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實驗室安全
醫(yī)藥行業(yè)實驗室的工程設(shè)計要點歸納是什么?
日期:【2023-05-26】 瀏覽次數(shù):0

一、實驗室的基本設(shè)計思路

1.1 設(shè)計的著眼點

(1)按分析方法設(shè)置:理化分析、儀器分析、特殊項目分析等;

(2)按工作性質(zhì)設(shè)置:研發(fā)、檢測、中試生產(chǎn)等;

(3)按用途設(shè)置:細胞學分析、生物學分析、動物學分析、理化分析等。

1.2 設(shè)計的布局

關(guān)于實驗室布局有多種樣式,如一字形單通道實驗室布局,口字形雙走道實驗室布局,大間套小間實驗室布局以及混合性實驗室布局,可以根據(jù)具體情況選用。

推薦按實驗室實際工作流程或相同用途的實驗間集中設(shè)置來考慮布局,不同實驗間(區(qū)域)以完成不同的實驗操作,各實驗間(區(qū)域)按實驗操作順序排布。具體可按下列工作流向來排布:樣品流,廢物流(帶毒廢物流)。

1.3 建筑及公用工程設(shè)計

建筑物定性的確定,民用還是生產(chǎn),這個根據(jù)實驗室具體用途來確定。

建筑設(shè)計按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中相關(guān)要求考慮實驗室布局,應(yīng)關(guān)注實驗室有機溶媒的使用情況,有機溶媒的耗量與實驗室布局或本建筑物定性有密切關(guān)系,應(yīng)參照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中相關(guān)條款設(shè)計。

若是舊廠房改造項目,結(jié)構(gòu)需復(fù)核大型滅菌柜和檔案資料室等負荷較重房間的樓板荷載。暖通設(shè)計是實驗室設(shè)計的重點之一,主要有排風和空調(diào)兩方面內(nèi)容,也是實驗室節(jié)能設(shè)計的重點內(nèi)容之一。

氣源的設(shè)計有兩種方式:一種是園區(qū)或廠區(qū)集中供應(yīng),管道直接連至使用點;另一種是從氣體鋼瓶供氣,鋼瓶設(shè)于氣瓶間,通過匯流排送至用氣點。

實驗區(qū)內(nèi)公用工程管線的接入有兩種方式:一種為地板內(nèi)或樓板下走線,至使用點處上翻直接連接使用點;另一種為常見的夾層內(nèi)敷設(shè)管道,通過功能柱或隔墻內(nèi)連接至使用點。注意滅菌柜等大功率設(shè)備(特別是電加熱設(shè)備)的供電設(shè)計;精密儀器考慮穩(wěn)壓電源和UPS ;考慮部分精密儀器的單獨接地設(shè)計;考慮合理的網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控及插座設(shè)計等。

1.4 消防和安全設(shè)計

實驗室布局時需考慮消防疏散走廊滿足規(guī)范要求。

按規(guī)范要求設(shè)置水消防系統(tǒng),噴淋可考慮采用預(yù)作用式噴淋系統(tǒng),以免誤噴導(dǎo)致設(shè)備的損失??刂圃噭┐娣趴偭?,選用帶排風的試劑存放柜。

如有氫化反應(yīng),宜單獨設(shè)置,面積控制到最小,布置在建筑端頭,按防爆區(qū)域設(shè)計,并考慮足夠的泄壓面積及門斗。

實驗區(qū)設(shè)緊急沖淋和洗眼器等人身防護安全措施。

與活性菌種接觸的物品及人員應(yīng)考慮滅菌措施,做好生物安全防護工作。

藥廠的質(zhì)量檢驗中心布置主要由以下功能間組成:① 樣品收集;② 樣品記錄和分發(fā);③ 樣品分析;④ 試劑存放間;⑤ 清洗、干燥間;⑥ 培養(yǎng)基制備;⑦ 高壓滅菌;⑧ 會議室 ;⑨ 資料檔案室 ;⑩ 員工辦公室和洗手間。留樣間、分析輔助功能間(包括天平室、精密儀器室、標準品配制間等)、公用工程輔助功能間(包括氣瓶間、制水間、配電間、空調(diào)機房等)

藥廠檢驗中心的功能分區(qū)藥廠研發(fā)中心的設(shè)計則需根據(jù)研發(fā)目的,設(shè)立適合的獨立實驗室,但上述功能間也是必不可少的。研發(fā)中心的分區(qū)設(shè)計一般以樓層為自然分隔以達到減少相互干擾的目的。

二、制藥行業(yè)實驗室設(shè)計要點

以上為制藥行業(yè)實驗室的一些主要常規(guī)設(shè)計思路,在此基礎(chǔ)上筆者重點闡述實踐中根據(jù)不同的任務(wù)和目標,在設(shè)計中的一些經(jīng)驗和要點。

2.1 藥廠的檢驗中心

(1)《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(2010 年修訂)的相關(guān)要求及解析。

第六十三條質(zhì)量控制實驗室通常應(yīng)當與生產(chǎn)區(qū)分開。生物檢定、微生物和放射性同位素的實驗室還應(yīng)當彼此分開。

第六十四條實驗室的設(shè)計應(yīng)當確保其適用于預(yù)定的用途,并能夠避免混淆和交叉污染,應(yīng)當有足夠的區(qū)域用于樣品處置、留樣和穩(wěn)定性考察樣品的存放以及記錄的保存。

第六十六條處理生物樣品或放射性樣品等特殊物品的實驗室應(yīng)當符合國家的有關(guān)要求。

對第六十三條而言,大規(guī)模藥廠基本不存在問題,但此條中、小型企業(yè)尤其要注意,往往中、小企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域及檢驗中心在一棟建筑甚至一層內(nèi),設(shè)計上應(yīng)將檢驗中心和生產(chǎn)區(qū)域分開。          

對第六十四條而言,對實驗室設(shè)施的要求是以能有效控制檢測環(huán)境并獲得可靠的檢測結(jié)果為目的,我們提交的設(shè)計應(yīng)有利于減少潛在的對樣品的污染。對有潔凈要求的工作區(qū)域應(yīng)有明確的標識,并能有效進行監(jiān)測和記錄。要注意實驗室間的有效隔離并有適當?shù)拇胧┓乐菇徊嫖廴尽?/span>

對第六十六條而言,要求配設(shè)合理的處理廢棄樣品和有害廢棄物的設(shè)施和區(qū)域,并采取有效防護措施保證人員、環(huán)境和樣品不受污染,保證生物安全性,此時,人員和環(huán)境是被要求保護的。

(2)實驗室的功能應(yīng)涵蓋工廠藥品生產(chǎn)批文或藥典中所提及的全部檢測項目(備案向外委托項目除外),同時兼顧環(huán)境監(jiān)測、原輔料和包材的檢測項目。

(3)注意根據(jù)產(chǎn)品的自身性質(zhì),充分考慮其高致敏性和毒性,選用合適的人員防護措施,在減少樣品檢測的相互干擾的同時,強化對實驗人員的保護。

2.2 關(guān)于實驗室生產(chǎn)

本文開頭已說過,現(xiàn)在一些生化藥品(或中間體、原液)的生產(chǎn),往往就在實驗室中進行,因此我們首先要明確是實驗室實驗還是實驗室生產(chǎn)。

普通實驗室布置必須滿足《建筑防火設(shè)計規(guī)范》要求,一般在民用建筑內(nèi)也可設(shè)置,當然必須做好相應(yīng)的三廢處理措施,并按民用建筑的消防疏散要求設(shè)計。

如果是實驗室生產(chǎn),原則上按生產(chǎn)車間考慮,建筑單體按丙類廠房設(shè)計。

丙類廠房里可以設(shè)生產(chǎn)性實驗室,但不應(yīng)該設(shè)民用設(shè)施,即不能有辦公用房。

關(guān)鍵的難點是介于兩者之間的,如中試研發(fā)。

——現(xiàn)在較常見的布置是開放式實驗區(qū)布置,建筑會將此區(qū)域的消防疏散設(shè)計按民用建筑要求設(shè)計,這樣即使在丙類廠房,實驗區(qū)最遠點疏散距離從車間要求的不超過60 m 減小為民用要求的不超過30 m ;

——中試研發(fā)實驗室或氣體分析實驗室會使用較多種類的溶劑,總量也不會少,可能還會使用到氫氣、氧氣、乙炔等甲、乙類氣體,因此要充分考慮防火防爆措施,如易燃氣體探頭、帶通風設(shè)施的試劑貯存柜,同時盡可能限制試劑存放量和使用量;

——丙類車間內(nèi)不宜設(shè)置辦公區(qū);——注意原輔料廢棄物貯存運輸要求,同時盡量不穿越無關(guān)區(qū)域;——甲、乙類氣體管道需明敷,并設(shè)有氣體探頭。

2.3 關(guān)于特殊的實驗室

▲ 特殊實驗室

主要指特種生物實驗室和動物實驗室。關(guān)于這兩類特殊實驗室,已有較多文章論述,此處不再展開,只是按自己的實踐經(jīng)驗提出以下幾個要點:

(1)動物實驗室(此類實驗室主要聽從動管會的指導(dǎo)意見)。

A.  動物實驗室和動物飼養(yǎng)應(yīng)分區(qū)設(shè)置;

B.  人流、凈物流、污物流分開設(shè)計,避免交叉污染;

C.  注意動物尸體和排泄物的收集處理,注意實驗室廢水、廢氣的處理。

(2)生物實驗室(防護措施設(shè)計是關(guān)鍵)。

A . 兩個規(guī)范

GB 19489—2008《實驗室生物安全通用要求》:確定生物安全實驗室分級。

GB 50346—2011《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》:規(guī)定了在實驗室設(shè)計、建設(shè)、運行過程中的土建、消防、暖通、強弱電、自動控制、給排水等設(shè)計要求。

B.  具體要求

① 限制進入(人員、節(jié)肢和嚙齒動物);

② 廢棄物的滅活滅菌措施 ;

③ 合適的壓差設(shè)置 ;

④ 供水排水的防回流措施 ;

⑤ 高風險排風兩級高效過濾,3級、4級生物實驗室采用全新風系統(tǒng)設(shè)計;

⑥ 應(yīng)急供電保證 30 min ;

⑦ 事故狀態(tài)下高風險撤出的人員還應(yīng)沖淋;

⑧ 不設(shè)水噴淋系統(tǒng),機械排煙;

⑨ 使用II 級或III 級生物安全柜,并保證壓差,緊急處置用電。

2.4 實驗室的節(jié)能設(shè)計

通常的節(jié)能設(shè)計是以綠色建筑的理念付諸具體實施。

實驗室里最大的能耗是通風柜或設(shè)備排風帶走的空氣能量,因此實驗室的通風空調(diào)設(shè)計是節(jié)能的重點。通風柜工作時要連續(xù)排風至室外,夏季和冬季時連續(xù)將房間內(nèi)經(jīng)過冷卻和加熱的室內(nèi)空調(diào)空氣排向室外,增加不少能耗,為此我們有幾種設(shè)計方案:

(1)自然補風:在布置通風柜的房間內(nèi)開窗,這樣在維持正常送回風量的同時,大量的連續(xù)排風量主要來自室外新風補充,但正是這種未經(jīng)溫度濕度處理的新風,給房間的環(huán)境溫度濕度帶來負面影響,即實驗室冬天冷夏天熱,因此不推薦這種方案作為主流做法。一種改進的做法是在室內(nèi)設(shè)直接進風口,但這些風經(jīng)過加設(shè)的一段盤管處理(按需要進行加熱和冷卻),再補進室內(nèi),這樣房間內(nèi)的溫度可以有明顯的改善,也就是說春秋天直接補風,冬夏季對補風進行適當?shù)募訜岷屠鋮s,這樣環(huán)境溫度可以在可接受的范圍內(nèi)。

(2)排風機變頻控制:一般設(shè)計排風時,肯定將多個通風柜的排風串在一起排出,如果末端的總排風機功率固定,那么無論一臺還是多臺通風柜開啟狀態(tài)下,排風量是固定的。如果我們將末端風機加變頻調(diào)節(jié),同時監(jiān)測排風系統(tǒng)內(nèi)每臺通風柜排風支管的風量,按支管風量總和來調(diào)節(jié)末端排風機的功率,就會有效減少排風量。但由于風機變頻范圍為額定功率的25 % 左右,因此這種方案對于數(shù)量不多的通風柜串聯(lián)系統(tǒng)較為適用,目前這種方式較為常用。需要提醒的是,這種方式增加了支管風量檢測及變頻、聯(lián)鎖系統(tǒng),會提高直接投資費用。

3)目前效果最好的通風系統(tǒng)設(shè)計為將通風柜內(nèi)補風管直接設(shè)計成內(nèi)循環(huán),就是自帶補風的通風柜,即通過特殊的管路設(shè)計,將進入通風柜內(nèi)的補風通過操作臺面直接進入排風管,新風只要經(jīng)過簡單過濾處理而不進行溫度濕度控制,因為內(nèi)循環(huán)通道在通風柜內(nèi),不會影響操作間的溫度。另外,考慮到防倒灌,設(shè)計的補風量是排風量的70 % ~ 80 %(可通過送風總管和排風總管風量聯(lián)鎖來實現(xiàn),同時結(jié)合操作面板的開啟度,可以將通風柜排風機設(shè)置高、低不同的排風量,有效控制實際排風量以達到節(jié)能目的。這種看起來簡單的解決方案實際操作并不簡單,因為內(nèi)部補風還涉及到在最大補風量的情況下控制合適的補風風速,也就需要提供合理的補風口面積又不擠占實驗臺操作面,目前還僅僅在進口通風柜上得到應(yīng)用。國內(nèi)的大部分通風柜還只能做到在通風柜操作面板外設(shè)補風管的方式解決,補風管離得近了,肯定影響操作;離得遠了又會在某種意義上回到從室內(nèi)取風的方式上,又會影響室內(nèi)溫度。希望隨著技術(shù)進步,國內(nèi)通風柜的設(shè)計制造能盡快與國際接軌,為實驗室設(shè)計提供更優(yōu)化的設(shè)備。