大型实验动物设施信息化集成建设的必要性和对策

郑琳琳， 魏 迅， 吴起亮， 徐汪节

（上海交通大学实验动物中心，上海 200240）

0 引 言

随着国家生命医药领域的迅速发展及生物安全意识的增强，而实验动物作为生命科学研究必不可少的研究手段之一，对实验动物的质量、种类等有了更高的要求［1］，而对开展动物实验的全过程也提出了更加严格规范的管理，传统的实验动物设施管理模式跟不上现代实验动物学科的发展，实验动物饲养、生物安全和动物福利等管理均面临新的挑战［2］。近年来，国内高校加快实验室管理改革，已推进一系列的实验室信息化建设［3］。但实验动物设施作为一类特殊的“活的仪器”实验室，目前信息化建设尚处于起步探索阶段，大多数实验动物中心设施的管理还均采用信息化的软件进行管理［4］，主要依据业务需求进行模块化建设使用和运行，但是线上和线下的衔接还需要大量的人力去完成，面对大型动物设施全面需求量和服务量成倍增加的现状，信息化集成建设的必要性日益凸显［5］。

1 信息化集成建设的必要性

1.1 设施定位不一、管理水平参差不齐

近年来国内高校、研究院均重视和发展实验动物学科，各地陆续扩建和新建实验动物设施，面对多设施、大设施的管理，不同地区的发展水平差异较大［6］。主要体现在行政管理模式定位差异，有的为校级服务平台，组织架构健全，管理规范，而有的则归为生命、药学、医学院等二级单位实验室，只配备少量管理和饲养人员，服务面较窄，多个设施管理制度不统一［7］。

1.2 模块分散、运行模式简单

目前国内大部分实验动物中心还是以动物饲养为主，对外服务功能集中在伦理审批、动物代购、动物饲养，费用统计等少量业务［8］，各个模块相互分散独立，其中动物饲养和费用统计还会因多种因素如校内、校外用户单价、支付方式的差异仍需要线下去核对，造成管理效率低下，无法实现相关数据的实时呈现和统计。同时，结构功能简单的运行管理系统，势必耗费线下大量的管理人力，造成对特定人员依赖性强，同时也造成动物福利、生物安全管控及设备运行维护管理的时效性相应滞后［9］。

1.3 技术服务、仪器管理模块缺乏

实验动物作为活的实验对象，在开展动物实验前对操作方法和熟练度要求非常高，若非相关专业的学生一般很难在短时间掌握相关的技术，相应配备的仪器也非常少［10］，导致一般实验动物中心鲜有对外提供动物实验技术及仪器测试服务，而随着双一流建设的快速推进，要求各平台要发挥自身优势和能力，全面支撑科研工作，在实验技术和仪器管理方面加大了技术团队和硬件设备投入，但还缺乏相应的配套管理［11］。

2 信息化集成建设的对策思考

2.1 整合传统模块，提出“一站式服务”理念

逐渐健全的实验动物标准化体系要求实验动物设施尽可能加强饲养管理和使用以适应不同国家、省份或者当地的相关法律法规和行业标准［12］。①不可否认标准化程度越高，不合规的风险就越低，②对管理的要求和人员的配合度就越高，相应设施的运行成本和预算也越高，同时，设施服务的科研用户也会因为过于繁琐和冗余的规章制度而降低评价［13］。因此，将传统的功能模块重新梳理，在原有核心功能模块动物饲养管理的基础上增加技术测试服务这个新核心模块，形成双核心业务链，本着降低学习成本，提升用户体验为原则，以动物伦理为先决条件，多方向多模式为用户提供“一站式”服务方案［14］。

2.2 加强软硬件配套建设，打造满终端数字化动物设施

目前大部分实验动物设施都集中提升设施基本的设备运行自控系统，而在人员管理和屏障安全监测等方面缺少相应的配套建设，造成线下数据和线上数据同步比较困难，在使用过程中会逐渐边缘化某些重要功能，所以在集成信息化建设关键是要加强软硬件配套建设［15］，打造满终端数字化动物设施。在人员管理方面具体措施有为屏障全域配套门禁刷卡系统，重要入口设置人脸识别系统、在大楼入口安装人员准入闸机，以减少未经授权、冒用门禁卡或跟随、尾随等进入屏障内的违规事件，数据直接接入违规管理系统，智能化加强对人员的管理；在饲养管理方面为每个饲养套间配便携信息采集器、智能巡检平板，便携笼牌打印机，保证实验人和饲养人员能快捷及时更新动物饲养数据，采用“一码通”形式，从动物订购、到货、分笼、饲养及安乐死对整个动物实验进行全流程记录，确保科研的科学、准确、溯源管理；在仪器测试预约管理方面，配置智能电源控制系统，实验人只需提前预约仪器，使用时进行上下机的刷卡登记，系统自动获取使用人、时长、费用等信息，仪器管理员在系统上进行核对确认即可生成费用订单。

另外建造一间对小鼠全生命周期活动和实验记录的数字饲养室，该饲养室配置小鼠数字独立通风饲养系统（Digital Ventilated Cage，DVC），利用多项传感技术，在原始饲养笼中可24 h 不间断采集小鼠饮食、饮水、繁殖、运动等相关的试验大数据并进行分析，给出相应的可视化统计分析结果，同时也监测笼内饲料、水瓶、温湿度等动态数据，笼牌采用EPD（电泳显示技术）全彩水墨屏笼牌代替打印或者更原始的手写笼牌，可通过WiFi、蓝牙和射频技术实时在线更新动物信息及实验记录，并将所有数据均集成到管理系统，为动物饲养管理提供数字化监测基础［16］。

2.3 多系统联动，管理与服务内外兼修

集成化的实验动物管理系统是非常庞大又复杂的系统［17］，对内要满足规章制度的执行、提升管理水平，对外则要简化办事流程，考虑用户体验等各方面需求的条件下，需要不同的接口对接各系统，解决信息的重复录入，数据的物理隔断等问题。在用户管理上，对接交大Jaccount统一身份认证管理系统，校内用户直接在动物中心网站无须注册直接点击统一身份认证即可登录开展相关业务；在财务管理上，对接学校财务管理系统，校外用户可通过直接扫码即可对动物中心的账户进行充值缴费。内部管理方面，对于门禁系统，自控系统、监控系统、IVC主机管理系统等内网系统的数据权限原则上只查看只报警，不获取不操作，必要的数据如门禁系统需要实现在线预约／取消实验室的功能则单独设立敏感数据单双向相互交换工作站［18］，确保数据系统的安全运行（见图1）。

图1 信息化系统技术架构模型

2.4 优化功能索引系统，加强使用操作培训

实验动物中心官方网站的功能除了对外展示宣传、通知公告，另外非常重要的一个功能就是管理系统的功能索引［19］，集合业务入口，是建立人机交互的关键。因此，在进行网站建设的时候，优先建立宣传和功能2 个一级菜单，风格鲜明但又可整合到同一界面，宣传的同时凸显便捷的功能入口，功能菜单下设2 级子菜单，对于不同需求的用户无论在网站的哪个界面，均能在3 个页面内找到需要的业务入口或解决需求的联系方式，解决大系统难操作的共性问题，极大提升用户体验。另外，通过宣传通知、培训交流、视频讲解、图片展示、留言反馈等多途径多形式去给用户介绍使用操作，不断优化和升级相关功能，满足不同用户的需求。

3 结 语

实验动物中心随着新实验动物设施的启用，在新网站管理系统建设上重新打造集成化信息管理系统和多模式的宣传及功能前端设计，平衡了内部管理和用户体验之间的需求，在满足现有30 多家单位、200 多个课题组，1 000 余在线用户使用的前提下，升级系统后将极大提高用户的服务面度和广度，另一方面，集成化系统的运行和重要数据量的增加，对承载的服务器、存储空间、安全监管都提出了更高的要求［20］，中心的网站管理系统依托交大的云服务，在网络信息中心的统一管理下，提高中心内部管理人员专业水平，确保开发和运维的技术支持24 h随时响应，在实际运行汇总还要根据需求与时俱进适度调整和更新，保证实验动物设施安全稳定的运行，为学校的科研工作提供有力支持。