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      NCP疫情下三級生物安全實驗室的設計與建造重點分析

      發布時間:2020-02-11

      NCP疫情下三級生物安全實驗室的設計與建造重點分析

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      廣州泛美實驗室系統科技股份有限公司  

      魏志剛  汪匯  馮灶文

      摘要

      新型冠狀病毒通過病原體、宿主、環境這三個方面進行疾病傳播,前兩個因素屬于醫學范疇,生物醫學及傳染病專家已經做了大量的研究分析及寶貴文獻, 我國傳染醫院病房的設計建設已有相關規范(《傳染病醫院建筑設計規范GB50849-2014》《傳染病醫院建筑施工及驗收規范GB50686-2011》《負壓隔離病房建設配置基本要求DB11、663-2009》《醫院潔凈護理與隔離單元技術標準》-征求意見稿等),包括小湯山、火神山、雷神山醫院的設計建設都參照這些規范有了成熟的方案,有關病原體、宿主傳播控制及傳染醫院病房的整體設計建設不在我們此次討論范圍,我們重點是討論分析通過控制環境條件來切斷病毒傳播,保護患者家屬、醫務工作者及相應區域范圍的無關人員不受感染。

            細菌和病毒區別較大,從大小,形狀,進化,生物活性很多方面都有很大的不同,細胞屬于原核微生物,已知大多數細菌約0.3-0.6微米,顯微鏡下看到它們,細菌主要是以二分裂法方式進行無性繁殖,一個細菌細胞細胞壁橫向分裂,形成兩個子代細胞,在分裂的時候可以產生遺傳重組,將重組的基因組傳給后代,病毒是非細胞的,必須利用宿主細胞內的代謝工具來合成自身的拷貝,并完成病毒組裝,病毒并不是嚴格生物學意義上的繁殖,但每次釋放個體數量巨大,稱其為增殖,不同的病毒之間生命周期的差異很大,目前2019-nCoV冠狀病毒屬于正鏈RNA病毒,大小約100納米(1微米=1000納米),具有采用人類ACE2作為受體,進而在人體內大量復制的能力,其嚴重病例表現出與非典型肺炎SARS和中東呼吸綜合征MERS高度相似性,排除醫學因素外,主要通過接觸、唾沫傳播進入呼吸道引起感染(根據新型冠狀病毒爆發后2020年1月25日-2月8日之間網上的多家報道......),但多好患者在醫院內感染,特別是醫務工作人員被感染,讓我聯想到會有嚴重的空氣氣溶膠傳播(空氣中的煙霧灰塵形成氣溶膠,病毒粘附在氣溶膠上通過空氣流動進行傳播),包括下水道廢氣回流引起的糞口傳播。

             三級生物實驗室主要從事對人體、動植物或環境具有高度危害性的實驗,通過接觸或氣溶膠使人感染上嚴重的甚至致命的疾病或對動植物或環境有高度危害的致病因子,目前涉及到的主要病毒有天花病毒、狂犬病毒、SARS病毒、MERS病毒、埃博拉病毒等,新型冠狀病毒肺炎沒有特效藥,這種病毒毒性不是很強(據網上描述),我們認為必須在P3生物安全標準環境下進行實驗,適當考慮啟動四級標準(有待進一步論證)。

      在病毒環境傳播途徑中,空氣氣溶膠傳播(空氣中的煙霧灰塵形成氣溶膠,病毒粘附在氣溶膠上通過空氣流動進行傳播)是最危險的一種傳播途徑,它是抽象的、看不到的,控制不好就達不到切斷傳播途徑,一旦引起交叉感染或逃逸,后果不堪設想,給國家環境造成重大損失,我們長期從事生物安全實驗室的設計建造,P3實驗室在環境建設控制方面恰恰有著嚴格的要求,下面結合某省級疾控中心案例,對P3實驗室的一些重點要點及保障措施進行分析,無論是控制建筑密閉性、室內負壓、壓力梯度、塵埃粒子數、排風過濾、氣流組織、關鍵設備材品質、消毒措施、安全監控、運行管理、專業驗收都對切斷新型冠狀病毒的傳播途徑(氣溶膠污染)有很重要的借鑒價值。

      關鍵詞:三級生物安全實驗室、新型冠狀病毒肺炎、氣流組織、氣溶膠、負壓

      高等級生物實驗室的重要性

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      生物安全實驗室按照研究對象的危險程度分為四類:BSL-1、BSL-2、BSL-3、BSL-4。BSL是指Biosafety Level,即生物安全等級,等級越高,意味著防護級別越強,就能研究具有更大傳染性和危害性的病原。不同級別的實驗室需要不同級別的保護,根據各級實驗室的安全設備和個體防護注意事項又分為P1、P2、P3、P4(P代表英文protection,防衛和防護的意思)。P3、P4(BSL-3、BSL-4)是對生物安全危害高個體危害進行防護的高等級生物安全實驗室。

            高等級生物安全對行業、地域、國家具有戰略地位,生物核心技術和國際化進程賦予了生物安全新特征,高等級生物安全主要為了防控新突發傳染病、防控生物危險因子、保護人類遺傳資源、保障實驗室安全等可能用到的生物恐怖襲擊防范、生物武器攻擊防御。生物安全形勢日趨嚴峻,傳染病傳播方式和擴散途徑呈多樣化和快速化發展,導致病原微生物的跨物種感染和跨地域傳播加劇,多學科交融在促進生命科學飛速發展的同時,也導致生物技術誤用和濫用,風險加大,危害加??;環境污染、外來物種入侵等會嚴重破壞生態環境和生物多樣性,威脅地區及國家安全。高等級生物安全是國家安全的核心內涵之一,是國家安全的重要防線,建設有中國特色的高等級生物安全實驗室,能在國家安全、科技強國、國際合作等方面發揮不可替代的作用,為國家及地域經濟社會發展提供強大支撐。

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      三級生物實驗室主要從事對人體、動植物或環境具有高度危害性的實驗,通過接觸或氣溶膠使人感染上嚴重的甚至致命的疾病或對動植物或環境有高度危害的致病因子,目前涉及到的主要病毒有天花病毒、狂犬病毒、艾滋病毒、SARS病毒、EMRS病毒、埃博拉病毒、新型冠狀病毒等,這些病毒會通過空氣氣溶膠傳播,研究實驗必須在不低于三級生物安全實驗室內完成,三級生物安全實驗室的硬件設施性能質量標準可靠,軟件功能成熟穩定,圍護設施、關鍵部位密封材料的氣密性牢固可靠,排風系統設置檢修維護方便的具備原位消毒功能、原位檢漏、壓差檢測的高效過濾器排風口,對實驗過程中產生的一切感染性材料及器具進行高溫滅菌處理,采用生物安全型雙菲高溫滅菌器,對生物廢水進行采取滅活處理措施,實驗室采用雙回路及重要設備的UPS不間斷供電,面對突發情況,可以安全撤離,自動化控制系統應由計算機中央控制系統、通訊控制器和現場執行控制器等組成,具備自動控制和手動控制的功能,應急手動應有優先控制權,且應具備硬件連鎖功能,壓力梯度由清潔區到半污染區再到核心區,單個房間由低污染區到高污染區(上送上排),整個氣流組織就是一道無形的屏障保護著實驗室的安全;高等級生物安全實驗室的安全運行,除了硬件設施要求高品質外,高素質的運營、管理、支撐、維護團隊也很重要,特別注意防止感染或病毒逃逸事件發生。

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      三級生物安全實驗室建設總體要求

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      醫學實驗室信息管理系統是實驗室管理科學發展的成果,是實驗室管理科學與現代信息技術結合的產物,是利用計算機網絡技術、數據存儲技術、快速數據處理技術等對實驗室進行全方位管理的計算機軟件和硬件系統。大力推廣建設醫學實驗室信息管理系統的主要目的是提高檢驗效率和效益,提高科學研究數據的準確性和整體科研水平。

      01

      主要參照標準

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      《實驗室生物安全通用要求》GB19489-2008

      《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346-2011

      《疾病預防控制中心建筑技術規范》 GB 50881-2013

      《病原微生物實驗室生物安全通用準則》WS233-2017

      02

      三級生物安全實驗室工藝規劃要點

      三級生物安全實驗室整體工藝規劃必須遵守三區兩緩原則,明確區分輔助區和防護區,包括二緩、核心工作間等,避免污染和交叉污染;在建筑物中成隔離區或為獨立的建筑物,人員進出有特殊控制要求;防護區中直接從事高風險操作的核心工作間,人員必須通過緩沖間進入;適用于有效利用安全隔離裝置操作常規量經空氣傳播致病性生物因子的實驗室核心工作間不直接與其他公共區域相鄰;傳遞窗,包括其它需要預留孔洞設施,其結構承壓力及密閉性符合所在區域的要求。具體規劃如下圖所示:

      03

      人員、物品流動線路規劃要點

      人員流動線路:三級生物安全實驗室有實驗室門禁管理制度,僅限于預先被告知危險性、并經過特殊培訓的工作人員及支援人員能夠進出,并貼有警告及生物性危險標志,為防止交叉污染,進入三級生物安全實驗室的人員,必須進行更衣、手消毒后才可進入,實驗后必須經過淋浴后方可退出,以防將病毒帶出實驗室。潔凈物品或不能進行滅菌物品從互鎖結構傳遞窗入內走廊;需滅菌物品從傳遞滅菌器,或密封后經傳遞窗傳入,需高壓滅菌物品經雙扉滅菌器滅菌后進入內走廊;在傳遞窗設消毒裝置,對某些不能高壓滅菌物品可通過盛有消毒裝置的傳遞窗傳遞,使容器外側受到滅菌處理;工作人員再從內走廊的傳遞窗取出物品后經傳遞窗進入主實驗室;污染物品、實驗后器械置于耐用、防漏密閉的容器中,經高壓滅菌后才可廢棄;實驗人員淋浴后一次性衣物,裝入密閉膠袋后,經傳遞窗到滅菌器中處理后廢棄,三級生物安全實驗室內配備高壓滅菌器,使用雙門傳遞型。


      進入:走廊→一更 → 二更 → 一緩 → 內走廊 → 二緩 →核心實驗室 ;


      退出:核心實驗室→二緩 →內走廊 →一緩 →淋浴 →二更 → 一更 →走廊;

      三級生物安全實驗室裝配要求(滿足密封及防腐要求)

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      1、高密封性圍護設施:三級生物安全實驗室屬于高危險實驗室,宜采用裝配式圍護材料,安裝方便快捷,保證質量,墻體厚度不小于100mm+1.0厚SS316面板,通過密封材料保證氣密性可靠,地腳宜與墻面齊平或略縮進,圍護結構的相交位置采取圓弧處理,減少衛生死角,便于清潔和消毒處理。

      2、地面:三級生物安全實驗室屬于高危險實驗室,地面要求采用無縫的水性聚氨酯超耐磨地面,厚度不小于4mm,具有防滑、耐化學性、耐腐蝕、抑菌、防靜電、自清潔功能,保證人員不被滑倒,地腳宜與墻面齊平,圍護結構的相交位置采取圓弧處理,減少衛生死角,便于清潔和消毒處理。

      3、 生物安全型密閉門:三級生物安全實驗室的門均不帶鎖(門兩側安裝U型不銹鋼把手),門上設安全視窗,采用雙層鋼化玻璃,窗框和門扇一體復合,不必進入室內便可方便地對實驗進行觀察。由于生物安全實驗室非常封閉,風險大、安全性要求高,設置安全視窗可便于外界隨時了解室內各種情況,同時也有助于提高實驗室操作人員的心理安全感,并規定了門的開啟方向(開向正壓方向),設計采用生物安全型密閉門(三框密閉門、四框密閉門),均配置閉門器,一更、二更、一緩的門電子互鎖,二緩與主實驗室門電子互鎖,電子互鎖的門附近均設置緊急手動解除互鎖開關,且可以通過中控室解除所有門或指 定門的互鎖,實驗室入口及主實驗室緩沖間入口配置帶文字顯示裝置。

      4、生物安全型傳遞窗:箱體為≥3mm厚304不銹鋼整體焊接,整體無間斷密封圈,機械壓緊式密封門,傳遞窗內腔四角圓弧,內腔無接縫處理,視窗門,雙層≥5mm厚鋼化玻璃,電子互鎖,帶暗藏式紫外燈,配備標準的過氧化氫熏蒸接口,安裝時不得影響實驗室墻體的密封性。

      5、防護區安全門:常閉,僅用于緊急逃生,滿足逃生要求,同時保證三級生物安全實驗室的氣密性安全要求,開向逃生方向。門內面設置緊急逃生推桿并有明顯警告標記,門上帶暗裝閉門器,使門能自動柔和的閉合。帶圓角視窗,門扇視窗要求采用雙層鋼化玻璃,整體成型出廠,窗框和門扇一體復合,不易脫落,觀察窗與面板平齊無縫無死角,可防止玻璃因室內與室外存在溫差時結霧,視窗玻璃要求采用鋼制玻璃壓條固定;設計選用≥8mm厚雙層真空鋼化玻璃,門附近顯著位置標有安全門文字、操作說明等安全提示。

      6、檢修通道:三級生物安全實驗室天花上方的維護條件非常關鍵,這點我們通常不太重視,三級生物安全實驗室防護區內的頂棚上不得設置檢修口,從工藝空調機房內開始到三級生物安全實驗室防護區夾層內設置檢修通道,走道兩側設置檢修人員上下臺階,方便檢修。

      7、安全警示標識:三級生物安全實驗室的操作對象對人員和環境有致命的危害性,根據相關標準,實驗室入口處必須明確標示出國際通用生物危險符號,并標明生物防護級別、操作的致病性生物因子、實驗室負責人姓名、緊急聯系方式,且進入實驗室外門設置電子磁卡密碼門禁系統。

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      三級生物安全實驗室工藝空調通風系統分析

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      1、主要環境參數要求,三級生物安全實驗室對環境參數控制有嚴格要求,尤其對氣流組織及房間負壓及壓力梯度更為嚴格,最大程度保護實驗人員安全。

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      附壓力梯度圖:

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      2、三級生物安全實驗室送風系統:設置獨立全新風恒溫恒濕凈化空調機組,機組一備一用,當主用機組出現故障時,備用機組自動啟動,可維持實驗室相對壓力和定向流;送風系統末端高效送風口設置可監測高效過濾器阻力的壓差檢測裝置,為保持系統壓力的穩定,房間送風總管設置生物安全型定風量閥及生物安全型電動密閉閥,必要時可完全關閉;

      3、三級生物安全實驗室排風系統:設置獨立排風系統,采用無蝸殼不銹鋼離心通風機,機組一備一用;主用排風機出現故障時,備用排風機自動啟動,系統不間斷運行,保證室內壓力及氣流組織不被破壞;排風機設置在屋面最高位,主導風向的下風向,經過帶原位消毒及原位檢漏的高效過濾器處理后高空排放,使排風盡快在大氣中擴散稀釋;為保持系統壓力的穩定,房間排風總管設置生物安全型變風量閥及生物安全型電動密閉閥,必要時可完全關閉;室內排風口采用風口型掃描檢漏高效空氣過濾裝置,可實現對過濾器及箱體內部原位氣體消毒并效率驗證,配置壓力傳感器,監控過濾器壓差變化,實現信號遠程傳輸;在空氣壓力維持在1000Pa時,高效送風口腔室內每分鐘泄漏的空氣量不超過腔室凈容積0.1%。三級生物安全實驗室專用排風高效空氣過濾裝置采用與實驗室同步消毒的方式對過濾器進行消毒,也可采用氣體循環消毒裝置對該設備進行消毒,消毒時根據實驗室消毒具體情況與實驗室一并進行消毒,附排風過濾裝置消毒原理圖:

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      4、IVC籠具設備排風:核心區動物隔離設備IVC籠具設置一套獨立的排風系統,機組一備一用,排風管上裝高效空氣過濾單元,具體要求與室內高效排風口要求一致。

      5、三級生物安全實驗室系統消毒:防護區內要求采用過氧化氫消毒方式,工藝空調系統控制設置消毒工況模式,對實驗室排風高效過濾器原位消毒及實驗室消毒時,滿足《病原微生物實驗室生物安全通用準則》WS233-2017等規范要求。

      6、空調冷源的選擇:空調冷熱源獨立設置,采用風冷熱泵冷熱水機組+風冷熱泵主機系統,機組互為備用,更好保證三級生物安全實驗室的安全運行。


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      實驗室氣流組織分析

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      三級生物安全實驗室要求采用恒溫恒濕、三級過濾凈化送風,上送上排,高效送風口加裝生物安全型電動式密閥及生物安全型定風量閥,排風口采用風口型掃描檢漏高效空氣過濾裝置加裝生物安全型電動式密閥及生物安全型變風量閥;氣流方向由輔助工作區流向防護區符合定向氣流原則,減少房間內的渦流和氣流死角;高效送風口的布置遠離生物安全柜面或其他有氣溶膠產生點的上方或附近,避免破壞生物安全柜工作面的進風氣流,或把帶有致病因子的氣溶膠吹散到其他地方而造成污染;高效排風口設在室內被污染風險最高的區域(遠離房間門),滿足生物安全實驗室內氣流由清潔空間流向污染空間。

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      工藝通風與空調系統的控制

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      1、排風機控制系統

      要求采用等靜壓變頻控制,根據壓差傳感器來的信號,通過內部PID程序,改變輸出頻率,保持靜壓值恒定,緊急情況時切換到最大排風狀態,主用風機故障時切換到備用風機且保持運行平衡與穩定,如切換不正常,先將自動送風機關閉,待備用排風機自動啟動后,再自動啟動送風機,避免實驗室出現正壓;采用PLC程序控制器,與中央監控通訊連接,實現遠程監控等報警功能。

      2、工藝空調機組系統自控

      采用四管制恒溫恒濕控制,電動比例積分閥控制器將裝設在送風管上的溫濕度傳感器所檢測的溫濕度信號與控制器設定的溫濕度值相比較,并根據PI運算的結果輸出相應的信號,對電動比例積分閥及加溫器進行調節控制,使送風溫濕度保持在設定值范圍;送風機采用等靜壓變頻控制,根據壓差傳感器來的信號,通過內部PID程序,改變輸出頻率,保持靜壓值恒定,緊急情況時切換到最大排風狀態,主用風機故障時切換到備用風機且保持運行平衡與穩定,采用PLC程序控制器,與中央監控通訊連接,實現遠程監控等報警功能。

      3、生物安全實驗室壓差控制:

      設計采用房間壓差控制器,定送變排的余風量控制方式,選用生物安全型控制閥,配置快速執行器及多段位風量控制,精準控制風量,保障安全措施,室內安裝壓差傳感器,中控室顯示壓力狀態,核心工作間還要求顯示房間壓差,且在房間內可視;當壓差出異常時,中控室的設備管理人員能及時得到聲光報警重要信號。要求緊急情況時,通過中控實現對的送風閥關閉及排風閥完全打開,保證安全,采用PLC程序控制器,通用的Modbus或Bacnet通訊接口,與中央監控通訊連接,實現遠程監控。

      4、三級生物安全實驗室智能中控系統

      實驗室自動化控制系統由計算機中央控制系統、通訊控制器和現場執行控制器等組成,主要監測各功能間空氣壓力、送排風機工作狀態、UPS工作狀態、IVC工作狀態、送排風機故障、市電故障、空調主機及水泵等進行監控。具備自動控制和手動控制的功能,應急手動有優先控制權,且具備硬件連鎖功能,中控上位機實現一鍵啟停,觸摸屏實現人機畫面,只監不控;進入實驗室的門設置門禁系統,保證只有獲得授權的人員才能進入實驗室,當出現緊急情況時,所有門禁處于可開啟狀態;關鍵區域設置攝像機,可實時監控并記錄實驗室活動情況和實驗室周圍情況,監視設備有足夠的分辨率和影像儲存容量;機組初、中效由壓差開關檢測過濾器前后端壓差,判斷過濾器是否堵塞;送排風高效器由壓差傳感器傳輸數據實時監測過濾器阻力變化情況,判斷過濾器是否更換并發出壓力報警提示;觸摸屏、中控室上位機可同步監控、記錄、存儲實驗室內溫度、濕度、壓力、壓力梯度、生物安全型變風量閥、生物安全型電動密閉閥、高效過濾、凈化機組、排風機組等有控制要求的參數及空調主機運行狀態,電力供應的當前狀態,設置歷史記錄檔案系統,能監控、記錄和存儲故障的現象、發生時間和持續時間,可以隨時查看歷史記錄;中央控制系統設置一般報警和緊急報警;一般報警包括過濾器阻力、溫濕度偏離正常值、風機的正常切換等暫時不影響安全實驗活動可持續的報警;在實驗室的核心工作間內設置緊急報警按鈕,系統緊急報警包括實驗室出現正壓、壓力梯度持續喪失(控制系統設置開門狀態延時功能,不予報警)風機切換失敗、停電、火災、安防等對安全有影響,向實驗室內外人員同時顯示示報警和聲光報警,及時終止實驗活動;中控室可選擇關閉對房間的生物安全型密封閥及其它電動型密閉閥,滿足實驗室防護區域及與其相通的管道進行消毒滅菌的條件;聲光報警控制系統與安全防范系統、火災報警系統及市電故障信號聯動;一旦發生報警,能及時有效地將此信息通知設備管理人員,及時采取措施;三級生物安全實驗室互鎖的門會影響工作人員的通過速度,一旦發生緊急報警,當工作人員需要緊急撤離時,可通過中控系統解除所有門或指定門的互鎖,也可按互鎖門附近的緊急解鎖按鈕解除門鎖,使工作人員快速撤離;

      5、三級生物安全實驗室中控系統軟件

      軟件操作平臺成熟先進,采用冗余技術,確保監控主機出現故障時不影響控制器獨立完成監控功能,在控制器外接電源斷電時,其相關的狀態資料也能送至監控主機,所有受斷電影響的設備能自動復位,而不需重新設定。支持存儲各種2D和3D實時圖表,實時和歷史數據回放,多節點遠程數據采集,數據存儲轉發、集成冗余、自主歸檔及備份,歷史數據至少保存2年以上,可將實時和歷史數據直接輸出至報表軟件,支持移動端設備包括Windows平板、手機等,提供系統安全級管理,系統管理員提供windows的用戶名和口令。

      附中控室效果圖:

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      三級生物安全實驗室電氣系統要求

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      1、三級生物安全實驗室,設計采用一級負荷供電,同時設計了200KVA持續放電大于30min不間斷電源作為應急UPS電源,滿足特別負荷的供電要求,實驗室特別重要負荷包括防護區的送風機、排風機、生物安全柜、動物隔離設備、照明系統、自控系統、監控系統及報警系統、培養箱、冰箱供電。

      2、生物安全實驗室配置專用配電箱,動力配電箱設置于強電間,智能照明配電箱設置于中控室內,中控室內設置手動照明開關,生物安全實驗室內設置鋁合金插座線槽,重要設備(包括但不限于送排風系統、IVC籠具、控制系統、生物安全柜、門禁系統、照明系統、監控系統、中控室電腦等)單獨回路配電,且設置漏電保護裝置,配電管線要求采用金屬管敷設,穿過墻和樓板的電線加套管或采用電纜穿墻密封裝置,套管內填充不收縮、不燃材料密封,實現物理隔離。

      3、三級生物安全實驗室內照明燈具要求采用吸頂式生物安全型密閉潔凈燈,并具有防水、耐消毒功能,采用智能照明,工作照明與UV照明互鎖,室內不設置照明類開關;

      4、三級生物安全實驗室內(主實驗室及二緩、內走廊、洗消間安全門)及外走廊設置相應不少于30min的應急照明及消防疏散指示燈,設置火災自動報警系統及消防廣播系統,相關信號與三級生物安全實驗室的聲光報警系統聯動,并傳輸到消防管理中心。

      5、三級生物安全實驗室與走廊之間設置門禁系統,實驗室入口及主實驗室緩沖間入口配置帶文字顯示裝置,保證只有獲得授權的人員才能進入實驗室并能記錄人員出入信息,緊急情況下所有門禁能自動打開。

      6、一更、二更、一緩的門電子互鎖,二緩與主實驗室門電子互鎖,電子互鎖的門附近均設置緊急手動解除互鎖開關,且可以通過中控室解除所有門或指定門的互鎖。

      7、UPS不間斷電源主要用于特別重要負荷包括防護區的送風機、排風機、生物安全柜、動物隔離設備、照明系統、自控系統、監控系統及報警系統、培養箱、冰箱等供電;功率200KVA,持續放電大于30min,具備遠程控制與監控輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、輸出頻率、充電電流、標示蓄電池電壓、標示蓄電池溫度。

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      三級生物安全實驗室實驗給排水——廢水滅活消毒系統

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      三級生物安全實驗室的給水管道在進入三級生物安全實驗室防護區前設置倒流防止器及檢修閥門和止回閥,并涂上醒目的顏色,所有給排水管要求采用套管安裝,套管內填充不收縮、不燃材料密封,實現物理隔離,給排水管均要求采用316L不銹鋼材質,焊接連接,與三級生物安全實驗室防護區域無關的管道不穿越實驗室防護區域,排水管道獨立排放,采用生物安全密閉型地漏,水封深度充分滿足室內空氣壓力要求,三級生物安全實驗室的排水通氣口單獨設置,配置高效過濾器。

      三級生物安全實驗室內盡可能不要設置給排水及地漏,特別是地漏會引起氣流倒灌(核心工作間負壓可達到60Pa)引起污染,三級生物安全實驗室產生的廢水須設置獨立的廢水管網,不能隨意排放,先排到廢水消毒間的廢水滅活設備內,經高溫滅活消毒處理后再統一排放到處理池,廢水滅活設備自帶廢水取樣檢測口;廢水消毒間須安裝強制排風口,對廢水滅活設備間進行散熱換氣,排風窗的風管要求耐溫、耐腐蝕,獨立設置,滅活消毒處理流程如下:高壓蒸汽→污染區廢水→集水滅菌罐(生物安全型)→污水管道。

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      三級生物安全實驗室系統驗收保證措施

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      目前參與三級生物安全實驗室驗收專業驗收認證的主要單位有“國家衛生部、國家實驗室認可委員會等相關業務單位”,根據《病原微生物實驗室生物安全管理條例》規定,三級生物安全實驗室應“符合國家生物安全實驗室建筑技術規范”并要求通過實驗室國家認可。三級生物安全實驗室從事高致病性病原微生物實驗活動,工程驗收涉及的內容廣泛,檢測的內容主要包括實驗室圍護的嚴密程度、高效過濾器檢漏、靜壓差、空氣氣流流向、送風量、潔凈度級別、噪聲和溫濕度等多個方面,檢測涉及到照度及BA系統、自控和故障報警系統的可靠性,此外還包括工程前期、施工過程中的相關文件和過程的審核驗收,經過由國家授權的檢測機構進行工程檢測和綜合性能評定,應由驗收小組得出工程驗收的結論,驗收小組的組成應包括涉及生物安全實驗室建設的各個技術專業。具體主要檢測驗收內容如下:

      1、生物安全實驗室在投入使用之前,必須進行綜合性能全面檢測和評定,由建設方組織委托,施工方配合。檢測前,施工方提供合格的竣工調試報告。

      2、在《潔凈室及相關受控環境》ISO 14644 中, 對于 7 級、8 級潔凈室的潔凈度、風量、壓差的最長檢測時間間隔為12個月,對于生物安全實驗室,除日常檢測外,每年至少進行一次各項綜合性能的全面檢測是有必要的。另外,更換了送風、排風高效過濾器后,由于系統阻力的變化,會對房間風量、壓差產生影響,必須重新進行調整,經檢測確認符合要求后,方可使用。

      3、生物安全柜、動物隔離設備、IVC等設備是保證生物安全的一級屏障,因此十分關鍵,其安全作用高于生物安全實驗室建筑的二級屏障,生物安全柜、動物隔離設備等的現場檢測滿足《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346-2011第10.2.3條要求;另外其運行狀態也會影響實驗室通風系統,因此首先確認其運行狀態符合要求后,再進行實驗室系統的檢測。

      4、在管道安裝前對全部送風、排風管道的嚴密性進行檢測確認,并要求有監理單位或建設單位簽署的管道嚴密性自檢報告,尤其是三級生物安全實驗室的送風、排風系統密閉閥與生物安全實驗室防護區相通的送風、排風管道的嚴密性。

      5、三級生物安全實驗室工程靜態檢測的按《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346-2011第10.1.5條要求;

      6、圍護結構的嚴密性檢測方法按《潔凈室施工及驗收規范》GB50591和《實驗室生物安全通用要求》GB19486的有關規定進行,圍護結構的嚴密性符合《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346 -2011第3.3.2條的要求;

      7、排風高效過濾器檢漏的檢測滿足《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346 -2011第10.1.7條的要求;嚴密性符合《實驗室 生物安全通用要求》GB19486的有關規定,并采用壓力衰減法進行檢測;

      8、氣流方向檢測時主要是注意生物安全實驗室的整體布局、生物安全柜及風口位置等是否符合規律,關鍵位置,如生物安全柜窗口等處,有無干擾氣流等。

      9、三級生物安全實驗室的靜壓差、送風量、潔凈度等級、溫度、相對濕度、噪聲等室內環境參數的檢測方法和要求按照《潔凈室施工及驗收規范》GB50591的有關規定。

      10、傳遞窗、雙菲高壓滅菌器。成品淋浴房等設施與實驗室圍護結構連接時,保證箱體的嚴密性;與輕體墻體連接時,在連接部位采取加固措施;

      11、檢測工作區潔凈度時,對于開敞式的生物安全柜或動物隔離設備等,靠近窗口的測點不宜太向外,以避免吸入氣流對潔凈度檢測的影響,對于封閉式的設備,將檢驗儀器置于被測設備內,將檢測儀器設為自動狀態,封閉設備后,進行檢測。

      12、部分生物安全柜和動物隔離設備已經預留了發塵和檢測位置,對于沒有預留位置的生物安全柜和動物隔離設備,可在操作區發人工塵,在排風過濾器出風面檢漏,或在排風管開孔進行檢漏。

      13、檢測時將風速儀置于生物安全柜或動物隔離設備內, 重新封閉生物安全柜或動物隔離設備,利用操作手套進行檢測。

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      結束語

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       目前新型冠狀病毒存在氣溶膠傳播可能,我國P3實驗室對控制氣溶膠傳播做了很多有效控制措施并具有很多寶貴運行管理經驗,包括對空氣中塵埃粒子的控制,對排風過濾器要求帶原位消毒功能,送排風過濾器不低于H14等級、排風氣流組織要求上送上排、核心實驗間負壓要求-40Pa以上,廢水滅活、過氧化氫消毒、精準穩定的監控系統等等,都為了消除空氣中病毒,防止病毒隨著氣溶膠通過排風交叉污染進入新風系統引起傳播,目前我們所建的臨時醫院,包括改造的負壓隔離病房,時間倉促,設施簡陋,系統不完善,存在交叉污染可能性較大,亡羊補牢,未為晚也,需要盡快彌補缺失,完善環境設施及控制管理系統,充分保證人民生命健康及國家安全。

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      泛美實驗案例展示

      廣東省疾病預防控中心



      廣州市疾病預防控中心



      中山大學中山眼科中心


      中山大學附屬腫瘤醫院中心知識城科研實驗



      西安交通大學科研實驗室



      濟南市公安局刑偵實驗室



      廣東省食品藥品檢驗所



      深圳市藥品檢驗院



      海南醫學院

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      2003年的SARS疫情已經過去整整17年,之后的十幾年中,我們又經歷了禽流感、甲型H1N1、直到今天的新型冠狀病毒。在這些病毒的危害下,生物安全的建設如此之重要,高等級的生物安全實驗室為我的寶貴的實驗人員、白衣天使提供最有效的保護措施。災難面前,泛美人希望用我們之所學、經驗為疫情防控工作貢獻一分力量。我們希望在黨和中央的領導下打贏這場沒有硝煙的戰爭,我們如此熱切地期盼著,這一天早日到來!

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