RFID智能定位信息管理系統(tǒng)在菌（毒）種保藏中的應(yīng)用

喬喬，楊華富，傅明慧

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RFID智能定位信息管理系統(tǒng)在菌（毒）種保藏中的應(yīng)用

喬喬，楊華富，傅明慧

210009 南京，江蘇省疾病預(yù)防控制中心病原微生物研究所

近年來(lái)，隨著傳染病防治、科研及醫(yī)藥生產(chǎn)活動(dòng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，病原微生物的使用機(jī)會(huì)也大大增加。病原微生物菌（毒）種是國(guó)家重要的生物資源，其保藏具有特殊要求。菌種和病毒都需要保持穩(wěn)定性狀和基因，以便于日后的科學(xué)研究[1-2]。對(duì)于公共衛(wèi)生事業(yè)來(lái)說(shuō)，生物安全是重中之重，出于對(duì)生物安全方面的考慮，應(yīng)該對(duì)實(shí)驗(yàn)室人員、菌（毒）種保藏、操作規(guī)范、個(gè)人防護(hù)、消毒設(shè)施、銷(xiāo)毀等方面嚴(yán)格把控，國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)法律法規(guī)也明確規(guī)定菌（毒）種保藏必須合乎規(guī)范，避免生物武器、生物恐怖和重大傳染病暴發(fā)流行等生物安全問(wèn)題的發(fā)生。但目前，國(guó)內(nèi)大量病原微生物有無(wú)序使用和保存的情況，存在巨大的實(shí)驗(yàn)室生物安全隱患，因此，病原微生物的規(guī)范保藏迫在眉睫。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，各行各業(yè)都已進(jìn)入信息化時(shí)代[3-6]，但我國(guó)大部分實(shí)驗(yàn)室仍采用傳統(tǒng)人工方式來(lái)管理和保藏病原微生物，不僅效率低下，且耗費(fèi)大量人力，資源浪費(fèi)的同時(shí)準(zhǔn)確度也得不到保證。菌（毒）種資源數(shù)量龐大，而人工管理方法誤差大，樣本信息容易混亂，遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)定的要求。即使是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)保存的菌（毒）種，也因年代久遠(yuǎn)或樣本雜亂無(wú)章，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力才能找出所需樣本。另外，紙質(zhì)記錄信息是有限的，且實(shí)驗(yàn)室人員流動(dòng)性較大，很多資源信息就在流動(dòng)中丟失，影響了菌（毒）種的信息完整性。人工保存管理菌（毒）種時(shí)，沒(méi)有監(jiān)控和報(bào)警設(shè)備，不僅僅是微生物的活性得不到保障，且一旦外泄，生物安全也無(wú)法保證，這就需要智能技術(shù)和規(guī)范的方法來(lái)統(tǒng)一管理。在此背景下，我們依靠無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)探索出了一套菌（毒）種智能定位信息管理系統(tǒng)，以期建立一套標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，為菌（毒）種的規(guī)范管理和科研開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 RFID 技術(shù)應(yīng)用在菌（毒）種保藏中的優(yōu)勢(shì)

隨著信息化的不斷普及，有很多機(jī)構(gòu)已經(jīng)意識(shí)到信息化在菌（毒）種保藏中的重要作用，但也多采用二維碼儲(chǔ)存信息的方式，而本系統(tǒng)采用的 RFID 技術(shù)與二維碼相比具有很多優(yōu)勢(shì)，如體積小、不易磨損、無(wú)需人機(jī)面對(duì)、不怕結(jié)霜等，因此，RFID 智能定位信息管理系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用是必然的。

在實(shí)際操作中，RFID 智能定位信息系統(tǒng)主要分為信息錄入、綁定簽發(fā)、入庫(kù)、出庫(kù)、銷(xiāo)毀等流程。在系統(tǒng)中錄入即將入庫(kù)的菌（毒）種信息后，將準(zhǔn)備好的菌（毒）種貼上標(biāo)簽放進(jìn)芯片管中，利用與系統(tǒng)匹配的簽發(fā)器將菌（毒）種綁定簽發(fā)后，放入機(jī)柜或超低溫冰箱完成入庫(kù)。入庫(kù)后，可在系統(tǒng)中查詢已入庫(kù)的菌（毒）種信息，及時(shí)判斷信息完整性和準(zhǔn)確性。出庫(kù)時(shí)，只需在系統(tǒng)中生成出庫(kù)訂單，搜索查找所需菌（毒）種的位置，打開(kāi)相應(yīng)的機(jī)柜抽屜或超低溫冰箱，拿出菌（毒）種，完成出庫(kù)。若發(fā)現(xiàn)菌（毒）種失去應(yīng)用價(jià)值或者死亡，即可在系統(tǒng)中進(jìn)行銷(xiāo)毀步驟，過(guò)程與出庫(kù)類似，取出后銷(xiāo)毀即可。

基于傳統(tǒng)菌種保藏管理方式的局限和不足，RFID 技術(shù)的出現(xiàn)可以很好地彌補(bǔ)這些缺陷。

⑴管理更便捷：人工管理方法耗時(shí)耗力，RFID 技術(shù)可以存儲(chǔ)大量文本信息，保藏的菌（毒）種信息全部通過(guò)電子標(biāo)簽信號(hào)錄入到菌種信息管理系統(tǒng)中，無(wú)需通過(guò)紙質(zhì)記錄，大大方便了管理者。實(shí)驗(yàn)人員可以在系統(tǒng)中隨時(shí)查找菌種存放位置和信息，時(shí)刻監(jiān)控微生物的狀態(tài)，為菌（毒）種的存放、提取和使用都提供了極大的便利，也為科研人員節(jié)約了大量時(shí)間。

⑵管理更高效：RFID 技術(shù)存儲(chǔ)信息時(shí)，可以快速讀出、修改、保存菌（毒）種信息，讀取效率非常高，易于識(shí)別，一個(gè)電子標(biāo)簽可以存儲(chǔ)大量?jī)?nèi)容，真正做到高效管理。實(shí)驗(yàn)人員在讀取菌（毒）種信息時(shí)，只需一個(gè)讀卡器，識(shí)別電子標(biāo)簽后，菌（毒）種的唯一編碼就會(huì)和信息綁定，整個(gè)過(guò)程不超過(guò) 3 秒鐘。

⑶安全性更高：整套信息系統(tǒng)具有視頻監(jiān)控、防盜裝置、報(bào)警裝置、溫濕度監(jiān)控等，可有效防止資源丟失或因溫度變化而造成菌（毒）種死亡，最大程度地保證了微生物的安全性和活性，防止資源浪費(fèi)。另外，RFID 標(biāo)簽體積小，可以裝載在保存管中，并且耐低溫高溫，不受結(jié)霜影響，可以長(zhǎng)期使用，保證信息的完整性。

2 RFID 系統(tǒng)在菌（毒）種保藏中的實(shí)際應(yīng)用

開(kāi)展疾病防控、科研開(kāi)發(fā)等工作后，勢(shì)必會(huì)積累大量病原微生物的數(shù)據(jù)資料，且會(huì)不斷增添新信息。隨著科學(xué)研究的深入，原有的信息也需要不斷更新。在沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下，菌（毒）種的存取、資料的整理統(tǒng)計(jì)、新信息的追加都需要許多人力、消耗許多時(shí)間才能完成，且人為因素出現(xiàn)差錯(cuò)的幾率較大，造成資料保存不完整。長(zhǎng)此以往，許多研究開(kāi)發(fā)工作也將被延誤。

該系統(tǒng)整體上包括智能定位信息管理系統(tǒng)、移動(dòng)平臺(tái)、溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)四個(gè)部分，極大地保障了資源的信息安全、樣本溫濕度控制及生物安全。其中，智能定位信息管理系統(tǒng)采用網(wǎng)頁(yè)版的模式，又可以細(xì)分為多個(gè)模塊，包括系統(tǒng)管理、菌種管理、病毒管理、樣本管理和查詢統(tǒng)計(jì)。進(jìn)入信息系統(tǒng)后可以實(shí)現(xiàn)多種功能，如自動(dòng)生成菌（毒）種目錄、信息錄入、簽發(fā)、入庫(kù)、取用和銷(xiāo)毀等。

2.1 菌種管理

該系統(tǒng)具備自動(dòng)生成菌（毒）種目錄管理功能，使得保藏的菌（毒）種的種類一目了然，查找方便快捷，不易出錯(cuò)。實(shí)際操作時(shí)，在菌種信息管理目錄下，可以直接導(dǎo)入已登記的菌種信息，也可在系統(tǒng)中利用菌種信息登記表直接編輯錄入菌種信息，且每個(gè)菌種被賦予唯一編號(hào)。網(wǎng)頁(yè)版的優(yōu)勢(shì)在于遠(yuǎn)程操作的便捷，且可以滿足多個(gè)賬號(hào)同時(shí)登錄操作，可以做到一人一機(jī)，快速錄入信息，提高工作效率。菌種信息錄入系統(tǒng)后，即可進(jìn)行菌種簽發(fā)功能，將凍干菌種放進(jìn)底部嵌入 RFID 智能芯片的菌種管中，在簽發(fā)器上進(jìn)行簽發(fā)綁定操作，只有經(jīng)過(guò)簽發(fā)后的菌種才可進(jìn)入菌種庫(kù)中。菌種簽發(fā)完成后，在管理系統(tǒng)中打開(kāi)菌種庫(kù)機(jī)柜抽屜，將簽發(fā)后的菌種保藏于機(jī)柜中，菌種入庫(kù)才算完成。

2.2 病毒和生物樣本管理

病毒和生物樣本的信息管理與細(xì)菌稍有不同，信息輸入過(guò)程仍在網(wǎng)頁(yè)版的信息管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，但病毒和生物樣本存放于樣本盒中，為滿足批量簽發(fā)的需求，我們將病毒和生物樣本的入庫(kù)過(guò)程放在了客戶端版本的移動(dòng)平臺(tái)上，該客戶端與網(wǎng)頁(yè)版信息管理系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，可以相同的賬號(hào)登錄。在客戶端上搜索到錄入系統(tǒng)的病毒或生物樣本信息后，選中該條信息，錄入即將入庫(kù)的冰箱編號(hào)和具體位置，利用套在標(biāo)準(zhǔn)管外的 RFID 套管，即可進(jìn)行掃描簽發(fā)，未簽發(fā)的樣本在屏幕上顯示為黃色，已簽發(fā)的顯示為紅色，通過(guò)顏色的辨別，及時(shí)糾正錯(cuò)誤，減少數(shù)據(jù)信息的誤差。

2.3 保藏的多樣化和可溯源性

網(wǎng)頁(yè)版信息管理系統(tǒng)和移動(dòng)平臺(tái)的成功對(duì)接，完美解決了菌（毒）種、病毒和生物樣本需要不同保存條件的矛盾，利用一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了資源保藏的多樣化。菌（毒）種和生物樣本入庫(kù)之后，我們?nèi)匀豢梢詫?duì)其信息進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，若資源出庫(kù)被有效利用后，有科研成果產(chǎn)出，我們可以隨時(shí)將相關(guān)信息錄入系統(tǒng)中，使得保藏庫(kù)中的資源信息更完善更系統(tǒng)。被編號(hào)的菌（毒）種一旦被銷(xiāo)毀，該編號(hào)也不會(huì)存在，這可以保證未來(lái)科研工作中菌（毒）種來(lái)源的可靠性和唯一性。除此之外，在系統(tǒng)中設(shè)有管理員，只有管理員開(kāi)放相應(yīng)權(quán)限，各用戶才可以實(shí)現(xiàn)具體功能，而每個(gè)操作過(guò)程都會(huì)在系統(tǒng)中形成記錄，這就使得資源的入庫(kù)、出庫(kù)、使用或銷(xiāo)毀等各個(gè)操作過(guò)程都有據(jù)可查，可以了解資源的利用途徑，也為保障生物安全加了一道防線。

2.4 微生物資源的使用及銷(xiāo)毀管理

菌（毒）種信息管理系統(tǒng)最主要的應(yīng)用目的是保證病原微生物資源能安全合理的使用和開(kāi)發(fā)，而本套基于 RFID 技術(shù)的信息管理系統(tǒng)可以很好地保證此功能。傳統(tǒng)的方法是在紙質(zhì)版或者利用 Excel 表格的形式，人工記錄菌種的名稱、實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、來(lái)源、分離日期、形態(tài)特征、生化特性、流行病特征等信息，繁瑣又耗時(shí)，且容易出錯(cuò)。而利用 RFID 標(biāo)簽技術(shù)之后，可以將信息一次性導(dǎo)入菌種信息管理系統(tǒng)中，便可隨時(shí)調(diào)取菌種信息進(jìn)行查看，存放的位置也一目了然。若科研人員想查詢菌（毒）種庫(kù)中是否保藏有所需的病原微生物時(shí)，只需保藏人員在信息管理系統(tǒng)中輸入主要信息，便可查詢。菌（毒）株需要出庫(kù)時(shí)，可在該系統(tǒng)中創(chuàng)建出庫(kù)訂單，自動(dòng)生成訂單編號(hào)后，填上領(lǐng)取人信息，按照指定存放位置，即可取出菌（毒）株，在保障生物安全的情況下，移交給客戶。此外，若保藏人員發(fā)現(xiàn)保藏的菌（毒）種死亡或者失去保藏價(jià)值的話應(yīng)立即銷(xiāo)毀，此時(shí)只需在系統(tǒng)中創(chuàng)建銷(xiāo)毀訂單，查詢到需銷(xiāo)毀菌（毒）種的編號(hào)和存放位置，取出后即可銷(xiāo)毀，此編號(hào)也不會(huì)再賦予其他菌（毒）種，保證編號(hào)唯一性。

3 討論

3.1 菌（毒）種保藏發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，生物安全越來(lái)越受到國(guó)家的重視，已經(jīng)將其納入國(guó)家安全戰(zhàn)略中，因此，病原微生物資源的妥善保藏和利用就凸顯出重要地位。菌（毒）種保藏的核心就是將一定區(qū)域內(nèi)的病原微生物資源收集、整理、保存起來(lái)，建立完整的菌（毒）種資源庫(kù)，一方面可以防止外泄引發(fā)生物恐怖襲擊、重大傳染病暴發(fā)等生物安全事故，另外可以整合資源，作為科學(xué)研究的支撐，實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值的最大化[7-8]。

3.2 資源信息追根溯源

基礎(chǔ)科研的主要目的在于實(shí)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，生產(chǎn)出具有使用價(jià)值的醫(yī)藥產(chǎn)品，也是為疾病防控做出一定貢獻(xiàn)[9-11]。在醫(yī)學(xué)科研工作中，菌（毒）種作為主要研究對(duì)象，其背景資料完整清晰，信息準(zhǔn)確是基本要求，該系統(tǒng)的應(yīng)用正是整合了微生物資源，信息完整，保存條件規(guī)范統(tǒng)一，且具備可追溯性，通過(guò)系統(tǒng)查詢提供的菌（毒）種是科研工作的最佳選擇。一旦從系統(tǒng)中出庫(kù)后的菌（毒）種有任何科研產(chǎn)出成果，都可以及時(shí)補(bǔ)錄到系統(tǒng)中，可作為未來(lái)進(jìn)一步的研究資料，大大方便后續(xù)科研人員。

3.3 實(shí)現(xiàn)病原微生物的資源共享

菌（毒）種信息管理系統(tǒng)建立后，能夠系統(tǒng)化地完成對(duì)菌（毒）種的信息收集、鑒定、入庫(kù)、出庫(kù)、銷(xiāo)毀等一系列流程，更能讓資源在不同實(shí)驗(yàn)室之間形成無(wú)縫對(duì)接。無(wú)紙化辦公已成為必然趨勢(shì)，且網(wǎng)頁(yè)版系統(tǒng)比單機(jī)版能更好地在全國(guó)實(shí)現(xiàn)資源信息共享。目前，在電子標(biāo)簽技術(shù)和其他信息科技技術(shù)的不斷發(fā)展下，大數(shù)據(jù)時(shí)代已悄然而至，菌種資源信息共享也在不斷實(shí)現(xiàn)。這為科研人員的工作提供了極大的便利，更加促進(jìn)了傳染病防治、教學(xué)、科研、藥品和生物制品生產(chǎn)等醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展[12]。

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傅明慧，Email：465020061@qq.com

2018-05-04

10.3969/j.issn.1673-713X.2018.05.016