【实验室设计】有关P3实验室设计的点滴体会

 

为给专家、科研人员创造条件,公司决定建立P3实验室。P3实验室是危险度级别为3级的生物安全实验室,习惯上使用P3来反映危险度从低到高的分类。P3实验室的设计是以保护操作者、保护制品、保护环境为目的。


P3实验室的标准做法是采取二次隔离。一次隔离是在操作危险微生物的场所采取把危险微生物隔离在一定空间内的措施,既是一次隔离。一次隔离也就是危险微生物和操作者之间的隔离,是以防止操作人员被感染为目的。具体设备是生物安全柜加个人防护设施,实验须在安全柜内进行。二次隔离是为了防止病原体从实验室漏到外部环境中去而把实验室和外界隔断,也就是实验室与外界之间的隔离,是以防止实验室外的人被感染为目的的隔离。

二次隔离是负压隔离。它是以排风机的排风能力为核心;以严格的气密度为条件:以多重自动%手动保护为手段确保负压的正常维持。生物危险的事件几乎都发生在实验室中。原因是生物安全实验操作中极易发生生物学危险气溶胶的途径太多,有资料研究总结如下:

(1)吸球%吸管操作。由吸管中向外排液,用力过猛会使液滴飞溅,弹离液体或固体培养基表面释放出大量微粒;或当吸管末端含有物快排尽时,可能产生气泡,尤其是富于蛋白性悬液更易形成气泡,而气泡破裂形成气溶胶。

(2)离心沉淀时,沉淀管装量太满,管盖未盖或不严,以及离心操作过程中离心管破裂,都可导致气溶胶散播。

(3)注射器操作时,当抽吸后或者拔出时,注射器针头由于颤动而散发出微粒。

(4)用接种针去粘沾液体时,液柱断裂。

(5)镜检涂片时,液丝断裂。

(6)传染性材料倾注出来。

(7)打开培养器皿盖时,盖内壁往往有传染性凝结水薄膜,因破裂而散发气溶胶。

(8)开安瓶时,如瓶内为液体,则当锉刀锉断瓶颈后,即可能发生气溶胶;如瓶内为干燥的活菌或菌种,特别是用真空融封的,更易产生气溶胶。

(9)机械振荡和超声振荡,或者研磨、浸解、拔出研磨柱时,都可形成气溶胶。

(10)装有液体容器的破损或液体溢出。

(11)用超声波清洗机清洗污染器具时,也可能发生大量气溶胶。

(12)在粗糙的培养基表面涂布菌液时。

(13)高压灭菌器在灭菌前的排气。

(14)从玻璃瓶或离心管上拔出棉塞时。

(15)处理关过受感染动物的笼子。

所以对P3实验室中的器具、仪器仪表、设备及其操作等均有严格的要求。上述操作均应在隔离器内进行。一次隔离实行的越严格越充分,二次隔离的危险和难度就越小。

 

 
设计中的有关考虑    

2.1 一次隔离设备情况

P3实验室里一次隔离设备配备的是美国B2型生物安全柜。该生物安全柜不使用循环风,为全排型。其排风由两部分组成,一部是安全柜内部通过操作区的层流送风,使制品在百级环境下操作,这部分风量约占柜总排风量的60%,另一部分是通过操作窗口从外部吸入安全柜的排风道入口,使操作过程的气流保持在柜内不向外漂移而直接流入安全柜的排风道,这部分约占柜总排风量的40%。当操作窗口为正常开启度8寸时则保持安全的吸入风速0.5m/s。当操作的动作幅度大或快都会出现扰动气流,超过报警线的操作更是危险的感染源之一。

 

2.2 P3实验室的气流方向为单方向流动

在P3实验室的平面布局上明确人、物、洁净、污染的进出路线,明确划分出清洁区、半污染区和污染区。以污染区为核心经过多重屏障(须经双层连锁气闸门)和洁净区分离。污染区压力最低以保证气流是从洁净区——半污染区——污染区,即从低污染度流向高污染度。该实验室试验间负压为-40Pa,准备间为和实验室的排风均经过两道高效过滤器后的负压管道到二楼顶上以>12m/s的风速排向空中,达到防止病原体从实验室中逃逸的目的生物安全柜-25Pa,气闸间为-15Pa,内更间为-5Pa,室压力形成一定梯度保证气流单方向流动。

 

2.3 P3实验室的空调系统独立而复杂

独立是指一个在分隔的独立区域专门作的一个空调系统;复杂是空调系统要和一次隔离的设备混合完成二次隔离且在系统配置上有变风量阀件和自己设计的带灭菌装置的排风高效过滤器等。生物安全柜的位置不仅与门口、走道有关也与风口位置有关,同样不能产生扰动、逆向、上升气流使操作者受到感染;生物安全柜安装后要进行调试以达到规定的指标,其中各运行状态的风量调整与空调密切相关,排风量约2000m3/h*台,它会导致房间的排风波动,严重影响着房间的负压值。房间小而风量变化大给设计带来很大难度。排风与生物安全柜须互锁;房间不许有瞬时正压的出现,排风与送风须互锁;在就是文丘里阀的使用。菲尼克斯的文丘里阀专门适合通风厨和生物安全实验室的使用。它有最灵敏快速的反应速度在)秒之内,足以保证消除房间正压的产生。文丘里阀分为变风量型、双稳态型和定风量型。变风量阀可满足P3实验间的变风量控制要求又达到尽可能的节约能量。变风量阀的应用还解决了排风口不能多设的问题。在旧建筑中砖混结构墙洞不能开大开多,排风口的设置中充分利用了双层三七墙的特点,将两级高效过滤器以离污染源最近的距离连续码放,做到使污染风道最短。为完成消毒程序而装设了严格的气密阀。P3实验室的空调为全新风系统,为了保证实验室试验过程的连续运行采用了一备一用的送排风装置,等等。

 

2.4 P3实验室的其他设施均严格控制

我所的P3实验室电气实行双路供电,不设真空管线、给水、排水、工厂蒸汽

等。对P3专用脉动真空消毒器设备的给排水、蒸汽、真空排气等均由设备自身处理达标后方可排放。实验室必需的CO2气体管线设有在线过滤器和止逆阀,由机房进入P3准备间。各种设施的设置和安装均不能破坏P3实验室的气密性。P3实验室的自控系统为分布式控制,有上位机、下位机和通讯系统。有对负压通风的控制、显示、报警,温度湿度的控制(恒温恒湿机组)显示,对恒温室的连锁控制和温度显示,由于采用了文丘里阀和电动气密阀对风量的调节、负压的维持、各运行工况的转换提供了保证,在自控室对P3实验室的运行状况可以一目了然并进行操作。

 

2.5 P3实验室的安全使用除设计之外要验收合格,要严格操作管理。

如生物安全柜的各项测试验证、P3消毒锅的灭菌排放达标验证、空调系统的房间负压及排放达标验证等。实验过程禁止危险操作,必须严格执行《生物安全手册》。

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