生物安全三級實(shí)驗(yàn)室的防護(hù)原理與運(yùn)行維護(hù)

孟憲宇

[摘要] 生物安全三級實(shí)驗(yàn)室（Bio-safely level-3，BSL-3）是目前從事感染性病原微生物研究的主要實(shí)驗(yàn)活動場所，相應(yīng)的生物安全防護(hù)措施也有其獨(dú)特的特點(diǎn)，為了降低生物危害風(fēng)險，提高生物安全意識，該文通過對BSL-3實(shí)驗(yàn)室的防護(hù)原理及運(yùn)行維護(hù)要求進(jìn)行闡述，為實(shí)驗(yàn)室工作的開展提供有益的支持。

[關(guān)鍵詞] 生物安全三級實(shí)驗(yàn)室；防護(hù)；維護(hù)

[中圖分類號] R19 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1672-5654（2018）02（b）-0157-02

實(shí)驗(yàn)室生物安全防護(hù)水平分為一級、二級、三級、四級，其中生物安全防護(hù)水平為三級的實(shí)驗(yàn)室（BSL-3實(shí)驗(yàn)室）適用于操作能夠引起人類或者動物嚴(yán)重疾病，比較容易直接或者間接在人與人、動物與人、動物與動物之間傳播的微生物，是研究感染性病原微生物的主要實(shí)驗(yàn)活動場所。操作這些高致病性病原微生物存在很高的生物安全風(fēng)險，一旦發(fā)生生物安全事件或事故，不僅涉及實(shí)驗(yàn)室工作人員的個人健康及人身安全，更有可能會給人群、動物、植物帶來不可預(yù)計(jì)的危害。目前我國通過國家認(rèn)可委認(rèn)證的BSL-3實(shí)驗(yàn)室有30余家，承擔(dān)著多項(xiàng)國家級、省級科研項(xiàng)目，為我國的傳染病預(yù)防及治療研究工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，因此做好生物安全防護(hù)工作不僅是BSL-3實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行的前提條件，也是科研工作順利開展的有力保障。該文通過結(jié)合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》（GB19489-2008），重點(diǎn)對生物安全三級實(shí)驗(yàn)室的防護(hù)原理及運(yùn)行維護(hù)方面進(jìn)行分析闡述。

1 BSL-3實(shí)驗(yàn)室的防護(hù)原理

由于BSL-3實(shí)驗(yàn)室操作的對象為感染性很強(qiáng)的病原微生物，因此做好實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)、外部防護(hù)工作至關(guān)重要。在操作感染性病原微生物的過程中，避免不了的會產(chǎn)生一定的有害氣溶膠（懸浮于氣體介質(zhì)中的粒徑一般為0.01～100 μm的固態(tài)或液態(tài)微小粒子形成的相對穩(wěn)定的分散體系），除了要保障操作人員的人身安全，避免職業(yè)暴露事件的發(fā)生，還要防止病原微生物氣溶膠向外界環(huán)境的擴(kuò)散。

概括的說，BSL-3實(shí)驗(yàn)室的防護(hù)是利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的負(fù)壓條件，形成由外向內(nèi)的定向氣流，定向氣流帶走感染性病原微生物氣溶膠，并通過高效空氣過濾裝置過濾后，將無害的空氣排出。BSL-3實(shí)驗(yàn)室的防護(hù)原理主要體現(xiàn)在防護(hù)用品用具、防護(hù)設(shè)備、防護(hù)設(shè)施及防護(hù)意識4個方面，具體如下。

1.1 防護(hù)用品用具方面

實(shí)驗(yàn)人員在BSL-3實(shí)驗(yàn)室操作感染性病原微生物時應(yīng)做好自身防護(hù)，穿著防護(hù)服，同時佩戴護(hù)目鏡、口罩、手套等必要防護(hù)用具用品，通過有效的個人防護(hù)，避免與病原微生物發(fā)生直接接觸。

1.2 實(shí)驗(yàn)防護(hù)設(shè)備方面

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)配置有專業(yè)的防護(hù)設(shè)備，例如生物安全柜。生物安全柜是具備氣流控制及高效空氣過濾裝置的操作柜，可有效降低實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的有害氣溶膠對操作者和環(huán)境的危害，通過氣流的定向流動避免了病原微生物與實(shí)驗(yàn)人員的接觸，阻止了氣溶膠向安全柜之外擴(kuò)散，同時利用內(nèi)部高效空氣過濾裝置的過濾作用去除有害顆粒。

為進(jìn)一步確保實(shí)驗(yàn)室的潔凈，應(yīng)根據(jù)操作的感染性病原微生物的特性，通過雙扉高壓滅菌器、過氧化氫消毒機(jī)等消毒裝置進(jìn)行有針對性的消毒處理，包括：空氣、表面、儀器設(shè)備、廢物、廢液等。

1.3 實(shí)驗(yàn)室防護(hù)設(shè)施方面

BSL-3實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)建造時應(yīng)考慮與建筑物中其他區(qū)域隔離，或?yàn)楠?dú)立建筑物，形成一個相對封閉的空間。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部則應(yīng)設(shè)置有緩沖間，設(shè)置在被污染概率不同的實(shí)驗(yàn)區(qū)域間的緩沖間既可避免工作人員直接進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室核心工作區(qū)域，又可以在核心工作區(qū)出現(xiàn)正壓的情況下，減緩病原微生物氣溶膠的進(jìn)一步擴(kuò)散。緩沖間也可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，且雙門應(yīng)具有互鎖功能，不能同時處于開啟狀態(tài)。緩沖間的設(shè)置和實(shí)驗(yàn)室相對獨(dú)立的構(gòu)造形成了兩道防線，起到了雙重防護(hù)的重要作用，能夠切實(shí)有效地降低病原微生物氣溶膠外泄所帶來的風(fēng)險。

由于BSL-3實(shí)驗(yàn)室具有獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室與外界環(huán)境形成了氣壓差（差值不小于-30Pa），產(chǎn)生了由小污染概率區(qū)域流向大污染概率區(qū)域的受控制氣流，保證了核心區(qū)域病原微生物氣溶膠的定向排放。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的定向氣流在排風(fēng)系統(tǒng)中高效空氣過濾器（HEPA）的過篩、沉降、慣性撞擊、離子擴(kuò)散等作用下，可有效地濾除氣溶膠顆粒，將安全的空氣排放到外界環(huán)境。

1.4 個人防護(hù)意識方面

BSL-3實(shí)驗(yàn)室從設(shè)計(jì)建造到設(shè)備設(shè)施的配置都在最大程度上的保障了對生物危害的防護(hù)，但作為實(shí)驗(yàn)活動的主體，實(shí)驗(yàn)室工作人員不應(yīng)僅僅依賴實(shí)驗(yàn)室設(shè)施、設(shè)備來保證實(shí)驗(yàn)活動的安全，還需加強(qiáng)必要的生物安全知識學(xué)習(xí)，提高生物安全防護(hù)意識，要了解BSL-3實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行原理，掌握相關(guān)設(shè)備的操作使用及應(yīng)急處理技能，并嚴(yán)格遵守BSL-3實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理規(guī)定，規(guī)范操作。實(shí)驗(yàn)室工作人員應(yīng)事先對操作的病原微生物及實(shí)驗(yàn)活動進(jìn)行評估，了解實(shí)驗(yàn)活動的潛在風(fēng)險，進(jìn)一步制定合理的實(shí)驗(yàn)方案，確保在生物安全風(fēng)險可控制狀態(tài)下開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)活動。

BSL-3實(shí)驗(yàn)室的防護(hù)原理是以硬件設(shè)備、設(shè)施為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室工作人員的自身安全防護(hù)意識，形成全方位的有效保護(hù)屏障，實(shí)現(xiàn)了最大限度的防護(hù)作用[1]。

2 BSL-3實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行維護(hù)

BSL-3實(shí)驗(yàn)室由通風(fēng)、供電、供水、滅菌等多個相對獨(dú)立的系統(tǒng)單元整合而成，每個功能部分都發(fā)揮著自己關(guān)鍵的作用，各系統(tǒng)的正常運(yùn)行是BSL-3實(shí)驗(yàn)室順利運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障。目前國家現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)室管理標(biāo)準(zhǔn)為《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》GB9489-2008，BSL-3實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行維護(hù)相關(guān)工作應(yīng)依此開展、實(shí)施，主要有以下幾個方面。

2.1 生物安全柜的維護(hù)保養(yǎng)

生物安全柜是BSL-3實(shí)驗(yàn)室的主要操作平臺，是實(shí)驗(yàn)室生物安全防護(hù)的一道重要屏障。日常維護(hù)工作應(yīng)注意檢測送排風(fēng)連鎖匹配情況，避免生物安全柜啟停時出現(xiàn)壓力波動過大；檢測窗口高度報警及氣流組織報警，防止窗口過高、過低對氣流產(chǎn)生影響，避免氣流出現(xiàn)紊亂；監(jiān)測高效空氣過濾裝置的過濾效果，并及時對不符合要求的過濾器進(jìn)行更換；檢測內(nèi)部照明裝置，保障實(shí)驗(yàn)操的作順利進(jìn)行。

2.2 通風(fēng)及HEPA壓力監(jiān)測系統(tǒng)維護(hù)

BSL-3實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部負(fù)壓環(huán)境是通過通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)量大于進(jìn)風(fēng)量得以實(shí)現(xiàn)，為實(shí)驗(yàn)室提供了穩(wěn)定的定向氣流。通風(fēng)系統(tǒng)主要由送排風(fēng)機(jī)組、空調(diào)、管路、閥門等構(gòu)成。應(yīng)定期對送排風(fēng)機(jī)組進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證機(jī)組啟停及切換順暢，避免出現(xiàn)風(fēng)機(jī)故障；注意監(jiān)測空調(diào)制冷、制熱、加濕、除濕能力（溫度范圍：18～26℃；濕度范圍：30%～70%），為實(shí)驗(yàn)室提供適宜的工作環(huán)境，并及時排出加濕管道中產(chǎn)生的凝水；檢查管道密閉情況，檢查不同工況時閥門的指令接收、開度執(zhí)行等情況，保證閥門開閉靈活；監(jiān)測HEPA壓力變化，通過對風(fēng)速、風(fēng)壓的檢測，了解HEPA的工作狀況，對不符合過濾及送排風(fēng)要求的過濾器應(yīng)及時更換。

2.3 供水、供氣方面

要確保實(shí)驗(yàn)室核心區(qū)、緩沖間等用水正常；保證高壓滅菌器所用軟水處理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常；定期檢查管道及儲水系統(tǒng)。另外，如實(shí)驗(yàn)室配置有二氧化碳孵育設(shè)備，還應(yīng)檢查二氧化碳的供氣壓力及儲氣情況，做好補(bǔ)給工作。

2.4 雙扉高壓滅菌器維護(hù)

應(yīng)對其所使用的壓力表、壓力閥定期送相關(guān)部門進(jìn)行檢測，檢測合格后方可使用，未通過檢測的，應(yīng)及時更換。除此之外，還需檢測雙門密封及雙門互鎖等情況，確保其能夠安全運(yùn)行。由于高壓滅菌器屬于特種設(shè)備，還應(yīng)注意設(shè)備的設(shè)計(jì)使用年限，做好對高壓滅菌器的整體檢測安排[2]。

2.5 電力供應(yīng)設(shè)施的檢查

BSL-3實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行完全依靠電力能源，為避免斷電情況的發(fā)生，BSL-3實(shí)驗(yàn)室多數(shù)采用了雙路市電供電方式，同時配置有UPS（不間斷電源）供電系統(tǒng)。應(yīng)定期檢查雙路市電間及市電與UPS供電切換情況，確保切換順利，避免發(fā)生斷電事故。還應(yīng)定期檢查供電線路，對老化破損線路進(jìn)行更換；定期檢查UPS蓄電池充放電、負(fù)載工作狀況，發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)腐蝕、電池膨脹等情況，應(yīng)及時進(jìn)行相應(yīng)更換。

2.6 照明系統(tǒng)維護(hù)

定期檢查實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各照明設(shè)施的工作情況，包括日常照明及應(yīng)急照明系統(tǒng)，保證實(shí)驗(yàn)室核心工作區(qū)域的照度不低于350 lx，其他區(qū)域照度不低于200 lx；應(yīng)急照明系統(tǒng)應(yīng)滿足在應(yīng)急情況下持續(xù)照明能力不少于30 min。

2.7 通訊、監(jiān)視系統(tǒng)

該部分設(shè)施是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外聯(lián)系的重要保障，應(yīng)確保相關(guān)線路的暢通，保障電話、傳真及其他電子設(shè)備應(yīng)能夠正常使用，通話質(zhì)量清晰，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部資料及數(shù)據(jù)能夠順利的通過傳真設(shè)備傳出。監(jiān)視系統(tǒng)是觀察實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部工作情況的主要途徑，應(yīng)確保相關(guān)線路的暢通，保證視頻清晰，可以實(shí)時監(jiān)視內(nèi)部狀態(tài)，并存儲相關(guān)視頻資料。監(jiān)視范圍不應(yīng)出現(xiàn)死角，尤其是在核心工作區(qū)域。

2.8 自控、監(jiān)測及報警系統(tǒng)維護(hù)

定期檢查實(shí)驗(yàn)室的門禁系統(tǒng)，保證只有獲得授權(quán)的人員才能進(jìn)入，檢測實(shí)驗(yàn)室互鎖門的互鎖情況及緊急手動解除互鎖開關(guān)，保障互鎖系統(tǒng)的正常工作，同時，在應(yīng)急情況下，可以通過緊急手動開關(guān)開啟互鎖門；保證能夠?qū)崟r監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室內(nèi)壓力及氣流變化，保障在設(shè)備啟停時壓力呈有序梯度變化，避免造成瞬間壓力變化過大及氣流紊亂的情況，對實(shí)時監(jiān)測的實(shí)驗(yàn)室及內(nèi)部設(shè)備、設(shè)施的運(yùn)行參數(shù)、數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行記錄及存儲；測試一般報警及緊急報警系統(tǒng)，確保緊急情況發(fā)生時報警系統(tǒng)能夠向?qū)嶒?yàn)室內(nèi)外同時發(fā)出報警信號，確保實(shí)驗(yàn)室內(nèi)緊急報警觸發(fā)按鈕正常工作。

2.9 中央控制設(shè)備維護(hù)

中央控制區(qū)主要承擔(dān)著監(jiān)測BSL-3實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行狀況、觀察實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部情況、聯(lián)系內(nèi)部人員、管理提示內(nèi)部活動等職責(zé)，完全掌握著BSL-3實(shí)驗(yàn)室整體情況，是BSL-3實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行的核心樞紐。應(yīng)定期測試中央控制區(qū)的軟、硬件設(shè)備運(yùn)行情況，導(dǎo)出存儲實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.10 換季巡檢

季節(jié)的變換對各系統(tǒng)的工作情況影響較大，特別是對溫濕度比較敏感的管道系統(tǒng)，應(yīng)注意按時對BSL-3實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全面的檢查測試，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時解決，確保實(shí)驗(yàn)室正常、穩(wěn)定的運(yùn)行[3]。

3 總結(jié)

BSL-3實(shí)驗(yàn)室各組成系統(tǒng)間聯(lián)系較為復(fù)雜，對其運(yùn)行防護(hù)基本原理的充分了解是保障實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件，同時通過日常良好的、全面的維護(hù)工作，也能使實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行得更加穩(wěn)定、持續(xù)，既有利于實(shí)驗(yàn)室工作的管理，又有效地為科研工作的開展提供了持續(xù)穩(wěn)定的支持。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 李勇，趙衛(wèi)，邢文革，等.生物安全三級實(shí)驗(yàn)室原理與應(yīng)用[J].中國家禽，2010，32（11）：37-39.

[2] 李嬋，翁景清.Wincc 監(jiān)控系統(tǒng)在生物安全三級實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用[J].浙江預(yù)防醫(yī)學(xué)，2015（5）：532-534.

[3] 蔣晉生，盧金星，王小勇，等.生物安全三級實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（3）：19-22.

（收稿日期：2017-11-19）