医学院校通用型实验室建设模式探索

何素丽，王雪菲，王砚迪，余 也

（北京大学医学部 基建工程处，北京 100191）

随着科技的发展、实验室工艺设备和技术手段的进步、专业人才的流动以及研究课题的更新，实验室通用和共享已成为高校实验室建设及管理的新方向、新趋势。快速的学科发展使得研究方向及科研课题也在以前所未有的速度发展更迭，相应支撑学科发展的软硬件设施的更新周期也在不断缩短，对实验室的建设也提出了更高的要求。因此，如何建设能够实现空间共享、适应课题更新、满足经济效益的实验室，是高校基建管理人员面临的新课题[1-3]。

本文从医学院校基建管理人员的角度出发，分析当前医学院校实验室建设模式的现状和瓶颈，结合医学院校实验室建设实践及相关调研情况，探索通用型实验室的建设模式、空间规划、规范管理等方面内容，希望提出兼具创新性和可行性的建设理念和思路。

1 医学院校实验室设计、建设现状

1.1 实验室类型分析

通过对国内综合医学院校科研方向和实验类型的调研，依据实验室工艺需求的共性特征，可将医学院校实验室大致分为研究类实验室、生物类实验室、化学类实验室和公共实验平台4 大类。研究类实验室主要进行流行病学、营养与保健、卫生政策研究等公共及预防医学相关的研究实验，这类实验室的特点为通风要求小，大功率实验设备较少；生物类实验室主要进行微生物、免疫、生理、病理等基础医学领域的相关研究实验，这类实验室的通风要求和用电量均高于研究类实验室，通常有较严格的生物安全等级要求；化学类实验室主要进行药物化学、药物分析、合成化学等药学领域实验，在几类实验室中通风需求和用电量最高，同时有较高的安全防护要求；公共实验平台通常指公共的动物饲养及实验平台、大型仪器设备共享平台等，集约利用有限的实验资源，避免重复建设，提高资源使用效益。

1.2 实验室的常规建设模式及特点

目前大部分医学院校的实验室建设模式，通常都是在有明确使用人的前提下，由使用人提出实验工艺和空间布局的需求，再由基建管理部门委托专业的设计院，按照使用人提出的明确需求进行个性化的设计，建设完成后整体交付。常规实验室建设模式的优点是需求明确、具体，项目交付时与使用人的个性化需求有较高的符合度，在一段时期内能够较好地满足课题研究的需要。但同时也存在一些问题：（1）由于每个实验室由一位学术带头人及其团队使用，基础设施设备和实验工艺功能都是按照科研工作的需求配置，麻雀虽小，五脏俱全，因此会因资源重复配置造成一定程度的浪费；（2）实验室学术领头人提出装修改造要求时往往仅从自身需要出发，不会考虑楼宇总体功能分布合理性，因此可能对楼宇整体布局产生不利影响，同时降低整体实验空间的开放性和利用率；（3）绝大多数实验室无法适应新的研究方向和科研课题，不具备后期调整的灵活度，随着课题或使用人的变更往往造成大规模的频繁拆改[4-6]。

2 医学院校实验室建设的发展模式

党的十九大报告中指出：“发展必须是科学发展，必须坚定不移贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念”。结合医学的未来发展趋势和需求，建设开放、共享型的医学通用型实验室的思路与这一理念精准契合，已成为医学院校实验室建设的发展趋势。

2.1 医学通用型实验室体系

通用型实验室的研究和建设，为高校基建管理人员提供了一个实验室建设的新思路。

通用型实验室的建设是由基建工程作为基础性支撑，实验室工艺工程完成功能化，然后通过专业化的管理来实现可持续发展，最终建成具有完整生命周期的综合性实验室系统。医学院校的通用型实验室作为综合性实验体系，其通用型实验室体系如图1 所示，不仅包括分类分级共享型实验空间（如研究类、生物类、化学类实验室）、特殊工艺空间（如洁净间、冷库、生物安全实验室），也必须包括公共服务平台支撑（如动物房、仪器中心、管理服务平台）以及学术交流空间（如研讨室、报告厅），才能实现真正意义上空间及设施的通用、开放和共享。因此，相较于一般的定制化实验室，通用型实验室的优势在于能够满足大部分相近类型实验的基础工艺需求，能够对有限的实验资源进行统筹规划、合理调配，实现空间的共享和资源的集约使用，同时具备后期调整的灵活性。

图1 通用型实验室体系示意图

2.2 通用型实验室建设路径探索

通过对通用型实验室建设的思考和探索，笔者认为要建成满足通用性、适用性、可持续性的通用型实验室，关键在于可行适用的建设方案、灵活可塑的空间布局、合理适度的资源配置、先进高效的施工组织。医学院校的基本建设管理人员，应当在设计和建设阶段切实把握好这4 个关键要素。

2.2.1 可行适用的建设方案

制定可行、适用的建设方案对于通用型实验室的建设至关重要。建设方案的制定不再是依据某个具体使用人的特定使用需求，而是要结合学校、院系的实际情况，充分考虑专业设置、学科发展、科研方向、实验类型，以及经费落实情况、配套基础设施条件等要素，科学、系统地进行分析[1]。针对不同类型的实验室，要认真调查研究，对制约实验室建设和发展的各种因素和条件进行全面分析、系统考虑和科学论证，制定好建设步骤，规划好建设路径，才能够精准对接不同类型实验室的建设需求。特别是在没有特定使用需求的情况下，更需要进行系统充分的调研，组织专家咨询论证，在明确建设规范依据的前提下，对照参考同类型实验室的建设经验，明确工艺设计，确定建设方案[7]。

2.2.2 灵活可塑的空间布局

功能空间布局的确定是通用型实验室建设的源头问题，空间的通用性应当充分考虑实验工艺各类规范的要求，设定合理的开间、进深、层高模数，形成标准的柱网、开放的布局，建设灵活多变、易于组合的柔性实验空间，较大幅度地提高空间的使用寿命，提高利用率，减少后期实验室的改造投资。众所周知，大进深以及灵活的水、电、通风等资源条件，对于今后空间的灵活转换非常有利。同时，将实验室建设与无吊顶的设计配合，不仅更符合现代建筑的美学要求，为科研人员提供一个良好、舒适的实验环境，也能进一步提升空间的灵活性，便于基础设施的维护和实验空间的调整改造，实现通用型实验室的可持续性发展[8-10]。

此外，通用型实验室还需要努力创建平面布局相对完整、面积配比更加科学合理的空间系统，因此必须充分考虑实验空间与特殊功能房（辅助用房）、办公研讨区以及其他公共区域之间的空间布局关系。就常规实验室而言，一般建议实验空间占30%～69%，特殊功能房占5%～31%，行政生活用房占10%～29%，其他公共区域占5%～18%。近期，笔者就国内同类型实验室建筑平面布局的相关数据进行调研后发现，其中办公用房与实验用房普遍采用的配比为约4 : 6，具有较高的适用度。同时，在平面布置上，办公区域与实验区域应相对独立，减少互相干扰，在办公区域需设置专门的交流研讨空间，方便科研人员之间的交流，也促进交叉学科发展。

2.2.3 合理适度的资源配置

医学院校的生物、化学类实验室、动物房以及仪器设备平台等的建设是一项复杂的系统工程。由于实验的通风、温湿度、净化、安全、环保等一系列实验工艺流程的特殊要求，且实验室内通常配有大量的高精度、大功率、大体量的专业实验仪器设备，因此在医学院校通用型实验室设计及建设过程中，如何在总体资源有限的情况下，合理、适度地配置通风量、用电负荷、楼层荷载等资源条件也是建设的核心及难点，同时也决定了实验室建成后的通用性、适用性和可持续性。

对于老校区的科研楼建设而言，资源供给受到较大局限，因此合理地进行资源配置就更加重要。通过对国内相近类型的实验室进行调研，就三类通用型实验室关于送排风、电力供应以及楼层荷载的需求进行了统计，医学院校通用型实验室分级分类资源配置调研数据见表1。对照不同类型实验室的资源需求，结合楼宇的总资源条件，对楼层功能进行合理布局，并对各类实验室的通风、用电、荷载等资源进行分级配置和建设，尽可能满足绝大多数同类实验当前的需求和未来的发展[10-11]。

表1 医学院校通用型实验室分级分类资源配置调研数据

2.2.4 先进高效的施工组织

先进、高效的施工组织也是决定通用型实验室建设成败的关键要素之一。为保证实验室建设能够满足工艺需求，可在进行基础空间建设之前或同时，对实验室空间内部进行工艺设计，然后按照“建设共性、预留个性”的原则，在基础建设阶段对有特殊工艺要求的空间和资源条件进行预留。即在基础建设阶段完成实验室空间、结构、资源配给的分区域、分级别建设和预留，同时完成实验室功能性系统（如供气系统等）的设置以及特殊设备的提前吊装等。在工艺建设阶段，则可以采用后期灵活度较高的机电安装方式（例如综合吊架、无吊顶等）来完成实验室末端的功能化实现。并且，根据项目建设的实际情况，或根据实验室交付使用的具体安排，可将实验室基础支撑空间的建设与工艺工程建设同期、交叉或先后进行，基础建设与工艺建设施工组织关系见图2，基础建设与工艺建设实施要点见表2。

图2 基础建设与工艺建设施工组织关系

表2 基础建设与工艺建设实施要点

对于实验空间的工艺建设，可以考虑采用装配式机电施工方式，实现模块预制、场内组装、精确定位和整体提升，不仅能够缩短施工周期，也能够减少施工过程中的噪音和粉尘，可大大减少对楼内其他实验空间的影响，也有利于实验室的分期、分阶段交付使用，并且在后期需要调整时能够缩短实施周期，减少施工影响，确保新课题的及时顺利开展[5,12]。

3 专业规范的实验室管理模式

医学院校的实验室管理应当遵循专业、安全、可持续的原则。特别是对于通用型实验室而言，应当突破传统的实验室管理模式，组建由服务优质的物业管理人员及专业的实验室技术人员构成的管理团队，建立灵活、便捷的预约使用管理机制和配套的制度体系，保障实验室的安全、高效运行。同时，应当充分利用现代实验室控制系统和云技术，实时记录和控制实验室的运行状态和各项数据。这不仅能为管理人员提供便利、高效的管理工具，也能对能源消耗、使用情况进行分析，为实验室的持续发展提供有效的技术和数据支撑。

4 结语

结合工作中的实践和调研情况，本文对医学院校通用型实验室建设模式进行了探索和思考。通用型实验室建设是一个综合性强且复杂的系统工程，需要从建筑主体建设阶段就融入通用型实验室的建设思路和理念，为后期的工艺需求提供条件。同时，项目实施不仅需要合理的设计与高效的施工组织，同时也需要学校基建管理部门与科研部门的密切配合，以使得通用型实验室的建设切实满足先进科学实验的需求。

总之，现今社会“谁拥有了一流创新人才、拥有了一流科学家，谁就能在科技创新中占据优势”，而建筑是承载人才与科研工作的重要基础，医学院校通用型实验室的建设将为医学创新人才和科学家们提供了更加灵活、高效、共享的空间保证和基础支撑，为未来医学发展、科技创新、交叉学科建设以及引领性医学研究工作创建优质的共享平台。