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            血站实验室设计和优化措施

            文章出处:金天地实验室建设 人气:发表时间:2019-09-11 10:15

            摘要:血站实验室在设计上既有医学检验实验室的共性,也有血站血液检测的特殊性。该文通过对实验室模块、通道、围护结构、区域分配等实验室设计的基本概念的介绍,建议实验室设计的流程分为5个步骤,并从实验室的空调、通风和净化系统,给排水系统,电气系统,信息控制系统,安全防护系统等5个方面阐述了实验室系统的设计和优化措施,力求有效综合血站实验室设计工作的科学理论、技术和实践经验,为制订血站实验室的设计、建设标准提供参考依据。

            伴随我国采供血事业的不断进步,输血学已增设为二级学科[1]。包括核酸检测在内的实验室检测新技术不断普及,让血液更加安全[2],血站实验室本身的发展也日新月异。由于血站实验室的主要功能是进行血液检验,按二级生物安全防护建设与管理[3]。在设计上既有医学检验实验室的共性,也有血站血液检测的特殊性。为此,我们依据相关标准规范[4-6],对血站实验室的设计和优化进行探讨,以促进血站实验室设计、建设水平的持续提升。

            1 实验室设计的基本概念

            进行适宜、规范的生物安全实验室装修的关键是平面规划设计[7],一些实际工程由于平面布局不合理,不仅影响实验室的有效使用面积,还增加了初投资和管理难度[8]。因此,首先介绍一下实验室平面设计相关的基本概念。

            1.1 实验室模块 实验室模块是指将实验室的空间设置进行规范,便于总体的设计和面积分配。实验室模块包括开间、进深、净高和门窗。现代血站实验室有采用大厅式的布局趋势,相对于传统实验室减少了较多的隔断,但就内部工作区域规划以及核酸检测实验室的各区域设计,都可以参考实验室模块进行合理的空间布局。

            1.1.1 开间 实验室的宽度。实验台宽度一般为0.75 m,两排实验台之间净距在1.5~1.8 m之间便于工作,因此血站实验室开间一般设置在3.0~3.3 m。

            1.1.2 进深 实验室的长度,其尺寸与实验台等设施设备的长度、采光通风条件等相关。现在血站实验室大多采用框架结构,进深一般为6~7 m。

            1.1.3 净高 指楼板面至另一层楼板底面(或吊平顶面)的距离,血站实验室的净高在2.7 m比较合适[9]。

            1.1.4 门窗 实验室的门为1 m宽左右,也可用1.2 m宽的不对称双扇门,平时锁上小的一扇,有大型设备进出时全开。开门方向一般向内开,门上应设玻璃窗以便进行安全观察。窗台离地高度一般不小于1 m,利用自然采光时窗可尽量大一点,有较高温控要求时宜采用双层玻璃窗,外窗应设置纱窗以防止蚊虫的干扰。如有遮光要求一般不贴有色膜,而用卷轴式窗帘。

            1.2 通道 实验室通道包括人流通道和物流通道。在人流通道的设计上应考虑设置逃生路径,以备紧急情况下的人员安全撤离。物流通道的设计应让标本的传递呈单向流。有条件的可考虑安装专门的物流升降装置或气动管道传输系统[10],适用于血站内不同部门间,如初筛与确认实验室之间的标本运输,可使标本传递更加高效有序,也有效地避免交叉污染。

            1.3 围护结构 实验室围护结构属于生物安全防护二级屏障,包括吊顶、隔断墙、地板、门窗等。设计建设的关键是选择性价比高的材料,通过加权灰色关联分析法对围护结构用材进行比较分析发现,彩钢板吊顶、彩钢板隔断、PVC地板是较适宜的材料组合[11]。

            1.4 实验室区域分配 完整的血站实验室由诸多区域构成,其空间分配既要考虑到相关规范和工作要求,也要有容量柔性能力[12]。一般划分为5个区域,其面积可分别为:实验工作区(实验室核心区)约占35%;支援服务区(包括污染物处置区、纯水室、洗涤室、库房等)约占15%;行政办公区约占10%;休息交流区约占10%;人流、物流通道(包括电梯、建筑公差、管道井等)约占25%;预留工作区约占5%。

            2 实验室设计流程

            通常实验室人员很关注仪器设备,而实验室设计者多依据行业通用准则进行设计并指导施工,导致部分实验室设施难以与实验室人员、仪器设备相契合[13],因此血站实验室设计涉及血站管理层的统一部署,实验室人员的专业规划以及实验室设计机构的具体实施。其流程建议分为以下步骤:

            (1)实验室人员与专业设计方进行充分沟通,明确实验室的功能目的和使用需求。期间一定要到建筑物现场进行实地勘察,结合实际情况进行讨论。

            (2) 设计方根据实验室类别、功能和工作流程,按血站的统一建设方案,作出实验室的区域及功能规划,并获得血站管理者、实验室人员一致认可。

            (3)结合实验室所在建筑物的周围环境,由设计方进行深化设计,初步确定空调通风、给排水、电气、信息管理、消防安保等实验室子系统的设施设备类型、数量、位置,经血站管理者、实验室人员的认同后形成最终的设计方案。

            (4)血站方面与设计、建设方保持密切沟通,做好实验室工程建设中的实时跟进,解决各种突发问题。严格执行而不轻易更改设计方案。

            (5)设计方协助血站方进行工程竣工验收;在实验室的使用过程中双方保持技术联系,持续改进以适应实验室的发展。

            3 实验室系统的设计和优化

            实验室系统是由各个子系统组成,对每个子系统都需结合建筑物和工作实际进行分别设计,通过优化措施让各子系统间协调平衡,发挥实验室系统的最大功能。

            3.1 空调、通风和净化系统

            3.1.1 空调系统 由于血站实验室的工作特殊性,一些大型精密仪器,如生化仪、核酸检测仪等需24 h开机,试剂、标本的储存冰箱也是长时间运行,会持续产热,对环境温、湿度有较高的要求。每天间断开启覆盖整个血站建筑的中央空调系统并不适用于实验室,血站实验室宜单独设置分散型或局部集中型的空调系统,并考虑配置冗余空调[14]。为防交叉污染,血站核酸实验室空调必须单设。

            3.1.2 通风系统 从节能、降噪、确保稳定性和舒适性角度,尽量将机械通风和自然通风相结合,优先考虑自然通风。对一些要求较高的房间,如核酸检测实验室的扩增检测间,可采用上送下排的全面通风方式。对某些有潜在高污染的区域,如标本离心机所在的局部空间,可加设排风罩加强局部通风[15],把可能产生的气溶胶尽快排出。室外进排风口需尽量远离,避免室外气流的交叉污染。

            3.1.3 净化系统 血站实验室对空气洁净度无明确要求,但应尽量避免灰尘。从实验室的护围结构设计上做到不产尘、不积尘、易除去灰尘。如外环境的灰尘较多,可在进风管道或窗户上设置适当的空气净化装置[16],同时做好气流的控制,让气流方向有利于灰尘的沉降和清除,对有潜在生物污染的实验室维持负压。

            3.2 给排水系统

            3.2.1 给水系统 血站实验室的给水主要包括实验给水、生活给水和消防给水。在自来水管网的水压较大时,为避免操作上的麻烦和安全隐患,紧急喷淋装置和洗眼器宜配减压装置。实验室内各用水点的位置尽量靠墙设置,便于排水点的对应设置和将来的拓展。室内的消火栓应设置在清洁区内[17]。

            3.2.2 排水系统 血站建筑设施要有统一的废水处理设施,在实验室设计时,排水口尽可能靠近设备废液口收集废液,按不同废液的性质分别汇集。对可能产生相互作用的废液,需经预处理再汇集进行统一处理,如含有防腐剂NaN3的试剂排出时须用大量自来水冲洗,以防金属管道爆炸[18]。对紧急喷淋装置,宜就近设置排水口,避免喷淋水的过度四溢导致二次污染。

            3.2.3 纯水系统 目前实验室纯水供给方式分为集中供应和分散供应两种。因性价比高、运行成本低,管理集中,持续稳定,产量大,通过管网化可多点取水,集中供水已成发展趋势,但初期投入较大。在一些局部有高纯度水要求的使用点再单独加设末端超滤装置可制备出高纯水[19]。

            3.3 电气系统

            3.3.1 配电 随着实验室检测技术的不断发展,会配置越来越多的自动化设备[20],因此实验室总的设计用电量可按现有用电量的2倍考虑[21],宜采用在线式UPS确保持续供电和电压稳定。精密电子仪器如生化仪、酶标仪等,不宜与大型离心机等大功率设备共用一条线路。对一些大型设备需提前规划好三相交流电源,插座的设置尽量远离水槽。

            3.3.2 照明 实验室用自然光不仅节约能源,还能增加操作者的舒适性[22],但更多的时候只能人工照明,宜采用嵌入式洁净灯具,既可保证有效照明,也便于清洁维护。血站实验室在一些需要实验人员用目视判断的实验区,如红细胞的血型鉴定检测需用肉眼判定凝集情况,应注意光源色温尽量中性,以避免对结果观察判定的不利影响。光源开关,尤其是紫外灯的开关应设在门外并与照明灯具开关分设。

            3.4 信息控制系统 实验室信息管理系统(laboratory information management system,LIMS)和实验室所在建筑的楼宇自动控制、办公自动化、物料管理等多个信息控制系统一起实现实验室的智能操控、科学管理和高效服务[23]。

            3.4.1 信息系统端口 实验室设计时要充分考虑今后发展需要,在墙体、地面宜多增设一些信息点。为避免验室家具的摆设遮盖护围结构上的网络端口,需在实验室设计时就考虑好网络端口的位置,既可设置在实验台等家具上,也可在高于实验台的墙上直接设置。

            3.4.2 网络安全稳定 为了确保LIMS的信息安全,应将内外网物理分隔,在实验室的网络端口设置规划上应内外网分开,预留备用线路及端口以确保工作的持续稳定。网络线路需考虑冗余设计,如通过WIFI与有线相结合。对关键信息网络设备也要有备份并配置UPS电源,确保网络的稳定通畅。

            3.4.3 网络架构 根据实验室内具体的仪器设备和计算机工作站布局,确定数据信息链传输方式,做好实验室内的网络架构设计,在实验室内的适当位置预留出交换机、集线器、路由器等网络设备以及服务器的空间。以此最大限度发挥仪器的智能化功能,优化实验室工作流程,提高实验室管理水平和工作效率[24]。

            3.5 安全防护系统

            3.5.1 物理安全防护 在实验室的入口处,采用门禁系统限制非授权人员以及其他物品的进入是实验室安全的第一道防线。同时设计相应的各种监视探测和报警装置,配置各种提示信息标志。

            3.5.2 生物安全防护 在实验室规划时,需重视设备的合理布局,避免实验室设备增加生物安全的防护难度[25]。由于血站实验室的标本均为血液,需规划好废物垃圾袋的合理安全放置区域。阳性标本需在实验室内消毒,因此在实验室设计中要合理规划高压灭菌器的位置,设置配套的给排水和通排风措施。

            3.5.3 消防安全 血站实验室如果发生火灾,不仅带来人员的伤亡威胁和财产损失,还可能导致病原微生物的泄露,以及血液产品的供给紧张,因此实验室的消防设计应向公安消防机构申报、审核,并在竣工后验收[26]。由于血站实验室内有较多的大型精密仪器,消防设计上宜采用干冰灭火方式。

            实验室的规划、设计及管理专业技术性很强[27],现代化的血站实验室正向智慧型实验室发展,需血站同行及相关人士将实验室设计工作的科学、技术和实践经验有效综合,为制订血站实验室的设计建设标准提供更多的依据。通过实验室的发展促进血液检测水平提升,进而不断提高血液安全性。

            4 参考文献

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            本文作者:田耘博,欧阳熊妍,何涛

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