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，一個洗刷消毒間。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?？紤]生物安全實驗室應(yīng)同時實施屏障和屏障的要求，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，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)在主實驗室和洗刷消毒室之間，保證了潔凈物不受感染，同時保證了污染物盡快傳進(jìn)洗刷消毒室進(jìn)行消毒滅菌。整個平面布局完夠滿足國家規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)和實驗場所zui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、抗菌、性能的無菌表面和內(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、消毒。
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方便，因此在設(shè)計上應(yīng)考慮一些*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)行消毒。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，選用多功能防塵、防水、防漏電組合電源插板，采用工藝安裝。
7、紫外燈：考慮潔凈室的消毒要求，在P2主實驗室應(yīng)配置了兩支紫外消毒燈，方便實驗人員實驗前后的物理消毒。
(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,在洗刷消毒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，水為實驗室三聯(lián)水。
(3)洗眼器和感應(yīng)水：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)專門在洗刷消毒室內(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)實驗用品在洗刷消毒后還需晾干過程，應(yīng)在洗刷消毒室配置有滴水車，一些洗刷消毒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?；趯θ藛T、環(huán)境與試驗品樣品所的保護(hù)依其等級不同而有所差異。Ⅱ級A2型生物安全柜能夠?qū)θ藛T、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)(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》以及中華國家標(biāo)準(zhǔn)GB19489-2004《實驗室生物安全通用要求》。裝配標(biāo)準(zhǔn)則根據(jù)各實驗室所從事生物因子分析過程的生物危害程度以及按國家標(biāo)準(zhǔn)中生物安全水平分級的辦法為用戶裝配不同的生物潔凈室，習(xí)慣上稱P1、P2、P3、P4或稱為、、三級、四級。
1、分級標(biāo)準(zhǔn)
生物安全實驗室的分級
2、生物安全實驗室
制作的生物潔凈室為，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)的消毒設(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；凈化空調(diào)：KFR-35，空氣加熱器：3000W(三相)；送風(fēng)口過濾器：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)計后完夠做到控制實驗室內(nèi)溫度、塵埃、細(xì)菌、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484送風(fēng)靜壓箱。送風(fēng)靜壓箱內(nèi)滿布低阻無隔板過濾器，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。洗刷消毒間設(shè)有局部排風(fēng)系統(tǒng)，保證洗刷消毒間空氣清新。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)組主要特點如下：
(1)機(jī)組皆由雙層面板組成，達(dá)到*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水封的措施，無論表冷器處于何種工況運行，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，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，過濾材料為細(xì)聚丙烯纖維濾料，不會產(chǎn)生再污染現(xiàn)象，對末端的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RBV-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，傳真，網(wǎng)絡(luò)等等。
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更新時間：2017-04-10
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