基于B/S模式架構的實驗動物繁育與動物實驗信息管理系統的設計

賈歡歡　王鴻飛　吳玉娥　劉書華　李韻峰　龔寶勇　李舸　劉萬策

【摘 要】實驗動物機構每天都會產生大量的繁育和實驗數據，這些數據需要一個合適的系統來運轉和管理，才能產生有效價值。設計針對國內流程清晰的動物生產繁育、科研實驗機構，采用LAMP（Linux+apache+mysql+php）環境開發，建立一個包含動物資源庫、檔案、引保種（繁育）、質量監測、疾病監控和實驗管理等功能模塊，關注繁育與實驗管理的需求，幫助收集和分析數據，為決策提供幫助的數據化信息管理系統。

【關鍵詞】實驗動物；動物實驗；B/S模式

中圖分類號： G250 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）29-0018-003

【Abstract】Laboratory animals produce a large number of breeding and experimental data every day.These data need an appropriate system to operate and manage in order to produce effective value.Designed for the domestic process of clear animal production and breeding，scientific research institutions，the use of LAMP（Linux+apache+mysql+php） environment development，the establishment of a collection of animal resources，archives，cited seed（breeding），quality monitoring，disease surveillance and Experimental management and other functional modules，concerned about the breeding and experimental management needs to help collect and analyze data，to help decision-making data-based information management system.

【Key words】Experimental animals；Animal experiments；B/S mode

0 引言

實驗動物的生產和供給管理是一項復雜而繁瑣的工作[1]，其本身就是一類特殊的工具和材料，它們的品質隨著動物的年齡體重生長繁育狀況而改變其時效性非常顯著[2]。動物實驗研究是以實驗動物為研究對象或重要手段，是生命科學研究的常用方法，也是進行基礎研究、臨床試驗、教學、產品檢驗等領域科研活動不可缺少的重要手段和工具[3]。

目前，絕大部分實驗動物機構管理工作的記錄繁瑣重復、信息存儲麻煩，記錄紙張容易丟失腐爛、不易高壓滅菌與長期保存；數據資料不斷增長更新，查詢目錄不完整或者缺失，甚至無法找到需要的歷史資料；檔案不能完成自動分類，需要人工整理，增加工作量及出錯率[2]。特別是基因工程動物的生產、繁殖、飼養管理中產生的大量數據，完全靠手工記錄不僅要花費大量人力，而且極易發生錯誤。尤其在數據統計、分析、比對、搜索查詢等工作中更是如此。實驗動物產業市場上急需能夠關注繁育和實驗管理需求，幫助收集和分析數據，為決策提供幫助的信息化系統。

1 系統設計

1.1 系統開發環境

系統的開發環境基于WEB應用系統，采用B/S（Browse/Server，瀏覽器/服務器）網絡架構的模式。使用LAMP（Linux+apache+mysql+php）框架結構來進行開發操作，包括Linux系統的界面操作、Apache的服務器軟件操作、Mysql的開發操作以及PHP的界面實現操作。

首先，采用的Linux服務器環境是可免費使用和自由傳播的操作系統。開源是其中一個重要的因素，開源就意味著透明，也就是系統漏洞、安全等問題很容易暴露出來。此外，開源也意味著可自由根據需求來定制功能，僅保留想要的，有效地避免了閉源系統里捆綁無用功能而造成的系統臃腫。其次，Linux上網絡工具眾多，各種解決方案都有來自不同的組織、機構故總能找到適合的、有效的，可以借鑒參考的解決方案，排除故障極為方便。最后，只要仔細地對Linux的各種系統功能進行設定、優化、篩選，再加上必要的安全技術防范措施和安全檢查就能最大限度地保證系統的安全性。

1.2 總體設計與結構

系統共設計了六大功能模塊即系統基本設置管理、動物資源庫管理、動物檔案管理、動物引保種（繁育）管理、質量監測管理、疾病監控管理、動物實驗管理功能模塊。系統設置為將各個功能模塊產生的數據形成數據報表，再以最基礎的Excel數據表形式導出，便于對數據進行分析、比對、統計及對接；報表設置為多條件、多種方式查詢為用戶提供便捷。

在系統基本設置與管理方面，根據實驗動物管理工作需求，構建科學的組織結構，實現按照人員職責不同的合理分工，根據角色的不同分配不同級別的權限，再通過密碼認證實現對數據庫的安全訪問。為了防止意外，還設置了數據庫備份和恢復還原功能，配合開展異地備份工作，從而能保證數據庫安全穩定的運行。

在引種繁育管理方面，基本資料數據設計包括實驗動物品種品系（分類、代碼）、動物編號、性別、出生日期、父代/母代編號、籠位（號）等。這部分數據是相對固定變化不大，在數據錄入時只需給予必要的提醒和指示，即可大大地降低錯誤發生率。基本資料數據盡量錄入完整、全面（絕大部分為必填項），這樣就可以方便系統的通過各種查詢方式快速定位。

繁育記錄數據設計包括離乳日期、體重體長記錄（含出生窩重、離乳窩重）、生物學特性數據（生理生化值、解剖數值等）、留種記錄、胎次、配種（合籠）日期、分娩日期、公（母）仔個數、活（死）仔數、寄養數、哺乳情況、淘汰管理等。通過繁育系統化管理，對出生率、成活率和繁殖率跟蹤，能夠及時準確掌握動物的繁育能力；對實時監測動物庫存量及狀態，也為動物的選種、配種、供應動物提供快速查詢，促使繁殖管理精細化，育種數據規范化。通過以上功能可以提高實驗動物的繁育管理工作水平，簡化和規范化繁育管理過程。再以上述的數據為基礎，設計報表功能統計離乳率、配種率、胎次間隔、仔存活率、各周齡生長速度、生長曲線、體重體長等。endprint

在質量控制方面，對實驗動物的病原微生物等監督檢測數據進行記錄、比對、分析和統計，有利于完善的實驗動物質量的檢測檢疫體系。在檔案管理方面，實現對檔案的自動化、無紙化管理，通過系統自動存儲檔案，提高工作效率，減少出錯率。還可以實時查詢檔案資料，減少因人員流動導致的工作缺乏連續性，促使檔案資料的完整性、規范化。

在疾病預防控制方面，電子病歷模塊將詳細地記錄動物病史，包括其治療方案、過程以及結果，便于統計特定疾病的發生率，快速查詢相關治療方案以及提供一定時間段范圍內疫情的警示；也可以通過系統收集生產實驗過程中的典型病例，將其癥狀表現、化驗結果、診斷結果及治療情況均進行記錄，再將數據資料進行分類存儲，讓其形成完善的數據化信息資源，從而幫助以后工作中能夠提高診斷能力、加快治療處理的過程；也有利于提高獸醫對動物疾病的預防及診治水平。利用系統對動物病歷、麻醉藥使用記錄的數據化管理，可有效避免藥物依賴性，解決藥物使用的安全性、準確性和有效性，有效指導疾病防控工作開展。

在動物實驗管理方面，實驗動物的日常觀察是主要工作內容。從動物遷入到實驗室開始就要對其放置位置、體重變化、給藥時間與劑量、采樣狀態、手術處置及預后或安樂死等多項數據進行統計，從而實現系統對動物實驗情況進行量化記錄與管理， 減少繁瑣人工統計，使得動物實驗的科研人員可隨時查看動物實驗的進展、結果變化與狀態。

以上述的數據為基礎，設計報表功能可統計分析試劑耗材及成本核算、供試品、實驗項目、課題、論文等統計查詢。動物實驗原始檔案的數據信息化管理，有效的監管和指導并進行動物實驗的誠信管理，防范“學術不端”行為的發生。

1.3 數據庫設計

數據庫有些功能（比如數據批量導入導出、數據對接等）需要很高的安全性。設計選用了Apache服務器和MySQL數據庫，MySQL的內部安全機制，需要利用操作系統的相關權限在文件系統級別保證數據庫服務器的安全；MySQL的外部安全機制就需要建立用戶權限表對其操作權限進行分配及限制來提高數據庫的安全性。在某些鏈接中需要使用顯式的URL參數時，也會對傳遞的參數信息進行檢驗、過濾，阻止惡意代碼的攻擊，以防御SQL注入式攻擊的漏洞。

數據的訪問權限采用三種級別，即數據管理員、數據操作員和數據查詢員，來實現對數據安全控制，并且每當工作員進入數據庫對數據進行操作，將自動記錄該訪問者，這樣便于數據管理責任到個人，客觀上保證了數據的真實性。

2 結束語

實驗動物行業生產繁育不像農業、畜牧業里的產肉或產奶具有明確的定向性指標，科學研究的方向和發展水平才是實驗動物動物生產繁育的風向標。在經過一個或長或短生產繁育周期的摸索，我們可以獲得一些經驗，這些經驗再通過數據化管理的方法，可以固化成一種內部的管理機制，當累計一定的程度時，繁育經營便可以迅速擴大。在許多情況下，是否要進行某一項動物試驗取決于以前的動物試驗結果，這是因為要檢驗的假設可以從已獲得的結果中推斷出來[4]。如果利用實驗動物進行這種重復性的研究，這將會增加無謂的動物使用量。因此，建立一個根據生產與實驗管理的需求，快捷、便利地收集、分析、保存這個過程中相關數據資料，為生產和實驗決策提供幫助的數據化管理系統是非常重要的。

【參考文獻】

[1]肖革新.實驗動物領域信息化技術應用[J].動物醫學進展，2005，26（11）：98-101.

[2]黃韌，薛成，程樹軍，楊豐華.實驗動物信息學與中國實驗動物數據信息網建設[J].中國實驗動物學雜志，2000.10（3）189-192.

[3]張娜，劉學芳，趙君玫，呂越.談生物安全教育在中醫院校實驗動物學教學工作的重要性[J].中國科教創新導刊，2012，（28）：24-25.

[4]賀爭鳴.我國動物實驗替代方法研究的思路、模式和優先支持研究領域[D].中國農業大學，2004.endprint