程晓兰 宋锋林 李君萍 王翛 高玉峰 王海燕

程晓兰 ¹ 宋锋林 ¹ 李君萍 ² 王 翛 ¹ 高玉峰 ¹ 王海燕 ¹

摘 要 本研究以口岸日常送检病媒生物样本、重要样本、标本馆标本信息为研究对象，采用前后端分离技术，建立口岸病媒生物样本信息智能管理系统。该系统主要包括三大模块，可更好地对日常送检病媒生物样本、病媒生物样本库样本与标本馆标本等珍贵资源进行管理，保障口岸送检病媒生物样本检测结果的溯源性，为保护国门安全的战略资源提供更加准确的技术数据。该系统的建立可有效地提高病媒生物样本管理效率，并有助于推动智慧实验室的建设。

关键词 病媒生物；样本；智能；管理系统

Establishment of an Intelligent Management System for Vector Sample Information at Ports

CHENG Xiao-Lan¹ SONG Feng-Lin¹ LI Jun-Ping²

WANG-Xiao¹ GAO Yu-Feng¹ WANG Hai-Yan¹

Abstract This study focuses on the management of vector samples that are routinely submitted for inspection at ports, important samples, and specimen collections in museums. Utilizing a front-end and back-end separation technology, an intelligent management system for vector samples at ports has been established. The system comprises three major modules, which can effectively manage routine inspection samples, samples in the vector sample repository, and valuable specimens in museums. It ensures the traceability of inspection results for vector samples submitted at ports and provides accurate technical data to safeguard national border security as a strategic resource. The establishment of this system significantly enhances the management efficiency of vector samples and contributes to the development of smart laboratories.

Keywords vector; sample; intelligent; management system

病媒生物可以叮咬、吸食人畜血液、破坏食物及物品，通过直接或间接方式传播病毒、细菌和寄生虫等多种病原体，给人类健康、生活带来极大的危害。掌握我国重要的本底与输入性病媒生物种类、数量、分布和动态，是病媒传播疾病风险评估和科学有效防控的基础。通过对我国病媒生物的常见种类、密度及其季节消长规律进行调查，可为病媒生物及虫媒传染病的防控提供依据。其中，调查后的病媒生物样本规范保存与相关基础数据管理尤为必要^[1]。

国境口岸病媒生物控制是海关卫生检疫机构的基本职责之一，在口岸卫生检疫执法现场查验中，需要通过技术验证对执法有效性进行确认，其中样本的保存是一项重要工作。妥善保存口岸送检样本是检测溯源的有效保障，是检测质量控制工作的重要环节。对重要样本的保存不仅是保存重要样本数据，更是对实物样本资源的重要保护。病媒生物样本涉及多个相关信息，因此，建立完善的信息管理系统与病媒生物样本库的智慧化管理具有重要意义。

标本及标本馆是伴随着人类文明进步和发展而产生的。生物标本主要有两个功能，一是实物的科学记录；二是永久的科研材料。生物标本携带着丰富的物种产地数据和信息，海关卫生检疫涉及的病媒生物标本更是可能携带输入国与病原体的信息数据，对于生命科学研究以及口岸卫生安全至关重要。此外，生物标本馆不仅收集和保藏生物标本，还肩负着科学知识普及和教育的功能。

本文主要对口岸病媒生物样本的送检、检测、标本保存等进行智慧化管理，并实现对口岸病媒生物标本库的智慧化、精细化管理。通过将智能传感器、大数据、云计算和移动互联网技术相结合，采用B/S系统架构，实现软件功能，前后端分离技术进行构建，MariaDB为数据库，为病媒生物重要样本智能管理物联网系统提供信息支撑平台，搭建了病媒生物样本信息智能管理系统，并对所建立的系统进行应用，从而保障口岸送检病媒生物样本检测结果的溯源性，为保护国门安全的战略资源提供准确有效的技术数据。

1 国内外研究现状

目前，世界上大多数的生物样本库管理系统多以保存人体器官组织、全血、血浆、血清、生物体液或经过处理的生物样本DNA、RNA、蛋白等样本库为主，以及与这些生物样本相关的临床、病理、治疗、随访、知情同意等资料及其质量控制、信息管理与应用系统，如哈佛大学医学院、康奈尔大学医学院、杜克大学、斯坦福大学等均有医学相关的生物样本库及管理系统。在我国，科技部公布的《“十二五”生物技术发展规划》中，明确要求要“建立国家生物信息科技基础设施——国家生物信息中心，包括国家生物技术管理信息库、基因组、蛋白质组、代谢组、细胞组等生物信息库，大型生物样本、标本、病例资源和人类遗传资源库以及共享服务体系；建设若干实验动物和模式生物基础设施和生物医学资源基础设施”。对此，我国已加强在生物样本库建设方面的投入。

有关病媒生物的管理系统多为病媒生物监测与物种鉴定的系统及平台。2006年，美国Clark公司对外发布的病媒生物控制管理系统（Vector Control Managenement System，VCMS）是专门针对媒介蚊虫监测和管理的应用软件，整合了数据采集、处理分析和输出，在蚊虫及蚊媒传染病的监测和控制中发挥了积极作用。

在我国，由深圳海关开发的口岸病媒生物鉴定及数字化标本资源共享平台，是一个专门针对病媒生物物种鉴定的网络平台，是在已经建立的病媒生物远程鉴定系统的基础上，构建的便捷完善的共享平台，可完成病媒生物远程鉴定，作为数字化资源标本馆供技术人员交流，还可通过微信等移动端使用^[2]。宁波市疾病预防控制中心建立的宁波市主要病媒生物网络标本库，实现了对宁波地区监测的病媒生物的快速查询、比较和鉴定^[3]。盘锦市疾病预防控制中心建立的数字化信息管理系统，为盘锦当地的基层工作人员提供了监测鉴定的基础平台^[4]。

建立口岸病媒生物样本信息智能管理系统，可提高口岸病媒生物样本信息管理效率和信息安全性。智能管理系统相关技术还可以应用于试剂与其他样本的管理，实现相关工作的智能化、网络化和空间可视化。

2 口岸病媒生物信息智能化管理系统的建立

针对不同的样本，建立口岸病媒生物信息智能化系统，可实现不同的管理功能。本研究按照规范性、创新性、兼容性的原则，后端采用C#技术开发，前端采用 Vue.js框架，支持NET 6及其后续版本；应用系统能在任意浏览器上运行；所有软件系统能在Linux操作系统上部署，数据库采用MariaDB及其后续版本。

该系统主要分为三大模块，每个模块设有用户权限，可保障数据安全，送检用户可以登录送检样本管理页面填写送检样本信息，查看本单位送检样本后续的处置情况。系统也可单机使用，作为单个实验室的管理系统，实验室管理员可通过各自权限进行样本库信息管理与标本馆信息管理。功能模块与业务流程如图1所示。

图1 功能模块及业务流程图

Fig.1 Functional modules and process flowchart

2.1 主要模块

2.1.1 日常送检病媒生物样本模块

本模块主要针对口岸日常送检的样本进行管理，包括送检信息的采集：送检时样本交接照片、送检时间、送检单位、采集方法等；样本来源信息：本底口岸信息、输入国家、输入地、输入载体等；样本处置信息：处置方式、处置人、处置方法、处置结果等信息管理。另外，对于比较重要的样本，系统自动将相关样本信息转入样本库信息中。

2.1.2 样本库模块

本模块主要是对实验室保存的重要样本如鼠类组织样本、专项工作等进行管理，包括样本存放照片、采集信息、鉴定信息、保存地等信息的管理。同时，在此模块中还设置了样本存放的适宜温度区间值，添加温度传感器，当温度超过设定的上限或下限时进行提醒，并实时记录温度变化数据。如果停电、冰箱故障等造成样本保存温度不达标，系统会进行提示预警，或将预警信息发送至管理员手机端，保障重点样本的储存安全。模块会对样本库中的重要样品进行标记，以便需要调用时快速查找和管理。

2.1.3 标本库标本模块

本模块主要是针对病媒生物标本馆中的标本进行智能化管理，包含有标本的照片、采集信息、制作信息、鉴定信息、具体保存位置等信息管理。设置了标本存放的温湿度范围，防虫防霉药剂的更换时间，设置了调用后续跟踪信息。

本模块录入了常见病媒生物的特征等数据，工作人员可自助对病媒生物的信息进行学习，在系统中选择该类病媒生物种类时，即可浏览这些专业的数据，如形态学特征、生态习性、地理分布、医学重要性等。同时，本模块还允许添加标本的特征图片、生物学信息等，管理员也可对平台中原有的物种资料及标本照片进行二次编辑和更新，确保信息系统的持续更新。

2.2 智能化管理功能

2.2.1 保存调用智能化管理

系统最基本的功能是保存和调用信息的智能化管理，系统在保存功能中设置了保存照片上传，使得调用时更加直观、快速地找到相应的样本。设置了保存时间期限，以便样本的后续处置。系统的样本调用信息，包括时间、目的、调用人和调用单位与后续跟踪信息。

2.2.2 实时监测与提醒预警

系统设置了实时监测功能，使用人员为各区域添加了温湿度传感器，并实时记录温湿度传感器数据，当超出设置的上限或下限时进行提醒，实时监测不同样本保存区域的温湿度情况，样本或者标本保存环境的温湿度超出预设范围，系统发送报警消息到样本管理员或监测系统，以便采取适当的措施。三个模块中都有提醒功能，提醒及时处置送检样本，对其进行鉴定、检测与及时反馈等。另外，在一定时间间隔内提醒对标本馆标本更换酒精、樟脑球等。

2.2.3 按需求统计分析

系统三个模块分别设置了统计功能，可实现各类数据的按需统计分析。对各个模块的样本进行汇总统计，更加有助于样本的管理分析，为后续工作提供数据支持。可实现送检单位与病媒生物类别统计，可统计分析各口岸病媒生物数据的变化趋势，为各口岸病媒生物的防控提供数据基础；实现每月送检量按类别进行统计，方便分析口岸地区各类别病媒生物的季节消长。可对输入性的各类别病媒生物进行统计、检测数量的统计、携带病原体的阳性率统计分析等，为掌握口岸地区病媒生物各类动态数据提供高质量的工具，为全球性流行性虫媒传染病防控提供有针对性的技术支撑，保障口岸地区的卫生安全。

2.3 数据安全管理

系统的数据安全管理模块主要功能包括：（1）‌用户认证与授权‌：确认用户的身份，根据用户的角色和工作需求，授予相应的访问权限‌。（2）‌访问控制‌：管理系统模块的读、写和执行权限，限制对硬件设备的访问，实施防火墙规则和虚拟专用网络（VPN）策略，保护网络通信‌。（3）‌审计与日志记录‌：系统可跟踪和记录系统和应用程序的关键活动，识别潜在的安全威胁和不寻常的行为模式，定期审查安全日志，及时发现和处理安全事件‌。（4）‌加密与数据保护‌：对敏感信息进行加密存储和传输，防止未经授权的访问。（5）‌安全策略实施‌：定期检查系统中可能存在的安全漏洞，及时安装操作系统和应用程序的安全补丁‌。（6）‌备份与灾难恢复‌：定期备份重要数据，以防数据丢失或损坏。（7）‌入侵检测与防御‌：使用入侵检测与防御系统，可自动采取防护措施。

2.4 数据浸溯源功能

系统的数据溯源功能模块用于追踪和记录病媒生物样本信息数据的来源、流转过程及其变更历史的功能组件。包括以下核心功能：（1）样本信息数据来源追踪：对特定地区的样本信息进行了记录，包括样本数据生成的时间、地点、设备或系统等信息。（2）样本信息数据流转记录：跟踪病媒生物在系统中的流转路径，包括数据经过的节点、处理步骤以及参与的人员或系统；记录数据的修改、更新或删除操作，包括变更时间、变更内容及操作者等变更历史。（3）日志溯源记录‌：跟踪和记录系统和应用程序的关键活动，通过溯源信息验证信息数据是否被篡改或损坏，确保病媒生物样本调用管理、实时监测与提醒预警等各类记录信息数据管理完整性和可靠性。

2.5 系统的使用效益

系统建立后，对使用前后病媒生物样本管理数据进行比较，收集并分析口岸日常送检样本管理记录时间、收样及记录生成时间、重要样本管理记录时间、样本处理记录时间、月度样本汇总统计时间等相关数据。系统的使用大幅提升了病媒生物样本管理效率，解决了以往手工填写纸质接样单、管理记录逐条登记等耗费时间长、易出错的问题。系统具有上传并保存交接样本照片从而进行信息的溯源的功能，同时可以自动将录入的送检样本信息转入样本库信息中，只需录入送检信息即可对样本库信息、样本保存等信息同时管理，有效地节约了送检样本、样本库等多种信息管理时间。

根据工作要求，实验室需经常对病媒生物样本进行汇总统计，系统使用前，该项工作需要工作人员对要求时间段内的所有样本数据逐项统计汇总，工作量较大，每次工作时间约为2—3 h，且手工统计易产生差错。系统的几个模块分别设置了统计功能，可实现各类数据的按需统计分析，工作人员仅需导出相关数据，按照有关要求格式对数据进行整理即可，平均花费约0.5—1 h即可完成该项工作，有效地提高了工作效率和准确率。

3 结语

病媒生物可传播多种虫媒传染病，作为危险生物因子会对口岸地区卫生安全产生威胁。病媒生物样本携带输入信息与病原体检出的重要信息数据，是不可再生的国家战略资源之一。卫生检疫部门每年从入出境交通工具上截获大量的病媒生物，这些样本包含大量的相关数据，制作的标本也尤为珍贵。建立口岸病媒生物样本智能管理系统，可保证存储样本的质量控制，记录样本的数据资料，对样本进行动态的智能化管理，保障口岸病媒生物检测结果溯源，保护我国重要的生物资源。

未来，智能管理系统可以在多领域进行应用^[5-9]，除了在病媒生物样本信息的智能化管理中应用外，还可在实验室的试剂、耗材、其他类样本等智能化管理中进行应用^[10]。

参考文献

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基金项目：海关总署科研项目（2023HK055）

第一作者：程晓兰（1982—），女，汉族，辽宁朝阳人，硕士，高级工程师，主要从事卫生检疫相关研究工作，E-mail: xiaoqimeng ling@126.com

1. 大连国际旅行卫生保健中心（大连海关口岸门诊部） 大连 116001

2. 山西国际旅行卫生保健中心（太原海关口岸门诊部） 太原 030006

1. Dalian International Travel Health Care Centre (Port Clinic of Dalian Customs District), Dalian 116001

2. Shanxi International Travel Health Care Centre (Port Clinic of Taiyuan Customs District), Taiyuan 030006