孫世宇，艾純民，曹 東，顧貴波，趙曉彤，魏 澍，趙 培

（1.遼寧省動物疫病預防控制中心，遼寧 沈陽 110164；2.遼寧省重大動物疫病應急中心，遼寧 沈陽 110161）

獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)建設應用

孫世宇1，艾純民2，曹 東1，顧貴波1，趙曉彤1，魏 澍1，趙 培1

（1.遼寧省動物疫病預防控制中心，遼寧 沈陽 110164；2.遼寧省重大動物疫病應急中心，遼寧 沈陽 110161）

目前許多動物醫(yī)學研究部門，包括政府單位、大專院校、科研機構、公司企業(yè)等建立了自己的獸醫(yī)實驗室，這些實驗室都具備很高的硬件水平，但是功能完善、符合標準的獸醫(yī)實驗室信息管理軟件系統(tǒng)（LIMS）還不多見。本文將信息化技術應用到獸醫(yī)實驗室管理中，利用計算機技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術等建立起一套符合獸醫(yī)實驗室特點的實驗室信息管理系統(tǒng)，并對獸醫(yī)實驗室信息系統(tǒng)應用效果進行了評價。

獸醫(yī)實驗室；實驗室管理；信息管理系統(tǒng)；LIMS

隨著獸醫(yī)科研技術水平的不斷提高，許多動物醫(yī)學研究部門建立起了功能先進的獸醫(yī)實驗室，且相關研究的試驗手段越來越現(xiàn)代化，但是適合獸醫(yī)工作特點的實驗室信息管理系統(tǒng)還不多見。實驗室信息管理系統(tǒng)（Laboratory Information Management System，LIMS）已經(jīng)廣泛被科研、分析、檢測等各類型實驗室所采用，其主要特點是使用計算機技術、網(wǎng)絡技術等對實驗室進行全面的信息化管理[1]。國際上應用LIMS系統(tǒng)的實驗室已經(jīng)不在少數(shù)，一些發(fā)達國家大部分的實驗室都使用LIMS系統(tǒng)來進行實驗室管理[2]。使用信息化手段來管理獸醫(yī)實驗室，不僅可為獸醫(yī)試驗人員提供方便，為實驗室全方位規(guī)范化管理提供有力手段，還可為獸醫(yī)試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析提供高效、準確的方法。

1 獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)需求分析

獸醫(yī)實驗室管理要素主要包括人、機、料、法、環(huán)、測等，結合獸醫(yī)實驗室管理實際情況，制定合理的實驗室信息管理需求。獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)需求可大致歸納為以下幾個模塊：樣品管理、試驗管理、報告管理、結果查詢、設備管理、試劑耗材管理、人員管理、環(huán)境監(jiān)控、待辦任務、統(tǒng)計分析和系統(tǒng)設置。各模塊之間具有密切的相互關聯(lián)，部分數(shù)據(jù)會跨模塊自動生成，例如：進行試驗管理時，儀器使用時間需要自動生成[3]。此外，不是所有的管理信息都能夠使用計算機來進行，正確劃分好信息管理界限，才能做到高效管理。

1.1樣品管理ISO17025《檢測和校準實驗室能力的通用要求》中規(guī)定，實驗室應制定合理的采樣程序，應用于檢測和校準，并且采樣程序應該在采樣地容易獲得。采樣程序可以根據(jù)合理的統(tǒng)計分析方法制定，要確保樣品信息的準確。樣品管理流程是整個試驗流程的主線，將這個信息管理系統(tǒng)串聯(lián)起來，要注意流程的監(jiān)控，樣品編號與儀器使用記錄緊密結合，試驗流程中自動生成儀器使用記錄，樣品信息錄入過程要易于操作，固定格式信息可以通過鼠標點擊來選取[4]。流程樣品管理模塊需要樣品采集、樣品保存、樣品流轉三個功能。

樣品采集功能包括了獸醫(yī)實驗室對試驗樣品的各方面信息，對這些信息的格式及數(shù)據(jù)處理方式也有一定的規(guī)范性要求[5]，具體通過數(shù)據(jù)字典實現(xiàn)。例如：雞、火雞、蛋雞在畜禽種類統(tǒng)計上，都歸為禽類，在免疫程序上又不同。實驗室應制定樣品采集、運送、保存、檢測、留存的程序[6]。獸醫(yī)實驗室樣品多為動物組織、血清等，樣品時效性強，一般具有固定保質(zhì)期，需要在冰箱中冷凍或冷藏保存，樣品保存功能需要提供這些信息的記錄工具。對于同一份樣品進行多個項目的試驗，樣品流轉功能可以指示出樣品當前狀態(tài)，如果樣品在試驗中有損耗，可以為下步試驗做好準備，樣品流轉過程中樣品的標識要具有唯一性[7]。

1.2試驗管理試驗管理模塊對獸醫(yī)實驗室檢測流程進行管理，包括試驗任務的下達、錄入檢測數(shù)據(jù)、生成檢驗報告和試驗結果的查詢，試驗管理整個過程施行嚴格的權限分配制度，沒有相應權限的管理員密碼不能進行相關信息內(nèi)容的操作。此外，對于具備多個研究室的獸醫(yī)試驗室，規(guī)范的任務分派機制有利于工作的開展，同時，任務分派功能記錄了試驗過程的多方面信息，如樣品名稱、檢驗項目、檢驗方法等。試驗結果錄入功能用于試驗人員填寫試驗原始數(shù)據(jù)信息。

1.3報告管理報告是獸醫(yī)實驗室出具的證明性文件，有的報告甚至具有法律效力，所以，出具報告必須保證報告信息的準確。報告出具要有嚴格的權限控制，出具報告前要進行充分核對，避免發(fā)生錯誤[8]。根據(jù)試驗結果信息生成固定格式的報告，實驗室最高管理者可以對已生成的報告進行審核，可以駁回報告到制定人處，由制定人修改。可以查看報告全部內(nèi)容。獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)包括打印組件，可以根據(jù)需要對選定字段進行打印，但只有通過審批的報告，才能通過打印組件打印，同時系統(tǒng)會自動記錄打印人，打印時間。此外，實驗室試驗結果報告需要建立紙質(zhì)檔案，報告打印后，由實驗室管理人員在系統(tǒng)中記錄紙制報告存放信息。

1.4結果查詢此項模塊用于實驗室用戶查看試驗數(shù)據(jù)信息，需要設置查詢用戶權限，分為高、中、低三級。低級只能查看自己科室和自己填寫的數(shù)據(jù)；中級可以查看本科室所以信息；高級可以查看全部試驗科室的全部數(shù)據(jù)。查詢結果可以導出excel文件。

1.5儀器管理設備管理實現(xiàn)從設備購置到設備維護使用的全過程管理，儀器信息表要保證唯一性，不能出現(xiàn)儀器編號重復的現(xiàn)象，儀器管理員有權限對儀器編號進行變動，保證已經(jīng)生成的儀器使用記錄不會出現(xiàn)錯誤。儀器設備管理要具備借出等變更情況，要包含附件信息[9]。儀器信息管理模塊可以顯示出儀器狀態(tài)，如“在用”等[10]。儀器管理包括采購申請的管理、設備基本信息、設備驗收、檢定、維修、維護、設備使用等。

1.6試劑耗材管理試劑和耗材就像是實驗室工作的水和糧食。良好的試劑管理系統(tǒng)，是實驗室高效率運行的保障，試劑管理信息同實驗室工作量、采購計劃緊密聯(lián)系，可以合理分配實驗室資源，避免試劑超過保質(zhì)期浪費，保障實驗室應急試劑儲備。通過試劑耗材管理，管理員可以清楚地了解庫存試劑情況，當某一種試劑庫存量較低時，系統(tǒng)自動提醒試劑管理員，保障試驗的正常進行[11]。試劑耗材管理主要包括出庫、入庫和庫存查詢?nèi)齻€功能需求。

1.7人員管理此項功能是獸醫(yī)實驗室所有人員信息的管理模塊，用于系統(tǒng)管理員添加和維護實驗室人員信息。主要包括人員基本信息、學歷情況、職稱情況、健康狀況、工作經(jīng)歷、繼續(xù)教育、業(yè)務培訓記錄、論文發(fā)表、科研成果記錄等方面。

1.8環(huán)境監(jiān)控獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)需要使用電子傳感器，將實驗室關鍵房間溫度、濕度、壓力、冰箱溫度等參數(shù)傳輸?shù)较到y(tǒng)，進行實驗室環(huán)境監(jiān)控，實驗室管理人員可以遠程監(jiān)控實驗室當前情況，試驗進行中試驗人員可以方便調(diào)取實驗室環(huán)境參數(shù)，提供試驗環(huán)境依據(jù)。

1.9任務管理應用面對用戶的設計思路，提供任務管理功能，任務管理包含任務提醒、待辦任務、歷史任務三個主要功能，實現(xiàn)對用戶的工作任務提醒、任務審批、任務查看，包括待辦工作的提醒、已完成工作的查詢等。

1.10統(tǒng)計分析獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)建立全面的統(tǒng)計分析功能，具體包括試驗工作量統(tǒng)計、疫病情況統(tǒng)計、試驗報告數(shù)據(jù)追溯查詢、樣品信息統(tǒng)計、報告統(tǒng)計查詢以及自定義字段查詢功能等。各類統(tǒng)計表可以導出為excel文件；根據(jù)查詢結果生成圖形（包括柱狀圖、折線圖、餅狀圖）。

2 獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)技術架構

獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)技術架構組成，首先要保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，保障實驗室信息的安全，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性、準確性、可備份和移植，其次要兼顧實驗室管理的功能性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入、查詢、統(tǒng)計分析、打印及儀器接口等功能，此外還要做到系統(tǒng)運行快速、高效，不影響試驗進程，統(tǒng)籌安排實驗室多方面資源。

從以上角度出發(fā)，本文獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)，使用性能穩(wěn)定的IBM3650服務器，該服務器為中小型企業(yè)廣泛采用，具備良好的穩(wěn)定性，使用三塊SAS硬盤搭建RAID-5磁盤陣列模式，使數(shù)據(jù)讀寫效率大大提高，保障數(shù)據(jù)安全性，使用Linux操作系統(tǒng)，主要是從系統(tǒng)的穩(wěn)定性考慮。軟件架構模式使用B/S（瀏覽器/服務器）架構，Web網(wǎng)站使用Apache-tomcat服務器，數(shù)據(jù)庫使用MySQL數(shù)據(jù)庫服務器，整個程序使用Java語言進行編寫。

3 獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1數(shù)據(jù)庫設計

3.1.1 數(shù)據(jù)庫接口設計 本獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)使用MySQL數(shù)據(jù)庫，MySQL本身提供了比較豐富的接口程序，包括桌面管理程序、數(shù)據(jù)庫驅動等，本系統(tǒng)使用Java程序編寫，使用JDBC驅動來連接MySQL數(shù)據(jù)庫，JDBC即Java Data Base Connectivity，可以看做是連接數(shù)據(jù)庫的應用程序，現(xiàn)在已經(jīng)逐步發(fā)展成為一種基準，像大多數(shù)數(shù)據(jù)庫程序一樣，JDBC執(zhí)行標準數(shù)據(jù)庫語言SQL（Structured Query Language結構化查詢語言），由于使用Java編寫，JDBC具有很好的移植性，即一次編寫，到處運行[12]。

3.1.2 數(shù)據(jù)庫表實現(xiàn)樣例 本實驗室信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)表設計遵循關系型數(shù)據(jù)庫原則，建立數(shù)據(jù)表較多，本文僅用樣品表和儀器表舉例：

樣品管理數(shù)據(jù)表，主要包括場名/散養(yǎng)戶名、地址、電話、聯(lián)系人、采樣人、場點類別、采樣日期、樣品名稱、樣品單位、樣品劑量、組織名稱、采樣編號、原始畜號、樣品庫序號、禽畜種類、品種類別、存欄量、臨床表現(xiàn)、免疫項目、疫苗名稱等字段。

儀器設備數(shù)據(jù)表，主要包括儀器名稱、種類、編號、品牌、型號、機身號、保管人、位置、設備狀態(tài)、生產(chǎn)商、供應商、業(yè)務人員、聯(lián)系電話、技術人員、聯(lián)系電話、價格、到貨時間等字段。

3.1.3 數(shù)據(jù)庫連接 本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接采用dbcp程序連接池，jdbc連接驅動，主要采用下面的方式：

“url”即為數(shù)據(jù)庫存放位置，“username”為用戶名，“password”即為數(shù)據(jù)庫連接密碼。

3.2程序主體的實現(xiàn)獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)使用B/S結構實現(xiàn)，用戶通過瀏覽器HTTP協(xié)議訪問服務器，HTTP即超文本傳輸協(xié)議，是網(wǎng)絡最常用的傳輸協(xié)議，用于瀏覽器顯示內(nèi)容，用戶登錄系統(tǒng)后，用戶界面的實現(xiàn)是依靠瀏覽器顯示的HTML語言，HTML即超文本標記語言，用于將服務器運行結果返回給用戶。服務器端的Apache運行*.jsp文件，首先解析jsp文件中的程序，執(zhí)行后將結果表示成HTML返回，用戶瀏覽器顯示HTML得到結果[13]。

圖1 樣品信息數(shù)據(jù)庫表Fig.1 Sample Information Database Table

圖2 儀器設備信息數(shù)據(jù)庫表Fig.2 Equipment Information Database Table

以樣品管理模塊為例，用戶訪問Index.jsp，點擊樣品管理下的樣品采集功能，此時Apache服務器需要解析sampleCollection目錄下的view.jsp文件，用于顯示當前已經(jīng)存在的樣品，view.jsp頁面通過表格table顯示出了當前實驗室信息系統(tǒng)中已存在的樣品信息。樣品管理包含樣品采集、樣品流轉、樣品保存等模塊，這些模塊的程序結構模式相同，都是通過實體層、JSP交互層Bean、數(shù)據(jù)連接層Dao、邏輯層Logic來實現(xiàn)，下面僅用樣品保存模塊中樣品編號關系小程序說明各個模塊程序的編寫

3.3系統(tǒng)模塊功能實現(xiàn)

3.3.1 樣品管理界面 按照獸醫(yī)實驗室信息管理需求分析進行功能實現(xiàn)，同時設計了細節(jié)功能，場名/散養(yǎng)戶需要建立可以維護的客戶信息庫，用戶選擇場名后系統(tǒng)自動填寫相應字段內(nèi)容，用戶可修改。輸入文本框時，系統(tǒng)可以提示已經(jīng)輸入的類似內(nèi)容。例如：已輸入過“禽流感”，再次輸入時，輸入“禽”，系統(tǒng)自動提示“禽流感”供用戶選擇。樣品保存具體功能：樣品保管員可以看到全部樣品采集信息?？梢耘窟x擇樣品信息，進行批量保存。報告編號內(nèi)容來自“任務分配”里面的“報告編號”，系統(tǒng)自動添加、不可修改。保質(zhì)時間為存入時間+保質(zhì)期。系統(tǒng)生成接收樣品登記表。樣品管理功能包括：樣品提醒功能，包括未生成檢測任務的新樣品、臨近過期樣品、已過期樣品。樣品預警，對超出保存環(huán)境的樣品進行預警提醒，實現(xiàn)與溫度、濕度測量儀器做對接。數(shù)據(jù)字段內(nèi)容可以排序、模糊查詢、導出excel文件。

3.3.2 報告管理模塊 實現(xiàn)了實驗室報告的制定、打印、發(fā)放和歸檔功能，定制完成的報告，生成pdf格式；生成報告時，用戶可以選擇原始記錄是否加入到報告中；同一報告可以多次生成，每次生成都需要審批，系統(tǒng)記錄每次生成人、生成時間、備注；試驗科室提交的原始試驗數(shù)據(jù)有問題，可以駁回；審批通過的報告才能進行打印；報告編制人員可以對已生成的報告進行內(nèi)容預覽，然后才能提交；報告編制人員可以查看自己提交的報告目前已經(jīng)審批進展情況。

3.3.3 儀器管理模塊 實現(xiàn)了獸醫(yī)實驗室儀器設備全面管理，包括檔案、安裝、調(diào)試、驗收、使用、維護、維修、檢定、檢驗、校準、期間核查、報廢、借出和借入功能。各項記錄可以打印，打印時，現(xiàn)場工程師、儀器設備管理員、儀器保管人等的人名為空，需要現(xiàn)場手工簽名。儀器使用記錄要使試驗任務-原始記錄中的記錄數(shù)據(jù)直接調(diào)用，使用記錄使用打印組件進行打印。

3.3.4 試劑管理界面 主要實現(xiàn)了試劑入庫、出庫、思路，樣品保存編號Java程序包括4個文件“SampleSaveRelation.java”“SampleSaveRelationBean. java”“SampleSaveRelationDao.java”“SampleSaveRelationLogic.java”。庫存提醒、存量查詢、庫存盤點和試劑只用狀況功能。

3.3.5 系統(tǒng)設置界面 實現(xiàn)實驗室信息管理系統(tǒng)的各項設置功能，包括權限分派、表單模板、數(shù)據(jù)字典、修改用戶信息等。系統(tǒng)各項功能的權限分派，實驗室主任具有最高權限，各科室負責人具有本類研究方向的試驗管理相關權限，其他權限還包括設備管理員、試劑管理員、試驗人員等。實現(xiàn)了符合獸醫(yī)行業(yè)標準的數(shù)據(jù)字典，在用戶填寫表單時，盡量提供下拉菜單方式選擇，提高系統(tǒng)運行效率，避免垃圾字段產(chǎn)生，提高系統(tǒng)查詢的準確性。系統(tǒng)自帶通用表單模板，用戶可以根據(jù)需要自訂臨時表單。實現(xiàn)多種配色方案主題樣式，用戶可以根據(jù)需要設置，提高工作舒適度。

4 應用及結論

本系統(tǒng)在遼寧省動物疫病預防控制中心上線運行。系統(tǒng)投入使用前，對試驗人員進行了操作培訓，這項工作是十分必要的，由于工作模式的改變，培訓不僅能夠提高試驗過程速度，而且，不免因為系統(tǒng)使用不當造成的數(shù)據(jù)丟失[14]。同時，使用中還發(fā)現(xiàn)了很多漏洞，對這些漏洞進行了補丁修補，經(jīng)過反復修改磨合，目前已經(jīng)良好地運行。

4.1樣品管理應用情況使用實驗室信息管理系統(tǒng)前，獸醫(yī)采樣人員使用手寫填寫采樣單，與試驗樣品一起送至樣品接受人員，樣品接收人員手工錄入Excel表格進行保存，出具報告、統(tǒng)計分析試驗數(shù)據(jù)時，從Excel表格中尋找數(shù)據(jù)。由于獸醫(yī)實驗室采樣單往往在現(xiàn)場填寫完成，采樣條件較艱苦，容易造成字跡不清，信息模糊，甚至污染，當送樣人員較多時，就對樣品接受人員造成了較大的工作壓力。使用實驗室信息管理后，采樣人員使用計算機錄入采樣信息，信息直接保存至實驗室信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，樣品接受人員可以即時調(diào)取每份樣品信息，進行試驗任務分派、檢測結果統(tǒng)計，同時由采樣人員錄入樣品信息，保證了信息的準確性，保證了送樣過程的生物安全，避免交叉污染。

4.2人員信息應用對比人員是實驗室的核心，使用實驗室信息管理系統(tǒng)前，獸醫(yī)實驗室專業(yè)技術人員僅憑紙質(zhì)檔案管理，人員情況統(tǒng)計工作繁瑣，試驗任務分工不均，試驗結果追溯困難。使用實驗室信息管理系統(tǒng)后，樣品領取信息、儀器設備使用記錄、試驗結果反饋信息與實驗室人員信息形成關系型數(shù)據(jù)庫，使獸醫(yī)實驗室管理更加規(guī)范化而且操作便捷。通過人員權限設置，規(guī)范了人員可以操作的信息范圍，使實驗室管理流程更加符合質(zhì)量體系的規(guī)范化要求。

4.3儀器設備管理效果使用信息管理系統(tǒng)前，儀器設備的采購、安裝驗收、維護、檢定、期間核查、校準和報廢都為手工紙質(zhì)方式，儀器設備使用記錄是在實驗室人員試驗過程中完成，影響試驗人員操作，不利于實驗室生物安全。使用獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)，儀器設備各方面信息在計算機錄入完成，儀器設備的使用關聯(lián)人員信息、試劑耗材信息等數(shù)據(jù)庫，信息系統(tǒng)直接讀取儀器試驗結果，同時自動記錄儀器設備使用時間，酶標儀等儀器設備直接與LIMS系統(tǒng)相連，試驗結果自動上傳，減輕了人員的工作負擔，確保結果的準確性，實現(xiàn)了試驗過程的可追溯性。

4.4試驗結果記錄應用實驗室信息系統(tǒng)應用前，按照獸醫(yī)實驗室質(zhì)量管理體系要求，操作人員要填寫試驗結果記錄單，記錄試驗過程的每一個步驟，如果檢測項目較多時，就給試驗人員造成了試驗操作額外的負擔，有時，填寫試驗原始記錄的時間甚至超過試驗本身時間。

使用獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)，試驗過程計算機錄入，各種檢測相關信息下拉框選取，檢測時間等由系統(tǒng)自動生成，提高了試驗效率，減少試驗記錄重復填寫，試驗結果自動上傳至服務器，由系統(tǒng)自動進行分析和記錄，保證檢測數(shù)據(jù)真實可靠并且可追溯。

4.5存在的不足獸醫(yī)實驗室信息管理系統(tǒng)的應用，提高了實驗室工作效率，減輕了試驗人員工作量，但是，也并非沒有缺點，經(jīng)過實際應用發(fā)現(xiàn)，實驗室信息管理系統(tǒng)在應用中存在一些問題，首先是信息安全問題，人員權限密碼的泄露，檢測涉及保密信息的泄露，都會產(chǎn)生嚴重的后果。其次是硬件設備的穩(wěn)定性，當實驗室信息系統(tǒng)投入使用后，一旦發(fā)生服務器、網(wǎng)絡故障，將造成實驗室信息管理的癱瘓，所以，在使用實驗室信息管理系統(tǒng)的同時，安裝網(wǎng)絡防火墻、入侵檢測系統(tǒng)及UPS不間斷供電系統(tǒng)是十分必要的，如果今后條件允許，可以增加數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)和光盤刻錄備份系統(tǒng)[15]。

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The development and application of veterinary laboratory information management system

Sun Shiyu1,Ai Chunmin2,Cao Dong1,Gu Guibo1, Zhao Xiaotong1,Wei Shu1,Zhao Pei1
(1.Liaoning Center for Animal Disease Control and Prevention,Liaoning Shenyang 100164; 2.Liaoning Center For Animal Disease Emergency，Liaoning Shenyang 110161）

Nowdays,many veterinary medicine departments such as government departments, universities,research institutions,companies and others set up their own veterinary laboratories,These veterinary laboratories have a high level of hardware,but are short with laboratory information management system(LIMS).This topic use computer technology,database technology,network technology,establish a1veterinary laboratory information management system,and evaluated the application effect of the system.

Veterinary laboratory;Laboratory management;Information management system; LIMS

S851.7 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

A

1672-9692(2016)08-0053-06

2016-07-03

孫世宇（1983-），男，碩士研究生，獸醫(yī)師，主要從事動物疫病防控與信息化研究工作。

遼寧省信息化發(fā)展資金項目。