生物潔凈實驗室的設(shè)計探討 ? ? ?上海

一、平面布局（**屏障）
設(shè)計根據(jù)實驗場所提供的場地空間，設(shè)計微生物實驗區(qū)，以建筑面積為23m2為例。應(yīng)設(shè)有一個P2主實驗室，一個一更緩沖間，一個二更緩沖間，一個洗刷**間。設(shè)計充分利用現(xiàn)有的空間，根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范和實驗場所的特殊要求進(jìn)行平面布置。考慮生物安全實驗室應(yīng)同時實施**屏障和二級屏障的要求，其中**屏障主要體現(xiàn)在微生物實驗區(qū)的平面布置和維護(hù)結(jié)構(gòu)方面，二級屏障主要體現(xiàn)在空調(diào)凈化系統(tǒng)方面。在平面布置方面把人流和物流分隔開，防止人和物的交叉感染：實驗操作人員通過一更緩沖間和二更緩沖間進(jìn)入P2主實驗室；實驗物體通過兩個互鎖式傳遞窗進(jìn)出P2主實驗室，其中一個互鎖式傳遞窗設(shè)在主實驗室和準(zhǔn)備間之間，另外一個設(shè)在主實驗室和洗刷**室之間，保證了潔凈物不受感染，同時保證了污染物盡快傳進(jìn)洗刷**室進(jìn)行****。整個平面布局完全能夠滿足國家規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)和實驗場所終要求，而且充分利用了實驗場所劃分的建筑空間，按照實驗室操作程序的要求配備了各種功能的房間，操作路線方便快捷，每間實驗室的平面尺寸都是按照各種實驗功能分配的。
二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、裝潢裝飾
設(shè)計上將實驗室主體框架為彩鋼板玻璃隔斷，顏色為啞白色，彩鋼厚度每面0.426mm，彩鋼巖棉夾芯板防火等級為不燃燒；聚苯乙烯彩鋼夾芯板防火等級為阻燃。隔斷玻璃厚度為5mm；為防止沉積灰塵窗料使用R25mm鋁合金圓弧壓線；所有二維連接處的內(nèi)側(cè)均使用R50mm鋁合金內(nèi)圓角，暴露在外的二維連接線的外側(cè)則用R100mm鋁合金外圓角連接；彩鋼板的三維連接處使用三維接點(diǎn)過渡，而彩鋼板與墻面地面則用鋁合金槽鋁聯(lián)接。吊頂材料亦為彩鋼板。微生物區(qū)室內(nèi)地面采用進(jìn)口PVC材質(zhì)無縫隙焊接、具有耐腐蝕、耐磨性強(qiáng)、平整度好、容易清洗的特性。地面地角線用陰角鋁材裝飾，美觀且嚴(yán)密性好。整體實驗室通過科學(xué)設(shè)計、精心施工、將使實驗室內(nèi)形成堅固、無縫、平滑、美觀、不反光、不積塵、不生銹、防潮、**、性能優(yōu)良的無菌表面和內(nèi)殼，從而解決了氣密性和保潔等問題。所有物料均按設(shè)計圖紙在工廠加工成型，運(yùn)至現(xiàn)場組合快速安裝而成。室內(nèi)所有設(shè)備均嵌入墻內(nèi)，使整間實驗室墻面均光滑平整無縫，防止積塵，方便清潔、**。
三、微生物實驗室基本配置
凈化實驗室除了解決空氣凈化的問題以外，還要盡可能多的為實驗工作提供方便，因此在設(shè)計上應(yīng)考慮一些必備的實驗室用器具。
1、互鎖式傳遞窗：在P2實驗室配有兩個傳遞窗。保證了實驗室物流的安全性。互鎖式傳遞窗內(nèi)有紫外線燈，當(dāng)污染過物品拿出實驗室前進(jìn)行**。互鎖式傳遞窗還保證了室外和室內(nèi)空氣的隔絕，方便了實驗人員的物品傳遞,減少了實驗人員進(jìn)出實驗室的次數(shù)。傳遞窗室內(nèi)室外都可控制。
2、自動閉門器：根據(jù)國家規(guī)范要求，在潔凈實驗室門上安裝有自動閉門器。
3、互鎖門：主實驗室設(shè)置一套兩門互鎖的電子互鎖，當(dāng)其中有一扇門未關(guān)時，另外一扇門將無法打開這樣就對進(jìn)入潔凈室內(nèi)的氣流起到緩沖作用。互鎖門還配置有應(yīng)急開關(guān)，當(dāng)發(fā)生意外事故時，按應(yīng)急開關(guān)方便實驗室人員盡快逃離現(xiàn)場。
4、多功能微電腦控制儀：作為實驗室的總控制柜，包括溫濕度調(diào)節(jié)及顯示、送排風(fēng)機(jī)的起停和起停的順序、照明開關(guān)、紫外燈控制等等。溫度調(diào)節(jié)顯示屏可準(zhǔn)確地顯示實驗室內(nèi)溫度,調(diào)節(jié)方便，溫度誤差小。
5、微壓差表：根據(jù)生物安全實驗室規(guī)范要求，P2實驗室配置一套微壓差控制系統(tǒng)，可顯示室內(nèi)外壓差量，并人為按要求控制壓差，根據(jù)室內(nèi)外壓差的變化調(diào)節(jié)壓差達(dá)到安全范圍內(nèi)。
6、插座：根據(jù)實驗室使用要求。在每間實驗室根據(jù)實驗用途的不同，應(yīng)配置足夠數(shù)量的單相插座和三相插座。插座均采用嵌入式，氣密型設(shè)計，選用進(jìn)口品牌多功能防塵、防水、防漏電組合電源插板，采用先進(jìn)工藝安裝。
7、紫外燈：考慮潔凈室的**要求，在P2主實驗室應(yīng)配置了兩支紫外**燈，方便實驗人員實驗前后的物理**。
（1）人體熱釋紅外感應(yīng)器：為方便實驗人員使用和節(jié)省電源，在緩沖間門口處安放有紅外線探測儀，感應(yīng)人體熱量，自動開啟風(fēng)機(jī)送出潔凈風(fēng)并自動延時關(guān)閉。
（2）洗刷臺及污水處理器：根據(jù)實驗室使用需要,在洗刷**間配有洗刷臺和污水處理器，水槽和下水軟管都為為耐酸堿的PP材料，水龍頭為實驗室專用三聯(lián)水龍頭。
（3）洗眼器和感應(yīng)水龍頭：根據(jù)規(guī)范要求，在微生物實驗區(qū)的洗刷臺上面配有洗眼器，在實驗人員眼睛萬一接觸危險物質(zhì)時，可用它沖洗眼睛。為方便實驗人員，感應(yīng)水龍頭可自動感應(yīng)人身熱量，放水并自動延時關(guān)閉。
（4）樣品車：為方便實驗室人員移動樣品和其它實驗用品，應(yīng)專門在洗刷**室內(nèi)配置小型樣品車，為不銹鋼結(jié)構(gòu)上下兩層，小巧方便推動。
（5）滴水車：根據(jù)實驗用品在洗刷**后還需晾干過程，應(yīng)在洗刷**室配置有滴水車，一些洗刷**后的器皿可放在滴水車上滴水晾干，滴水車下還配有水桶收集滴下的水分。滴水車可移動，為不銹鋼結(jié)構(gòu)。
（6）實驗邊臺：實驗室必須配置放置實驗設(shè)備和實驗用品的實驗臺，實驗臺面為耐酸堿的理化實芯板，滑道為材料。鋼木結(jié)構(gòu)，并在臺面下面配有抽屜和柜子方便放置實驗用品，美觀與實驗室整體相協(xié)調(diào)。
（7）生物安全柜（BSC-Ⅱ-A2）：根據(jù)生物安全實驗室的國家規(guī)范要求，P2實驗室應(yīng)配置一臺生物安全柜。生物安全柜是用于生物實驗室的主要隔離設(shè)備，可以防止有害懸浮微粒的擴(kuò)散。基于對人員、環(huán)境與試驗品樣品所提供的保護(hù)依其等級不同而有所差異。Ⅱ級A2型生物安全柜能夠提供對人員、試驗樣品、環(huán)境的**保護(hù)，應(yīng)用于對高危險微生物、有毒物質(zhì)和放射寡核苷酸的操作。Ⅱ級A2型屬前開門生物安全柜，通過垂直氣流來保護(hù)工作人員，通過多層HEPA過濾保護(hù)樣品，通過HEPA過濾排出氣體來保護(hù)環(huán)境。氣流通過HEPA進(jìn)氣過濾器從柜頂部沉降，氣體達(dá)到工作面后，約50%氣體被吸進(jìn)柜后部格柵中，其余氣體與室內(nèi)空氣在前格柵相遇，其中30%的空氣能通過HEPA排氣過濾器被排出，剩下70％空氣經(jīng)HEPA過濾與新風(fēng)混合共同形成一個無菌工作區(qū)，有效防止交叉污染。室內(nèi)空氣與HEPA過濾空氣相遇處產(chǎn)生氣體屏障，使工作人員和樣品得到隔離,保護(hù)實驗人員安全，樣品不受污染。
四、P2生物安全實驗室技術(shù)指標(biāo)（二級屏障）
生物潔凈室應(yīng)嚴(yán)格遵循中華人民共和國衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WS233---2002《微生物和生物醫(yī)學(xué)實驗室生物安全通用準(zhǔn)則》以及中華國內(nèi)GB19489-2004《實驗室生物安全通用要求》。裝配標(biāo)準(zhǔn)則根據(jù)各專業(yè)實驗室所從事生物因子分析過程的生物危害程度以及按中生物安全水平分級的辦法為用戶裝配不同級別的生物潔凈室，習(xí)慣上稱P1、P2、P3、P4或稱為**、二級、三級、四級。
1、分級標(biāo)準(zhǔn)
生物安全實驗室的分級

2、二級生物安全實驗室
制作的生物潔凈室為二級，按平面布局分為兩個緩沖間(可兼作更衣間)、一個操作間(面積有12.4M2)兩部分，其制作工藝必須滿足中華人民共和國衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WS233----2002：《微生物和生物醫(yī)學(xué)實驗室生物安全通用準(zhǔn)則》。主要技術(shù)參數(shù)如下：送風(fēng)口風(fēng)速：≥0.35m/s，潔凈級別七級；操作間與室外大氣壓之差（靜壓差）≥-5Pa；溫度23----30℃可調(diào)，總噪聲≤65db在生物潔凈室中溫度、靜壓差、電器部件的運(yùn)作、人體感應(yīng)系統(tǒng)、照明紫外、送風(fēng)、排風(fēng)均由微電腦控制箱控制。各種指標(biāo)均可以事先設(shè)定；在緩沖間使用人體紅外感應(yīng)系統(tǒng)，當(dāng)工作人員進(jìn)出無菌室時，風(fēng)機(jī)及凈化系統(tǒng)自動工作，對發(fā)塵物體強(qiáng)制進(jìn)行凈化作用。對可能產(chǎn)生致病微生物氣溶膠或出現(xiàn)濺出的操作均應(yīng)在生物安全柜中（Ⅱ級生物安全柜）進(jìn)行，并使用個體防護(hù)設(shè)備以及相關(guān)的**設(shè)施。
3、局部百級潔凈室
局部潔凈室中各主要部件規(guī)格及技術(shù)指標(biāo)如下：送風(fēng)口風(fēng)機(jī)：風(fēng)量3000立方米/小時，功率：0.45KW，全壓：380Pa，噪聲＜65dB；緩沖間風(fēng)機(jī)：2000立方米/小時，功率：0.18KW全壓：380Pa，噪聲＜52dB；凈化專用空調(diào)：KFR-35，空氣加熱器：3000W（三相）；送風(fēng)口高效過濾器：630*630*80mm（無隔板），初阻力≤240Pa，鈉焰效率≥99.99％，容塵量＞800g；緩沖間高效過濾器：484*484*80mm（無隔板），初阻力≤240Pa，鈉焰效率≥99.99％，容塵量＞500g。
五、凈化空調(diào)系統(tǒng)
微生物潔凈室設(shè)置凈化空調(diào)系統(tǒng)是為了建立一個溫、濕度適宜、空氣清新、無菌潔凈的微環(huán)境，以利于實驗操作。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)僅能對溫度起到一定的控制，潔凈度無法完全得到控制，因而導(dǎo)致病菌的滋生和繁衍。這樣的空調(diào)系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足微生物實驗室一個特定的潔凈環(huán)境的衛(wèi)生學(xué)要求。凈化空調(diào)系統(tǒng)通過一系列的技術(shù)措施精心設(shè)計后完全能夠做到控制實驗室內(nèi)溫度、塵埃、、有害氣體的濃度和氣流分布、保證室內(nèi)人員所需新風(fēng)量和室內(nèi)合理的氣流流向，并能維持整個微生物實驗室合適的梯度壓力及定向流動，**實現(xiàn)“無菌環(huán)境保障體系”的目的，減少實驗過程中一切潛在的感染風(fēng)險。結(jié)構(gòu)設(shè)計上還有一個突出特色是室內(nèi)大多數(shù)空調(diào)設(shè)備的維修保養(yǎng)均在室外進(jìn)行，減少非實驗人員進(jìn)入實驗室的機(jī)會，減少污染，提高實驗室的使用率。
1、凈化空調(diào)系統(tǒng)劃分
每個潔凈實驗室為獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)，并且緩沖間和凈化實驗室都是分開的獨(dú)立空調(diào)，防止實驗時的內(nèi)部交叉感染和防止危險氣體向外泄漏。
2、空氣處理凈化過程
室內(nèi)回風(fēng)由中效過濾器回風(fēng)口(回風(fēng)口采用獲得國家**的定風(fēng)向可調(diào)風(fēng)量回風(fēng)口，可以在實驗室內(nèi)很方便的拆卸更換濾料)。通過回風(fēng)管回到凈化組合式空氣處理機(jī)的回風(fēng)段，經(jīng)冷卻或加熱，再經(jīng)過機(jī)組內(nèi)的初、中效過濾器（過濾器置于機(jī)組正壓段）由送風(fēng)管送至配有高效過濾器的送風(fēng)末端后送出。室外新風(fēng)經(jīng)過慮處理后進(jìn)入凈化組合式空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)混合段與室內(nèi)回風(fēng)混合。再經(jīng)衛(wèi)生型凈化組合式空氣處理機(jī)進(jìn)行溫濕度處理后統(tǒng)一送入潔凈區(qū)。
3、送風(fēng)方式及氣流組織形式
實驗室末端送風(fēng)采用專用484送風(fēng)靜壓箱。送風(fēng)靜壓箱內(nèi)滿布進(jìn)口高效低阻無隔板高效過濾器，底部裝有送風(fēng)擴(kuò)散孔板（擴(kuò)散孔板與實驗室天花板相接處平整無縫）；局部百級實驗室配有層流罩采用垂直層流的氣流組織形式，其外形尺寸為1240x635，內(nèi)部滿布高效過濾器，底部裝有均流擴(kuò)散孔板。潔凈室內(nèi)回風(fēng)為四角底部回風(fēng)保證了室內(nèi)氣流的充分流動，帶來很好的稀釋效果。緩沖間采用高效送風(fēng)口上送下回風(fēng)亂流氣流組織形式，為墻面單側(cè)底部回風(fēng)。
1、壓差控制：P2實驗室的負(fù)壓成梯度分布，氣流從清潔區(qū)向半污染區(qū)到污染區(qū)流動，室內(nèi)負(fù)壓能達(dá)到大于負(fù)10Pa。
2、排風(fēng)系統(tǒng)：為保證壓差的實現(xiàn)，在P2實驗室的準(zhǔn)備間和操作間設(shè)置了一套排風(fēng)系統(tǒng)，外排風(fēng)通向建筑物的屋頂，系統(tǒng)上設(shè)置了風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。洗刷**間設(shè)有局部排風(fēng)系統(tǒng)，保證洗刷**間空氣清新。通過一系列的空氣控制，包括進(jìn)入室內(nèi)空氣的凈化處理，一定的新風(fēng)量和排風(fēng)負(fù)壓的控制等措施，向?qū)嶒炄藛T提供了安全、潔凈的空氣環(huán)境。
3、凈化空調(diào)機(jī)組選型
凈化實驗室及緩沖間選用凈化組合空調(diào)機(jī)組，該機(jī)組主要特點(diǎn)如下：
（1）機(jī)組皆由雙層面板組成，達(dá)到佳的絕熱和消音效果。平均噪音吸收系數(shù)R=39dB，框架設(shè)計為密封的小巧型碳鋼；整機(jī)成形易清潔、耐腐蝕，不銹蝕。
（2）機(jī)組所采用的表冷器，其鋁翅片表面還涂有一層親水防腐涂層，因而不易形成水珠，提高了熱交換效率，同時也不易積水、長菌。
（3）機(jī)組采用不銹鋼集水盤，對積水盤的排水采用壓力排水代替水封的措施，無論表冷器處于何種工況運(yùn)行，均可順暢排走凝水有效地避免了凝結(jié)水倒灌。
（4）過濾器的選用；粗效過濾器采用大容塵量的板式過濾器，進(jìn)口玻纖濾料，堅固耐用，有清洗型及可換型兩種型號選擇，截留效率可達(dá)75%以上。中效過濾器采用低阻力的過濾器，過濾材料為超細(xì)聚丙烯纖維濾料，不會產(chǎn)生再污染現(xiàn)象，對末端的高效過濾器起到很好的保護(hù)作用。過濾器框架結(jié)構(gòu)合理，與箱體內(nèi)壁焊接牢靠，嚴(yán)格密封無泄漏，且過濾器裝卸操作方便。
六、配電系統(tǒng)
工程配電系統(tǒng)設(shè)計范圍為實驗室的照明及動力系統(tǒng)和微生物實驗室空調(diào)機(jī)組的供配電系統(tǒng)。設(shè)計以《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、《低壓配電設(shè)計規(guī)范》、《民用建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》、《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》、《實驗室生物安全通用要求》、《微生物和生物醫(yī)學(xué)實驗室生物安全通用準(zhǔn)則》以及實驗場所提供的招標(biāo)文件為設(shè)計依據(jù)。
1、實驗室配電：設(shè)計為生物安全實驗室設(shè)立配電分箱一個，由配電總箱引單獨(dú)回路配電，從而保證實驗室用電可靠、安全。另外，對其他輔助實驗室的配電，采用與微生物安全實驗室分開敷設(shè)的模式進(jìn)行，從而進(jìn)一步保證生物安全實驗室用電可靠；主實驗室的照明配電與插座配電分開。
（1）負(fù)荷等級、供電系統(tǒng)及供電電源：依據(jù)設(shè)計規(guī)范的要求本系統(tǒng)采用TN-S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，為每個凈化實驗室提供一個電源箱與微電腦控制儀配套。凈化空調(diào)的室外機(jī)、空調(diào)風(fēng)機(jī)、外排風(fēng)機(jī)、加熱制冷配件都通過微電腦控制儀和微電腦電源箱配電控制。
（2）導(dǎo)線的選擇及線路敷設(shè)方式：電源箱的進(jìn)線回路選用ZRBV-220V型電線，為耐火電線，敷設(shè)于線槽內(nèi)再穿阻燃線管引至用電設(shè)備。
（3）配電設(shè)備及安裝方式：電源箱可掛墻也可嵌入式安裝，位置可根據(jù)現(xiàn)場條件安裝，方便電源的操作和維修；所有開關(guān)、插座均采用嵌入式安裝。
（4）照明系統(tǒng)：根據(jù)規(guī)范要求，實驗室內(nèi)照明采用吸頂式潔凈密閉燈，實驗室內(nèi)無強(qiáng)烈反光，照度滿足國家相關(guān)規(guī)范要求。考慮美觀需要走廊為嵌入式格柵燈盤。每間實驗室配有單獨(dú)控制開關(guān)，安裝在方便房門出入口處。走廊開關(guān)為異地控開關(guān)，安裝在走廊的兩端。
2、通訊系統(tǒng)：可根據(jù)實驗場所的需要安裝與外部通訊的系統(tǒng)，比如電話，傳真，網(wǎng)絡(luò)等等。