QC實驗室設(shè)計心得

PAGEPAGE13QC實驗室設(shè)計心得我本人曾參與設(shè)計過一個約3700平方米的藥品QC實驗室，歷時三年，數(shù)不清多少次、幾十稿的討論，為此把一些心得體會寫出來在蒲公英小一班微信群和大家共同交流，能給大家在以后工作中，如有機會遇到實驗室設(shè)計時能有所借鑒，少走彎路，少留些遺憾，這便是我最大的收獲。

下面，就設(shè)計幾個方面分享如下：

1、實驗室設(shè)計定位

2、實驗室設(shè)計流程

3、理化（儀器）實驗室設(shè)計心得

4、微生物實驗室設(shè)計心得

5、設(shè)計遺憾

一、實驗室設(shè)計定位

1、定位選擇

我把實驗室設(shè)計分為生產(chǎn)型和科研型兩種，各自的設(shè)計風(fēng)格是和實驗室的實驗功能密不可分。

生產(chǎn)型的實驗室，主要是從事生產(chǎn)產(chǎn)品的檢驗，需要重復(fù)、大量地做，創(chuàng)造性的思考相比科研型的要少。特別是通過GMP認證的實驗室，一是會更注重合規(guī)性，處處要有國內(nèi)、外實驗室規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的參照設(shè)計；二是和生產(chǎn)的銜接也是最重要的，因為畢竟檢驗是為生產(chǎn)產(chǎn)品服務(wù)的；三是還要考慮檢驗人員的職業(yè)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(xué)、基礎(chǔ)研究、新產(chǎn)品的開發(fā)檢驗，需要更多創(chuàng)新性思維，工作量相對少、儀器利用率相對低，但實驗室設(shè)計要有利于創(chuàng)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(xué)的，如大學(xué)等科研，有些是企業(yè)科研，用于新產(chǎn)品開發(fā)的，還有些是檢驗仲裁機構(gòu)，如藥品檢驗所、質(zhì)檢局等。這類實驗室，設(shè)計發(fā)揮空間更大，可參觀性更強，當(dāng)然象有仲裁資質(zhì)大多要過國家CNAS實驗室認可，硬件設(shè)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(chǎn)型實驗室相對規(guī)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(shè)計要求不同罷了，合適就好。

2、生產(chǎn)型實驗室

藥品生產(chǎn)型實驗室也是各有定位的，要看你是過國內(nèi)認證，還是要符合歐美、日本、WHO等國際規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；檢驗區(qū)域是按產(chǎn)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(wù)產(chǎn)品數(shù)量是上百個、種類繁多，還是單一品種或單一種類的。總之，生產(chǎn)型實驗室是要為生產(chǎn)型企業(yè)產(chǎn)品服務(wù)、量身訂做，最貼近生產(chǎn)實際、效率最高就是最適合的。

下面我說一說我參與設(shè)計生產(chǎn)型實驗室的情況。

當(dāng)時我們實驗室設(shè)計定位是按歐美規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計的，能體現(xiàn)當(dāng)前國際先進流程設(shè)計理念，符合FDA認證的實驗室標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC17025實驗室認可），也符合中國的新版GMP認證標(biāo)準(zhǔn)；符合精益實驗室的設(shè)計流程（最短檢驗流、人員高效率）；并要求體現(xiàn)健康、安全、環(huán)保和節(jié)能的理念。

整體布局考慮要點如下：

a.

實驗室建筑位置：在生產(chǎn)建筑的中心地帶設(shè)有倉庫附屬樓，一樓是倉庫庫前區(qū)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(zhuǎn)流程進行建筑物及樓層分配設(shè)計的。

b.

為產(chǎn)品、工藝服務(wù)：方便檢驗人員到車間取水、環(huán)境監(jiān)測，方便原輔料、中間產(chǎn)品、成品的樣品傳遞。

c.

功能分區(qū)：根據(jù)我們產(chǎn)品類型劃分區(qū)域，分為無菌產(chǎn)品檢驗區(qū)、非無菌產(chǎn)品檢驗區(qū)、微生物檢驗區(qū)、包材及樣品管理區(qū)。因為實驗室很大，這樣在一個區(qū)域內(nèi)就可以完成產(chǎn)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。

d.

人流、物流分開：為避免污染和交叉污染，人流在西側(cè)，物流在東側(cè)。檢驗人員的進出通道設(shè)在有更衣間的人流一側(cè)；物流一側(cè)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(cè)還設(shè)置統(tǒng)一的樣品管理中心，檢驗樣品的取樣后收樣、分發(fā)、回收在此統(tǒng)一管理，對樣品的流向和數(shù)量可清晰記錄；三是QC使用到的新采購儀器、化學(xué)試劑等物料可在一樓倉庫庫前區(qū)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(qū)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(quán)權(quán)限的門禁進行出入嚴格控制。

e.

人員健康安全保障：實驗室采用全新風(fēng)，不工作期間可降頻或直接關(guān)閉，第二天上班可自動提前半小時自動開啟空調(diào)和送、排風(fēng)；變風(fēng)量控制，房間采用負壓控制器，通風(fēng)櫥采用碟閥控制；通風(fēng)設(shè)施良好，設(shè)計統(tǒng)一試劑房24小時抽風(fēng)，操作間也設(shè)抽風(fēng)試劑柜。一個設(shè)計良好的實驗室，關(guān)鍵在于你身在其中要沒有化學(xué)試劑的味道。

f.

辦公人性化考慮：人員辦公區(qū)靠窗設(shè)置，采光良好，營造寬松舒適的辦公區(qū)域。

g.

實驗室環(huán)境合理控制：實驗室整體環(huán)境由中央空調(diào)控制，按溫度18℃-26℃，濕度45%-65%進行設(shè)計。殊局部區(qū)域增加盤管風(fēng)機（溫度）、抽濕機（濕度）、轉(zhuǎn)輪除濕機等進行特殊控制，如稱量室、卡氏水分儀、標(biāo)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％）。

二、實驗室設(shè)計流程

實驗室設(shè)計和車間設(shè)計理念是一樣的，車間是圍繞生產(chǎn)工藝，而檢驗室則是轉(zhuǎn)繞檢驗流程。我們的設(shè)計流程如下：

1、法規(guī)符合性

查找國內(nèi)外實驗室、GMP、建筑等規(guī)范是設(shè)計的第一步。應(yīng)該說，實驗室設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，是檢驗流程、建筑工程、給排暖、通風(fēng)、家具、潔凈裝修等多方面的相互結(jié)合、協(xié)調(diào)一致的復(fù)雜管理項目。我們參考了FDA實驗室標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC17025實驗室認可）、《科學(xué)實驗室建筑設(shè)計規(guī)范》(JGJ91-93)、《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、《科學(xué)實驗建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(JGJ/T91-93)、《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》(GB50073-2001)、《潔凈室施工及驗收規(guī)范》(JGJ71-90)、GB50457-2008《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠設(shè)計規(guī)范》、WHO的《實驗室生物安全手冊》、ISO14644-1：1999潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境第一、二和四部分、1999年ISPE基本指導(dǎo)制藥工程-第3卷-無菌制造設(shè)施、ICH三方協(xié)調(diào)指導(dǎo)原則（新藥物和產(chǎn)品的穩(wěn)定性測試Q1A（R2）），中國、歐洲、FDA21CFR部分11、210和211條，CP\USP\EP等近50個和實驗室設(shè)計相關(guān)的法規(guī)、規(guī)范、指南等。這些資料在蒲公英論壇都有下載分享

2、供應(yīng)商充分溝通

多溝通、多參觀是設(shè)計一個良好實驗室的成敗關(guān)鍵。首先是你的需求，形成一份成熟的URS是需要邊學(xué)、邊看、長時間的溝通和修正自已不成熟的觀念。這里的供應(yīng)商包括設(shè)計咨詢公司、施工圖轉(zhuǎn)化單位、實驗室設(shè)施提供單位、現(xiàn)場施工單位等。

一是設(shè)計咨詢公司。我們共找了二家德國、二家國內(nèi)的公司來設(shè)計，還有8家來交流的國內(nèi)設(shè)計公司。德國第一家公司在外圍建筑設(shè)計上較好，但不擅長實驗室內(nèi)部設(shè)計，后來轉(zhuǎn)包給德國第二家實驗室設(shè)計公司，但后一家偏向科研型實驗室設(shè)計，我們也只采納了較好的人員靠窗辦公、按產(chǎn)品類型分區(qū)等理念。所以，不要迷信國外公司，定位好他們只是提供咨詢、啟發(fā)靈感和引進一些較先進設(shè)計理念就可以，就是價錢貴了。至于國內(nèi)的，因我們定位相對較高，基本是請到有外資設(shè)計經(jīng)驗來進行設(shè)計交流，不斷地有了新的啟發(fā)，比如全新風(fēng)的設(shè)計，就是在一家上海公司的堅持下得以實現(xiàn)。

二是實驗室設(shè)施提供單位。我們共找了國內(nèi)7家單位，邊交流邊談合作，這此單位也是水平參差不齊，有些單位連基本的GMP理念都沒有，有些你把URS給對方，設(shè)計出的草圖也是醉了的。最后，主要還是要依靠我們學(xué)習(xí)來的知識、結(jié)合我們藥廠的實際情況，在所有使用檢驗室主任及骨干人員的充分參與和共同設(shè)計下，再讓有資質(zhì)的施工圖轉(zhuǎn)化單位畫出我們理想中的施工圖，經(jīng)招投標(biāo)讓現(xiàn)場施工單位進行建設(shè)實施。

三是參觀先進的實驗室。還是強調(diào)多看多交流，我們到珠海、深圳、廣州、上海等有先進實驗室理念的外資藥品企業(yè)、藥品檢驗所、檢驗檢疫局、大學(xué)科研院所進行大量的實驗室考察，不斷吸收一些先進實驗室理念，參觀規(guī)模較大的實驗設(shè)施，總計至少不下30家的實驗室。這對完善你的URS是至關(guān)重要的一環(huán)，才能設(shè)計出安全健康、適合企業(yè)個性化、方便使用又不失現(xiàn)代化的規(guī)范實驗室。

3、實驗室設(shè)計步驟

a.

提出功能間需求，比如需要天平室、烘箱室、清洗間、標(biāo)化間等。

b.

填寫各房間的調(diào)查表，如環(huán)境要求、儀器設(shè)備數(shù)量、大小、介質(zhì)（水電氣等）、特殊需求、實驗操作人員數(shù)量、抽排風(fēng)需求等等，通過這些內(nèi)容計算房間的面積、介質(zhì)條件。

c.

通過房間的面積大小、房間之間的聯(lián)系程度初步確定各個區(qū)域的房間布局，將每臺儀器、設(shè)備等按實際比例畫在圖紙中。

d.

調(diào)整房間內(nèi)實驗家具的擺放位置、儀器設(shè)備在地面或?qū)嶒炁_上的擺放位置，根據(jù)確定的儀器設(shè)備位置確認水、電、氣、網(wǎng)絡(luò)、電話等的位置。

e.

工藝平面圖紙確認后才能進行電、氣、給排水、暖通、弱電等的設(shè)計。

f.

施工過程也是一個不斷調(diào)整磨合的過程。施工現(xiàn)場的問題一定要到現(xiàn)場去解決，看設(shè)計圖紙是不能解決問題的，實驗室的使用人員要定期去現(xiàn)場跟蹤施工，有問題盡快提出解決方法。

4、依據(jù)檢驗流程的設(shè)計

建筑框架設(shè)計后，就到具體的概念設(shè)計，是按樣品檢驗流程設(shè)計。我們設(shè)置統(tǒng)一的樣品中心，對樣品的取樣、收樣、分樣、回收、銷毀進行管理，檢驗樣品的數(shù)量和流向受到嚴格控制。實驗房間的順序也是根據(jù)樣品傳遞流向而設(shè)計的，先是樣品中心，一個方向到三樓留樣室，一個到微生物室，最后到具體的理化儀器的無菌檢驗區(qū)和非無菌檢驗區(qū)，批檢驗記錄隨樣品一同發(fā)放。而無菌檢驗區(qū)和非無菌檢驗區(qū)又獨立有自已的各功能操作間，如各有天平間、HPLC室、烘箱室、清洗間等。這樣優(yōu)點是避免人員走動距離過長，提高工作效率；缺點是投入相對較大。

三、理化（儀器）實驗室設(shè)計心得

理化（儀器）實驗室的設(shè)計，最主要是要設(shè)計的功能間能夠滿足全廠的檢驗?zāi)芰σ?，提高工作效率，減少員工走動距離，體現(xiàn)精益實驗室的功能；另一方面，一定是要保障員工的職業(yè)健康和操作安全，體現(xiàn)人性化。下面介紹一些在設(shè)計上如何保障人員安全和環(huán)保方面的措施：

1、實驗操作房間相對走廊的負壓控制。實驗室內(nèi)有可能有味道的房間的氣都不能傳到別的房間去，通過壓差來控制，配置了壓差器。雖然我國GMP對理化實驗室是沒有壓差要求的，我們采用了配置負壓控制器的目的，一是為了控制房間與外界的壓差，避免這個房間產(chǎn)生的氣味互傳到其他房間，二是對調(diào)節(jié)送風(fēng)的風(fēng)量，當(dāng)房間內(nèi)的通風(fēng)設(shè)施改變抽風(fēng)量時，調(diào)節(jié)送風(fēng)量，不僅保證了壓差，也起到了節(jié)能的作用。

2、實驗室門朝外或朝外開的注意事項。有些房間的門朝哪個方向開，把手設(shè)置都需要施工前演繹好，確定好。如靠近走廊的門均為向房間內(nèi)開，防止開門時碰傷走廊的人員。防火門均為向外開，防止人員緊張時打不開門。門的位置均需確認房間內(nèi)的布局后才能確認，開門是否順暢，還需要考慮到后期設(shè)備搬入時的尺寸等因素。

3、采用全新風(fēng)設(shè)計，對于操作中需使用到有毒有害試劑的，均在通風(fēng)柜中操作，一點氣味都沒有。我們QC實驗室共有35個通風(fēng)柜，根據(jù)使用的需要又區(qū)分為一般通風(fēng)柜（28個）、耐酸堿通風(fēng)柜（5個）、氫氟酸通風(fēng)柜（2個）。其中，氫氟酸通風(fēng)柜又使用了強酸強堿燃燒處理的操作臺使用陶瓷面板，主要是部分實驗使用了強酸強堿，實驗過程中形成酸霧，如果使用普通的通風(fēng)柜，其導(dǎo)流板和背板會被腐蝕掉，此種通風(fēng)柜的臺面均使用一體成型的環(huán)氧樹脂臺面，可防酸堿、耐高溫。

4、配置有帶可拉上拉下的玻璃門的抽風(fēng)柜，對員工來說安全性高，危害小。此抽風(fēng)柜的特點是：根據(jù)歐盟EN14175的規(guī)范要求購買安裝，安裝后經(jīng)過各項測試均合格后才投入使用。一般認為面風(fēng)速在0.3-0.8是安全的面風(fēng)速，風(fēng)速的波動不超過±20%，通過配置變風(fēng)量控制器，根據(jù)門高位置調(diào)整控制閥開度來控制安全穩(wěn)定的面風(fēng)速（參數(shù)是多少？如何控制，員工操作要注意什么？）從而保護人員安全。在使用過程中應(yīng)注意在通風(fēng)柜操作時不能有劇烈動作以免干擾氣流，在改變門高位置時應(yīng)緩慢拉下或拉上玻璃視窗。

5、靠實驗室最西面的邊緣區(qū)域，設(shè)有設(shè)立乙炔氣瓶室（實體墻房間）。乙炔是一種易燃易爆的氣體，為此我們設(shè)計了一個實體墻的房間用于放置氣瓶，該房間位置建筑最外圍，靠外墻的一面為泄爆墻，當(dāng)發(fā)生爆炸時通過泄爆墻方向泄爆，從而降低對實驗室的沖擊力。另外我們在該房間和使用點均設(shè)有乙炔濃度探頭，一旦發(fā)生泄漏即會發(fā)出聲光報警。

四、微生物實驗室設(shè)計心得

QC微生物室的設(shè)計就更加復(fù)雜。我們當(dāng)時設(shè)計的面積達到1200平方米，占了整體實驗室面積的近1/3，為避免人員干擾，設(shè)計在人員走動頻繁的最遠端。微生物室主要承擔(dān)了全廠產(chǎn)品的無菌、微生物限度、陽性菌控制、污染菌鑒定、水、環(huán)境監(jiān)測、抗生素效價、內(nèi)毒素測定、細胞法測定等功能，因涉及檢測潔凈環(huán)境背景、生物安全等，還要充分考慮5個潔凈區(qū)物流、人流的走向，潔凈級別、潔凈或污染物品傳遞、房間之間聯(lián)系緊密，設(shè)計時牽一發(fā)而動全身，是所設(shè)計中調(diào)整次數(shù)最多、最復(fù)雜、最后才定稿的區(qū)域。

印象中，該區(qū)域前后圖紙修改次數(shù)超過40次，設(shè)計方案修改過6次，對于實驗流程、房間大小形狀、房間布局均要考慮，充分體現(xiàn)實驗流程的精益設(shè)計。包括對整個區(qū)域潔凈級別的考慮，例如將無菌檢測隔離器放置在了D級背景下（國內(nèi)法規(guī)沒有潔凈級別的要求，歐盟要求放置在D級區(qū)，考慮到以后向歐盟發(fā)展的需要，故設(shè)置在了D級區(qū)），后來使用的實踐證明無菌結(jié)果的假陽性降低了，這樣的設(shè)計排除了普通區(qū)背景不受控的干擾。

下面介紹一下空調(diào)系統(tǒng)、更衣系統(tǒng)、無菌隔離倉室的設(shè)計理念：

1、5套獨立的空調(diào)系統(tǒng)。微生物區(qū)因不同潔凈級別要求不一樣，空調(diào)設(shè)置也不一樣，共有D級效價室、D級隔離器室、C級微限室、C級陽性菌室、B級無菌室。進入微生物區(qū)和各個潔凈室均有門禁系統(tǒng)，未經(jīng)許可的人員是不能入內(nèi)的。

2、更衣通道根據(jù)級別及功能不同分別分開設(shè)置。5個潔凈室均為分開的更衣通道，避免人員交叉污染，如無菌更衣通道與微生物限度室更衣通道分開；又如D級潔凈區(qū)，一個通道進入到無菌隔離倉室，一個通道進入細胞效價測定室，中間有共用一個洗衣間，節(jié)省了一個空間，又能避免交叉污染，這兩個地方的空調(diào)系統(tǒng)又是獨立的；中間通過傳遞窗傳遞，兩個區(qū)域的洗衣機專用。

3、無菌隔離倉室。國內(nèi)對無菌隔離窗的背景沒有潔凈區(qū)要求，我們參考歐盟的標(biāo)準(zhǔn)將隔離窗放在了D級區(qū)。隔離器是一套能夠創(chuàng)造并維持一個符合藥典無菌試驗要求的無菌環(huán)境的裝置。將供試品及實驗用品（全封閉集菌培養(yǎng)器、無菌培養(yǎng)基、無菌稀釋液和無菌試驗器具等）表面處理后，放入傳遞艙，運行滅菌器，使用VHP進行滅菌，滅菌結(jié)束后通過RTPs或其他快速傳遞系統(tǒng)將供試品及實驗用品轉(zhuǎn)移至實驗艙。在實驗艙進行無菌試驗后，將廢棄物及培養(yǎng)物品轉(zhuǎn)移至傳遞艙或利用隔離的袋出裝置，從傳遞艙中取出實驗用品和物品進行陽性對照和培養(yǎng)，而實驗艙內(nèi)進行有效的清潔后能維持無菌環(huán)境至驗證的運行時間。相比傳統(tǒng)無菌潔凈室，隔離器的內(nèi)部環(huán)境與周圍環(huán)境是完全隔離的，同時能通過高效過濾器向內(nèi)環(huán)境提供無菌空氣；隔離器的內(nèi)部使用殺芽孢試劑進行滅菌，從而高效保持無菌狀態(tài)；另外能夠避免人員在內(nèi)的