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詳解丨生物安全實驗室的分級與設置

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-11-23  瀏覽次數:8256
核心提示:根據實驗室操作的生物因子的危害等級不同,實驗室需要不同的防護水平。實驗室不同水平的設施、安全設備以及實驗操作技術和管理措
 根據實驗室操作的生物因子的危害等級不同,實驗室需要不同的防護水平。實驗室不同水平的設施、安全設備以及實驗操作技術和管理措施構成了生物實驗室的各級生物安全水平。生物安全實驗室分為4個等級:一級生物安全實驗室(BSL-1)、二級生物安全實驗室|(BSL-2)、三級生物安全實驗室(BSL-3)和四級生物安全實驗室(BSL-4),俗稱分別為:P1、P2、P3和P4實驗室(P是“物理防護”的英文“physical protection"的首字母)。一級生物安全實驗室防護水平最低,四級生物安全實驗室防護水平最高。

 

一、一級生物安全實驗室

生物安全防護水平為一級的實驗室適用于操作在通常情況下不會引起人類或者動物疾病的微生物。一級生物安全實驗室的操作、安全設備和實驗設施的設計和建設僅適用于進行基礎的教學和研究,處理危害等級1的微生物。BSL-1是生物安全防護的基本水平,依靠標準的微生物操作來保證安全,缺少特殊的一級防護屏障或二級防護屏障。一般來說,一級生物安全實驗室僅能從事沒有感染性的操作,不能滿足食品微生物檢測實驗室的工作需要。

 

一級生物安全實驗室需滿足如下設施和設備的要求:實驗室的門應有可視窗并可鎖閉,門鎖及門的開啟方向應不妨礙室內人員逃生。應設洗手池,宜設置在靠近實驗室的出口處:實驗室門口處應設存衣或掛衣裝置,可將個人服裝與實驗室工作服分開放置。實驗室的墻、天花板和地面應易清潔、不滲水、耐化學品和消毒滅菌劑的腐蝕。地面應平整、防滑,不應鋪設地毯。實驗室臺柜和座椅等應穩固,邊角應圓滑。實驗室臺柜等和其擺放應便于清潔,實驗臺面應防水、耐腐蝕、耐熱和堅固。實驗室應有足夠的空間和臺柜等擺放實驗室設備和物品。應根據工作性質和流程合理,放實驗室設備、臺柜、物品等,避免相互干擾、交叉污染,并應不妨礙逃生和急救。實驗室可以利用自然通風。如果采用機械通風,應避免交叉污染。如果有可開啟的窗戶,應安裝可防蚊蟲的紗窗。實驗室內應避免不必要的反光和強光。若操作刺激或腐蝕性物質,應在30 m內設洗眼裝置,必要時應設緊急噴淋裝置。若操做有毒、刺激性、放射性揮發物質,應在風險評估的基礎上,配備適當的負壓排風柜。若使用高毒性、放射性等物質,應配備相應的安全設施、設備和個體防護裝備,應符合國家、地方的相關規定和要求。若使用高壓氣體和可燃氣體,應有安全措施,應符合國家、地方的相應規定和要求。應設應急照明裝置。應有足夠的電力供應。應有足夠的固定電源插座,避免多臺設備使用共同的電源插座。應有可靠的接地系統,應在關鍵節點安裝漏電保護裝置或監測報警裝置。供水和排水管道系統應不滲漏,下水應有防回流設計。應配備適用的應急器材,如消防器材、意外事故處理器材、急救器材等。應配備適用的通訊設備。必要時,應配適當的消毒滅菌設備。

 

二、二級生物安全實驗室

生物安全防護水平為二級的實驗室適用于操作能夠引起人類或者動物疾病,但一般情況下對人、動物或者環境不構成嚴重危害,傳播風險有限,實驗室感染后很少引起嚴重疾病,并且具備有效治療和預防措施的微生物。二級生物安全實驗室的操作、安全設備和實驗設施的設計和建設適用于臨床、診斷、教學,處理危害等級II的微生物。


BSL-2實驗室的危險主要是意外的經皮膚或黏膜接觸或攝入生物危險物質,需使用生物安全柜進行防護。BSL-2實驗室有比較齊全的一級屏障,例如個人防護裝備,也有廢棄物消毒設施等二級屏障來保正安全。對于廣大食品微生物檢測實驗室,一般都要開展沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等危害等級II的致病微生物的檢測工作,需要達到二級生物安全實驗室的防護水平。

 

二級生物安全實驗室的設施和設備要求除要達到一級生物安全實驗室的要求外,還要滿足:實驗室主入口的門、放置生物安全柜實驗間的門應可自動關閉;實驗室主入口的門應有進入控制措施。實驗室工作區域外應有存放備用物品的條件。應在實驗室工作區配備洗眼裝置。應在實驗室或其所在的建筑內配備高壓蒸汽滅菌器或其他適當的消毒滅菌設備,所配備的消毒滅菌設備應以風險評估為依據。應在操作病原微生物樣本的實驗間內配備生物安全柜。應按產品的設計要求安裝和使用生物安全柜。如果生物安全柜的排風在室內循環,室內應具備通風換氣的條件;如果使用需要管道排風的生物安全柜,應通過獨立于建筑物其他公共供通風系統的管道排出。應有可靠的電力供應。必要時,重要設備(如:培養箱、生物安全柜、冰箱等)應配置備用電源。

 

三、三級生物安全實驗室

生物安全防護水平為三級的實驗室適用于操作能夠引起人類或者動物嚴重疾病,比較容易直接或者間接在人與人、動物與人、動物與動物間傳播的微生物。三級生物安全實驗室的操作、安全設備和實驗設施的設計和建設適用于專門的診斷和研究,處理危害等級III的微生物。BSL-3實驗室的危險主要是經皮膚破損處、經口攝入以及吸入感染性氣溶膠。BSL-3實驗室通過一級和二級防護屏障來保護實驗操作人員和實驗室周圍免受污染。它的二級屏障包括受控的進入通道和經高效過濾器過濾的通風設施。

 

三級生物安全實驗室的設施和設備要求很嚴格,具體如下。

1.平面布局

實驗室應明確區分輔助工作區和防護區,應在建筑物中自成隔離區或為獨立建筑物,應有出入控制。防護區中直接從事高風險操作的工作間為核心工作間,人員應通過緩沖間進人核心工作間。適用于操作危害等級I的微生物的實驗室輔助工作區應至少包括監控室和清潔衣物更換間;防護區應至少包括緩沖間(可兼作脫防護服間)及核心工作間。適用于操作危害等級II的微生物的實驗室輔助工作區應至少包括監控室、清潔衣物更換間和淋浴間;防護區應至少包括防護服更換間、緩沖間及核心工作間。適用于操作危害等級II的微生物的實驗室核心工作間不宜直接與其他公共區域相鄰。如果安裝傳遞窗,其結構承壓力及密閉性應 符合所在區域的要求,并具備對傳遞窗內物品進行消毒滅菌的條件。必要時,應設置具備送排風或自凈化功能的傳遞窗,排風應經高效過濾器(high efficiency particulate air filter, HEPA) 過濾后排出。

 

2.圍護結構

圍護結構(包括墻體)應符合國家對該類建筑的抗震要求和防火要求。天花板、地板、墻間的交角應易清潔和消毒滅菌。實驗室防護區內圍護結構的所有縫隙和貫穿處的接縫都應可靠密封。實驗室防護區內圍護結構的內表面應光滑、耐腐蝕、防水,以易于清潔和消毒滅菌。實驗室防護區內的地面應防滲漏、完整、光潔、防滑、耐腐蝕、不起塵。實驗室內所有的門應可自動關閉,需要時,應設觀察窗;門的開啟方向不應妨礙逃生。實驗室內所有窗戶應為密閉窗,玻璃應耐撞擊、防破碎。實驗室及設備間的高度應滿足設備的安裝要求,應有維修和清潔空間。在通風空調系統正常運行狀態下,采用煙霧測試等目視方法檢查實驗室防護區內圍護結構的嚴密性時,所有縫隙應無可見泄漏。

 

3.通風空調系統

應安裝獨立的實驗室送排風系統,應確保在實驗室運行時氣流由低風險區向高風險區流動,同時確保實驗室空氣只能通過HEPA過濾器過濾后經專用的排風管道排出。實驗室防護區房間內送風口和排風口的布置應符合定向氣流的原則,利于減少房間內的渦流和氣流死角;送排風應不影響其他設備(如: 11級生物安全柜)的正常功能。不得循環使用實驗室防護區排出的空氣。應按產品的設計要求安裝生物安全柜和其排風管道,可以將生物安全柜排出的空氣排入實驗室的排風管道系統。實驗室的送風應經過HEPA過濾器過濾,宜同時安裝初效和中效過濾器。實驗室的外部排風口應設置在主導風的下風向(相對于送風口),與送風口的直線距離應大于12m,應至少高出本實驗室所在建筑的頂部2m,應有防風、防雨、防鼠、防蟲設計,但不應影響氣體向上空排放。HEPA過濾器的安裝位置應盡可能靠近送風管道在實驗室內的送風口端和排風管道在實驗室內的排風口端。應可以在原位對排風HEPA過濾器進行消毒滅菌和檢漏。如在實驗室防護區外使用高效過濾器單元,其結構應牢固,應能承受2500 Pa的壓力;高效過濾器單元的整體密封性應達到在關閉所有通路并維持腔室內的溫度在設計范圍上限的條件下,若使空氣壓力維持在1000 Pa時,腔室內每分鐘泄漏的空氣量應不超過腔室凈容積的0.1%。應在實驗室防護區送風和排風管道的關鍵節點安裝生物型密閉閥,必要時,可完全關閉。應在實驗室送風和排風總管道的關鍵節點安裝生物型密閉閥,必要時,可完全關閉。生物型密閉閥與實驗室防護區相通的送風管道和排風管道應牢固、易消毒滅菌、耐腐蝕、抗老化,宜使用不銹鋼管道;管道的密封性應達到在關閉所有通路并維持管道內的溫度在設計范圍上限的條件下,若使空氣壓力維持在500 Pa時,管道內每分鐘泄漏的空氣量應不超過管道內凈容積的0.2%,應有備用排風機。應盡可能減少排風機后排風管道正壓段的長度,該段管道不應穿過其他房間。不應在實驗室防護區內安裝分體空調。

 

4.供水與供氣系統

應在實驗室防護區內的實驗間的靠近出口處設置非手動洗手設施;如果實驗室不具備供水條件,則應設非手動手消毒滅菌裝置。應在實驗室的給水與市政給水系統之間設防回流裝置。進出實驗室的液體和氣體管道系統應牢固、不滲漏、防銹、耐壓、耐溫(冷或熱)、耐腐蝕。應有足夠的空間清潔、維護和維修實驗室內暴露的管道,應在關鍵節點安裝截止閥、防回流裝置或HEPA過濾器等。如果有供氣(液)罐等,應放在實驗室防護區外易更換和維護的位置,安裝牢固,不應將不相容的氣體或液體放在一起。如果有真空裝置,應有防止真空裝置的內部被污染的措施;不應將真空裝置安裝在實驗場所之外。

 

5.污物處理及消毒滅菌系統

應在實驗室防護區內設置生物安全型高壓蒸汽滅菌器。宜安裝專用的雙扉高壓滅菌器,其主體應安裝在易維護的位置,與圍護結構的連接之處應可靠密封。對實驗室防護區內不能高壓滅菌的物品應有其他消毒滅菌措施。高壓蒸汽滅菌器的安裝位置不應影響生物安全柜等安全隔離裝置的氣流。如果設置傳遞物品的渡槽,應使用強度符合要求的耐腐蝕性材料,并方便更換消毒滅菌液。淋浴間或緩沖間的地面液體收集系統應有防液體回流的裝置。實驗室

防護區內如果有下水系統,應與建筑物的下水系統完全隔離;下水應直接通向本實驗室專用的消毒滅菌系統。所有下水管道應有足夠的傾斜度和排量,確保管道內不存水;管道的關鍵節點應按需要安裝防回流裝置、存水彎(深度應適用于空氣壓差的變化)或密閉閥門等;


下水系統應符合相應的耐壓、耐熱、耐化學腐蝕的要求,安裝牢固,無泄漏,便于維護、清潔和檢查。應使用可靠的方式處理處置污水(包括污物),并應對消毒滅菌效果進行監測,以確保達到排放要求。應在風險評估的基礎上,適當處理實驗室輔助區的污水,并應監測,以確保排放到市政管網之前達到排放要求。可以在實驗室內安裝紫外線消毒燈或其他適用的消毒滅菌裝置。應具備對實驗室防護區及與其直接相通的管道進行消毒滅菌的條件。應具備對實驗室設備和安全隔離裝置(包括與其直接相通的管道)進行消毒滅菌的條件。應在實驗室防護區內的關鍵部位配備便攜的局部消毒滅菌裝置(如:消毒噴霧器等),并備有足夠的適用消毒滅菌劑。

 

6.電力供應系統

電力供應應滿足實驗室的所有用電要求,并應有冗余。生物安全柜、送風機和排風機、照明、自控系統、監視和報警系統等應配備不間斷備用電源,電力供應應至少維持30 min,應在安全的位置設置專用配電箱。

 

7.照明系統

實驗室核心工作間的照度應不低于350 k,其他區域的照度應不低于200 1x,宜采用吸頂式防水潔凈照明燈。應避免過強的光線和光反射。應設不少于30 min的應急照明系統。

 

8.自控、監視與報警系統

進入實驗室的門應有門禁系統,應保證只有獲得授權的人員才能進入實驗室。需要時,應可立即解除實驗室門的互鎖;應在互鎖門的附近設置緊急手動解除互鎖開關。核心工作間的緩沖間的入口處應有指示核心工作間工作狀態的裝置(如:文字顯示或指示燈),必要時,應同時設置限制進入核心工作間的連鎖機制。啟動實驗室通風系統時,應先啟動實驗室排風,后啟動實驗室送風;關停時,應先關閉生物安全柜等安全隔離裝置和排風支管密閉閥,再關實驗室送風及密閉閥,后關實驗室排風及密閉閥。當排風系統出現故障時,應有機制避免實驗室出現正壓和影響定向氣流。當送風系統出現故障時,應有機制避免實驗室內負壓影響實驗室人員的安全、影響生物安全柜等安全隔離裝置的正常功能和圍護結構的完整性。應通過對可能造成實驗室壓力波動的設備和裝置實行連鎖控制等措施,確保生物安全柜、負壓排風柜(罩)等局部排風設備與實驗室送排風系統之間的壓力關系和必要的穩定性,并應在啟動、運行和關停過程中保持有序的壓力梯度。應設裝置連續監測送排風系統HEPA過濾器的阻力,需要時,及時更換HEPA過濾器。應在有負壓控制要求的房間入口的顯著位置,安裝顯示房間負壓狀況的壓力顯示裝置和控制區間提示。中央控制系統應可以實時監控、記錄和存儲實驗室防護區內有控制要求的參數、關鍵設施設備的運行狀態;應能監控、記錄和存儲故障的現象、發生時間和持續時間;應可以隨時查看歷史記錄。中央控制系統的信號采集間隔時間應不超過1 min,各參數應易于區外和識別。中央控制系統應能對所有故障和控制指標進行報警,報警應區分一般報警和緊急報警。緊急報警應為聲光同時報警,應可以向實驗室內外人員同時發出緊急警報;應在實驗室核心工作間內設置緊急報警按鈕。應在實驗室的關鍵部位設置監視器,需要時,可實時監視并錄制實驗室活動情況和實驗室周圍情況。監視設備應有足夠的分辨率,影像存儲介質應有足夠的數據存儲容量。

 

9.實驗室通訊系統

實驗室防護區內應設置向外部傳輸資料和數據的傳真機或其他電子設備。監控室和實驗室內應安裝語音通訊系統。如果安裝對講系統,宜采用向內通話受控、向外通話非受控的選擇性通話方式。通訊系統的復雜性應與實驗室的規模和復雜程度相適應。

 

10.參數要求

實驗室的圍護結構應能承受送風機或排風機異常時導致的空氣壓力載荷。適用于操作危害等級I的微生物的實驗室核心工作間的氣壓(負壓)與室外大氣壓的壓差值應不小于30Pa,與相鄰區域的壓差(負壓)應不小于10 Pa;適用于操作危害等級II的微生物的實驗室的核心工作間的氣壓(負壓)與室外大氣壓的壓差值應不小于40 Pa,與相鄰區域的壓差(負壓)應不小于15 Pa.實驗室防護區各房間的最小換氣次數應不小于12次/h,實驗室溫度宜控制在18℃-26℃范圍內。正常情況下,實驗室的相對濕度宜控制在30%~70%范圍內;消毒狀態下,實驗室的相對濕度應能滿足消毒滅菌的技術要求。在安全柜開啟情況下,核心工作間的噪聲應不大于68 dB (A).實驗室防護區的靜態潔凈度應不低于8級水平。

 

四、四級生物安全實驗室

生物安全防護水平為四級的實驗室適用于操作能夠引起人類或者動物非常嚴重疾病的微生物,以及我國尚未發現或者已經宣布消滅的微生物。四級生物安全實驗室的操作、安全設備和實驗設施的設計和建設適用于進行非常危險的外源性生物因子或未知的高度危險的致病因子的操作,操作對象通常是危害等級IV或那些未知的且與危害等級IV的微生物具有相似特點的微生物。BSL-4實驗室的危險主要通過黏膜或破損皮膚,通過呼吸道吸入感染性氣溶膠。實驗室人員通過III級生物安全柜或II級生物安全柜加正壓服與感染性氣溶膠完全隔離,并且BSL-4實驗室有復雜的特殊通風裝置和廢棄物處理系統。

 

四級生物安全實驗室的設施和設備要求除要達到三級生物安全實驗室的要求外,還要滿足:


①實驗室應建造在獨立的建筑物內或建筑物中獨立的隔離區域內。

應有嚴格限制進入實驗室的門禁措施,應記錄進入人員的個人資料、進出時間、授權活動區域等信息;


②對與實驗室運行相關的關鍵區域也應有嚴格和可靠的安保措施,避免非授權進入。


③實驗室的輔助工作區應至少包括監控室和清潔衣物更換間。


④適用于操作危害等級II的微生物的實驗室防護區應到至少包括防護走廊、內防護服更換間、淋浴間、外防護服更換間和核心工作間,外防護服更換間應為氣鎖。適用于操作危害等級IV的實驗室的防護區應包括防護走廊、內防護服更換間、淋浴間、外防護服更換間、化學淋浴間和核心工作間,化學淋浴間應為氣鎖,具備對專用防護服或傳遞物品的表面進行清潔和消毒滅菌的條件,具備使用生命支持供氣系統的條件。

實驗室防護區的圍護結構應盡量遠離建筑外墻;

實驗室的核心工作間應盡可能設置在防護區的中部。應在實驗室的核心工作間內配備生物安全型高壓滅菌器;如果配備雙扉高壓滅菌器,其主體所在房間的室內氣壓應為負壓,并應設在實驗室防護區內易更換和維護的位置。


⑤如果安裝傳遞窗,其結構承壓力及密閉性應符合所在區域的要求;需要時,應配備符合氣鎖要求的并具備消毒滅菌條件的傳遞窗。

實驗室防護區圍護結構的氣密性應達到在關閉受測房間所有通路并維持房間內的溫度在設計范圍上限的條件下,當房間內的空氣壓力上升到500 Pa后,20min內自然衰減的氣壓小于250Pa。


⑥利用具有生命支持系統的正壓服操作常規量經空氣傳播致病微生物因子的實驗室應同時配備緊急支援氣罐,緊急支援氣罐的供氣時間應不少于60 min/人。生命支持供氣系統應有自動啟動的不間斷備用電源供應,供電時間應不少于60min。供呼吸使用的氣體的壓力、流量、含氧量、溫度、濕度、有害物質的含量等應符合職業安全的要求。生命支持系統應具備必要的報警裝置。實驗室防護區內所有區域的室內氣壓應為負壓,實驗室核心工作間的氣壓(負壓)與室外大氣壓的壓差值應不小于60 Pa, 與相鄰區域的壓差(負壓)應不小于25 Pa,適用于操作危害等級II的微生物的實驗室,應在III級生物安全柜或相應的安全隔離裝置內操作致病性生物因子;同時具備與安全隔離裝置配套的物品傳遞設備以及生物安全型高壓蒸汽滅菌器。

 

⑦實驗室的排風應經過兩級HEPA過濾器處理后排放。應可以在原位對送風HEPA過濾器進行消毒滅菌和檢漏。實驗室防護區內所有需要運出實驗室的物品或其包裝的表面應經過消毒滅菌。化學淋浴消毒滅菌裝置應在無電力供應的情況下仍可以使用,消毒滅菌劑儲存器的容量應滿足所有情況下對消毒滅菌劑使用量的需求。

 

另外需要注意的是,生物安全實驗室分級依據的“生物因子危害等級”不僅指微生物的危害程度,還包括對生物因子的操作內容的危害程度。比如:大腸埃希氏菌0157: H7屬危害等級II的致病微生物,但是如果不涉及培養、分離等感染性的操作,僅對它進行核酸擴增方面的操作,那么就可以在一級生物安全實驗室內進行操作。

編輯:songjiajie2010

 
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