決定實(shí)驗室建設成敗的6大系統

實(shí)驗室的建設，無(wú)論是新建、擴建、或是改建項目，它不單純是選購合理的儀器設備，還要綜合考慮實(shí)驗室的總體規劃、合理布局和平面設計，以及供電、供水、供氣、通風(fēng)、空氣凈化、安全措施、環(huán)境保護等基礎設施和基本條件。因此實(shí)驗室的建設是一項復雜的系統工程，在現代實(shí)驗室里，先進(jìn)的科學(xué)儀器和優(yōu)越完善的實(shí)驗室是提升現代化科技水平，促進(jìn)科研成果增長(cháng)的必備條件?！耙匀藶楸?，人與環(huán)境”己成為人們高度關(guān)注的課題。

本著(zhù)“安全、環(huán)保、實(shí)用、耐久、美觀(guān)、經(jīng)濟、卓越、領(lǐng)先”，的規劃設計理念。規劃設計主要分為六個(gè)方面：平面設計系統、單臺結構功能設計系統、供排水設計系統、電控系統、特殊氣體配送系統、有害氣體輸出系統等六個(gè)方面。下面就按上述六方面依次講解。

1平面設計系統

平面設計我們主要考慮以下幾個(gè)方面的因素：

1、疏散、撤離、逃生、順暢、無(wú)阻，安全通道：一般實(shí)驗室門(mén)主要向里開(kāi)，但如設置有爆炸危險的房間，房門(mén)應朝外開(kāi)，房門(mén)材質(zhì)最好選擇壓力玻璃。

2、人體學(xué)（前后左右工作空間），完美的設備與科技工作者操作空間范圍的協(xié)調搭配體現了科學(xué)化、人性化的規劃設計。

在做平面設計的時(shí)候，首先要考慮的因素是就是“安全”，實(shí)驗室是最易發(fā)生爆炸、火災、毒氣泄露等的場(chǎng)所。我們在做平面設計的時(shí)候，應盡量地要保持實(shí)驗室的通風(fēng)流暢、逃生通道暢通。根據國際人體工程學(xué)的標準。我們做如下的劃分以供參照：（詳見(jiàn)下圖）

實(shí)驗臺與實(shí)驗臺通道劃分標準(通道間隔用L表示)

L>500mm時(shí)，一邊可站人操作；

L>800mm時(shí)，一邊可坐人操作；

L>1200mm時(shí)，一邊可坐人，一邊可站人，中間不可過(guò)人;

L>1500mm時(shí)，兩邊可坐人，中間可過(guò)人；

L>1800mm時(shí)，兩邊可坐人，中間可過(guò)人可過(guò)儀器

天平臺、儀器臺不宜離墻太近，離墻400mm為宜。為了在工作發(fā)生危險時(shí)易于疏散，實(shí)驗臺間的過(guò)道應全部通向走廊。另:實(shí)驗室建筑層高宜為3.7米-4.0米為宜，凈高宜為2.7米-2.8米，有潔凈度、壓力梯度、恒溫恒濕等特殊要求的實(shí)驗室凈高宜為2.5米-2.7米（不包括吊頂）；實(shí)驗室走廊凈寬宜為2.5米-3.0米.普通實(shí)驗室雙門(mén)寬以1.1米-1.5米(不對稱(chēng)對開(kāi)門(mén))為宜,單門(mén)寬以0.8米-0.9米為宜。

3、專(zhuān)業(yè)學(xué)科功能。實(shí)驗室通常按物理學(xué)，無(wú)機化學(xué)，有機合成化學(xué)，生物學(xué)來(lái)分類(lèi)。根據實(shí)驗室內容、用途和規模的不同又各有自己的特點(diǎn)，比如基礎教學(xué)實(shí)驗室，按學(xué)科專(zhuān)業(yè)分，多為較簡(jiǎn)單的教學(xué)實(shí)驗對水電氣風(fēng)等要求較低，而科研機構對實(shí)驗室通風(fēng)、供排水、電控及潔凈都要求較高，但實(shí)驗室設計的基本原則都是具有共同性的，以有機化學(xué)為例，主要由化學(xué)基本實(shí)驗室、儀器分析實(shí)驗室、潔凈實(shí)驗室、電子計算機室、研究室、輔助實(shí)驗室、服務(wù)供應室等組成。

化學(xué)基本實(shí)驗室，主要是進(jìn)行容量分析、離子測定、氧化還原等實(shí)驗，一般設計的裝備有：實(shí)驗臺與洗滌臺；通風(fēng)柜及管道修檢井；帶試劑架的實(shí)驗臺及輔助工作臺，需考慮設在實(shí)驗室內的研究空間或電腦臺，藥品柜、器皿柜、落地安置的儀器設備、急救器等。

儀器分析實(shí)驗室，主要設置各種大型精密分析儀器，同時(shí)也包括普通小型分析儀等，一般設計的裝備有：儀器臺、實(shí)驗臺、通風(fēng)柜、天平臺、電腦臺、氣瓶柜、洗滌臺、器皿柜、藥品柜、急救器、萬(wàn)向排氣罩、原子吸收罩等。以下列出各類(lèi)儀器分析實(shí)驗室的要求，以供參考。

各類(lèi)儀器分析實(shí)驗室要求表

實(shí)驗室名稱(chēng)

所屬各室的要求

氣相色譜分析室

主要是對容易轉化為氣態(tài)而不分解的液態(tài)有機化合物及氣態(tài)樣品的分析。儀器設備主要有氣相色譜儀，具有計算機控制系統及數據處理系統，自動(dòng)化程度很高，對有機化合物具有高效的分離能力，所用載氣主要有：H2、N2、Ar、He、CO2等。但對高沸點(diǎn)化合物，難揮發(fā)的及熱不穩定的化合物、離子化合物、高聚物的分離卻無(wú)能為力。要求局部排風(fēng)及避免陽(yáng)光直射在儀器上，避免影響電路系統正常工作的電場(chǎng)及磁場(chǎng)存在，一般設計：儀器臺（應離墻以便儀器維修）、萬(wàn)向排氣罩、電腦臺（一般在儀器臺旁配置）、邊臺、洗滌臺、試劑柜等

液相色譜分析室

主要體現在高效率分離，對復雜的有機化合物分離制取純凈化合物，定量分析和定性分析，儀器設備主要有：高效液相色譜儀，適宜于高沸點(diǎn)化合物、難揮發(fā)化合物、熱不穩定化合物、離子化合物、高聚物等，彌補氣相色譜儀的不足。環(huán)境和實(shí)驗室基礎裝備設計要求與氣相色諳室相近。

質(zhì)譜分析室

主要是對純有機物的定性分析，實(shí)現對有機化合物的分子量、分子式、分子結構的測定，分析樣品可以是氣體、液體、固體，主要設備有質(zhì)譜儀、氣-質(zhì)聯(lián)用儀。質(zhì)譜儀是利用電磁學(xué)的原理，使物質(zhì)的離子按照基特征的質(zhì)荷比（即質(zhì)量m與電荷e之比—m/e）來(lái)進(jìn)行分離并進(jìn)行質(zhì)譜分析的儀器，缺點(diǎn)是對復雜有機混合物的分離無(wú)能為力。氣相色譜分離效率高，定量分析簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，結合質(zhì)譜儀靈敏度高，定性分析能力強的特點(diǎn)，兩種儀器聯(lián)用為氣-質(zhì)聯(lián)用儀?？梢匀￠L(cháng)補短，提高分析質(zhì)量和效率。質(zhì)譜儀可能有汞蒸汽逸出，要考慮局部排風(fēng)。

光譜分析室

主要是根據物質(zhì)對光具有吸收、散射的物理特征及發(fā)射光的物理特性，在分析化學(xué)領(lǐng)域建立化學(xué)分析。主要是儀器是原子發(fā)射光譜儀、原子吸收光譜儀，分光光度計、原子熒光光譜儀、熒光分光光度計、X射線(xiàn)熒光儀、紅外光光譜儀、電感耦合等離子體（LCP）光譜儀、拉曼光譜儀等。實(shí)驗室應盡量遠離化學(xué)實(shí)驗室、以防止酸、堿、腐蝕性氣體等對儀器的損害，遠離輻射源；室內應有防塵、防震、防潮等措施。儀器臺與窗、墻之間要有一定距離，便于對儀器的調試和檢修。應設計局部排風(fēng)。使用原子吸收罩排風(fēng)較為適宜。

以上實(shí)驗室，根據實(shí)際需要可設置樣品處理室，一般有洗滌臺、實(shí)驗臺、通風(fēng)柜等設備，同化學(xué)實(shí)驗室類(lèi)似。

潔凈實(shí)驗室主要是通過(guò)人為的手段，應用潔凈技術(shù)實(shí)現控制室內空氣中塵埃、含菌濃度、溫濕度與壓力、以達到所要求的潔凈度、溫濕度和氣流速度等環(huán)境參數?？諝鉂崈舳仁侵笣崈艨諝猸h(huán)境中空氣含塵量程度，空氣潔凈度的級別以含塵濃度劃分。潔凈度是指每升空氣中所含粒徑≥0.5um的塵粒的總顆粒。我國空氣潔凈等級標準分為：100級、1000級、10000級、100000級。國際標準則劃分為：1級、2級、3級、4級、5級。潔凈室的組及其相互關(guān)系如圖所示：

潔凈室組成圖

潔凈室一般實(shí)施兩級隔離，一級隔離通過(guò)生物安全柜、負壓隔離器、正壓防護服、手套、眼罩等實(shí)現；二級隔離通過(guò)實(shí)驗室的建筑、空調凈化和電氣控制系統來(lái)實(shí)現。但由于凈化空調需要風(fēng)量小為了安全起見(jiàn)，風(fēng)量都按大的估算，一般都要超過(guò)規范規定，物別是百級以上，冷熱負荷在要求不是很?chē)栏竦那闆r可能估算，現在專(zhuān)門(mén)有凈化空調機組，可以直接利用。二級~四級生物安全實(shí)驗室應實(shí)施兩級隔離。一般實(shí)驗室裝備有:超凈工作臺、生物安全柜、邊臺或不銹鋼操作臺、洗滌臺等。

以PRC實(shí)驗室為例（PCR即聚合酶鏈式反應），是分子生物學(xué)研究和實(shí)驗的常規方法，也是生物學(xué)、醫學(xué)臨床等領(lǐng)域廣泛應用的實(shí)驗技術(shù)。其特點(diǎn)是能將微量的DNA大幅增加，實(shí)驗室通常分為四個(gè)區域，即：試劑儲存和準備區、標本制備區、擴增反應混合物配制和擴增區、擴增產(chǎn)物分析區（如使用全自動(dòng)分析儀，區域可適當合并）。進(jìn)入各個(gè)區域必須嚴格按照單一方向進(jìn)行，不同的工作區域使用不同的工作服（例如不同的顏色）。工作人員離開(kāi)時(shí)，不得將工作服帶出。

試劑儲存和準備室（標本制備區），儀器主要配置有：冷凍離心機、生物安全柜、冰箱、可移動(dòng)紫外燈、全自動(dòng)力核酸蛋白純化儀、專(zhuān)用工作服和工作鞋等。擴增反應混合物配制和擴增區配置有：冰箱、高速離心機、超凈工作臺、PCR儀（要求負壓狀態(tài)）、可移動(dòng)紫外燈、微量加樣器、核酸擴增儀等。擴增產(chǎn)物分析區主要配置有：移液器、振蕩器、超凈工作臺、毛細管電泳儀、冰箱、離心機、微量加樣器、可移動(dòng)紫外燈等。PCR實(shí)驗室設計方案如下圖所示：

PCR實(shí)驗室平面圖

電子計算機室和研究室，電子計算機與我們的生活最為密切，主要考慮空調散熱、電源電壓等問(wèn)題。配置的裝備主要是帶鍵盤(pán)儀器臺。研究所主要是供研究人員辦公的地方，對我們實(shí)驗室裝備要求較低，在此不多作講解。

輔助實(shí)驗室：主要有天平室、高溫室、純水室、氣瓶室、貯藏室、溶液配制室、暗室等。天平室，分析天平是化學(xué)實(shí)驗室必備的常用儀器，高精度天平對環(huán)境有一定要求，主要是氣流和風(fēng)速的影響，天平室應靠近化學(xué)實(shí)驗室，以方便使用，但不宜與高溫室和有較強電磁干擾的房間相鄰。高精度微量天平宜設在底層。天平室內不得設置洗滌臺或任何管道穿過(guò)窒內，以免管道滲漏影響天平的維護和使用。高溫室，高溫爐和恒溫箱是常備設備，一般放置在高溫工作臺上，但特大型的恒溫箱須落地安置為宜，高溫爐秘恒溫箱須分開(kāi)放置。純水室，主要是設計的實(shí)驗裝備有；邊臺和洗滌臺?，F代實(shí)驗室多使用去離子水、水量大且能保證水質(zhì)。地面需設地漏。氣瓶室，實(shí)驗室用氣除不燃氣體（氮氣、二氧化碳）、惰性氣體（氬氣、氦氣等）外，其他氣體具有高壓、劇毒、氧化分解、爆炸等危險性氣體，例如易燃氣體氫氣、一氧化碳；劇毒氣體為氟氣、氯氣；助燃氣體為氧氣等，這些氣體不得進(jìn)行實(shí)驗室?？梢酝ㄟ^(guò)管子接到各實(shí)驗室內。溶液配制室，用于配制各種標準溶液和不同濃度的溶液。在允許的條件下，可由兩個(gè)房間組成，其一設有天平臺。另一間作配制試劑和存放試劑之用，一般應配置：通風(fēng)柜、實(shí)驗臺、試劑柜。

服務(wù)供應部分，為基本實(shí)驗室和輔助實(shí)驗室服務(wù)的場(chǎng)所，如高壓鍋室和水電氣輔助室等。我們只需稍作了解。

4、實(shí)驗室工作人員總人數；

5、儀器設備布局；

6、工作程序、流程專(zhuān)業(yè)設計；

第一部分為平面設計，甲方（使用方）先拿出最根本的功能要求、分布方案，乙方（設計院）、丙方（實(shí)驗室規劃與設計專(zhuān)業(yè)公司）與甲方參與實(shí)驗室建設設計小組，共同討論，三方共同確認后方進(jìn)入第二程序。因為傳統實(shí)驗室建筑設計按國家建筑標準，僅是以外型和室內結構為主，并非以實(shí)驗室功能為主，建筑設計與功能設計脫節。

第二部分為單臺功能，單臺結構設計，應逐項、逐件、逐層，從整棟大樓、分層、分房間、分單件設計確定，全面細分確認；

第三部分，全部確認后，邀請用戶(hù)高層領(lǐng)導參與實(shí)驗室建設演示會(huì )，當場(chǎng)表態(tài)決策；由甲方請乙方、丙方的項目監理嚴格監督安裝、建筑過(guò)程中標準執行情況跟蹤實(shí)驗室建設項目的順利完工；建設實(shí)驗室規劃與設計和產(chǎn)品招標分為兩部分；招標：A、設計為第一部分；B、產(chǎn)品標準為第二部分；建筑裝修、凈化、基礎裝備分三個(gè)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行，不可混同、總包，不同專(zhuān)業(yè)，分別招標，然后中標三方緊密配合，裝修和凈化工程先行，交工驗收后實(shí)驗室基礎配套將進(jìn)入責任明確階段，承擔責任，全部完工時(shí)集中三家同時(shí)驗收，基礎裝備部分為產(chǎn)品測試標準，測試與前兩項工程不同，有很大區別不可等同對待。

7、地面、墻壁通風(fēng)流暢，防止死角，室內四角盡量空閑，易打理，簡(jiǎn)潔。

2單臺結構功能設計系統

不同專(zhuān)業(yè)采用不同實(shí)驗室專(zhuān)用基礎配套裝備，系列產(chǎn)品共分五大部分：A、實(shí)驗臺部分；B、儀器臺部分；C、功能柜部分；D、儀器設備部分；E、輸出系統部分；

A、實(shí)驗臺部分

1、實(shí)驗臺的分類(lèi)：

①實(shí)驗臺按實(shí)驗室的功能劃分為：物理實(shí)驗臺（主要用于電子、電工、物理實(shí)驗）；化學(xué)實(shí)驗臺（主要用于有機、無(wú)機化學(xué)實(shí)驗）；生物實(shí)驗臺（主要用于凈化無(wú)菌實(shí)驗，如簡(jiǎn)易解剖臺、不銹鋼操作臺等）；

②按結構劃款式分為：MM（由鋼制支撐架、基箱、臺面、試劑架、連接件、輔件組成）MR（基箱、臺面、試劑架、連接件、輔件組成）。

③按用途可分為：中央實(shí)驗臺、邊臺實(shí)驗臺、洗滌實(shí)驗臺、試劑架、基箱、實(shí)驗凳。

2、基箱的分類(lèi)：

基箱按材質(zhì)可分為：鋼木制基箱、鋁木制基箱、全木制基箱。

按制作工藝分為：鋼制歐式基箱（即門(mén)面板與側板連接）、鋼制美式基箱（即門(mén)面板裝嵌在基箱內）

按款式可分為：活動(dòng)式基箱、落地式基箱、懸掛式基箱。其中活動(dòng)式基箱、懸掛式基箱用于MM款。落地式基箱用于MR款。鋼木制基箱是我們公司新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，側板、門(mén)面板為鋼制材質(zhì)，其它如層板、頂板、抽屜底板、維修板均為木制材質(zhì)，具有安全防火、性?xún)r(jià)比高、玻璃器皿放置時(shí)不易破碎等優(yōu)點(diǎn)。全木制不適于制作懸掛式基箱和洗滌臺。

B、儀器臺部分：承重性、穩定性、抗外干擾、電控要求很高，氣體配送嚴格、安全、可靠、方便、易管理；承重：500Kg以上。主要用于儀器分析實(shí)驗室，如光譜、色譜、原子分析實(shí)驗室等。產(chǎn)品主要有：標準儀器臺、光譜儀器臺、色譜儀器臺、顯微鏡臺、連體儀器臺、天平臺、電腦臺、高溫儀器臺、教學(xué)臺

C、功能柜部分：

功能柜部分是前兩部分服務(wù)、儲存，重要功能部分涉及安全、環(huán)保問(wèn)題；有全木和鋼木之分；試劑、藥劑、揮發(fā)性藥品、輻射性藥品、劇毒品、易燃培養等儲存功能基本分十三種：

1、一般性能藥品柜；               

2、揮發(fā)性藥品儲存柜；

3、染劑專(zhuān)用柜；                   

4、防輻射藥品柜；

5、易燃品儲存柜（防火柜）；        

6、文件柜（資料柜）；

7、更衣柜（剎菌更衣柜）；          

8、培養柜；

9、標本柜；                      

10、儀器柜；

11、純堿柜；                     

12、硫酸柜；

13、無(wú)菌柜。

D、儀器設備部分：

1、通風(fēng)柜；                      

2、生物安全柜；

3、超凈工作臺；                 

4、器皿清洗機（全自動(dòng)）

5、劇毒品安全儲存柜；            

6、智能密集柜；

7、解剖臺；                      

8、取材臺；

9、感應功能柜。                 

10、揮發(fā)性藥品柜

E、有害氣體輸出部分。

在后面章節將會(huì )詳細說(shuō)明，這里就作不重復。

3供排水設計系統

供排水設計系統主要是為前期實(shí)驗室建筑設計服務(wù)。為建筑設計院提供實(shí)驗臺上下水水點(diǎn)。水嘴分為急流水嘴和緩流水嘴,單聯(lián)水嘴(MBs-016)為急流水嘴。一般搭配PP水槽（MBc-032）。雙聯(lián)水嘴（MBs-02）為緩流水嘴，一般搭配PP水槽（MBc-029）規格為。在默認情況下我們一般給客戶(hù)配置雙聯(lián)水嘴。三聯(lián)水嘴（MBc-01）為一急兩緩水嘴。一般搭配PP水槽（MBc-029）。大水槽（MBc-031）、通風(fēng)柜的杯槽（MBc-028）。

4電控系統

實(shí)驗室用電主要包括照明電和動(dòng)力電兩大部分。動(dòng)力電主要用于各類(lèi)儀器設備用電、電梯、空調等的電力供應。實(shí)驗室供電系統也是實(shí)驗室最基本的條件之一。電源插座有：10A、13A、16A、20A；漏電保護開(kāi)關(guān)、過(guò)載保護開(kāi)關(guān)等。電源插座應遠離水盆和煤氣、氫氣等噴嘴口，并不影響實(shí)驗臺儀器的放置和操作位置。線(xiàn)槽主要多功能鋼線(xiàn)槽(主要用于試劑架上)和PVC線(xiàn)槽配西班牙插座(主要用于邊臺和中央臺臺面上)。

5特殊氣體配送系統

實(shí)驗室用氣主要有不燃氣體（氮氣、二氧化碳）、惰性氣體（氬氣、氦氣等）、易燃氣體（氫氣、一氧化碳）；劇毒氣體(氟氣、氯氣)；助燃氣體（氧氣）組成。除不燃氣體、惰性氣體外其它氣體不得進(jìn)行實(shí)驗室?？梢酝ㄟ^(guò)輸氣管接到各實(shí)驗室內。一般氣相室配置氦氣（He）、氮氣（N2）。氣質(zhì)聯(lián)用室配置了氮氣、氫氣、氧氣。氫氣管線(xiàn)上的連接管件都要連接后焊接，嚴禁有泄漏的可能。所有的管線(xiàn)在安裝完畢后一定要做氣密性實(shí)驗，并在使用前要先除油。由于管道細小，管間距小，安裝過(guò)程中可依據現場(chǎng)情況進(jìn)行調整，保證間距不小于45mm，氣瓶裝瓶時(shí)，易燃易爆與惰性氣體同柜，杜絕兩種易燃氣體同瓶裝一柜。

6有害氣體輸出系統

在之后介紹里會(huì )單獨列出進(jìn)行分析