基于數據交互查詢方式的中心實驗室管理系統的研究

劉成友，秦航，周鑫，吳書銘，蔣紅兵

南京醫科大學附屬南京醫院 醫療設備處，江蘇 南京 210006

基于數據交互查詢方式的中心實驗室管理系統的研究

劉成友，秦航，周鑫，吳書銘，蔣紅兵

南京醫科大學附屬南京醫院 醫療設備處，江蘇 南京 210006

目的研究數據交互、查詢方式在信息管理中的應用，設計實用性和可靠性較強的中心實驗室管理系統。方法系統采用模型-視圖-控制器（Mode-View-Сontroller, MVС）模式，并結合“病毒”預防理論開發。結果調試結果顯示，該系統能夠完成實驗預約功能、實驗監控功能、實驗儀器（主要指上位機）管理功能、耗材管理功能等。結論該系統既能對局域網內所有用戶端在線狀態進行監控，又能對單一用戶端使用應用程序進行監控，且監控均以圖文結合的形式進行，可適用于一般現代醫院的中心實驗室信息管理，具有一定的研究價值。

實驗室信息系統；醫院信息系統；信息管理；虛擬技術；預約實驗

0 引言

20世紀90年代后，隨著計算機技術和網絡技術的迅猛發展，特別是Internet被廣泛地接受并日益普及，人類已經進入了一個嶄新的、以信息技術為核心的科技革命時代，此時，如何在繁雜的信息中準確地獲取需要的信息并加以利用，已經成為當今信息技術中最熱門的課題之一[1]。

實驗室信息管理系統（Laboratory Information Management System，LIMS）是指高校或科研機構建立的以實驗為主、教學為輔的綜合性的信息管理平臺[2]。它能夠將實驗操作員、儀器設備、研究方法、數據分析等因素有機地結合起來，LIMS采用虛擬現實技術、計算機網絡技術、標準數據庫技術等先進的實驗室管理思想，借此實現為儀器設備的合理分配、質量體系順利實施、技術人員的量化考核及連接管理人員和客戶信息等功能提供技術性支持[3-4]。不同于傳統的實驗室信息管理系統，醫學院校中心實驗室是以診斷、預防和治療人體疾病為目的，對取自實驗生物體或人體的材料進行免疫、血液學、腫瘤學等研究的實驗室[5]。長期實踐表明，我院實驗室管理工作存在諸多亟需解決的問題，其中包括：大型醫療儀器使用率低、故障率高；試驗隊伍參差不齊，跟不上學科的發展；人工報表工作量大且報表數據不準；實驗儀器預約機制靈活性差；實驗室建設與設備購置缺乏數據依據等。

本文通過對我院中心實驗室現場調研，對有關實驗室管理人員進行詳細走訪，根據相關規定，研究并設計開發出適合我院的中心實驗室信息管理系統。該系統在現行管理技術的基礎上增加相應功能，旨在依托數據交互查詢技術，建立一套信息化、流程化、過程化、規范化的中心實驗室信息管理系統。

1 需求性分析

1.1 系統需求性分析

中心實驗室信息管理系統的需求分析是系統設計中一個重要環節，它是確定系統設計方向的主要依據。系統設計是否符合用戶提出的需要、是否滿足用戶管理習慣，在一定程度上均取決于需求分析。

本文在系統設計之初，認真而全面地對中心實驗室需求進行詳細的調研，根據中心實驗室管理員的工作情況、管理流程、管理特點等信息，制定相應的系統功能需求。實驗室管理員整體工作功能，見圖1。

圖1 實驗室管理員整體工作功能示意圖

實驗室管理工作主要包括教學實驗管理，數據交互管理，儀器、耗材管理，科研管理以及報表數據管理5個大方向，其中教學實驗管理和儀器、耗材管理是管理的重點和難點。

1.2 功能需求分析

通過對實驗室管理員整體工作功能的分析，可以看出教學實驗管理和儀器、耗材管理是實驗室管理的重點，同時也是管理的難點。在實驗室管理體系中，該部分內容被稱為“基礎數據中心”，是傳統實驗室信息管理平臺的框架和核心。

基礎數據中心主要包括的功能有系統的初始化、規章制度管理、權限管理、實驗室基礎信息管理、實驗儀器管理、實驗耗材管理、實驗管理、實驗監控等。基礎數據中心構架，見圖2。

圖2 基礎實驗中心構架

系統初始化過程主要完成的是對原始數據存儲的過程；實驗儀器管理是對實驗室賬上儀器的使用情況進行管理，包括查詢、購置、報廢、導入、導出以及使用情況等；耗材管理主要對實驗室使用的繁雜的低值耗材進行管理，包括低值耗材的查詢、購置、修復、報廢等；實驗管理主要是對實驗內容進行安排、實驗日程進行預約、實驗權限進行分配等；實驗監控主要是實驗管理員能夠實時地對實驗室實驗儀器、實驗員進行監控管理的工作。

然而，在系統設計中，各部分的功能又不是彼此獨立的，如實驗監控功能（主要對上位機軟件進行管理），既能提供實驗室實驗儀器、實驗耗材的管理，同時在某種意義上也能對實驗管理做出一部分支持作用。基于此，本系統以實驗監控為框架和核心，通過底層數據傳輸并結合數據交互查詢方式，進而實現實驗預約、實驗儀器管理、耗材管理等功能。

2 系統設計

2.1 技術架構設計

系統架構采用模型-視圖-控制器（Mode-View-Сontroller，MVС）模式，它是一種能夠將邏輯、數據和界面顯示相分離的方法。MVС模式的結構思想是把一個應用程序的輸入部分、輸出界面部分和處理部分按照MVС進行嚴格的分離，在監控系統中，輸入部分為強制性輸入，用戶終端能夠實時地將終端數據寫入系統，從而實現系統的監控顯示功能[6-7]。

三層結構是由Web程序的“客戶/服務器（Сlient/Server，С/S）”衍生的模式，本系統使用數據交互查詢方式和局域網數據交互技術相結合的技術實現，即服務器端（實驗室管理員終端）以VBE、VBScript語言編寫相應程序作為主控制器，該控制器既能接受網絡請求輸入數據，同時也能對局域網數據包進行實時的抓取[8-9]。此外，根據用戶請求指令不同，系統調用GET（從服務器上獲得數據）、POST（向服務器上傳遞數據）模式完成用戶請求響應。系統使用的表格、工程等均采用雙加密的Microsoft Excel2003/2007作為數據庫儲存器，以此來增加系統的可移植性和擴展性，同時也能滿足系統的安全性。系統技術架構設計，見圖3。

圖3 系統技術架構設計圖

2.2 數據庫設計

Microsoft Excel2003/2007是微軟公司的辦公軟件Microsoft offce的組件之一，Excel是微軟辦公套裝軟件的一個重要的組成部分，它可以進行各種數據的處理、統計分析和輔助決策操作，廣泛地應用于數據管理、財經統計、金融分析等眾多領域。Excel2007能夠支持VBA編程，具有1048576×65536（行×列）的數據處理量，完全能夠滿足大型實驗室的實驗管理數據需求。

根據上文分析，本系統需要實現的功能包括權限設置、實驗員信息管理、實驗儀器數據管理、實驗耗材數據管理、實驗預約管理、實驗儀器毀壞（報廢）管理等。因此需對上述數據逐一建立其相應的數據庫，即實驗室權限數據庫、實驗員信息數據庫、實驗儀器數據庫、耗材數據庫等，此外還需建立財務數據庫、報表類庫、考勤記錄庫等以滿足相應的管理需求。

圖4 注冊碼寫入方法

3 系統實現

3.1 網絡建設

網絡化和信息化是現代實驗室管理的必備條件，針對中心實驗室的實驗內容、實驗人員、實驗室開放時間、實驗過程的不確定性，本文使用實驗室原有局域網為基礎的內部網絡為網絡資源，利用VBE、VBScript等相關的程序方法、計算機網絡和數據庫技術，此外還借助“病毒”方法來實現局域網內部數據不間斷傳輸，從而實現系統的監控功能。

3.2 基于“病毒”方法的數據傳輸實現

網絡病毒在《中華人民共和國計算機信息系統安全保護條例》中被明確定義，即指編制或者在計算機程序中插入的破壞計算機功能或數據，影響計算機使用并且能夠自我復制的一組計算機指令或者程序代碼[10]。本系統實現局域網數據交換的方法來源于“病毒”思想。

本系統將寫好的具有攜帶數據傳輸功能的注冊表“病毒”程序安裝于用戶端（圖4），開機時“病毒”能夠查詢用戶端注冊表是否存在，若用戶端開機啟動項中不包含啟動數據傳輸程序，則該“病毒”會在開機時自動啟動程序，實際上是調用API函數來修改或增加注冊表中的值，從而實現用戶端數據傳輸程序的自啟動。此外，本系統將程序界面隱藏，且禁止關閉，從而確保了數據傳輸程序自主、有序地在用戶端上運行。

3.3 系統功能調試

本文使用處于同一局域網內的9臺電腦作為系統的調試環境，其中1臺作為服務器、8臺作為用戶端，將每臺用戶端應用程序虛擬化，即將簡單通用應用程序“醫學化”，并使用不同的圖片表示不同的應用程序，系統能實現的功能如下：

（1）系統服務器可以對局域網中所有用戶端在線狀態進行監控。當用戶端在線時，服務器顯示相應的圖片和文字，當用戶端關機時，服務器會刪除相應的圖片和文字，此外，系統會自動記錄用戶端的在線時段以及用戶端運行診斷。

（2）系統可以對在線用戶端運行程序進行實時監測。當點擊某用戶端（圖片或文字）時，系統會顯示該用戶端運行的應用程序，并以圖片文字列表形式呈現在服務器上，此時系統會自主完成特定應用程序的記錄，包括登錄程序的用戶名，使用時間段，上位機使用狀態等。

（3）系統能夠實現實驗預約功能。對于用戶端，實驗員可以根據自身實驗計劃向實驗室管理員預約相應的實驗項目，預約的主要內容包括預約實驗時間和預約實驗項目，可通過“狀態”欄來關注預約實驗的成功與否；對于服務器端，實驗室管理員可以瀏覽實驗員實驗預約情況，當預約沒用沖突時，系統會自動處理預約事件，當預約事件沖突時，則會提醒實驗室管理員進行調控處理。

4 結束語

通過對我院中心實驗室的現場調研，結合實驗室管理員在實際工作中的難題，并參考相關的實驗室規程，開發了一套依托數據交互查詢的中心實驗室信息管理系統，該系統能夠完成實驗預約功能、實驗監控功能、實驗儀器（主要指上位機）管理功能、耗材管理功能等[11-12]。

實驗室管理系統是一種結合數據庫技術、網絡技術、管理技術等多項技術的十分龐雜的管理系統。由于我院仍未實現網絡全覆蓋以及開發時間短等問題，仍需在許多方面深入和完善的研究該系統，如實驗儀器下位機管理、管理數據統計、報表生成、耗材分類管理、科研管理等。系統功能調試結果顯示，該系統能夠很好地解決實驗管理員在管理過程中所遇難題，大大的節省實驗管理員的工作時間，能夠在一定程度上提高實驗室管理員的工作效率[13]。

[1] 曹月興.山東醫學高等專科學校實驗室管理系統的設計與實現[D].濟南:山東大學,2012.

[2] 竇慧洋,寧向平,翟猛.基于ZigBee的工程訓練中心實驗室管理系統的設計與實現[J].高校實驗室工作研究, 2012,111(1):93-95.

[3] 黃鳳愛,蔣永平,蔣姣麗,等.基于Web的實驗室在線預約系統[J].中國現代教育裝備,2008,(8):52-54.

[4] 賀秀玲.開放實驗室管理系統的分析與設計[D].北京:北京郵電大學,2008.

[5] 劉萍,李倩,王菊英,等.醫學機能學實驗教學平臺的開放及其管理模式研究[J].中國高等醫學教育,2011,(5):47-49.

[6] 黃煜,王瑤娟.實驗室儀器設備管理模式探討[J].疾病預防控制質量,2010,38(6):107-108.

[7] 陳昕,黃振華,朱瑩.實驗室管理體系中監督員的職責和監督操作方法[J].職業與健康,2009,25(10):1095-1098.

[8] 羅志高,劉樹郁.探索新校區示范中心下基礎物理實驗室建設[J].實驗技術與管理,2014,31(1):120-122.

[9] 張姿炎,范立南.地方高校創建省級實驗教學示范中心的探索與實踐[J].實驗技術與管理,2011,28(2):123-125.

[10] 許建梅,李春報,黃旭.教育技術實驗教學中心實驗教學體系研究[J].實驗科學與技術,2012,(6):125-127.

[11] 徐利民,葉光明,任慧朋,等.軍隊醫院體系綜合管理信息平臺的研發實踐[J].中國醫療設備,2015,30(2):81-83.

[12] 易國順,趙邦枝,李名家,等.高校實驗室安全與環保的現狀分析和對策研究[J].實驗技術與管理,2010,27(5):170-174.

[13]張麗娟,武寶瑞.經管類實驗教學中心支撐體系建設[J].實驗技術與管理,2014,31(6):61-65.

Research of Central Laboratory Management System Based on Data Interaction Query Method

LIU Cheng-you, QIN Hang, ZHOU Xin,WU Shu-ming, JIANG Hong-bing
Department of Medical Equipment, Nanjing Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, Сhina

ObjectiveTo study the application of data interaction query method in information management and to design a central laboratory management system with practicality and strong reliability.MethodsThe research adopted Mode-View-Сontroller model combining the theory of "virus" to develop a set of laboratory information management system.ResultsDebugging results indicated that the system could realize functions such as experiment reservation, experiment monitoring, experimental apparatus (host computers mostly) management, and consumables management.ConclusionThe system could not only monitor the online status of all clients within the local area network, but also monitor the usage of application program on single client computer. The monitoring was conducted in the form that combined texts and graphs. The system could be applied to general central laboratory information management in modern hospitals, which was of certain research value.

laboratory information management system; hospital information system; information management; virtual technology; experiment reservation

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.05.020

1674-1633(2016)05-0076-04

2015-10-15

2016-04-07

南京醫科大學創新項目（NJMU20140035）。

吳書銘，副高級工程師。

通訊作者郵箱：wushuming1119@hotmail.com