實驗室系統(tǒng)工程的規(guī)劃設(shè)計

    實驗室的規(guī)劃設(shè)計，無論是新建、擴(kuò)建、或是改建項目，它不單純是選購合理的儀器設(shè)備，還要綜合考慮實驗室的整體規(guī)劃、合理布局和平面設(shè)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(hù)等基礎(chǔ)設(shè)施和基本條件。因此實驗室的建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在現(xiàn)代實驗室里，的科學(xué)儀器和*完善的實 驗室是提升現(xiàn)代化科技水平，促進(jìn)科研成果增長的*條件。
   “以人為本，人與環(huán)境”己成為人們高度關(guān)注的課題。本著“安全、環(huán)保、實用、美觀、經(jīng)濟(jì)、”，的規(guī)劃設(shè)計理念。廣州沃霖實驗室設(shè)備有限有限公司研究出了一套完整的實驗室規(guī)劃設(shè)計思路，主要分為六個方面：

實驗室平面布局規(guī)劃設(shè)計、實驗室家具規(guī)劃設(shè)計、供排水規(guī)劃設(shè)計、實驗室電控規(guī)劃設(shè)計、特殊氣體配送規(guī)劃設(shè)計、有害氣體輸出規(guī)劃設(shè)計等六個方面。下面就按上述六方面依次講解。

一、實驗室平面設(shè)計布局
平面布局設(shè)計我們主要考慮以下幾個方面的因素：
1、整體安全防范：疏散、撤離、逃生、順暢、無阻，安全通道；一般實驗室門主要向里開，但如設(shè)置有爆炸危險的房間，房門應(yīng)朝外開，房門材質(zhì)選擇壓力玻璃。

2、布局合理化即人體學(xué)（前后左右工作空間），*的設(shè)備與科技工作者操作空間范圍的協(xié)調(diào)搭配體現(xiàn)了科學(xué)化、人性化的規(guī)劃設(shè)計。
在做平面設(shè)計的時候，首先要考慮的因素是就是“安全”，實驗室是zui易發(fā)生BAO炸、火災(zāi)、DU氣泄露等的場所。我們在做平面設(shè)計的時候，應(yīng)盡量地要保持實驗室的通風(fēng)流暢、逃生通道暢通。根據(jù)人體工程學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。我們做如下的劃分以供參照：
實驗臺與實驗臺通道劃分標(biāo)準(zhǔn)(通道間隔用L表示)
L>500mm時，一邊可站人操作；
L>800mm時，一邊可坐人操作；
L>1200mm時，一邊可坐人，一邊可站人，中間不可過人;
L>1500mm時，兩邊可坐人，中間可過人；
L>1800mm時，兩邊可坐人，中間可過人可過儀器
天平臺、儀器臺不宜離墻太近，離墻400mm為宜。為了在工作發(fā)生危險時易于疏散，實驗臺間的過道應(yīng)全部通向走廊。另:實驗室建筑層高宜為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驗室凈高宜為2.5米-2.7米（不包括吊頂）；實驗室走廊凈 寬宜為2.5米-3.0米.普通實驗室雙門寬以1.1米-1.5米(不對稱對開門)為宜,單門寬以0.8米-0.9米為宜。

3、 科學(xué)、方面：實驗室通常按物理學(xué)，無機(jī)化學(xué)，有機(jī)合成化學(xué)，生物學(xué)來分類。根據(jù)實驗室內(nèi)容、用途和規(guī)模的不同又各有自己的特點(diǎn)，比如基礎(chǔ)教學(xué)實驗室， 按學(xué)科分，多為較簡單的教學(xué)實驗對水電氣風(fēng)等要求較低，而科研機(jī)構(gòu)對實驗室通風(fēng)、供排水、電控及潔凈都要求較高，但實驗室設(shè)計的基本原則都是具有共同 性的，以有機(jī)化學(xué)為例，主要由化學(xué)基本實驗室、儀器分析實驗室、潔凈實驗室、電子計算機(jī)室、研究室、輔助實驗室、服務(wù)供應(yīng)室等組成。
   1）、化學(xué)基本實驗室，主要是進(jìn)行容量分析、離子測定、氧化還原等實驗，一般設(shè)計的裝備有：實驗臺與洗滌臺；通風(fēng)柜及管道修檢井；帶試劑架的實驗臺及輔助工作臺，需考慮設(shè)在實驗室內(nèi)的研究空間或電腦臺，、器皿柜、落地安置的儀器設(shè)備、急救器等。

   2）、儀器分析實驗室，主要設(shè)置各種大型精密分析儀器，同時也包括普通小型分析儀等，一般設(shè)計的裝備有：儀器臺、實驗臺、通風(fēng)柜、天平臺、電腦臺、氣瓶柜、洗滌臺、器皿柜、、急救器、萬向排氣罩、原子吸收罩等。以下列出各類儀器分析實驗室的要求，以供參考。

實驗室名稱氣相色譜分析室
 
主要是對容易轉(zhuǎn)化為氣態(tài)而不分解的液態(tài)有機(jī)化合物及氣態(tài)樣品的分析。儀器設(shè)備主要有氣相色譜儀，具有計算機(jī)控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，自動化程度很高，對 有機(jī)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(wěn)定的化合物、離子化合物、高聚物 的分離卻無能為力。要求局部排風(fēng)及避免陽光直射在儀器上，避免影響電路系統(tǒng)正常工作的電場及磁場存在，一般設(shè)計：儀器臺（應(yīng)離墻以便儀器維修）、萬向排氣 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(xiàn)在高效率分離，對復(fù)雜的有機(jī)化合物分離制取純凈化合物，定量分析和定性分析，儀器設(shè)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(wěn)定化合物、離子化合物、高聚物等，彌補(bǔ)氣相色譜儀的不足。環(huán)境和實驗室基礎(chǔ)裝備設(shè)計要求與氣相色諳室相近。

質(zhì)譜分析室

主要是對純有機(jī)物的定性分析，實現(xiàn)對有機(jī)化合物的分子量、分子式、分子結(jié)構(gòu)的測定，分析樣品可以是氣體、液體、固體，主要設(shè)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）來進(jìn)行分離并進(jìn)行質(zhì)譜分析的儀器，缺點(diǎn)是對復(fù)雜有機(jī)混合 物的分離無能為力。氣相色譜分離效率高，定量分析簡便的特點(diǎn)，結(jié)合質(zhì)譜儀靈敏度高，定性分析能力強(qiáng)的特點(diǎn)，兩種儀器聯(lián)用為氣-質(zhì)聯(lián)用儀。可以取長補(bǔ)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(jù)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。主要的儀器是原子發(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。實驗室應(yīng)盡量遠(yuǎn)離化學(xué)實驗室、以 防止酸、堿、腐蝕性氣體等對儀器的損害，遠(yuǎn)離輻射源；室內(nèi)應(yīng)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(diào)試和檢修。應(yīng)設(shè)計 局部排風(fēng)。使用原子吸收罩排風(fēng)較為適宜。

以上實驗室，根據(jù)實際需要可設(shè)置樣品處理室，一般有洗滌臺、實驗臺、通風(fēng)柜等設(shè)備，同化學(xué)實驗室類似。
 
3）、潔凈實驗室主要是通過人為的手段，應(yīng)用潔凈技術(shù)實現(xiàn)控制室內(nèi)空氣中塵埃、含菌濃度、溫濕度與壓力、以達(dá)到所要求的潔凈度、溫濕度和氣流速度等環(huán)境參 數(shù)?？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(biāo)準(zhǔn)分為：100級、1000級、10000級、100000級。標(biāo)準(zhǔn)則劃分為：1級、2級、3級、4級、5級。

潔凈室一般實施兩級隔離，隔離通過生物安全柜、負(fù)壓隔離器、正壓、手套、眼罩等實現(xiàn)；二級隔離通過實驗室的建筑、空調(diào)凈化和電氣控制系統(tǒng)來實 現(xiàn)。但由于凈化空調(diào)需要風(fēng)量小為了安全起見，風(fēng)量都按大的估算，一般都要超過規(guī)范規(guī)定，物別是百級以上，冷熱負(fù)荷在要求不是很嚴(yán)格的情況可能估算，現(xiàn)在專 門有凈化空調(diào)機(jī)組，可以直接利用。二級—四級生物安全實驗室應(yīng)實施兩級隔離。一般實驗室裝備有: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實驗室為例，PCR即聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是分子生物學(xué)研究和實驗的常規(guī)方法，也是生物學(xué)、醫(yī)學(xué)臨床等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的實驗技術(shù)。其特點(diǎn)是能將微量的 DNA大幅增加，實驗室通常分為四個區(qū)域，即：試劑儲存和準(zhǔn)備區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)、擴(kuò)增反應(yīng)混合物配制和擴(kuò)增區(qū)、擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)（如使用全自動分析儀，區(qū)域可 適當(dāng)合并）。進(jìn)入各個區(qū)域必須嚴(yán)格按照單一方向進(jìn)行，不同的工作區(qū)域使用不同的工作服（例如不同的顏色）。工作人員離開時，不得將工作服帶出。

4）、試劑儲存和準(zhǔn)備室（標(biāo)本制備區(qū)），儀器主要配置有：冷凍離心機(jī)、生物安全柜、冰箱、可移動紫外燈、全自動力核酸蛋白純化儀、工作服和工作鞋等。 擴(kuò)增反應(yīng)混合物配制和擴(kuò)增區(qū)配置有：冰箱、高速離心機(jī)、超凈工作臺、PCR儀（要求負(fù)壓狀態(tài)）、可移動紫外燈、微量加樣器、核酸擴(kuò)增儀等。擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū) 主要配置有：移液器、振蕩器、超凈工作臺、毛細(xì)管電泳儀、冰箱、離心機(jī)、微量加樣器、可移動紫外燈等。PCR實驗室設(shè)計方案如下圖所示：

5）、電子計算機(jī)室和研究室，電子計算機(jī)與我們的生活zui為密切，主要考慮空調(diào)散熱、電源電壓等問題。配置的裝備主要是帶鍵盤儀器臺。研究所主要是供研究人員辦公的地方，對我們實驗室裝備要求較低，在此不多作講解。
 
6）、輔助實驗室：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)實驗室*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(yīng)靠近化學(xué)實驗室，以方便使用，但不宜與高溫室和有較強(qiáng)電磁干擾的房間相鄰。高精度微量天平宜設(shè)在底層。天平 室內(nèi)不得設(shè)置洗滌臺或任何管道穿過窒內(nèi)，以免管道滲漏影響天平的維護(hù)和使用。高溫室，高溫爐和恒溫箱是常備設(shè)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放置。純水室，主要是設(shè)計的實驗裝備有；邊臺和洗滌臺?，F(xiàn)代實驗室多使用去離子水、水量大且能保證水質(zhì)。地面需設(shè) 地漏。氣瓶室，實驗室用氣除不燃?xì)怏w、惰性氣體外，其他氣體具有高壓、劇DU、氧化分解等危險性氣體，這些氣體不得進(jìn)行實驗室。可以通過管子接到各實驗室內(nèi)。溶液配制室，用于配制各種標(biāo)準(zhǔn)溶液和 不同濃度的溶液。在允許的條件下，可由兩個房間組成，其一設(shè)有天平臺。另一間作配制試劑和存放試劑之用，一般應(yīng)配置：通風(fēng)柜、實驗臺、試劑柜。
服務(wù)供應(yīng)部分，為基本實驗室和輔助實驗室服務(wù)的場所，如高壓鍋室和水電氣輔助室等。我們只需稍作了解。
4、實驗室工作人員總?cè)藬?shù)，根據(jù)實驗室的研究項目決定。
5、儀器設(shè)備布局，可根據(jù)實驗室的使用功能確定儀器清單，按實際儀器的使用功能分配，因儀器產(chǎn)品類型太多，這里不一一列舉說明。
6、工作程序、流程設(shè)計；
  *部分為平面設(shè)計，甲方（使用方）先拿出zui根本的功能要求、分布方案，乙方（設(shè)計院）、丙方（實驗室規(guī)劃與設(shè)計公司）與甲方參與實驗室建設(shè)設(shè) 計小組，共同討論，三方共同確認(rèn)后方進(jìn)入二程序。因為傳統(tǒng)實驗室建筑設(shè)計按建筑標(biāo)準(zhǔn)，僅是以外型和室內(nèi)結(jié)構(gòu)為主，并非以實驗室功能為主，建筑設(shè)計與 功能設(shè)計脫節(jié)。我們公司在這方面就有很多教訓(xùn)。比如廣東醫(yī)學(xué)院，合同簽了兩年因為現(xiàn)場不符合安裝條件，還沒有安裝。
  二部分為單臺功能，單臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)逐項、逐件、逐層，從整棟大樓、分層、分房間、分單件設(shè)計確定，全面細(xì)分確認(rèn)；
  三部分，全部確認(rèn)后，邀請用戶高層參與實驗室建設(shè)演示會，當(dāng)場表態(tài)決策；由甲方請乙方、丙方的項目監(jiān)理嚴(yán)格監(jiān)督安裝、建筑過程中標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況 跟蹤實驗室建設(shè)項目的順利完工；建設(shè)實驗室規(guī)劃與設(shè)計和產(chǎn)品招標(biāo)分為兩部分；招標(biāo)：A、設(shè)計為*部分；B、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為二部分；建筑裝修、凈化、基礎(chǔ)裝 備分三個進(jìn)行，不可混同、總包，不同，分別招標(biāo)，然后中標(biāo)三方緊密配合，裝修和凈化工程先行，交工驗收后實驗室基礎(chǔ)配套將進(jìn)入責(zé)任明確階段，承擔(dān) 責(zé)任，全部完工時集中三家同時驗收，基礎(chǔ)裝備部分為產(chǎn)品測試標(biāo)準(zhǔn)，測試與前兩項工程不同，有很大區(qū)別不可等同對待。
7、地面、墻壁通風(fēng)流暢，防止死角，室內(nèi)四角盡量空閑，易打理，簡潔。

實驗室系統(tǒng)工程的規(guī)劃設(shè)計