機動偵檢平臺的研制（一）——功能、分區(qū)布局與結(jié)構設計

趙　明，衣　穎，張宗興，吳金輝，郝麗梅，林　松，祁建城

機動偵檢平臺的研制（一）——功能、分區(qū)布局與結(jié)構設計

趙明，衣穎，張宗興，吳金輝，郝麗梅，林松，祁建城

目的：對負壓型生物安全二級實驗室進行功能設定、分區(qū)布局與結(jié)構設計，使之滿足實驗室設備安裝、環(huán)境適應性和生物安全防護性能要求，提高移動類實驗室裝備研究的技術水平。方法：對實驗室作業(yè)需求和結(jié)構進行分析研究，采用奔馳1829二類底盤進行設計，將車廂劃分為實驗間、準備間、送風設備間、排風設備間和空調(diào)外機間4個區(qū)域。結(jié)果：該實驗室的功能設置、分區(qū)布局和結(jié)構設計可滿足在野外從事病原微生物樣本采集、分離培養(yǎng)與檢測作業(yè)的需求，實現(xiàn)傳染病現(xiàn)場檢驗裝備的小型化和高機動化。結(jié)論：該設計充分利用了車廂的有限空間，布局緊湊、科學、合理，為今后的移動實驗室研究奠定了良好的技術基礎。

偵檢平臺；生物安全二級實驗室；凈化

0　引言

近年來，自然生態(tài)環(huán)境變化、生態(tài)系統(tǒng)失衡及環(huán)境質(zhì)量下降等因素使全球新發(fā)、突發(fā)傳染病的發(fā)生幾率呈現(xiàn)上升的趨勢。我國傳染病發(fā)病態(tài)勢嚴峻，SARS、禽流感、豬鏈球菌、甲型H1N1流感等新發(fā)傳染病不斷出現(xiàn)，登革熱、瘧疾等境外輸入的傳染病局部流行。針對上述情況，我國新發(fā)、突發(fā)急性傳染病防控戰(zhàn)略的具體目標明確指出，要加強應對新發(fā)、突發(fā)急性傳染病的基礎準備。因此，將新發(fā)、突發(fā)急性傳染病防控裝備平臺建設納入衛(wèi)生發(fā)展整體規(guī)劃，成體系、成建制研發(fā)傳染病現(xiàn)場應急防控機動裝備，構建科學高效、層級配套的疾病防控系列裝備平臺，是新發(fā)突發(fā)傳染病防控形勢的現(xiàn)實需要，也是我國維護國家形象、服務民生的重大戰(zhàn)略選擇。

機動偵檢平臺是負壓型生物安全二級實驗室，是“十二五”傳染病防治重大專項課題“新發(fā)突發(fā)傳染病現(xiàn)場應急防控系列機動裝備研發(fā)”技術平臺的一項核心裝備，是野外從事病原微生物樣本采集、分離培養(yǎng)與鑒定作業(yè)的平臺裝備。機動偵檢平臺以輪式車輛為依托，是能滿足生物安全防護要求的實驗檢測平臺，展開運行后能夠達到生物安全防護要求，具有機動靈活、反應迅速、安全可靠等特點，可迅速到達現(xiàn)場快速開展檢驗工作，是保護科研人員生命安全、保障周圍環(huán)境不受污染的重要裝備，可為現(xiàn)場疾病預防控制工作提供重要的技術支撐。

本文從平臺功能、分區(qū)布局和結(jié)構角度，對機動偵檢平臺的研制過程中存在的多方面核心問題和關鍵技術難點進行分析研究，提出了具備實用價值的設計思路和技術方案，實現(xiàn)了傳染病現(xiàn)場檢驗裝備的小型化、高機動化和模塊化，為今后檢驗類實驗室的研究奠定了良好的技術基礎。

1　功能及特性

機動偵檢平臺主要應用于疾控領域應急和支援保障，應適應多種野外環(huán)境，并可快速抵達目標地域，根據(jù)作業(yè)能力和任務展開，開展符合相應生物安全防護級別要求的實驗活動[1]。因此，本文研究的機動偵檢平臺以高機動性輪式車輛為載體，采用系統(tǒng)性、模塊化設計理念，綜合集成多項技術和裝備，具備多種形式樣本采集、病原體快速檢測篩查和偵檢區(qū)域疫情評估分析等功能，具有偵檢功能強、安全可靠、環(huán)境適應性強等特點，顯著提升了新發(fā)、突發(fā)傳染病現(xiàn)場應急處置能力。

2　研制技術思路

機動平臺的核心功能是進行病原體檢測，因此實驗室整體規(guī)劃布局、儀器配置及結(jié)構設計是本文研究的重點。對實驗區(qū)域進行科學劃分及對實驗設備設施的合理設計，是實現(xiàn)實驗安全操作和高效檢測的重要條件[2-5]。

2.1型式設計

機動偵檢平臺主要用于野外環(huán)境下使用，需最大程度地滿足道路適應性要求，因此設計上選用越野性強的車輛運載。本文選用奔馳1829二類底盤進行設計，如圖1所示。將其原車標配輪胎更換為越野輪胎，以增強越野能力。

圖1　機動偵檢平臺外觀示意圖

駕駛室與車廂中間、車廂后端安裝電動自動調(diào)平機構，主要用于在實驗室需要長期駐車工作或路面平整度較差時，調(diào)整車廂平衡，保證實驗室內(nèi)部設備正常運行。采用電動機驅(qū)動方式進行升降調(diào)平，其電源由汽車底盤的蓄電池提供。

2.2車廂設計

機動偵檢平臺廂采用聚氨酯大板通過角件拉鉚拼接而成，外形尺寸為7 000 mm×2 400 mm×2 200 mm（長×寬×高），大板中間預制鋼骨架，保證強度和承重使用。機動平臺整體外形尺寸為9366mm×2438mm× 3 655 mm（長×寬×高），滿足《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》的要求[6]。

為保證機動平臺具備夜間作業(yè)能力，方便實驗人員車外使用，車輛設置升降探照鏑燈用于場地照明，升降高度為6 m，采用電動機驅(qū)動方式進行升降，同時配置手動機構，以便電動機構故障時，升降裝置能夠正常運行。

車廂下部設置儲物箱，并進行合理規(guī)劃，充分利用車下的有限空間，放置多種樣本采樣箱組（如微生物采樣箱、媒介生物采樣箱等）、電源線、常規(guī)檢修工具等。

2.3實驗室分區(qū)與人、物流設計

與固定生物安全實驗室相比較，機動偵檢平臺平面面積非常小，因此在分區(qū)設置上，機動平臺僅僅設置必要分區(qū)，以滿足實驗和保障實驗作業(yè)的設備安全運行需求為基本原則，同時需兼顧人流、物流和氣流的需要[7-9]。

機動偵檢平臺從整體上劃分為實驗區(qū)和保障區(qū)2個部分。其中實驗區(qū)按照GB 19489—2008《實驗室生物安全通用要求》進行設定，包含實驗間、準備間2個部分，該區(qū)主要用于實驗準備和實驗作業(yè)，是開展病原體檢測的場所。保障區(qū)主要用于2類設備的安裝：一類是實現(xiàn)實驗區(qū)壓力、溫濕度等環(huán)境的設備，另一類是保證實驗區(qū)檢測設備正常運行條件的設備，該區(qū)包括送風設備間、排風設備間和空調(diào)外機間，各區(qū)間采用大板密封分隔，如圖2所示。準備間和實驗間之間設置傳遞窗，用于實驗樣本等物品的傳遞，以減少開關門對室內(nèi)氣流造成的擾動影響。

圖2　機動偵檢平臺分區(qū)示意圖

實驗間是機動平臺核心區(qū)，用于相關實驗設備（手套箱式生物隔離器，高壓滅菌器，檢測、保存和培養(yǎng)設備等）的可靠安裝和運行，是開展病原體檢測工作的場所。準備間是開展實驗前作業(yè)準備的區(qū)域，也是進出實驗室的通道，實驗人員在此可進行個人防護用具的穿戴和更換以及相關實驗作業(yè)的準備工作，同時也是整個機動平臺控制系統(tǒng)的操作區(qū)域。

準備間設置2道互鎖門，兩側(cè)門不能同時開啟，以避免實驗間與車廂外界相通造成壓力失衡，干擾和影響實驗室氣流和實驗要素。當門控制開關開啟出現(xiàn)故障時，通過緊急按鈕的操作，2套門處于失電狀態(tài)時，兩側(cè)門可自由開啟。實驗室尾部設置設備門，主要為手套箱式生物隔離器等大型設備維護檢修進出實驗室時使用，緊急狀態(tài)下，可作為人員逃生通道使用。

人流：實驗人員在車廂外部更換鞋套后經(jīng)登車梯和通過門1進入準備間，在此進行防護服更換和實驗作業(yè)準備，經(jīng)通過門2進入實驗間開展實驗工作。如在實驗間內(nèi)遇到火災等緊急情況時，為使實驗人員能夠盡快逃離實驗間，可通過設備門直接到達車外。實驗人員外出為以上逆序過程。

物流：實驗樣本進入準備間后，通過自凈傳遞窗充分凈化后送入到實驗間內(nèi)，需要在隔離器內(nèi)進行實驗操作的通過隔離器傳遞窗送入隔離器內(nèi)部，從而開展分離、培養(yǎng)等實驗工作。實驗過程中產(chǎn)生的污物由廢品容器進行收集，再經(jīng)由高壓滅菌器滅活后，由以上逆序過程送至車外進行處理。機動偵檢平臺人流、物流流程圖如圖3所示。

圖3　機動偵檢平臺人流、物流流程圖

2.4實驗室布局與結(jié)構設計

實驗間采用雙側(cè)布置形式，左右兩側(cè)布置工作臺，中間為人員通道，如圖4所示。

圖4　實驗室平面布局示意圖

右側(cè)工作臺前部設置氣溶膠預警裝備，分成上下2排布置。工作臺上設置便攜式計算機、生物芯片高通量篩查系統(tǒng)、免疫快速檢測系統(tǒng)，工作臺下設置恒溫培養(yǎng)箱、樣本保存箱等，工作臺邊側(cè)設置核酸快速檢測系統(tǒng)和高壓滅菌器。工作臺下預留2個抽屜和儲物柜用于存放檢測所需試劑、耗材等物品，如圖5所示。

左側(cè)設置工作臺，臺上設置固定相應儀器設備，臺下設置儲物柜，如圖6所示。

實驗室左側(cè)依次布置通信機柜，機柜上部設置氣密自凈化傳遞窗，邊側(cè)壁板上設置手消毒器。工作臺邊側(cè)設置手套箱式生物隔離器。實驗間與排風設備間壁板設置風口型生物安全高效過濾裝置。

圖5　實驗室右側(cè)布局示意圖

圖6　實驗室左側(cè)布局示意圖

3　結(jié)語

本文開展機動偵檢平臺技術型式與結(jié)構研究，充分利用車廂的有限空間，緊湊、科學、合理地布局與設計，進行了人流、物流通道設計，構建了流程清晰、結(jié)構緊湊、布局合理的機動平臺結(jié)構方案，滿足實驗以及各系統(tǒng)的功能需求，為移動生物安全實驗室的研究提供了參考和借鑒。本文研究的機動偵檢平臺實現(xiàn)了傳染病現(xiàn)場檢驗裝備的小型化和高機動化，可滿足新發(fā)、突發(fā)傳染病現(xiàn)場處置任務的技術需求，顯著提升了傳染病現(xiàn)場應急處置能力。

[1]趙明，張宗興，牛福，等.微生物檢驗車的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2014，35（3）：101-105.

[2]中國實驗室國家認可委員會.實驗室生物安全基礎知識[M].北京：中國計量出版社，2004.

[3]GB 19489—2008實驗室生物安全通用要求[S].

[4]GB 50346—2011生物安全實驗室建筑技術規(guī)范[S].

[5]Word Health Organization.Laboratory biosafety manual[M].3rd ed. Malta：Publications of the World Health Organization，2004.

[6]GB 1589—2004道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值[S].

[7]王厚照.野戰(zhàn)環(huán)境下的醫(yī)學檢驗工作探討[J].人民軍醫(yī)，2002，45（8）：485.

[8]Johnathan Y.Biosafety in microbiological and biomedical laboratories[M].4th ed.Washington：U.S.Government Printing Office，1999.

[9]祁國明.病原微生物實驗室生物安全[M].2版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2006.

（收稿：2015-04-02修回：2015-07-12）

Development of mobile detection platform:function,layout and structure design

ZHAO Ming1,2,YI Ying1,2,ZHANG Zong-xing1,2,WU Jin-hui1,2,HAO Li-mei1,2,LIN Song1,2,QI Jian-cheng1,2
（1.Institute of Medical Equipment,Academy of Military Medical Sciences,Tianjin 300161,China; 2.National Bio-Protection Engineering Center,Tianjin 300161,China）

Objective To execute function determination,layout and structure design of a negative-pressure BSL-2 laboratory to meet the requirements of installation,environment adaptability and biological safety.Methods The missions and structure of the platform were analyzed,and the platform based on Benz 1829 chassis had its compartment divided into the sections for experiment,preparation,ventilation device,exhaust device and outdoors part of air conditioner.Results The platform could be used for the sample collection,isolation,culture and detection of pathogenic microorganisms in field conditions,with the detection devices being small-sized and highly mobile.Conclusion The platform makes full use of the limited compartment space and has a rational layout,and lays a foundation for the further research on mobile laboratory.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：30-32]

detection platform;BSL-2 laboratory;purification

[中國圖書資料分類號]R318；R817.33A

1003-8868（2015）10-0030-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.030

國家科技重大專項課題（2012ZX10004801 002）；863計劃課題（SS2014AA021405）

趙明（1981—），男，副主任，助理研究員，主要從事移動實驗室防護關鍵技術與裝備研究方面的工作，E-mail：zhaom@npec.org.cn。

300161天津，軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生裝備研究所（趙明，衣穎，張宗興，吳金輝，郝麗梅，林松，祁建城）；300161天津，國家生物防護裝備工程技術研究中心（趙明，衣穎，張宗興，吳金輝，郝麗梅，林松，祁建城）

祁建城，E-mail：qijc@npec.org.cn