所謂生物潔凈實驗室是以防止微生物污染為主要目的實驗室, 它是在工業(yè)潔凈室的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。20 世紀(jì)70 年代開始, 美國等國家大規(guī)模把工業(yè)潔凈技術(shù)引入以防止空氣作為媒介的生物污染的領(lǐng)域, 從而誕生了現(xiàn)代意義的生物潔凈實驗室。這種生物潔凈實驗室, 一方面確保試件不受其他雜菌污染以保證實驗精度, 另一方面又要求防止所研究的材料外泄, 危害其他人員的健康及環(huán)境污染。

1 實驗室布置

我院生物潔凈實驗室用于生物人工肝的研究工作, 確保實驗室空氣的潔凈度等是該實驗室最重要的環(huán)境條件之一。生物潔凈實驗室設(shè)實驗室1( 用于動物解剖取肝) 、實驗室2( 用于人工肝實驗) 及其相應(yīng)的輔助用房。實驗人員通過一更、二更經(jīng)風(fēng)淋后進入實驗室, 由緩沖經(jīng)一更離開實驗室; 物品則通過傳遞窗進出。人物分流、潔污分流的合理布局, 避免了交叉感染, 從客觀條件上提高了實驗數(shù)據(jù)的精確性。實驗室1、實驗室2 中心區(qū)域設(shè)置百級送風(fēng)天花, 實驗室2 根據(jù)需要另設(shè)兩個百級層流工作臺送風(fēng)罩。凈化空調(diào)機組放置于旁邊的房間里。

2 實驗室的空調(diào)設(shè)計

人工肝實驗屬生物技術(shù)開發(fā)類的實驗, 其傳染性及危害性等級不高, 但從實驗結(jié)果的角度考慮, 其對實驗工作區(qū)域的潔凈度級別則要求很高。我院生物潔凈實驗室是按工作區(qū)百級, 周邊區(qū)萬級的要求設(shè)計。

2 1 空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

為使實驗室的工作區(qū)域達到百級凈化效果, 設(shè)計上考慮采用集中送風(fēng)的形式, 通過平布高效的百級送風(fēng)天花將處理過的凈化空氣均勻地送至工作區(qū)域。實驗室設(shè)置一臺凈化空調(diào)機組, 由于未涉及化學(xué)溶媒及感染性材料的操作,其空調(diào)系統(tǒng)采用循環(huán)風(fēng)加新風(fēng)的方式。實驗室2 內(nèi)還設(shè)置了兩處獨立啟停的百級層流罩, 在滿足實驗需要的同時也大大節(jié)省了運行的成本。

為減少室內(nèi)工作環(huán)境的噪聲, 百級層流罩均采用獨立的外部循環(huán)風(fēng)機控制, 并在其送風(fēng)管上裝消聲器。百級層流罩上均設(shè)有導(dǎo)流板, 以確保其送風(fēng)氣流曲線的層流效果。

實驗室空調(diào)系統(tǒng)采用初、中、高效三級過濾系統(tǒng)( 其中機組內(nèi)設(shè)置二級過濾網(wǎng), 空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)末端是采用過濾效率達99% 的亞高效過濾器), 以保證其室內(nèi)周邊萬級潔凈度的要求; 百級層流罩循環(huán)系統(tǒng)則采用中、高效二級過濾(送風(fēng)末端采用過濾效率達991 998% 的高效過濾器) , 因其原始風(fēng)源采用的是室內(nèi)的凈化空氣,其實際上是經(jīng)過了五級過濾, 其凈化達到國家標(biāo)準(zhǔn) 。

由于百級層流罩的循環(huán)風(fēng)機系統(tǒng)只設(shè)置過濾器做空氣凈化處理而不處理冷、熱負荷, 因而為承擔(dān)循環(huán)風(fēng)機運行過程中的設(shè)備等散熱及保證層流罩下工作區(qū)域?qū)ν獾恼龎翰? 各層流罩均設(shè)一路風(fēng)管接自實驗室凈化空調(diào)機組的送風(fēng)管, 并在系統(tǒng)上設(shè)有止回閥以防止氣流倒灌。整個實驗室布局的要求的壓力梯度是由內(nèi)向外依次遞減的, 對于相同級別的房間根據(jù)由內(nèi)向外的原則需要有大于等于0 Pa 的壓力差,而相差一個級別的房間( 如實驗室1 對緩沖) 則需要有大于等于5 Pa 的壓力差, 潔凈區(qū)對非潔凈區(qū)的壓力差按規(guī)范需達到10 Pa 以上。實驗室1 是動物解剖取肝的場所, 其工作時間內(nèi)相對于實驗室2 及緩沖區(qū)域均應(yīng)成負壓狀態(tài), 需設(shè)置獨立的強排風(fēng)系統(tǒng), 獨立排至室外, 并有防倒灌措施。因不存在傳染性問題, 排風(fēng)不做特殊處理。

根據(jù)人工肝生物潔凈實驗室內(nèi)工作人員的活動特點( 著裝多寡沒有限定, 工作強度不定) ,溫度設(shè)計在21~ 27℃范圍, 相對濕度設(shè)計在40%~ 60%范圍比較適宜。實驗室的新風(fēng)量是按總風(fēng)量的30% 設(shè)計的, 大于按人員( 60 m3 / h.人) 及正壓漏風(fēng)設(shè)計的新風(fēng)量。空調(diào)機組在運行20 min 后環(huán)境的潔凈度可達到設(shè)計的要求。

2 2 空調(diào)自控控制系統(tǒng)的設(shè)計

空調(diào)機組自控系統(tǒng)采用先進可靠的可編程控制器、溫濕度傳感器、比例積分調(diào)節(jié)閥及加濕器等設(shè)備實驗室的溫濕度進行精確控制, 以節(jié)省系統(tǒng)能耗。通過設(shè)置在實驗室內(nèi)的多功能綜合控制面板, 工作人員可設(shè)定所需溫度, 由控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)電動比例積分調(diào)節(jié)閥的開度, 控制空調(diào)制冷、供暖水管上的水流量并配以風(fēng)管上的電再熱器達到控溫的目的。

此外, 通過設(shè)置在實驗室內(nèi)的多功能綜合控制面板, 還可以實現(xiàn)機組的開關(guān)機控制、值機控制、溫濕度顯示、機組運行/ 值班及故障顯示、高效過濾網(wǎng)堵塞聲光報警等功能。通過設(shè)置在機房內(nèi)的空調(diào)機組智能控制柜, 除了可以實現(xiàn)實驗室內(nèi)多功能控制面板上的功能之外, 還可以實現(xiàn)機組過濾網(wǎng)堵塞監(jiān)控、排風(fēng)機運行及故障監(jiān)控、系統(tǒng)風(fēng)壓監(jiān)控等功能。

2 3 空調(diào)節(jié)能降噪方面的設(shè)計

為節(jié)省能源, 針對本工程的特點, 所有的空調(diào)機組及循環(huán)風(fēng)機均采用先進的變頻器對風(fēng)機進行控制。從各級過濾網(wǎng)的開始使用到更換,風(fēng)機馬達的工作功率相應(yīng)地從小到大逐漸增加。相比采用定風(fēng)量閥的方式, 風(fēng)機馬達工作功率始終處于固定的最大功率, 使用變頻器控制, 可以節(jié)省空調(diào)機組運行電量。空氣循環(huán)機組采用變頻器可以實現(xiàn)變頻軟起動, 運行平穩(wěn),避免過大的啟動電流對電網(wǎng)的沖擊, 還可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。

將空調(diào)機房設(shè)置在實驗室的隔壁, 勢必會增加實驗室的環(huán)境噪聲。為降低室內(nèi)工作區(qū)域的噪聲, 實驗室內(nèi)的百級層流罩未采用成品, 而改為外部風(fēng)機控制。所用的設(shè)備如排風(fēng)機、空調(diào)機組等也都考慮選用低噪音類型, 機房每根主風(fēng)管上均裝2 個消聲器消聲。從人性的角度關(guān)懷實驗室的使用人員。

3 實驗室的檢測

醫(yī)院潔凈單元的驗收不得以空氣潔凈度級別或細菌濃度的單項指標(biāo)代替綜合性能全面評定, 因其不能反映潔凈室可以投入使用的整體性能。而綜合性能全面評定的檢測, 又必須由衛(wèi)生部門授權(quán)的專業(yè)工程質(zhì)量檢驗機構(gòu)或取得國家實驗室認(rèn)可資質(zhì)條件的第三方完成。我院生物人工肝實驗室于2007 年1 月份通過了杭州市疾病預(yù)防控制中心的檢驗, 其中實驗室1 號、實驗室2 號的潔凈度達到了局部百級、周邊萬級的要求。

檢驗主要依據(jù)GB/T 16294-2010、GB/T16292-2010、GB50591-2010《潔凈室及施工驗收規(guī)范》, 檢驗項目包括塵埃粒子數(shù)、風(fēng)速、靜壓差、溫度、相對濕度、照度、噪聲及細菌菌落總數(shù)。

實驗室1:

(1) 溫度 22.7℃

(2) 相對濕度 42.8%

(3) 細菌菌落總數(shù)( 沉降菌)