基于三重四級桿液質(zhì)聯(lián)用的大型儀器管理方法探討

王雪穎， 焦玉佩， 許麗娜， 王昱淞， 劉曉蕙

（清華大學(xué)蛋白質(zhì)研究技術(shù)中心，北京100084）

0 引 言

隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展和國家雙一流建設(shè)項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，公共設(shè)備設(shè)施平臺的基礎(chǔ)作用日益凸顯。大型儀器設(shè)備作為平臺建設(shè)的基礎(chǔ)，在科學(xué)研究，人才引進(jìn)和培養(yǎng)、社會服務(wù)和貢獻(xiàn)等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用［1-3］。公共平臺建設(shè)儼然成為高校擴(kuò)大知名度的一個(gè)重要門戶，而大型儀器設(shè)備作為平臺建設(shè)的核心，自然而然成為高校提高社會影響力之“重器”。如何打好這張“王牌”，使其在眾多科研單位中脫穎而出，成為行業(yè)中佼佼者是每個(gè)單位須深思熟慮的難題。探索大型儀器設(shè)備的有效管理方法，提高儀器利用率，充分發(fā)揮儀器設(shè)備在科研以及社會服務(wù)等方面的作用，已成為高校的一項(xiàng)十分重要工作。

三重四級桿液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用的大型儀器由于其靈敏度高、線性范圍寬、抗污染能力強(qiáng)等獨(dú)特的優(yōu)勢，在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域尤其是生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究之重器。蛋白質(zhì)研究技術(shù)中心代謝組學(xué)平臺的三重四級桿液相質(zhì)譜聯(lián)用儀是面對國內(nèi)外科研人員開放的大型儀器［4-5］。該儀器購置于2014 年，截至2019 年6 月已承擔(dān)了20 664 個(gè)樣本的測試，總機(jī)時(shí)數(shù)共計(jì)17 168 h，是校級平臺中儀器使用率較高的儀器之一?，F(xiàn)以代謝組學(xué)平臺的三重四級桿液相質(zhì)譜聯(lián)用儀為例，通過分析探討目前大型儀器設(shè)備管理中常見的問題，提出并分享了在儀器管理、使用效率、服務(wù)項(xiàng)目開放、機(jī)器維護(hù)等方面的一些管理措施及經(jīng)驗(yàn)，以供其他儀器管理者參考。

1 目前大型儀器管理中普遍存在的問題

目前大型儀器管理常用的模式為平臺上配備專職的老師或技術(shù)員負(fù)責(zé)儀器的日常使用和維護(hù)，學(xué)生按要求制備樣品后可由專職人員負(fù)責(zé)上機(jī)操作或經(jīng)培訓(xùn)考核通過的學(xué)生獨(dú)立自主上機(jī)操作，最后將數(shù)據(jù)結(jié)果以報(bào)告的形式給學(xué)生。在這種常規(guī)管理模式下，平臺運(yùn)行可能遇到的問題有［6-9］：①大型儀器設(shè)備配備了專職人員管理，只能夠保證儀器正確的操作和維護(hù)，不能滿足高?？蒲腥藛T對科學(xué)前沿項(xiàng)目的支撐工作。專職人員的專業(yè)和經(jīng)驗(yàn)不足，缺少方法開發(fā)能力，不能根據(jù)最新的科學(xué)研究熱點(diǎn)，開發(fā)相應(yīng)的儀器方法來發(fā)揮儀器的優(yōu)勢，直接影響儀器的利用率。②學(xué)生對儀器原理、功能和數(shù)據(jù)后處理等不了解，或?qū)е虑捌谥苽涞臉悠放c儀器不兼容，或后期拿到數(shù)據(jù)后無從下手，進(jìn)而浪費(fèi)了實(shí)驗(yàn)成本，延長了實(shí)驗(yàn)周期。③關(guān)于儀器運(yùn)行維護(hù)等問題，一旦儀器設(shè)備損壞，維修價(jià)格昂貴，機(jī)組往往無力承擔(dān)，造成了儀器故障或停用等現(xiàn)象。④難以平衡大型儀器設(shè)備資源共享，我校的儀器對校內(nèi)、校外科研院所和社會機(jī)構(gòu)等單位開放使用，協(xié)調(diào)平衡用戶共享使用機(jī)時(shí)難的問題。

此外，儀器管理員與學(xué)生之間溝通不暢，平臺服務(wù)的滿意度，平臺儀器管理員的專業(yè)技能和人員的穩(wěn)定性等，直接影響測試的結(jié)果。由此可見，依據(jù)儀器本身的特點(diǎn)，整合現(xiàn)有三重四級桿液相質(zhì)譜聯(lián)用儀器的運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn)，解決遇到的實(shí)際問題，探討大型儀器的普適性、尋找行之有效的管理方法迫在眉睫。

2 現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)和管理方法的探討

2.1 配備專業(yè)技術(shù)員，推行規(guī)范化管理

工欲善其事必先利其器，大型儀器設(shè)備技術(shù)含量高，需要有高水平的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員管理和操作才能充分發(fā)揮作用。對于大型儀器設(shè)備管理崗位要求，不能滿足于簡單地開機(jī)關(guān)機(jī)，而是要能夠充分利用儀器優(yōu)勢和性能，開展相關(guān)的科研項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)服務(wù)，進(jìn)而保證儀器的利用率［10-11］。機(jī)組管理人員需要一定的專業(yè)知識背景和實(shí)踐能力。代謝組學(xué)平臺的三重四級桿液相質(zhì)譜聯(lián)用儀，配備了1 名事業(yè)編高級工程師主管和1 名專職技術(shù)員。該儀器主要是以目標(biāo)物檢測為主，因此大量工作都是根據(jù)特定化合物的特定性質(zhì)進(jìn)行不同的方法優(yōu)化。針對代謝物的不同性質(zhì)，建立和優(yōu)化相應(yīng)的儀器方法以供測試服務(wù)。這就要求專職技術(shù)員不僅要熟悉儀器原理，能熟練地掌握測試技能和技巧，同時(shí)也要適時(shí)參加專項(xiàng)技術(shù)培訓(xùn)，深入科研領(lǐng)域，對生命學(xué)科前沿動向有所了解，與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)開發(fā)相應(yīng)的測試方法來滿足科研需要。同樣，為了加強(qiáng)校級科研平臺的技術(shù)支撐與測試服務(wù)能力，鼓勵平臺技術(shù)人員鉆研技術(shù)、樂于服務(wù)、專心工作，平臺制定了內(nèi)部職級評定制度，學(xué)校設(shè)立了“清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新基金”等獎勵機(jī)制。

無規(guī)矩不成方圓，代謝組學(xué)平臺建立了一系列的大型儀器設(shè)備管理制度，包括“樣品的制備方法”“儀器使用管理制度”“實(shí)驗(yàn)室安全管理制度”“平臺儀器收費(fèi)管理辦法”等［12］，涵蓋從樣品制備，到機(jī)時(shí)預(yù)約，再到數(shù)據(jù)后處理，以及費(fèi)用結(jié)算等整套工作規(guī)則和流程。對于進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，須接受實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)。學(xué)生需要先觀看學(xué)院發(fā)布的安全視頻，再通過安全問卷測試，最后簽訂實(shí)驗(yàn)室安全責(zé)任書。經(jīng)過合格培訓(xùn)，才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做相關(guān)實(shí)驗(yàn)。由于三重四級桿液相質(zhì)譜聯(lián)用儀的因其專業(yè)技能要求較高，該儀器未開放學(xué)生獨(dú)立操作的權(quán)限，由專職技術(shù)員負(fù)責(zé)樣品上機(jī)和后續(xù)數(shù)據(jù)處理。為對儀器規(guī)范化管理，中心建立和健全切實(shí)可行的儀器管理規(guī)章制度，保證儀器的使用和運(yùn)行有章可循、有規(guī)可守。

2.2 開發(fā)新的測試方法，擴(kuò)大服務(wù)群體

代謝組學(xué)的出現(xiàn)是生命科學(xué)研究的必然。在20世紀(jì)90 年代中期發(fā)展起來的代謝組學(xué)，是對某一生物或細(xì)胞中相對分子量小于1 000 的小分子代謝產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析的一門新學(xué)科。代謝組作為系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分，在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景［13-15］。代謝小分子種類繁多，化合物的性質(zhì)從極性到非極性跨度較大，小分子的含量差異也比較大，很難實(shí)現(xiàn)一個(gè)儀器方法囊括所有的代謝物?；谌厮募墬U質(zhì)譜儀的靶向分析特性，從核心碳代謝通路出發(fā)，利用標(biāo)準(zhǔn)品建立了集中在能量代謝的靶向代謝組學(xué)分析方法，這為非靶向代謝組學(xué)分析提供了一個(gè)有力的補(bǔ)充，該方法已經(jīng)為校內(nèi)外50 多個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供了技術(shù)服務(wù)?；谌厮募墬U質(zhì)譜儀的高靈敏度的優(yōu)勢，建立了一系列低豐度代謝產(chǎn)物的分析方法，該方法有助于痕量代謝產(chǎn)物的檢測，可以代替昂貴的試劑盒。基于生命學(xué)科新的研究熱點(diǎn)，如腸道菌群與宿主的相互作用研究，建立了針對腸道菌群代謝產(chǎn)物的高通量靶向分析方法。該方法建立后短短幾個(gè)月時(shí)間，已經(jīng)為石河子大學(xué)和四川大學(xué)以及校內(nèi)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供了相關(guān)的技術(shù)服務(wù)，分析樣本多達(dá)上千例。圖1 是2014～2018 年度三重四級桿液質(zhì)聯(lián)用儀的測試樣本數(shù)和機(jī)時(shí)數(shù)的匯總，從圖中明顯看出，2014 ～2015 年是該儀器測試項(xiàng)目發(fā)展的快速期，2016 ～2018 年已經(jīng)進(jìn)入了樣本數(shù)和機(jī)時(shí)數(shù)的穩(wěn)定期，在不斷開發(fā)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，這幾年穩(wěn)中有進(jìn)。

圖1 2014 ～2018年度三重四級桿液質(zhì)聯(lián)用儀的測試樣本數(shù)和機(jī)時(shí)數(shù)

利用儀器的本身的特性，根據(jù)客戶需求和最新的科研動向，技術(shù)人員需要不斷的開發(fā)新方法，增加儀器的新功能，保證儀器的使用效率，擴(kuò)大儀器的應(yīng)用范圍，進(jìn)而促進(jìn)代謝組學(xué)平臺的快速發(fā)展。

2.3 跟進(jìn)測試項(xiàng)目，提高服務(wù)質(zhì)量

三重四級桿質(zhì)譜儀的服務(wù)項(xiàng)目很多，儀器管理員需要在測樣之初就了解清楚學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，推薦合適的檢測項(xiàng)目，跟進(jìn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果，幫助學(xué)生高效完成測試目的。在用戶使用大型儀器時(shí)，要求用戶填寫樣品信息登記表，以便追蹤整個(gè)測試項(xiàng)目。關(guān)于數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，如果學(xué)生有疑問的地方可以與儀器管理員討論，以便找到出錯點(diǎn)或者新的思路。對于致謝該儀器參與的科研類文章，中心設(shè)立了獎勵機(jī)制，學(xué)生可以用文章相應(yīng)的影響因子來抵消一部分測試費(fèi)用。這不僅方便中心統(tǒng)計(jì)每年平臺儀器支撐的文章總數(shù)，同時(shí)也有利于與客戶建立良好的合作關(guān)系，口口相傳，從而吸引到更多用戶。

為了進(jìn)一步提高平臺的服務(wù)能力與水平，每年學(xué)校舉辦一次校級平臺儀器年度調(diào)查問卷。根據(jù)問卷反映出來的問題，積極主動地去改善，以實(shí)現(xiàn)大型儀器設(shè)備的良性運(yùn)轉(zhuǎn)和可持續(xù)的發(fā)展。

2.4 建立維保機(jī)制，保證有效機(jī)時(shí)

儀器的維護(hù)是儀器管理的重要內(nèi)容，是一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)的工作。儀器只有在精心管理維護(hù)下，才能保證有效運(yùn)行機(jī)時(shí)，進(jìn)而延長儀器的使用壽命。日常維護(hù)包括儀器的定期校正、清洗等，由儀器管理員完成。而儀器的故障需要由專業(yè)的廠家維修工程師來負(fù)責(zé)。學(xué)校充分運(yùn)用儀器廠家的售后維護(hù)服務(wù)，儀器發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)按照售后協(xié)議對其進(jìn)行維修或更換配件，保證儀器設(shè)備連續(xù)完好運(yùn)轉(zhuǎn)。所以平臺的三重四級桿液質(zhì)聯(lián)用儀，在儀器購置階段就與廠家建立了長期儀器保修協(xié)議。大型儀器需要穩(wěn)定充足的運(yùn)行經(jīng)費(fèi)來支撐。除了專項(xiàng)維修基金外，本著公平、公開、透明的原則，以非營利為目的，在核算了大型儀器的實(shí)際的運(yùn)行成本和調(diào)研了同行業(yè)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，建立了收費(fèi)機(jī)制。有償服務(wù)是核算大型儀器設(shè)備機(jī)組投入產(chǎn)出績效的必要前提，也是防止大型儀器設(shè)備被過度濫用的調(diào)控手段［16］。

2.5 建立全時(shí)段運(yùn)行體系，縮短預(yù)約周期

基于互聯(lián)網(wǎng)的自動化信息管理系統(tǒng)，中心建立了儀器共享服務(wù)平臺。該平臺具有共享大型儀器設(shè)備的機(jī)時(shí)查詢和預(yù)約、費(fèi)用結(jié)算等功能，方便校內(nèi)外用戶關(guān)注儀器使用狀態(tài)。另外，用戶還可通過電話、郵件以及現(xiàn)場預(yù)約等方式與儀器管理員確認(rèn)儀器上機(jī)時(shí)間。三重四級桿液質(zhì)聯(lián)用儀由于檢測項(xiàng)目種類較多，用戶自主約樣經(jīng)常遇到機(jī)時(shí)預(yù)約過多或過少等問題。為了保證儀器的利用率和縮短用戶的預(yù)約周期，儀器管理員需要將相同的檢測項(xiàng)目安排在同一時(shí)段，并準(zhǔn)確計(jì)算出需要的機(jī)時(shí)。如有遇到特殊情況，用戶可以提前與儀器管理員聯(lián)系溝通。如果取消預(yù)約，用戶需要提前48 h電話聯(lián)系儀器管理員。

作為國家級蛋白質(zhì)科學(xué)研究平臺和清華大學(xué)校級科研與公共服務(wù)平臺的中的一臺共享儀器，三重四級桿液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用的大型儀器承載著很多校內(nèi)外科學(xué)研究和社會服務(wù)的工作。為了保證充足的機(jī)時(shí)，該儀器實(shí)行7 d × 24 h 全時(shí)段運(yùn)行機(jī)制。為此，該儀器配備了24 h監(jiān)控?cái)z像頭，儀器管理員可以在手機(jī)上實(shí)時(shí)看到儀器的狀態(tài)。如在非工作時(shí)間段發(fā)現(xiàn)儀器有問題，可第一時(shí)間聯(lián)系校內(nèi)助管人員到現(xiàn)場解決問題，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。不僅提高了儀器的使用效率，同時(shí)還減輕了儀器管理員的工作量，為共享大型儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)全時(shí)段運(yùn)行模式提供了有力的保障。

3 結(jié) 語

基于三重四級桿液質(zhì)聯(lián)用儀的質(zhì)譜法是一種非常靈敏和特異性的分析方法，可以精確地對樣品進(jìn)行定性和定量分析，超越了許多傳統(tǒng)分析技術(shù)。它作為領(lǐng)先的分析技術(shù)，幫助科研人員應(yīng)對最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題，而三重四級桿液質(zhì)聯(lián)用儀作為基礎(chǔ)科學(xué)研究中最常見和常用的大型儀器之一，它的管理方法和經(jīng)驗(yàn)具有很強(qiáng)的代表性和借鑒性，可為其他大型儀器的管理和應(yīng)用提供相關(guān)思路。