淺談微生物實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃建設(shè)涉及問題及處理方法

◎ 王 睿，王 萍

（1.甘肅省金昌市食品檢驗(yàn)檢測中心，甘肅 金昌 737100；2.甘肅省金昌市中醫(yī)醫(yī)院藥劑科，甘肅 金昌 737100）

1　工程概況

實(shí)例微生物實(shí)驗(yàn)室分為無菌凈化實(shí)驗(yàn)區(qū)及生物安全P2實(shí)驗(yàn)區(qū)，其中無菌室（萬級）、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室（十萬級）、生物安全P2實(shí)驗(yàn)室（十萬級）。依照流程，遵循實(shí)驗(yàn)路線最短化、最便利且人物流分開的原則，其設(shè)計(jì)基本指標(biāo)見表1和表2。

表1　無菌室設(shè)計(jì)基本參數(shù)表

表2　P2室設(shè)計(jì)基本參數(shù)表

2　實(shí)施方案

微生物實(shí)驗(yàn)室整體規(guī)劃建設(shè)，涉及建筑、水電、空調(diào)、環(huán)保、防震等多方面，應(yīng)盡可能事先確認(rèn)下列事項(xiàng)：①生物安全等級。②潔凈度等級。③室壓平衡措施。④溫濕度要求。⑤機(jī)器設(shè)備必要性。⑥實(shí)驗(yàn)流程。⑦局部排氣必要性。⑧日后擴(kuò)充彈性。⑨足夠維護(hù)保養(yǎng)的空間。⑩空調(diào)送風(fēng)方式。?設(shè)施與動力配置。?設(shè)備空間與管道間。?室內(nèi)凈高與樓板載重。?門窗及氣密性。?靜電、振動及噪音。?交叉性。?實(shí)驗(yàn)休息區(qū)。?公害、污染與防災(zāi)。?安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)成本[1]。

具體項(xiàng)目的技術(shù)要求應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，可從以下幾個方面加以規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2.1　實(shí)驗(yàn)室特征指標(biāo)

2.1.1換氣次數(shù)

換氣的作用是保證有足夠進(jìn)行稀釋的干凈氣流。萬級凈化換氣次數(shù)要求為15～25次，實(shí)例中萬級采取30次/h來計(jì)算，十萬級采取20次/h來計(jì)算，進(jìn)而提高干凈氣流量。其計(jì)算公式為：所需送風(fēng)量G=面積×層高×換氣次數(shù)[2]。

2.1.2氣流組織

氣流組織的作用是保證能均勻地送風(fēng)和回風(fēng)，充分發(fā)揮干凈氣流的稀釋。因此要求單個風(fēng)口有足夠的擴(kuò)散作用，全室回風(fēng)布置要均勻，并盡量減少渦流和氣流回旋，且不宜四角布置。實(shí)例采用了上送風(fēng)下側(cè)回（排）風(fēng)的氣流組織方式，拐角處合理布置了回風(fēng)立柱，通過回風(fēng)立柱回入回風(fēng)管道（或接入排風(fēng)管道經(jīng)排風(fēng)機(jī)箱排至室外），確保均勻回送風(fēng)。

2.1.3自凈時間

自凈時間是潔凈室從污染狀態(tài)回復(fù)到正常穩(wěn)定狀態(tài)的能力的體現(xiàn)，也可以指定為從某污染狀態(tài)降低到某潔凈狀態(tài)的時間，且越短越好[3]。實(shí)例采用提高換氣次數(shù)進(jìn)而縮短自凈時間，但自凈時間一般不超過30 min。

2.1.4壓差控制

潔凈室與周圍的空間必須維持一定的壓差，不同等級的潔凈室以及非潔凈區(qū)之間的壓差應(yīng)不小于5 Pa，潔凈區(qū)與室外的壓差應(yīng)不小于10 Pa。實(shí)例通過新風(fēng)量的補(bǔ)給與外排風(fēng)系統(tǒng)，保證了潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間有10 Pa壓差。

2.2　空氣凈化處理

實(shí)驗(yàn)室的空氣凈化處理應(yīng)根據(jù)空氣潔凈度等級合理選用空氣過濾器。中效過濾器設(shè)置在凈化空調(diào)系統(tǒng)的正壓段，高效過濾器設(shè)置在凈化空調(diào)系統(tǒng)的末端。實(shí)例空調(diào)機(jī)組放置在技術(shù)夾層內(nèi)，采用頂部送風(fēng)，高效過濾器設(shè)置在送風(fēng)口處，室內(nèi)回風(fēng)由中效過濾器回風(fēng)口通過回風(fēng)管道回到凈化空調(diào)機(jī)組的回風(fēng)段，經(jīng)過空調(diào)處理再送入空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)，開始一個新的氣流循環(huán)[4]。排風(fēng)風(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)采用啟停連鎖，先于送風(fēng)機(jī)開啟，后于送風(fēng)機(jī)關(guān)閉；排風(fēng)系統(tǒng)均安裝止回閥，防止停機(jī)時室外空氣倒進(jìn)入房間；回風(fēng)口采用帶風(fēng)量調(diào)節(jié)的雙層百葉風(fēng)口，并安裝初效過濾器，且安裝高度不超過0.6 m。同時，考慮到空氣交叉污染的問題，微生物實(shí)驗(yàn)室采用了無污染的區(qū)域單獨(dú)一套系統(tǒng)供給潔凈空氣，有污染的區(qū)域獨(dú)立為一套系統(tǒng)，且采用全新風(fēng)方式供給潔凈空氣，有效避免交叉污染的發(fā)生，保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員安全的同時也保證了實(shí)驗(yàn)質(zhì)量不受影響[5]。

2.3　新風(fēng)補(bǔ)給系統(tǒng)

微生物實(shí)驗(yàn)室的潔凈度必須由房間的密閉性來保證。工作人員在里面長期工作，如實(shí)驗(yàn)室中缺少新風(fēng)，會直接影響工作人員的身體健康，所以空調(diào)新風(fēng)的設(shè)計(jì)就顯得尤其重要。新風(fēng)必須是充足的新鮮潔凈的空氣，且應(yīng)經(jīng)過空氣過濾器處理后再送進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。同時，補(bǔ)充一定的新風(fēng)量，也可以維持實(shí)驗(yàn)室適度的壓力要求，以減少灰塵的進(jìn)入。新風(fēng)量的需求量一般取下列2項(xiàng)中的最大值：①新鮮空氣量不小于0.5 m3/min·人。②補(bǔ)償室內(nèi)排風(fēng)量和保證室內(nèi)壓差值所需新鮮空氣量之和。

實(shí)例實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)中，潔凈實(shí)驗(yàn)區(qū)由于總新風(fēng)需求量較小，故考慮采用風(fēng)機(jī)直接從戶外取新風(fēng)進(jìn)入空調(diào)回風(fēng)系統(tǒng)的方法，管道上加裝起初效過濾作用的過濾層；在管道的端口安裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，管道做保溫；新風(fēng)進(jìn)入空調(diào)回風(fēng)系統(tǒng)，經(jīng)空調(diào)循環(huán)送風(fēng)，為房間補(bǔ)充新風(fēng)量[6]。

2.4　裝修方案

考慮到凈化環(huán)境是凈化指標(biāo)下的性能測試，為了保證房間測試環(huán)境的相對穩(wěn)定及避免非潔凈區(qū)域的空氣進(jìn)入潔凈區(qū)域，需對房間進(jìn)行一定的密閉性處理，依據(jù)GB 50073-2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料選型應(yīng)滿足保溫、隔熱、防火、防潮、少產(chǎn)塵等要求，同時能體現(xiàn)現(xiàn)代化高標(biāo)準(zhǔn)無菌實(shí)驗(yàn)室的簡潔、明快、美觀的特點(diǎn)[7]。

2.4.1房間功能分布

①無菌室（萬級凈化）。遵循房間原本結(jié)構(gòu)，可分為無菌室、緩沖間、風(fēng)淋室、更衣間，潔凈工作區(qū)是有無塵潔凈要求的工作區(qū)，任何進(jìn)入無塵無菌室的人，必須先穿戴上無塵帽、無塵口罩、無塵衣、靜電防塵手套、無塵褲和無塵靴。②培養(yǎng)室（十萬級）。分為潔凈工作區(qū)、緩沖間、更衣間。③P2實(shí)驗(yàn)室（十萬級）。分為生物安全工作區(qū)、緩沖間、更衣間[8]。

2.4.2吊頂

微生物實(shí)驗(yàn)室適宜采用表面平整、光滑、不起塵、防火、密閉保溫性能好特性的50 mm厚手工玻鎂巖棉夾芯保溫鋼板吊頂。同時實(shí)驗(yàn)室吊頂高度宜為2.7 m，以確保技術(shù)夾層的高度來吊裝空調(diào)箱體，達(dá)到美觀和環(huán)境耐受度較好的效果。

2.4.3墻體

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)墻面裝修的目的是密閉、不起塵，同時又是為了保證室內(nèi)環(huán)境使用條件，創(chuàng)造一個舒適、美觀而整潔的環(huán)境。宜采用不銹、隔熱、耐潮、美觀，安裝方便的50 mm厚機(jī)制巖棉板作護(hù)墻材料，使無菌室長期保持良好的外觀狀態(tài)。同時，墻體與墻體均宜采用R≥30 mm的圓弧連接，以確保沒有衛(wèi)生死角，易于衛(wèi)生打掃[9]。

2.4.4地面材質(zhì)

一般在優(yōu)質(zhì)PVC地板和環(huán)氧自流平地面之間進(jìn)行選擇。

（1）PVC地板（見圖1）。PVC地板具有較好的防火性能，本身不會燃燒并且能阻止燃燒，防火指標(biāo)可達(dá)B1級，其防火性能僅次于石材。同時，PVC地板表面經(jīng)特殊抗菌處理，對絕大多數(shù)細(xì)菌有較強(qiáng)的殺滅能力和抑制細(xì)菌繁殖的能力[10]。而且PVC地板具有較強(qiáng)的耐酸堿腐蝕的性能，可以經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，常適合在醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室、研究所等地方使用。

圖1　PVC地板圖

（2）環(huán)氧自流平（見圖2）。環(huán)氧自流平具有耐水性、耐油性、耐酸堿性、耐鹽霧腐蝕性等化學(xué)特性，以及耐磨性、耐沖壓性、耐洗刷性等物理特性，且表面光亮、平整、美觀、無接縫、易清洗、易維修保養(yǎng)、經(jīng)久耐用，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、汽車、電子、食品、電力、化工等工業(yè)地面裝修中。

圖2　環(huán)氧自流平圖

綜上所述，PVC地板更適用于微生物實(shí)驗(yàn)室地面鋪設(shè)。

2.4.5門窗及其他

（1）門。宜采用密閉潔凈室門，噴塑鋁合金門套制作，考慮到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相鄰間為負(fù)壓，此房間的門應(yīng)在關(guān)門狀態(tài)下具有能夠維持房間內(nèi)負(fù)壓的密閉措施。

（2）窗。盡可能減少窗戶數(shù)量，建議潔凈區(qū)宜把窗戶加以封閉，適宜采用密閉性良好的鋼化玻璃鋁合金固定視窗，以保證實(shí)驗(yàn)室的密閉性，防止能量的損失及戶外灰塵的滲入。

（3）傳遞窗。其主要用于保持潔凈室的空氣潔凈度以及潔凈室內(nèi)必須的壓力。為了防止污染物帶入潔凈室，所有送入潔凈室的各種物品均需按要求進(jìn)行外包裝清理、吹凈，有效地清除外表面的微粒和微生物，并對清理后的物料經(jīng)過傳遞窗進(jìn)入潔凈室[11]。傳遞窗宜采用對傳遞物進(jìn)行消毒殺菌處理，其內(nèi)部適宜尺寸為500 mm×500 mm×400 mm（W×H×D）的厚1.2 mm不銹鋼（SUS304），外箱體適宜為1.2 mm厚鋼板噴塑結(jié)構(gòu)。

2.5　供配電及照明設(shè)計(jì)

2.5.1供配電設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室具體情況需分區(qū)域布置配電箱，電箱電源應(yīng)由建設(shè)方根據(jù)用電量引入各實(shí)驗(yàn)層較為適宜。具體實(shí)施中應(yīng)考慮以下問題：①斷路器輸出端分別供儀器設(shè)備、輔助設(shè)備配電回路（包括空調(diào)、維修用電等）、照明回路、插座回路、風(fēng)機(jī)回路及備用回路，同時每個輸出端必須在面板上標(biāo)明各自供電對象。②配電柜及供電布線應(yīng)規(guī)范、安全、整齊、屏蔽，不得形成對數(shù)據(jù)信號線路的干擾，同時各類電源插座必須有明顯的區(qū)別標(biāo)志。③回路應(yīng)具有電流、電壓、功率因數(shù)檢測和斷路狀態(tài)指示功能，單相負(fù)荷均勻地分配在三相線路上，并使三相負(fù)荷不平衡度小于20%。④應(yīng)設(shè)置電源應(yīng)急開關(guān)，以便實(shí)現(xiàn)與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動或手動控制。

2.5.2照明系統(tǒng)

一般適宜裝2×36 W的吸頂、防水潔凈燈具，并在各主實(shí)驗(yàn)室出入口處設(shè)置開關(guān)，同時設(shè)置安裝一定量的應(yīng)急照明裝置，實(shí)現(xiàn)照明均勻，穩(wěn)定，無眩光。

2.5.3電纜線路

所有電線電纜宜全部采用優(yōu)質(zhì)阻燃電線電纜，動力電纜宜VV電纜，在天花內(nèi)通過穿焊接鋼管進(jìn)行敷設(shè)，照明電源線插座回可采用ZR-BV導(dǎo)線，在天花吊頂上通過穿PC線管敷設(shè)并就近經(jīng)軟管敷設(shè)至燈具[12]。還應(yīng)考慮當(dāng)負(fù)荷大小、電壓損失、工作升溫引起的機(jī)械強(qiáng)度變化等因素影響電線電纜相應(yīng)載流量，選擇導(dǎo)線截面積時應(yīng)考慮適宜留有30%的余量；考慮今后增加設(shè)備用電，還必須留足增設(shè)設(shè)備所需電纜；為防止漏電危及人身安全，并防止電磁干擾，實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)所有金屬線管、線槽、電氣設(shè)備外殼等不帶電的金屬部分都需可靠接地。同時，所有電線電纜嚴(yán)禁有接頭、斷頭、焊點(diǎn)，每個電纜兩端均加以標(biāo)記以便查線。