國內很多企業及在興建實驗室的時候都會有過選擇困難癥,譬如實驗室的風格、功能設置、裝飾材料、地面屬性、中央空調配置、通風系統配置、實驗室儀器設備選型等,我們在這些年的實驗室工程設計、施工經驗中總結了部分經驗,可以大范圍的把實驗室設計分為生產型和科研型兩種,這兩種設計風格是和實驗室的實驗功能密不可分。
生產型的實驗室,主要是從事生產產品的檢驗,需要重復、大量地做,創造性的思考相比科研型的要少。特別是保健食品、藥企相關行業單位通過GMP認證的實驗室,一是會更注重合規性,處處要有國內、外實驗室規范、標準的參照設計;二是和生產的銜接也是最重要的,因為畢竟檢驗是為生產產品服務的;三是還要考慮檢驗人員的職業健康、使用安全、效率提高等方面。
科研型的實驗室,主要用于教學、基礎研究、新產品的開發檢驗,需要更多創新性思維,工作量相對少、儀器利用率相對低,但實驗室設計要有利于創新、思考,如實驗房間頂、墻、地板、實驗家具顏色豐富、靈動舒適一些。因門類眾多,有些是教學的,如大學等科研,有些是企業科研,用于新產品開發的,還有些是檢驗仲裁機構,如藥品檢驗所、質檢局等。這類實驗室,設計發揮空間更大,可參觀性更強,當然象有仲裁資質大多要過國家CNAS實驗室認可,硬件設計上也是嚴格要求的。
總之,科研型實驗室更加靈活多樣,生產型實驗室相對規范呆板,各有千秋,不能說哪一種更好,只是為滿足不同檢驗功能而設計要求不同罷了,合適就好。
下面注重講一下生產企業較為關注的生產型實驗室
生產型實驗室也是各有定位的,要看你是過國內認證,還是要符合歐美、日本、WHO等國際規范標準;檢驗區域是按產品類型(如無菌、非無菌、生物類藥品專用等)模塊,還是按檢驗功能(如理化、儀器、微生物等)模塊劃分的;服務產品數量是上百個、種類繁多,還是單一品種或單一種類的?傊,生產型實驗室是要為生產型企業產品服務、量身訂做,最貼近生產實際、效率最高就是最適合的。
下面我說一說我們曾經參與設計的韶關某大型血液制品生產型實驗室工程情況。
當時我們實驗室設計定位是按歐美規范標準來設計的,能體現當前國際先進流程設計理念,符合FDA認證的實驗室標準(ISO/IEC17025實驗室認可),也符合中國的新版GMP認證標準;符合精益實驗室的設計流程(最短檢驗流、人員高效率);并要求體現健康、安全、環保和節能的理念。
整體布局考慮要點如下:
1、實驗室建筑位置:在生產建筑的中心地帶設有倉庫附屬樓,一樓是倉庫庫前區和取樣室,二樓是QC實驗室,三樓是行政辦公。倉庫、車間、QC是按物料流轉流程進行建筑物及樓層分配設計的。
2、為產品、工藝服務:方便檢驗人員到車間取水、環境監測,方便原輔料、中間產品、成品的樣品傳遞。
3、功能分區:根據我們產品類型劃分區域,分為無菌產品檢驗區、非無菌產品檢驗區、微生物檢驗區、包材及樣品管理區。因為實驗室很大,這樣在一個區域內就可以完成產品的全部檢驗,便于實驗室的集中管理、減少人員走動距離等。
4、人流、物流分開:為避免污染和交叉污染,人流在西側,物流在東側。檢驗人員的進出通道設在有更衣間的人流一側;物流一側主要有三個功能,一是方便樣品傳遞,如QC到車間的走道,和二樓的車間中心連廊對接,人員不用走出整體建筑樓就可到達車間,縮短了人員走動距離;二是物流一側還設置統一的樣品管理中心,檢驗樣品的取樣后收樣、分發、回收在此統一管理,對樣品的流向和數量可清晰記錄;三是QC使用到的新采購儀器、化學試劑等物料可在一樓倉庫庫前區入庫后,直接上專用的物流電梯上到二樓通過物流通道進入QC檢驗室。因為GMP要求QC是限制其它人員進入的受控區域,整個實驗室是相對封閉的,除中間有一疏散安全門可外推逃生,兩邊的人流、物流均通過授權權限的門禁進行出入嚴格控制。
5、人員健康安全保障:實驗室采用全新風,不工作期間可降頻或直接關閉,第二天上班可自動提前半小時自動開啟空調和送、排風;變風量控制,房間采用負壓控制器,通風櫥采用碟閥控制;通風設施良好,設計統一試劑房24小時抽風,操作間也設抽風試劑柜。一個設計良好的實驗室,關鍵在于你身在其中要沒有化學試劑的味道。
6、辦公人性化考慮:人員辦公區靠窗設置,采光良好,營造寬松舒適的辦公區域。
7、實驗室環境合理控制:實驗室整體環境由中央空調控制,按溫度18℃-26℃,濕度45%-65%進行設計。殊局部區域增加盤管風機(溫度)、抽濕機(濕度)、轉輪除濕機等進行特殊控制,如稱量室、卡氏水分儀、標化室、紅外室(濕度:40~60%)、透氣、透濕儀室(溫度要求:23±2℃;濕度要求:50±5%)。
實驗室設計規范和依據
通過查找國內外實驗室、GMP、建筑等規范是設計的第一步。應該說,實驗室設計是一個系統工程,是檢驗流程、建筑工程、給排暖、通風、家具、潔凈裝修等多方面的相互結合、協調一致的復雜管理項目。
我們還參考了FDA實驗室標準:
《ISO/IEC17025實驗室認可》
《科學實驗室建筑設計規范JGJ91-93》
《民用建筑熱工設計規范》
《公共建筑節能設計標準》
《科學實驗建筑電氣設計規范JGJ/T91-93》
《潔凈廠房設計規范GB50073-2001》
《潔凈室施工及驗收規范JGJ71-90》
《醫藥工業潔凈廠設計規范GB50457-2008》
《WHO實驗室生物安全手冊》
ISO 14644-1:1999潔凈室及相關受控環境第一、二和四部分
1999年ISPE基本指導制藥工程-第3卷-無菌制造設施
ICH三方協調指導原則(新藥物和產品的穩定性測試Q1A(R2))
中國、歐洲、FDA 21CFR 部分11、210 和211條,CP\USP\EP等近50個和實驗室設計相關的法規、規范、指南等。