。如果后期實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理力度不夠，良好的設(shè)施就不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，將會(huì)出現(xiàn)“重建設(shè)、輕運(yùn)行；重規(guī)模、輕質(zhì)量；重硬件、輕軟件”等問(wèn)題[4]，更會(huì)帶來(lái)巨大的生物安全隱患。

積極探索適合本部門(mén)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理機(jī)制，將對(duì)高校教育和研究視野的發(fā)展具有重要意義。信息化管理是當(dāng)代最具潛力的新型生產(chǎn)力，信息技術(shù)大大縮小了時(shí)間、空間上的距離，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的信息化管理，不僅能為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量提供保障，而且可以提高設(shè)施的利用率，同時(shí)做到使信息資源得到充分利用和共享，為學(xué)?？蒲邪l(fā)展服務(wù)[19-21]。信息處理速度和深度的提高，不僅要求硬件的高配置，也要求體系的高效率。高校實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息化管理可以通過(guò)整合重復(fù)性的資源和功能，實(shí)現(xiàn)校區(qū)間信息的聯(lián)動(dòng)和共享，可以提高系統(tǒng)維護(hù)和管理的工作效率，解決以往組織機(jī)構(gòu)、人員關(guān)系、角色管理、權(quán)限分配、初始化參數(shù)配置等多系統(tǒng)管理重復(fù)錄入，維護(hù)工作量大, 管理效率不高等問(wèn)題。通過(guò)信息化管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)各要素有規(guī)劃、有組織、分層次的管理控制。有效地實(shí)施信息化, 使信息技術(shù)與業(yè)務(wù)管理有機(jī)結(jié)合，提高效率, 最終提升客戶(hù)滿(mǎn)意度。