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生物安全三级实验室(bio-safety levelⅢlaboratories, BSL-3)是按照国家标准 (GB19489-2004)“实验室生物安全通用要求”中的BSL-3防护标准建立的实验室, 是专门针对通过气溶胶传播, 可导致严重后果或生命的内源性和外源性病原而特设的适用于临床、诊断、教学和研究的设置。

新标准提出了实验室防护区概念, 更加明确了生物安全实验室污染风险较大的区域, 明晰了污染区和清洁区域的区分和隔离, 在实验室设计及流程规划方面, 具有重要的指导意义。其中BSL-3是新版“实验室生物安全通用要求”的主要内容, 是修订后差异最大的一类实验室。

对于生物安全实验室而言, 安全为第一位。在实验室改造时必须理解和考虑本标准要求的所有与生物安全相关的设计原则, 并经过风险评估。安全的核心措施是排风保负压, 保证周围环境不受污染, 排风系统的HEPA是保证实验操作过程中感染性气溶胶不外泄的最后防线, 应尽可能缩短与实验室之间管道的长度, 以减少污染区域, 保证此段管道消毒的效果, 确保管道的气密性和消毒效果, 并应给予验证。

1. 技术改造措施

HEPA是生物安全实验室的最重要的二级防护屏障, 阻止实验室空气中的有害粒子进入外部环境中, 其表面可能存留了高致病性病原微生物, 其完整性须得到保证。

(1) 在防护区的两个核心工作间内各自安装了2台HEPA过滤器, 安装位置在核心区的墙壁上距地30 cm, 在保证总排风量和负压值的前提下, 实现了到室内排风口的最短距离。

(2) “应可以在原位对排风HEPA进行消毒灭菌和检漏”。新标准中加强并落实对排风HEPA进行原位消毒灭菌和检漏的要求。应根据实验室的情况, 定期对HEPA过滤器检漏。此外, 检漏、维护或更换HEPA过滤器时, 应先消毒灭菌, 避免感染人和污染环境。改造措施关键设备HEPA采用国际最先进的产品, 且具备扫描验证功能的CamSafe 3型高效过滤送排风设备 (美国Camfil公司) , 其本身带有原位捡漏的机械装置、采样头和测量过滤器阻力变化的压力表。

(3) 在改造该实验室时, 重点考虑了HEPA过滤器的安装方式, 以利于定期在原位对排风HEPA进行消毒灭菌和检漏。排风HEPA安装在核心工作间墙壁的下方, 工作人员更换防护服后进入核心区, 可以方便地对HEPA过滤器进行液体喷雾消毒, 并用检测仪器连接HEPA的专用接口进行原位捡漏扫描。

(4) 国内对HEPA消毒灭菌的方法通常包括气体熏蒸和液体喷雾的方式, 气体熏蒸包括局部循环方式。由于气体无孔不入, 而可同时消毒管道、容易进行消毒效果验证, 是必然发展趋势。针对液体喷雾消毒, 仍缺乏相应的研究数据, 如标准操作程序、消毒的范围、适用的微生物及验证方法等, 因此采用局部气体循环消毒HEPA如图1所示。

(5) 对HEPA过滤器消毒灭菌的效果与微生物在环境中的稳定性、BSL-3实验室的类型有关, 某些微生物在环境中的生存能力极低, 芽孢则反之;在正常工作时, 其HEPA过滤器的污染程度会较高;实验室在设计消毒方案时应充分评估和确认, 考虑多种因素, 以达到安全、经济适用、避免引入新风险的目的。实验室宜首先确定消毒方法, 可采用过氧化氢、二氧化氯及甲醛熏蒸等方法, 再根据设施和消毒设备的特点由专业人员设计消毒方案, 通过试运行验证消毒效果。

2.通讯系统技术改造措施

(1) 新版国家标准要求, “需要时, 应可立即解除实验室门的互锁;应在互锁门的附近设置紧急手动解除互锁开关”。核心工作间附属的缓冲间, 具有双门互锁功能以保障核心工作间的压力梯度及感染型气溶胶的外泄, 但是该装置不利于紧急撤离时的逃生。通讯及弱电系统改造时按新标准规定, 增加实验室门的互锁解除的解除按钮, 以便在需要时人员可立即逃出。实验室互锁的门会影响人员的通过速度, 应有解除互锁的控制机制。当出现紧急状态时, 监控室工作人员通过通讯系统中的对讲机告知核心工作间人员需要紧急撤离, 并通过中控系统解除所有门或指定门的互锁。同时, 撤退人员也可以手动解除设在每扇互锁门附近的紧急手动解除互锁开关, 安全撤离。

(2)“核心工作间的缓冲间的入口处应有指示核心工作间工作状态的装置 (如文字显示或指示灯) , 必要时, 应同时设置限制进入核心工作间的连锁机制”。按规定, 在BSL-3核心工作间的缓冲间的入口处, 安装工作状态显示装置, 其目的是防止人员意外或随意进入核心工作间。在实验进行中或发生溢洒事故时, 不允许人员随意进出房间。基于此, 在实验室改造过程中, 缓冲间的入口处应有表明核心工作间内部状态的显示, 如红灯、绿灯、黄灯3组, 提示其他人员暂时不要进入核心工作间。必要时应在核心工作间内部锁住缓冲间对外的门, 限制人员进入。

3.通讯及弱电系统的技术改造

(1) 新版国家标准要求,“实验室防护区内应设置向外部传输资料和数据的传真机或其他电子设备;监控室和实验室内应安装语音通讯系统。如果安装对讲系统, 宜采用向内通话受控、向外通话非受控的选择性通话方式;通讯系统的复杂性应与实验室的规模和复杂程度相适应”。该条款是关于BSL-3通讯系统的要求。实验室通讯系统的形式包括语音通讯、视频通讯和数据通讯等, 均在网络综合布线系统的基础上完成, 传输的基带信号为数字信号, 目的主要有两个, 安全方面的信息交流和实验室数据传输, 包括语言、文字、图像和数据。在实验室运行期间, 监控室内要有工作人员值守。

(2) 为避免污染扩散的风险, 在实验室防护区内 (通常为核心工作间) 设置的传真机或计算机网络系统, 将实验数据、实验报告、数码照片等资料和数据向实验室外传递。在BSL-3实验室内从事的高致病性病原微生物相关的实验活动, 是一项复杂、精细、高风险和高压力的活动, 需要工作人员高度集中精神, 始终处于紧张状态。为尽量减少外部因素对实验室内工作人员的影响, 监控室内的通话器宜为开关式。在实验间内采用免接触式通话器, 使实验操作人员随时可方便地与监控室人员通话。

(3)适用的通讯设备设施包括电话、传真机、对讲机、选择性通话系统、计算机网络系统、视频系统等等, 根据实验室的规模和复杂程度选配, 已经合理的设置通讯点的位置及数量。保证了实验室通讯的畅通, 并符合实验室安全性的要求。目前在两个核心工作间、缓冲间、准备间、一更衣间、二更衣间均安装电话, 在核心工作间安装了对讲机、传真机和网络接口。在实验室改造过程中,应用了第四代通讯技术4G网络, 安装了短信收发器, 内置移动的SIM卡,可将设施运行过程中发生的报警和故障信息发给指定人员,便于及时了解和快速处置。

根据国家新标准要求, BSL-3内的排风装置应该尽量靠近排风口端, 在现场条件许可的情况下设计成顶送风顶排风, 保证室内定向气流, 可减少一段排风管道, 并且对排风过滤单元的维护可以放在设备层进行。

在BSL-3中, 紧急手动解除互锁开关装置是整个核心实验室内人员安全保证措施, 但是在正常化使用时, 对人员的操作应该有明确要求, 严格避免误操作和误碰触, 保证核心实验室的整体安全性——利用实验室信息化管理系统LIMS，可以对实验室仪设备装置进行物联智能管控，有效保障实验室安全！

每次使用前或使用中应根据监控指标确认设施设备的性能处于正常工作状态, 并记录。设施设备维护、修理、报废或被移出实验室前应先清洁和消毒灭菌;同时要求维护人员穿戴适当的防护装备, 充分的保护人员、环境的安全。