国家级药学实验教学中心仪器设备的开放共享管理初探——以中国药科大学为例

李宁，张昌栋，凌育栋，汪丽霞，邢久东，李志裕，苏梦翔

(中国药科大学药学院，江苏 南京 211198)

现代本/专科生和研究生教学、科学研究均离不开仪器设备的支撑。近年来，在双一流建设指导下，高等院校不断加大教学、科研仪器的配备[1],仪器设备的种类和数量日益增加，各种校级、院级等不同层别的仪器平台、实验中心、测试分析部或公共服务中心应运而生，以满足教学、科研等多种不同需求，为国家培养高水平、创新型的一流人才[2]。仪器硬件建设在提高了高校教学、科研实力的同时，也给仪器设备的管理工作带来了挑战。如何发挥仪器设备在教学、科研和学科建设工作中的作用，提高仪器利用率，优化和整合资源配置，是高校仪器设备管理工作的一项重要任务[3]。药学学科的专业性与应用性，决定了医药类高校对本科生、研究生的教育更需要紧跟时代发展与医药产业发展的需求，而其教学和科研对仪器设备的依赖度更高，实为一个重要的体现。

依托中国药科大学4个国家重点学科——药物化学、药物制剂、药物分析、药理学，涉及药物化学、药物制剂、药物分析和药理学四门药学主干课程群，中国药科大学药学院成立药学实验教学示范中心，在2007年首批被评为“国家级药学实验教学示范中心建设点”，于2012年通过验收成为“国家级药学实验教学示范中心”，并在2014年成功入选首批国家级虚拟仿真实验中心。本文即以中国药科大学药学院药学国家实验教学示范中心的大学生创新实验训练综合平台(以下简称大创平台)为例，对大创平台仪器设备的运行和管理包括安全管理、数据管理、队伍建设、仪器的预约、授权使用、仪器使用情况统计等方面进行探讨，并针对平台管理过程中的问题提出建议，为高校各级仪器共享平台的建设和管理提供有力的参考。

1 大学生创新实验训练综合平台简介

大学生创新实验训练综合平台成立于2016年，隶属于药学国家实验教学示范中心(药学院)。大创平台仪器包括：搭配不同类型检测器的高效液相色谱仪、超高效液相色谱仪、多种检测器和进样系统的气相色谱仪、离子色谱仪、质谱仪等；原子吸收光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪、荧光分光光度计、紫外分光光度计、旋光仪等光谱仪器；自动电位滴定仪、水分滴定仪等；荧光倒置显微镜、实时定量PCR仪、全波长酶标仪等生物学仪器。大创平台仪器实行专人专管，目前平台实验室有专职管理人员5名，负责仪器的维护和保养、计量和审计、外联和计费、收费等，分工协作并同时负责相关专业的实验教学。

2 大学生创新实验训练综合平台管理特色

基于中国药科大学人才培养的部署，包括“基础药学拔尖创新人才计划” “大学生创新性实验计划”“开放性实验” 等，每年有约1 400人次的学生参与创新性实验项目，约200人次的学生自主设计实验，约1 500人次的学生参加开放性实验项目。大创平台在满足日常本专科生、研究生实验教学任务的同时，坚持共享开放原则，面向全校师生开放预约使用。然而，开放会带来诸多不确定性因素，使平台管理更加复杂和困难。例如研究生、本科生人员构成流动性很大、水平参差不齐，且实验项目数量和种类繁多、涉及面广等。因此，如何加强仪器设备的使用管理和维护，提高仪器使用率和回报率，是保证平台优质、高效运行的重要保证。

2.1 仪器平台安全管理 安全管理工作是关系到人身财产安全的大事，是重中之重，直接关系到教学、科研工作的顺利开展。因此，学校、学院、实验中心、大创平台制定了一系列的管理制度和标准操作规程(SOP)来杜绝安全事故发生。如气相色谱仪、原子吸收光谱仪等仪器需要多种不同用途的气体，包括氮气、氩气、氦气等惰性气体，压缩空气、笑气(一氧化二氮)以及氢气、乙炔气等可燃性气体等。因此，空气压缩机、气体钢瓶比较多，需要合理并妥善放置在通风、干燥处，并且需远离热源、火源，同时避免阳光直射，房间内装有防爆燃通风控制系统。可燃性气体尤其需注意通风问题。所有气瓶、压缩机均统一放置于指定房间，气体经标准不锈钢管路将气体输送至仪器前端；同时将惰性气体与可燃性气体分开放置，提高安全性。所有气体钢瓶必须固定，并做好钢瓶的标识，详细写明品种、规格、使用状态等(见图1)。在气瓶存放处、仪器前端均安装有氧气、氢气、乙炔等气体报警器，实时监控气体状态，防患于未然。使用气体钢瓶时，气体不能完全用尽，须留有一定的余压。定期检查气阀接口、压缩机(注意排水)，排除安全隐患。同时，每台设备上方均安装了万向通风罩，以加速空气流通，减少实验室内有害气体停留，保障师生安全。

图1 部分仪器设备图

除此之外，水电安全是实验室安全至关重要的方面，也是学院、学校安全检查的重点。自来水水龙头、下水管道、仪器冷却循环水等连接管路，可能出现破损或老化，需定期检查和更换(管路每学期更换一次)。除必要的实验设备外，需要避免大功率电器的使用，且定期检查插排、插座，防止线路超负荷用电(尤其是夏天、冬天用电负荷集中度较高的时期)。同时，平台为网络数据库和质谱等精密仪器均配有不间断电源UPS，以防止异常断电导致数据丢失和仪器损坏。

平台仪器种类多，实验项目多且杂，所测试的样品难免可能会用到腐蚀性、强酸碱性、挥发性等的样品以及易燃易爆的试剂这些都威胁到平台实验室的安全。同时，实验过程中产生的实验废弃物也复杂多样，比如废液、重金属、生物样品、以及枪头、一次性胶头滴管、注射器针头、离心管、试管、滤纸、进样内衬管等不同类别的耗材类垃圾，需要分别放置于规定的垃圾存放处，以减少环境污染和保证回收人员的安全。

每位操作者负责仪器周围区域和公共区域的卫生，并保持仪器的整洁，以减少静电的产生；平台负责老师也定期打扫卫生，保持平台各个房间干净整洁，减少扬尘；通过吸尘器、空调、除湿机等设备，保证仪器在适宜的温度、湿度条件下运行(温湿度计监控每个房间的湿度和温度)。

2.2 网络化数据存储和账号化管理 基于岛津公司多种分析仪器，搭建网络化数据储存系统，大部分仪器采用局域网闭环式的网络化数据管理，数据上传至服务器的共享局域网网盘。操作软件均具有审计追踪功能，保证电子数据的可溯源性、可靠性和合规性符合国家药品监督管理局(NMPA)、美国食品药品监督管理局(FDA)21 CFR Part 11相关标准，全面支持《药物非临床研究质量管理规范》以及《药品生产质量管理规范》(GLP/GMP)的相关法规[4]。

以岛津网络版工作站LabSolutions为例，根据用户具体需求设定安全策略，规定使用者、项目负责人、平台负责人和系统管理员等多级不同权限，按权限组分类，同时设定各权限组内账号、密码需求、电子签名规则等，分为管理员组(高权限)、分析员(中等权限，供有科研需求人员使用)、测试员(低权限，供实验课学生使用)、质量控制等(低权限，有质量监管需求人员使用)。遵循所测即所得、所有变更电子签名、所有操作有迹可循的原则，原始数据无本地存储，全部按项目存储于服务器(见图2)。专人专账户，使用者对自己的项目和数据负责，无权查阅、编辑、变更他人项目的任何数据，严禁删除任何数据。账户的增加、注销等记录均有完整的档案记录。系统管理员对仪器进行实时监控，对安装电脑客户端软件的仪器能够实现远程登录与退出，包括对各种方法、参数、数据等事件的追踪。

图2 基于网络服务器构架的数据传输与管理系统(局域网)

为了保证局域网式数据管理系统的安全性，大创平台采用了如下措施有力降低数据丢失或中毒的风险：调整电脑安全策略禁用U盘或可移动硬盘或手机存储，数据拷贝仅限光盘；数据统一在数据电脑处理并通过光盘转移；服务器每周五定时自动备份；服务器电脑和客户端电脑定期清理碎片和临时文件。

很多仪器平台、测试中心等采用送样检测的方式，由专职技术人员全程负责操作的方式[5-6]，而用户对实验过程和实验数据缺少把握。大创平台充分发挥学生的主观能动性，由平台负责老师为使用者提供相关仪器设备的使用培训与注意事项。使用者在征求导师、指导老师同意后，向平台提出申请账号的需求，由平台管理员开设使用者账号，并进行现场使用的培训，不同仪器均有标准操作规程(SOP)参考。平台老师培训完成后，检查并考核使用者的操作流程，达到要求后即可获得门禁卡，进入相关实验室进行的仪器操作。严禁未经培训私自操作，平台老师可实时监管仪器操作和实验室情况。仪器使用过程中的问题，比如仪器硬件、软件通信等，实时反馈给平台负责老师，由平台老师负责解决。使用者需详细告知平台负责老师样品类型、处理条件等，如果不适合测定，或者对仪器有损伤的样品则不允许测定。使用者需详细记录各个仪器建立完整的运行记录、仪器状态、温湿度状态等，平台老师每日晨检仪器使用记录、仪器状态等。

2.3 合理的平台建设与人性化管理 平台硬件建设是平台运行的基础，正确的操作和合理的维护是对仪器最好的保护，也是延长仪器使用寿命的重要保障[7]。平台的多种仪器设备为大学生创新创业、青年教师等提供了必要的实验场所。与大型仪器平台或中心不同，本平台不采用送样预约与检测服务，而是采用使用者预约检测的方式，这样大大减少平台管理人员的时间。同时，平台配有门禁系统、监控报警系统、网上共享预约等，结合实验室仪器共享平台管理系统和微信群、QQ群、邮件等通信工具，掌握仪器预约的实时情况和仪器的状态，协调各课题组对仪器设备使用的需求。使用者也可通过仪器共享平台管理系统查看仪器预约、使用情况和仪器状态，但必须按规定及预约时间段使用仪器，因延时而影响后续使用者或没有预约或未按预约时间使用仪器的，平台工作人员有权停止当次实验，并告知导师，严重者可以停止其账号使用权。平台老师为学生讲授相关仪器软件、硬件操作：气相、气质设备所需气体的开关、色谱柱更换和活化注意事项、不同进样系统的设定、不同检测器的选择、程序升温的设定、如何数据处理等；液相设备所需流动相的配制、色谱柱压力限定、梯度方法的开发与优化、正反相系统的切换、数据后处理等；原子吸收分光光度仪所需的元素灯、波长设定、雾化器、高温燃烧头等。同时，平台也结合仪器使用情况，与药物色谱分析的老师协作将使用频率高的液相、气相等仪器的使用与维护制作了相关视频，配合实验中心的智慧教室，为学生提供直观的使用指导。

根据不同仪器的使用特点，需注重日常维护和定期保养，以降低仪器的损坏率。比如液相系统需定期清洗、红外光谱仪需定期更换干燥剂、质谱真空泵定期更换泵油、液相色谱柱活化与保存、气相色谱柱老化等。同时也会定期对仪器性能按照大创平台的SOP进行检测校准，并对校准结果产生偏差的仪器，邀请专业的工程师对仪器进行全面的检查与维护。比如气质联用仪，每日使用前需进行调谐，以确定质量轴、准确度、分辨率到达要求；水分滴定仪在使用前，需对系统内水分进行平衡，以减少系统误差；气相、液相在使用前需要基线稳定等。同时，为了符合国家相关法规、《中国药典》等规定，大创平台会通过计量院对分析仪器进行计量校验，例如用正十六烷-异辛烷对气相氢火焰燃烧检测器进行计量，萘-甲醇溶液对液相紫外检测器计量等。

平台积极响应国家倡导的“专管专用、资源合理共享”的开放模式，坚持教学优先，教研相辅的原则[8]。为增加仪器使用的灵活度和利用率，仪器开放预约分为常规时段和非常规时段，并将非教学占用仪器及时在微信群里通告。在夜间、周末、节假日等非常规时段内，需要提交书面申请经由导师签字后，平台管理员审核通过后，方可对此申请人开放此时段的仪器使用权限。在用户预约使用的时段前，可在规定的时间内取消预约或更改预约。如遇到仪器损坏、维护等特殊情况时，平台管理员及时通过电话、微信等方式及时告知使用者。充分调用有限的资源为师生提供服务，为本科生、研究生创造良好的科研环境，以完成高水平、高质量的教学科研工作。

2.4 稳定且合理的实验技术人员队伍建设 人员队伍建设是平台良好、高效运行的保障。大学生创新创业平台有稳定、合理的设备管理队伍，均具有医药类院校、医药类等专业教育背景。学院一直致力于建设一支具有良好的学术水平，在技术上有特长的实验技术与平台管理队伍。自平台成立以来，无人员流出。平台技术员在负责日常实验教学的辅助的同时负责并监管整个实验平台的仪器设备。大创平台技术员大多具有良好的服务意识、支撑理念等，受教育层次也不断提高，多是硕士研究生及以上学历，均是中级以上职称，其中一人有高级职称。虽然外界对技术人员普遍有诸多偏见，对实验人员重视程度低、薪资待遇低、上升空间也有限[9]，但学校、学院对实验技术员等类似教学辅助人员有明确的职称评定体系，在绩效考核上也是充分考虑技术员的工作性质和工作强度，充分保障技术员群体的利益。在提高经济地位的同时保障了职称评定的平等性。在评定职称时学院、学校会全面考量技术员的工作量，比如近期的仪器使用记录、师生满意度调查、仪器管理情况、设备使用率等。这些举措极大提高了仪器设备管理人员的积极性并稳定了平台管理队伍。

除了日常管理，实验技术人员积极申报各种教改课题项目、大学生创新创业项目等，并参与人才培养与科研项目。实验技术人员每年均会积极吸纳本科生在平台进行毕业设计，课题主要围绕多种设备的理论、实际应用以及故障分析等方面，实验中心、学院会给予经费上的支持。学校、学院也有针对性地选派骨干人员参加相关的学术会议、仪器使用交流会等，学习前沿的知识，以此不断提高实验技术队伍的业务能力和专业能力。平台的几位负责老师合理分工协作，丰富的仪器操作和维护保养经验的老师负责平台的仪器维护、保养，以及对学生的培训。平台定期邀请专业的工程师对实验室管理人员进行理论和操作结合的培训，挖掘开发仪器的功能，使仪器发挥最大潜能。加强队伍建设，提高管理水平和业务水平，以此延长使用寿命，产出更多的教学和科研成果。

2.5 合理收费并设立专项基金 与国内大多数平台、测试中心等收费管理方式类似，平台采用有偿使用、以机养机的模式，以提高仪器设备使用率并孵化科研成果[5,10]。平台依据仪器价值和学校相关管理规定，建立统一、合理的收费标准和公开、公平、公正的台账制度，规范费用收取。管理人员根据预约与使用记录，详细统计仪器设备实际使用时间和费用核算，并将费用清单及时告知使用者。平台技术人员一律不接触现金，由使用者通过学校财务处将测试费缴纳至平台的专有账户，账户由分管领导直接管理，以杜绝坏账、烂账和经费滥用、私用等问题。平台所收取的费用大部分用于日常运营费用，包括设备的维修、维护保养、计量、相关备件、试剂耗材、以及其他共享工作相关的日常开支等；同时，部分经费作为仪器设备的共享基金和用于实验管理人员的绩效支出等。在经费收取上，采用更有弹性的方式，对有卓越贡献的课题组或教学团队，或费用达到一定比例的课题组，适当减免部分测试经费，部分课题组也会选择预缴纳费用的方式。学院也会配套相关设备的维修费用，以充分保证多种仪器的维修和维护费用以及多种实验耗材的需求。

2.6 分级管理体系与相应的管理制度 院级大学生创新创业平台除了受学院的直接管理，设备管理处、计财处等多个职称部门也涉及平台内仪器，尤其是大型仪器(资产40万以上)的间接监管。平台按照平台管理员、实验中心主任、药学院三层级管理模式：平台技术员直接负责平台多种仪器的开放、预约与维护保养等；中心主任负责平台的标准化建设、协调教学与科研使用时间安排等；学院领导侧重调动仪器负责人、管理员的积极性并监管仪器的良好运转、监督经费的收取与使用情况等。2016年，学校相继出台了设备、平台的管理规定以规范收费制度，如《中国药科大学大型仪器开放共享收费标准和分配办法(试行)》《中国药科大学大型仪器共享平台管理办法(试行)》等制度[11]。学校也成立了相关的大型仪器设备管理小组，对仪器设备的购置论证、开放共享、收费效益等方面定期进行指导、监督和审议，以保证平台的良性运转。平台设备管理员按照国家、学校的相关规定，在大型仪器网络平台将相关仪器设备(原值50万以上)的使用机时、开放共享、测试样品数(包括校内、校外)、培训人员数、收费情况与经费使用、科研成果产出、实验队伍建设等数据上传至科技部系统，所有仪器设备的使用率均超过教育部固定的年使用机时(800小时/年)。

3 结语

仪器设备在高校人才教育、科学研究中发挥着极其重要的作用，也是衡量高校教学、科研能力的重要指标。中国药科大学对药学教育的投入在全国范围内一直处于领先地位。随着国家“双一流”建设重大战略部署的实施，中国药科大学对校级、院级平台建设经费的投入逐年加大，使我校学生在本科生阶段即可接受紧跟医药行业发展需求的药学理论知识，掌握专业实践技能，融合专业知识点，培养学生发现问题、解决问题能力，拓展药学专业视野。仪器设备等硬件的投入在为全校师生创造良好的教学、科研环境的同时，对平台管理也带来了巨大的挑战。大创平台通过不断地探索和学习，秉承“教学优先、教研相辅”的理念，坚持开放共享，建立了合理的平台管理系统，这样既有效避免仪器使用率不高的问题，也解决了仪器配置不均匀的情况，极大地提高仪器的服务效能，促使资源共享与仪器效益最大化，为国家医药人才培养做出应有的贡献。