Phòng thí nghiệm là cơ sở không thể thiếu đối với các trung tâm, viện nghiên cứu cũng như các công ty sản xuất. Vậy thiết kế phòng thí nghiệm như thế nào để đáp ứng các tiêu chuẩn sử dụng an toàn, hiệu quả? Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về tiêu chuẩn thiết kế phòng thí nghiệm và cách để thiết kế một phòng Lab tối ưu nhất.
1. Phòng thí nghiệm là gì?
Phòng thí nghiệm hay phòng thử nghiệm là một cơ sở được thiết kế, xây dựng nhằm cung cấp các điều kiện, có đảm bảo an toàn cho việc triển khai các thí nghiệm, thực nghiệm trên các lĩnh vực đặc biệt là các lĩnh vực tự nhiên (sinh – lý – hóa…) phục vụ cho mục đích nghiên cứu khoa học. Phòng thí nghiệm có thể là một căn phòng trong một tòa nhà, công trình hoặc là một tòa nhà công trình riêng biệt chuyên để thực hiện các thí nghiệm.
Xem thêm định nghĩa về phòng thí nghiệm tại đây
Hiện nay có khá nhiều tiêu chuẩn thiết kế phòng lab được đưa ra ví dụ như tiêu chuẩn của WHO; OSHA; … hay một số tiêu chuẩn được nghiên cứu bởi các trường đại học chuyên ngành. Dựa vào điều kiện thực tế của mình bạn sẽ có thể lựa chọn các tiêu chuẩn thiết kế phù hợp với mục tiêu của phòng thí nghiệm để có thể tối ưu được các điều kiện sử dụng tốt nhất đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
2. Tiêu chuẩn xây dựng phòng thí nghệm – Yêu cầu chung về thiết kế
- Việc lên thiết kế yêu cầu phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn thiết kế phòng thí nghiệm tại các quốc gia, khu vực cũng như tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn.
- Mọi sự thay đổi về bản vẽ thiết kế đều phải có sự cho phép và phê duyệt của người có thẩm quyền.
- Khi xây dựng phòng thí nghiệm cần phải có phương án đảm bảo an toàn cho môi trường sống xung quanh như khu vực văn phòng, khu vực dân cư.
- Cần có phương án ngăn chặn các nguy cơ sinh học, hóa học, các tia phóng xạ phát tán. Có lối thoát hiểm và hành lang thông thoáng thuận tiện cho đi lại và vận chuyển các trang thiết bị.
- Theo tiêu chuẩn thiết kế phòng thí nghiệm quy định, yêu cầu về kích thước không gian phòng thí nghiệm cần đảm bảo đáp ứng được số lượng nhân viên làm việc tối đa trong phòng.
- Các phòng thí nghiệm cần phải có khoảng trống giữa các trang thiết bị để làm việc an toàn và thuận lợi trong vệ sinh và bảo dưỡng máy mọc, thiết bị.
- Phòng có thể được phân chia thành nhiều khu vực như khu vực lấy mẫu, khu làm việc, khu rửa, khu lưu trữ mẫu…
2. Tiêu chuẩn thiết kế phòng thí nghiệm, điều kiện để thiết kế thi công phòng lab
Yêu cầu để thiết kế nên một phòng thí nghiệm xoay quanh việc đảm bảo an toàn cho người sử dụng và phù hợp với điều kiện của cá nhân/ tổ chức thành lập nên phòng thí nghiệm đó.
Với mỗi phòng thí nghiệm thuộc các lĩnh vực khác nhau thì có những tiêu chuẩn thiết kế khắt khe riêng biệt để phù hợp và đạt tiêu chuẩn với đối tượng thí nghiệm. Vì vậy, nó khá đa dạng về hoạt động cũng như tính năng thiết yếu. Sau đây là một số tiêu chuẩn chung sau:
2.1 Yêu cầu ánh sáng
Ánh sáng luôn là yếu tố quan trọng trong bất kỳ môi trường nào, đặc biệt với các môi trường làm việc yêu cầu tính chất cụ thể, quan trọng, ánh sáng sẽ được chú ý khắt khe hơn nhiều.
Tiêu chuẩn thiết kế phòng thí nghiệm quy định phòng có thể được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên hoặc ánh sáng nhân tạo (hệ thống đèn chiếu sáng). Ánh sáng tốt trong môi trường làm việc sẽ giúp cho nhân viên có thể thực hiện các thao tác một cách chi tiết, an toàn và hiệu quả hơn từ đó giảm đi những lãng phí không cần thiết. Việc thiết kế ánh sáng cũng yêu cầu không được quá chói, hoặc quá mờ.
2.2 Yêu cầu về nhiệt độ
Mỗi phòng thí nghiệm của một ngành sẽ có những yêu cầu khác nhau, do vậy tùy theo chức năng và mục đích sử dụng mà nhiệt độ sẽ được thiết kế ở con số phù hợp nhất. Để đảm bảo thiết kế chuẩn, không ảnh hưởng bởi các tác nhân khác, một số thiết bị có thể phát nhiệt cần được đặt xa, phân cách với không gian làm việc.
Nhiệt độ trước tiên phù hợp với nhân viên làm việc, nhiệt độ ổn định là 20 độ C. Đối với hóa chất hay thiết bị đặc biệt phải bảo quản ở nhiệt độ quá nóng hoặc quá lạnh, ta phải thiết kế khu vực riêng để bảo quản nó, tách biệt với không gian làm việc của cán bộ nghiên cứu.
Theo các kết quả nghiên cứu, nhiệt độ phòng thí nghiệm và phòng kiểm chuẩn nên được duy trì ở mức 20±5℃, phòng ổn định nhiệt ẩm là 20 độ C, phòng cân đối nhiệt độ là 20±3℃, trong khi nhiệt độ phòng mẫu nên là ≤32℃
2.3 Độ ẩm
Ngoài ra, độ ẩm trong phòng lab lý tưởng nhất sẽ nên ở mức từ 40 -70%.
2.4 Hệ thống thông gió
Hệ thống thông gió là một yếu tố quan trọng cho các phòng thí nghiệm cũng như phòng sạch. Hệ thống này cần được lắp đặt một cách phù hợp tùy theo từng phòng thí nghiệm, đặc biệt phải tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế phòng thí nghiệm để tạo ra môi trường làm việc tốt nhất.
Các phòng thí nghiệm thường làm việc với nhiều hóa chất, có thể sẽ có mùi khó chịu khói hoặc độc tố. Do đó cần phải có hệ thống thông gió cục bộ tại các vị trí làm việc (như tủ hút khí độc). Tốc độ lưu thông không khí cũng là yếu tố cần phải lưu tâm, giám sát đều đặn yếu tố này để đảm bảo khí độc hoặc các tác nhân gây ô nhiễm tiềm ẩn không phát tán ra môi trường khác.
2.5 Yêu cầu về tiếng ồn
Máy móc và thiết bị sử dụng trong phòng thí nghiệm trong quá trình thiết kế cần phải lựa chọn cẩn thận, trong đó việc tính toán đến độ ồn cũng là vấn đề cần quan tâm. Phải thực hiện các biện pháp loại bỏ hoặc giảm thiểu tiếng ồn, tránh mức ồn quá lớn ảnh hưởng đến hiệu quả tại nơi làm việc.
2.6 Yếu tố khoa học, lao động
Các máy móc, trang thiết bị trong phòng thí nghiệm phải thiết kế và bố trí phù hợp với mục đích công việc, phù hợp với các thao tác làm việc. Đặc biệt hạn chế những rủi ro, sai sót có thể ảnh hưởng đến an toàn của người lao động và chất lượng sản phẩm.
2.7 Bố trí làm việc với các mầm bệnh có thể phát tán
Tiêu chuẩn thiết kế phòng thí nghiệm áp dụng đối với tất cả các phòng thí nghiệm liên quan đến các tác nhân sinh học. Với các tác nhân vi sinh vật có khả năng phát tán và gây nguy hại đến an toàn tới cá nhân và môi trường cần được thiết kế ở vị trí phù hợp. Đặc biệt, cần có những ngăn chặn cao hơn đối với các vi sinh vật thuộc nhóm rủi ro III trở lên.
2.8 Cửa ra vào của phòng thí nghiệm
Theo tiêu chuẩn thiết kế phòng thí nghiệm, tại các lối ra, vào của phòng thí nghiệm hoặc lối thoát hiểm cần phải có những ký hiệu, đánh dấu phù hợp. Đặc biệt đối với các phòng thí nghiệm có chứa chất nguy hiểm sinh học, chất cháy nổ, phóng xạ, phải có các dấu hiệu ám chỉ mức độ nguy hiểm đã được quốc tế công nhận và theo quy định tại đơn vị.
2.9 An toàn trong phòng thí nghiệm
Yêu cầu thiết kế phòng thí nghiệm quy định tất cả các cửa ra vào phòng thí nghiệm đều phải có cửa có thể khóa được. Việc đóng mở phải dễ dàng để khi xảy ra các vấn đề thì việc thoát hiểm sẽ nhanh chóng hơn. Phải có khóa bên trong để hạn chế sự ra vào, tiếp xúc khi đang tiến hành thí nghiệm với các mẫu có độ nguy hiểm cao. Chỉ những nhân viên đã được cho phép và nắm rõ nội quy mới được vào phòng thí nghiệm. Luôn đề phòng bất kỳ rủi ro nào có thể xảy ra liên quan đến lấy cắp dữ liệu, trang thiết bị hoặc làm giả mạo chất sinh học, các mẫu thử, hóa chất…
- Thiết kế nội thất: Các bề mặt của bàn làm việc, tủ đựng hóa chất không thấm các hóa chất được sử dụng để tránh hiện tượng ăn mòn, hỏng hoặc phản ứng với hóa chất ví dụ như: mặt bàn bằng gỗ dễ cháy và hấp thụ các chất lỏng hóa chất, … Các giá đỡ cũng như bàn thí nghiệm không nên thiết kế quá cao tránh mối nguy hiểm tiềm ẩn.
- Thiết bị rửa khẩn cấp: Phải có bồn rửa tay, mắt, vòi hoa sen lắp đặt vị trí thuận lợi nhất để nhân viên, cán bộ nhanh chóng xử lý sự cố như: hóa chất bị đổ ra tay chân, dính vào mắt hoặc toàn người.
- Bảng hiệu: In ấn các bảng hiệu, ký tự dễ hiểu khi nhìn vào để dễ dàng nhận biết sử dụng và lưu ý ví dụ: dấu hiệu nhận dạng thiết bị xử lý khẩn cấp; dấu hiệu nhận biết các chất lỏng dễ bay hơi, các chất oxy hóa mạnh, các axit, bazơ mạnh.
- Việc lưu trữ trong phòng thí nghiệm
Hóa chất và dụng cụ cũng như giấy tờ phải lưu trữ trong các tủ có ngăn, chìa khóa riêng biệt và được ghi chép thời gian sử dụng rõ ràng, tránh hiện tượng người lạ sử dụng không đúng mục đích. Hóa chất được phân vào các tủ như sau:- Tủ lưu trữ chất lỏng dễ cháy
- Tủ lưu trữ chất lỏng ăn mòn: axit, bazơ phải được lưu trữ riêng biệt và xếp ở tầng thấp nhất.
- Tủ lưu trữ khí nén
- Kệ lưu mẫu, kệ kho để vật tư tiêu hao
3. Các bước thiết kế phòng thí nghiệm
3.1 Lập kế hoạch trước với các nhà khoa học
Việc lập kế hoạch trước là rất quan trọng đối với việc thiết kế phòng thí nghiệm. Làm việc với những người sẽ sử dụng là điều cần thiết, vì phòng thí nghiệm có thể được điều chỉnh theo những gì các nhà nghiên cứu yêu cầu và các yếu tố không phù hợp có thể được xác định nhanh chóng. Sự hợp tác với các nhà khoa học sẽ mang lại cho các nhà thiết kế độ chính xác, đặc biệt hữu ích cho các nghiên cứu khoa học đặc biệt, không phổ biến.
3.2 Vị trí, bố cục và quyền đi lại
Khi lập kế hoạch thiết kế phòng thí nghiệm, vị trí và cách bố trí của nó cũng cần được xem xét. Nếu đó là một tòa nhà nhiều tầng, nó có cần phương tiện di chuyển theo chiều dọc là điều chắc chắn. Và chúng ta cũng cần tính đến việc các nhà nghiên cứu có thể tiếp cận thuận tiện với những thứ như hệ thống tiện ích, xử lý chất thải và các công cụ chính xác không?
Các yếu tố ảnh hưởng đến bố trí phòng sẽ bao gồm các việc như dễ bảo trì, khả năng tiếp cận của thiết bị, yêu cầu về HVAC và công thái học. Việc quản lý và chuẩn bị mẫu nên được đặt xung quanh các bức tường để cải thiện khả năng tiếp cận và quy trình làm việc. Tương tự như vậy, chiều cao và chiều sâu của băng ghế cũng cần được xem xét để tính đến việc sử dụng công thái học của các thiết bị.
Cũng nên xem xét tính linh hoạt của phòng thí nghiệm. Xây dựng tính linh hoạt trong phòng thí nghiệm của bạn ngay từ đầu sẽ giảm bớt việc thay đổi trong quá trình sử dụng.
3.3 Thiết kế để thích ứng
Làm việc với các nhà nghiên cứu là một trong những cách để tạo ra một thiết kế tối ưu, nhưng các phương pháp và thực hành nghiên cứu sẽ thay đổi theo thời gian. Tính linh hoạt và khả năng thích ứng được đề cập ở đây có nghĩa là phòng thí nghiệm sẽ sẵn sàng cho những thứ mà các nhà nghiên cứu có thể không cần thiết ngay bây giờ nhưng có thể sẽ cần trong tương lai.
Đặc biệt ngay cả khi không có những tác động trong tương lai này, một môi trường linh hoạt vẫn rất quan trọng, vì hai hoặc nhiều nhà nghiên cứu có thể đang thực hiện các nhiệm vụ khác nhau hoặc có các yêu cầu khác nhau để làm việc một cách thoải mái. Để phòng thí nghiệm luôn linh hoạt, việc xây dựng không gian phải dễ dàng để cấu hình lại. Có các mặt bằng làm việc và trạm thiết bị có thể di dời được để phù hợp với mục tiêu của một dự án mới mà không cần phải đưa công nhân bên ngoài vào.
3.4 Thiết kế phòng thí nghiệm an toàn
Một phòng thí nghiệm được thiết kế tốt có nghĩa là các nhà nghiên cứu có thể tập trung vào nhiệm vụ của họ, thay vì cảnh giác quá mức khi xảy ra các trường hợp khẩn cấp và tai nạn. Trong thiết kế phòng thí nghiệm, việc trang bị các tính năng an toàn là vô cùng quan trọng.
Tủ an toàn sinh học, hệ thống phát hiện và phòng cháy chữa cháy, vòi rửa, trạm rửa mắt khẩn cấp và lối thoát hiểm được đánh dấu rõ ràng đều phải dễ dàng tiếp cận. Khi biết rằng các biện pháp an toàn đã được thực hiện, các nhà nghiên cứu có thể thực hiện các nhiệm vụ được yêu cầu với khả năng tốt nhất của họ.
Hệ thống thông gió cần đúng, phù hợp với các hoạt động nghiên cứu, cũng nên được đặt đúng chỗ. Ngoài ra, kiểm soát nhiệt độ giúp người dùng thoải mái và có thể tăng năng suất.
4. Thiết kế nội thất phòng thí nghiệm cần những gì?
Thiết kế nội thất phòng thí nghiệm tùy vào mục đích của phòng thí nghiệm thì sẽ có các nhóm thiết bị khác nhau. nhưng cơ bản cũng sẽ gồm các thiết bị, nội thất như:
- Các thiết bị đảm bảo an toàn thao tác: tủ cấy. tủ an toàn sinh học, …
- Tủ bảo quản mẫu/ hóa chất
- Các thiết bị ổn định nhiệt độ, thông gió
- Bàn ghế thí nghiệm
4.1 Bản vẽ mẫu thi công phòng thí nghiệm
Bản vẽ mẫu trước khi thi công phòng thí nghiệm sẽ giúp bạn xác định rõ ràng vị trí các thiết bị, vị trí các nguồn chất thải. nguồn nước,… từ đó việc xây dựng sẽ trở nên dễ dàng hơn. Bên cạnh đó bản vẽ phòng thí nghiệm cũng là một trong các bước phân tích đánh giá rủi ro chính xác nhất mà bạn nên thực hiện trước khi bắt tay vào làm một phòng thí nghiệm hoàn chỉnh.
4.2 Hình ảnh phòng thí nghiệm thực tế
Dựa vào các hình ảnh phòng thí nghiệm thực tế đã được xây dựng từ đó bạn có thể tối ưu và thiết kế nên cho tổ chức của mình một phòng thí nghiệm có ứng dụng cao nhất, giảm đi các thiệt hại rủi ro không đáng có.
4.3 Diện tích phòng thí nghiệm
Tùy vào điều kiện kinh tế, nhu cầu sử dụng và mục đích sử dụng mà mỗi phòng thí nghiệm sẽ có các diện tích khác nhau. Bạn không thể lấy một quy chuẩn về diện tích của bất cứ một phòng thí nghiệm nào để áp dụng cho chính phòng lab của mình được. Diện tích phải đảm bảo được diện tích cho các nhân viên thao tác, và vị trí đặt các thiết bị phù hợp.
5. Một số phòng thí nghiệm phổ biến thường gặp
5.1 Phòng thí nghiệm hóa học
Phòng thí nghiệm về các vấn đề liên quan đến hóa học có thể được xem là phòng thí nghiệm đi đầu về nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực hóa học, là nền tảng và liên quan hầu hết đến các ngành nghiên cứu khác như công nghệ sinh học, mỹ phẩm, kỹ thuật thực phẩm, …
5.2. Phòng thí nghiệm vật lý
Những phòng lab này sẽ nhắm đến các đối tượng cơ học, động lực học, các nghiên cứu chế tạo phần cứng hơn, Khác biệt rõ ràng so với các lab nghiên cứu hóa chất, sinh học
5.3 Phòng thí nghiệm y tế
Đây là phòng thí nghiệm đã nghiên cứu ra các tác nhân gây bệnh và từ đó tìm ra được các phương pháp điều trị cho tất cả các căn bệnh đang diễn ra. Bất kỳ một mầm bệnh nào xuất hiện thì đều được các nhà khoa học thu thập và nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm y tế, vì vậy các thiết bị trong các nhóm phòng thí nghiệm này cũng mang nhiều điểm khác biệt, mục đích chính vẫn là bảo đảm an toàn cho người sử dụng.
4.5 Phòng thí nghiệm nghiên cứu và sản xuất
Đây còn thường được gọi là phòng thí nghiệm chuyển giao hay phòng demo sản phẩm. Dạng phòng này thường xuất hiện trong các doanh nghiệp có bộ phận nghiên cứu kết hợp nhà máy sản xuất.
5.5 Phòng thí nghiệm nghiên cứu, học tập
Nghe tên thì các bạn cũng sẽ đoán được nhóm phòng thí nghiệm này sẽ xuất hiện tại các trường học, đặc biệt là các trường học có các chuyên ngành đào tạo có đặc thù nghiên cứu. Các phòng lab này thường có quy mô nhỏ thực hiện các thí nghiệm đã được quy định sẵn trong giáo trình học vì vậy các thiết bị thường không được đa dạng lắm và thường ít khi được cập nhật nhanh các công nghệ mới.
5.6 Phòng thí nghiệm vi sinh
Phòng thí nghiệm vi sinh là phòng chuyên phân tích các chỉ tiêu liên quan đến các vi sinh vật, vi sinh gây bệnh hay vi sinh có lợi, trong thực phẩm, thủy sản, dược phẩm, sinh phẩm y tế, … Hay là các phòng kiểm nghiệm các chỉ tiêu vi sinh bắt buộc cho một số nhóm hàng cần yêu cầu kiểm nghiệm trước khi đóng gói bảo quản.
Đối với phòng lab vi sinh vì đặc thù nghiên cứu nên cũng sẽ cần có cấu tạo gồm các phòng nhỏ hơn như: Phòng nhận mẫu, lưu mẫu cần, phòng dụng cụ, phòng chuẩn bị môi trường, phòng thao tác, … để đảm bảo an toàn và cho hiệu suất làm việc tốt nhất.
5.7 Phòng thí nghiệm thực phẩm
Đây là nhóm phòng thí nghiệm nhằm nghiên cứu nên các sản phẩm thực phẩm mới hoặc là dùng để kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm định kỳ. Ở đây sẽ có sự đánh giá nhiều chỉ tiêu liên quan đến màu sắc, độ nhớt, hạn sử dụng, tỉ lệ các chất cấm hay là các nhóm vi sinh cấm trong thực phẩm.
5.8 Phòng thí nghiệm mỹ phẩm
Phòng thí nghiệm mỹ phẩm chủ yếu sẽ nghiên cứu thí nghiệm tạo ra các sản phẩm mới. Phòng lab này cũng sẽ có phần tương tự như các phòng lab hóa học, tuy nhiên mức độ nguy hiểm sẽ tương đối thấp hơn vì các nguồn hóa chất thường có độ độc hại và mức độ ảnh hưởng sức khỏe con người thấp.
5.9 Phòng thí nghiệm dược phẩm
Phòng kiểm nghiệm dược phẩm là trọng điểm của công việc kiểm tra QC (kiểm tra chất lượng) trong các nhà máy sản xuất dược phẩm, và thường bao gồm hai đơn vị kiểm tra: phòng phân tích lý hóa và phòng thử nghiệm vi sinh.
Kết luận
Tóm lại để có thể thiết kế và xây dựng một phòng thí nghiệm hoàn chỉnh và đầy đủ chức năng, phải tuân theo những tiêu chuẩn thiết kế phòng thí nghiệm. Các tiêu chuẩn và thông số thường xuyên được kiểm tra và giám sát theo tiêu chuẩn thiết kế của phòng thí nghiệm để đảm bảo an toàn cho nhân viên, chất lượng sản phẩm và bảo vệ môi trường. Từ đó, phòng lab sẽ được thiết kế để an toàn, hiệu quả và thuận tiện.
