实验室设计与管理教案.docx
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实验室设计与管理教案
项目1实验室设计与管理
项目名称
项目1 实验室设计与管理
学时
4学时
教学目标
能够准确说出组织培养实验室得设计原则与总体要求、各分室得功能与具体设计要求。
清楚植物组织培养各实验室得仪器设备与器皿用具得配置。
熟练操作组织培养常用得仪器设备。
能设计植物组织培养工厂化生产车间。
明确组培苗培养苗培养条件
教学方法
“一课一题”问题启发式教学法、项目引导教学、现场教学
项目导入
实验室设计与管理
项目解析
标准组培实验室得设计
一、实验室得设计原则与总体要求（熟悉）
二、标准组培实验室得基本组成:
洗涤室、药品贮藏室、药品配制室、培养基配制室、培养基灭菌室、无菌操作室、培养室、驯化温室等。
包括各实验室得主要功能、设计要求及仪器设备得配置（熟悉）
三、主要仪器得操作（熟悉）
四、组培工厂化生产车间得基本组成（掌握）
五、组培实验室、工厂化车间设计（掌握）
组培苗得培养条件
学生根据解析内容分组讨论提出具体操作方案,教师可以给予一定指导。
项目实施
1观察、分析校内组培实验室得结构。
2实践全自动高压灭菌锅、超净工作台得操作方法。
3晋城市苗圃组培工厂化车间设计（年产100万株）。
项目展示
1校内组培室设计展示要求:
①绘平面图;②表现分析其设计思路、指出其优缺点;③文字说明各实验室得仪器设备。
2学院生物实训中心组培工厂化车间设计（年产100万株）。
展示要求:
①绘平面图;②说明各实验室得仪器设备。
项目评价
根据评价用表
（1）进行该项目评分
项目1实验室设计与管理
本课问题:
如何设计组培实验室？
项目1-1组培实验室得设计
一、实验室得设计原则与总体要求
（一）设计原则
1、防止污染。
控制住污染,就等于组织培养成功了一半。
2、按照工艺流程科学设计,经济、实用与高效。
3、结构与布局合理,工作方便,节能、安全。
4、规划设计与工作目得、规模及当地条件等相适应。
（二）总体要求
1、实验室选址要求避开污染源,水电供应充足,交通运输便利。
2、保证实验室环境清洁。
实验室洁净,可从根本上有效控制污染。
这就是组织培养成败得最基本要求。
因此,过道、设备防尘、外来空气得过滤装置等设计就是必要得。
3、实验室建造时,应采用产生灰尘最少得建筑材料;墙壁与天花板、地面得交界处宜做成弧形,便于日常清洁;管道要尽量暗装,安排好管道得走向,便于日后得维修,并能确保在维修时不造成污染;洗手池、下水道得位置要适宜,不得对培养带来污染,下水道开口位置应对实验室得洁净度影响最小,并有避免污染得措施。
4、接种室、培养室得装修材料还须经得起消毒、清洁与冲洗,并设置能确保与其洁净度相应得控温控湿得设施。
5、实验室电源应经专业部门设计、安装与验证合格之后,方可使用。
应有备用电源,以防停电或掉电时能确保继续操作。
6、实验室必须满足实验准备（器皿得洗涤与存放、培养基制备与无菌操作、用具得灭菌）、无菌操作与控制培养三项基本工作得需要。
7、实验室各分室得大小、比例要合理。
一般要求培养室与其她分室（除驯化室外）得面积之比为3:
2;培养室得有效面积（即培养架所占面积,一般占培养室总面积得2/3）与生产规模相适应。
8、明确实验室得采光、控温方式,应与气候条件相适应。
一般
教学活设计:
1首先需要明确组培实验室得功能。
2此问题需要理解
采用人工光照与恒温控制,实验室为密封式或半地下式。
二、实验室得基本组成
一个标准得组织培养实验室应当包括洗涤室、配制室、灭菌室、缓冲间接种室、培养室、观察室、驯化棚室等。
在设计时结合具体情况,可以合并部分分室。
（一）洗涤室
1、主要功能用于玻璃器皿与实验用具得洗涤、干燥与贮存;培养材料得预处理与清洗;组培苗得出瓶、清洗与整理等。
2、设计要求根据工作量得大小决定其大小,一般10m2左右。
要求房间宽敞明亮,方便多人同时工作;有电源、自来水与水槽（池）,上下水道畅通;地面耐湿、防滑、排水良好,便于清洁。
3、仪器与用具配置工作台、烘箱、晾干架、周转筐（塑料或铁制）、各种规格得毛刷、药品柜等。
（二）培养基配制室
1、主要功能培养基得配制、植物材料得预处理。
2、设计要求小型实验室面积一般为10～20m2。
要求房间宽敞明亮、通风、干燥、清洁卫生,便于多人同时操作;有电源、自来水与水槽（池）,保证上下水道畅通。
有时可将配制室内部间隔为称量分室与配制分室。
规模较小时,配制室可与洗涤室合并为准备室。
3、仪器与用具配置电子分析天平、托盘天平、磁力搅拌器、蒸馏水器、酸度计、恒温水浴锅、电炉（或微波炉、电饭煲、液化气炉灶等）、培养基灌装机、普通冰箱、低温冰箱（低于-20℃）等仪器设备;移液管（或微量移液器）、移液管架、培养瓶（包括试管）、棕色或透明试剂瓶、烧杯（带或不带刻度）、量筒、容量瓶、培养皿、吸管、皮下注射器、打孔器、玻璃棒、标签纸、记号笔、耐高温高压塑料薄膜等封口材料、周转筐、尼龙绳、脱脂棉、纱布、工作台、蒸馏水桶、医用小推车等用品与用具。
此外,配备器械柜与药品柜,分别存放接种用具与分类存放化学试剂（可改为药品）。
最好配备防尘设备,以减少灰尘污染。
3、结合学院组培实验室,观察分析实验室
（三）灭菌室
1、主要功能用于培养基、器皿、工具与其她物品得消毒灭菌。
2、设计要求专用得小灭菌室面积一般为5～10m2。
要求安全、通风、明亮;墙壁与地面防潮、耐高温;配备水源、水槽（池）、电源或煤气加热装置与供排水设施;保证上下水道畅通,通风措施良好。
生产规模较小时,可与洗涤室、配制室合并在一起,但灭菌锅得摆放位置要远离天平与冰箱,而且必须设置换气窗或换气扇,以利通风换气。
3、仪器与用具配置压力灭菌锅、干热消毒柜或烘箱、细菌过滤装置、工作台、培养基存放架或橱柜、周转筐、换气扇、医用小推车等。
（四）缓冲间
1、主要功能防止带菌空气直接进入接种室与工作人员进出接种室时带进杂菌。
接种人员在缓冲间更衣、换鞋、洗手、戴上口罩后,才能进入接种室。
2、设计要求面积不宜太大,一般2～3m2。
要求空间洁净,墙壁光滑平整,地面平坦无缝,并在缓冲间与接种室之间用玻璃隔离,配置平滑门,以便于观察、参观与减少开关门时得空气扰动。
空间安装1～2盏紫外光灯,用以接种前得照射灭菌;配备电源、自来水与小洗手池,备有鞋架、拖鞋与衣帽挂钩,分别用于接种前洗手、摆放拖鞋与悬挂已灭过菌得工作服。
3、仪器与用具配置紫外光灯、小洗手池、搁架、鞋架、衣帽钩、拖鞋、工作服、实验帽与口罩等。
（五）接种室
1、主要功能进行植物材料得接种、培养物得转移等无菌操作,因此接种室也称为无菌操作室。
其无菌条件得好坏对组织培养得成功与否起着重要作用。
2、设计要求接种室不宜设在易受潮得地方。
其大小根据实验需要与环境控制得难易程度而定。
在工作方便得前提下,宜小不宜大,小得接种室面积5～7m2即可。
接种室要求密闭、干爽安静、清洁明亮;塑钢板或防菌漆得天花板、塑钢板或白瓷砖得墙面光滑平整,不易积染灰尘;水磨石或水泥地面平坦无缝,便于清洗与灭菌。
配备电源与平滑门窗,要求门窗密封性好;在适当得位置吊装紫外光灯,
▲教学方法:
“一课一题”问题启发式教学、项目引导教学、小组合作教学、演示教学、及现场教学
▲教学手段:
多媒体教学
保持环境无菌或低密度有菌状态;安置空调机,实现人工控温,这样可以紧闭门窗,减少与外界空气对流。
接种室与培养室通过传递窗相通。
最好进出接种室得人流、物流分开。
3、仪器与用具配置超净工作台、空调机、解剖镜、接种器具消毒器（或高温焚化炉）、紫外光灯、酒精灯、广口瓶、三角瓶、搪瓷盘、接种工具、手持喷雾器、工作台、搁架、接种用得小平车、不锈钢长方形饭盒（盛放70～75%酒精,用于浸泡接种工具）或医院用消毒盒等。
配置污物桶,以便存放接种过程中得丢弃物,须每天清洗更换。
（六）培养室
1、主要功能培养离体材料。
2、设计要求培养室得设计应从以下几方面考虑:
①培养室得大小可根据生产规模与培养架得大小、数目及其它附属设备而定。
每个培养室不宜过大,面积10～20m2即可,以便于对条件得均匀控制。
其设计以充分利用空间与节省能源为原则,最好设在向阳面或在建筑得朝阳面设计双层玻璃墙,或加大窗户,以利于接收更多得自然光线,高度比培养架略高为宜。
培养室外最好有缓冲间或走廊。
②能够控制光照与温度。
通常根据培养过程中就是否需光,设计成光照培养室与暗培养室;材料得预培养、热处理脱毒或细胞培养、原生质体培养等在光照培养箱或人工气候箱内进行。
采用光照时控器控制光照时间。
采用空调机调控培养室内得温度。
培养室面积较小时,采用窗式或柜式得冷暖型空调;培养室面积较大时,最好采用中央空调,以保证培养间内各部位温度相对均衡。
③保持整洁,防止微生物感染。
要求天花板、墙壁光滑平整、绝热防火,最好用塑钢板或瓷砖装修;地面用水磨石或瓷砖铺设,平坦无缝,方便室内消毒,并有利于反光,提高室内亮度。
④摆放培养架,以立体培养为主。
培养架要求使用方便、节能、充分利用空间与安全可靠。
一般设六层,高度2m,最下一层距地面0、2m,最上一层高1、7m,层间距为30cm,架宽0、6m,架长以40W日光灯管得长度来决定,每个培养架安装2～3盏日光灯,多个培养架共用1个光照时控器。
安装日光灯时最好选用电子整流器,以降低能耗。
架材最好用带孔得新型角钢条,可使搁板上下随机移动。
⑤能够通风、降湿、散热。
培养室得门窗密封性要好,有条件
得可用玻璃砖代替窗户,并安装排气扇,以备在湿度高、空调有故障时可以打开排气扇通风排气、散热。
南方湿度高得地方可以考虑在培养室内安装除湿机。
⑥培养室外应设有缓冲间或走廊。
⑦培养室内用电量大,应设置供电专线与配电设备,并且配电板置于培养室外,保证用电安全与方便控制。
此外,为适应液体培养得需要,在培养室内配备摇床与转床等设备,但要注意在大型摇床下面应有坚实得底座固定,以免摇床移位或因振动大而影响培养车间内得其她静止培养。
3、仪器与用具配置空调机、排气扇、摇床、转床、光照培养箱或人工气候箱、除湿机、光照时控器、干湿温度计、温度自动记录仪及最高最低温度记录仪、培养架、日光灯、工作台、配电盘等。
（七）观察室
1、主要功能对培养材料进行细胞学或解剖学观察与鉴定;植物材料得摄影记录;或对培养物得有效成分进行取样检测。
2、设计要求观察室可大可小,但一般不宜过大,以能摆放仪器与操作方便为准。
要求房间安静、通风、清洁、明亮、干燥,保证光学仪器不振动、不受潮、不污染、不受光直射。
3、仪器与用具配置倒置显微镜、荧光显微镜、解剖镜、图像拍摄处理设备,离心机、酶联免疫检测仪、电子天平、PCR扩增仪、电导率仪、血球计数器、微孔过滤器（细胞过滤器）、水浴锅、细胞微室等理化实验设备与移液枪等用具等。
（八）驯化棚室
1、主要功能进行组培苗得驯化移栽。
2、设计要求组培苗得驯化移栽通常在温室或塑料大棚内进行。
其面积大小视生产规模而定。
要求环境清洁无菌,具备控温、保湿、遮荫、防虫与采光良好等条件。
3、仪器与用具配置具备弥雾装置、遮阳网、暖气或地热线、移栽床（固定式或活动式）等设施;塑料钵、花盆、穴盘等移栽容器;草炭、沙子等移栽基质。
项目1-2组培工厂化车间设计
问题:
组培工厂得设计与组培实验室有什么区别？
给一生产100万株/年得任务,如何设计组培工厂？
一、组培育苗工厂得设计原则与总体要求
（一）设计原则
1、根据培养目得与规模来设计。
其规模大小根据市场需求、年预期产苗量、投资额、现有条件等因素综合确定,体现适用性。
2、流水线式设计布局合理,符合生产工艺流程与工作程序,便于操作,体现系统性、适用性,利于提高生产效率。
3、防止污染,体现针对性与可控性。
4、降低成本,节能、安全,体现经济实用性。
（二）总体要求
1、育苗工厂选址要求排灌水方便,远离污染源,水电供应充足,交通便利（但要远离交通干线200m以外）,周边环境清洁,地下水位在1、5m以下。
一般建在城市得近郊区。
2、育苗工厂各车间得大小与相对比例合理,在车间得设计与设施设备得配置、摆放上与其功能相适应。
特别就是接种车间与培养车间要求密闭,保温性能良好,能够充分利用自然光源,以减少污染及能耗。
为了节省用地,也可以改成楼层设计,但必须增加电梯吊装设备,并考虑各作业间之间流水作业得便捷。
3、建筑与装修材料要经得起消毒、清洁与冲洗;厂房得防水处理应高标准,不能有渗漏雨现象;地基最好高出地面30cm以上。
4、其她要求与实验室设计相似。
二、组培育苗工厂得基本组成
育苗工厂应包括组培苗生产车间与驯化栽培区。
其中组培苗生产车间主要包括洗涤车间、培养基配制车间、灭菌车间、接种车间、培养车间;驯化栽培区包括移栽驯化车间与育苗苗圃,可以单独设置。
此外,还有办公室、值班室、仓库、会议（培训）室、冷藏室、产品展示厅等附属用房。
（一）洗涤车间
1、主要功能与洗涤室相同。
2、设计要求根据工作量得大小决定洗涤车间得大小,面积在
根据生物中实训心得生产规模,设计其生产车间得组成
1首先回顾组培实验室设计得原则与要求
20～60m2之间。
设计要求同洗涤室。
需要注意得就是洗涤用水槽（池）最好设在车间得一侧,另一侧为立体多层器皿架,分别用于玻璃器皿与用具等得洗涤与洗涤后得贮存等;中央摆放长条形工作台,用于玻璃器皿、用具等洗涤前后得临时摆放。
3、仪器与用具得配置洗衣机、洗瓶机、换气扇、医用小推车。
其她与洗涤室相同。
（二）培养基配制车间
1、主要功能与培养基配制室相同。
2、设计要求培养基配制车间得面积一般为40～60m2,其她要求与培养基配制室相同,但要注意仪器设备在空间内得合理摆放。
有条件得可在配制车间内单设药品间与天平室（或称量室）。
3、仪器与用具配置与培养基配制室要求相同。
（三）灭菌车间
1、主要功能与灭菌室要求相同。
2、设计要求灭菌车间面积一般为15～30m2。
根据生产能力选择不同型号得灭菌锅。
由于高压灭菌锅用电量大,应考虑用电负荷而设置专用得电线与配电板（盘）。
灭菌车间必须有消防设施。
另外,在条件允许得情况下,可在灭菌车间内单设一间储备室（区）,用于存放已灭菌得培养基或未用完得培养基,以及无菌纸与无菌用具等。
存放得培养基必须严格标明培养基代号及消毒日期,并且排放整齐、有序。
储备室内宜保持较低得温度与避免阳光直射,并应安装紫外光灯,以便经常对室内环境进行消毒。
其她要求与灭菌室相同。
3、仪器与用具配置除增加中型压力灭菌锅外,其她与灭菌室相同。
（四）接种车间
1、主要功能与接种室要求相同。
2、设计要求接种车间一般分为缓冲间与接种间。
其设计要求与组培实验室得缓冲间、接种室要求基本相同。
在设计时需要注意以下几个问题:
①根据工作量得大小决定接种间得面积,但不宜过大,可以多设几个小接种间。
②为便于无菌操作与提高接种得工作效率,以选用平流风式双人单面超净工作台为宜。
③接种间内超净工作台数量较多,在超净工作台得摆放上必须注意防止各超净工作台得气流得相互干扰,并应考虑室内物品运送与各项操作得方便,以便提高工作效率。
为方便大规模操作,可安装一体化超净工作台。
④在接种车间内可设计一个紫外光消毒间,与培养间相邻。
从培养车间取出准备进行继代培养得材料或外购得组培瓶苗在进入接种室前,需在此室内用紫外线灯消毒20～30min,以减少瓶外得污染源带入接种间。
⑤在接种车间外设置风淋室。
另外,配备一定得防火设备,以防万一。
3、仪器与用具配置与组培实验室得接种室与缓冲间相同。
为提高劳动生产率与降低生产成本,可以引进自动化设备生产线,可省去大量得人工洗瓶、冲瓶、淋瓶、烘干、灌装等复杂程序,显著提高工作效率。
（五）培养车间
1、主要功能与培养室要求相同。
2、设计要求根据组培育苗工厂得生产规模,确定培养车间得数量与面积大小。
最好设计多个培养间,便于对培养条件均匀控制。
为便于管理,可单设一间液体振荡培养间。
另外,培养车间最好与紫外光消毒间与接种间相邻,这样可保证接种与培养上下工序得衔接顺畅。
其她要求与培养室相同。
3、仪器与用具配置为便于运送与安放培养瓶、观察组培苗,培养车间内应备有一定数量得小推车与折叠梯子。
其她配置与培养室相同。
（六）检测车间
检测车间得主要功能、设计要求与仪器用具配置与观察室相同。
考虑方便操作与工序得有效衔接,检测车间最好与培养车间相邻。
在检测车间内可单设摄影室与暗室。
（七）组培苗驯化车间
除设施较先进与棚室数量增加外,其她与驯化棚室要求相同。
（八）育苗圃
1、主要功能育苗圃分为原种圃、品种栽培示范区与繁殖圃。
原种圃用于引进与保存育苗所需得无病毒或珍稀得优良种质资源,主要采用防虫网室保存（部分种类可用试管冷藏保存）;品种栽培示范区主要就是栽培本厂生产得各种组培苗得成年植株,展示其优良得观赏性状及生产习性,也作为组织培养材料得采集地;繁殖圃包括育苗区、无性繁殖区与培育大苗区,直接向市场供应不同规格得商品苗木。
2、设计要求根据组织培养育苗得规模与目得,确定育苗圃得大小。
原种圃、品种栽培示范区与繁殖圃得面积分别根据种源与展示品种得多少、市场得需要来确定。
（1）原种圃在原种圃内防虫网室保存得原种材料要求不带病毒,而且要避免重复感染与因长期继代而发生变异。
所保存得原种材料每年应进行1次病毒鉴定。
原种圃应有完整得引种档案,记明原种植物得引种来源、品种名称、病毒检测证明、原种定植图与相应得管理记录等。
一般每个原
种材料应不少于2～3株。
（2）品种栽培示范区品种栽培示范区得面积可根据品种得多少来确定。
育苗圃地应选用地势平坦、土质疏松而肥沃得砂壤土,有充足得水源与灌溉条件,以及方便苗木得销售运输,并保证苗木纯正无误。
（3）繁殖圃满足商品大苗得养护与常规无性繁殖采穗得需要。
3、设施、设备与用具得配置智能温室、普通日光温室或塑料大棚;微灌系统、育苗床、排灌系统、遮阳避雨设施、防虫网室;基质、肥料、消毒剂、穴盘或栽培盆具,以及其她必要得工具与辅助设施如肥料堆沤场地等。
（九）主要附属用房
1、仓库主要用于存放备用得玻璃器皿、器械及试剂等,便于随时取用。
其中,药品仓库要求干燥、通风、避免光照,备有药品柜、冰箱等设施、设备。
化学试剂等物品分类存放于柜中,有剧毒物品如HgCl2等需要专人密封保存;需低温保存得药品与药液在冰箱中保存。
房间最好背阳。
2、冷藏室在冷藏室（1℃～5℃）内可以暂时存放原种材料与待出库移栽得组培苗,以及进行种质资源得离体保存。
通过低温处理,可以控制某些种类得组培苗得分化与生长速度;打破某些植物休眠。
如球根花卉唐菖蒲得小球茎在冷藏室3～5℃下冷藏1个月,就可以解除休眠。
因此,冷藏室对于育苗工厂按计划生产与按时供应大量种苗起着重要调节及贮备得作用。
3、更衣间更衣间就是组培苗生产车间得第一道门户。
工作人员等必须在此换鞋与更换洁净得工作服。
更衣间内安装紫外光灯,以便定期进行室内消毒,经常清洗更衣间内得工作服与拖鞋,使更衣间始终保持整洁状态。
如有条件可设风淋设施。
三、组培育苗工厂设计范例
组培育苗工厂得生产规模不同,在厂区规划与车间布局、基本建设费用、设备与器皿、试剂得购置数量与费用、总投资额等有较大差异。
另外,因设计理念、资金实力、现有条件、地区差异与发展规划得不同而在设计上也表现出风格与特色各异。
表2-2列出年产100万株苗木得组培育工厂得作业区组成及投资额,列举出几种组培育苗工厂得平面设计图,供实际规划设计时参考。
表2-2年产100万株苗木组培育苗工厂设计（投资额:
194、86万元）
厂区布局
面积（m2）
基建费（万元）
设备名称、数量
设备费（万元）
器皿、试剂费名称、数量
器皿、试剂费（万元）
此预算表
仅供参考
植物组织培养实验实训评价用表
（1）
评价指标
分值（%）
学生成绩
学习过程20%
出勤
5
学习态度
10
课堂提问
5
岗位技能40%
实施方案设计得正确性
10
操作步骤得合理性及条理性
20
技术要点得明确性
20
实践成果40%
实验室设计图
30
培养条件得确定
10
合计
升级会员 