生物实验室仪器设备管理与运行的探索

2018-03-31孙书洪亓树艳孔令洪

实验科学与技术 2018年1期

李华，孙书洪，亓树艳，孔令洪，冯超，孔宇

(西安交通大学 a.生命科学与技术学院；b.前沿科学技术研究院，陕西西安 710049)

随着各项科学技术不断地发展和进步，各学科领域从以前的“小学科、单一方向”向着“多学科、多方向交叉、融合”发展。无论是仪器的数量还是精密程度都有很大的提升和扩展。目前，仪器设备已成为人才培养和提高科研水平的投资重点，仪器的精密度与使用率成为衡量各高校的办学能力和科研水平的重要标准。因此，作为西安交通大学重点发展的基础学科——生物工程学科，探讨实验室开放模式与运行机制，确保实验室的安全运行，构建精密大型仪器共享，提高仪器利用率，已成为实验室建设和使用中的关键问题。因此，结合具体实验室仪器设备管理工作的体会，本文提出了一些实践性较强的管理措施和方法。

1 仪器设备现状分析

在学校和学院不断的共同努力下，学院将分散在各个实验室的仪器资源进行了整合，建立了生命科学与技术学院仪器共享平台。同时，生物工程系为了进一步加强仪器的共享水平，依托学院的仪器共享平台，将系里的部分仪器也作为了共享平台的一部分，采取开放有偿使用的运作方式[1]。

目前，经过4年的实践发展，在仪器设备及开放共享等方面取得了一些显著成绩(激光共聚焦显微镜的使用率提高30%，高效液相色谱的使用率提高15%，摇床、酶标仪等小型仪器的使用率也提高了近35%)，但由于经验缺乏，还是在仪器培训和管理等诸多方面依然存在以下4个问题。

1)一些大型精密仪器由于维修经费过高，又缺乏稳定的管理基金支持，最终会出现仪器利用率下降的现象。

2)对于某些仪器设备的使用，研究生新生的培训，依然还是主要依靠高年级学生带的方式，仪器的违规使用现象严重。

3)对实验室技术人员的发展和培养重视力度不够。不仅不能够提供及时有效的仪器学习和培训机会，同时在职称评定等待遇方面都缺乏应有的重视，从而导致实验技术人员工作积极性低，对仪器的管理缺乏主动性。

4)仪器的测试费用过低，难以支持仪器的维修费用[2-3]。

2 生物实验室仪器设备管理办法与运行模式

针对上述问题，本文进行了较为深入的思考，在如何开展仪器设备的培训，提高仪器设备的使用率，扩大大型仪器设备的共享率以及仪器设备维护保养等4个方面进行进一步的探索。

2.1 推行多层次仪器设备使用操作考核培训制度

2.1.1 仪器设备的分类

在整个生物实验室中，由于涉及的仪器设备种类较多，因此，特意按照仪器操作的难易程度，将常用的仪器设备分为A、B和C三类[4]。A类仪器主要是一些小型、常用并且操作较为简单的仪器，如高速离心机、PCR仪、移液枪及高温高压灭菌锅等。B类仪器为价值在40～100万元的仪器，这些仪器操作较为复杂，需要事先经过严格系统地培训才可以自行使用，如液相色谱仪、毛细管电泳仪、酶标仪、正置/倒置荧光显微镜等。C类仪器是指价值在100万元以上的仪器，这部分仪器大多操作复杂，对样本的制备和仪器操作都有较高的要求，如Seahorse细胞能量代谢实时测定仪、激光共聚焦显微镜、流式细胞仪等。

2.1.2 根据仪器类别，对使用者进行分类培训

根据仪器不同的分类，将操作人员的培训分成相应的3种情况，采用不同的模式来进行仪器的基本培训，以增强培训效果。

1)对于A类仪器，由于使用方法比较简单、维护方便，所以在刚开学的9月份，由实验技术人员对所有研究生新生进行实验仪器的统一培训。如果有同学因为特殊情况没有办法参加统一的仪器培训，可以请教高年级的学生(博士二年级研究生或是硕士二年级的研究生)，跟着高年级的学生学习此类仪器的操作规范。每一位高年级的同学，在日常的实验中，对A类仪器的使用都是最频繁的。因此，研究生新生在跟着学长学习实验技术的同时，也学习该类简单仪器的基本操作。但为了保证培训的效果，会由实验室技术人员在后续时间内，对每一位研究生新生进行A类仪器使用方法的考核。

2)对于B类仪器，由于操作的繁杂性，采用“研究生+实验技术人员”共同管理的模式[5-6]。即对于这类仪器，严格按照“持证操作”的模式进行，取得仪器操作证书的学生，可以完全自主地使用B类仪器；新进实验室的研究生，不允许单独操作B类仪器。由生物工程系的老师和指定的高年级同学，在每学年刚开学的9～10月份，组织研究生新生进行仪器使用培训，并在11月份对其进行仪器使用考核(考核内容分为仪器理论考核、基本操作和维护考核3个方面的内容)。只有考核通过的同学才能够取得仪器操作证书，可以单独操作B类仪器[7]。对于考试没有通过的同学，实验技术人员会针对他们的错误和没有注意到的操作规范等，再次进行仪器的培训，并对他们进行重新考核(仪器使用的考核成绩将与研究生期间的学分挂钩)。同时，实验技术人员有权利对已具有仪器操作证书的学生进行抽查，如果发现考核不过的现象，可以直接取消B类仪器的单独使用权限[1-8]。

3)由于C类仪器对操作要求较高，样品制备难度较大，因此采用“特定研究生+实验技术人员专业培训”的模式进行仪器培训[5-6]。即研究生根据个人情况，可以报名管理一台C类仪器(通常一台C类仪器最多可以有3名学生报名)。学生首先根据个人情况，自学仪器的基本知识和运行原理；随后，由实验室技术人员或仪器厂家的工程师对学生进行小规模仪器培训，并且让学生完整地完成3次单独的实验仪器操作。在培训后的一个月时间里，由培训的学生单独进行实验操作，期间实验技术人员随时检查学生操作情况，及时解决学生操作中遇到的问题，并要求学生做好使用记录并及时进行总结。一个月后，进行仪器操作考核，完成考核的同学便可以取得C类仪器操作证书，对于没有考核过得同学，则需要继续进行培训，重新进行C类实验仪器的操作考核，直到考核通过方可独立使用[7]。

2.2 提高仪器设备的使用率

为了提高仪器的使用效率，针对不同类别的仪器，采用不同的管理方法。

对于A类仪器，在完成仪器安装后，要求负责该仪器的研究生必须参加本台仪器的最后验收工作，听取工程师对本台仪器操作方法和日常维护的介绍。同时，实验技术人员需要制作相应仪器的操作说明和注意事项，放在对应仪器处，以防止操作不熟练的人员随意使用。

而对于B、C两类仪器，要求设备公司在学院里面举办两次技术讲座，第一次在仪器安装、完成调试后，主要是针对仪器的基本原理、功能、测试范围、样品前处理、基本的操作方法、注意事项等进行讲解。第二次在仪器运行3～6个月后，主要针对数据的分析处理、仪器常见故障的诊断排除等。通过两次培训，可以使师生对整个仪器有比较全面的了解，提高使用仪器的目的性，减少仪器购买后，因测试样品少而使仪器闲置情况的发生，从而提高仪器的使用率。在以前的培训过程中，总会出现以下3个问题：

1)参加培训的学生，没有做好准备，在有限的培训时间里，面对大量的信息，不能很好地吸收和消化；

2)许多用户由于较长时间没有上机测试，容易导致仪器使用技能的下降，增加了仪器使用不当的概率;

3)一部分学生只是为了扩充自己的知识面而参加培训，培训结束却很少使用仪器，这无形增加了工作人员的培训工作量[9]。

因此，通过两次培训，要求在培训前，报名管理仪器的同学和实验技术人员必须先对仪器基本原理有一些基本的了解，并且配合随后大量样本测定和数据分析。通过“培训—操作—再培训”的模式，使管理的同学们和各位实验室老师能够较好地掌握B类和C类仪器的使用方法。研究生可以以辅助实验技术人员身份，在实验技术人员工作以外的时间进行样品测定。这样的管理模式可以使B、C两类大型仪器功能得到扩展，延长仪器的使用时间，还可以培养研究生认真负责的做事态度。

2.3 扩大大型仪器设备的共享率

对于不同类型的仪器，开放程度也有所差别。对于A类仪器，采用对整个学院全部开放的管理模式。由于A类仪器的操作比较简单，同时配有操作说明，因此只要求使用的同学参加过仪器培训，并且通过考核，但必须进行使用登记。对于B类仪器，本着对整个生物系随时开放的原则，由于B类仪器在操作上略有难度，因此要求使用B类仪器的课题组，必须有两名同学参加仪器的培训并负责管理该台仪器，同时负责管理该仪器的同学需要先在实验室管理人员处进行登记。随后对于该课题组在使用此仪器时，首先由管理仪器的同学负责培训本课题组不会使用的学生，培训后并能通过仪器使用考核的同学，可以取得仪器操作证书，单独进行操作。B类仪器也采用使用时登记的方式。而对于非本系的同学，则需要提前一天预约仪器。将预约的B类仪器全部放在网上，只要在实验室技术人员处登记过的同学都可以预约使用。对于C类仪器而言，样本准备要求比较高，同时仪器本身使用比较复杂，所以此类仪器均采用“仪器预约使用”制度，即C类仪器需要提前3～4天预约，并且采用技术人员与特定研究生共同管理的方式[10]。

通过上述针对不同类别仪器的运作方式，不仅满足了绝大部分课题组实验的需要，提高了仪器的共享率，而且降低了仪器损坏的概率。

2.4 仪器设备的维护保养

对于A类仪器而言，基本所有的仪器维护工作都交给了研究生同学(博士二年级或硕士二年级以上的研究生同学)进行维护，一般情况下为每个月进行一次仪器的简单维护，如高压灭菌锅除锈，离心机转子的清理和冰箱的除冰等。对于B类和C类仪器，要做到每次使用完毕后就进行一次清理，每两个月由实验技术人员对仪器进行一次基本的维护工作。如果在维护中出现了一些故障，要及时地进行处理。对于在保修期内的仪器，可以直接联系厂家进行维修；如果已过保修期，小的故障可以由实验技术人员和设备科维修人员进行维修，节省成本，节约时间。而对于一些比较复杂，解决难度较大的故障，学院和市内的几家仪器公司建立了长期的合作关系，他们能够提供非常专业的维修服务，必要时可以聘请他们进行仪器的维修。建立附近几家仪器维修公司的网络关系，可以高效率地解决仪器使用中经常出现的问题[11-12]。