醫學院校通用型實驗室建設模式探索

何素麗，王雪菲，王硯迪，余 也

（北京大學醫學部 基建工程處，北京 100191）

隨著科技的發展、實驗室工藝設備和技術手段的進步、專業人才的流動以及研究課題的更新，實驗室通用和共享已成為高校實驗室建設及管理的新方向、新趨勢。快速的學科發展使得研究方向及科研課題也在以前所未有的速度發展更迭，相應支撐學科發展的軟硬件設施的更新周期也在不斷縮短，對實驗室的建設也提出了更高的要求。因此，如何建設能夠實現空間共享、適應課題更新、滿足經濟效益的實驗室，是高校基建管理人員面臨的新課題[1-3]。

本文從醫學院校基建管理人員的角度出發，分析當前醫學院校實驗室建設模式的現狀和瓶頸，結合醫學院校實驗室建設實踐及相關調研情況，探索通用型實驗室的建設模式、空間規劃、規范管理等方面內容，希望提出兼具創新性和可行性的建設理念和思路。

1 醫學院校實驗室設計、建設現狀

1.1 實驗室類型分析

通過對國內綜合醫學院校科研方向和實驗類型的調研，依據實驗室工藝需求的共性特征，可將醫學院校實驗室大致分為研究類實驗室、生物類實驗室、化學類實驗室和公共實驗平臺4 大類。研究類實驗室主要進行流行病學、營養與保健、衛生政策研究等公共及預防醫學相關的研究實驗，這類實驗室的特點為通風要求小，大功率實驗設備較少；生物類實驗室主要進行微生物、免疫、生理、病理等基礎醫學領域的相關研究實驗，這類實驗室的通風要求和用電量均高于研究類實驗室，通常有較嚴格的生物安全等級要求；化學類實驗室主要進行藥物化學、藥物分析、合成化學等藥學領域實驗，在幾類實驗室中通風需求和用電量最高，同時有較高的安全防護要求；公共實驗平臺通常指公共的動物飼養及實驗平臺、大型儀器設備共享平臺等，集約利用有限的實驗資源，避免重復建設，提高資源使用效益。

1.2 實驗室的常規建設模式及特點

目前大部分醫學院校的實驗室建設模式，通常都是在有明確使用人的前提下，由使用人提出實驗工藝和空間布局的需求，再由基建管理部門委托專業的設計院，按照使用人提出的明確需求進行個性化的設計，建設完成后整體交付。常規實驗室建設模式的優點是需求明確、具體，項目交付時與使用人的個性化需求有較高的符合度，在一段時期內能夠較好地滿足課題研究的需要。但同時也存在一些問題：（1）由于每個實驗室由一位學術帶頭人及其團隊使用，基礎設施設備和實驗工藝功能都是按照科研工作的需求配置，麻雀雖小，五臟俱全，因此會因資源重復配置造成一定程度的浪費；（2）實驗室學術領頭人提出裝修改造要求時往往僅從自身需要出發，不會考慮樓宇總體功能分布合理性，因此可能對樓宇整體布局產生不利影響，同時降低整體實驗空間的開放性和利用率；（3）絕大多數實驗室無法適應新的研究方向和科研課題，不具備后期調整的靈活度，隨著課題或使用人的變更往往造成大規模的頻繁拆改[4-6]。

2 醫學院校實驗室建設的發展模式

黨的十九大報告中指出：“發展必須是科學發展，必須堅定不移貫徹創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念”。結合醫學的未來發展趨勢和需求，建設開放、共享型的醫學通用型實驗室的思路與這一理念精準契合，已成為醫學院校實驗室建設的發展趨勢。

2.1 醫學通用型實驗室體系

通用型實驗室的研究和建設，為高校基建管理人員提供了一個實驗室建設的新思路。

通用型實驗室的建設是由基建工程作為基礎性支撐，實驗室工藝工程完成功能化，然后通過專業化的管理來實現可持續發展，最終建成具有完整生命周期的綜合性實驗室系統。醫學院校的通用型實驗室作為綜合性實驗體系，其通用型實驗室體系如圖1 所示，不僅包括分類分級共享型實驗空間（如研究類、生物類、化學類實驗室）、特殊工藝空間（如潔凈間、冷庫、生物安全實驗室），也必須包括公共服務平臺支撐（如動物房、儀器中心、管理服務平臺）以及學術交流空間（如研討室、報告廳），才能實現真正意義上空間及設施的通用、開放和共享。因此，相較于一般的定制化實驗室，通用型實驗室的優勢在于能夠滿足大部分相近類型實驗的基礎工藝需求，能夠對有限的實驗資源進行統籌規劃、合理調配，實現空間的共享和資源的集約使用，同時具備后期調整的靈活性。

圖1 通用型實驗室體系示意圖

2.2 通用型實驗室建設路徑探索

通過對通用型實驗室建設的思考和探索，筆者認為要建成滿足通用性、適用性、可持續性的通用型實驗室，關鍵在于可行適用的建設方案、靈活可塑的空間布局、合理適度的資源配置、先進高效的施工組織。醫學院校的基本建設管理人員，應當在設計和建設階段切實把握好這4 個關鍵要素。

2.2.1 可行適用的建設方案

制定可行、適用的建設方案對于通用型實驗室的建設至關重要。建設方案的制定不再是依據某個具體使用人的特定使用需求，而是要結合學校、院系的實際情況，充分考慮專業設置、學科發展、科研方向、實驗類型，以及經費落實情況、配套基礎設施條件等要素，科學、系統地進行分析[1]。針對不同類型的實驗室，要認真調查研究，對制約實驗室建設和發展的各種因素和條件進行全面分析、系統考慮和科學論證，制定好建設步驟，規劃好建設路徑，才能夠精準對接不同類型實驗室的建設需求。特別是在沒有特定使用需求的情況下，更需要進行系統充分的調研，組織專家咨詢論證，在明確建設規范依據的前提下，對照參考同類型實驗室的建設經驗，明確工藝設計，確定建設方案[7]。

2.2.2 靈活可塑的空間布局

功能空間布局的確定是通用型實驗室建設的源頭問題，空間的通用性應當充分考慮實驗工藝各類規范的要求，設定合理的開間、進深、層高模數，形成標準的柱網、開放的布局，建設靈活多變、易于組合的柔性實驗空間，較大幅度地提高空間的使用壽命，提高利用率，減少后期實驗室的改造投資。眾所周知，大進深以及靈活的水、電、通風等資源條件，對于今后空間的靈活轉換非常有利。同時，將實驗室建設與無吊頂的設計配合，不僅更符合現代建筑的美學要求，為科研人員提供一個良好、舒適的實驗環境，也能進一步提升空間的靈活性，便于基礎設施的維護和實驗空間的調整改造，實現通用型實驗室的可持續性發展[8-10]。

此外，通用型實驗室還需要努力創建平面布局相對完整、面積配比更加科學合理的空間系統，因此必須充分考慮實驗空間與特殊功能房（輔助用房）、辦公研討區以及其他公共區域之間的空間布局關系。就常規實驗室而言，一般建議實驗空間占30%～69%，特殊功能房占5%～31%，行政生活用房占10%～29%，其他公共區域占5%～18%。近期，筆者就國內同類型實驗室建筑平面布局的相關數據進行調研后發現，其中辦公用房與實驗用房普遍采用的配比為約4 : 6，具有較高的適用度。同時，在平面布置上，辦公區域與實驗區域應相對獨立，減少互相干擾，在辦公區域需設置專門的交流研討空間，方便科研人員之間的交流，也促進交叉學科發展。

2.2.3 合理適度的資源配置

醫學院校的生物、化學類實驗室、動物房以及儀器設備平臺等的建設是一項復雜的系統工程。由于實驗的通風、溫濕度、凈化、安全、環保等一系列實驗工藝流程的特殊要求，且實驗室內通常配有大量的高精度、大功率、大體量的專業實驗儀器設備，因此在醫學院校通用型實驗室設計及建設過程中，如何在總體資源有限的情況下，合理、適度地配置通風量、用電負荷、樓層荷載等資源條件也是建設的核心及難點，同時也決定了實驗室建成后的通用性、適用性和可持續性。

對于老校區的科研樓建設而言，資源供給受到較大局限，因此合理地進行資源配置就更加重要。通過對國內相近類型的實驗室進行調研，就三類通用型實驗室關于送排風、電力供應以及樓層荷載的需求進行了統計，醫學院校通用型實驗室分級分類資源配置調研數據見表1。對照不同類型實驗室的資源需求，結合樓宇的總資源條件，對樓層功能進行合理布局，并對各類實驗室的通風、用電、荷載等資源進行分級配置和建設，盡可能滿足絕大多數同類實驗當前的需求和未來的發展[10-11]。

表1 醫學院校通用型實驗室分級分類資源配置調研數據

2.2.4 先進高效的施工組織

先進、高效的施工組織也是決定通用型實驗室建設成敗的關鍵要素之一。為保證實驗室建設能夠滿足工藝需求，可在進行基礎空間建設之前或同時，對實驗室空間內部進行工藝設計，然后按照“建設共性、預留個性”的原則，在基礎建設階段對有特殊工藝要求的空間和資源條件進行預留。即在基礎建設階段完成實驗室空間、結構、資源配給的分區域、分級別建設和預留，同時完成實驗室功能性系統（如供氣系統等）的設置以及特殊設備的提前吊裝等。在工藝建設階段，則可以采用后期靈活度較高的機電安裝方式（例如綜合吊架、無吊頂等）來完成實驗室末端的功能化實現。并且，根據項目建設的實際情況，或根據實驗室交付使用的具體安排，可將實驗室基礎支撐空間的建設與工藝工程建設同期、交叉或先后進行，基礎建設與工藝建設施工組織關系見圖2，基礎建設與工藝建設實施要點見表2。

圖2 基礎建設與工藝建設施工組織關系

表2 基礎建設與工藝建設實施要點

對于實驗空間的工藝建設，可以考慮采用裝配式機電施工方式，實現模塊預制、場內組裝、精確定位和整體提升，不僅能夠縮短施工周期，也能夠減少施工過程中的噪音和粉塵，可大大減少對樓內其他實驗空間的影響，也有利于實驗室的分期、分階段交付使用，并且在后期需要調整時能夠縮短實施周期，減少施工影響，確保新課題的及時順利開展[5,12]。

3 專業規范的實驗室管理模式

醫學院校的實驗室管理應當遵循專業、安全、可持續的原則。特別是對于通用型實驗室而言，應當突破傳統的實驗室管理模式，組建由服務優質的物業管理人員及專業的實驗室技術人員構成的管理團隊，建立靈活、便捷的預約使用管理機制和配套的制度體系，保障實驗室的安全、高效運行。同時，應當充分利用現代實驗室控制系統和云技術，實時記錄和控制實驗室的運行狀態和各項數據。這不僅能為管理人員提供便利、高效的管理工具，也能對能源消耗、使用情況進行分析，為實驗室的持續發展提供有效的技術和數據支撐。

4 結語

結合工作中的實踐和調研情況，本文對醫學院校通用型實驗室建設模式進行了探索和思考。通用型實驗室建設是一個綜合性強且復雜的系統工程，需要從建筑主體建設階段就融入通用型實驗室的建設思路和理念，為后期的工藝需求提供條件。同時，項目實施不僅需要合理的設計與高效的施工組織，同時也需要學校基建管理部門與科研部門的密切配合，以使得通用型實驗室的建設切實滿足先進科學實驗的需求。

總之，現今社會“誰擁有了一流創新人才、擁有了一流科學家，誰就能在科技創新中占據優勢”，而建筑是承載人才與科研工作的重要基礎，醫學院校通用型實驗室的建設將為醫學創新人才和科學家們提供了更加靈活、高效、共享的空間保證和基礎支撐，為未來醫學發展、科技創新、交叉學科建設以及引領性醫學研究工作創建優質的共享平臺。