生物安全實驗室設計和施工注意事項,生物安全實驗室是研究病毒、細菌等各種致病因子的特殊建筑物,實驗室工作人員在處理病原微生物、含有病原微生物的實驗材料或寄生蟲時,為確保實驗對象不對人和動植物造成生物危害,確保周圍環(huán)境不受其污染,對實驗室和動物實驗室的設計與建造都有特別的要求。
依據(jù)實驗對象的危害程度,一般把生物安全實驗室分為四級,其中一級對生物安全隔離的要求較低,四級較高,生物安全實驗室的分級中三級和四級屬于高級別生物安全實驗室,有時也稱為生物安全潔凈室,即常說的P3、P4實驗室。
一級對人體、動植物或環(huán)境危害較低,不具有對健康成人、動植物致病的致病因子。
二級對人體、動植物或環(huán)境具有中等危害或具有潛在危險的致病因子,對健康成人、動物和環(huán)境不會造成嚴重危害。有有效的預防和治療措施。
三級對人體、動植物或環(huán)境具有高度危險性,主要通過氣溶膠使人傳染上嚴重的甚至是致命疾病,或?qū)又参锖铜h(huán)境具有高度危害的致病因子。通常有預防治療措施。
四級對人體、動植物或環(huán)境具有高度危險性,通過氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明,或未知的、危險的致病因子。沒有預防治療措施。
較近幾年以來,特別是“非典”疫情發(fā)生之后,不少科研單位、高等學校、醫(yī)院、商檢和衛(wèi)生防疫部門都已經(jīng)建設了或正要建設生物安全實驗室。由于生物安全實驗室的專業(yè)性強,加上我國相應的規(guī)范標準不完善,建設方也缺乏相關經(jīng)驗,在建設中難免存在一些問題,需要注意以下幾點:
實用性方面
(1)對于高級別的生物安全實驗室,由于其造價昂貴,不宜盲目攀比建設,避免造成浪費。在立項建造生物安全實驗室前,首先應對實驗室的主要用途,基本的性能指標,以及建造實驗室的目的等有透徹的了解。要根據(jù)試驗對象的危害性確定生物安全實驗室的等級,不能盲目的追求高等級,因為級別越高,建造和運行費用也越高。
(2) 要平衡初次投資和運行費用之間的關系,不能只追求很低的初投資,選擇廉價的設備或簡易的系統(tǒng)形式,而忽略了運行費用,避免出現(xiàn)建得起而用不起的尷尬情況。設計時要進行壽命周期費用(life cycle costing)分析方法,經(jīng)技術經(jīng)濟分析后選擇合理、經(jīng)濟的設計方案。
平面布局
(1)國家對生物安全二級實驗室建設要求不是很嚴,如可以開設窗戶,采取自然通風,不設空氣凈化裝置,對實驗室正負壓差也無要求,人流、物流通道共用等。平面布局應實用,不易太復雜,太過復雜只能增加使用中的不便,起不到實際作用;
(2)各功能區(qū)面積要足夠大,要考慮工作臺、儀器設備的擺放和操作使用空間等,功能區(qū)要依據(jù)實驗的程序設置,在實驗過程中不走回頭路,平面布局要合適,減少初投資和管理難度,要有宜于空氣流向和空氣潔凈度。因此,一個完善合理的布局非常重要,這就要求業(yè)主和設計方要有對生物安全的充分理解以及相互之間的充分溝通。
通風系統(tǒng)
(1)設計合理,使氣流流向合理,不留死角或使其較小。生物安全實驗室要求氣流必須從清潔區(qū)流向污染區(qū),室內(nèi)送風口和排風口的位置應使氣流停滯的空間降到較小,室內(nèi)排風口應設置在較危險區(qū)域,單側(cè)布置,不得有障礙。送風口不能對著生物安全柜吹,送風氣流和生物安全柜工作窗口的保護氣流互相干擾,將會使致病因子的泄露。
(2)密閉性能可靠,包括實驗室圍護結(jié)構的密封性和空調(diào)通風管道的密封性。圍護結(jié)構的密封性差主要是在門窗部位,建議窗戶采用自然光照,設計建設成不能開啟的,這樣可以達到很好的密封,也能節(jié)省以后的運行費用,自然光照有利于實驗室人員準確觀察顏色。再就是隔墻的連接處密封性,空調(diào)通風管道的制作要規(guī)范符合要求,密封材料要合格。這些都是生物安全實驗室要求的基本原則。
(3)排風系統(tǒng)的過濾器安裝位置要合理,不能把高效過濾器安裝在排風機的正壓端,這不能滿足污染的排風段必須負壓的要求。
(4)高效過濾器的更換和檢漏,特別是排風高效過濾器。排風高效過濾器更換前必須首先消毒滅菌,設計和安裝時必須考慮消毒問題,同時便于更換。為了確保環(huán)境安全,排風高效過濾器也應考慮檢漏的可能性,或采取其他確保不泄露的措施。我國很多P3實驗室沒有做到這一點。
(5)室內(nèi)安裝分體空調(diào)或立柜式空調(diào)器,這在生物潔凈室中是不允許的,因為空調(diào)器中的換熱器事實上是一個微生物孳生裝置,嚴重污染實驗室環(huán)境。有的雖然把分體空調(diào)或立柜式空調(diào)器安裝在鄰近房間,用風管進行送風。但由于高級別生物安全實驗室必須采用直流風,而普通空調(diào)的換熱器是按室內(nèi)循環(huán)風設計,達不到直流風要求的壓差,再加上為了降低造價,設備容量沒有富裕,根本達不到要求的室內(nèi)溫度。在高級別生物安全實驗室做實驗需要穿特制的防護服,有時需要穿多層,如果溫度達不到要求,實驗人員的感受會可想而知。
設備備用問題
(1)設置備用電源。應設置有備用電源,以防在電網(wǎng)突然停電時應急。實驗室的門設計安裝有互鎖功能時,條件不具備時需要另設不間斷電源,不間斷電源的供電能力要求不少于45分鐘。
(2)排風機的備用問題。為了保證實驗室內(nèi)在任何情況下都保持負壓,三級、四級生物安全實驗室的排風系統(tǒng)要求應設置備用排風機,但很多工程沒有設置。更有甚者排風系統(tǒng)沒有備用風機,但送風設置了備用風機。
調(diào)節(jié)和控制功能
系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制功能。為了保證實驗室內(nèi)各個區(qū)域內(nèi)的壓差和壓力梯度,送風和排風系統(tǒng)上應安裝必要的風量調(diào)節(jié)裝置,不能用普通調(diào)節(jié)閥代替。沒有完善的自控系統(tǒng),缺少應對突發(fā)事件的能力,也是目前實驗室的一個主要問題。雖然驗收時各區(qū)域的壓力梯度可以調(diào)整到滿足要求,但在實際運行過程中,由于高效過濾器阻力變化,缺乏專業(yè)運行管理人員等原因,沒有自控系統(tǒng)的實驗室不能確保壓力梯度。因此必須重視生物安全實驗室的自控系統(tǒng)。
竣工檢測
生物安全實驗室竣工后,必須經(jīng)過國家授權的檢測機構的檢測,這是很重要的一個環(huán)節(jié)。檢測的內(nèi)容應包括實驗室的嚴密程度、各個功能區(qū)之間的負壓值、氣流流向、氣流速度、換氣量、高效過濾器檢漏、潔凈度級別、自控系統(tǒng)等。
其他注意事項
不能把生物安全實驗室建成正壓實驗室,應按規(guī)定安裝防火閥,嚴禁用凈化工作臺來代替生物安全柜,嚴禁用安全柜的排風代替房間排風等。普通凈化工作臺與生物安全柜工作原理和用途完全不同,普通凈化工作臺無法保護人體免受微生物感染,所以二者不可替代。