高校生物医学实验室建设探讨与思考

梁少明，郑 恒，唐铁鑫

（肇庆医学高等专科学校，广东 肇庆 526020）

随着我国大力推行科教兴国战略和生物医学领域高速发展，许多高校都在兴建各类实验室。相对于一般实验室或教室而言，生物医学实验室功能复杂、工艺特殊、专业性强、设计难度大，不仅要考虑实验用房的合理布局，还要考虑供水、供电、供气、通风、温湿度、空气净化、静音、安全措施、环境保护等基本条件，是一项复杂的系统工程。本文通过具体案例，探讨生物医学实验室建设过程中的注意事项。

1 实验室建设现状

1.1 实验室结构和设计不合理，且无规律可循

目前，国内实验室建设普遍存在建筑设计与实验室功能设计脱节的问题。由于国内缺乏专业的实验室设计或项目实施机构，导致许多实验室工作人员临时参与到实验室建设工作中，由于他们缺乏实验室功能设计、建设与改造方面的知识，因此实验室建设工作基本上是在摸索中前进。尽管实验室建设初期有设计方案和审批环节[1]，但是由于很多高校教师和领导对生物医学实验室建设要求了解不多，在审批环节仍难以提出建设性意见。虽然有不少学者对实验室建设进行了相关研究，但是基本是以实验室管理、人员管理[2，3]或实验室管理系统建设[4]为主。此外，国内外也有一些实验室安全建设标准[5～7]，但是这些标准已跟不上技术发展的速度。目前，关于实验室建设相关报道较少，李云峰[8]总结了实验室建筑设计中要注意的问题，但仅是以管理者角度做出的一个总体策划方案，未针对生物医学实验室进行具体阐述，首次建设生物医学实验室的同行难以借鉴其经验。

1.2 设计单位专业能力不强

我国高校基础建设和物资采购需要招标，价低且分高者中标。虽然商务评分招标机制已改革，但是对于设计单位的选择不应要看资质、等级或名气，而应考察设计单位的专业水平、实验室设计经验、设计团队中是否有了解相关学科的专业设计人员等。此外，设计单位应该与学校基建管理者、实验室使用者、实验室管理者组成设计团队，共同推进设计工作。但是，一些地处小城市的高校，受地理条件限制，当地可供选择的设计单位较少，通常处于被动地位，根本谈不上对设计单位专业能力的考察。

1.3 经费紧张，分配不合理

实验室建设过程中，高校普遍存在经费紧张与分配不合理的问题[9]，容易犯平均主义的毛病，把有限的经费平均分配给各个学科，结果从表面看每个学科都得以建设，但是实际上却没有一个项目建设是有实效的，甚至出现某些大型设备闲置的情况。实验室建设应根据学科发展、专业人才培养目标和教学、科研需要，对各个实验室的功能、目标、空间容量进行分析，充分实现资源效益最大化。此外，考虑到实验室工艺的复杂性和特殊性，细节设计和专业设计因设备选定、购置需要时间等原因，一般启动得较晚，容易被忽略导致资金不足。因此，应提早插入专业设计或预留充足的资金[10]。

2 实验室建设探讨

2.1 高校实验室建设需要总体规划

首先，做好实验室选址和总体布局。设计方案时，确定需要建设的实验平台以及每个平台的位置，具体位置主要由平台的通风和采光要求来决定，需要通风好、采光好的实验室安排在建筑外侧。特殊实验室的净化和排污也是需要考虑的因素，如细胞房、动物房等净化区域应避免安排在建筑工地或交通主干道旁，以降低空气过滤装置的负荷，延长过滤网寿命。为避免动物房的气味污染其他实验室，可把动物房安置在顶楼。需要使用生物安全柜或通风橱的实验室最好不要设置在高层，否则风机运行时产生的巨大响声会成为一个严重的噪音污染源。另外，还应考虑某些实验室的位置不兼容要求，例如气瓶室、天平实验室、精密仪器室等不能与高温室或震动较强的设备安排在一起。

其次，确定各实验室大小。根据试剂柜、器皿柜、通风橱或生物安全柜所占面积，实验台面积以及这些设施之间的间隔距离，确定实验室大小。实验台以边台为主，桌面宽度可根据实际需求而定。一般桌面净宽75厘米，如果该实验室需要配置大型台式仪器或安装设备较多，可考虑加大实验台尺寸（必须考虑仪器离墙距离，否则会影响设备性能，甚至引发安全事故），但不能过大，否则不仅会浪费材料与空间，还可能影响清洁或设备用电。放置大型仪器的桌面宽度通常为85～100厘米。实验室布局除了必须满足实验需求外，还应满足出现紧急情况时安全疏散的要求，确保一旦发生紧急情况，实验人员无论在哪个方位做实验，都有足够的空间快速撤离。台与台之间的走道应能通向走廊，通道宽度要满足在过道两侧实验台均有人做实验时，中间的空隙仍可推试剂车通过，此时实验台间的过道宽度需达到1.8米。此外，为了避免人员频繁往来产生的无组织气流对通风橱排风流场形成干扰和避免通风橱排风影响仪器操作，通风橱与实验台或墙之间应至少保持1.8米的距离。另外，由于生物医学技术发展迅速，布局规划时应预留25%系统设计更新空间以适应未来发展。

实验室门的设计也是实验室规划不容忽视的环节。首先是门的尺寸，若某个实验室要配置大型仪器设备，就应设计双开门或超过1米宽的单开门。生物学或医学实验室，一般要配置冰箱和生物安全柜等大型仪器，所以实验室门的尺寸不能太小。实验室门口的转角通常是大型仪器进门的一大障碍，因此，门的位置也需要注意。另外，实验室开门方向也有一定要求，例如气瓶室的门必须向外开。

2.2 选择合适的材料

洁净实验室的天花板和墙壁不得选用容易起灰的材料，目前普遍使用彩钢板。但是动物房要设置屏障环境，电镜实验室要有良好的电磁屏蔽效果，这些特殊实验室均需要特殊材料和工艺建设。

实验台的材质可根据实验室功能而定。理化实验室经常进行强酸、强碱相关实验或加热操作，因此，实验台面应平整、不易碎裂、耐酸碱及溶剂腐蚀、耐热、不易碰碎玻璃器皿等，可选用钢木或全钢实验台，台面可选用贴面理化板、实芯理化板、耐腐人造石或水磨石预制板等，而不能用不锈钢台面。天平室或放显微镜的实验室应选防震、防尘、平整、易清洁的大理石实验台，不能选用不锈钢台面或其他轻薄、无防震作用的实验台面。不锈钢实验台面的抑菌、防腐蚀、防水性能优于全钢实验台面，其抗起霜、抗紫外线、抗裂性强，是洁净实验室首选的实验台面。

2.3 基础设施细节设计是保障

2.3.1 通风设施是实验质量的保障，也是人身安全的保障 通风设施和排污设施是实验室设计的重要部分。实验过程中难免会产生有毒或易燃气体，因此实验室应有良好的通风条件。通风设施一般有3种：（1）全室通风，如排气扇或通风竖井。洁净实验室一般会采用这种通风设施。（2）局部排气罩，一般安装在大型仪器实验操作时易产生有害气体部位的正上方，减少室内空气污染。例如：病理实验室的脱水机在操作过程中会有甲醛、二甲苯等有害气体溢出，可以在其上方安装局部排气罩。（3）通风橱，是实验室常用的局部排风设备。一些会产生有害或易燃气体的实验可在通风橱内操作。理化实验室都需要安装通风设施，所以，在实验室设计阶段就应将各实验室的通风设施建设纳入考虑范围，以免日后补装，增加工程量。

2.3.2 供电系统设置要合理 为避免不同功能实验室之间的用电干扰，应分区配电，设置独立开关。首先，明确配电系统的分区情况和各实验室的用电负荷需求。布线时除了要保证实验期间所有设备正常运转外，还要考虑实验室未来发展需要，预留足够的用电负荷功率，必要时预留一倍功率[11]。科技发展日新月异，高校纷纷引进高端科研人才及团队，这就需要提供足够的硬件设施支持，做好防范措施，防止用电跳闸或电路火灾。其次，插座布置要合理。例如，某个位置要放置大功率设备或欧美国家生产的设备，就应在该位置安装大功率插座或欧标插座以及稳压装置。最后，明确需要安装定时开关的实验室，避免后期难以改装带来不便。例如，动物饲养房、组织培养房在实验过程中或某个时段对光照有特殊要求，需要定时开关严格控制光照时间；某些洁净实验室需要定时开紫外线灯杀菌，也应安装定时开关。

2.3.3 供排水系统设置要合理 明确需要安装水槽的实验室，而对湿度敏感的实验室则应避免安装水槽，如细胞培养室和荧光PCR室。供水系统要保证必需的水压、水质和水量，满足仪器设备运行需要。例如，纯水间超纯水仪进水管的水压低于3 kg就会影响制水；如果水质太差，则影响纯水仪过滤膜的寿命，甚至无法制出合格的水。所以，必须控制供水质量，必要时安装加压装置。实验室内下水道应采用耐酸碱腐蚀的材料，明确排水系统的排水类型和处理方式，不同类型的排水管需要明确标识，便于后期维护。关注地漏位置，大型仪器设备用房内不宜设置雨水排水管[12]，以免雨水管破裂造成损失，而用水量较大的实验室或洗涤间地面应设置地漏。污水宜分类排放，在满足环评要求的同时，应充分发挥高校的技术优势，采用先进的污水处理装置。

2.3.4 检修口必不可少 实验室布线多在天花板上，应在合适的位置设置检修口。对于洁净实验室，检修口更是不可或缺，因为洁净区域的滤网需要定期清洁与更换，所以在净化空调附近必须设置检修口。另外，一些大型设备，如通风橱后若设置了水管和水槽也应预留检修口。

2.3.5 照明会影响工作效率和工作质量 根据各区功能设计合适光源。在一些对光敏感的实验区域可设置红光灯，如在荧光PCR试剂准备区安装红光灯。大部分实验室照明系统的设计目的是为了营造一个高效、舒适的视觉环境。设计光源位置和方向时，应尽量使工作台上的阴影缩至最小，从而提高可视性和舒适性。可根据实验台布局布置光源，方便后期维护。另外，安装照明系统时应避开空调出风口，否则容易使灯罩内形成水雾影响照明效果，严重时可导致照明系统短路。

2.3.6 安全无小事 生物医学实验室每个功能区至少应安装一个洗眼器，若条件允许还应在走廊的明显位置安装安全喷淋器。实验室应安装烟感探测器，配置报警器。在每层楼的适当位置安装消防灭火设备，每个实验室应有安全出口指示标志。

2.3.7 建设特殊实验室前先咨询 特殊实验室需先向有关部门申请许可证方能合法使用。应在设计阶段咨询发证单位、检测单位意见或邀请其参与实验室设计，以免后期申请许可证时，因检测指标不通过，再进行整改，避免经济、时间损失。

2.4 分步分批建设

相对于其他设施而言，监控系统可在实验室建筑基本完成时设置。监控系统中最重要的是安保系统。可采用楼宇自控门禁管理，只允许获得授权的人进入特殊区域。使用联合摄像监控系统监控各出入口、重点仪器设备、特殊样本和危险试剂库。这些只是最基本的监控系统，若经济条件允许，可以安装相关管理软件，把水、电、冷链、各实验室或大型贵重设备等纳入监控范围。

2.5 有重点地逐步建设

实验室基础建设完成后，可考虑设备购置。在经费分配方面，应避免平均主义，结合学校优势学科，集中资金，建设亮点，使重点实验室充分发挥科教示范作用，然后，以点带面逐步带动其他实验室建设。

3 结语

以上是笔者参与多个生物医学实验室建设后总结的一些经验，希望对首次筹建生物医学实验室的同行提供参考。总之，实验室建设是一项综合性强且复杂的系统工程，既需要经费投入与合理设计，又需要领导重视和各部门协调配合，以使实验室建设工作迈上新台阶。

参考文献：

[1]王建彬，奚海波，吴俊峰，等.高校实验室建设与管理模式的改革与创新[J].科技视界，2014（23）：155，196.

[2]张兵，崔希民，李伟才，等.应用技术型大学转型背景下高校实验室建设[J].实验室研究与探索，2016，35（6）：237-240，244.

[3]宋静，刘宏升，李瑞华，等.口腔医学实验实训中心建设和管理的研究和探索[J].卫生职业教育，2017，35（6）：30-31.

[4]施燕琴，杨晋涛，蒋梅燕，等.高校实验室的自动化、信息化、开放式管理系统研究与实践[J].实验室研究与探索，2017，36（9）：236-239.

[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB19489-2008，实验室生物安全通用要求[S].2008.

[6]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB19781-2005，医学实验室安全要求[S].2005.[7]Medical Laboratories-Requirements for Safety[S].2011.

[8]李云峰.实验室建筑设计研究[J].实验技术与管理，2012，29（3）：331-333.

[9]颜雄，李文昭，赵君，等.西部地方高校实验室建设与管理安全探讨[J].亚太教育，2015（28）：181.

[10]曹海勇，董洪艳.高校实验室建设过程中的设计管理[J].实验技术与管理，2017，34（3）：224-226，248.

[11]任莹，李一，李少娟，等.高校生物医学实验用房设计风险研究[J].实验技术与管理，2015，32（9）：243-246.

[12]李阳春，阙斐.加强高校实验室建设管理的实践与思考[J].实验室研究与探索，2015，34（4）：236-238.