实验室管理与安全--刘友平--绪论

第一章 绪论要点导航 1. 掌握实验室管理与安全的含义，实验室安全文化的含义。 2. 熟悉实验室管理与安全的研究三要素。 3.了解实验室管理与安全的现状与发展趋势。德国著名物理学家、X射线发现者、首位诺贝尔奖获得者威廉康拉德伦琴讲过：“实验是最有力量、最可靠的手段，它能使我们揭示自然之谜，实验是判断假设应当保留还是放弃的最后鉴定。”药学是跨越医学、生物学、工学、理学等多个学科门类的一门综合性实验性科学，作为一门边缘学科，其主要任务包括研究、制造和合理使用药物，为人类健康服务，主要特点是既要研究作为药物的各种物质及其变化的基本规律，又要研究药物与生物体（主要是人体）之间互相作用和变化的规律，实践性极强。实验室是进行试验的场所，是人才培养、科学研究、社会服务的重要基地。药学实验室是利用实验环境、仪器设备条件和实验人员专业能力进行实验活动服务社会需求的重要场所，也是进行药学研究、开发、检验、检测、人才培养的重要基地，承载着技术创新与人才培养的任务。药学专业人才培养与药学研究都离不开实验室。药学学科实践性很强。几千年来，药学理论的形成与知识的获取都取决于人类长期生产、生活实践以及与疾病斗争过程中的点滴积累。药学科学不断通过实验研究，解决药学事业中需要解决的问题。伴随实验技术与水平的不断提升，药学实验也逐渐由粗陋的观察、模糊的推断，逐渐走向严肃的实验、严密的逻辑推理过程。早在原始社会，人类就通过对植物和动物药效的反复试验和观察逐步形成了简单的药物知识。自古相传的伏羲“尝味百药”和“神农尝百草之滋味一日而遇七十二毒”的传说，生动形象地概括了药学知识的起源是与人类生产、生活实践的紧密联系。人们从野果和谷物的自然发酵现象中，逐步掌握了“百药之长”酒的酿造技术，及其祛寒邪、通血脉、行药势、消毒和助溶等多方面的医疗作用。进入原始社会后期，随着采矿和冶炼活动的出现，又逐渐掌握了矿物药。青霉素可谓是人类医药史上具有划时代意义的里程碑，开创了用抗生素治疗疾病的新纪元，使人类平均寿命从45岁增加到60岁，为增进人类健康做出了巨大贡献。纵观其被发现与应用的整个历程，与三位科学家的努力最为紧密。英国细菌学家弗莱明1928年首先发现了世界上第一种抗生素青霉素。1939年，在牛津大学工作的德国生物化学家钱恩和澳大利亚病理学家弗洛里进一步推动青霉素发展，经过一年多的努力，实现了青霉素的分离和纯化。1943年，青霉素完成了商业化生产。1945年弗莱明、弗洛里、钱恩三人共同获得诺贝尔生理学或医学奖。20世纪60年代，我国以举国之力研制的青蒿素是全球唯一的治疗疟疾特效药，被称为“中国的第五大发明”。其研制历程中检验了无数治疗疟疾的中草药成方、单方、验方、秘方，筛选了4万多种抗疟疾的化合物和中草药，后从东晋葛洪著肘后备急方得到启示，采用低沸点溶剂从中草药中提取、分离、创制出第1个一类新药青蒿素。2011年9月，青蒿素的主要研发者之一屠呦呦获得拉斯克临床医学奖，这是中国生物医学界迄今为止获得的世界级最高级大奖。知识拓展拉斯克奖全称艾伯特拉斯克奖，始于1946年，是由纽约的阿尔伯特玛丽拉斯克基金会设立的，旨在表彰医学领域有突出贡献的科学家、医生、和公共服务人员。拉斯克奖最初分为基础医学奖、临床医学奖和公众服务奖，后又增设特殊贡献奖，前两项专门授予科学家，其得奖者通常会在随后的一年得到诺贝尔奖，该奖项在医学界又素有“诺贝尔奖风向标”之称。第一节 实验室管理与安全研究对象与任务 医药行业是高新技术产业中生产技术复杂、技术密集、新产品创制成本高、周期长的行业。新产品研发是医药行业的主要竞争点。实验研究在医药行业有着举足轻重的地位，新产品研发离不开实验室；在药品生产中，产品质量控制及质量检验是保障临床用药安全有效的必须手段，质量检测工作离不开实验室。食品安全监管也离不开实验室，药品安全有效、食品安全质量保证体系都与实验室工作休戚相关，可以说，医药行业是与实验室关系最为密切的行业之一。因此，营造实验室安全文化，加强实验队伍建设，重视实验室人力资源工作，规范实验室管理，是适应社会发展和行业需求的前提，是药品食品技术开发和质量保障的必须。一、实验室管理与安全的研究对象实验室不是简单的大楼加仪器，加之药学学科的实践性，一流大学的实验室不是简单地配备一流的设备就能够成就。实验室的水平是多因素决定的一种综合实力，主要包括环境条件、人员素质、技术水平、管理水平和设备条件等。实验室管理与安全是将安全作为基本要素，研究实验过程中实验环境、仪器设备和实验队伍三大要素各项活动基本规律，保障师生员工实验安全的科学与技术。营造良好的实验环境是确保科学研究质量、培养高素质人才的前提。药学实验室建设是复杂的系统工程。实验室环境条件，无论是温度、湿度、通风等气候因素，还是噪音、粉尘、光照等理化因素都会直接影响实验结果的质量、实验人员的身体健康和仪器设备道德使用寿命。建立舒适、智能、高效、节能的实验环境，有效控制实验污染，（废气、废液和固体废弃物），实验室环保、安全与健康已是当今实验室建设的重要内容。不论是新建、扩建、或改建的实验室项目，都应综合考虑实验室建设的总体规划、合理布局和设计，以及供电、供水、供气、通风、空气净化、职业健康、环境保护、安全措施等基础设施和基本条件。仪器设备是最重要的硬件，是开展一切实验工作的物质基础条件，对保证工作质量和技术水平起着重要作用。实验室按照工作上适用、技术上先进、经济上合理的原则，根据规模和实际工作需要与发展配置相关的仪器设备。从计划选型、论证审批，经过采购、安装、使用、维护、维修、改造、更新报废所经历的全部过程可分为两个阶段，即前期管理和后期管理（包括日常管理与技术管理）。在有限的经费投入下，做好仪器设备前期管理，充分论证，可以避免重复建设，提高资金使用绩效；做好仪器设备后期管理工作，共享、开放，可以充分发挥仪器设备的效能，提高使用率和回报率。实验队伍是实验室的灵魂。构成实验室的实验环境、仪器设备设施和实验队伍这三大要素是一个有机整体，实验队伍是其中最具活力、能动的、富有创造力的因素，是实验研究中最重要的人力资源，是最不能替代的关键性因素。把握好这个因素，能使某些仪器设备条件较差的实验室表现出较高的技术能力水平。实验室水平的高低，不仅仅要看实验室拥有的仪器设备和优越的环境，更重要的是看实验室是否有一支人员数量及结构合理、素质精良的实验队伍，能够管好用好仪器设备，形成技术平台，充分发挥实验室作用。二、实验室管理与安全的研究任务实验室科学研究的最重要途径。实验室已经成为知识创新和高层次人才的培养基地，在科学研究活动中扮演着重要的角色，不仅承担着大量科研任务，创造出大批高水平科研成果，而且还承担教学任务，向社会输送高素质人才。高等学校的实验室在一定程度上反映一所大学的创新科研水平和人才培养质量。实验室管理与安全围绕实验室三大要素主要有四项研究任务。1. 人防技防，确保实验室人员生命财产安全 实验室是科学研究的场所。要进行实验，就会涉及到实验人员、物料、设备、环境、方法等诸多要素。所有的隐患和事故都包含在这些要素里，稍有不慎，就会发生事故。轻则实验进度受阻，造成浪费；重则危及实验人员生命安全，重大事故往往造成国家财产重大损失。实验室管理与安全是将安全作为基本要素研究实验过程中各因素的规律，就是要研究实验过程中的消防安全、化学安全、医学生物安全、机械安全、环境安全等一系列安全问题，进而对实验人员进行安全教育，并保持持续的培养，保证实验工作顺利进行，确保实验人员生命及财产安全。2. 科学规划，建立良好的实验环境条件 科学研究是一项技术含量很高的工作，对环境条件的要求比较严格。由于高校实验室规划设计缺少专业人士参与，在实验室建设的规划设计中，对设施装备的安全要求考虑不周，工程设计上存在漏洞，包括人与机械、作业环境之间配合不当等，造成了安全先天性隐患。加之科学研究、科学实验常常又是枯燥无味的。研究人员进行高技术、高精度的工作，特别需要配有高情感的环境和条件，需要在一个比较舒适的环境里工作。同时，为了方便工作，要求这个环境内、设施条件要尽量配套，要能够满足科学研究的需要。实验室管理与安全要“以人为本”，研究实验过程中实验环境、仪器设备设施和实验队伍三大要素各项活动基本规律，首先就是要把营造良好的实验环境作为确保科学研究质量、培养高素质人才的前提。3. 规范管理，提高仪器设备投资效益 实验室是进行科学技术创新开发的前沿阵地，是科学仪器最集中的场所。仪器设备是实验研究的工具，是信息的源头，是人类感官功能和劳动的延伸。现代科学技术的发展对科研仪器设备的要求越来越高，反过来先进的科学仪器的装备和应用又会有力地促进科学技术的发展。高精度、高灵敏度的实验设备被广泛使用。仪器设备前期管理因为投入经费过于集中，重采购、轻论证的现象时有发生；后期管理中亦存在重使用、轻认证的情况；很多仪器设备开放、共享的管理机制尚未建立或仍不够完善，总体表现为仪器设备投资效益不高。实验室管理与安全就是要加强仪器设备选型、论证，作好仪器设备共享、开放，可以充分发挥仪器设备的效能，有限地把经费管好、用好，有效防止重复建设和低效投资，有利于教学、科研工作的顺利进行。4. 安全准入，营造实验室安全文化 一位安全管理专家曾说过，短期安全靠运气，中期安全靠管理，长期安全靠文化。这深刻揭示了实验室要做好管理与安全工作，只有上升到文化层面，才能抓住根本、击中要害，才是最长久、最管用、最有效的真招实策。实验工作中，实验室安全事故的发生往往由于实验室人员和学生对安全防护认知不足，凭经验或平时不良习惯或疲劳疏忽，或遇紧急危机处理能力不足造成。因此，对实验室人员和学生的安全教育和培训显得十分重要。目前，不少高校还没有专门的实验室安全教育和培训中心，该项工作还没有常态化。实验室的安全准入，就是要确保学生在进入实验室前已经对实验室的安全与规范有一个系统的认知与学习，国外多数知名高校已经普遍采用。国内很多高校也通过集中培训、宣讲教育等形式不同程度地实施了实验室安全准入。实验室管理与安全在广泛进行实验室安全教育的基础上，执行实验室安全准入，就是要让教师和学生对实验室安全问题和安全常识的全面了解，掌握学校在实验室安全方面的管理要求和规章制度，进而提高安全意识、规范安全行为，减少实验室安全事故的发生。第二节 实验室管理与安全的地位和作用药学学科的实践性决定了药学工作从药物研究、药物生产、药品检验，以及药品使用、管理等都是技术性很强的实际工作，须臾离不开实验和实验室。著名的物理学家冯端讲过：“实验室是现代大学的心脏”。实验室作为药学人才培养、科学研究的重要平台必然决定了实验室管理与安全在药学高等教育中具有极其重要的地位和作用。一、实验室安全管理是药学研究的首要前提实验室安全管理主要研究实验风险所导致的事故和灾害的发生、发展规律以及防止实验室意外事故发生所需的科学知识与技术方法，研究实验室环境下人、物、环境系统之间的相互作用规律，达到保障实验室人员人身安全、实验设备设施安全、实验材料安全、实验信息安全等目的。要确保药学研究的顺利进行，前提是实验室安全管理。药学实验室安全管理关系到实验教学和科学研究能否顺利进行，国家财产能否免受损失，师生员工的人身安全能否得到保障。随着我国医药卫生事业的快速发展，药学实验室无论是从规模上还是数量上都较过去有了较大的突破，由于进入实验室的工作人员数量增多及流动性加大，使得实验室管理与安全问题日益突出。加之药学实验必然涉及各种化学药品、易燃易爆物品、剧毒物品、放射性物品和生物实验品；实验操作过程中必然存在高温、高压，超低温强磁、真空、微波辐射、高电压或高转速等诸多安全隐患，稍有不慎，就会发生事故。一旦发生事故，将会造成无法估量的后果，甚至中断正常的教学、科研工作，使师生员工的生命、家庭和事业受到威胁，使实验室财产蒙受重大损失，还可能连带发生其他刑事或民事官司或巨额赔偿。二、实验室安全教育是药学人才素养教育的重要组成部分药学实验室培养学生实验动手能力和创新精神最有效的手段。实验室不单是药学人才基本技能、综合能力与创新精神的培养，更是药学研究素养教育的重要场所。近年来，药学实验室火灾事故、爆炸事故、生物安全事故、毒害等安全事故等不绝于耳。在所发生的实验室安全事故中，其中约85%90%的安全事故是由于人的不安全行为诱发的。实验室安全观念淡薄，安全素质欠缺，安全行为背离是导致事故发生的直接原因。在安全观念淡薄、安全知识不清楚、技术不熟练、关键操作不清的状况下，纵然组织大量资金，对安全设施和防护用具进行建设，仍不能防患于未然。试验中会产生废渣、废液、废气，其中以废液的排放量最大。这些排放物有不少含有很多剧毒的、致突变、致畸形、致癌的物质，其浓度是多变的，其成分是复杂的，有的甚至具有隐蔽性，一时不易察觉。这些排放物不仅损害师生健康，还会造成附近城区和居民区的环境污染，对社会造成不可估量的损害。实验室管理与安全工作的扎实开展，要求在实验室安全工作中，必须把生命真正放在第一位，加强安全教育工作。“生命不保，谈何教育”，实验室安全教育贯彻“以人为本、安全第一、预防为主”理念，加强药学生安全知识学习，提高自身的安全文化素质，规范自己的安全行为，减少实验过程中发生灾难的风险，学习和掌握自护、自救、应急逃生的技能，逐渐地从“要我安全”到“我要安全”，进而走向“我会安全”。良好的药学实验室和安全管理教育，是培养有道德、懂安全、讲环保的高素质药学创新人才的重要组成部分。三、实验室安全管理是确保药学研究科学性的重要保障科学实验室科学理论的泉源，是自然科学的根本，是药学技术的基础。实验室是药学人才集聚、知识密集、技术密集、先进装备最集中的地方。从古至今，药学所有知识积累，新技术、新发明，都是建立在药学实验基础之上，没有实验就没有药学，这也是不争的事实。科学性是药学实验的生命，药学实验室管理就是要通过建立良好的实验室管理规范，要严格控制药学试验的各个环节，严格控制可能影响实验结果准确性的各种主客观因素，降低试验误差，确保实验结果的准确性、真实性和可靠性，使试验环境设施更加满足试验要求，试验行为更具有公正性，试验流程更加顺畅，试验过程更加严谨，试验结果更加准确可靠，以促进试验质量的提高，保证试验数据的统一性、规范性和可比性。中药是我国传统文化的瑰宝，过去中药不被国际接受，主要原因是成分不清、药效不明、质量不可控。要实现中药现代化，首先要进行基础科学的研究，强化中药研发过程的实验室管理和质量控制，使中药试验可以在一种与西药同等水平的设备、环境及管理中进行，才能消除国际贸易中的技术壁垒，为中药现代化、国际化提供支撑。第三节 实验室管理与安全的现状与发展趋势伴随医药事业的快速发展，国家对药学实验室建设的投入大幅增长，实验室建设无论从数量上还是规模上都有了长足的进步。与此同时，实验室资源开放性、共享性要求也越来也高。随着进入实验室的人员持续增长，流动性加大，仪器设备投入越来越多，实验室管理与安全工作面临压力越来越大。尽管医药院校实验室安全投入持续增长，但与实验室硬件建设投入相比明显不足，在实验室管理与安全方面存在诸多问题。一、实验室管理与安全现状伴随国家财政资金投入的持续增长，医药院校实验室建设已步入新的发展阶段。仪器设备逐渐完善，实验室拥有大批贵重精密仪器，各种安全设备设施建设也日益受到重视和加强。但总体而言，实验环境、仪器设备、实验队伍各因素的安全管理仍有待提高。1. 信息化程度不高，效率低下 实验室工作是一项琐碎、复杂而又十分细致的工作。传统的管理模式，存在原始数据的多次重复转录、工作效率低下，信息无法共享，虽通过一系列的改进措施，但由于缺乏信息化管理系统支撑，始终无法实现实验室信息化管理。面对药学实验室资源越来越充足的发展态势，实验室管理与安全要有效协调实验环境、仪器设备、实验队伍三要素，利用这些资源，提高实验室管理效率，就必须要借助现代信息技术，利用现代计算机网络技术辅助实施信息化管理。然而，实验室信息化是一个漫长的过程，当前，诸多信息化系统的研究、开发与利用，确实解决了很多实验室管理上的不足，提高了管理水平。但不可否认的是，现有的实验室管理信息化水平，离细致、系统、高效、安全的实验室管理还有差距，未来很长一段时间，实验室信息化还有很长的一段路要走。只有通过推进实验室信息化建设，让实验室管理者从繁杂的常态化手工操作中解脱出来，建立和使用信息化管理系统，充分发挥计算机网络信息技术的优势，实现实验室管理的现代化与信息化。2. 安全意识不强，实验室安全教育没有常态化 在药学实验室中，无论是领导层还是执行层都不同程度存在重教学科研、轻安全环保的思想。认为安全工作有投入，无产出，只要现场工作人员小心操作就出不了大事的麻痹意识，其本质就是安全观念落后，尚未真正意识到实验室安全工作的重要性、特殊性和危机的危发性，尚未认识到实验室安全体系建设的重要性。我国目前尚未建立关于实验室环境、健康与安全管理的专门管理机构，现有的管理机构有的仅是涉及到了实验室安全管理的内容，对环境保护和职业健康很少提到。实验工作中，实验室安全事故的发生往往是由于实验室人员和学生对安全防护认知不足，凭经验或平时不良习惯或疲劳疏忽，或遇紧急危机处理能力不足造成。因此，对实验室人员和学生的安全教育和培训显得十分重要。目前，不少高校还没有专门的实验室安全教育和培训中心，该项工作还没有常态化。3. 安全建设资金投入不足，安全设施体系落后 医药院校对实验室的投入多集中于仪器设备购置、环境条件改善，比较而言，对实验室安全建设速度与之不相适应，安全设施体系整体水平较为落后。如，实验室应配备的烟感报警、监控装备、灭火器、喷淋洗眼装备、通风设施、防护眼镜、药箱等多不齐备，紧急救援开展困难；易燃、易爆、剧毒等危险化学品存放还不够规范，一些设备安全操作距离也不够规范；多数高校还没有建立健全的三废管理机制，一些可能产生有毒气体的实验室未配备通风系统，一些应经过处理方能排放的废水，因设施不完善而放任自流，一些固体废弃物没有按照国家标准处置，作为一般垃圾外运，对社会造成隐患。4. 规范化管理不够 实验室规范化管理，是实验室潜能充分发挥的有力保障，具体包括实验室规章制度建设、人员管理、仪器设备等内容。现阶段，药学实验室管理规范化程度不够。普遍存在制度建设不够，队伍流动性大，仪器设备投资效益不高的现状有待改善。以仪器设备管理为例，重采购、轻论证，重使用、轻认证，导致仪器设备投资效益不高。仪器设备的前期管理决定了设备全寿命周期费用的90%。抓好设备前期管理可以有效防止重复建设和低效投资，能有效地把有限的经费管好、用好，利于教学、科研、医疗工作的顺利进行。前期管理中因为投入经费过于集中，重采购、轻论证的现象时有发生；后期管理中亦存在重使用、轻认证的情况；很多院校仪器设备开放、共享的管理机制尚未建立或仍不够完善，总体表现为仪器设备投资效益不高。5. 实验技术队伍水平有待进一步提高 实验技术队伍的技术和水平是实验室水平高低最重要的标志之一。当前，药学实验室实验场地和仪器设备质量都有了很大改善，但实验室技术人员的状况却不容乐观。长期以来，对实验技术队伍重视不够，实验技术队伍的建设远远落后于实验技术的发展，成为提高实验技术水平的瓶颈。实验技术人员数量严重不足，学历层次普遍不高，年龄结构偏大，稳定性差，流动性大，学习交流机会太少等现象都现实存在。只有转变观念，充分认识实验技术队伍在实验工作中不可或缺的地位和作用；合理设岗，优化结构；内培外引，完善培养机制；有效激励，确保公平公正的待遇，才能拥有一支高素质、高水平的实验技术队伍。6. 开放共享机制有待进一步完善 受管理机制和传统习惯的影响，国内实验室普遍存在分散封闭管理的弊端，缺乏开放共享机制，仪器设备在闲置时也不能或不愿开放使用，有的仪器设备甚至功能使用尚不完全，使用机时少。这种分散管理的机制，一方面存在设备重复购置浪费资金，一方面又导致仪器设备的运行维护经费不足，管理和维修人员不足。缺乏管理机制，缺失共享信息平台，仪器设备的信息不通畅，想用的人不知何时、何处有仪器，有仪器的人不知何人何时要用仪器，严重阻碍着大型仪器设备的效益发挥和共享成效，实验室的开放和资源共享势在必行。二、实验室管理与安全发展趋势1. EHS推行 20世纪90年代发展起来的环境（environment）、健康（health）与安全（safety）管理体系（EHS）是通过系统化的预防管理机制，减少各种事故、环境和职业病隐患，从而最大限度地降低事故、环境污染和职业病发病率，最终达到改善单位的环境、健康与安全状况的管理体系。美国、新加坡和中国香港等国家和地区的高校十分重视EHS管理，安全理念已成为世界上很多大学核心价值观之一。境外的高校普遍具有很强的环境保护、健康和安全意识，校园安全文化氛围浓厚，各方面措施到位，管理规范，值得国内高校学习和借鉴。在国内高校建立和推行EHS管理体系，可以改进高校实验场所的健康和安全状况，改善实验条件，提高广大师生员工的安全素养和健康理念，维护师生员工的职业健康和生命安全等方面的合法权益，可以提高高校实验室科学化管理水平，提升实验室形象，创造更好的实验环境及效益，对促进建设世界一流大学和国内高水平大学具有重要意义，也符合合理利用资源、预防环境污染、保护环境健康和生命的价值理念要求。因此，在高校推行EHS管理体系是高校管理和发展的必然趋势，是顺应高等教育国际化潮流的具体表现。2. 规范化 质量是实验室的生命。在质量方针的指引下，通过设置组织机构和明确职责分工，分析药学实验室各项质量活动及接口，制定程序文件规定各项活动的流程和方法，使各项活动有够经济、有效、协调地进行，形成实验室质量管理体系，实验室管理向专业化方向发展，日趋规范。良好实验室规范（Good Laboratory Practice，GLP）始于20世纪79年代，新西兰是第一个制定实验室登记法的国家。我国开展GLP工作最早的是医药行业，1993年12月是原国家药品监督管理局颁布了“药品非临床研究质量管理规定”（试行），后经1994年和1999年两次修改，于2003年由国家食品药品监督管理局正式颁布“药品非临床研究质量管理规范”，同时还颁布了“药物非临床研究质量管理规范管理办法”和“药物非临床研究质量管理规范检查办法”，从计划、实验、监督、记录到实验报告等管理的质量体系，涉及到实验工作的所有方面，其目的是严格控制化学品安全性评价试验的各个环节，降低试验误差，确保试验结果的准确性、真实性和可靠性，保障人类的生命、健康和环境安全。至2014年1月全国已经有57家单位获得了药品临床前安全评价GLP实验室的资格。近年来，我国已有越来越多的药学实验室意识到建立质量管理体系的重要性，纷纷按照检测和标准实验室能力认可准则（ISO/IEC 17025:2005）、检测和校准实验室能力的通用要求（GB/T 15481:2005）、实验室资质认定评审准则（国认实函2006 141号）、GLP及其他一些标准准则的要求建立起了具有自身特点的实验室质量管理体系。3. 信息化 信息化与数字化时代到来，实验室管理信息化水平，实验资源共享程度已成为实验室管理水平的重要标志，药学实验室管理技术信息化已是大势所趋。实验室管理科学与现代信息技术结合的产物实验室信息化管理系统（Laboratory Information Management System，LIMS）应运而生，它利用计算机技术对实验室进行全方位管理，可起提高研究、检测效率；提高研究、检测结果可靠性；提高对复杂研究、检测问题的处理能力；协调实验室各