实验室仪器管理系统的设计与实践

吕狄亚，曹 岩，董 昕，李 育，娄子洋，丁德英，朱臻宇

（第二军医大学，上海 200433）

实验室仪器管理系统的设计与实践

吕狄亚，曹 岩，董 昕，李 育，娄子洋，丁德英，朱臻宇*

（第二军医大学，上海 200433）

为实现大型仪器资源最优化配置，构建实验室仪器管理系统，包括用户模块和管理员模块，在用户模块中，注册用户可进行样品登记和预约测试项目，并通过条形码扫描系统自动获得测试报告，真正实现自动化送样及取样。在管理员模块中，管理员可对注册用户及大型仪器设备进行全方位管理。

大型科学仪器；实验室仪器管理系统；信息化管理

近年来，仪器测试中心已成为高校发展的重要组成部分，大型仪器设备的建设是仪器测试中心必备的基础条件。测试中心是学校教学、科研、学科建设和管理水平的重要标志，不但要满足实验教学的需要，还要为科研和学生的创新性发展提供保障[1]。然而，传统的实验室管理模式中，设备的利用率较低，不能充分发挥其应有的作用[2]。此外，还存在数据记录繁琐、数据无法备份而造成丢失等问题。因此，如何避免先进科学仪器的资源浪费，实现大型科学仪器资源的最优化配置及共享已成为高校仪器测试中心建设迫切需要解决的问题[3]。只有仪器管理手段信息化、科学化，才能提供优质的技术服务以满足科研的需要。因此，针对大型仪器设备管理存在的问题，本中心开发并建设实验室仪器管理系统，运用计算机网络技术、软件集成系统和信息平台，实现设备共享、自动记录设备运行状态、数据自动备份以及用户自主送样、取样等功能。

1 存在的问题

本院分析测试中心拥有大型质谱仪器4台，核磁共振仪器2台，流式细胞仪1台，液相色谱仪1台，紫外、红外检测仪器各1台。配有专职管理人员10名，本院分析测试中心一直采用传统的书面登记、电话预约、口头预约等方式，无形中给仪器管理人员带来了很多琐碎的工作。比如，可能因为一名学生预约出错而影响测试样品的进度，导致他人到既定预约时间做不成实验的情况出现[4-5]；中心每天样品测试服务需求量非常大，仅仅依靠仪器自动存储数据，无法对数据进行系统化管理；测试完成后，送样人需等待仪器管理人员分析并给出测试结果，无法自行获取，耗时耗力；送样人很多时候要为了不同仪器的测试结果找不同的仪器管理员，无法在同一台终端上获得不同仪器的测试报告，做不到仪器间的数据共享。基于以上问题，结合测试中心的实际情况，根据仪器实际使用情况，我们开发了一套送样人自主登记、预约测样、取报告以及原始数据保存信息管理系统。该服务系统避免了在送样多的情况下造成的样品紊乱、送样信息紊乱的问题，提高了各仪器的使用率。该系统的建立，不但实现了仪器设备使用信息化管理，而且实现了实验室仪器的开发与共享。

2 实验室仪器管理系统的技术基础

实验室仪器管理系统基于网络管理工作平台，包括用户注册、自动预约、有序测样、条形码自动取样、计算样品累计数量等。该系统通过内部局域网的模式，以Visual Studio 2010为开发环境，运用Asp的编程框架，结合Microsoft SQL Server 2010数据库技术[6]。另外，引入专用读卡器、条形码扫描仪，开通仪器预约登记系统，用户登录方便，管理员可进行科学管理，为系统提供可靠、安全、有效的智能数据平台。

2.1 内部局域网

采用C/S模式（客户/服务器模式）的结构，通过专门的服务器提供局域网之间连接和数据转换服务。主要由中间件（Middleware）、客户应用程序（Client）及服务器管理程序（Server）3个部件组成。中间件主要协同客户应用程序与服务器管理程序满足用户查询管理数据的需求；客户应用程序是系统中用户与数据进行交换的组件[7]；服务器管理程序则起到管理系统的作用。C/S模式在不依赖外网环境的前提下，将任务分配给客户端和服务器端，大大降低了系统的通讯费用[8]。

在与外网连接时，采用B/S模式（浏览器/服务器模式），不需要专门的网络硬件环境，基于Web仪器服务与管理技术平台，通过服务器上安装的SQL Server数据库，用户计算机上只需安装Internet Explorer浏览器，即可实现数据的交互与传递[9-10]。

2.2 专用读卡器

无论校内、校外客户还是仪器管理方要测试样品，必须通过仪器管理者认证并为其注册，校内外都以课题组负责人为核心，为其组内成员建立相应账户。用户只需携带校园卡或是普通非接触式IC卡，经仪器负责人登记个人相关信息，包括所属科室、课题组负责人、联系方式，经审核通过后，便可进行自主送样、取结果。校外客户仅需携带符合规范的IC卡，经仪器负责人登记个人相关信息、所属院校相关信息、课题组负责人、联系方式，经审核通过后，也可进行自主送样、取结果。送样者可实现自主化送样、取得测试报告，仪器管理员可实现人员信息登记、样品信息查询、系统管理等功能。

2.3 条形码扫描仪

样品信息登录完成后，系统会自动给出每个样品的专属条形码，即样品“身份证”，贴于样品管上，便于仪器管理员根据样品送样的先后顺序，按照条形码名称自动扫描进入仪器序列中，待仪器进行分析和检测，有效地避免了样品间的混淆。与此同时，系统也会自动打印出送样申请单，每张申请单上的条形码与样品上的条形码相对应，用户只要将申请单在条形码扫描仪上进行扫描，即可查询样品排队或测试信息，比如，“样品正在测试”“打印报告单”“测试报告正在打印”等信息。

3 实验室仪器管理系统总体设计

3.1 用户模块

（1）用户注册。校内用户经导师许可，方可携带校园卡进行注册，填写详细信息，包括所属科室、课题组负责人、手机号码，此类信息都自动存储于仪器管理系统中（见图1）。进行用户信息管理的优点在于，第一，便于在样品测试出现问题时及时找到送样人；第二，便于日后进行各课题组测试数据的统计；第三，系统可以随时提供课题负责人进行课题组成员预约设备申请信息的统计，查看该组情况，及时统筹安排。

图1 用户注册流程

（2）自主送样预约登记。针对委托送样，送样单的填写按照仪器的特性进行设计。为避免使用他人信息，采用校园卡进行刷卡后登入，登录该系统后，系统会自动给出申请者独有的申请单编号，左侧显示送样人的姓名、联系方式、科室及课题负责人（见图2），如出现差错，可取消送样并联系仪器管理员。若确认无误，可进行下一步测试申请单的填写。

图2 样品送测示意图

选择需要进行预约测试的仪器，输入样品信息，包括样品测试类型、样品名称、分子量、分子式、样品特殊要求。输入完成后，对样品信息进行再次核对，核对无误后，点击完成申请并打印测试申请单及样品专属条形码，并将条形码贴到样品上，保留“送样单”。

（3）用户自主取结果。用户只要将申请单在条形码扫描仪上进行扫描，即可知道样品测试情况。

图3 条形码扫描取样示意图

（4）单机版测试服务软件。液相色谱-离子阱质谱是测试中心使用率较高的质谱之一，面向药物化学、有机化学、药物分析等许多相关学科。因此，测试中心已经针对液相色谱-离子阱质谱设计开发了测试服务软件。目前，已建立用户离线登录系统，送样人在专属电脑上进行身份注册、填写申请单，系统自动生成“测试申请单”后，样品进入仪器测试排队序列，等待测试结果。测试完成后，送样人扫描“测试申请单”上的条形码即可获得结果（见图3）。

3.2 管理员模块

（1）人员管理。整个网络平台设有系统管理员、仪器管理员二级管理制度，根据仪器状态和样品检测情况定期调整仪器管理参数，便于校内外用户更有效地进行送样预约等。按课题组分类，统计周、月、季每个课题组的仪器使用情况。管理员定期对系统参数进行统计，及时反馈给课题负责人。另外，设置黑名单，将恶意破坏仪器管理规定、逾期不缴纳测试费用及预约后不来上机而影响他人的不诚信用户纳入黑名单，系统将自动取消其预约送样资格，经整改通过科室负责人、仪器管理负责人重新审核后，给予送样资格。

（2）设备管理。提供实验室现有设备的名称、类型、专职管理员、使用次数、设备状态、费用总额等信息，并可显示设备工作状态，便于查询。

4 结语

通过实验室仪器管理系统，用户实现了随时有序送样、实时自主网络查询跟踪样品测试动态，测试服务人员实现了高效收样、自动输入查询样品信息、条形码数字化操作，避免了手工输入信息的失误。管理人员根据送样量合理调配测试服务人员和服务时间，保障了测试工作的高效完成，促进了科研工作的顺利进行。根据样品的条形码身份标识，有效地减少了争议样品，有利于各项测试工作进入良性循环。

[1]陈永泰，何有世，李守伟，等.高校经济管理类实验中心建设初探[J].实验室研究与探索，2009（10）：89-91.

[2]李军，茅宁莹.经管类实验室开放的探索与实践[J].药学教育，2015（6）：62-65.

[3]蔡海燕，刘昭.实验室信息化管理初探[J].实验室研究与探索，2010（11）：373-375.

[4]孙文彬.开放性创新实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2006（2）：148-151.

[5]赵晟锌，徐勇鹏，陈忠林，等.大型科学仪器分析测试预约平台的设计与实践[J].实验室研究与探索，2014（12）：277-280.

[6]崔蓬，吉根云，郑伟.基于ASP和Access2000的网上智能答疑系统[J].电脑知识与技术，2005（3）：18-20.

[7]吕雪利，段志善，潘宏洲.基于B/S模式的图书管理信息系统的设计[J].电脑知识与技术，2008（12）：1549-1550.

[8]赵小军.基于B/S结构的网络教学系统的设计与实现[J].计算机与现代化，2010（2）：8-10.

[9]饶婕，刘朝晖，王蓓.高校开放实验室信息管理系统的研究与实现[J].南华大学学报：自然科学版，2008（1）：80-83.

[10]徐萍萍，张贺文，张国英，等.基于Internet开放式实验教学管理信息系统的开发[J].实验技术与管理，2004（6）：126-128.

（*通讯作者：朱臻宇）

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1671-1246（2017）02-0156-03