加强型生物安全二级实验室是指在普通型生物安全二级实验室的基础上,设置缓冲间、机械通风系统、排风高效过滤等且有明确负压或压力梯度要求的实验室,之前被称为负压BSL-2实验室或P2+实验室。2017版《病原微生物实验室生物安全通用准则》中将其定义为加强型生物安全二级实验室。加强型BSL-2实验室在普通型BSL-2实验室的基础上增加了负压(实验室内相对于外部为负压),实验室内的气流定向流动(从相对清洁区流向相对污染区),实验室内被污染的空气经过高效过滤后及时排出,防止实验室内可能存在的生物污染外溢,确保实验室周围环境的安全。
一、实验室通风空调系统设计
加强型医学BSL-2实验室采用独立于其他普通实验室的通风空调系统,如果设计两个加强型医学BSL-2实验室,可共用一个送风系统,但不宜共用一个缓冲间(会增加压力控制难度)。核心工作间宜采用全新风系统,送入室内的空气全部来自室外,室外空气经处理后送入室内,然后全部排出室外,无回风管,不宜采用循环风。缓冲间和防护服更换间与核心工作间可共用一个送排风系统。实验室通风空调系统的送、排风过滤器均不应使用木制框架;实验室通风空调系统中须要清新的通风管道应采用耐腐蚀、耐老化、不吸水、易消毒灭菌的材料制作。
送风系统新风口的设置应符合下列规定:新风口高于室外地面2.5m以上,并应远离污染源;新风口应采取有效的防雨、防鼠、防虫措施。送风系统宜设置初、中、高三级空气过滤,并应符合下列规定:第一级是初次过滤器,可设在空调箱内;第二级是中效过滤器,宜设在空气处理机组的正压段,这是为了防止经过中效过滤器的送风再受到污染;第三级是高效过滤器,应设置在系统的末端,即房间送风口处,防止送风管道污染及便于高效过滤器的更换。初次和中效过滤器起到预过滤的作用,从而延长高效过滤器的使用寿命。初、中效过滤器一般3~6个月更换一次,高效过滤器的更换根据其使用效果而定。
加强型医学BSL-2实验室核心工作间主要用于致病性较强的病原微生物的实验操作,排风系统应安装高效过滤器来确保防护效果。核心工作间排风口是污染最集中的地方,为了尽量减少对排风管道壁的污染,高效过滤器宜安装在核心工作间排风口处,以免对管道内部不易清洁的部位造成污染。核心工作间高效过滤器的安装必须按设计要求精心施工,确保边框无泄漏,还要便于更换和清洗。通过监测高效过滤器的阻力,来判断是否要更换。此外,核心工作间排风口下边缘距离地面宜在0.1~0.15m之间,上边沿高度不宜超过地面之上0.6m,排风口风速不宜大于1m/s。排风管道是负压管道,有可能被致病因子污染,要定期进行消毒处理。实验室排风机宜设置于室外排风口附近,室外排风口处应安装保护网和防雨罩,室外排风口与新风口最好不在同一面墙上,若同墙应保持一定的距离并错高设置。
核心工作间的排风口发挥着重要的安全作用,如室内不安装独立排风口,仅利用室内生物安全柜的排风装置代替室内排风口,一旦设备操作不当、发生故障,可能导致室内正压或气流逆转,所以不能用生物安全柜等其他负压排风装置代替室内排风口。
核心工作间的送排风优先采用上述下排,上述下排气流组织对污染物的控制远优于上述上排气流组织形式,如果核心工作间很难改造为下排风,也可采用上述上排;送排风口的数量根据实验室具体情况而定。
缓冲间的送排风可为上述下排也可上述上排,设计一个送风口和一个排风口,送风口宜采用高效过滤器,排风口也宜采用高效过滤器(因为工作人员在此脱去外层防护服隔离衣)。防护服更换间的压力应为低压(防止室外尘埃的进入),可设计一个送风口(上送),不必设排风口,送风口宜采用高效过滤器。
负压生物安全实验室的核心措施是通过排风维持负压。检验科和第三方医学实验室的加强型医学BSL-2实验室可根据自身实际情况选择送排风机组配置。通常选择一台送风机组即可,排风机有如下选择方式:一台排风机组,当风机发生故障时,室内负压得不到保障,但节约成本;两台排风机组,互备运行,保险安全系数较高,成本较高,BSL-3要求采用此模式。送排风机的额定风量一定要有余量,当出现压力故障时,可通过调节送、排风量,维持稳定的负压和压力梯度。
生物安全柜采用室内取风,其排风管道并入核心工作间的排风管系统,通过控制系统联锁控制排风。如生物安全柜和核心工作间为各自独立的机械排风系统,一旦生物安全柜的排风系统出现故障,而核心工作间的排风系统仍继续排风,将会导致生物安全柜内的污染空气被倒吸到核心工作间,造成核心工作间的空气污染,如果此时操作人员坐在生物安全柜旁是非常危险的。
如操作中无挥发性有毒化学品和放射性核素,建议使用II级A2型生物安全柜,因为此类生物安全柜排风量小,外排管道不采用前置连接,室内压力控制较为容易。II级A2型生物安全柜不设置单独的排风机,此时加强型医学BSL-2实验室整个系统的排风机应有足够长满足生物安全柜正常开后。II级A2型生物安全柜采用套管连接(不能为硬连接),这有利于生物安全柜内气流的平衡。经生物安全柜高效过滤器排出的气体被证明是安全的。
二、实验室气流组织设计
气流组织设计是降低室内空气污染隐患的重要措施,合理的气流组织能有效控制污染的扩散;如果设计不当,不仅会削弱保护的效果,甚至有可能加重危害。
(一)整体区域气流组织
为防止有害因子无序或逆向扩散,加强型医学BSL-2实验室整体区域气流应为:防护服更换间→缓冲间→核心工作间→排出室室外,形成定向气流。核心工作间气压相对于相邻区域为负压,压差宜不低于10Pa,由于室内气压的正常漂移值允许在±5Pa,建议各室压力设计如下(假设实验室外部大气压力为0Pa):防护服更换间宜为+5Pa,缓冲间压力宜为-10Pa,核心工作间压力宜为-25Pa。
(二)核心工作间气流组织
核心工作间被视为高污染风险区,室内气流应由“清洁空间”流向“污染空间”,“清洁空间”主要在箱门处(生物安全相对侧),污染空间”主要在生物安全柜侧,室内气流方向为:清洁空气送风口送入→核心工作间中心区域→排风口排出。
核心工作间送、排风口的位置直接决定了气流组织的方向,风口布置可采用对侧上送下排的方式:送风口设置在相对清洁侧(生物安全相对侧紧邻出入口处)的天花板上,即上面送风,排风口设置在生物安全柜侧端处,可位于生物安全柜一边或在有阀的下方,即下面排风,形成相对均匀的定向气流,保证实验人员处于污染源的上风向。
生物安全柜操作窗口的吸入气流方向与房间气流方向一致。送风口不应设置在生物安全柜操作人员的正上方,因为送风口有一定的送风速度,此类错误设置有可能破坏生物安全柜操作面的进风气流;送风口也不应设置在有气液腔产生地点的上方,以防把携带病原微生物的气液胶收散到其他地方造成污染。此外,气流流动不得有障碍,实验室内设备的摆放位置应有利于气流由“污染风险低的空问”向“污染风险高的空问”流动,最大限度减少室内流动与回流。如果用上述上排,排风口的位置应在生物安全柜上的天花板上。
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