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负压生物安全二级实验室快速改建项目分析

来源：洁净工程联盟

新型冠状病毒肺炎ＣＯＶＩＤ－１９（ＣｏｒｏｎａＶｉｒｕｓＤｉｓｅａｓｅ２０１９，以下简称新冠肺炎）传播迅速，人群普遍易感，并有聚集发病现象［１］。为了应对疫情防控，四川省人民医院２０２０年１月２５—２９日紧急快速改建了其负压生物安全二级实验室（以下简称负压实验室），增强了医院对新冠肺炎的诊治能力，为抗击疫情赢得了宝贵时间。本文就该医院负压实验室的快速改建进行分析，供新冠肺炎定点诊治医院负压实验室的快速改建参考。

方案确定

Laboratory construction

为有效应对新冠肺炎疫情，针对确诊新冠肺炎最关键的核酸检测环节，医院确立了快速改建负压实验室的紧急基建任务。

按照国家有关实验室生物安全标准规范的规定，结合医院检验科现状，通过设置缓冲间、机械通风系统、排风高效过滤及高温灭菌装置等手段，将原有实验室改建为有明确负压要求的负压实验室。

快速改建

Laboratory construction

第二住院大楼三楼检验科负压实验室的快速改建：

医院基建办对一间２１ｍ２的普通实验室进行改建，设置了前室、缓冲间和核心工作区。改建完成后，实测结果显示达到了设计要求的压差－５、－１５、－２５Ｐａ。仅仅用５天时间就完成了改造。

２.１负压实验室选址

负压实验室位于检验科分子生物学诊断实验室端头，即走廊尽头，靠近高压灭菌室。病毒样本流向相对独立，到实验室的路径短（见图１）。病毒样本通过Ａ自净式传递窗送入负压实验室核心工作区进行灭活、核酸提取后再通过Ｂ自净式传递窗送入分析室进行扩增分析。负压实验室内产生的医疗废物经过初步消毒、打包密封后通过Ａ自净式传递窗传出，送入高压灭菌室进行高压消毒灭菌，保证了实验室的医疗废物全部高压灭菌。

２.２改建实验室新风系统

１）采用全新风系统，并在其中设置粗效、中效、高效三级空气过滤，分别设置在空调箱内、空气处理机组的正压段、系统的末端（房间内天花顶上送风口处）。

２）新风进风口设置在离室外地面３．０ｍ高度处，并远离污染源。进风口处安装了有效的防雨、防鼠、防昆虫、阻挡绒毛等的纱网和百叶，且易于拆装。

２.３改建实验室排风系统

１）缓冲间和核心实验区室内设置了排风口，计算排风量时充分考虑Ｂ２生物安全柜（Ｂ２生物安全柜指１００％全排型安全柜，可以操作挥发性化学品和挥发性放射物作为添加剂的微生物实验［２］）的排风量。

２）负压排风装置的高效过滤器设置在室内排风口处。

３）高效过滤器排风口下边沿离地面０．１ｍ，上边沿离地面０．６ｍ，排风口排风速度低于１ｍ／ｓ，确保实验室内的空气经过高效过滤器过滤、经过高温灭活设备进行灭活处理后再排放到大气（高温灭活设备内部采用碳化硅电加热板加热，箱内温度１００℃）。

４）实验室采用全送全排气流组织方式，其核心工作区与缓冲间内能维持稳定负压，避免高致病性病原微生物的扩散，且实验室内的新风换气次数达到１５ｈ－１，最大程度地保护实验人员。每个房间内均设置了紫外线灯，在实验人员外出时打开紫外线灯对实验室进行消毒。

为了保证通风量、压力梯度和室内空气洁净度，采取了如下技术措施：根据实际空间大小，改建的实验室区域按１５ｈ－１的换气次数计算通风量，通过每个风口的风阀来控制和调试不同区域的风量及压差。控制系统与送排风系统联动。启用通风系统时，先启动排风机，后启动新风机；关闭通风系统时，先关闭新风机，后关闭排风机。

２.４改建后的效果

改建后的负压实验室核心工作间与缓冲间采用气密互锁钢质门连接，缓冲间的两道门不能同时处于打开状态，需先关闭一道门，才能打开另一道门，以防止两道门同时打开造成核心工作区失压，导致气溶胶紊乱流窜。根据房间的功能与布局及实验人员的操作流程，采用了顶送侧回的送排风方式，送风口和排风口具有严格的气流方向。图２为第二住院大楼检验科负压实验室通风系统原理图。

Ｂ２生物安全柜柜顶进风口连接风管至检验科过道采集新风，确保Ｂ２生物安全柜启动时增大新风量。测试数据显示：先启动排风机，再启动新风机，Ｂ２生物安全柜不启动时，核心工作区相对于外界压差稳定在－２５Ｐａ；启动Ｂ２生物安全柜后，核心工作区相对于外界压差稳定在－９０Ｐａ。

为实现无论Ｂ２生物安全柜是否开启，核心工作区对于外界的压差稳定在－２５Ｐａ的动态平衡，采用自控系统进行室内压力控制：当生物安全柜启动时，实验室排风机降低运行频率，减少排风量；同时，送风机增加运行频率，增大送风量，以维持实验室压力的稳定。技改后实测数据显示：在实验室运行情况下，不管Ｂ２生物安全柜是否启动，核心工作区相对于外界的压差都稳定在－２５Ｐａ。图３为第二住院大楼检验科负压实验室核心工作间气流组织示意图。

总结

Laboratory construction

３.１改建后项目评估

通过对实验室的快速改建和启用，有效地避免了交叉污染，确保了送检数据的真实性和可靠性，进一步提高了该医院分子生物实验室的临床检验能力和生物安全防护水平，为疫情防控赢得了宝贵的时间。

3.２功能区布局

负压生物安全二级实验室由前室、缓冲间和核心工作间构成。其中，核心工作间作为直接处理生物安全危险因子的场所，在布局时需统筹考虑场地规整性、内部气流均匀性和实验操作易行性，在最大程度降低涡流系数、避免气流死角的同时，方便生物检测的顺利开展。此外，考虑到核心工作间的完整性，缓冲间需设置在其外侧。图４为第二住院大楼检验科负压实验室气流组织设计示意图。

３.３气流与通风

为避免危险因子在负压实验室内无序扩散造成环境污染，需通过优化室内布局方式形成定向的气流路径，

如：前室—缓冲间—核心工作间—室外，确保有害气体从安全区域向污染区域扩散［３］。防护区的室外排风口与实验室新风口的直线距离应大于１２ｍ，并布置于离所在建筑屋面２ｍ以上的下风向处，同时，在不阻碍有害气体朝空中排放的前提下，做好风、雨、鼠、虫的防护设计［４］。

如何布置送风口和排风口直接决定着室内气流的路径和形式。为最大程度降低实验室内涡流系数、减少气流死角，可采用对侧上送上排或对侧上送下排的方式布置风口。送风口应布置在干净区域顶部，排风口应贴近对面底部的墙面或顶部的边缘，以形成均匀定向的气流路径。局部排风设施的气流吸入方向要和室内整体气流方向保持一致，防止室内气流对局部排风带来影响。为防止送风气流干扰局部排风气流，避免在室内形成大的气流死角，送风口不得安置在室内局部排风设施上面和顶棚中央。

３.４改建中材料、工艺设备配备

３.４.１基建材料

墙体采用防火夹心彩钢板，地面选用ＰＶＣ卷材（阻燃、防水、防渗漏、耐磨），不但美观且经济，吊顶采用与墙体材料相同的防火夹芯彩钢板，便于处理墙体与吊顶之间的弧形圆角。所有地面、墙面、天花板之间的接缝要求为弧形圆角。

３.４.２Ｂ２生物安全柜

１００％全排型安全柜，无内部循环气流，可同时提供生物性和化学性的安全控制，可以操作挥发性化学品和挥发性放射物作为添加剂的微生物实验。

３.４.３洗眼器

若有必要可安装应急喷淋装置即洗眼器。

３.４.４高温灭活设备

射电加热板加热，箱内温度１００℃，含温度探头。每个高温灭活设备内部采用９块碳化硅远红外辐射电加热板加热，箱内温度１００℃，含温度探头。

３.５压力梯度

为保证在负压实验室形成从洁净区域向污染区域的定向气流，室内相邻相通的区域之间应保持不小于１０Ｐａ的压力梯度（负压）。考虑到正常的气压漂移值在±５Ｐａ之间，实际操作中应不小于－１５Ｐａ。缓冲间一般采用机械通风，可将空气压力（负压）控制在－１０Ｐａ左右；核心工作间的压力需要提高一级梯度，因此，空气压力可按（－１０Ｐａ）＋（－１０Ｐａ）＝－２０Ｐａ设计。结合±５Ｐａ的正常漂移值，实际调试压力宜控制在－３０～－２０Ｐａ。综上所述，为确保负压实验室符合生物安全的一般要求，室内到外部清洁环境的各区域间压力梯度需大于－１０Ｐａ。

３.６项目公共卫生检测

生物安全实验室的建设应切实遵循物理隔离的建筑技术原则，以生物安全为核心，确保实验人员的安全和实验室周围环境的安全，并应满足实验对象对环境的要求，做到实用、经济［５］。自投入使用以来，该负压实验室用于新型冠状病毒肺炎核酸的提取和检测，共完成了２３０００多例新冠病毒肺炎核酸的检测，对新冠肺炎患者的初筛和确诊起到了决定性作用，同时有助于工作人员生物安全防护，到目前为止，未发生过一例实验室检测人员感染事件。

结语

Laboratory construction

能否及时鉴别、高效管控、科学处理突发公共卫生事件，关系到人民的生命安全与社会稳定［６］。该医院严格按照国家防控部署要求，在较短时间内将普通实验室改建为符合暖通、建筑和生物安全要求的负压实验室并成功投入使用，增强了医院对新冠肺炎的诊治能力，为打赢疫情防控战赢得了宝贵的时间。笔者建议，在《综合医院建设标准》中可考虑增加负压实验室的建设标准和指导意见，全面提升综合医院工程建设管理、诊治及公共卫生应急防控能力。

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