新冠疫情背景下生物醫學大型儀器平臺安全管理探索

孫凡凡，劉二濤，付偉超，于文穎，王浩雨，梁昊岳*

（1.天津市天運人力資源服務有限公司，天津 300171；2. 中國醫學科學院血液病醫院（中國醫學科學院血液學研究所），實驗血液學國家重點實驗室，國家血液系統疾病臨床醫學研究中心，天津 300020）

0 引言

大型儀器通常指大型精密儀器，在生物醫學領域主要包括以流式細胞儀、激光共聚焦顯微鏡和二代測序儀為代表的高端實驗設備。大型儀器共享平臺是大型儀器集約化管理的重要場所，為科技進步和技術創新提供了有力的技術支撐作用。大型儀器平臺的安全管理關系到實驗人員的人身安全和儀器設備的財產安全，具有不容忽視的重要意義。在新冠疫情背景下，儀器平臺的安全管理內容涉及人員、設備、環境、試劑和培訓等內容，對儀器平臺的管理思路和管理方法提出了越來越高的要求。文章結合新冠疫情期間高校實驗室的管理經驗，以實驗血液學國家重點實驗室技術平臺為例，就生物醫學大型儀器平臺的安全管理和新冠疫情下大型儀器的維護與監測進行了深入探索與分析。

1 新冠疫情期間大型儀器平臺安全管理的主要措施

1.1 人員準入制度

新冠疫情防控期間大型儀器平臺應嚴格把控進出實驗室人員的身份。平臺內部應制定準入制度，內部人員離津時需經過主管部門審批，返津時需持七日內核酸陰性報告；同時嚴格控制外部人員（包括儀器維修工程師、外單位研究人員等）進入大型儀器平臺的頻率，確有必要的需經疫情摸排后才可開展工作，并如實填寫疫情防控調查表。一個月內未離津人員需提供健康綠碼，外地來津人員需提供七日內核酸陰性報告。無上述證明均不得進入大型儀器平臺。

1.2 設備環境要求

大型儀器平臺配備多臺套大型精密儀器，這些設備對周圍環境的要求較高，一般需要配備防潮、防塵和防電磁干擾的環境。此外，環境溫度和濕度也影響著大型儀器的正常運轉，溫度過高會使部件發生膨脹和變形；濕度太大會使金屬部件銹蝕進而損壞儀器。磁場干擾也會對大型儀器設備測量的數據結果產生影響，因此儀器設備要遠離發電機、變壓器等磁性物體。與此同時，大型儀器平臺禁止研究人員從事危及公眾健康、損害生物資源、破壞生態系統和生物多樣性等危害生物安全的生物技術研究活動，并且在條件允許的情況下為儀器運行創造必要的溫度、濕度和無菌條件[5，6]。

1.3 規范化管理措施

1.3.1 大型儀器設備管理人員的設置

首先，儀器設備主管由各儀器小組組長擔任并明確崗位職責，悉知儀器操作步驟和維護保養流程。同時，儀器設備主管負責將安全制度落實到崗、落實到組員，并且監督和督促儀器使用者嚴格按照實驗要求、實驗步驟進行實驗，創造安全實驗環境。其次，安排并培訓一批研究生擔任安全值班員，并且對這些值班員進行儀器安全維護流程和儀器設備故障處理方面的培訓，確保儀器發生故障時值班員能及時采取應急措施，將對人員、設備和科研工作的傷害降至最低，并且最大限度地保障大型儀器的財產價值。其三，平臺組織儀器設備工程師開展日常維護和定期維護，通過不斷測試儀器效果將儀器維護到最佳狀態，使高校師生及科研人員獲得準確的實驗數據，并建立測試記錄、維護記錄及維修記錄檔案備查。

1.3.2 大型儀器設備預約登記制度和試劑管理規范

大型儀器的使用采取預約登記制度，平臺每年面向使用者組織儀器操作考核，考核通過后方可獲得在軟件上預約儀器的資格。使用者預約成功后不得擅自更改時間。儀器設備主管可以通過管理軟件查看預約信息、實驗所用試劑種類、試劑名稱、試劑使用量等信息。在試劑管理方面，平臺根據預約試劑用量、庫存量計算后進行采購，入庫時針對強腐蝕品、易燃易爆品、劇毒品分別貯存（每種試劑在標管上注明種類及名稱并采取雙人管理、雙鎖管理）。每日參考軟件上試劑的使用量配備試劑，避免造成浪費[7，8]。

1.3.3 加強大型儀器平臺實驗用品消毒管理

新冠疫情期間平臺加強實驗用品規范化管理，在接收高風險地區實驗用品時要分類分區單獨存放，不與其他物品混放，存放區域應保持良好通風。同時，大型儀器平臺應按相關要求對此類實驗用品的外包裝消殺，使用500mg/L含氯消毒液擦拭或噴灑所有外包裝表面，作用15分鐘以上再打開使用，如有必要可用清水沖洗去除殘留消毒液。大型儀器平臺應對此類實驗用品存放區域的環境表面，包括接觸外包裝的地面、墻面、臺面等，用500mg/L含氯消毒液擦拭或噴灑消毒，作用30分鐘。拆除實驗用品包裝（含外包裝及內包裝）時應盡量避免可能產生氣溶膠或造成溢撒等操作。接觸高風險實驗用品的人員要做好個人防護，定期開展核酸檢測和健康監測[9]。

1.3.4 加強大型儀器平臺環境監測

大型儀器平臺在每次實驗活動結束后，要及時清理生物安全柜內及實驗臺面上的物品。同時，對實驗臺面及環境進行必要的消毒處理，并且定期對實驗環境進行終末消毒。按照有關規定，規范地分類收集、包裝、暫存、運輸、處置大型儀器平臺的廢棄物。涉及感染性的廢棄物，應經過有效消毒處理后，方可移出大型儀器平臺。對于大型儀器平臺環境中的臺面、設備表面和門把手等重點部位，平臺管理員應進行環境污染監測，如發現實驗環境污染，應立即啟動應急處理程序，并及時上報。

1.3.5 大型儀器平臺實驗中的應急措施

平臺結合安全理論知識和工作經驗，針對危險因素采取的應急措施做了歸納：首先，部分化學試劑易燃易爆，使用者操作時應避免明火；其次，部分化學試劑具有腐蝕性，皮膚接觸到這些試劑會導致化學性燒傷，因此操作者不能用手接觸面部，尤其不能接觸眼睛、鼻孔、口周圍，如果這些區域被污染應立即消毒；其三，高壓氣體鋼瓶移動時應避免碰撞，安裝時應避免漏氣；其四，儀器設備用電時電線應保持清潔、干燥，并檢查絕緣是否良好，發生故障時應先切斷電源再進行維修；其五，實驗用到的玻璃器皿破損造成劃傷時，應先用水沖洗傷口后再消毒上藥并包扎好，再將破損器皿用膠布包裹好放到指定處；其六，有些實驗進行時會加熱液體，操作者應戴好護目鏡，并且不應俯視液體，整個加熱過程不可離開操作現場。如出現高溫燙傷，應在患處涂抹燙傷膏，不可弄破水泡，以免發生感染。雖然實驗操作過程中存在一定的風險，但是只要嚴格遵守操作流程，嚴于律己，就可以將風險和損失降到最低[10，11]。

1.3.6 加強安全培訓和應急演練

大型儀器平臺需嚴格按照相關法律法規、技術標準、操作規范開展相關實驗活動。同時，平臺應定期開展培訓，建立技術檔案和培訓檔案。其中培訓內容主要包括：危化品安全使用培訓、高壓氣瓶安全使用培訓、高壓滅菌設備使用培訓、防輻射安全培訓和滅火設備安全培訓等[5]。大型儀器平臺應根據開展實驗活動所涉及的化學、生物學特性，結合實驗活動項目，開展生物安全風險評估，確定風險點、等級與防控措施。平臺應加強安保力量配置，做好應急保障準備。根據生物安全風險評估情況，明確意外事件的應對措施，完善應急預案，定期開展應急演練，提高快速精準應對能力。值得注意的是，大型儀器平臺應儲備足夠的與風險水平相應的防護裝備、消毒設備、運輸容器、排污搶險救援器材以及監測設備[12]。

1.4 物品管理措施

1.4.1 大型儀器平臺的安全設施配置及個人防護

大型儀器平臺在運轉過程中應配置充足的安全設施和個人防護裝備。其中安全設施主要包括：監控設備、實驗試劑儲存冰箱、危險化學品儲存柜、廢棄物收集站、疫情期間外來配件儲存消毒站、消防噴淋裝置、消防滅火器和煙霧報警器等。根據大型儀器平臺開展的實驗活動，依據相關規范細化人員防護要求，提高人員生物安全意識，加強培訓和檢查，確保防護裝備（如手套、護目鏡、防護服、口罩、帽子、鞋等）的正確使用。從事病原微生物實驗活動的大型儀器平臺按照《大型儀器平臺生物安全通用要求》（GB19489-2008）和《病原微生物大型儀器平臺生物安全通用準則》（WS233-2017）做好個人防護、出入登記管理和健康監測[13]。

新冠疫情發生以來，大型儀器平臺加大了醫用物資的投入，為防疫工作打下堅實基礎。表1、圖1分別是新冠疫情發生的前后6個月內的物資領用對比表和對比圖，反映了新冠疫情發生后，平臺的醫用物資的領用數量明顯上升，特別是醫用口罩、醫用手套等物品的領用數量激增。可以看出，大型儀器平臺的安全設施配置及個人防護水平對防疫抗疫發揮著不可替代的作用。

表1 新冠疫情前后醫用物資領用表

圖1 新冠疫情前后醫用物資領用圖

2 新冠疫情期間大型儀器設備的保養維護措施

大型儀器設備由很多精密部件組成，結構復雜操作煩瑣，因此為保障大型儀器長期穩定使用，平臺需要對儀器進行規范化管理和精心維護。儀器設備維護的好壞直接影響到實驗數據的準確性，儀器設備良好的運行對獲取科研數據起到事半功倍的效果。平臺根據儀器的不同類型（如流式細胞儀、激光共聚焦顯微鏡、雙光子顯微鏡、電子顯微鏡和細胞測序儀等）進行分類，并分別進行保養和維護。下面以流式細胞儀為例介紹該儀器的生物安全維護方法，包括：每日維護、定期維護和計劃外維護[14，15]。

2.1 每日維護

在BD FACSAria III流式細胞儀系統中，使用Clean Flow Cell命令使一管清洗液流過采樣線和流動池，此程序可在兩種情況下應用，第一種是作為每日維護程序、第二種是出現較差的光學性能需要額外清潔時。表2顯示了流式細胞儀每日維護的清潔模式、主要措施和推薦頻率。

表2 流式細胞儀每日維護

2.2 定期維護

為了使細胞儀達到最佳狀態，流式細胞儀需要按照以下維護計劃執行定期維護（表3）。

表3 流式細胞儀定期維護

2.3 計劃外維護

除每日維護和定期維護之外，流式細胞儀組件應定期清潔或檢查磨損情況，必要時進行配件的更換和保養。表4顯示了流式細胞儀在計劃外維護中常見的操作程序和推薦頻率。值得注意的是，所有與生物樣本接觸的細胞儀表面都可能傳播潛在的致命疾病，所以清潔細胞儀表面時穿戴合適的防護服和手套。為防止電擊，在清潔偏轉板之前請關閉板電壓。為防止電弧（火花），在重新接通極板電壓之前，確保極板完全干燥。

表4 流式細胞儀計劃外維護

3 大型儀器生物安全管理在新冠疫情中的作用

3.1 新冠疫情期間流式細胞儀的使用時長對比

在新冠疫情期間，以流式平臺為例，平臺管理員嚴格按照儀器的維護模式開展維護，不斷提升儀器維護水平，使得七臺大型流式細胞儀的使用時長不減反增，確保了科研實驗有條不紊地開展（表5，圖5）。只有建立完整科學的儀器管理制度和程序，才能保證科研實驗順利開展，最大程度地發揮大型儀器設備的作用，為科研工作保駕護航[16]。

表5 流式細胞儀在新冠疫情前，后期使用時長對比

圖2 流式細胞儀在新冠疫情前、后期使用時長對比

3.2 新冠疫情期間流式細胞儀的儀器狀態監測

基于新冠疫情期間的安全管理措施，流式平臺的大型流式細胞儀保持著良好的儀器狀態，這一結果體現在儀器的日常監測結果中。圖3、圖4為BD AriaIII流式細胞儀的Cytometer Setup & Tracking（CST）質控數據結果，其中圖3為流式細胞儀的各個通道的光電倍增管電壓（Photomultiplier tube voltage，PMT voltage）的優化結果，圖4為流式細胞儀的各個通道的線性結果。流式細胞儀單一通道檢測結果的準確性與相對標準偏差（Robust spread，RSD）存在負相關的關系。RSD受儀器本身參數、PMT條件、熒光素種類、抗原表達和滲漏等因素影響。熒光素、抗原表達、滲漏通過影響光子信號，進而影響RSD。RSD越高，流式細胞群越松散，分辨率越低，圈門的準確度也隨之降低。

從圖3中可以觀察到，各個通道的PMT voltage越大，RCV越小，RSD越大。這一結果表明隨著PMT voltage的升高，RSD也隨之升高，進而降低流式檢測的效果。從圖中可知，在達到Baseline PMT voltage之前，RSD的上升與PMTV的上升基本呈線性關系。然而在達到Baseline PMT voltage之后，RSD會出現顯著升高，表示儀器的分辨率和檢測準確度明顯下降。CST監測為研究者在科研實驗中設置合適的電壓提供了標準參考值。從圖4中觀察可知，兩黃色豎線之間的范圍為偏差的線性范圍內，這一結果反映了流式細胞儀的各個通道的線性結果。線性范圍之外的點越少，表示線性結果越理想。CST質控數據結果表明，所檢測的BD AriaIII流式細胞儀及相關通道工作狀態良好，可以滿足實驗需求。流式細胞儀儀器狀態的監測結果表明，大型儀器生物安全管理為保障新冠疫情期間科研工作的順利開展發揮了不可替代的作用。

圖3 BD AriaIII 各通道PMTV優化結果 （a）PE-Cy7（b）PerCP-Cy5-5（c）PE-Texas Red（d）PE（e）FITC（f）APCCy7（g）Alexa Fluor 700（h）APC（i）Indo 1 Blue（j）Indo 1 Violet

圖4 BD AriaIII 各通道線性結果 （a）PE-Cy7（b）PerCPCy5-5（c）PE-Texas Red（d）PE（e）FITC（f）APC-Cy7（g）Alexa Fluor 700（h）APC

4 討論

安全穩定的實驗環境和良好的儀器狀態是科學研究工作的重要保障。在新冠疫情背景下的生物醫學大型儀器平臺管理中，安全管理的作用不容忽視。其中，新冠疫情期間大型儀器平臺的人員準入制度、設備環境要求、規范化管理措施和物品管理措施等內容的管理經驗和新思路為保障平臺的安全運行提供了重要支撐。在此基礎上，大型儀器設備的保養維護工作為提高儀器的使用效率、減少儀器故障率和提高疫情期間儀器使用者的安全保障率做出了重要貢獻。與此同時，大型儀器的功能監測也為科研實驗的順利進行提供了有效支撐。在新冠疫情背景下，大型儀器平臺管理人員和科研人員更加深刻認識到，為了保障儀器平臺的正常運轉，在做好日常工作的同時應居安思危，時刻保持風險意識，切實做好儀器安全管理。在今后的安全管理工作中，平臺管理人員應不斷探索管理方法，更好地引導實驗者全方位地參與到實驗室的安全管理工作中來，為生物醫學大型儀器平臺的建設和管理作出更大貢獻。