大型實驗動物設施信息化集成建設的必要性和對策

鄭琳琳， 魏 迅， 吳起亮， 徐汪節

（上海交通大學實驗動物中心，上海 200240）

0 引 言

隨著國家生命醫藥領域的迅速發展及生物安全意識的增強，而實驗動物作為生命科學研究必不可少的研究手段之一，對實驗動物的質量、種類等有了更高的要求［1］，而對開展動物實驗的全過程也提出了更加嚴格規范的管理，傳統的實驗動物設施管理模式跟不上現代實驗動物學科的發展，實驗動物飼養、生物安全和動物福利等管理均面臨新的挑戰［2］。近年來，國內高校加快實驗室管理改革，已推進一系列的實驗室信息化建設［3］。但實驗動物設施作為一類特殊的“活的儀器”實驗室，目前信息化建設尚處于起步探索階段，大多數實驗動物中心設施的管理還均采用信息化的軟件進行管理［4］，主要依據業務需求進行模塊化建設使用和運行，但是線上和線下的銜接還需要大量的人力去完成，面對大型動物設施全面需求量和服務量成倍增加的現狀，信息化集成建設的必要性日益凸顯［5］。

1 信息化集成建設的必要性

1.1 設施定位不一、管理水平參差不齊

近年來國內高校、研究院均重視和發展實驗動物學科，各地陸續擴建和新建實驗動物設施，面對多設施、大設施的管理，不同地區的發展水平差異較大［6］。主要體現在行政管理模式定位差異，有的為校級服務平臺，組織架構健全，管理規范，而有的則歸為生命、藥學、醫學院等二級單位實驗室，只配備少量管理和飼養人員，服務面較窄，多個設施管理制度不統一［7］。

1.2 模塊分散、運行模式簡單

目前國內大部分實驗動物中心還是以動物飼養為主，對外服務功能集中在倫理審批、動物代購、動物飼養，費用統計等少量業務［8］，各個模塊相互分散獨立，其中動物飼養和費用統計還會因多種因素如校內、校外用戶單價、支付方式的差異仍需要線下去核對，造成管理效率低下，無法實現相關數據的實時呈現和統計。同時，結構功能簡單的運行管理系統，勢必耗費線下大量的管理人力，造成對特定人員依賴性強，同時也造成動物福利、生物安全管控及設備運行維護管理的時效性相應滯后［9］。

1.3 技術服務、儀器管理模塊缺乏

實驗動物作為活的實驗對象，在開展動物實驗前對操作方法和熟練度要求非常高，若非相關專業的學生一般很難在短時間掌握相關的技術，相應配備的儀器也非常少［10］，導致一般實驗動物中心鮮有對外提供動物實驗技術及儀器測試服務，而隨著雙一流建設的快速推進，要求各平臺要發揮自身優勢和能力，全面支撐科研工作，在實驗技術和儀器管理方面加大了技術團隊和硬件設備投入，但還缺乏相應的配套管理［11］。

2 信息化集成建設的對策思考

2.1 整合傳統模塊，提出“一站式服務”理念

逐漸健全的實驗動物標準化體系要求實驗動物設施盡可能加強飼養管理和使用以適應不同國家、省份或者當地的相關法律法規和行業標準［12］。①不可否認標準化程度越高，不合規的風險就越低，②對管理的要求和人員的配合度就越高，相應設施的運行成本和預算也越高，同時，設施服務的科研用戶也會因為過于繁瑣和冗余的規章制度而降低評價［13］。因此，將傳統的功能模塊重新梳理，在原有核心功能模塊動物飼養管理的基礎上增加技術測試服務這個新核心模塊，形成雙核心業務鏈，本著降低學習成本，提升用戶體驗為原則，以動物倫理為先決條件，多方向多模式為用戶提供“一站式”服務方案［14］。

2.2 加強軟硬件配套建設，打造滿終端數字化動物設施

目前大部分實驗動物設施都集中提升設施基本的設備運行自控系統，而在人員管理和屏障安全監測等方面缺少相應的配套建設，造成線下數據和線上數據同步比較困難，在使用過程中會逐漸邊緣化某些重要功能，所以在集成信息化建設關鍵是要加強軟硬件配套建設［15］，打造滿終端數字化動物設施。在人員管理方面具體措施有為屏障全域配套門禁刷卡系統，重要入口設置人臉識別系統、在大樓入口安裝人員準入閘機，以減少未經授權、冒用門禁卡或跟隨、尾隨等進入屏障內的違規事件，數據直接接入違規管理系統，智能化加強對人員的管理；在飼養管理方面為每個飼養套間配便攜信息采集器、智能巡檢平板，便攜籠牌打印機，保證實驗人和飼養人員能快捷及時更新動物飼養數據，采用“一碼通”形式，從動物訂購、到貨、分籠、飼養及安樂死對整個動物實驗進行全流程記錄，確保科研的科學、準確、溯源管理；在儀器測試預約管理方面，配置智能電源控制系統，實驗人只需提前預約儀器，使用時進行上下機的刷卡登記，系統自動獲取使用人、時長、費用等信息，儀器管理員在系統上進行核對確認即可生成費用訂單。

另外建造一間對小鼠全生命周期活動和實驗記錄的數字飼養室，該飼養室配置小鼠數字獨立通風飼養系統（Digital Ventilated Cage，DVC），利用多項傳感技術，在原始飼養籠中可24 h 不間斷采集小鼠飲食、飲水、繁殖、運動等相關的試驗大數據并進行分析，給出相應的可視化統計分析結果，同時也監測籠內飼料、水瓶、溫濕度等動態數據，籠牌采用EPD（電泳顯示技術）全彩水墨屏籠牌代替打印或者更原始的手寫籠牌，可通過WiFi、藍牙和射頻技術實時在線更新動物信息及實驗記錄，并將所有數據均集成到管理系統，為動物飼養管理提供數字化監測基礎［16］。

2.3 多系統聯動，管理與服務內外兼修

集成化的實驗動物管理系統是非常龐大又復雜的系統［17］，對內要滿足規章制度的執行、提升管理水平，對外則要簡化辦事流程，考慮用戶體驗等各方面需求的條件下，需要不同的接口對接各系統，解決信息的重復錄入，數據的物理隔斷等問題。在用戶管理上，對接交大Jaccount統一身份認證管理系統，校內用戶直接在動物中心網站無須注冊直接點擊統一身份認證即可登錄開展相關業務；在財務管理上，對接學校財務管理系統，校外用戶可通過直接掃碼即可對動物中心的賬戶進行充值繳費。內部管理方面，對于門禁系統，自控系統、監控系統、IVC主機管理系統等內網系統的數據權限原則上只查看只報警，不獲取不操作，必要的數據如門禁系統需要實現在線預約／取消實驗室的功能則單獨設立敏感數據單雙向相互交換工作站［18］，確保數據系統的安全運行（見圖1）。

圖1 信息化系統技術架構模型

2.4 優化功能索引系統，加強使用操作培訓

實驗動物中心官方網站的功能除了對外展示宣傳、通知公告，另外非常重要的一個功能就是管理系統的功能索引［19］，集合業務入口，是建立人機交互的關鍵。因此，在進行網站建設的時候，優先建立宣傳和功能2 個一級菜單，風格鮮明但又可整合到同一界面，宣傳的同時凸顯便捷的功能入口，功能菜單下設2 級子菜單，對于不同需求的用戶無論在網站的哪個界面，均能在3 個頁面內找到需要的業務入口或解決需求的聯系方式，解決大系統難操作的共性問題，極大提升用戶體驗。另外，通過宣傳通知、培訓交流、視頻講解、圖片展示、留言反饋等多途徑多形式去給用戶介紹使用操作，不斷優化和升級相關功能，滿足不同用戶的需求。

3 結 語

實驗動物中心隨著新實驗動物設施的啟用，在新網站管理系統建設上重新打造集成化信息管理系統和多模式的宣傳及功能前端設計，平衡了內部管理和用戶體驗之間的需求，在滿足現有30 多家單位、200 多個課題組，1 000 余在線用戶使用的前提下，升級系統后將極大提高用戶的服務面度和廣度，另一方面，集成化系統的運行和重要數據量的增加，對承載的服務器、存儲空間、安全監管都提出了更高的要求［20］，中心的網站管理系統依托交大的云服務，在網絡信息中心的統一管理下，提高中心內部管理人員專業水平，確保開發和運維的技術支持24 h隨時響應，在實際運行匯總還要根據需求與時俱進適度調整和更新，保證實驗動物設施安全穩定的運行，為學校的科研工作提供有力支持。