复旦医学与生物安全课件07生物安全实验室：防护设施、空气净化与负压体系、生物安全柜

生物安全实验室防护设施、空气净化与负压体系、生物安全柜《实验室生物安全基础》LaboratoryBiologicalsafetyfundamental韩文东生存环境NaturalthreatsArtificialthreats生物恐怖/危害事件现场应急处置危害因子学习内容1.生物安全原理2.生物安全防护实验室3.高效空气过滤器4.生物安全柜5.常规操作错误分析6.思考题试验人员传染性材料实验室环境生物安全原理一级防护屏障所有涉及感染性物质的操作均在其中进行生物安全柜等隔离设备安全防护设备技术操作防护屏障二级防护屏障实验室的平面布局、维护结构、控制入口、负压环境和为减少气溶胶从实验室释放而设臵的通风系统等实验室设计技术操作防护屏障生物安全水平分级标准致病性传播方式、宿主范围所具备的有效预防措施所具备的有效治疗措施病原微生物的危害程度分类的主要依据*《病原微生物实验室生物安全管理条例》*《实验室生物安全通用要求》（GB19489-2008）*《实验室生物安全手册》WHO，第三版2004《人间传染的病原微生物名录》卫生部2006.1.11InfectiousAccidents旅游中······全身症状长期低热或高热、疲乏、无力、消瘦、盗汗等；呼吸系统症状咳嗽、咳痰、咯血、胸痛、呼吸困难如何处理？生物危害等级危害程度与范围代表微生物实验室操作安全设备I不太可能引起人或劢物致病的微生物；无或极低的个体和群体危险枯草杆菌GMT不需要，开放实验室II病原微生物能够对人或劢物致病，但对实验室工作人员、社区、牲畜或环境不易导致严重危害。实验室暴露也许会引起严重感染，但对感染有有效的预防和治疗措施，并且疾病传播的危险有限；个体危险中等，群体危险低乙型肝炎病毒GMT加防护服、生物危害标志开放实验台，此外需BSC用于防护可能生成气溶胶III病原微生物通常能引起人或劢物的严重疾病，但一般不会发生感染个体向其他个体的传播，并且对感染有有效的预防和治疗措施；个体危险高，群体危险低结核分枝杆菌增加特殊防护服、准入制度、定向气流BSC和/或其他所有实验室工作所需要的基本设备IV病原微生物通常能引起人或劢物的严重疾病，并且很容易发生个体之间的直接或间接传播，对感染一般没有有效的预防和治疗措施；个体和群体的危险均高埃博拉病毒增加气锁入口、外出淋浴、污染物品的特殊处理III级BSC或II级BSC并加穿正压服，双扉高压灭菌器，过滤空气微生物危害等级对应的生物安全水平、操作和设备BSC：生物安全柜GMT：微生物学操作技术规范过去的微生物学实验室从前的实验室……“去掉人旁不做官，去掉金旁不要钱”——高士其LAILaboratoryAcquiredInfection感染例子实验室获得性感染感染人数检验生物制品教学其它科研科研机构教学机构生物制品检验机构其它机构1976年Pike3921例实验室感染（LAI）科研机构占58.8%原因分析：1.防护措施简化2.操作不规范实验室设计的安全原则气溶胶的形成处理大体积或高浓度样本仪器设备过度拥挤和过多啮齿动物/节肢动物侵扰未经允许人员进入实验室工作流程围场操作屏障隔离定向气流消毒灭菌有效拦截依据国家标准《实验室生物安全通用要求》（GB19489-2008）科学合理安全首位软件在先管理严格远离病原预防为主使用方便厉行节约生物安全实验室，简称“BSL实验室”，是指通过规范的实验室设计、实验设备的配臵、个人防护装备的使用等建造的实验室。生物安全实验室概念实验室设计安全设备技术操作BSL实验室目的与标识目的保护实验室工作人员;对外环境人员提供保护屏障;同时也保护社区普通的人员与动物不被实验室内偶然泄露的传染性因子感染生物安全实验室分级基础实验室BSL-1BSL-2屏障实验室BSL-3BSL-4BSL-1实验室基础实验室——一级生物安全水平微生物学教学基础研究*GMT*需要洗手池*不需特殊的一级、二级屏障BSL-1实验室空间充足，便于维护、清洁天花板、墙壁、台面平整、整洁、耐腐蚀地板防滑管线避免外露照明充足，避免反光、闪光设备摆放稳定存储空间划分明确放射性物质、压缩气体、液化气体需要安全操作的，具有足够空间与设备工作区域外有存放外衣与私人物品设施洗手池必备，最好安装在出口处若有可开启窗户，应设臵纱窗应有适当的消毒设备BSL-1与BSL-2实验室基础实验室——一级生物安全水平普通微生物教学、研究基础实验室——二级生物安全水平临床卫生服务；检验、研究BSL-2实验室基础实验室——二级生物安全水平临床卫生服务；诊断、研究*生物安全柜*高压蒸汽灭菌器*离心机安全罩*洗眼器BSL-2实验室BSL-1设施的基础上实验室的门能自动关闭，有可视窗不需要特殊的通风设备，但窗户要求能打开并且安装防虫纱窗可靠的电力供应与应急照明，培养箱、生物安全柜、冰箱最好增加备用电源实验室出口有黑暗中可明确辨识的标识BSL-2与BSL-3实验室基础实验室——二级生物安全水平初级卫生服务；诊断、研究医院检验科、CDC屏障实验室——三级生物安全水平高等级微生物的诊断、研究专门的科研机构、CDC三级生物安全实验室围场效应盒中盒结构物理隔离分区负压通风过滤技术三级生物安全实验室一级屏障：生物安全柜、离心机负压罩、双扉高压蒸汽灭菌器等二级屏障：平面布局、维护结构、控制入口、负压环境、通风系统等生物安全柜设施系统平面布局负压系统通风系统BSL-3设施系统1.选址自成隔离区，严格入口控制2.平面布局污染区、半污染区、清洁区缓冲间……自动关闭&互锁传递窗……互锁&物理消毒装臵半污染区……紧急撤离安全门3.围护结构光滑耐腐蚀、防水易于消毒清洁缝隙密封门均能自动关闭安全出口有长效发光指示标志密码锁BSL-3设施系统4.通风系统独立的通风空调系统气流方向&压力梯度气流方向“清洁”→“污染”通风空调……直排式不得采用回风系统进风经初中高效三级过滤风机启动自动联锁装臵启动时先排后送关闭时先送后排控制系统清洁区缓冲区操作区控制系统PLC+DDC5．环境参数□压力——负压污染区-（40±5）Pa半污染区-（20±5）Pa清洁区室外大气压□温度——19-22℃□相对湿度——30%~70%□空气洁净度1万-10万级□人工照明——500lx□嘈声——≤65dBBSL-3设施系统《生物安全实验室通用要求》GB19489-2008-60Pa-45Pa-30Pa-10Pa不同生物安全防护水平要求汇总*BSL实验室设计原则正常工作时核心工作区是“清洁”的；正常工作时核心工作区是“污染”的；核心工作区被污染的概率操作的生物因子是否通过气溶胶感染发生意外的后果GB19489修订硬件要求—理论基础设计思路退出准备间气流走向风险程度核心工作间进入最低风险最高风险风险/功能分区出入口位于风险最低区域区域划分清洁区→污染区可能混杂的污染分开能够隔离高风险物品材料设计思路入口出口One-way进入退出方式出入口分处通道两端连续的气流降低各过渡交叉设计思路配套设施提前到位功能区之间衔接过渡流畅实验室定位明确仪器设备布局明晰设计一个简单的BSL-3实验室准备间核心工作间细胞培养缓冲更衣消毒灭菌更缓冲缓冲清洗室出入口准备间更衣更衣缓冲缓冲核心工作间缓冲清洗室消毒灭菌细胞培养出入口准备间更衣更衣缓冲缓冲核心工作间缓冲清洗室消毒灭菌细胞培养操作人员废弃物病原菌/动物材料补给出入口BSL-3实验室人物流路线生物安全三级实验室的认证认可通过CNAS与MOH认可方可开展工作学习重点1.生物安全原理2.生物安全实验室3.高效空气过滤器4.生物安全柜5.常规操作错误分析6.思考题HEPA历史20世纪40年代由美国原子能委员会牵头开发；隶属“曼哈顿工程”——原子弹计划；目的是滤除由核污染造成的漂浮粒子；二战后不再作为保密项目，从而扩展到民用；HEPA常规应用在医院手术室、层流室、制药车间、计算机芯片厂房以及其它需要完全过滤的房间。HEPA空气过滤器、真空吸尘器广泛应用于原子、电子、航空宇宙、药品以及医疗领域。用于石棉、石墨、毒性物质等领域的HEPA必须经过282军用标准的检验。目前，HEPA空气过滤器、真空吸尘器用于改善哮喘以及过敏体质病人生活。HighEfficiencyParticulateAirfilterHEPA结构•可抛型固体薄层滤膜•成褶皱状以增加表面积•滤膜效率为99.97%（吸附0.3μm颗粒的效率）•吸附颗粒玻璃纤维Φ0.4-1.4μm纸厚度60μm折叠铝箔隔栅面积提高10倍保障感染性粒子不外泄的关键设备！HEPA作用原理拦截100nm撞击1μm扩散0.1μmHEPA作用原理惯性撞击气溶胶粒子直径虽然小于网眼，由于粒子的惯性撞击作用也可能阻拦在滤材上粒子扩散对于直径小于0.1um的气溶胶粒子作用较强，气溶胶粒子虽然小于网眼，由于粒子扩散作用也可能被阻拦在滤材上过筛直径小于滤材网眼的颗粒可以通过，大于的被拦截沉降对于直径0.3um以上的气溶胶粒子作用较强热沉降/静电沉降对于直径非常小的气溶胶粒子作用较强HEPA作用原理0.1-0.3μm的粒子最容易逃逸操作病原微生物时采取产生气溶胶最少的技术“零泄漏”是不可能的后续课程将会涉及如何采取措施将风险降至最低总结学习重点1.生物安全原理2.生物安全实验室3.高效空气过滤器4.生物安全柜5.常规操作错误分析6.思考题生物安全柜BiologicalSafetyCabinet简称BSC负压过滤通风柜防止操作者和环境暴露于实验过程中产生的生物气溶胶保护操作人员…负压保护周边环境…HEPA保护样品…层流•颗粒经HEPA过滤去除•气流为层流•气流有方向BSC均应符合下列要求:•HEPA滤膜•马达/风扇强制气体流动•马达转速的控制部分•气体的平衡控制、管路系统BSC主要部件包括:BSC要求与构造没有湍流；无气团；为单向稳定气流BSC内气流形式层流有方向的气流分流理论–有方向的气流空气从操作人员的前面和周围吸入，使工作区域的气溶胶更难逃逸。这个气流通常以向内吸入的体积或平均流速计算、表示。理论–层流垂直层流向下扫过工作区域，捕获气溶胶，经安全柜的内层至HEPA滤膜为实现真正的层流，各点的气流速率必须在平均流速的+/-20%以内来确保理论-分流在工作区域的一个垂直平面内烟气被分束，向前方和后方的气孔格栅处移动.为最有效的防止烟气逃逸，物品应放在烟气分束以后的区域（操作也应在此进行）生物安全柜工作截面图ClassIClassIITypeB2类型正面气流速度（m/s）气流百分数（%）排风系统循环部分排出部分I级0.360100硬管II级A1型0.38-0.517030排到房间或套管连接处A2型0.517030B1型0.513070硬管B2型0.510100硬管III级NA0100硬管生物安全柜分级A气体流速、类型B排风系统C设计构造ClassIClassIIClassIII生物安全柜选择保护类型生物安全柜的选择个体防护，针对危险度1～3级微生物Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级生物安全柜个体防护，针对危险度4级微生物，手套箱型实验室Ⅲ级生物安全柜个体防护，针对危险度4级微生物，防护服型实验室Ⅰ级、Ⅱ级生物安全柜实验对象保护Ⅱ级生物安全柜，柜内气流是层流的Ⅲ级生物安全柜少量挥发性放射性核素∕化学品的防护Ⅱ级B1型生物安全柜，外排风式Ⅱ级A2型生物安全柜挥发性放射性核素∕化学品的防护Ⅰ级、Ⅱ级B2型、Ⅲ级生物安全柜BSC工作流程理想的工作台摆放原则（清洁→污染区）清洁物品工作区域废弃物收集实验室生物安全工作区域饮食徒手操作食品试剂混杂操作区域光线不足合理用嘴工作区界定拥挤操作操作区实验记录BSC外操作照明、手高度废弃物处臵利器刺伤利器毁型利器专门处理物品摆放杂乱防护服袖口短防护不当赘余装饰徒手&废物处臵公共场所防护不当移动式P3BSL-4Lab思考题1.BSC、通风柜、超净工作台的区别。2.针对同一微生物的不同操作如何选