技术导航 |4.0时代实验室的创新与应用

近年来，随着各大行业领域用户需求越来越个性化与多样化，定制化产品和服务已经不再是少数人的专属，德国工业4.0、美国再工业化、中国智能制造2025以"智能化"为特征的产业革命甚嚣尘上。实验室建设领域同样迎来4.0时代的实验室创新与应用。

前不久，由未来实验室学苑主办的"2020未来实验室创新与发展高峰论坛"在上海圆满落幕，论坛期间，沃柏斯总经理刘清辉受邀分享"4.0时代实验室的创新与应用"，就实验室智能化、定制化生产与建设解决方案进行了探讨，让我们一起回顾精彩内容吧。

装配式实验室应用

1.实验室装配式分类

实验室装配式分为外部装配式和内部装配式，外部装配分为框架钢构加玻璃幕墙和钢结构水泥压力板，通过工厂定制化生产现场装配，在项目报批通过后可以在工厂下单生产，现场基础施工完成，进场装配施工。

2.实验室建设周期对比

以7000-15000㎡左右研发中心建设周期为例，传统的建设模式是先建楼后装修，建设周期比较长，需要12-18个月；近几年比较流行的是土建完成以后运用装配式的安装方式，建设周期可以缩短30%；最近两年有的项目采用同步装配，把基建和实验室内部装配同步进行，使客户能提前进入实验室使用，提高研发和质检的时效性问题。

3.内部装配式实验室建设

内部装配式实验室分为两种：一种是带吊顶式的，可以用装配的手法去表现；第二种是工业风的铝型材吊架也可以进行内部装配。内部装配式实验室建设的优点主要是：提高效率，缩短整个项目建设周期70%以上；快速重组，可以根据实验室的流程变化进行快速实验室流程重组更加节省时间；安全健康，保障实验室建设及使用过程中的施工安全、防火安全、环境保护、运行安全等。

4.机电集成模块

机电集成模块是实验室内部装配的其中一种应用。在基础建设装配的过程中，经过前期的充分数据调研，根据设计图纸进行工厂预制装配到现场进行安装；所需的一些水电气风模块加以标准模型装配，例如2.6m、3.2m的模数来进行预装配。

承载式吊顶系统，是现代化实验室的必备要素，采用优质铝型材安装组成，型材质量小、密度轻，其主要特点为：通用性、灵活多变性、可重复利用、快速装配和空间高效利用。依托于实验台实现末端的灵活性，依靠实验台上配置的水、电、气等插接装置，能够实现实验台内管线与末端接口的快速连接，实现在实验台范围内的可调整性，方便与实验台组合即插即用，能更好的满足实验室设备的组装和使用。

5.功能墙模块

功能墙可以解决实验室固定分割问题，为共享孵化提供解决方案。在实验室的工艺流程重组中，功能墙可快速合理的完成实验台和吊柜的安装，通过功能墙的功能带，可以将水、电、气、风引入到实验操作区。

6.模块化中央台

模块化中央台适用于理化实验区、合成实验区、仪器实验区及共享实验区，在实验室中起到重要的作用，尤其是收纳系统，在高校实验室中，方便不同尺寸、形状的仪器设备的收纳需求。下图是模块化中央台收纳系统的集成展示，同时做了顶部服务系统集成展示。

7.悬桥悬柱系列

一些大型落地设备不适合放在实验室的操作桌面上，通过悬桥悬柱可以提供服务。悬桥模块和悬柱同样可以满足实验需求的预留点位，其点位也可根据不同需要选配各功能模块。这种悬挂式结构在实验室中应用范围极广，可以满足普通实验台、仪器台、大型落地设备等需求使用。

仪器和小型设备与实验室建设的集成应用

1.实验室装备间的组合场景应用

下图是一个工艺布局的应用实例，可以实现从试剂存储取样→样品实验前处理→开始实验→实验后处理→实验记录→清洗后重新收纳存储的全流程实验。包括通风洗涤里边集成纯水超声震荡、废液收集，最后到试剂柜，适合1-2名研发人员的操作半径，满足课题的研发需求。

2.通风房的集成场景应用

下方左图是集成的通风房内冷却循环系统的应用，包括通风房里的旋转蒸发仪的冷却系统，传统的做法都是放在外边的，图中跟实验室的家具做了集成；右图是洗瓶机跟水盆的连接集成。

3.安全收纳功能集成

废液暂存柜适用于液相色谱区、前处理实验区、溶出实验区、洗涤区及其它频繁产生废液区域，由漏斗、管道、废液桶、液位检测报警、过滤器等部分组成。废固暂存柜可安放在实验台底柜或通风柜底柜中，手动打开或采用感应开关控制，可集成污物排风系统。

安全试剂柜可满足使用者多重需求：90分钟的防火测试；储柜在不使用期间，抽屉自动关闭系统；电动竖屉具有智能停止功能，可防止运行过程中的卡住。

4.高危险化学合成实验室

紧急安全岛优化了传统紧急冲淋，设置实验操作危险性较大的场所，可以保证实验室人员安全和实验室整洁性，将紧急冲淋、灭火器和药品储存等功能集合，通过管道把灭火的探头集成到通风柜里边。自动灭火系统集成到通风柜内，如果出现危险情况，消防喷头在通风柜内第一时间通过感应探头或手动控制快速灭火，把安全事故降到最低，尤其适用于药物合成实验室。

以上是对"4.0时代实验室的创新与应用"主要内容的回顾。今后，沃柏斯将以客户需求为导向，进行产品升级，通过模块化定制应用和实验室智能制造，精准满足客户需求，快速响应实验室建设在新时代的高速发展需求，保障科研实验室的环境安全、数据安全，建设更高效、更环保、可持续性的实验室。

无论是新建实验室或是扩建、改建实验室的项目，它不单纯是选购合理的实验室仪器设备，还要具有前瞻性，制订实验室总体规划设计方案，符合职业健康安全管理体系，核心设计理念必须有助于实验室团队内的共同协作和满足新设施内的个性化需求，才能适应未来发展要求。

青岛沃柏斯智能实验科技有限公司依托先进的经营理念，现代化的管理模式，凭借雄厚的实验室设计实力，强大的实验室装修施工力量，先进的实验室设备，一流的服务措施使我们赢得客户的一致好评。