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PCR实验室通风空调设计
来源: | 作者:huajingjh | 发布时间: 2020-05-25 | 140 次浏览 | 分享到:

PCR技术自1985年问世以来,已广泛应用于医院的临床诊断和各防疫检测部门的疫病诊断,可测出普通检验难以检测出的病毒。但是,这对PCR实验室的要求极高,以保证对检测结果的可靠性、准确性和安全性,空调通风设计成为必须考虑的因素之一。

设计需找准方向和依据

国际上,世界卫生组织(WHO)一直非常重视实验室生物安全问题,早在1983年就出版了《实验室生物安全手册》,2003年4月第二版(修订版)以电子版形式在WHO网页上问世。美国在实验室的生物安全管理方面更是走在了世界的前列,NIH/CDC联合出版的《微生物学及生物医学实验室生物安全准则》现已推出了第四版。很多国家在制定本国的生物安全准则时,主要参考上述两个标准。

我国关于PCR实验室建设及管理的现行技术规范和标准有以下几种:

《临床基因扩增检验实验室工作规范》;

《医疗机构临床基因扩增检验实验室管理办法》卫办医政发【2010】194号;

《医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则》;

《生物安全实验室建筑技术规范》 GB50346-2011;

《实验室生物安全通用要求》GB19489-2008;

《洁净厂房设计规范》GB50073—2013;

《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》WS233-2002 中华人民共和国卫生部;

实验室规范《JGJ91 科学实验室建筑设计规范》等。

根据《医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则》:“对于涉及临床样本的操作,应符合生物安全二级实验室防护设备、个人防护和操作规范的要求。”

典型的二级生物安全水平实验室

根据《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346-2011中,生物安全实验室分级:

分级

生物危害程度

操作对象

二级

中等个体危害,有限群体危害

对人体、动植物或环境具有中等危害或具有潜在危险的致病因子,对健康成人、动物和环境不会造成严重危害,有有效的预防和治疗措施。

生物安全实验室二级表

根据实验室所处理对象的生物危害程度和采取的防护措施,生物安全实验室分为四级。微生物生物安全实验室二级可采用BSL-2表示。

根据《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346-2011生物安全实验室二级屏障的主要技术指标:

级别

最小换气次数

(次/h)

温度

(℃)

相对湿度

(%)

噪声[dB(A)]

平均照度

(lx)

BSL-2

可开窗

18~27

30~70

≤60

300

生物安全实验室二级屏障的主要技术指标

根据《临床基因扩增(PCR)检验实验室规范》中对于房间正负压的要求:标本制备区:“可通过在本区内设立正压条件避免从邻近区进入本区的气溶胶污染。”扩增区:“可降低本区的气压以避免气溶胶从本区漏出。”扩增产物分析区:“采用负压条件或减压情况下(如安装排风扇)可减少扩增产物从本区扩散至前面区域的可能性。”

另外,根据《JGJ91 科学实验室建筑设计规范》:噪声要求:“通用实验室、学术活动室允许噪声级不宜大于55dB(A声级);研究工作室、阅览室允许噪声级不应大于50dB(A声级)。”;采暖空调温、湿度要求:“采暖地区通用实验室的冬季采暖室内计算温度应为18~20℃。”“通用实验室的夏季空气调节室内计算参数为:温度26~28℃,相对湿度小于65%。”

总结各规范标准与实际使用需求,以下是空调通风室内设计参数总结表:

区域

洁净度等级

最小换气次数(次/h)

与室外方向上相邻通房间最小压差(Pa)

夏季温度(℃)

冬季温度(℃)

相对湿度(%)

风速(m/s)

噪声

dB(A)

试剂储存和准备区

8

12

10

26

18

40~60

≤0.15

≤55

标本制备区

8

15

8

26

18

40~60

≤0.15

≤55

扩增反应混合物配制和扩增区

8

15

-10

26

18

40~60

≤0.15

≤55

扩增产物分析区

8

15

-15

26

18

40~60

≤0.15

≤55

缓冲间

-

6

0

27

18

40~60

--

≤55

PCR专用走廊

-

6

5

27

18

40~60

--

≤55

空调通风室内设计参数总表

我们通过工艺平面设计,使PCR实验室具有合理的功能布局,以符合生物安全规范中洁污分流和防止交叉感染等方面的要求;同时通过对送入室内的新风量和排出室外的排风量进行控制,使室内按照设计要求建立相应的压力梯度,防止污染物的进入或扩散;采取过滤或杀菌消毒措施有效去除空气中会影响实验结果的微生物和尘埃等;采取合理的气流组织,保证室内气流均匀、减少死角,并保证全面通风时的气流组织与生物安全柜等局部排风装置运行时的气流组织相协调。

空调设计

空调负荷主要有以下几部分构成:围护结构负荷、人员负荷(一般少于常规房间)、照明负荷、设备负荷(包含生物安全柜、冰箱、离心机、灭菌锅、冻干机等设备)、新风负荷(最大组成部分)。

采取的空调形式可以有两种:

全空气系统

设置全空气空调系统时,采取以下措施:初效+中效+高效的三级过滤;空调风机变频,选用运行曲线陡降型;对于设有生物安全柜的房间设置独立的变风量新风系统;全面排风与生物安全柜排风分开设置。

净化风机盘管+变风量新风系统

设置净化风机盘管+变风量新风系统时,采取以下措施:净化风机盘管送、回风口采用低阻高中效过滤器,超低阻高中效过滤器对大气菌的过滤效率达到95%;新风系统根据房间内生物安全柜的运行情况变频运行;全面排风与生物安全柜排风分开设置。

通风过滤与气流组织设计

通风系统

全面通风:换气次数≥6次/小时;送风采用新风机组经热、湿处理及三级(初效+中效+亚高效)过滤后送入室内;排风口设置于房间的下部,且在排风口设置高效过滤器;新风机组和排风机均采用变频机组,以应对工况的改变。

局部排风:生物安全柜,柜口面风速≥0.5m/s;采用Ⅱ级B2型生物安全柜;生物安全柜排风系统单独设置,高空排放,且在排风入口设置高效过滤器,室外排风口高于所在建筑物屋面2m以上;多台生物安全柜并联运行时应采用变风量排风系统,其新风补风系统也应变风量运行。

过滤

英国伦敦公共卫生中心实验室Nobel的测定结果显示,空气中某些病毒和细菌的单体气溶胶等效中值直径为7.7~17.2μm之间。因此,PCR实验室末端过滤器采用亚高效过滤器(粒径≥0.5μm,99.9>η>95,额定风量下的初阻力≤120Pa,效率为大气尘计数效率)满足使用要求。

气流组织

为避免交叉污染,PCR实验室空气流向必须严格遵循单一方向进行,即只能从试剂贮存和准备区→标本制备区→扩增反应混合物配制和扩增区→扩增产物分析区进行。

此外,还需遵循以下原则:

气流组织采用上送下排,送风口和排风口布置应使室内气流停滞的空间降低到最小程度;

在生物安全柜操作面或其他有气溶胶操作地点的上方附近不得设送风口;

高效过滤器排风口应设在室内被污染风险最高的区域,单向布置,不应有障碍

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