生物安全實驗室的核心就是安全。“安全”的設計完成後,建造的關鍵便是“安全”。各地的生物安全實驗室正需要新建、改建或擴建,本篇主要闡述生物安全實驗室在建造中的幾個安全要點,籍此提醒在建造生物安全實驗室中應注意相關的安全問題。
一、建築結構和佈置的安全要求
在建築結構與佈置上,應立足於安全,利於消毒和通風。實驗室所研究的物件是一些對人和環境有嚴重危害甚至是致命危害的病毒微生物,所以,室內佈置在設計和選材上應平整無縫,耐消毒腐蝕,內表面不宜有棱角,地面用料應防滑,BSL3、BSL4級實驗室的要求尤高。
(一)結構要求
1 生物安全實驗室應有足夠的抗震能力,二級生物安全實驗室應按乙類建築設計,三級和四級生物安全實驗室應按甲類建築設計。
2 生物安全實驗室應有足夠的結構可信度,一級和二級生物安全實驗室的結構安全等級不宜低於二級。三級生物安全實驗室的結構安全等級不宜低於一級,四級生物安全實驗室的結構安全等級不應低於一級。
3 三級生物安全實驗室的主體不宜採用裝配式結構,四級生物安全實驗室的主體不應採用裝配式結構。移動式三級生物安全實驗室圍護結構的材料可不受此條限制。
4 三級生物安全實驗室宜設保養維護樓層,四級生物安全實驗室應設保養維護樓層。
(二)建造佈置的材料與工藝
1 生物安全實驗室均應採用無縫的防滑耐腐蝕地面,踢腳板應與牆面齊平,並與地面為一體。一級和二級生物安全實驗室的地面與牆的夾角,三級和四級生物安全實驗室所有圍護結構的夾角,應為R?50mm的圓角。
2 生物安全實驗室牆面、頂棚的材料應易於清洗消毒、耐擦洗不起塵、不開裂、光滑防水、耐消毒劑的侵蝕。符合這一要求的彩色鋼板、不銹鋼板、理化板等。一般情況下,一級和二級生物安全實驗室宜採用鋼板烤漆,三級和四級生物安全實驗室宜採用不銹鋼板。
3 二級~四級生物安全實驗室圍護結構表面的所有縫隙應密封。
4 一級生物安全實驗室可設帶紗窗的外窗;二級生物安全實驗室的外窗應採用雙層密閉窗;三級和四級生物安全實驗室不應設外窗,但可在內牆上設密閉觀察窗,觀察窗應採用安全的材料製作。
5 生物安全實驗室均應有防昆蟲防鼠措施和防動物外逃的措施。
6 三級和四級生物安全實驗室的門應採用能自動關閉的密閉門。
7 生物安全實驗室的設計應充分考慮生物安全櫃、負壓動物隔離器、雙扉滅菌櫃等設備的尺寸和要求,必要時應留有足夠的搬運孔洞,以及設置局部隔離、防震、排熱、排濕設施的可能。
8 三級和四級生物安全實驗室的半污染區及污染區內的頂棚上不得設人孔、管道檢修口。
二、生物安全實驗室建築的安全佈局
1 生物安全實驗室的建造最好獨立於其他建築,若客觀條件不允許,低級別的實驗室也可和其他用房在一建築物內,用不同在同一樓層。
2 為確保安全性能的充分發揮,將實驗室分為:清潔區、半污染區和污染區。主實驗室入口或準備間入口、不同區域之間以及特別有需要的地方應設緩衝室,並有明顯的區域標誌和負壓顯示。除內更衣室可兼作緩衝室外,緩衝室內原則上不得放置物件。
3 生物安全實驗室進入和退出路線上可根據工藝要求決定是否設置淋浴室。四級生物安全實驗室退出路線上應設消毒液噴淋間,防護服型四級生物安全實驗室還應設薰蒸間。
4 人流路線的設置,應符合空氣潔淨技術關於污染控制和物理隔離的原則。
5 三級和四級生物安全實驗室在條件允許情況下可設汙物走廊,三級生物安全實驗室宜設隔離走廊,四級生物安全實驗室應設隔離走廊,室內淨高也應考慮生物安全櫃等設備的安裝高度。
6 四級生物安全實驗室應在淋浴室旁設旁通室,在緊急情況下允許通過該旁通室進退。
三、通風空調系統的安全措施
通風空調的設置能實現適宜的潔淨度,維持室內適當的溫濕度。對於生物安全實驗室,強調安全就得貫徹十六字方針“動態隔離、著重排風、正壓緩衝、慎防擴散”。動態隔離是總原則,排風最為關鍵,正壓緩衝為補,防擴散為輔,其措施如下:
1 氣流方向是由潔淨區流向污染區。鑒於此,污染區應為負壓且必須低於潔淨區。
2 送排風均要經過高效濾網。排風口的位置必須設在不會影響新風口採集新風地方,具體情況具體分析,因地而制宜。
3 所有的風管和水管當其通過頂棚通向污染實驗室時,在貫穿部分必須完全密封。
4 直接和污染區相連的安有高效濾網的管道,在管道材料的選擇上要充分注意能否耐侵蝕。
5 三級或三級以上實驗室最好有兩個以上主實驗室,每個主實驗室應配備安全櫃、離心機。
6 安全櫃的送排風系統與房間的送排風系統應獨立開;主實驗室的送排風系統與半污染區和清潔區的送排風系統應獨立開。
四、實驗室自動控制的安全要求
自動控制內容主要包括三部分:負壓控制、設備啟動和停車的連鎖和停電和備用電源運行。
(一)負壓控制:對負壓的干擾因素較多,如門的開閉、生物安全櫃的運行、一些閥門的開閉、滅菌操作等都會影響壓力的變化。所以對於自動控制的目的就是室內在受到諸如此類因素干擾時變化波動不應太大。主實驗室絕對壓差範圍在-60Pa~-30Pa,若超過此範圍,系統能自動報警。
(二)設備啟動和停車的連鎖:無論是安全櫃還是安全室,啟動時都應先開排風機後開送風機,關閉時則應先關送風機後關排風機。切勿發生壓差逆轉的情況。
(三)停電和備用電源運行:系統應切實保證安全櫃、送排風機和自動報警器等重要設備的電力供應,當發生停電時能自動啟動備用電源。
五、實驗室水電設置的安全要求
生物安全實驗室對於水電設備也有相應的安全要求:
(一)電氣設備:
1 室內照度要高於一般實驗室,常採用防水型日光燈照明。還應配備內蓄電池的照明燈為最低限度非常用燈,電力維持不少於30分鐘。實驗室應備用發電機。
2 動力設備的電力控制必須自動手動兼備,一般電負荷按8小時考慮,而重要負荷按24小時全運行考慮,在高等級實驗室要配備不斷電供應系統。
3 室內宜配備內部互通電話、播放設備及火災報警等設備。
(二)給排水系統
1 給水:給水管為聚氯乙烯為裡襯的鋼管,熱水管為銅管。在水管、龍頭附近要設止回閥,一般區域和污染區域的水箱分別設置,且水源不能直接和自來水網相連。
2 排水
(1)高等級實驗室不得設地漏,其污染和半污染區內不設排水管,但在出口處可設洗手裝置。其他區域的排水管應選用不銹鋼或有足夠強度又耐腐蝕的管材、管件。
(2)所有廢水都集中至特種滅菌槽,經滅菌後排至室外管網入污水池,再經處理後方可排入都市下水道。
(3)滅菌槽及其附屬管路閥門要以不銹鋼為材質,可設自動或手動閥,閥門應考慮到蒸汽和其他氣體滅菌。
通風換氣相關法規規範
維護室內空氣品質最為直接簡易之技術,即是稀釋室內各類污染物濃度,亦即引入空間外之空氣,引出空間內之空氣,使化學與生物性污染物不致蓄積或繁殖高至危害人體健康。另一方面物理性因子也可藉通風換氣此調整至舒適狀態,故通風換氣之相關法規為室內空氣品質維護之重要一環。
美國標準
美國在通風換氣方面最周延者為冷凍空調協會ASHRAE之標準62R-1999。 ASHRAE訂有商業或公共用途空間及一般住宅分兩類通風法則。至於工業用空間則不予規範。 ASHRAE連結 https://www.ashrae.org/template/TechnologyLanding 其以通風之形式區分討論如下: 一、自然通風(Natural Ventilation) ASHRAE以4 %的有效開口面積(openable area)來作為自然通風依據。而對於自然通風器具上,並無強制定義其尺寸大小及位置,僅是敘述性要求設計人員,在設計時應符合流體力學及熱傳學原理,以達到有效之自然通風路徑。 二、機械通風(Mechanical Ventilation) ASHRAE在其規範中將「用以稀釋人體發出之污染源」及「建材逸散污染源」所需外氣量分開計量。依照下列公式計算: 外氣供應量VOA=RPP+RBA RPP: 用以稀釋人體或生活行為產生的污染所需之外氣 RBA:用以稀釋建材產生之污染量所需之外氣
歐洲標準
歐洲國家方面則由歐洲標準委員會European Committee for Standardization發展審議各項通風標準規範草案中,其中 EUROPEAN PRESTANDARD prENV 1753 (Ventilation for Buildings:Design Criteria for the Indoor Environment),規範多種用途空間其熱舒適物理量、機械通風量、噪音允許值等。而其通風量規範亦如ASHRAE一般,分為用以稀釋「人體」及「建材」污染所需的外氣量,再將兩者加成為系統所需外氣通風量。
歐洲標準委員會(CEN)
我國相關通風法規
我國對於通風換氣相關規定,僅規範於建築技術規則中。各種用途使用空間與機械相關之法規定訂於「建築技術規則」建築設備篇第一百至一百零二條,節錄如下: 第一0一條:(通風系統)機械通風應依實際情況,採用左列系統:
第一0二條:(通風量)建築物供各種用途使用之空間、設置機械通風設備時,
一、機械送風及機械排風
二、機械送風及自然排風
三、自然送風及機械排風
通風量不得小於下表規定:
房 間 用 途
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樓地板面積每平方公尺所需通風量(立方公尺/小時) |
前條第一款及第二款通風方式 |
前條第三款通風方式 |
臥室、起居室、私人辦公室等容納人數不多者 |
8 |
8 |
辦公室、會客室 |
10 |
10 |
工友室、警衛室、收發室、詢問室 |
12 |
12 |
會議室、候車室、後診室等容納人數較多者 |
15 |
15 |
展覽陳列室、理髮美容院 |
12 |
12 |
百貨商場、舞蹈、棋室、球戲等康樂活動室、
灰塵較少之工作室、印刷工場、打包工場 |
15 |
15 |
吸煙室、學校及其他供指定人數使用之餐廳 |
20 |
20 |
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