移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室及其發(fā)展 基礎(chǔ)篇（上）

基礎(chǔ)篇（上）

近年來，食品、環(huán)境、疾病等事關(guān)人類安全健康的重大問題已經(jīng)成為全球領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。作為緊急突發(fā)事件應(yīng)急處理的有效手段，移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用越來越受到社會(huì)、政府的關(guān)注和重視。

在突發(fā)事件處理、行政執(zhí)法、在線實(shí)時(shí)監(jiān)測和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有些檢測活動(dòng)必須在現(xiàn)場完成。這是因?yàn)椋皇怯行z測項(xiàng)目要求在盡可能短的時(shí)間內(nèi)出具檢測結(jié)果，如果按照傳統(tǒng)的檢測程序，先抽取樣品再送到固定的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行檢測，那樣，檢測周期會(huì)相對(duì)較長，影響事件處理；二是有些重大的裝備或設(shè)施需要檢測時(shí)，無法將其搬入固定實(shí)驗(yàn)室，必須在現(xiàn)場實(shí)施檢測；三是實(shí)時(shí)在線檢測必須在現(xiàn)場完成。因此，研究和完善現(xiàn)場檢測技術(shù)已成當(dāng)務(wù)之急。

當(dāng)前，在現(xiàn)場檢測中，我國主要應(yīng)用快速檢測儀器設(shè)備或快速檢測車來進(jìn)行，大多用于定性篩查。有的雖然也能出具定量數(shù)據(jù)，但由于沒有進(jìn)行計(jì)量認(rèn)證和實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可，其出具的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，也不具法律效力，直接影響了有關(guān)事件的處理。因此，在這樣的背景下，盡快開發(fā)應(yīng)用移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室來滿足這些檢測活動(dòng)的需要，無疑具有重大意義。

實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行檢測、校準(zhǔn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)的場所，通常所說的實(shí)驗(yàn)室是指固定實(shí)驗(yàn)室。相對(duì)于固定實(shí)驗(yàn)室而言，移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室具備移動(dòng)的功能，可直接轉(zhuǎn)運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行檢測、校準(zhǔn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，其主要功能是固定實(shí)驗(yàn)室的延伸或是一個(gè)獨(dú)立的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)。由于移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的這些特點(diǎn)，它在滿足行政執(zhí)法的需求、為公共安全事件解決提供技術(shù)支持、實(shí)現(xiàn)重大裝備的現(xiàn)場檢測、確保生產(chǎn)和科研的在線監(jiān)控、促進(jìn)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展等方面都發(fā)揮著不可替代的作用。

1 移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的基本概念

1.1 術(shù)語與定義

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室（mobile laboratory）定義為“滿足特定目的和要求，由成套裝置組成的，在可移動(dòng)的設(shè)施和環(huán)境中進(jìn)行檢測、校準(zhǔn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室”。移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室不僅包括儀器設(shè)備等裝置，還包括人員、管理等，它是一個(gè)機(jī)構(gòu)的概念。

1.2 移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室分類

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室可根據(jù)功能類別、運(yùn)載方式和內(nèi)部實(shí)際使用面積不同，對(duì)其進(jìn)行分類。

1.2.1 功能類別劃分

根據(jù)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室使用的功能不同，可將其分為物理移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、生物移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室和綜合移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室四類。

物理移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室（physical mobile laboratory）即裝載物理實(shí)驗(yàn)用儀器、設(shè)備、設(shè)施滿足物理實(shí)驗(yàn)要求的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。

由于許多物理檢測試驗(yàn)的檢測對(duì)象無法或不便運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)檢測，必須要進(jìn)行現(xiàn)場檢測。實(shí)際工作中此類移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如：橋梁檢測、公路檢測、計(jì)量檢衡、流量檢測等。

化學(xué)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室（chemical mobile laboratory）即裝載化學(xué)實(shí)驗(yàn)用儀器、設(shè)備、設(shè)施，滿足化學(xué)實(shí)驗(yàn)要求的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。化學(xué)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室主要分析檢測被測對(duì)象中各種化學(xué)測定指標(biāo)的含量。由于我國社會(huì)突發(fā)事件越來越受到關(guān)注，近年來此類移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室在環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)、食藥安全方面應(yīng)用越來越廣泛。

生物移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室（biological mobile laboratory）即裝載生物實(shí)驗(yàn)用儀器、設(shè)備、設(shè)施，滿足生物實(shí)驗(yàn)要求的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。生物移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室多用于微生物的檢測及安全防護(hù)領(lǐng)域，從常見的食品中細(xì)菌的檢測到鼠疫、SARS、禽流感等重大疫情預(yù)防控制的現(xiàn)場都有它的身影。

綜合移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室（comprehensive mobile laboratory）即能夠滿足兩種以上實(shí)驗(yàn)要求，或具有其他特殊功能的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。一些領(lǐng)域的現(xiàn)場檢測會(huì)涉及到多項(xiàng)學(xué)科的檢測指標(biāo)。為擴(kuò)展移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的檢測功能，提高系列檢測的整體性，這需要一臺(tái)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室具備多種不同類別的檢測功能，如：具備理化檢測的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)和生物兼?zhèn)涞氖称钒踩苿?dòng)實(shí)驗(yàn)室等。

1.2.2 運(yùn)載方式劃分

根據(jù)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室移動(dòng)過程中運(yùn)載方式的不同，可將其分為自行式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、拖掛式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室和方艙式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室三類。

所謂自行式（self-propelled）為自帶動(dòng)力并依靠自身的運(yùn)行機(jī)構(gòu)沿有軌或無軌通道移動(dòng)的方式。自行式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室載具與實(shí)驗(yàn)艙為一體，實(shí)驗(yàn)室本身自帶運(yùn)行能力。因?yàn)樗奶攸c(diǎn)是多為車身較短小、配置人員較少、方便快速到達(dá)城市擁擠狹窄街道的各個(gè)角落。

所謂拖掛式（trailer）即無動(dòng)力系統(tǒng)具備行走機(jī)構(gòu)依靠其他動(dòng)力牽引移動(dòng)的方式。拖掛式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)艙本身沒有動(dòng)力系統(tǒng)，陸地上主要需拖掛車或者卡車牽引移動(dòng)。其特點(diǎn)是空間大，部分空間能拓展，能容納更多人的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，而且其電力等資源能自給自足。

所謂方艙式（shelter）即具有方艙特征的結(jié)構(gòu)形式。方艙式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)艙可通過汽車、火車、輪船、飛機(jī)等運(yùn)輸工具轉(zhuǎn)運(yùn)到相應(yīng)工作地點(diǎn)。方艙式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室為使實(shí)驗(yàn)室空間最大化，并且使機(jī)械部分以及加熱、噪聲和震動(dòng)等干擾從實(shí)驗(yàn)室分離開而設(shè)計(jì)的，獨(dú)特的模塊化設(shè)計(jì)使組建大型的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)站成為可能。各組方艙均是一個(gè)獨(dú)立的模塊，在需要時(shí)可快速模塊化安裝以滿足更復(fù)雜、協(xié)作化程度更高的實(shí)驗(yàn)檢測目的。這類移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室主要用于相對(duì)長期固定場所的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，并可以與當(dāng)?shù)匾延械墓潭▽?shí)驗(yàn)室進(jìn)行組合，節(jié)約檢測成本。

1.2.3 內(nèi)部實(shí)際使用面積劃分

根據(jù)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部實(shí)際使用面積大小，可將移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室分為小型移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、中型移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、大型移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室和特殊移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。

小型移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室為使用面積≤8m2的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。

中型移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室為8m2<使用面積<16m2的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。

大型移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室為使用面積≥16m2的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。

特殊移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室為特殊定制并符合國家相關(guān)規(guī)定的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。

1.3 移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室分等分級(jí)

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)使用功能、環(huán)境條件和儀器設(shè)備的不同而分為若干等級(jí)，以便在滿足檢測需求的前提下，合理配置檢測資源，盡可能降低制造和使用成本。如裝備精密儀器的化學(xué)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，其檢測環(huán)境在抗震性能、恒溫恒濕方面要求較高，但在生物安全防護(hù)方面要求不高，在開發(fā)和生產(chǎn)過程中只需將前兩項(xiàng)要求作為重點(diǎn)，而后一項(xiàng)只要符合要求即可。

1.4 移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室代號(hào)及標(biāo)記

為了使人們能夠簡單、清楚地辨別、認(rèn)識(shí)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)信息，設(shè)置移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室代號(hào)和標(biāo)記是非常必要的。移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室代號(hào)是由9位拼音字母、羅馬數(shù)字、英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字共同組成，包含了移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的三種分類信息及產(chǎn)品的順序號(hào)信息。移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室代號(hào)首先由移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的中文“移”和“實(shí)”拼音首字母YS開頭，后面依次為移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室功能類別代號(hào)、型號(hào)、運(yùn)載方式代號(hào)和產(chǎn)品順序號(hào)（產(chǎn)品順序號(hào)從0000～9999，由企業(yè)自行安排順序編制）共五部分，其排列順序見圖1。

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室物理、化學(xué)、生物、綜合4項(xiàng)功能類別代號(hào)分別由羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表。移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室型號(hào)按照移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部實(shí)際使用面積分為小型、中型、大型、特殊四種，其代號(hào)分別由英文字母A、B、C、D 代表。移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)載方式分為自行式、拖掛式、方艙式三種，其代號(hào)為運(yùn)載名稱第一個(gè)漢字漢語拼音首字母Z、T、F。

2 移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)成

2.1 移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)成

前述移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)機(jī)構(gòu)的概念。它由兩大部分組成：一是成套裝置，它是移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)支撐部分，包括實(shí)驗(yàn)艙、載具、儀器設(shè)備和支撐系統(tǒng)。其中，支撐系統(tǒng)還包括溫濕度控制系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、內(nèi)部裝飾材料等；二是管理部分，作為一個(gè)機(jī)構(gòu)，移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室除了包括實(shí)驗(yàn)艙、載具、儀器設(shè)備及支撐系統(tǒng)外，還包括法律地位、人員及管理等要素，它是保證移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行的基礎(chǔ)（見圖2）。由于移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的這些特點(diǎn)，它決定了移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室是固定實(shí)驗(yàn)室的延伸，或是一個(gè)獨(dú)立的檢測機(jī)構(gòu)。

2.2 實(shí)驗(yàn)艙

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)艙是移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，他是檢測人員的具體工作地點(diǎn)，并為檢測人員、儀器設(shè)備及檢測工作提供穩(wěn)定可靠的檢測環(huán)境。實(shí)驗(yàn)艙可以由現(xiàn)有的客車進(jìn)行改裝，也可以重新設(shè)計(jì)與制造，這主要視移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用功能而定。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)艙分類

根據(jù)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的使用功能，實(shí)驗(yàn)艙可大致分為三大類：自行式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)艙、拖掛式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)艙及方艙式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)艙。自行式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)艙與一般載具稱為一體（如圖3所示）。拖掛式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)艙一般是一個(gè)獨(dú)立的單元，通過載具移動(dòng)到工作現(xiàn)場（如圖4所示）。方艙式移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)艙一般是通過載具轉(zhuǎn)運(yùn)到工作現(xiàn)場，安裝固定使用，這類實(shí)驗(yàn)艙一般工作面積較大，多用于較長時(shí)間使用（如圖5所示）。為了擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)艙的使用面積和滿足交通管理規(guī)定，有時(shí)實(shí)驗(yàn)艙還可以制成擴(kuò)展倉型式（如圖6所示）。

2.2.2 功能分區(qū)

實(shí)驗(yàn)艙可根據(jù)使用功能劃分為單區(qū)實(shí)驗(yàn)艙和多區(qū)實(shí)驗(yàn)艙。前者為使用功能比較單一或使用環(huán)境條件要求不高時(shí)使用；后者為使用功能比較多，環(huán)境條件要求比較高，如生物安全三級(jí)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)艙由輔助工作區(qū)和防護(hù)區(qū)構(gòu)成。

幾種實(shí)驗(yàn)艙功能分區(qū)圖示如下：

2.3 載具

載具是將移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)送到檢測現(xiàn)場的必不可少的運(yùn)載工具，它使得移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場檢測得以實(shí)現(xiàn)。目前，陸地上使用的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室主要以汽車作為載具。載具分為自行式載具、拖掛式載具和方艙式載具，如圖10、圖11所示。

2.4 儀器設(shè)備

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備為出具檢測數(shù)據(jù)的直接載體，在移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的檢測中發(fā)揮重要的作用。目前，用于移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備大致分為兩類：一類是部分固定實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備；另一類是近年來國內(nèi)外研究開發(fā)的現(xiàn)場快速檢測儀器設(shè)備，其中也包括專門為移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的儀器設(shè)備。移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備檢測的精密度和精確度應(yīng)滿足檢測需求，其本身環(huán)境適應(yīng)性要求應(yīng)比固定實(shí)驗(yàn)室用儀器設(shè)備要高，以適應(yīng)多變的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室檢測環(huán)境。

近年來，國內(nèi)外一些企業(yè)在移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室用儀器設(shè)備開發(fā)方面也取得了重要進(jìn)展，如北京普析通用儀器有限責(zé)任公司研發(fā)的T3系列便攜分光光度計(jì)產(chǎn)品（見圖12）已正式在移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室上使用。T3系列便攜分光光度計(jì)，是普析公司最新推出的便攜式可見分光光度計(jì)（通過CMC計(jì)量認(rèn)證）。儀器具有小巧便攜、精準(zhǔn)快速、方便靈活等特點(diǎn)，可同時(shí)滿足實(shí)驗(yàn)室操作及現(xiàn)場、野外操作等多種測量需求。該系列分光光度計(jì)可廣泛應(yīng)用于質(zhì)檢、衛(wèi)生、環(huán)保、水利、市政、科研、糧食、農(nóng)業(yè)等行業(yè)，并成功用于“十二運(yùn)”食品安全檢測移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室上。

北京智云達(dá)科技有限公司研發(fā)的多功能食品安全快速檢測儀（見圖13）可檢測農(nóng)藥殘留、二氧化硫、甲醛、各種色素等50多種食品檢測指標(biāo)，還可以檢測余氯、鉛、六價(jià)鉻、砷、汞、鎘等多種水質(zhì)檢測指標(biāo)。

歐普?qǐng)D斯（蘇州）光學(xué)納米科技有限公司研制的RamTracer?–200納米增強(qiáng)拉曼檢測系統(tǒng)（見圖14）可實(shí)現(xiàn)對(duì)常量固態(tài)、粉末、薄膜、纖維、膠體、液態(tài)危險(xiǎn)、有毒、有害、易燃、易爆化學(xué)和生化物質(zhì)檢測，還可對(duì)微量液態(tài)有害、有毒、危險(xiǎn)化學(xué)和生化物質(zhì)檢測（如：微痕量食品非法添加劑、農(nóng)獸藥激素殘留、摻假有害物質(zhì)、有害食品包材等的檢測等），檢測限可達(dá)ppb水平。基于其檢測特點(diǎn)，該系統(tǒng)適用于食品安全、藥品安全、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療診斷、反恐刑偵等領(lǐng)域，已用于“十二運(yùn)”食品安全檢測移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室上。

安捷倫科技有限公司研發(fā)的5975T LTM GC/MSD（見圖15）是第一款真正具備實(shí)驗(yàn)室車載性能，分析速度快，與固定實(shí)驗(yàn)室同樣品質(zhì)車載式氣質(zhì)聯(lián)用儀。LTM是安捷倫的專利技術(shù)，加熱絲直接加熱色譜柱，升溫、降溫速度更快，省去了大的柱溫箱，能耗少一半，體積和重量都減少超過1/3，專用的減震底座設(shè)計(jì)和一體化的專門抗震機(jī)械結(jié)構(gòu)，抗震性能達(dá)到美軍標(biāo)810F的標(biāo)準(zhǔn)。此儀器是一體化的、緊湊的、高性能、高可靠性的GC/MS系統(tǒng)，也已配置在“十二運(yùn)”食品安全移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室上，主要檢測食品中農(nóng)藥殘留等項(xiàng)目。

2.5 支撐系統(tǒng)

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室除了載具、實(shí)驗(yàn)艙和儀器設(shè)備外，還有相關(guān)設(shè)施為檢測環(huán)境提供保障，如供電系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、內(nèi)部裝飾材料、信息系統(tǒng)等。圖16為工作臺(tái)，圖17為空氣過濾系統(tǒng)和電站，圖18為水處理系統(tǒng)，圖19為信息傳輸系統(tǒng)。

2.6 管理

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室作為出具檢測數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)，其本身或所在組織應(yīng)是一個(gè)能夠承擔(dān)法律責(zé)任的實(shí)體，人力資源、設(shè)施設(shè)備、環(huán)境安全等方面是保證移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室體系運(yùn)行的基礎(chǔ)。 （未完待續(xù)）

作者簡介：

張瀚聞，全國移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)第一屆主任委員，教授級(jí)高工；蘇錫輝，全國移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)第一屆副主任委員兼秘書長，教授級(jí)高工；那宏坤，沈陽產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，工程師。