淺談微生物實驗室規劃建設涉及問題及處理方法

◎ 王 睿，王 萍

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

1　工程概況

實例微生物實驗室分為無菌凈化實驗區及生物安全P2實驗區，其中無菌室（萬級）、培養實驗室（十萬級）、生物安全P2實驗室（十萬級）。依照流程，遵循實驗路線最短化、最便利且人物流分開的原則，其設計基本指標見表1和表2。

表1　無菌室設計基本參數表

表2　P2室設計基本參數表

2　實施方案

微生物實驗室整體規劃建設，涉及建筑、水電、空調、環保、防震等多方面，應盡可能事先確認下列事項：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機器設備必要性。⑥實驗流程。⑦局部排氣必要性。⑧日后擴充彈性。⑨足夠維護保養的空間。⑩空調送風方式。?設施與動力配置。?設備空間與管道間。?室內凈高與樓板載重。?門窗及氣密性。?靜電、振動及噪音。?交叉性。?實驗休息區。?公害、污染與防災。?安裝及運轉成本[1]。

具體項目的技術要求應結合現場的實際情況，可從以下幾個方面加以規劃設計。

2.1　實驗室特征指標

2.1.1換氣次數

換氣的作用是保證有足夠進行稀釋的干凈氣流。萬級凈化換氣次數要求為15～25次，實例中萬級采取30次/h來計算，十萬級采取20次/h來計算，進而提高干凈氣流量。其計算公式為：所需送風量G=面積×層高×換氣次數[2]。

2.1.2氣流組織

氣流組織的作用是保證能均勻地送風和回風，充分發揮干凈氣流的稀釋。因此要求單個風口有足夠的擴散作用，全室回風布置要均勻，并盡量減少渦流和氣流回旋，且不宜四角布置。實例采用了上送風下側回（排）風的氣流組織方式，拐角處合理布置了回風立柱，通過回風立柱回入回風管道（或接入排風管道經排風機箱排至室外），確保均勻回送風。

2.1.3自凈時間

自凈時間是潔凈室從污染狀態回復到正常穩定狀態的能力的體現，也可以指定為從某污染狀態降低到某潔凈狀態的時間，且越短越好[3]。實例采用提高換氣次數進而縮短自凈時間，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之間的壓差應不小于5 Pa，潔凈區與室外的壓差應不小于10 Pa。實例通過新風量的補給與外排風系統，保證了潔凈區與非潔凈區之間有10 Pa壓差。

2.2　空氣凈化處理

實驗室的空氣凈化處理應根據空氣潔凈度等級合理選用空氣過濾器。中效過濾器設置在凈化空調系統的正壓段，高效過濾器設置在凈化空調系統的末端。實例空調機組放置在技術夾層內，采用頂部送風，高效過濾器設置在送風口處，室內回風由中效過濾器回風口通過回風管道回到凈化空調機組的回風段，經過空調處理再送入空調送風系統，開始一個新的氣流循環[4]。排風風機與送風機采用啟停連鎖，先于送風機開啟，后于送風機關閉；排風系統均安裝止回閥，防止停機時室外空氣倒進入房間；回風口采用帶風量調節的雙層百葉風口，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，微生物實驗室采用了無污染的區域單獨一套系統供給潔凈空氣，有污染的區域獨立為一套系統，且采用全新風方式供給潔凈空氣，有效避免交叉污染的發生，保護實驗人員安全的同時也保證了實驗質量不受影響[5]。

2.3　新風補給系統

微生物實驗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，如實驗室中缺少新風，會直接影響工作人員的身體健康，所以空調新風的設計就顯得尤其重要。新風必須是充足的新鮮潔凈的空氣，且應經過空氣過濾器處理后再送進實驗室。同時，補充一定的新風量，也可以維持實驗室適度的壓力要求，以減少灰塵的進入。新風量的需求量一般取下列2項中的最大值：①新鮮空氣量不小于0.5 m3/min·人。②補償室內排風量和保證室內壓差值所需新鮮空氣量之和。

實例實驗室的設計中，潔凈實驗區由于總新風需求量較小，故考慮采用風機直接從戶外取新風進入空調回風系統的方法，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量調節閥，管道做保溫；新風進入空調回風系統，經空調循環送風，為房間補充新風量[6]。

2.4　裝修方案

考慮到凈化環境是凈化指標下的性能測試，為了保證房間測試環境的相對穩定及避免非潔凈區域的空氣進入潔凈區域，需對房間進行一定的密閉性處理，依據GB 50073-2013《潔凈廠房設計規范》，其圍護結構的材料選型應滿足保溫、隔熱、防火、防潮、少產塵等要求，同時能體現現代化高標準無菌實驗室的簡潔、明快、美觀的特點[7]。

2.4.1房間功能分布

①無菌室（萬級凈化）。遵循房間原本結構，可分為無菌室、緩沖間、風淋室、更衣間，潔凈工作區是有無塵潔凈要求的工作區，任何進入無塵無菌室的人，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培養室（十萬級）。分為潔凈工作區、緩沖間、更衣間。③P2實驗室（十萬級）。分為生物安全工作區、緩沖間、更衣間[8]。

2.4.2吊頂

微生物實驗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。同時實驗室吊頂高度宜為2.7 m，以確保技術夾層的高度來吊裝空調箱體，達到美觀和環境耐受度較好的效果。

2.4.3墻體

實驗室內墻面裝修的目的是密閉、不起塵，同時又是為了保證室內環境使用條件，創造一個舒適、美觀而整潔的環境。宜采用不銹、隔熱、耐潮、美觀，安裝方便的50 mm厚機制巖棉板作護墻材料，使無菌室長期保持良好的外觀狀態。同時，墻體與墻體均宜采用R≥30 mm的圓弧連接，以確保沒有衛生死角，易于衛生打掃[9]。

2.4.4地面材質

一般在優質PVC地板和環氧自流平地面之間進行選擇。

（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，防火指標可達B1級，其防火性能僅次于石材。同時，PVC地板表面經特殊抗菌處理，對絕大多數細菌有較強的殺滅能力和抑制細菌繁殖的能力[10]。而且PVC地板具有較強的耐酸堿腐蝕的性能，可以經受惡劣環境的考驗，常適合在醫院、實驗室、研究所等地方使用。

圖1　PVC地板圖

（2）環氧自流平（見圖2）。環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、經久耐用，廣泛應用于醫藥、汽車、電子、食品、電力、化工等工業地面裝修中。

圖2　環氧自流平圖

綜上所述，PVC地板更適用于微生物實驗室地面鋪設。

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，考慮到實驗室內相鄰間為負壓，此房間的門應在關門狀態下具有能夠維持房間內負壓的密閉措施。

（2）窗。盡可能減少窗戶數量，建議潔凈區宜把窗戶加以封閉，適宜采用密閉性良好的鋼化玻璃鋁合金固定視窗，以保證實驗室的密閉性，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過傳遞窗進入潔凈室[11]。傳遞窗宜采用對傳遞物進行消毒殺菌處理，其內部適宜尺寸為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厚鋼板噴塑結構。

2.5　供配電及照明設計

2.5.1供配電設計

根據實驗室具體情況需分區域布置配電箱，電箱電源應由建設方根據用電量引入各實驗層較為適宜。具體實施中應考慮以下問題：①斷路器輸出端分別供儀器設備、輔助設備配電回路（包括空調、維修用電等）、照明回路、插座回路、風機回路及備用回路，同時每個輸出端必須在面板上標明各自供電對象。②配電柜及供電布線應規范、安全、整齊、屏蔽，不得形成對數據信號線路的干擾，同時各類電源插座必須有明顯的區別標志。③回路應具有電流、電壓、功率因數檢測和斷路狀態指示功能，單相負荷均勻地分配在三相線路上，并使三相負荷不平衡度小于20%。④應設置電源應急開關，以便實現與火災自動報警系統聯動或手動控制。

2.5.2照明系統

一般適宜裝2×36 W的吸頂、防水潔凈燈具，并在各主實驗室出入口處設置開關，同時設置安裝一定量的應急照明裝置，實現照明均勻，穩定，無眩光。

2.5.3電纜線路

所有電線電纜宜全部采用優質阻燃電線電纜，動力電纜宜VV電纜，在天花內通過穿焊接鋼管進行敷設，照明電源線插座回可采用ZR-BV導線，在天花吊頂上通過穿PC線管敷設并就近經軟管敷設至燈具[12]。還應考慮當負荷大小、電壓損失、工作升溫引起的機械強度變化等因素影響電線電纜相應載流量，選擇導線截面積時應考慮適宜留有30%的余量；考慮今后增加設備用電，還必須留足增設設備所需電纜；為防止漏電危及人身安全，并防止電磁干擾，實驗室室內所有金屬線管、線槽、電氣設備外殼等不帶電的金屬部分都需可靠接地。同時，所有電線電纜嚴禁有接頭、斷頭、焊點，每個電纜兩端均加以標記以便查線。