綜合醫院科研公共平臺智能化管理系統功能介紹與運行實踐

楊燕，周迪，李芬，劉慎沛，鄒婧睿

作者單位：430030 武漢，華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院實驗醫學研究中心（楊燕、周迪、李芬、劉慎沛）；科研處（鄒婧睿）

大型綜合醫院科研公共平臺為醫院科研提供儀器使用與技術服務，是醫院科研項目實施的重要保障[1]。華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院科研公共平臺成立于1995年，其初衷是實現大型貴重儀器的專管共享。科研公共平臺獨立于各課題組運行，負責大型儀器設備的購置與管理，平臺技術人員負責儀器使用方法的建立與完善，為醫院科研項目實施提供支撐。經過二十多年的發展，平臺現有實驗面積 2000 余平方米，擁有各類實驗儀器 200 余臺（套）。隨著儀器數量的增多，管理上的問題慢慢顯現：①平臺無法做到 24 小時開放，不能滿足科研人員需求；②儀器設備使用效率低下，空置與使用沖突同時存在，如預約取消時不能及時告知，造成儀器空置，現場預約可能因各種原因造成使用沖突等；儀器的使用實時監管難度大，儀器使用情況和運行狀態無法真實記錄，不利于儀器損壞時的溯源；③實驗室管理粗放，無法做到精細化管理，管理人員的職責和作業流程欠規范，管理工作負擔較重，如繁瑣的協調和管理工作，往往由于流程和職責不明等原因，占用了管理人員的大量時間，降低了其工作效率，特別是每年年底統計工作量時，要對學生入室登記、儀器使用登記與加班登記進行手工錄入，極大占用了管理人員設備維護與技術開發時間。

鑒于以上傳統管理模式的弊端，同濟醫院科研公共平臺根據自己的需求，委托公司開發了一套實驗室智能化管理系統，實現了對儀器設備、儀器操作者、儀器使用效率統計和實驗室安全等方面的精細化管理，以“主管部門-單位領導-管理員-科研人員”的管理線對平臺進行層級管理，各級人員職責明確，流程清晰。平臺的運行井然有序、發生問題能夠追根溯源、制定決策高效客觀。

1 實驗室智能化管理系統功能介紹

實驗室智能化管理系統由硬件和軟件結合組成。其中硬件系統包括儀器控制器、冰箱控制鎖、環境溫濕度檢測儀、門禁刷卡器和攝像頭等，軟件包括儀器共享系統、實驗室安全系統、環境檢測系統和信息發布系統等。科研人員通過線上提交申請、接受審核、開通權限、儀器預約等操作進行科研活動；平臺管理員通過資料管理、權限管理、儀器預約、計費管理、發布信息等方式進行日常管理；主管部門通過運行數據的分析統計，統籌設計與優化流程。利用實驗室智能化管理系統，可以將科研公共平臺規章制度工具化、入室工作流程化、管理分工明確化、開放共享有效化，從而實現平臺運轉數據化，極大提高平臺的使用效率。實驗室智能化管理系統包含四大模塊，分別為儀器共享系統、共享支持系統、信息發布系統與實驗室安全系統，下面通過對系統各模塊的介紹來了解該系統的功能。

1.1 儀器共享系統

儀器共享系統是實驗室智能化管理系統的核心組成部分，由儀器控制器、預約系統、收費系統和數據系統組成。該部分可將儀器使用流程化，通過人員管理和儀器管理，實現儀器使用權限、使用記錄的管理，儀器損壞時能憑記錄查找責任人。科研人員申請入室后，平臺管理員依托系統對入室人員進行培訓管理，查看入室人員的培訓記錄，避免無資質人員進入實驗室或使用儀器。通過對儀器實行預約管理和收費管理，提高實驗室的使用效率和有序性，實現開放共用。科研人員在儀器使用完畢后，可將實驗結果上傳服務器，在自己實驗室的終端下載，保證實驗數據的真實性并能實現實驗數據的溯源管理。該模塊還能夠以圖表形式展現實驗室運行的各種數據，為實驗室管理政策的制定提供客觀依據。

1.2 共享支持系統

共享支持系統包括試劑耗材與消毒物品的定向管理。對于儀器專用耗材與平臺公用耗材，可通過掃碼實現耗材的信息化管理，系統可自動記錄物品取用的時間和取用人，從而使實驗室的耗材管理井井有條。

1.3 信息發布系統

信息發布系統能確保信息及時準確傳達。實驗室不僅是進行科學研究的場所，還是各種科研信息交流的場所，如實驗室舉辦的學術講座、入室培訓、開放預約信息、儀器使用情況、臨時安全規定、違規處罰通告、公共活動通知等，需要及時告知每一位在室人員，信息發布系統能夠承載這項功能。

1.4 實驗室安全系統

實驗室安全系統由門禁系統、視頻監控系統、冰箱智能控制鎖和危化品管控系統組成，以確保實驗室的整體安全。門禁系統是實驗室對外開放的第一道防線，可保證只有經過培訓得到授權的科研人員才可進入。視頻監控系統 24 小時運行，可 360° 無死角監測實驗室內人員與儀器使用異常。利用冰箱智能控制鎖，系統可監控和顯示冰箱的溫度變化、設定冰箱使用人員的權限、記錄冰箱使用日志。危化品管控系統配有專門的危化品專柜，毒麻藥品等采用雙人雙卡開啟模式，劑量稱重實時記錄，系統可查詢開啟時間、開啟人、所取劑量等，保證藥品的使用安全，杜絕無資質或無權限人員取用危險品。

2 實驗室智能化管理系統運行實踐

實驗室智能化管理系統在平臺運行以來，取得了比較理想的效果。現結合平臺實際工作情況，分別通過對“物”的管理、“人”的管理以及其他管理三個方面的敘述將系統運行實踐總結分享。

2.1 對“物”的管理

2.1.1 實驗用“物”的管理 所謂的實驗用“物”管理包括儀器設備、實驗數據、實驗耗材、實驗試劑、消毒物品以及費用管理。

⑴儀器設備管理：儀器設備是科研公共平臺的基礎，公共平臺沒有儀器就不會存在[2]。平臺儀器設備通過儀器控制器接入實驗室智能化管理系統。每臺儀器由超級管理員錄入系統并分配給相應的儀器管理員，儀器管理員首先對科研人員（以下稱用戶）進行培訓，再根據培訓反饋對用戶授予不同的使用權限。儀器管理員還可以根據儀器的操作特點編制預約策略，我們的預約策略設置有“儀器使用預約”和“送樣檢測”兩種方式。如果用戶自己能熟練操作某臺儀器，可直接利用“儀器使用預約”策略預約儀器，可授權 24 小時開放使用；如果用戶自己不能獨立操作該儀器，則只能在儀器管理員陪同下操作儀器，或可利用“送樣檢測”策略預約，由儀器管理員幫助操作儀器完成檢測。用戶在使用儀器的同時，后臺生成上機記錄，管理人員可查詢及溯源真實的儀器使用情況。此外，儀器在使用過程中如出故障，用戶可立刻通過系統報修，方便儀器管理員及時處理，即使在下班時間，管理員也能通過手機端遠程指導用戶排除故障，極大地提高工作效率。

⑵實驗數據管理：用戶使用儀器完成的實驗數據可以通過內網上傳保存，我院計算機中心專為科研公共平臺的管理系統預留有存儲空間。用戶或儀器管理員完成檢測后，將數據上傳至內網存儲空間，用戶可在自己電腦登錄內網查看與下載數據。數據暫定保存三年，用戶只有上傳、下載數據的權限，不能進行數據的修改與處理操作，從而保證了實驗數據的真實性并能實現實驗數據的溯源。

⑶實驗耗材管理：公共平臺耗材包括儀器專用耗材與常規耗材。系統可設置最低庫存量為觸發信息推送的“紅線”，如到達此“紅線”庫存量，系統會自動推送信息給管理員，管理員可以及時購置耗材補充庫存，從而避免延誤實驗進度，也使得繁瑣的實驗室耗材管理得以井井有條。

⑷實驗試劑管理：公共平臺的實驗試劑管理包括常規試劑管理與危險化學品管理，尤其是危化品的管控，盡管國內各項制度規定了危化品需專人專柜，但硬軟件的不足，往往大多流于形式。利用實驗室智能化管理系統，可將危化品由科研公共平臺統一購買，各課題組按需求領用，改變普遍存在的危化品由各科室單獨購買的現象，目的是減少危化品多點存放不易管理的弊端，提高安全性。平臺除在制度上嚴格審核保管人員資質外，危化品管理采用雙人雙卡開啟模式，系統自動記錄開啟時間、取用人、所取劑量等，杜絕無資質或無權限人員取用危險品。

⑸消毒物品管理：為控制安全隱患，科研公共平臺設有專門的消毒供應中心，負責醫院科研物品的消毒工作。平臺配備了消毒物品存儲柜，與系統結合使用。平臺預先根據各實驗室消毒包裹的量發放金屬二維碼吊牌，每個消毒包裹配備一個二維碼；通過掃碼，消毒員可將消毒物品存放信息發送給用戶，方便用戶及時取走，提高了消毒物品存儲空間的利用率。

⑹費用管理：平臺實行預繳費制度，用戶使用平臺儀器或場地需收取一定的費用，該費用在用戶完成入室流程后，根據實驗計劃由管理人員核算。費用管理模塊包含兩個子模塊：①儀器使用與耗材費用，采用即用即扣方式從用戶賬戶即時劃扣；②場地使用費用，如生物安全二級實驗室的使用、層流室的使用、細胞間的使用等，用戶使用此類場地需占用一定時間，系統按周期計費的方式扣除費用。科研平臺的服務收費，目的不是創收只是作為管理的一種輔助工具，如實現費用管理后，大多用戶能做到課題結束及時退出，提高了平臺利用效率。

2.1.2 儀器使用情況統計 儀器使用情況及儀器使用效率是評估公共平臺是否正常運行以及單位領導購置儀器決策的依據[3]，實驗室智能化管理系統后臺能自動統計儀器使用各項指標，如使用次數、使用時長，還可對同一類儀器使用數據進行對比。圖 1 顯示了 2021年1月–2021年3月期間部分儀器使用情況。

圖1 2021.1–2021.3 期間儀器使用情況（A：次數統計；B：時長統計）

對同一類儀器，可以比較哪一臺使用率比較高。公共平臺有新舊兩臺超速離心機（新儀器型號：OPTIMA XPN-100；舊儀器型號：OPTIMA L-80XP），新儀器在 2月份開始啟用，在 2021.1–2021.3 期間運行情況如圖 2。從圖 2 可看出，新儀器運行很順暢，在3月份使用時長就超過了舊儀器。

圖2 新舊兩臺超速離心機運行情況比較

除此之外，系統還可以直觀顯示某種儀器的使用效率，以 OPTIMA L-80XP 超速離心機為例，在 2021.1–2021.3三個月共 89 天時間內，系統假定儀器每天運行 8 小時，則假定運行時長為 720 小時。在此期間，儀器實際運行時長 445.08 小時，平均每天運行 5.0 小時，使用率 61.82%，如圖 3所示，儀器使用情況一目了然，這不僅為實驗室的運行效率提供客觀數據，也為后續實驗室的儀器購置提供依據。

圖3 OPTIMA L-80XP 超速離心機使用情況

2.2 對“人”的管理

2.2.1 人員入室管理 這里的“人”指的是入室科研人員，主力軍是學生。作為共享平臺，人員管理是科研公共平臺的重要工作，包括人員資料管理、培訓考核管理和人員權限管理。

⑴人員資料管理：“人員資料”頁面顯示注冊人員姓名、卡號、手機號碼、身份、單位、導師、入室考核狀態、賬戶狀態等。平臺設立了微信公眾號，科研人員在線注冊后可進行微信端綁定，方便接收信息與預約儀器。值得一提的是，系統將實驗室門禁卡整合進了醫院職工與學生一卡通中，不必額外增加用戶卡片數量。平臺管理員根據人員資料信息進行角色管理，如是導師還是學生、是院內人員還是院外人員等。對同一導師名下學生以“課題組”形式統一管理，方便導師查看學生儀器使用情況及上傳的實驗數據，利于導師掌控課題進度。

⑵培訓考核管理：平臺管理員依托系統對入室人員進行培訓考核管理，避免無資質人員進入實驗室或使用儀器。培訓考核管理包括實驗室安全培訓與儀器使用培訓。實驗室安全培訓為線上測試，管理員根據實驗室安全相關知識（包括實驗室生物安全相關法律法規、實驗室生物安全危險因子、實驗室生物安全防護及廢棄物處理、實驗室化學品安全、水電安全等）編制試題庫，上傳系統，用戶在申請入室頁面在線答題。試卷由題庫隨機產生 100 題，每題 1 分，80 分為合格。申請人答題合格后才能繼續入室流程。儀器使用培訓則分為線上視頻講授與線下上機操作兩部分，儀器管理員將自己負責管理的大型精密設備相關培訓內容上傳至系統，用戶在申請該儀器使用時需首先完成線上學習，再結合線下一對一上機操作完成儀器培訓。儀器管理員根據用戶掌握儀器操作的熟練程度分級授權：能獨立熟練操作的用戶可授權24 小時使用，不能獨立使用的授權正常上班時間使用。

⑶權限管理：權限管理模塊可為系統賬戶授予不同的使用權限。所有注冊用戶都可以按照儀器編號、名稱等關鍵詞檢索儀器，方便用戶查找、預約。超級管理員進行系統的全面管理，包括錄入新儀器、錄入培訓考核試題庫、分配儀器管理員的儀器管理權限等。儀器管理員可以對其管轄儀器編輯預約策略、網上審核、上傳說明書和操作程序等。使用者賬戶只能申請使用并填寫樣品說明，不能更改儀器信息。

2.2.2 人員狀態統計 實驗室智能化管理系統自帶統計功能，方便查看平臺注冊賬戶狀態。圖 4 顯示 2021年1月–2021年3月平臺在冊的人員狀態。

圖4 2021.1–2021.3 平臺人員狀態統計（A：注冊賬戶身份狀態分布；B：人員入室狀態分布；C：人員賬戶狀態分布；D：新用戶入室分析圖）

通過注冊賬戶身份（圖 4A）、入室狀態（圖 4B），管理員可以清楚了解平臺使用人員組成、入室人數以及申請入室人數；通過查看人員賬戶狀態（圖 4C），管理員可以及時了解“未開卡”人數、“未培訓”人數，提醒相關工作人員掌握工作進度；圖 4D 中新用戶入室分析圖呈現“笑臉”型，這是因為 2021年2月正值農歷新年，學生在休寒假。這種自動收集的數據有利于平臺管理員及時了解信息，快速做出調整，大大提高了管理效率，減少了管理人員的工作負擔。

2.3 其他管理

⑴視頻監控管理：安全是實驗室運行的第一要務，特別是在 24 小時開放的情況下，保證實驗室安全更是管理者的首要考慮[4]。借助視頻監控系統，平臺制定了安全員值班制度，每天早上安全員到監控室調取前一天錄像，查看有無操作人員違規問題，有無安全隱患問題，有無意外情況發生，以保證實驗室財產安全。

⑵環境監控管理：武漢地區潮濕多雨，特別是梅雨季節，空氣濕度大，對儀器設備不利。通過系統中的環境監測儀，在電腦終端或手機端均可方便隨時查看環境的溫濕度，及時采取措施，避免長時間高濕度的空氣對儀器造成損壞。

⑶信息發布管理：系統可以在網站或者以短信形式推送信息。例如，當科研人員線上或者線下使用儀器過程中出現故障等情況時，系統可及時告知相關管理人員，方便管理員及時處理問題，提高工作效率。另外，科研人員如預約儀器使用后要臨時取消，也可利用信息發布模塊及時推送信息，方便其他人使用儀器。

在系統運行過程中我們也發現不少問題，主要集中在軟件使用方面以及不同儀器的預約策略設置方面，需要與工程

師溝通不斷完善系統設置。還有一類問題比如人員管理中如何避免用戶持別人的“一卡通”刷卡，目前的系統設置解決不了，只能通過制定懲罰措施減少此類事件。我們在系統中設置了信用分，發現使用他人一卡通的扣信用分，多次扣分后，降低儀器使用權限，屢教不改的禁止進入平臺使用儀器；發現用別人“一卡通”超權限使用儀器的，一經發現，雙方都要受到懲罰。總之，實驗室智能化管理系統可以根據管理需求不斷完善，也許在后續的升級換代中可以使用“刷臉”代替“刷卡”,解決冒用“一卡通”情況。

3 結語

隨著科學技術的飛速發展，技術迭代迅速，科研公共平臺的運行模式應與之相適應[5]。實驗室智能化管理系統的應用，能在保障安全的前提下，解決平臺 24 小時對外開放的難題；并使儀器的使用及監管更加直觀，提高了儀器使用率，給科研人員帶來了更多便利；此外，實驗室智能化管理系統極大地簡化了平臺工作人員的管理流程，由人工化轉變為信息化，將技術人員從繁瑣的事務中解放出來，將更多的精力投入到儀器使用和培訓中；最后，醫院管理部門可通過線上的相關數據分析，為公共平臺的發展提供決策依據，同時也能為其他專科實驗室購置儀器設備時提供審批依據。當然，科研公共平臺的管理不僅需要建設智能化管理系統，還需要完善監督、評價與考核等長效機制，不斷強化技術人員的信息化服務及科研人員的規章制度遵守意識，方能為實現公共平臺的良性發展、為醫院科研發展及學科建設提供持續動力。