技术研究与感情投入
文：乔治白.拉.费朗卡
by Giuseppe La Franca
这里是一个高科技生物医药研究所，研究所大楼外观上最显著的特点是墙上布满了斑块。楼里面配备了大量的设备，这些设备主要用于培养生物体器官组织的细胞。
A high technology biomedical center is characterized by its speckled pattern façade. The build has a mass of equipments which are used to culture cells of organisms’ organs and tissue.
图1：CMR 指的是摩德纳·雷焦·艾米利亚大学的“史蒂法诺·费拉里”再生医学研究中心，这里是培养成人上皮干细胞的高技术实验室
这家隶属于摩德纳·雷焦·艾米利亚大学的“史蒂法诺·费拉里”再生医学研究中心（CMR）2008年正式投入使用，这里是欧洲第一个被指派培养成人皮肤干细胞的“农场”，他们培养出来的干细胞主要用于临床的细胞和基因治疗，或者用于生物制药领域的研究。
建造 CMR 大楼这种史无前例的建筑物运用了极高的技术，到目前为止，这还是唯一一个将如此巨大的空间全部都用来培养干细胞的大楼。不仅如此，对空间和实验室环境的不同要求，再加上各种设备和装置的复杂性，建造这样一栋大楼所面临的问题，是任何运用了高科技的建筑所没有遇到过的。
软技术
作为新一代科研生产类建筑的范例，CMR 大楼是一幢独立的建筑（使用面积约为3000m2），这个规模是按照可以满足50多名的研究人员一起完成整个生产循环而设计的。负责建筑设计的是 ZPZ Partner 公司，他们是设计邀请大赛的获胜者。技术攻关的重点被集中在解决大量采用预制结构件和快速安装到位的要求上，因此工程的特点是各种装置在设计上要能够高度整合，Ferrari e T.am.co 工程公司则负责装备设计。
地基由深埋在地下50m 的桩柱所支撑，这些桩柱体积巨大，和钢筋水泥材料制成的横梁连在一起，在地下构成了一个宽松灵活的网栅结构。工程还用到预应力预制水泥板（二楼和三楼）和复合板（楼顶）。早在工厂生产各楼层组件的阶段，就已经决定将窗子做成孔形，这是基于整体设计考虑。这种支撑结构使整个建筑系统更灵活，同时也创造出宽敞的活动空间和实验室，大楼在中间的位置还安装了一部上下升降的直梯，它将位于楼顶的设备检修机房和一层的技术设备连接起来。
楼内空间主要按技术-生产的用途进行规划，而用于接待和行政办公的一层则被营造出特有的氛围。另外，考虑到实验室的需要，将其所在的环境温度控制成较低的状态。前台、研究人员和领导的办公室、会议室还有咨询处，甚至包括仓库和设备检修机房都被安排在一层。这些部分被周边的曲线所包围，顺着建筑物的体积延伸下去最后直通楼外的空间。
这种白色且可伸缩的带子，最能体现这家医药研究中心“轻巧”的装修风格。入口所在的楼层运用造型、材料、照明灯具的颜色和种类（白光、红光，冷光灯、白炽灯，色温为4,000°K）营造出柔和，近乎朦胧的效果。大楼最终的用途决定了要选择高质量的建材，包括非实验室的部分也如此：公共空间、办公室、走廊和卫生间都铺设了地板或者是铺上带釉的粗陶瓷砖，并且在铺设前都对下面的地层做了防虫处理。做这种处理的产品恰好就是由摩德纳大学微生物系开发的。
实验室
试验室分布在二楼和三楼：在动工之前，各种设备决定了走廊的位置和各部门的分布，这些设计也影响到那些被罩起来的机器的摆放位置，因为设计追求的目标是让空间利用率最大化，而安装工作是则是按照全套的物流方案进行的。
图2：一楼被设计成冷色调的充满安静柔和气氛的实验室环境
三层高的大楼呈六面体造型（每层面积40x25m），朝出地基结构3.2m。除了真正的细胞工厂，这里还分布着生物化学实验室和分子生物学实验室，里面配备了共焦显微镜、免疫荧光仪、用于微解剖的激光刀、细胞荧光测定设备、显微解剖仪，以及常用的探针和仪器等，还有可以提供恒温、冰冻和蒸汽灭菌等处理的设备。二楼主要用于从事基本的科研活动，各部分被给人或物品消毒的走廊连接。三楼是被严格控制的用于培养患者细胞的感染区，这里包括22个培养细胞用的单间。
楼内各部分之间使用了标准实验室用的隔断，但在消毒区采用的是称重墙，包括天花板夹层也是专门定做的，这样设计是为了保证空间划分合理，同时也是为了能够达到操作和灭菌所要求的理想气压。所有预制件在加工之前都预先考虑了在现场的安装位置（包括打孔、为内嵌式设备留孔，以及考虑好一些监控和管理设备的安放位置等），所有配件均由专门的技术工人组装或者是用硅胶进行严格地密封。在每个部位都对去除包装后的设备尺寸进行了预估，最后还在室内墙壁上贴了一层抗菌的 pvc 墙纸。因此可以说在动工之前，楼内各部位和所有的机器设备都已经经过严格的控制和检查。
空调和网络
CMR 大楼的空调按照系统高水平的电能需求而设计，因为需要确保消毒室内的灭菌设备和生产过程中（365天24小时不间断）的环境保持最佳状态。因此在选择空调的时候，首先考虑的是低能耗的节能型产品。系统除了两个带热量回收装置的冷凝式天燃气锅炉（每个功率为455kW），还有两组半密封的压缩机风冷式冷凝器（每台功率为495kW），同样这部分设备也带热量回收装置。锅炉、真空和压缩空气发生器被安装在楼顶，制冷机组则安装在室外靠近围墙，并与功率达500kW 的发电机和储备设备用气体的装置相邻（二氧化碳和液氮）。
图3：大楼的外表被处理成多孔形——图中是多孔窗背景下的一个画面，与实验室的功能相比，外表设计比较独立。
所有室外设备，包括由储水罐（容积15m3）和水泵组（2台输出为400l/min 以上的电泵，外加一个辅助泵）构成的消防系统都通过隧道内的管线与内部网络相连。电器设备检修站、水处理中心和实验室回水处理中心，以及仓库、消耗品的储藏室（酸、碱、易燃物品）和垃圾站都与外界直接相通。
一层的空调按普通办公室的气温条件设定，这里使用了“盒式”风扇和全空气循环通风设备。一层以上的空间，空调完全受整个系统的控制。控制这些空调设备的网络，从楼顶的底板，通过一楼天花板的夹层，按照一种蜂窝排列的方式，一直传递到大楼一层。为了获得一个整体效果，十五个高技术实验室都是白色，环境都被控制成要求达到的理想状态。每个实验室都配有冷气，按照“生物安全”的生产要求，各个房间都保持在一定的状态下，为此配备了一套将环境监控和微生物调节功能组合在一起的过滤空调系统。
未来允许对楼内的设施规划进行改动，这种安排是出于对技术更新的考虑，同时也是为了应对不断完善和发展的法律法规的需要。楼内所有设施都可以接受检查或者是对其进行维护管理，例如防火卷帘和另外200多个实验室的完全过滤装置都被安装在与外界相通的地方，这样设计可以尽最大限度地防止环境被污染。
15套换气设备（带变频发动机和高效风扇）被安置在楼顶阳台的隐蔽位置，所以从楼的外表看不到这些装置，除了避雷针，还加了具有通风和吸收噪音功能的顶棚。外界空气从楼顶阳台被吸入，排气出口被设计在顶棚上，同时曲面结构上的孔洞也被利用上，这样就避免了因添加烟囱而影响外观。
实验室环境
在 CMR 大楼里，培养细胞的环境要求无菌有两层含义：除了要保护实验人员，这些保护措施同时也是为了避免培养的细胞被污染。因此每个试验室都必须安装通风设备（实验室、实施过滤的空间和连接各处的空间），还要安装 HEPA H14型消毒过滤器和的各种探头：
- 在所有与生产过程相关的地方记录温度、湿度和气压数据；
- 控制关键点位上的微粒和微生物被感染的等级，包括孵化器和生物反应器等设备；
有了这些统计数据，便可以追踪整个生产过程的关键数据。
培养细胞的试验室（在二楼）和培养患者细胞的实验室（也称“患者实验室”，在三楼）的消毒级别为 B 级。
为了保持连续生产，实验室需要保持高压和一定的温湿度（20 °C±2 °C e 50%±5% u.r.），同时还要按60vol/h 的速度保持消毒气体循环，而给气体消毒就是让气体通过终端进行完全的过滤处理（处理程度达99.999%），并且换气量还可以根据试验室内的工作量进行调整。
转基因实验室（在二楼）和一些患者试验室（在三楼）被认为是“严格控制的无菌区”，生物安全级别为 BL2，一楼的级别则为 BL3，因此实验室的微生物加工卫生等级为3级，环境被控制在20 °C ± 2 °C e a 50% ± 5% u.r.的条件下，相对周围环境还要保持一定的压力，一但条件发生变化，系统便会报警。正因为如此，整个试验室的的生物安全等级被控制在II或III级，并且可以利用安全罐将空气排出，实现了完全换气（99.999%），在换气量可调或全部换气的条件下，换气速度也被控制在60vol/h 左右。
二楼和三楼的所有实验室的出入都被严格控制，只有患者实验室例 C.Q.S 外（B
级，独立，位置在一个严格控制的区域）。工作人员从内部连接区域的高压区（20 °C±2 °C； u.r. 50%±10%； filtrazione 99,995%；ricircolo 25/30 vol/h）进入试验室，需要经过：
- 两道反锁的大门的更衣室，必须换装；
- 两道反锁大门的过滤区（或者通过用紫外线传递箱），供搬运材料和设备时使用；
实验室工作照明的亮度为600lux，其它区域的照明亮度为300lux，明亮宽敞的环境适于阅读文件和教材。
其它空间如：控制实验室的设备区、玻璃器皿清洗处、准备培养基、天平还有温箱的区域，以及工具室和生物化学试验室等地方都安装的是全空气式空调，并且可以实现局部换气。如果工作过程中需要加大换气量，空气可直接从室外导入，毕竟室外的气体总是可以满足这些普通需要的。
两个低温的中厅（二楼和三楼）换气速度保持在10V/h，当氧气量不足报警时，换气速度将增至20/25vol/h。在其它位置也设计了进一步排放空气的装置：
- 为保温箱的安全罐（通过 D.O.P.测试，过滤程度达99.99%）换气；
- 通过生物化学实验室的抽风机换气；
- 给存放易燃、易溶解物品的安全柜换气；
- 给个人用更衣柜和卫生间换气。
外墙的设计
由于实验室大部分都被隔离处理和只使用人工照明，所以大楼的外墙设计可以不考虑室内作业的要求。因此设计师们更多地考虑建筑物给人的直观感觉，完全从设计的角度考虑问题：从凭经验对材料种类、表现力和技术进行尝试，到利用模型进行模拟，直到最后设计出符合预算要求和维护简便，既能体现技术，同时也具有美感的方案。
图4：实验室的走廊之一：这里采用了无菌材料，室内空气受到严格控制
外墙的设计灵感来自对多种动物上皮组织的一种模拟，同时也表达出 CMR 大楼里研究者们的工作目的，使整个建筑在周围环境中十分显眼。这种形式的墙面实际上是在表达上皮组织基因形态学上的一个反应扩散方程式，垂直方向上的每个楼层的设计也深受这种表达的影响。
大楼墙面由两种预制的轻质钢筋水泥板制成，预制件在工厂加工阶段就已经将窗户预留了出来，呈上下分布。外层先用了一层5cm 厚的合成聚苯乙烯材料，第二层仍是相同的材料，并且厚度也一样，但按照设计图切割后再安装，板与板之间的接缝进行封闭。最后经过打磨、涂漆和贴砖处理，表面便呈现出一种起伏的状态。色调选择的是波河平原也有的风格：绿色代表平原和树木，蓝色代表天空，灰色则代表平原上的薄雾。
整个无菌控制区，连同墙上的门窗，都用透明弹性胶条做了密封处理，同时还在窗缝内加了特殊的吸湿粉末，防止潮气冷凝。室内的窗户也进行了同样的处理。外面的固定门或活动门，包括门框都为铝合金制造，并按绝热标准设计，没有接头和连接件，所有孔洞都用聚合漆进行粉刷处理。
图5：为了配合外墙装饰，窗户用透明的弹性胶条密封，并且在缝隙里加入防冷凝的粉末
图6：所有空调、取暖设备、真空及压缩空气发生器覆有外壳
项目信息
客户方： 摩德纳·雷焦·艾米利亚大学；摩德纳开发银行基金会
合作方： 建筑师Gioia Bertocchi
CMR 院长： Michele De Luca
室内建筑设计兼工程负责人： ZPZ Partners 公司，建筑师 Michele Zini，建筑师Mattia Parmiggiani，
建筑师Claudia Zoboli，建筑师 Romina Zucchi，测绘工程师 Maurizio Forghieri
结构设计： 工程师 Paola Rossi
设备设计： 工程师Angelo Sorani，A.t.i. 设备公司；
工程师 Ferrari（一般设备设计）；T.am.co 公司（无菌区设计）
供应商
空调和通风设备： Aermec
空气过滤系统： Camfil,Sagicofim
控制系统： Sauter
锅炉设备： Guillot
空气处理系统： Sital Klima.
