p2實驗室是涉及致病性生物因子實驗活動的常用實驗室,在各級生物安全實驗室中適用面最廣、使用量最大。來源于工業(yè)技術的氣壓控制和空氣凈化技術與醫(yī)學結合產(chǎn)生了新的特點,設計理念有了新的內(nèi)涵?,F(xiàn)就全國各地在負壓狀態(tài)BSL-2實驗室和ABSL-2實驗室工程設計中集中存在的關鍵性問題進行分析評價,提出合理化的意見。
1、功能區(qū)設置與平面布局
核心工作間是直接操作危險生物因子活動的區(qū)域,為提高室內(nèi)氣流的均勻性,減少氣流死角和渦流,同時易于實驗設施的布置與實驗活動的進行,核心工作間的平面結構應盡量規(guī)整。由于核心工作間有氣壓等環(huán)境參數(shù)的控制要求,為了減少指標的丟失,其出入口應設置緩沖間。結合上述情況,負壓狀態(tài)BSL-2實驗室的最基本結構應由核心工作間和緩沖間構成,并且,緩沖間宜設于核心工作間外側,以保持核心工作間的完整性。對于負壓狀態(tài)ABSL-2實驗室,可以設置獨立的動物室,也可以根據(jù)需要將動物室與核心工作間合并。
更衣是進行實驗活動的必要程序,設置專用更衣室有利于潔污分離,避免交叉污染。當實驗室設置于大實驗區(qū)域內(nèi),如設于某實驗樓層的一隅時,由于人員在進入大區(qū)域前已進行一次更衣,所以實驗室不應生搬硬套“一更、二更”模式,僅設一間更衣室即可。人員在更衣室穿戴防護用品后通過緩沖間進入核心工作間,形成合理的人流程序。
通常,為了建立合理的實驗工藝流程,還需要在清潔區(qū)域設置準備間,并與核心工作間之間設置雙扉傳遞窗,形成合理的物流程序。根據(jù)生物安全的基本理念,所有污染物在離開核心工作間前必須進行安全處理,因此無需設污物專用走廊。
目前,一些單位在建設負壓狀態(tài)BSL-2/ABSL-2實驗室時希望配置樣品庫和淋浴間。對于樣品庫和淋浴間,建設單位可以另外獨立設置,與每一個實驗室捆綁建設應該不是提倡的方向,否則會使實驗室建設復雜化,同時也會造成資源浪費,特別是樣品庫,分散設置會給病原微生物的管理增加難度。
對于地市級以下的單位,基于職能與能力定位,以及經(jīng)濟條件等因素,通常是建設很少量的負壓狀態(tài)實驗室,在這種情況下,將整個單位的樣品庫與某個實驗室一體化建設也是可行的,但必須處理好人流與物流的關系,平面布局的設計應保證樣品庫處于公用并安全的狀態(tài),不能受實驗室的自身狀態(tài)所牽制。至于淋浴間,建設單位也可根據(jù)具體情況適量設置,但需要合理處理人流與相應區(qū)域之間的關系。配置淋浴間的實驗室,平面布局的設計宜滿足下列要求:人員進入時可不經(jīng)過淋浴間,按更衣室—緩沖間—核心工作間的途徑進入;離開時可實現(xiàn)先進淋浴間,后進更衣室,按核心工作間—緩沖間—淋浴間—更衣室的途徑離開。
由于在設置樣品庫和淋浴間的同時也增加了人流、物流的復雜程度,特別是在給定的、局限的建筑條件下,要兼顧各方面的邏輯關系,合理處理平面布局,往往會遇到較大的困難。樣品庫的設計還需考慮夏季通風降溫的措施。
2、通風與氣流
既然選擇了負壓狀態(tài)的BSL-2/ABSL-2實驗室,其前提是實驗室空氣中有病原微生物污染的隱患,因此不應采用循環(huán)空氣,即應采用全新風系統(tǒng)。
2.1 整體區(qū)域氣流組織 在實驗室整體區(qū)域內(nèi),為防止有害因子無序或逆向擴散,污染相對清潔的區(qū)域和外部環(huán)境,氣流方向應由清潔區(qū)流向污染區(qū),形成定向的氣流組織,如:清潔區(qū)—緩沖間—核心工作間—排出至室外。
2.2 核心工作間氣流組織 核心工作間是污染風險最高的區(qū)域,為降低實驗操作人員遭受污染的幾率,氣流應從相對清潔處送入,流經(jīng)工作人員后流向污染源,從污染源方向排出,保證工作人員處于上風向。
送、排風口的布置方式直接決定氣流組織的形式。氣流組織應遵循使室內(nèi)氣流死角和渦流降至最小程度的原則。風口布置可采用對側上送下排或對側上送上排方式,無論采用哪種方式,送風口應盡量貼近相對清潔側頂棚邊緣處,排風口應設于對側下方墻體或上方頂棚邊緣處,形成相對均勻的定向氣流。局部排風裝置操作窗口的吸入氣流方向應與房間氣流方向一致,避免房間氣流對局部排風氣流造成橫向干擾。送風口不得設置于生物安全柜等局部排風裝置的上方以及頂棚中央,一是避免送風氣流對局部排風氣流造成縱向干擾;二是避免形成較大的死角和渦流。
3、室內(nèi)環(huán)境指標
3.1 負壓狀態(tài)BSL-2實驗室氣壓 為保證相鄰相通區(qū)域之間的空氣由潔凈區(qū)流向污染區(qū),形成比較可靠和穩(wěn)定的定向氣流,區(qū)域之間應保持一定的壓力梯度(負壓),通常,可靠的壓力梯度應不小于10Pa。由于室內(nèi)氣壓的正常漂移值允許在±5Pa之間,因此,實際調試值宜不小于-15Pa。
對于采取機械通風的緩沖間,空氣壓力(負壓)可按-10Pa設計;核心工作間的壓力應提高一級梯度,因此,空氣壓力可按(-10Pa)+(-10Pa)=-20Pa設計。結合±5Pa的正常漂移值,實際調試壓強宜控制在-20Pa~-30Pa。按照上述情況進行逆向推算驗證,從核心工作間至緩沖間再至清潔區(qū)(外部環(huán)境),各相鄰相通區(qū)域之間的壓力梯度可保證不小于-10Pa,符合生物安全的一般要求。
3.2 負壓狀態(tài)ABSL-2實驗室氣壓 《實驗室生物安全通用要求》規(guī)定ABSL-2實驗室動物飼養(yǎng)間的室內(nèi)氣壓應控制為負壓。
對于動物飼養(yǎng)間與核心工作間合并使用的,同上述3.1,緩沖間可按-10Pa設計,動物飼養(yǎng)間(核心工作間)的壓力可按-20Pa設計。
對于設置獨立動物飼養(yǎng)間的,若飼養(yǎng)間的緩沖間與核心工作間的緩沖間處于并列狀態(tài),即出入口位于同一個壓力區(qū)域,則動物飼養(yǎng)間及其緩沖間的壓力可等于或大于與核心工作間及其緩沖間的壓力。因此,動物飼養(yǎng)間和核心工作間的壓力可按-20Pa設計,其各自緩沖間的壓力可按-10Pa設計。
對于動物飼養(yǎng)間與核心工作間相鄰相通,人員經(jīng)過核心工作間進入飼養(yǎng)間的,緩沖間的負壓應高于核心工作間一個梯度,飼養(yǎng)間的負壓高于緩沖間一個梯度。因此,核心工作間的負壓可按-20Pa設計,緩沖間的負壓可按-30Pa設計,飼養(yǎng)間的負壓可按-40Pa設計。
3.3 其他指標 BSL-3實驗室要求在正常情況下相對濕度宜控制在-30%~-70%范圍內(nèi),在消毒狀態(tài)下相對濕度應能滿足消毒滅菌的技術要求;實驗室的溫度宜控制在-18℃~-26℃范圍內(nèi);在安全柜開啟情況下,核心工作間的噪聲應<60dB(A);實驗室防護區(qū)的靜態(tài)潔凈度應不小于8級水平。上述要求是針對病原微生物實驗活動以及職業(yè)衛(wèi)生提出的通用要求,也是基本要求,于對完全密閉并采用人工氣候的負壓狀態(tài)BSL-2 /ABSL-2 實驗室應同樣適用。需要特別說明的是潔凈度問題:
(1)現(xiàn)有相關標準和規(guī)范對于BSL-2 /ABSL-2實驗室沒有潔凈度要求,同時,實行空氣凈化需要增加投資和運行費用;
(2)8級潔凈度即日常所稱的10萬級潔凈度,是較低的潔凈水平,較容易實現(xiàn);
(3)潔凈環(huán)境有利于延長生物安全柜的使用壽命,也有利于保護樣品和保證實驗質量;
(4)緩沖間的作用是減少相鄰相通區(qū)域之間環(huán)境參數(shù)的丟失,若采取凈化措施將有利于其功能的發(fā)揮,但會增加相應費用。是否采取凈化措施,建設單位可根據(jù)自身情況進行選擇。
4、小結
p2實驗室可以呈常壓狀態(tài),也可以呈負壓狀態(tài),但不得呈正壓狀態(tài)。是否建設負壓狀態(tài)的實驗室,建設單位可根據(jù)實驗內(nèi)容、經(jīng)濟條件等因素作出選擇。
《實驗室生物安全通用要求》對常壓狀態(tài)BSL-2 /ABSL-2實驗室的建設要求作出了比較明確的規(guī)定,并且易于理解,實施難度較小,但對負壓狀態(tài)BSL-2 /ABSL-2實驗室沒有作出規(guī)定。從各地實驗室建設情況看,常壓狀態(tài)實驗室基本符合標準要求,負壓狀態(tài)實驗室存在的問題比較多。實驗室建設在沒有單一標準或規(guī)范支持的情況下,可以運用多領域的標準與規(guī)范,以及相關學科的知識進行工程分析與設計。相對于常壓狀態(tài),負壓狀態(tài)實驗室的基本要求更為復雜,其功能分區(qū)、氣流組織、人流物流、環(huán)境參數(shù)等,不僅應符合生物安全理念和實驗工藝要求,而且應符合暖通工程、建筑工程等基本原理與要求。
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