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药学科研实验楼设计探索

[摘要]新校区的药学科研实验楼在“双一流”学科建设的背景下,针对老科研楼遇到的问题及学院的发展需求,以功能实验室、监控与门禁、仪器预约系统及虚拟实验系统为重点,展开设计探索,为学院“双一流”学科建设创造良好的实验条件。

[关键词]“双一流”学科;科研实验楼;设计

Keywords:“Double-class”discipline;researchlabbuilding;design随着一流大学和一流学科建设高校名单的公布,双一流学科建设正式展开角力。药学学科以教学水平和科研创新能力为竞争重点。科研实验楼是开展实践教学和科学研究的重要场所,是双一流学科的标志性建筑,科研实验大楼的建设存在许多值得探讨的问题[1]。近年国内外多所高校实验室发生火灾、危险化学品爆炸和中毒事件、生物安全等事故。老科研楼由于建筑年代久远,安全隐患日益凸显,严重阻碍学科的发展。因此,新的科研楼不仅需要尽量照顾各专业科系的科研要求,学院整体的行政办公需求,更要考虑未来发展变化的可能,将有限的经费投入发挥出最大的投资效益,设计的合理性和前瞻性尤为重要[2]。

1科研实验楼的现状与需求

目前旧科研楼的实验室种类繁多,同一楼层既有化学类、生物学类,又有信息学类等实验室还夹杂行政办公室,空间严重不足。实验室所使用的有机试剂、有毒有害有腐蚀性物品、易燃易爆物品、生化试剂等的大量存放产生严重的安全隐患。由于各个实验室的规章制度不同,实验规范难以统一,很多实验室试剂摆放不规范,学生做实验不穿实验服,甚至穿拖鞋做实验,缺乏最基本的实验安全训练。针对“双一流”学科的发展需要,筹建分类合理、安全制度完善,管理规范的科研楼迫在眉睫。

2科研实验楼的设计

2.1功能实验室。2.2.1实验室的设计原则。整体设计需要以人为本,首先保证科研人员在实验过程中的健康安全,继而达到建筑平面流畅、各实验室布局合理、空间洁净、舒适。2.1.2实验室设计必须符合相关规范。各功能室的设计应对国内各知名实验室进行参观调研,并符合相关规范的要求。例如生物实验室必须符合《生物安全实验室建筑技术规范GB50346-2011》的要求[3]。2.1.3各功能区分类及布置。功能布局方面,应有足够的空间满足各项实验的需要,每一类实验应有单独的、适宜的区域。以化学实验室的设计为例,毒性化学品存放间有单独的门禁装置,房间内设置专柜双人双锁储存,并建立严格入库、出库和使用记录。废气废液的处理:实验废气数量较小且浓度较低,可以对废气采用自然排放。对废气污染较大的,设万向抽气罩,有挥发性的化学试剂等放在有专用排风系统的排风试剂柜内。浓度较高的实验废水应设污水处理装置或采取有效处理措施,有效去除酸、碱、重金属、有机溶剂及杀灭致病微生物,使水质达到污水排放标准。以生物实验室为例[4],区域设置:实验功能区,包括样本接收区,样本前处理区,样本制备区及试剂暂存等,高温灭菌室,试剂储存间。洁净实验区需控制温度、湿度、换气次数、气流速度、压差及洁净度等。气流流向,为防止污染,各功能区需安装独立的通风系统,密封,不得交叉通风,避免交叉污染[5]。以仪器室的设计为例,某些精密仪器对场地要求教高,需要在设计时考虑,例如高效液相色谱仪、气相色谱仪、液质联用仪灯要求房间保持在合适的温、湿度范围内,温度变化较小;仪器有单独的良好接地;若电压不稳,需配置稳压电源;精密仪器使用专用的仪器工作台,方便仪器散热并留出维修通道。实验室可采取窗户进行自然通风,但需设防虫纱窗和防火窗帘,也可安装负压装置。应急:应合理安置紧急冲淋洗眼器及紧急淋浴装置,便于紧急事故的处理。实验室内应设置火灾自动报警装置和应急照明装置,安全通道有消防疏散指示标志,并配备适用的应急器材,如消防器材、意外事故处理器材、急救器材等[6]。2.2门禁与监控。设备安全一直是实验室管理的重点,尤其是开放实验室的管理,门禁系统不仅要使用方便、成本合理、质量过关,达到同期社会先进的水平,还需进行后续维护[7]。随着指纹、虹膜、人脸识别等生物识别技术的发展,实验室的门禁系统采用人脸识别的技术已经较为成熟,能对是实验室的管理带来很大的便捷。智能的监控系统利用摄像机对科研楼内部的环境和出入人员进行即时监测,在保证实验室安全的基础上,还能进行数据分析。2.3仪器预约系统。实验室网上预约系统的设计与实现能够提高的实验室管理的高效性,完善顶层设计,构筑全过程实验网络管理模式,满足学生随时登陆实验管理系统进行查看、预约和取消实验的操作。提高实验室的信息化和智能化水平[8]。在教师层面,其需求包括:实验项目确认与取消,浏览、下载、打印预约学生信息及密码管理。在学生层面,其需求包括:预约仪器或撤销操作,实验结果查询或下载及密码管理。在管理员层面,其需求包括:学生信息管理,教师信息管理,仪器情况,学生预约管理等。2.4虚拟实验系统。采用虚拟仿真技术的实验室不仅弥补传统实验教学的不足,同时为教师和学生提供了一个灵活的学习平台,对于推动教学体制的改革有及其深远的意义[9]。虚拟的实验场景与真实实验环境高度一致,主要分为虚拟实验室内部环境以及虚拟实验器材。对于虚拟场景实验,主要是通过数码相机或摄像机进行实景拍摄,然后制成全景图。通过鼠标单击、指向和拖动等动作,对场景做出做出相应的指令来完成实验的模拟。以药理实验中测量家兔的血压为例,通过虚拟实验系统,学生可以根据实验步骤,先从“耗材库”和“药品库”中调出注射器、棉球、麻醉药等对家兔进行麻醉,接着从“器械库”调出手术器械,按提示进行手术,直至整个实验完成,其中每一步都有提示,清晰明了。各学科间的虚拟实验系统不尽相同,但都能给学生带来视觉上的感性认识,对后续真实操作有很大帮助。

3结语

科研实验楼的设计是一项既繁琐又细致的工作,在确保师生安全的前提条件下,根据实验室的功能综合考虑场地布局,合理分配空间[10]。这项工作需要在实践中不断总结、探索和改进,在方案上反复修改、不断优化,协调各种复杂关系和建设项目的不确定性[11]。总之,科研实验楼的设计能为科学研究的安全、合理开展打下坚实的基础。

作者:郭重仪 单位:暨南大学

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