临床实验室的专业化设计开始于19世纪后期,最初是根据人体工程学原理和实验人员操作习惯来对操作台、消毒柜、通风柜等进行布局。随着新的检验技术特别是大型自动化分析设备的应用,实验室设计要求发生改变,除病理科、骨髓室、涂片室等仍依赖于人工读片的实验室还基本遵循传统布局外,其他实验室均已突破原有固定操作台的布局模式,设计成更加灵活的大开间形式。国外部分实验室从运营成本角度考虑,采用多个不同专业的小型实验室围绕一个大型中央共享区的形式,使POCT实验室、中心实验室、大型商业化实验室和谐共存,在保证检验质量同时,降低运营成本,提高商业竞争能力。 

美国建筑师协会(AIA)的实践手册(The Architect'sHandbook of Professional Practice)将基建项目管理划分为初步设计(Predesign)、场地分析(Site analysis)、建筑设计(Buildingdesign)、工程文件编制(Construction documentation)、招标谈判(Bidding and negotiation)、施工管理(Constructionadministration)、建后服务(Post construction services)、补充服务(Supplemental services)阶段。考虑到临床实验室的基础建设既有一般项目的普遍性又具有医学建筑的专业性和特殊性,因此在项目管理中应更加注重使用者(医学专业人员)的作用,使其符合医学实验室的学科特点、管理模式和工作习惯。 

1、初步设计阶段。 

该阶段主要针对项目进度要求、融资和财政预算、项目调度、人员安排等情况进行讨论,制定总体建设思路,确定设计目标、建设标准、相关限制(如视野限制等)、用地需求、空间关系、特殊要求等。 

2、场地分析阶段。 

该阶段主要目标是在充分调研医院自身需求的基础上,确定实验室选址、总体规模、功能定位、用户要求,并编制工程进度表。由于该阶段任何一个细节都将影响下一步建筑设计,因此医院必须组织设备管理、医学检验、信息工程、院感管理、建筑设计等专业人员开展“头脑风暴”式的讨论来完善需求,在反复论证过程中明确责任,为设计人员提供以下需求: 

(1)实验室管理模式。随着大型分析仪模块化设计理念的实现,用户可根据需要组合不同检测项目,将以往看似独立的试验项目结合在同一设备或标本处理线上。由于打破了原有的专业组界限,使人员安排、岗位职责、工作流程、后勤支持模式等随之改变。因此医院要根据准备引入的大型设备来设计实验室的运营模式,讨论各专业工作区域的安排,如集中大型设备的中心实验室和各散在小实验室(标本采集点、急诊化验室、门诊化验室等)的分布和服务内容。由医学专业人员帮助建筑设计人员了解实验室空间布局、管理组织架构、工作流程这三者间的关系,保证设计效果。 

(2)检测环境要求。部分精密检测设备易受到电磁、辐射、振动、光照等环境因素干扰而影响检测结果,因此医院要会同设备制造商,共同确定实验室电磁、辐射、振动、光照及其它主要干扰因素的限制标准和评估方案。 

(3)实验室安全设计要求。院感管理专家、健康安全专家、实验室管理人员应共同制定实验室在常规安全、辐射安全、生物安全等方面的要求,使设计人员尽可能通过建筑的安全工艺设计对工作人员形成有效保护,将潜在危险降至最低。 

(4)大型设备的特殊要求。医院要为建筑设计人员提供大型设备的基本参数,以便在设计中考虑基建工程承载能力以及其它特殊要求,避免后期因承重要求、空间结构、过道宽度等问题导致大型设备无法整体安装。美国斯坦福大学医学中心在改建过程中甚至设置专门的体验空间并引入大型医疗器械的模型来模拟不同工作场景,为医疗专业人员提供真实的空间体验,帮助其选择最符合操作习惯的空间布局模式。 

此外,还要根据初步设计阶段提出的资金来源和财务可行性研究来编制项目进度和预算设置,分析项目的限制和优势,以便更好地开展个性化设计,使各检验设备和自动化系统能更好的与建筑融合。 

3、建筑设计阶段。 

该阶段主要任务是在前期用户需求调研的基础上完成设计图绘制和空间布局设计,设计人员既要充分考虑目前现实需要又要考虑未来发展规划,满足智能化实验室在基建材料、设施配置、信息管理等方面的需求,减少实验室运营成本,缩短人/物流转时间。 

(1)物流系统。 

综合评估实验室在物流量、流转速度、处理能力等方面的要求,并充分考虑不同物流系统的运营成本及对空间布局的影响,选择最适合的物流方式,最终达到性能稳定可靠,人、物、洁、污严格分流,普通物品和危险物品有效隔离的总体要求。物流系统设计中最复杂的是移动路线设计,要避开逃生通道、防火区域、人流密集区,化学品、毒性或潜在感染性材料传输必须避开公共区域并能自动装卸。在选择上,由于新建实验室往往预留了较大后勤支持空间,因此适合采用气压输送管(pneumatic tubes)或导轨物流系统(track-basedsystems);旧实验室改造由于受原有建筑格局的限制,更适用可灵活设置物流路线的移动机器人系统(mobile robot systems)或传统人工传输方式。 

(2)无线网络系统。 

由于机房、示教室、中心实验室等大开间场所难以通过有线网络来实现布局的灵活性,而且随着POCT等利用无线传输方式与信息系统实现互联互通设备的使用,大型的临床实验室更适合采用无线网络。在设计阶段全面评估电磁环境,在建筑设计上通过调整门窗布局、关键区域的干扰屏蔽、合理的空间布局与分区设计,结合电子过滤、纠错技术等措施,最大程度减少无线电发射装置、广播站、设备射频干扰、手持无线电、移动电话、数字PCS系统、计算机网络电缆等潜在干扰源对无线信号的影响。大型实验室还要配置专用电线管理系统和局域网络机柜所需空间。 

(3)配套支持系统。 电力、给排水、采光通风、温控、消毒感控等配套系统的网管布局不但涉及实验室安全,也影响检测结果准确性,因此医院要尽早确定大型设备清单及可能增加的设备,以便工程师结合设备参数开展配套支持系统设计。 

a电力系统。电气工程师根据拟安装设备清单计算总负载,设计相匹配的网管、电线、开关、插座,将照明用电、动力用电和设备用电网络分开,离心机、冰箱、洗板机、抽风机、生物安全柜、空压机、空调等带电机起动设备并入动力用电网络,避免因设备起动产生的干扰电流影响检验结果。检验设备接入不间断电源(UPS)双回路设计的设备电力网络,确保仪器运行不受停电或UPS故障的影响。 

b给排水系统。根据国家《医学实验室安全应用指南》要求并结合检验设备布局来规划供水、排污、排水管路分布与走向,同时预留(预埋)部分通道(管路)以保证实验室可持续发展,避免将来再做穿墙等破坏性处理。 

c采光通风系统。尽可能使用太阳光自然风,保证工作环境空气流通清新,预防医院感染。 

d温控系统。高精尖设备对环境温度要求较高,要安装冷暖两用空调,并计算与设备产生热量相匹配的空调系统。

(4)物资存储区域。 

根据实验室功能要求来规划存储区域和存放容器,保证存在潜在传染风险的标本、放射性物质、检测试剂安全存放且在火灾等紧急情况下能迅速撤离。 

(5)平面布局设计。 

大型实验室由于设备、人员、标本量较多,平面布局的合理性将影响工作环境、工作效率、服务质量等。国外部分实验室围绕物流系统的标本接收点呈放射状布置检验设备并尽量使用垂直空间,使人和物的移动距离缩短,但这种布局的空间可变性较差,在将来发展中除非替换原有设备,否则难以增加新设备。因此,实验室必须根据内部的任务分工、人员分组、检验流程提出合理的布局方案,确保运行高效、空间配置灵活和运营成本的最小化。空间布局原则可参考工业化生产现场的设计原则: 

a统一原则。将“人、机、物”有机结合起来并保持平衡,避免检验流程割裂,延长检验时间; 

b最短距离原则。遵循人/物流移动距离和移动时间最小化,减少标本或试剂的搬运路程和时间; 

c人/物流畅通原则。人/物流的流转路线避免交叉,保证其通过性; 

d充分利用立体空间原则。最大程度利用垂直空间。此外,还要根据POCT及急诊项目的测试要求,规划出独立于常规工作流之外的活动路线与区域,以免影响常规检测,提高急诊标本的流转速度和服务流程。 

(6)办公与教学用房。 

医院根据需要提出单间式和大开间式办公(教学)用房的具体数量和面积、装饰风格(色调等)、朝向和通风情况等需求。大开间式办公室在布置吊顶通风口、照明、防火设施等时尽量为今后的自行分隔或装修创造条件。此外,随着学科交叉的加强,各专业组间交流越来越多,因此内部空间分隔上既要保障个人隐私又要便于即时沟通。近年来,国外实验室通过“团队协作空间”(team-orientedwork spaces)设计,使员工在休息、喝茶、交流之余产生科学研究灵感,形成一种良好的学术氛围,促进团队成员间的知识共享。 

编制工程文件,明确各项目承建(包)方的任务分工与考核标准,协调好各施工方进出场顺序,使其能以最佳流程提供基建服务。同时,配合设计方以图纸和文字形式形成设计方案的详细说明,将项目建设目的和意义、建设目标、指导思想、技术路线、仪器设备配置、配套辅助设施、总体布局(水、电、气、暖等)、投资规模、建设进度、工作计划等整理成文本文件。此外,编制好仪器配置的相关文档,对设备在院外运输、院内流转、双(多)方交接、室内安装、性能调试阶段的各方责任和处置细节作详细说明。 

在设计方案和工程文件编制完成后,项目进入招投标和谈判阶段,合理的任务排序和协调对缩短建设时间和节约成本会产生重大影响。因此在招标前尽可能通过内部协调会对相关问题进行多次讨论,并对投标方进行资格预审。 

该阶段主要由医院基建部门配合监理单位监督施工进度和施工质量,实验室人员在该阶段的具体影响不大,主要根据施工方提供的进度表和施工图纸进行现场确认。 

基础建设结束后进入建后跟踪服务阶段,主要任务包括设备调试、系统集成/调试、文件归档及设备操作人员培训等。整理好各类基建纪录文档,为今后的实验室改/扩建或系统升级提供有效支持,帮助选择新设备的放置点,避免出现与系统容量不相匹配的新增设备影响系统稳定性的情况。

部分签订补充条款的服务内容在文件或合同指导下继续实施。 

随着医学检验技术的快速发展,临床实验室的建筑需求呈现两极发展趋势,一方面借助高通量、智能化、网络化、高精度的大型诊断设备向大型中心实验室发展,另一方面向设备小巧便携、人员操作简单、结果即时可得的POCT检验方向发展。这些变化在给实验室管理带来变革的同时,对实验室的建筑设计与空间布局也提出了新的挑战,对建筑的要求已经从普通的多用途空间发展到了针对特定设备(系统)进行针对性设计的特殊功能空间,并要求实现检验设备、物流系统、信息系统的高效整合,最终实现工作流程的优化。要达到这一目标,必须打破以往医学专业人员较少参与实验室建筑设计的传统认识,从思想上重视医学专业人员在基础建设项目管理中的作用,积极组织检验科、基建科、总务科、设备科、院感科等部门共同调研需求,参与设计,保证设计方案具有一定的前瞻性和先进性,尽量满足未来一定时期内的发展需要,为学科发展留有充足的、可灵活配置的使用空间。同时坚持智能型医院“以人为本、经济实用、高瞻远瞩”的建设原则,运用基建项目的科学化流程管理将各种物质与信息有机结合,保证项目的顺利实施和总体目标的实现。