梁少明,鄭 恒,唐鐵鑫
(肇慶醫(yī)學(xué)高等??茖W(xué)校,廣東 肇慶 526020)
隨著我國(guó)大力推行科教興國(guó)戰(zhàn)略和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域高速發(fā)展,許多高校都在興建各類實(shí)驗(yàn)室。相對(duì)于一般實(shí)驗(yàn)室或教室而言,生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室功能復(fù)雜、工藝特殊、專業(yè)性強(qiáng)、設(shè)計(jì)難度大,不僅要考慮實(shí)驗(yàn)用房的合理布局,還要考慮供水、供電、供氣、通風(fēng)、溫濕度、空氣凈化、靜音、安全措施、環(huán)境保護(hù)等基本條件,是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文通過具體案例,探討生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中的注意事項(xiàng)。
目前,國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)普遍存在建筑設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室功能設(shè)計(jì)脫節(jié)的問題。由于國(guó)內(nèi)缺乏專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)或項(xiàng)目實(shí)施機(jī)構(gòu),導(dǎo)致許多實(shí)驗(yàn)室工作人員臨時(shí)參與到實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作中,由于他們?nèi)狈?shí)驗(yàn)室功能設(shè)計(jì)、建設(shè)與改造方面的知識(shí),因此實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作基本上是在摸索中前進(jìn)。盡管實(shí)驗(yàn)室建設(shè)初期有設(shè)計(jì)方案和審批環(huán)節(jié)[1],但是由于很多高校教師和領(lǐng)導(dǎo)對(duì)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要求了解不多,在審批環(huán)節(jié)仍難以提出建設(shè)性意見。雖然有不少學(xué)者對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行了相關(guān)研究,但是基本是以實(shí)驗(yàn)室管理、人員管理[2,3]或?qū)嶒?yàn)室管理系統(tǒng)建設(shè)[4]為主。此外,國(guó)內(nèi)外也有一些實(shí)驗(yàn)室安全建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[5~7],但是這些標(biāo)準(zhǔn)已跟不上技術(shù)發(fā)展的速度。目前,關(guān)于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相關(guān)報(bào)道較少,李云峰[8]總結(jié)了實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)中要注意的問題,但僅是以管理者角度做出的一個(gè)總體策劃方案,未針對(duì)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行具體闡述,首次建設(shè)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的同行難以借鑒其經(jīng)驗(yàn)。
我國(guó)高?;A(chǔ)建設(shè)和物資采購(gòu)需要招標(biāo),價(jià)低且分高者中標(biāo)。雖然商務(wù)評(píng)分招標(biāo)機(jī)制已改革,但是對(duì)于設(shè)計(jì)單位的選擇不應(yīng)要看資質(zhì)、等級(jí)或名氣,而應(yīng)考察設(shè)計(jì)單位的專業(yè)水平、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中是否有了解相關(guān)學(xué)科的專業(yè)設(shè)計(jì)人員等。此外,設(shè)計(jì)單位應(yīng)該與學(xué)校基建管理者、實(shí)驗(yàn)室使用者、實(shí)驗(yàn)室管理者組成設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),共同推進(jìn)設(shè)計(jì)工作。但是,一些地處小城市的高校,受地理?xiàng)l件限制,當(dāng)?shù)乜晒┻x擇的設(shè)計(jì)單位較少,通常處于被動(dòng)地位,根本談不上對(duì)設(shè)計(jì)單位專業(yè)能力的考察。
實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中,高校普遍存在經(jīng)費(fèi)緊張與分配不合理的問題[9],容易犯平均主義的毛病,把有限的經(jīng)費(fèi)平均分配給各個(gè)學(xué)科,結(jié)果從表面看每個(gè)學(xué)科都得以建設(shè),但是實(shí)際上卻沒有一個(gè)項(xiàng)目建設(shè)是有實(shí)效的,甚至出現(xiàn)某些大型設(shè)備閑置的情況。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)根據(jù)學(xué)科發(fā)展、專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)、科研需要,對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的功能、目標(biāo)、空間容量進(jìn)行分析,充分實(shí)現(xiàn)資源效益最大化。此外,考慮到實(shí)驗(yàn)室工藝的復(fù)雜性和特殊性,細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和專業(yè)設(shè)計(jì)因設(shè)備選定、購(gòu)置需要時(shí)間等原因,一般啟動(dòng)得較晚,容易被忽略導(dǎo)致資金不足。因此,應(yīng)提早插入專業(yè)設(shè)計(jì)或預(yù)留充足的資金[10]。
首先,做好實(shí)驗(yàn)室選址和總體布局。設(shè)計(jì)方案時(shí),確定需要建設(shè)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及每個(gè)平臺(tái)的位置,具體位置主要由平臺(tái)的通風(fēng)和采光要求來決定,需要通風(fēng)好、采光好的實(shí)驗(yàn)室安排在建筑外側(cè)。特殊實(shí)驗(yàn)室的凈化和排污也是需要考慮的因素,如細(xì)胞房、動(dòng)物房等凈化區(qū)域應(yīng)避免安排在建筑工地或交通主干道旁,以降低空氣過濾裝置的負(fù)荷,延長(zhǎng)過濾網(wǎng)壽命。為避免動(dòng)物房的氣味污染其他實(shí)驗(yàn)室,可把動(dòng)物房安置在頂樓。需要使用生物安全柜或通風(fēng)櫥的實(shí)驗(yàn)室最好不要設(shè)置在高層,否則風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的巨大響聲會(huì)成為一個(gè)嚴(yán)重的噪音污染源。另外,還應(yīng)考慮某些實(shí)驗(yàn)室的位置不兼容要求,例如氣瓶室、天平實(shí)驗(yàn)室、精密儀器室等不能與高溫室或震動(dòng)較強(qiáng)的設(shè)備安排在一起。
其次,確定各實(shí)驗(yàn)室大小。根據(jù)試劑柜、器皿柜、通風(fēng)櫥或生物安全柜所占面積,實(shí)驗(yàn)臺(tái)面積以及這些設(shè)施之間的間隔距離,確定實(shí)驗(yàn)室大小。實(shí)驗(yàn)臺(tái)以邊臺(tái)為主,桌面寬度可根據(jù)實(shí)際需求而定。一般桌面凈寬75厘米,如果該實(shí)驗(yàn)室需要配置大型臺(tái)式儀器或安裝設(shè)備較多,可考慮加大實(shí)驗(yàn)臺(tái)尺寸(必須考慮儀器離墻距離,否則會(huì)影響設(shè)備性能,甚至引發(fā)安全事故),但不能過大,否則不僅會(huì)浪費(fèi)材料與空間,還可能影響清潔或設(shè)備用電。放置大型儀器的桌面寬度通常為85~100厘米。實(shí)驗(yàn)室布局除了必須滿足實(shí)驗(yàn)需求外,還應(yīng)滿足出現(xiàn)緊急情況時(shí)安全疏散的要求,確保一旦發(fā)生緊急情況,實(shí)驗(yàn)人員無論在哪個(gè)方位做實(shí)驗(yàn),都有足夠的空間快速撤離。臺(tái)與臺(tái)之間的走道應(yīng)能通向走廊,通道寬度要滿足在過道兩側(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)均有人做實(shí)驗(yàn)時(shí),中間的空隙仍可推試劑車通過,此時(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)間的過道寬度需達(dá)到1.8米。此外,為了避免人員頻繁往來產(chǎn)生的無組織氣流對(duì)通風(fēng)櫥排風(fēng)流場(chǎng)形成干擾和避免通風(fēng)櫥排風(fēng)影響儀器操作,通風(fēng)櫥與實(shí)驗(yàn)臺(tái)或墻之間應(yīng)至少保持1.8米的距離。另外,由于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,布局規(guī)劃時(shí)應(yīng)預(yù)留25%系統(tǒng)設(shè)計(jì)更新空間以適應(yīng)未來發(fā)展。
實(shí)驗(yàn)室門的設(shè)計(jì)也是實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃不容忽視的環(huán)節(jié)。首先是門的尺寸,若某個(gè)實(shí)驗(yàn)室要配置大型儀器設(shè)備,就應(yīng)設(shè)計(jì)雙開門或超過1米寬的單開門。生物學(xué)或醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室,一般要配置冰箱和生物安全柜等大型儀器,所以實(shí)驗(yàn)室門的尺寸不能太小。實(shí)驗(yàn)室門口的轉(zhuǎn)角通常是大型儀器進(jìn)門的一大障礙,因此,門的位置也需要注意。另外,實(shí)驗(yàn)室開門方向也有一定要求,例如氣瓶室的門必須向外開。
潔凈實(shí)驗(yàn)室的天花板和墻壁不得選用容易起灰的材料,目前普遍使用彩鋼板。但是動(dòng)物房要設(shè)置屏障環(huán)境,電鏡實(shí)驗(yàn)室要有良好的電磁屏蔽效果,這些特殊實(shí)驗(yàn)室均需要特殊材料和工藝建設(shè)。
實(shí)驗(yàn)臺(tái)的材質(zhì)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室功能而定。理化實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常進(jìn)行強(qiáng)酸、強(qiáng)堿相關(guān)實(shí)驗(yàn)或加熱操作,因此,實(shí)驗(yàn)臺(tái)面應(yīng)平整、不易碎裂、耐酸堿及溶劑腐蝕、耐熱、不易碰碎玻璃器皿等,可選用鋼木或全鋼實(shí)驗(yàn)臺(tái),臺(tái)面可選用貼面理化板、實(shí)芯理化板、耐腐人造石或水磨石預(yù)制板等,而不能用不銹鋼臺(tái)面。天平室或放顯微鏡的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)選防震、防塵、平整、易清潔的大理石實(shí)驗(yàn)臺(tái),不能選用不銹鋼臺(tái)面或其他輕薄、無防震作用的實(shí)驗(yàn)臺(tái)面。不銹鋼實(shí)驗(yàn)臺(tái)面的抑菌、防腐蝕、防水性能優(yōu)于全鋼實(shí)驗(yàn)臺(tái)面,其抗起霜、抗紫外線、抗裂性強(qiáng),是潔凈實(shí)驗(yàn)室首選的實(shí)驗(yàn)臺(tái)面。
2.3.1 通風(fēng)設(shè)施是實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的保障,也是人身安全的保障 通風(fēng)設(shè)施和排污設(shè)施是實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的重要部分。實(shí)驗(yàn)過程中難免會(huì)產(chǎn)生有毒或易燃?xì)怏w,因此實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有良好的通風(fēng)條件。通風(fēng)設(shè)施一般有3種:(1)全室通風(fēng),如排氣扇或通風(fēng)豎井。潔凈實(shí)驗(yàn)室一般會(huì)采用這種通風(fēng)設(shè)施。(2)局部排氣罩,一般安裝在大型儀器實(shí)驗(yàn)操作時(shí)易產(chǎn)生有害氣體部位的正上方,減少室內(nèi)空氣污染。例如:病理實(shí)驗(yàn)室的脫水機(jī)在操作過程中會(huì)有甲醛、二甲苯等有害氣體溢出,可以在其上方安裝局部排氣罩。(3)通風(fēng)櫥,是實(shí)驗(yàn)室常用的局部排風(fēng)設(shè)備。一些會(huì)產(chǎn)生有害或易燃?xì)怏w的實(shí)驗(yàn)可在通風(fēng)櫥內(nèi)操作。理化實(shí)驗(yàn)室都需要安裝通風(fēng)設(shè)施,所以,在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)階段就應(yīng)將各實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)設(shè)施建設(shè)納入考慮范圍,以免日后補(bǔ)裝,增加工程量。
2.3.2 供電系統(tǒng)設(shè)置要合理 為避免不同功能實(shí)驗(yàn)室之間的用電干擾,應(yīng)分區(qū)配電,設(shè)置獨(dú)立開關(guān)。首先,明確配電系統(tǒng)的分區(qū)情況和各實(shí)驗(yàn)室的用電負(fù)荷需求。布線時(shí)除了要保證實(shí)驗(yàn)期間所有設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)外,還要考慮實(shí)驗(yàn)室未來發(fā)展需要,預(yù)留足夠的用電負(fù)荷功率,必要時(shí)預(yù)留一倍功率[11]??萍及l(fā)展日新月異,高校紛紛引進(jìn)高端科研人才及團(tuán)隊(duì),這就需要提供足夠的硬件設(shè)施支持,做好防范措施,防止用電跳閘或電路火災(zāi)。其次,插座布置要合理。例如,某個(gè)位置要放置大功率設(shè)備或歐美國(guó)家生產(chǎn)的設(shè)備,就應(yīng)在該位置安裝大功率插座或歐標(biāo)插座以及穩(wěn)壓裝置。最后,明確需要安裝定時(shí)開關(guān)的實(shí)驗(yàn)室,避免后期難以改裝帶來不便。例如,動(dòng)物飼養(yǎng)房、組織培養(yǎng)房在實(shí)驗(yàn)過程中或某個(gè)時(shí)段對(duì)光照有特殊要求,需要定時(shí)開關(guān)嚴(yán)格控制光照時(shí)間;某些潔凈實(shí)驗(yàn)室需要定時(shí)開紫外線燈殺菌,也應(yīng)安裝定時(shí)開關(guān)。
2.3.3 供排水系統(tǒng)設(shè)置要合理 明確需要安裝水槽的實(shí)驗(yàn)室,而對(duì)濕度敏感的實(shí)驗(yàn)室則應(yīng)避免安裝水槽,如細(xì)胞培養(yǎng)室和熒光PCR室。供水系統(tǒng)要保證必需的水壓、水質(zhì)和水量,滿足儀器設(shè)備運(yùn)行需要。例如,純水間超純水儀進(jìn)水管的水壓低于3 kg就會(huì)影響制水;如果水質(zhì)太差,則影響純水儀過濾膜的壽命,甚至無法制出合格的水。所以,必須控制供水質(zhì)量,必要時(shí)安裝加壓裝置。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)下水道應(yīng)采用耐酸堿腐蝕的材料,明確排水系統(tǒng)的排水類型和處理方式,不同類型的排水管需要明確標(biāo)識(shí),便于后期維護(hù)。關(guān)注地漏位置,大型儀器設(shè)備用房?jī)?nèi)不宜設(shè)置雨水排水管[12],以免雨水管破裂造成損失,而用水量較大的實(shí)驗(yàn)室或洗滌間地面應(yīng)設(shè)置地漏。污水宜分類排放,在滿足環(huán)評(píng)要求的同時(shí),應(yīng)充分發(fā)揮高校的技術(shù)優(yōu)勢(shì),采用先進(jìn)的污水處理裝置。
2.3.4 檢修口必不可少 實(shí)驗(yàn)室布線多在天花板上,應(yīng)在合適的位置設(shè)置檢修口。對(duì)于潔凈實(shí)驗(yàn)室,檢修口更是不可或缺,因?yàn)闈崈魠^(qū)域的濾網(wǎng)需要定期清潔與更換,所以在凈化空調(diào)附近必須設(shè)置檢修口。另外,一些大型設(shè)備,如通風(fēng)櫥后若設(shè)置了水管和水槽也應(yīng)預(yù)留檢修口。
2.3.5 照明會(huì)影響工作效率和工作質(zhì)量 根據(jù)各區(qū)功能設(shè)計(jì)合適光源。在一些對(duì)光敏感的實(shí)驗(yàn)區(qū)域可設(shè)置紅光燈,如在熒光PCR試劑準(zhǔn)備區(qū)安裝紅光燈。大部分實(shí)驗(yàn)室照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是為了營(yíng)造一個(gè)高效、舒適的視覺環(huán)境。設(shè)計(jì)光源位置和方向時(shí),應(yīng)盡量使工作臺(tái)上的陰影縮至最小,從而提高可視性和舒適性??筛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)布局布置光源,方便后期維護(hù)。另外,安裝照明系統(tǒng)時(shí)應(yīng)避開空調(diào)出風(fēng)口,否則容易使燈罩內(nèi)形成水霧影響照明效果,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致照明系統(tǒng)短路。
2.3.6 安全無小事 生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室每個(gè)功能區(qū)至少應(yīng)安裝一個(gè)洗眼器,若條件允許還應(yīng)在走廊的明顯位置安裝安全噴淋器。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)安裝煙感探測(cè)器,配置報(bào)警器。在每層樓的適當(dāng)位置安裝消防滅火設(shè)備,每個(gè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有安全出口指示標(biāo)志。
2.3.7 建設(shè)特殊實(shí)驗(yàn)室前先咨詢 特殊實(shí)驗(yàn)室需先向有關(guān)部門申請(qǐng)?jiān)S可證方能合法使用。應(yīng)在設(shè)計(jì)階段咨詢發(fā)證單位、檢測(cè)單位意見或邀請(qǐng)其參與實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì),以免后期申請(qǐng)?jiān)S可證時(shí),因檢測(cè)指標(biāo)不通過,再進(jìn)行整改,避免經(jīng)濟(jì)、時(shí)間損失。
相對(duì)于其他設(shè)施而言,監(jiān)控系統(tǒng)可在實(shí)驗(yàn)室建筑基本完成時(shí)設(shè)置。監(jiān)控系統(tǒng)中最重要的是安保系統(tǒng)??刹捎脴怯钭钥亻T禁管理,只允許獲得授權(quán)的人進(jìn)入特殊區(qū)域。使用聯(lián)合攝像監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控各出入口、重點(diǎn)儀器設(shè)備、特殊樣本和危險(xiǎn)試劑庫。這些只是最基本的監(jiān)控系統(tǒng),若經(jīng)濟(jì)條件允許,可以安裝相關(guān)管理軟件,把水、電、冷鏈、各實(shí)驗(yàn)室或大型貴重設(shè)備等納入監(jiān)控范圍。
實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)建設(shè)完成后,可考慮設(shè)備購(gòu)置。在經(jīng)費(fèi)分配方面,應(yīng)避免平均主義,結(jié)合學(xué)校優(yōu)勢(shì)學(xué)科,集中資金,建設(shè)亮點(diǎn),使重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室充分發(fā)揮科教示范作用,然后,以點(diǎn)帶面逐步帶動(dòng)其他實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。
以上是筆者參與多個(gè)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)后總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn),希望對(duì)首次籌建生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的同行提供參考??傊?,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一項(xiàng)綜合性強(qiáng)且復(fù)雜的系統(tǒng)工程,既需要經(jīng)費(fèi)投入與合理設(shè)計(jì),又需要領(lǐng)導(dǎo)重視和各部門協(xié)調(diào)配合,以使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作邁上新臺(tái)階。
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