细胞实验室设计方案及空调系统

干细胞实验室，主要从事干细胞基础研究、临床应用研究及干细胞技术服务，包括各种组织细胞的来源干细胞体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养等实验研究。整实验室通常函括不同等级的洁净度区域以及非洁净的保障设施房间，在进行干细胞实验室设计之初，就需要充分了解用户计划用途以及项目所在建筑的平面结构。

干细胞实验室的室内温湿度设计，如无特殊要求情况下，可设计为万级净化区，室内设计温度为20~24℃，相对湿度为45%~60%；10万级及30万级净化区，室内设计温度为18~26℃，相对湿度为45%~65%。

干细胞实验室的新风量，按照国家标准规定，医药类洁净室内的新风量应取下列最大值：
1.补偿室内排风量和保持室内正压所需新风量之和；
2.室内每人新风量不应小于40m3/h。干细胞实验室的送风量，首先按照换气次数计算送风量，万级净化区取换气次数为25h-1，10万级净化区取换气次数为15h-1，30万级净化区取换气次数为10h-1，因此送风量均按换气次数确定。

干细胞实验室建设与设计应与GB19489、GB50346、GB50591的规定相符。区域划分包括实验区和办公区：
1. 实验区主要有：干细胞制备室、配液室、样本制备室、干细胞存储区、检验区、物料存储区、消毒清洗区、医疗垃圾暂存间，以及常见的缓冲、更衣室等。其中洗消间应标明洁净和风险等级。
2. 办公区主要有：办公室、会议室、档案室、监控室、茶水间等。

1、洁净区
①更衣缓冲：更衣缓冲区通常按照缓冲、一更、二更、缓冲的流程布置。与外走廊连接的缓冲间为非洁净区，实验人员通过一更、二更、缓冲之后进入实验室洁净走廊。一更和二更之间也可增设缓冲间，有条件的一更、二更可以区分男、女更衣。
②细胞制备：细胞制备区是整个干细胞实验室的核心区域，其功能包括但不限于细胞的富集、分离纯化、扩增、冻存、功能性细胞定向分化等。细胞制备区的实验设备有生物安全柜、冷冻离心机、二氧化碳细胞培养箱、倒置荧光显微镜、普通光学显微镜、4℃医用冰箱、热合机、细胞计数仪等。细胞制备区可根据实验室面积大小、业务量大小分为若干个细胞制备间，不同批次的干细胞不应同时在同一个的生物安全柜内制备。
③培养：干细胞实验室的细胞培养可在细胞制备间进行，但是会占用细胞制备间较长时间，影响细胞制备间的使用。为了避免这种情况，可在洁净区设置单独的细胞培养间，放置若干台培养箱，不同批次的干细胞不应同时在同一个培养箱内培养。
④制剂：制剂室也叫配液室，用于干细胞制剂的配制和灌装或分装等操作。制剂室的实验设备包括洁净工作台/生物安全柜、4℃医用冰箱等。
⑤微生物检测：微生物检测区用于干细胞成品检测，可在干细胞实验室区域外独立设置。微生物检测区的平面布局按照微生物实验室的要求设计，包含准备间、无菌室、阳性对照室及储存室、洗消室等配套设施。
⑥细胞研发实验室：该区域根据客户要求设置，用于细胞治疗产品的研发、质检。

2、非洁净区
①样本接收区：样本接收区宜临近电梯，方便送样人员送样。
②质量检测区：质检区设置免疫检测区、细胞生物学检测区、理化检测区，可用于样本检测和细胞成品的质量检测。
③物料存放区：存放实验所需的物品，如耗材、培养基、试剂等。
④细胞储存区：细胞储存区需放置若干个液氮储存罐、超低温冰箱，需要较大空间。此区域需要比较好的参观性，如果实验室设有展厅，可与展厅一同规划。
⑤辅助功能间：清洗灭菌室、污物暂存室、气瓶间、数据中心、档案室、办公室等。

1.分开排放
实验室通风系统的设置原则是有毒、无毒分开排放，有机物、无机物分开排放。根据各学院实验室的实际情况，每个实验室排风系统基本是单独设置的，少部分实验室排风系统是同层相同功能房间的多台并联系统。
2.共用系统
实验室通风柜排风与室内排风共用一套排风系统（风管及风机）。风机风速有三挡（或为变频风机），低速时为室内平时排风（换气次数见室内设计参数），中速时为通风柜排风（1600m3/（台·h）），高速为室内平时排风加通风柜排风。风机设置在屋面，排风管为负压，完全避免有害气体在室内泄露。
3.补风系统
各通风系统均配有排风补风系统。低速排风时的补风由室内人员新风补充。通风柜补风量大，为避免大量抽用房间内空气，造成能源的浪费，采用了带补风的通风柜，补风由室外直接供给。补风管设电动风阀，与通风柜排风联动，通风柜排风时抽吸室外风补风。补风在柜内循环后排排除室外，设计中大部分通风柜选用了上部排风和通风柜后侧补风的形式。虽然在控制上复杂一些，但为今后使用提供了便利。图2为实验室排风与通风示意图。
4.速度控制
对通风柜操作面的吸入风速进行控制，防止有害气体逸出。对一般无毒的污染物风速控制为0.25~0.38m/s。对一般无毒的危险的有害物风速控制为0.4~0.5m/s，剧毒或有少量放射性物质风速控制为0.5~0.6m/s。为了确保通风顺畅，排风机应有必要的静压。另外，确定排风风速时还必须注意噪声问题，通风管道内流速以5~8m/s为限。
5.洁净实验室设计
①对有洁净等级要求的正压实验室、回风与经过集中处理的新风混合后进入空调机组的洁净实验室，机组内设中效过滤，房间送风口设高效送风口，回风口处设空气阻尼层，气流组织采用上送侧回；通过调节回风阻尼层阻力调节回风量，以实现对洁净室的正压控制。在机组新风入口处设电动风阀，与洁净空调机组联锁。洁净实验室送风量通过缓冲间压出，在缓冲间外的实验室房间常配有通风柜排风和房间排风，满足各房间的压力梯度。
②对有洁净等级要求的负压实验室，如动科院寄生虫实验室的细胞培养室，既要保证洁净，又要保持负压。送入洁净间的风量为此房间排风量的70%~80%，并加定风量阀锁定送风量。排风机与空调机联锁运行，排风口处加定风量阀，以满足实验室压力梯度的要求。另外，与正压实验室不同的是负压洁净实验室外的房间内仍要保证为同洁净等级，因此洁净空调其余20%~30%的风量送至实验室辅助房间、非实验区域，使气流流向从安全区到产生危险物质的实验房间，既保证污染源不泄漏，又保证了实验室的洁净等级。
6.排风变频
一些有特殊排风要求的实验室（例如有药品柜、安全柜的实验室），其排风机配置变频器，实现24小时不间断排放。而一般实验室房间排风均为负压，压差约5Pa。
7.防腐功能
有的通风柜内需要安置电炉，有的实验产生的大量酸碱有害有毒气体具有极强的腐蚀性，通风柜的台面、衬板、侧板都应具有防腐功能。使用硫酸、硝酸、氢氟酸等强酸的场合，还要求通风柜的整体材料必须防酸碱，须采用不锈钢或玻璃钢材料制造。风柜内衬板材质采用环氧树脂板。
8.噪声限值
实验室的A声级噪声限制值为50dB，增加管道截面尺寸可以降低噪声，考虑到管道的经费和施工问题，大部分风量为1600m3/h的通风柜与实验室房间的管道、有平时排风要求的竖井的截面尺寸多数为350×400mm。
9.净化
处理实验室排出的有毒和酸碱腐蚀性极强的气体会对环境造成污染，在排入大气前根据气体的成分采取吸取、过滤等措施对其进行净化处理，使排出气体有害成分低于国家环保卫生要求。例如动物房的气体经过粗效和中效过滤后，直接排入大气，排出口应高出顶部3m以上。
10.燃气
对需要氢气、乙炔和燃气的实验室，要作好房间内的通风。当实验房间没有可开启外窗时还要设置燃气泄漏报警装置（防爆型）和事故排风（换气次数为12h），控制开关设在实验室便于操作的地点。
11.能耗
整个实验室虽然设置通风柜多达550台以上。但资料和经验表明100台通风柜中99%的时间只有18个或更少的在使用，尤其是当实验室不同时使用或学校放假期间，使用数量会更少，所以，不用担心通风柜带来巨大的能耗。
12.温度
对竖向设置的发热量较大的网络机房设竖向集中排风，可有效控制服务器机房的温度。

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