李 巍, 陳曉娟, 柯賢福, 汪 洌

(1.浙江大學實驗動物中心, 杭州 310058; 2.浙江省醫(yī)學科學院, 杭州 310013)

隨著生命科學的快速發(fā)展以及多學科交叉融合，實驗動物在高等院校的科研、教學中發(fā)揮著越來越重要的作用[1-2]。實驗動物質量控制要素涵蓋人員管理、環(huán)境及設施控制、遺傳質量與監(jiān)測、微生物和寄生蟲控制以及營養(yǎng)與墊料控制等方面。實驗動物質量的穩(wěn)定性不僅直接影響試驗、教學的結果，還關系到實驗者的生命健康安全[3]。與生產單位相比，高等院校的實驗動物管理工作由于進出人員數(shù)量龐大、動物品系繁多、實驗要求多樣等原因[4-5]，管理信息龐雜[6]、包羅萬象，繼而帶來的質量體系各要素(環(huán)境、設施、設備、SOP 執(zhí)行等)控制更為復雜，實驗動物管理的信息化體系建設成為亟需解決的問題。

信息化管理通過需求分析、系統(tǒng)設計、實施與測試、運行與評價的過程，對相關信息進行規(guī)劃、組織、實施和評價，高效地實現(xiàn)組織既定的目標，同時可以消除或減少不確定性。我中心在學習國內外先進的管理體制的基礎上[7-9]，在充分考慮現(xiàn)行管理模式、管理方法、業(yè)務流程等方面的前提下，圍繞精細化管理理念嘗試形成一套適合高校實驗動物信息化管理的體系，通過全面記錄實驗動物飼養(yǎng)過程，以及可變因素[10-13]的實時監(jiān)控和調整，實現(xiàn)對實驗動物管理的規(guī)范化、科學化、綜合化、群體化和智能化。

1 信息化管理體系構建

實驗動物信息化管理體系通過對影響高校實驗動物管理的關鍵要素[14-16](如人員環(huán)境、使用物料、設施設備、飼養(yǎng)方法等)以及輔助保障體系(培訓管理、倫理管理等)進行綜合管理、追蹤和控制，實現(xiàn)復雜環(huán)境實驗動物的精細化管理。體系包括信息采集系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)和信息查詢系統(tǒng)，集成數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)調配等過程，實現(xiàn)對相關信息的綜合管理，部分構架舉例如圖1。

1.1 信息采集系統(tǒng)

圖1 信息化系統(tǒng)構建示意圖Figure 1 Function diagram of information system

系統(tǒng)信息采集可以通過前端網(wǎng)站、生物信息錄入設備、條碼生成及讀取設備、遠程監(jiān)控設備、環(huán)境監(jiān)測及報警設備、設施監(jiān)測及報警設備等完成，主要包括：①系統(tǒng)相關的人員[17-18]信息，包括管理人員、檢測人員、檢疫人員、飼養(yǎng)人員、實驗人員等，在網(wǎng)站客戶端完成不同類型賬戶申請后，自助錄入程序，通過控制指紋、人臉、虹膜等識別設備，完成賬戶關聯(lián)人員的生物信息采集、錄入；②對飼養(yǎng)設備(IVC、隔離器等設備內的溫度、濕度、換氣次數(shù)、氨濃度、氣流、壓力)進行動態(tài)數(shù)據(jù)收集；③對飼養(yǎng)環(huán)境(溫度、濕度、換氣次數(shù)、氨濃度、粉塵、噪聲、照明)進行動態(tài)數(shù)據(jù)收集；④定期檢測飼養(yǎng)過程中使用的飼料、飲水、設施及環(huán)境相關各項指標，相關數(shù)據(jù)上傳到信息化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；⑤定期檢測飼養(yǎng)動物遺傳質量、微生物及寄生蟲質量，相關數(shù)據(jù)上傳到信息化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；⑥通過條碼讀取設備及平板電腦，掃描、錄入籠位相關信息；⑦通過網(wǎng)絡客戶端實現(xiàn)培訓申請、動物訂購、籠位預約、倫理申請、實驗申請等服務申請；⑧系統(tǒng)管理人員錄入需要在前端網(wǎng)站發(fā)布的有關信息。

1.2 信息管理系統(tǒng)

信息管理系統(tǒng)為本體系的核心系統(tǒng)，按層級化、模塊化進行管理體系構架。系統(tǒng)的模塊化建設包括用戶管理、培訓管理、網(wǎng)站管理、飼養(yǎng)繁殖、設備設施、質量監(jiān)控、倫理審查等，各模塊對相關采集信息(包括各種申請及訂單)設置層級化樹狀處理流程：①對飼養(yǎng)環(huán)境和飼養(yǎng)設備，進行相關參數(shù)設定，出現(xiàn)超出范圍的改變(如突發(fā)性事件、斷電等)時，系統(tǒng)發(fā)揮指令通過無線技術進行報警，并作出響應和調整；②飼料、墊料、檢測數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行匹配相應時期的動物質量等其他數(shù)據(jù)；③根據(jù)人員類型，系統(tǒng)通過對密碼鎖動態(tài)控制實現(xiàn)人員進出飼養(yǎng)區(qū)域和流向控制；④通過條碼管理系統(tǒng)對動物傳送位置監(jiān)控；⑤將培訓申請、動物訂購、籠位預約、倫理申請、實驗申請等服務申請按流程設定并實施，通過條件設定實現(xiàn)群發(fā)郵件及短信通知相關人員響應配合。本系統(tǒng)的部分流程如圖2。

1.3 信息查詢系統(tǒng)

信息查詢系統(tǒng)包括飼養(yǎng)繁殖數(shù)據(jù)查詢、用戶查詢、設備設施數(shù)據(jù)查詢、質量監(jiān)控數(shù)據(jù)查詢、環(huán)境數(shù)據(jù)查詢。用于設定條件下的信息查詢，用戶通過訪問前端網(wǎng)站，獲得授權信息。相關人員根據(jù)不同的查詢條件對正在飼養(yǎng)和過去飼養(yǎng)的情況進行查詢、統(tǒng)計。

2 信息化管理體系的運行

圖2 信息管理系統(tǒng)流程圖Figure 2 Central information system

信息化管理體系在完成客戶、訂單、飼養(yǎng)、設施、培訓、網(wǎng)站、倫理等管理模塊建設后，可在網(wǎng)站開通動物訂購、籠位預約、倫理申請、課程培訓等對外服務功能。高等院校比較復雜的情況主要涉及人員管理、實驗動物管理，現(xiàn)對這兩個部分運行涉及的模塊和流程管理進行說明。

2.1 人員管理

人員管理主要為授權區(qū)域管理和進出流向管理，主要的管理手段是對密碼鎖開放順序的動態(tài)設置，控制模塊包括客戶管理、課程管理、設施管理三大模塊，采取課題組層級管理制。以需要進入屏障環(huán)境進行實驗的課題組為例，具體執(zhí)行方法如下：

2.1.1 客戶管理模塊 課題組負責人選擇“課題組賬戶”進行網(wǎng)站注冊，審核后系統(tǒng)生成負責人課題組賬戶。系統(tǒng)將分配課題組成員管理、訂單管理、費用管理、飼養(yǎng)管理等審核及管理權限，實現(xiàn)該類型賬戶對課題組成員、課題、訂單的管理審批，并對經費、實驗室成員實際飼養(yǎng)的數(shù)量和位置實時查看。同時，該賬戶可設定課題組其他成員為輔助管理賬戶。選擇“普通賬戶”進行網(wǎng)站注冊時，可選擇加入本課題組賬戶，審核后成為本課題組成員。

2.1.2 課程管理模塊 需要進入屏障環(huán)境的人員申請準入課程，下設基礎課程及考核、現(xiàn)場實踐學習、指紋自助錄入等內容。系統(tǒng)通過手機短信推送首次科目授課時間和地點，并根據(jù)流程設置及科目考核要求(簽到、考試等)，生成下一科目參加名單并短信通知。實踐區(qū)域和指紋授權準入?yún)^(qū)域為系統(tǒng)根據(jù)課題組目前在屏障環(huán)境中現(xiàn)飼養(yǎng)位置自動分配。完成所有科目后，系統(tǒng)對該成員的指紋生成密碼，用于開啟飼養(yǎng)區(qū)域及房間的密碼鎖。

2.1.3 設施管理模塊 所有人員均只能進入授權區(qū)域和房間。首先在身份識別系統(tǒng)進行指紋識別后激活授權密碼鎖；該人員到達飼養(yǎng)區(qū)域及房間，輸入密碼后相應密碼鎖打開即可進入。系統(tǒng)按微生物控制等級限定人員進入順序，由高到低為無菌動物、SPF 級動物、清潔級動物、普通動物。進入?yún)^(qū)域次序為：級別由高到低可以通行，反之，須在設定的隔離時間后方可通行。

2.2 動物管理

動物管理主要為訂購管理和籠位管理，主要管理手段為“小鼠驛站”(圖3)和條碼管理系統(tǒng)，包括客戶管理、倫理審核、訂單管理、飼養(yǎng)繁殖、設施管理五大模塊，其中客戶管理、倫理審核、設施模塊為前置條件，本文介紹形成相關訂單后的執(zhí)行過程。

2.2.1 訂單管理模塊 訂單產生后條碼管理系統(tǒng)即按照動物性別、數(shù)量、微生物等級等信息形成訂單條碼。在小鼠驛站掃碼器處掃描條碼，一個獨立活體動物暫存柜柜門自動打開。放入后，中央控制器控制排風機自動運行，形成自下而上的氣流，保障動物暫存柜內空氣流通。同時系統(tǒng)以短信形式發(fā)送領取碼至訂購人員手機。訂購人員收到短信后，在指定時間內自行取出。訂購人員取走動物并關好柜門，小鼠驛站自動向系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，實時更新實驗動物去向。指定時間內未取出動物，系統(tǒng)發(fā)送信息提醒工作人員進行處理。

2.2.2 飼養(yǎng)繁殖模塊 通過條碼管理系統(tǒng)對飼養(yǎng)房間、籠架及新進動物生成相應條碼；定期通過條碼讀取設備掃描房間、籠架、籠盒的條碼信息后，系統(tǒng)動態(tài)生成籠盒定位、籠盒歸屬、飼養(yǎng)費用等信息。每次掃描，房間內移動位置的籠盒系統(tǒng)將提醒飼養(yǎng)員進行核對確認，區(qū)域內發(fā)生改變的籠盒信息生成匯總表由區(qū)域主管進行核實。

圖3 小鼠驛站Figure 3 Mouse courier station

3 展望

實驗動物管理對教學、科研工作的正常開展起著非常重要的作用。實驗動物學集成生物學、獸醫(yī)學、生物工程、醫(yī)學、藥學、生物醫(yī)學工程等學科的理論和方法，以實驗動物和動物實驗為研究對象，為相關學科發(fā)展提供系統(tǒng)性生物學材料和相關技術，成為相關學科研究重要的支撐和保障[1]。因此，目前實驗動物中心的建設無論規(guī)模還是速度都令人驚嘆。如果后期實驗動物管理力度不夠，良好的設施就不能發(fā)揮應有的作用，將會出現(xiàn)“重建設、輕運行；重規(guī)模、輕質量；重硬件、輕軟件”等問題[4]，更會帶來巨大的生物安全隱患。

積極探索適合本部門發(fā)展的實驗動物管理機制，將對高校教育和研究視野的發(fā)展具有重要意義。信息化管理是當代最具潛力的新型生產力，信息技術大大縮小了時間、空間上的距離，實現(xiàn)實驗動物的信息化管理，不僅能為實驗動物質量提供保障，而且可以提高設施的利用率，同時做到使信息資源得到充分利用和共享，為學?？蒲邪l(fā)展服務[19-21]。信息處理速度和深度的提高，不僅要求硬件的高配置，也要求體系的高效率。高校實驗動物信息化管理可以通過整合重復性的資源和功能，實現(xiàn)校區(qū)間信息的聯(lián)動和共享，可以提高系統(tǒng)維護和管理的工作效率，解決以往組織機構、人員關系、角色管理、權限分配、初始化參數(shù)配置等多系統(tǒng)管理重復錄入，維護工作量大, 管理效率不高等問題。通過信息化管理系統(tǒng),實現(xiàn)對各要素有規(guī)劃、有組織、分層次的管理控制。有效地實施信息化, 使信息技術與業(yè)務管理有機結合，提高效率, 最終提升客戶滿意度。