實驗室儀器管理系統的設計與實踐

呂狄亞，曹 巖，董 昕，李 育，婁子洋，丁德英，朱臻宇

（第二軍醫大學，上海 200433）

實驗室儀器管理系統的設計與實踐

呂狄亞，曹 巖，董 昕，李 育，婁子洋，丁德英，朱臻宇*

（第二軍醫大學，上海 200433）

為實現大型儀器資源最優化配置，構建實驗室儀器管理系統，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約測試項目，并通過條形碼掃描系統自動獲得測試報告，真正實現自動化送樣及取樣。在管理員模塊中，管理員可對注冊用戶及大型儀器設備進行全方位管理。

大型科學儀器；實驗室儀器管理系統；信息化管理

近年來，儀器測試中心已成為高校發展的重要組成部分，大型儀器設備的建設是儀器測試中心必備的基礎條件。測試中心是學校教學、科研、學科建設和管理水平的重要標志，不但要滿足實驗教學的需要，還要為科研和學生的創新性發展提供保障[1]。然而，傳統的實驗室管理模式中，設備的利用率較低，不能充分發揮其應有的作用[2]。此外，還存在數據記錄繁瑣、數據無法備份而造成丟失等問題。因此，如何避免先進科學儀器的資源浪費，實現大型科學儀器資源的最優化配置及共享已成為高校儀器測試中心建設迫切需要解決的問題[3]。只有儀器管理手段信息化、科學化，才能提供優質的技術服務以滿足科研的需要。因此，針對大型儀器設備管理存在的問題，本中心開發并建設實驗室儀器管理系統，運用計算機網絡技術、軟件集成系統和信息平臺，實現設備共享、自動記錄設備運行狀態、數據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的書面登記、電話預約、口頭預約等方式，無形中給儀器管理人員帶來了很多瑣碎的工作。比如，可能因為一名學生預約出錯而影響測試樣品的進度，導致他人到既定預約時間做不成實驗的情況出現[4-5]；中心每天樣品測試服務需求量非常大，僅僅依靠儀器自動存儲數據，無法對數據進行系統化管理；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，做不到儀器間的數據共享。基于以上問題，結合測試中心的實際情況，根據儀器實際使用情況，我們開發了一套送樣人自主登記、預約測樣、取報告以及原始數據保存信息管理系統。該服務系統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。該系統的建立，不但實現了儀器設備使用信息化管理，而且實現了實驗室儀器的開發與共享。

2 實驗室儀器管理系統的技術基礎

實驗室儀器管理系統基于網絡管理工作平臺，包括用戶注冊、自動預約、有序測樣、條形碼自動取樣、計算樣品累計數量等。該系統通過內部局域網的模式，以Visual Studio 2010為開發環境，運用Asp的編程框架，結合Microsoft SQL Server 2010數據庫技術[6]。另外，引入專用讀卡器、條形碼掃描儀，開通儀器預約登記系統，用戶登錄方便，管理員可進行科學管理，為系統提供可靠、安全、有效的智能數據平臺。

2.1 內部局域網

采用C/S模式（客戶/服務器模式）的結構，通過專門的服務器提供局域網之間連接和數據轉換服務。主要由中間件（Middleware）、客戶應用程序（Client）及服務器管理程序（Server）3個部件組成。中間件主要協同客戶應用程序與服務器管理程序滿足用戶查詢管理數據的需求；客戶應用程序是系統中用戶與數據進行交換的組件[7]；服務器管理程序則起到管理系統的作用。C/S模式在不依賴外網環境的前提下，將任務分配給客戶端和服務器端，大大降低了系統的通訊費用[8]。

在與外網連接時，采用B/S模式（瀏覽器/服務器模式），不需要專門的網絡硬件環境，基于Web儀器服務與管理技術平臺，通過服務器上安裝的SQL Server數據庫，用戶計算機上只需安裝Internet Explorer瀏覽器，即可實現數據的交互與傳遞[9-10]。

2.2 專用讀卡器

無論校內、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，校內外都以課題組負責人為核心，為其組內成員建立相應賬戶。用戶只需攜帶校園卡或是普通非接觸式IC卡，經儀器負責人登記個人相關信息，包括所屬科室、課題組負責人、聯系方式，經審核通過后，便可進行自主送樣、取結果。校外客戶僅需攜帶符合規范的IC卡，經儀器負責人登記個人相關信息、所屬院校相關信息、課題組負責人、聯系方式，經審核通過后，也可進行自主送樣、取結果。送樣者可實現自主化送樣、取得測試報告，儀器管理員可實現人員信息登記、樣品信息查詢、系統管理等功能。

2.3 條形碼掃描儀

樣品信息登錄完成后，系統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，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總體設計

3.1 用戶模塊

（1）用戶注冊。校內用戶經導師許可，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中（見圖1）。進行用戶信息管理的優點在于，第一，便于在樣品測試出現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據的統計；第三，系統可以隨時提供課題負責人進行課題組成員預約設備申請信息的統計，查看該組情況，及時統籌安排。

圖1 用戶注冊流程

（2）自主送樣預約登記。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，登錄該系統后，系統會自動給出申請者獨有的申請單編號，左側顯示送樣人的姓名、聯系方式、科室及課題負責人（見圖2），如出現差錯，可取消送樣并聯系儀器管理員。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）單機版測試服務軟件。液相色譜-離子阱質譜是測試中心使用率較高的質譜之一，面向藥物化學、有機化學、藥物分析等許多相關學科。因此，測試中心已經針對液相色譜-離子阱質譜設計開發了測試服務軟件。目前，已建立用戶離線登錄系統，送樣人在專屬電腦上進行身份注冊、填寫申請單，系統自動生成“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果（見圖3）。

3.2 管理員模塊

（1）人員管理。整個網絡平臺設有系統管理員、儀器管理員二級管理制度，根據儀器狀態和樣品檢測情況定期調整儀器管理參數，便于校內外用戶更有效地進行送樣預約等。按課題組分類，統計周、月、季每個課題組的儀器使用情況。管理員定期對系統參數進行統計，及時反饋給課題負責人。另外，設置黑名單，將惡意破壞儀器管理規定、逾期不繳納測試費用及預約后不來上機而影響他人的不誠信用戶納入黑名單，系統將自動取消其預約送樣資格，經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）設備管理。提供實驗室現有設備的名稱、類型、專職管理員、使用次數、設備狀態、費用總額等信息，并可顯示設備工作狀態，便于查詢。

4 結語

通過實驗室儀器管理系統，用戶實現了隨時有序送樣、實時自主網絡查詢跟蹤樣品測試動態，測試服務人員實現了高效收樣、自動輸入查詢樣品信息、條形碼數字化操作，避免了手工輸入信息的失誤。管理人員根據送樣量合理調配測試服務人員和服務時間，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。

[1]陳永泰，何有世，李守偉，等.高校經濟管理類實驗中心建設初探[J].實驗室研究與探索，2009（10）：89-91.

[2]李軍，茅寧瑩.經管類實驗室開放的探索與實踐[J].藥學教育，2015（6）：62-65.

[3]蔡海燕，劉昭.實驗室信息化管理初探[J].實驗室研究與探索，2010（11）：373-375.

[4]孫文彬.開放性創新實驗教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2006（2）：148-151.

[5]趙晟鋅，徐勇鵬，陳忠林，等.大型科學儀器分析測試預約平臺的設計與實踐[J].實驗室研究與探索，2014（12）：277-280.

[6]崔蓬，吉根云，鄭偉.基于ASP和Access2000的網上智能答疑系統[J].電腦知識與技術，2005（3）：18-20.

[7]呂雪利，段志善，潘宏洲.基于B/S模式的圖書管理信息系統的設計[J].電腦知識與技術，2008（12）：1549-1550.

[8]趙小軍.基于B/S結構的網絡教學系統的設計與實現[J].計算機與現代化，2010（2）：8-10.

[9]饒婕，劉朝暉，王蓓.高校開放實驗室信息管理系統的研究與實現[J].南華大學學報：自然科學版，2008（1）：80-83.

[10]徐萍萍，張賀文，張國英，等.基于Internet開放式實驗教學管理信息系統的開發[J].實驗技術與管理，2004（6）：126-128.

（*通訊作者：朱臻宇）

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1671-1246（2017）02-0156-03