兽医实验室信息管理系统建设应用

孙世宇，艾纯民，曹 东，顾贵波，赵晓彤，魏 澍，赵 培

（1.辽宁省动物疫病预防控制中心，辽宁 沈阳 110164；2.辽宁省重大动物疫病应急中心，辽宁 沈阳 110161）

兽医实验室信息管理系统建设应用

孙世宇1，艾纯民2，曹 东1，顾贵波1，赵晓彤1，魏 澍1，赵 培1

（1.辽宁省动物疫病预防控制中心，辽宁 沈阳 110164；2.辽宁省重大动物疫病应急中心，辽宁 沈阳 110161）

目前许多动物医学研究部门，包括政府单位、大专院校、科研机构、公司企业等建立了自己的兽医实验室，这些实验室都具备很高的硬件水平，但是功能完善、符合标准的兽医实验室信息管理软件系统（LIMS）还不多见。本文将信息化技术应用到兽医实验室管理中，利用计算机技术、数据库技术、网络技术等建立起一套符合兽医实验室特点的实验室信息管理系统，并对兽医实验室信息系统应用效果进行了评价。

兽医实验室；实验室管理；信息管理系统；LIMS

随着兽医科研技术水平的不断提高，许多动物医学研究部门建立起了功能先进的兽医实验室，且相关研究的试验手段越来越现代化，但是适合兽医工作特点的实验室信息管理系统还不多见。实验室信息管理系统（Laboratory Information Management System，LIMS）已经广泛被科研、分析、检测等各类型实验室所采用，其主要特点是使用计算机技术、网络技术等对实验室进行全面的信息化管理[1]。国际上应用LIMS系统的实验室已经不在少数，一些发达国家大部分的实验室都使用LIMS系统来进行实验室管理[2]。使用信息化手段来管理兽医实验室，不仅可为兽医试验人员提供方便，为实验室全方位规范化管理提供有力手段，还可为兽医试验数据统计分析提供高效、准确的方法。

1 兽医实验室信息管理系统需求分析

兽医实验室管理要素主要包括人、机、料、法、环、测等，结合兽医实验室管理实际情况，制定合理的实验室信息管理需求。兽医实验室信息管理系统需求可大致归纳为以下几个模块：样品管理、试验管理、报告管理、结果查询、设备管理、试剂耗材管理、人员管理、环境监控、待办任务、统计分析和系统设置。各模块之间具有密切的相互关联，部分数据会跨模块自动生成，例如：进行试验管理时，仪器使用时间需要自动生成[3]。此外，不是所有的管理信息都能够使用计算机来进行，正确划分好信息管理界限，才能做到高效管理。

1.1样品管理ISO17025《检测和校准实验室能力的通用要求》中规定，实验室应制定合理的采样程序，应用于检测和校准，并且采样程序应该在采样地容易获得。采样程序可以根据合理的统计分析方法制定，要确保样品信息的准确。样品管理流程是整个试验流程的主线，将这个信息管理系统串联起来，要注意流程的监控，样品编号与仪器使用记录紧密结合，试验流程中自动生成仪器使用记录，样品信息录入过程要易于操作，固定格式信息可以通过鼠标点击来选取[4]。流程样品管理模块需要样品采集、样品保存、样品流转三个功能。

样品采集功能包括了兽医实验室对试验样品的各方面信息，对这些信息的格式及数据处理方式也有一定的规范性要求[5]，具体通过数据字典实现。例如：鸡、火鸡、蛋鸡在畜禽种类统计上，都归为禽类，在免疫程序上又不同。实验室应制定样品采集、运送、保存、检测、留存的程序[6]。兽医实验室样品多为动物组织、血清等，样品时效性强，一般具有固定保质期，需要在冰箱中冷冻或冷藏保存，样品保存功能需要提供这些信息的记录工具。对于同一份样品进行多个项目的试验，样品流转功能可以指示出样品当前状态，如果样品在试验中有损耗，可以为下步试验做好准备，样品流转过程中样品的标识要具有唯一性[7]。

1.2试验管理试验管理模块对兽医实验室检测流程进行管理，包括试验任务的下达、录入检测数据、生成检验报告和试验结果的查询，试验管理整个过程施行严格的权限分配制度，没有相应权限的管理员密码不能进行相关信息内容的操作。此外，对于具备多个研究室的兽医试验室，规范的任务分派机制有利于工作的开展，同时，任务分派功能记录了试验过程的多方面信息，如样品名称、检验项目、检验方法等。试验结果录入功能用于试验人员填写试验原始数据信息。

1.3报告管理报告是兽医实验室出具的证明性文件，有的报告甚至具有法律效力，所以，出具报告必须保证报告信息的准确。报告出具要有严格的权限控制，出具报告前要进行充分核对，避免发生错误[8]。根据试验结果信息生成固定格式的报告，实验室最高管理者可以对已生成的报告进行审核，可以驳回报告到制定人处，由制定人修改。可以查看报告全部内容。兽医实验室信息管理系统包括打印组件，可以根据需要对选定字段进行打印，但只有通过审批的报告，才能通过打印组件打印，同时系统会自动记录打印人，打印时间。此外，实验室试验结果报告需要建立纸质档案，报告打印后，由实验室管理人员在系统中记录纸制报告存放信息。

1.4结果查询此项模块用于实验室用户查看试验数据信息，需要设置查询用户权限，分为高、中、低三级。低级只能查看自己科室和自己填写的数据；中级可以查看本科室所以信息；高级可以查看全部试验科室的全部数据。查询结果可以导出excel文件。

1.5仪器管理设备管理实现从设备购置到设备维护使用的全过程管理，仪器信息表要保证唯一性，不能出现仪器编号重复的现象，仪器管理员有权限对仪器编号进行变动，保证已经生成的仪器使用记录不会出现错误。仪器设备管理要具备借出等变更情况，要包含附件信息[9]。仪器信息管理模块可以显示出仪器状态，如“在用”等[10]。仪器管理包括采购申请的管理、设备基本信息、设备验收、检定、维修、维护、设备使用等。

1.6试剂耗材管理试剂和耗材就像是实验室工作的水和粮食。良好的试剂管理系统，是实验室高效率运行的保障，试剂管理信息同实验室工作量、采购计划紧密联系，可以合理分配实验室资源，避免试剂超过保质期浪费，保障实验室应急试剂储备。通过试剂耗材管理，管理员可以清楚地了解库存试剂情况，当某一种试剂库存量较低时，系统自动提醒试剂管理员，保障试验的正常进行[11]。试剂耗材管理主要包括出库、入库和库存查询三个功能需求。

1.7人员管理此项功能是兽医实验室所有人员信息的管理模块，用于系统管理员添加和维护实验室人员信息。主要包括人员基本信息、学历情况、职称情况、健康状况、工作经历、继续教育、业务培训记录、论文发表、科研成果记录等方面。

1.8环境监控兽医实验室信息管理系统需要使用电子传感器，将实验室关键房间温度、湿度、压力、冰箱温度等参数传输到系统，进行实验室环境监控，实验室管理人员可以远程监控实验室当前情况，试验进行中试验人员可以方便调取实验室环境参数，提供试验环境依据。

1.9任务管理应用面对用户的设计思路，提供任务管理功能，任务管理包含任务提醒、待办任务、历史任务三个主要功能，实现对用户的工作任务提醒、任务审批、任务查看，包括待办工作的提醒、已完成工作的查询等。

1.10统计分析兽医实验室信息管理系统建立全面的统计分析功能，具体包括试验工作量统计、疫病情况统计、试验报告数据追溯查询、样品信息统计、报告统计查询以及自定义字段查询功能等。各类统计表可以导出为excel文件；根据查询结果生成图形（包括柱状图、折线图、饼状图）。

2 兽医实验室信息管理系统技术架构

兽医实验室信息管理系统技术架构组成，首先要保证系统稳定性，保障实验室信息的安全，实现数据的完整性、准确性、可备份和移植，其次要兼顾实验室管理的功能性，实现数据录入、查询、统计分析、打印及仪器接口等功能，此外还要做到系统运行快速、高效，不影响试验进程，统筹安排实验室多方面资源。

从以上角度出发，本文兽医实验室信息管理系统，使用性能稳定的IBM3650服务器，该服务器为中小型企业广泛采用，具备良好的稳定性，使用三块SAS硬盘搭建RAID-5磁盘阵列模式，使数据读写效率大大提高，保障数据安全性，使用Linux操作系统，主要是从系统的稳定性考虑。软件架构模式使用B/S（浏览器/服务器）架构，Web网站使用Apache-tomcat服务器，数据库使用MySQL数据库服务器，整个程序使用Java语言进行编写。

3 兽医实验室信息管理系统实现

3.1数据库设计

3.1.1 数据库接口设计 本兽医实验室信息管理系统使用MySQL数据库，MySQL本身提供了比较丰富的接口程序，包括桌面管理程序、数据库驱动等，本系统使用Java程序编写，使用JDBC驱动来连接MySQL数据库，JDBC即Java Data Base Connectivity，可以看做是连接数据库的应用程序，现在已经逐步发展成为一种基准，像大多数数据库程序一样，JDBC执行标准数据库语言SQL（Structured Query Language结构化查询语言），由于使用Java编写，JDBC具有很好的移植性，即一次编写，到处运行[12]。

3.1.2 数据库表实现样例 本实验室信息管理系统数据表设计遵循关系型数据库原则，建立数据表较多，本文仅用样品表和仪器表举例：

样品管理数据表，主要包括场名/散养户名、地址、电话、联系人、采样人、场点类别、采样日期、样品名称、样品单位、样品剂量、组织名称、采样编号、原始畜号、样品库序号、禽畜种类、品种类别、存栏量、临床表现、免疫项目、疫苗名称等字段。

仪器设备数据表，主要包括仪器名称、种类、编号、品牌、型号、机身号、保管人、位置、设备状态、生产商、供应商、业务人员、联系电话、技术人员、联系电话、价格、到货时间等字段。

3.1.3 数据库连接 本系统数据库连接采用dbcp程序连接池，jdbc连接驱动，主要采用下面的方式：

“url”即为数据库存放位置，“username”为用户名，“password”即为数据库连接密码。

3.2程序主体的实现兽医实验室信息管理系统使用B/S结构实现，用户通过浏览器HTTP协议访问服务器，HTTP即超文本传输协议，是网络最常用的传输协议，用于浏览器显示内容，用户登录系统后，用户界面的实现是依靠浏览器显示的HTML语言，HTML即超文本标记语言，用于将服务器运行结果返回给用户。服务器端的Apache运行*.jsp文件，首先解析jsp文件中的程序，执行后将结果表示成HTML返回，用户浏览器显示HTML得到结果[13]。

图1 样品信息数据库表Fig.1 Sample Information Database Table

图2 仪器设备信息数据库表Fig.2 Equipment Information Database Table

以样品管理模块为例，用户访问Index.jsp，点击样品管理下的样品采集功能，此时Apache服务器需要解析sampleCollection目录下的view.jsp文件，用于显示当前已经存在的样品，view.jsp页面通过表格table显示出了当前实验室信息系统中已存在的样品信息。样品管理包含样品采集、样品流转、样品保存等模块，这些模块的程序结构模式相同，都是通过实体层、JSP交互层Bean、数据连接层Dao、逻辑层Logic来实现，下面仅用样品保存模块中样品编号关系小程序说明各个模块程序的编写

3.3系统模块功能实现

3.3.1 样品管理界面 按照兽医实验室信息管理需求分析进行功能实现，同时设计了细节功能，场名/散养户需要建立可以维护的客户信息库，用户选择场名后系统自动填写相应字段内容，用户可修改。输入文本框时，系统可以提示已经输入的类似内容。例如：已输入过“禽流感”，再次输入时，输入“禽”，系统自动提示“禽流感”供用户选择。样品保存具体功能：样品保管员可以看到全部样品采集信息。可以批量选择样品信息，进行批量保存。报告编号内容来自“任务分配”里面的“报告编号”，系统自动添加、不可修改。保质时间为存入时间+保质期。系统生成接收样品登记表。样品管理功能包括：样品提醒功能，包括未生成检测任务的新样品、临近过期样品、已过期样品。样品预警，对超出保存环境的样品进行预警提醒，实现与温度、湿度测量仪器做对接。数据字段内容可以排序、模糊查询、导出excel文件。

3.3.2 报告管理模块 实现了实验室报告的制定、打印、发放和归档功能，定制完成的报告，生成pdf格式；生成报告时，用户可以选择原始记录是否加入到报告中；同一报告可以多次生成，每次生成都需要审批，系统记录每次生成人、生成时间、备注；试验科室提交的原始试验数据有问题，可以驳回；审批通过的报告才能进行打印；报告编制人员可以对已生成的报告进行内容预览，然后才能提交；报告编制人员可以查看自己提交的报告目前已经审批进展情况。

3.3.3 仪器管理模块 实现了兽医实验室仪器设备全面管理，包括档案、安装、调试、验收、使用、维护、维修、检定、检验、校准、期间核查、报废、借出和借入功能。各项记录可以打印，打印时，现场工程师、仪器设备管理员、仪器保管人等的人名为空，需要现场手工签名。仪器使用记录要使试验任务-原始记录中的记录数据直接调用，使用记录使用打印组件进行打印。

3.3.4 试剂管理界面 主要实现了试剂入库、出库、思路，样品保存编号Java程序包括4个文件“SampleSaveRelation.java”“SampleSaveRelationBean. java”“SampleSaveRelationDao.java”“SampleSaveRelationLogic.java”。库存提醒、存量查询、库存盘点和试剂只用状况功能。

3.3.5 系统设置界面 实现实验室信息管理系统的各项设置功能，包括权限分派、表单模板、数据字典、修改用户信息等。系统各项功能的权限分派，实验室主任具有最高权限，各科室负责人具有本类研究方向的试验管理相关权限，其他权限还包括设备管理员、试剂管理员、试验人员等。实现了符合兽医行业标准的数据字典，在用户填写表单时，尽量提供下拉菜单方式选择，提高系统运行效率，避免垃圾字段产生，提高系统查询的准确性。系统自带通用表单模板，用户可以根据需要自订临时表单。实现多种配色方案主题样式，用户可以根据需要设置，提高工作舒适度。

4 应用及结论

本系统在辽宁省动物疫病预防控制中心上线运行。系统投入使用前，对试验人员进行了操作培训，这项工作是十分必要的，由于工作模式的改变，培训不仅能够提高试验过程速度，而且，不免因为系统使用不当造成的数据丢失[14]。同时，使用中还发现了很多漏洞，对这些漏洞进行了补丁修补，经过反复修改磨合，目前已经良好地运行。

4.1样品管理应用情况使用实验室信息管理系统前，兽医采样人员使用手写填写采样单，与试验样品一起送至样品接受人员，样品接收人员手工录入Excel表格进行保存，出具报告、统计分析试验数据时，从Excel表格中寻找数据。由于兽医实验室采样单往往在现场填写完成，采样条件较艰苦，容易造成字迹不清，信息模糊，甚至污染，当送样人员较多时，就对样品接受人员造成了较大的工作压力。使用实验室信息管理后，采样人员使用计算机录入采样信息，信息直接保存至实验室信息管理系统数据库，样品接受人员可以即时调取每份样品信息，进行试验任务分派、检测结果统计，同时由采样人员录入样品信息，保证了信息的准确性，保证了送样过程的生物安全，避免交叉污染。

4.2人员信息应用对比人员是实验室的核心，使用实验室信息管理系统前，兽医实验室专业技术人员仅凭纸质档案管理，人员情况统计工作繁琐，试验任务分工不均，试验结果追溯困难。使用实验室信息管理系统后，样品领取信息、仪器设备使用记录、试验结果反馈信息与实验室人员信息形成关系型数据库，使兽医实验室管理更加规范化而且操作便捷。通过人员权限设置，规范了人员可以操作的信息范围，使实验室管理流程更加符合质量体系的规范化要求。

4.3仪器设备管理效果使用信息管理系统前，仪器设备的采购、安装验收、维护、检定、期间核查、校准和报废都为手工纸质方式，仪器设备使用记录是在实验室人员试验过程中完成，影响试验人员操作，不利于实验室生物安全。使用兽医实验室信息管理系统，仪器设备各方面信息在计算机录入完成，仪器设备的使用关联人员信息、试剂耗材信息等数据库，信息系统直接读取仪器试验结果，同时自动记录仪器设备使用时间，酶标仪等仪器设备直接与LIMS系统相连，试验结果自动上传，减轻了人员的工作负担，确保结果的准确性，实现了试验过程的可追溯性。

4.4试验结果记录应用实验室信息系统应用前，按照兽医实验室质量管理体系要求，操作人员要填写试验结果记录单，记录试验过程的每一个步骤，如果检测项目较多时，就给试验人员造成了试验操作额外的负担，有时，填写试验原始记录的时间甚至超过试验本身时间。

使用兽医实验室信息管理系统，试验过程计算机录入，各种检测相关信息下拉框选取，检测时间等由系统自动生成，提高了试验效率，减少试验记录重复填写，试验结果自动上传至服务器，由系统自动进行分析和记录，保证检测数据真实可靠并且可追溯。

4.5存在的不足兽医实验室信息管理系统的应用，提高了实验室工作效率，减轻了试验人员工作量，但是，也并非没有缺点，经过实际应用发现，实验室信息管理系统在应用中存在一些问题，首先是信息安全问题，人员权限密码的泄露，检测涉及保密信息的泄露，都会产生严重的后果。其次是硬件设备的稳定性，当实验室信息系统投入使用后，一旦发生服务器、网络故障，将造成实验室信息管理的瘫痪，所以，在使用实验室信息管理系统的同时，安装网络防火墙、入侵检测系统及UPS不间断供电系统是十分必要的，如果今后条件允许，可以增加数据备份系统和光盘刻录备份系统[15]。

[1]周子荣.疾病预防控制中心实验室信息管理系统的特征和发展[J].中国卫生检验杂志，2009，2：427-428.

[2]张宏鹤，陶美娟，徐胜祥，等.LIMS系统在实验室规范运作中的应用[J].理化检验-化学分册，2006，42：6.

[3]熊昕.面向社区的健康信息管理与服务系统研究[D].广州：华南理工大学，2010.

[4]崔红伟，王全哲.医学实验室信息管理系统的功能探讨[J].包头医学，2008，3：186-188.

[5]张可扬，严庆强，王越红.实验室信息管理系统在卫生检测实验室中的应用[J].医学动物防制，2007，1：23-25.

[6]中华人民共和国国家标准.GB/T 270250-2008/ISO/ IEC 17025:2005.检测和校准实验室能力的通用要求[S].

[7]崔鲂，张莉萍.实验室信息管理系统在医学实验室管理中的作用[J].重庆医学，2010，24：3367-3368.

[8]邓德耀，李增安，李霉辩，等.实验室信息系统中检验申请信息录入错误的调查分析[J].2009，2：124-126.

[9]罗曼.实验室管理系统的设计与应用[J].企业导报，2012，22：278-279.

[10]方捷，基于三层结构的实验室信息管理系统的设计与实现[J].福建师范大学学报，2010，5：60-65.

[11]孙媛，张西亚.实验室信息管理系统的开发与应用[J].中国医疗设备，2011，26：90-92.

[12]严斌.口腔正畸科信息管理系统的研究与开发[D].南京：南京医科大学，2004.

[13]Vivek Chopa,Jon Eaves,Rupter Jones.Beginning JavaServer Pages[J].John Wiley&Sons Inc,2006,2-3.

[14]邱勇，朱浩，胡梅，等.实验室信息系统LIMS的管理与维护[J].现代检验医学杂志，2009，4：154-156.

[15]毛庆民，毛鑫.医学实验室信息管理系统的应用体会[J].医疗论坛，2011，2：725-726.

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"> 文献标识码：A

A

1672-9692(2016)08-0053-06

2016-07-03

孙世宇（1983-），男，硕士研究生，兽医师，主要从事动物疫病防控与信息化研究工作。

辽宁省信息化发展资金项目。