浅谈微生物实验室规划建设涉及问题及处理方法

◎ 王 睿，王 萍

（1.甘肃省金昌市食品检验检测中心，甘肃 金昌 737100；2.甘肃省金昌市中医医院药剂科，甘肃 金昌 737100）

1　工程概况

实例微生物实验室分为无菌净化实验区及生物安全P2实验区，其中无菌室（万级）、培养实验室（十万级）、生物安全P2实验室（十万级）。依照流程，遵循实验路线最短化、最便利且人物流分开的原则，其设计基本指标见表1和表2。

表1　无菌室设计基本参数表

表2　P2室设计基本参数表

2　实施方案

微生物实验室整体规划建设，涉及建筑、水电、空调、环保、防震等多方面，应尽可能事先确认下列事项：①生物安全等级。②洁净度等级。③室压平衡措施。④温湿度要求。⑤机器设备必要性。⑥实验流程。⑦局部排气必要性。⑧日后扩充弹性。⑨足够维护保养的空间。⑩空调送风方式。⑪设施与动力配置。⑫设备空间与管道间。⑬室内净高与楼板载重。⑭门窗及气密性。⑮静电、振动及噪音。⑯交叉性。⑰实验休息区。⑱公害、污染与防灾。⑲安装及运转成本[1]。

具体项目的技术要求应结合现场的实际情况，可从以下几个方面加以规划设计。

2.1　实验室特征指标

2.1.1换气次数

换气的作用是保证有足够进行稀释的干净气流。万级净化换气次数要求为15～25次，实例中万级采取30次/h来计算，十万级采取20次/h来计算，进而提高干净气流量。其计算公式为：所需送风量G=面积×层高×换气次数[2]。

2.1.2气流组织

气流组织的作用是保证能均匀地送风和回风，充分发挥干净气流的稀释。因此要求单个风口有足够的扩散作用，全室回风布置要均匀，并尽量减少涡流和气流回旋，且不宜四角布置。实例采用了上送风下侧回（排）风的气流组织方式，拐角处合理布置了回风立柱，通过回风立柱回入回风管道（或接入排风管道经排风机箱排至室外），确保均匀回送风。

2.1.3自净时间

自净时间是洁净室从污染状态回复到正常稳定状态的能力的体现，也可以指定为从某污染状态降低到某洁净状态的时间，且越短越好[3]。实例采用提高换气次数进而缩短自净时间，但自净时间一般不超过30 min。

2.1.4压差控制

洁净室与周围的空间必须维持一定的压差，不同等级的洁净室以及非洁净区之间的压差应不小于5 Pa，洁净区与室外的压差应不小于10 Pa。实例通过新风量的补给与外排风系统，保证了洁净区与非洁净区之间有10 Pa压差。

2.2　空气净化处理

实验室的空气净化处理应根据空气洁净度等级合理选用空气过滤器。中效过滤器设置在净化空调系统的正压段，高效过滤器设置在净化空调系统的末端。实例空调机组放置在技术夹层内，采用顶部送风，高效过滤器设置在送风口处，室内回风由中效过滤器回风口通过回风管道回到净化空调机组的回风段，经过空调处理再送入空调送风系统，开始一个新的气流循环[4]。排风风机与送风机采用启停连锁，先于送风机开启，后于送风机关闭；排风系统均安装止回阀，防止停机时室外空气倒进入房间；回风口采用带风量调节的双层百叶风口，并安装初效过滤器，且安装高度不超过0.6 m。同时，考虑到空气交叉污染的问题，微生物实验室采用了无污染的区域单独一套系统供给洁净空气，有污染的区域独立为一套系统，且采用全新风方式供给洁净空气，有效避免交叉污染的发生，保护实验人员安全的同时也保证了实验质量不受影响[5]。

2.3　新风补给系统

微生物实验室的洁净度必须由房间的密闭性来保证。工作人员在里面长期工作，如实验室中缺少新风，会直接影响工作人员的身体健康，所以空调新风的设计就显得尤其重要。新风必须是充足的新鲜洁净的空气，且应经过空气过滤器处理后再送进实验室。同时，补充一定的新风量，也可以维持实验室适度的压力要求，以减少灰尘的进入。新风量的需求量一般取下列2项中的最大值：①新鲜空气量不小于0.5 m3/min·人。②补偿室内排风量和保证室内压差值所需新鲜空气量之和。

实例实验室的设计中，洁净实验区由于总新风需求量较小，故考虑采用风机直接从户外取新风进入空调回风系统的方法，管道上加装起初效过滤作用的过滤层；在管道的端口安装有风量调节阀，管道做保温；新风进入空调回风系统，经空调循环送风，为房间补充新风量[6]。

2.4　装修方案

考虑到净化环境是净化指标下的性能测试，为了保证房间测试环境的相对稳定及避免非洁净区域的空气进入洁净区域，需对房间进行一定的密闭性处理，依据GB 50073-2013《洁净厂房设计规范》，其围护结构的材料选型应满足保温、隔热、防火、防潮、少产尘等要求，同时能体现现代化高标准无菌实验室的简洁、明快、美观的特点[7]。

2.4.1房间功能分布

①无菌室（万级净化）。遵循房间原本结构，可分为无菌室、缓冲间、风淋室、更衣间，洁净工作区是有无尘洁净要求的工作区，任何进入无尘无菌室的人，必须先穿戴上无尘帽、无尘口罩、无尘衣、静电防尘手套、无尘裤和无尘靴。②培养室（十万级）。分为洁净工作区、缓冲间、更衣间。③P2实验室（十万级）。分为生物安全工作区、缓冲间、更衣间[8]。

2.4.2吊顶

微生物实验室适宜采用表面平整、光滑、不起尘、防火、密闭保温性能好特性的50 mm厚手工玻镁岩棉夹芯保温钢板吊顶。同时实验室吊顶高度宜为2.7 m，以确保技术夹层的高度来吊装空调箱体，达到美观和环境耐受度较好的效果。

2.4.3墙体

实验室内墙面装修的目的是密闭、不起尘，同时又是为了保证室内环境使用条件，创造一个舒适、美观而整洁的环境。宜采用不锈、隔热、耐潮、美观，安装方便的50 mm厚机制岩棉板作护墙材料，使无菌室长期保持良好的外观状态。同时，墙体与墙体均宜采用R≥30 mm的圆弧连接，以确保没有卫生死角，易于卫生打扫[9]。

2.4.4地面材质

一般在优质PVC地板和环氧自流平地面之间进行选择。

（1）PVC地板（见图1）。PVC地板具有较好的防火性能，本身不会燃烧并且能阻止燃烧，防火指标可达B1级，其防火性能仅次于石材。同时，PVC地板表面经特殊抗菌处理，对绝大多数细菌有较强的杀灭能力和抑制细菌繁殖的能力[10]。而且PVC地板具有较强的耐酸碱腐蚀的性能，可以经受恶劣环境的考验，常适合在医院、实验室、研究所等地方使用。

图1　PVC地板图

（2）环氧自流平（见图2）。环氧自流平具有耐水性、耐油性、耐酸碱性、耐盐雾腐蚀性等化学特性，以及耐磨性、耐冲压性、耐洗刷性等物理特性，且表面光亮、平整、美观、无接缝、易清洗、易维修保养、经久耐用，广泛应用于医药、汽车、电子、食品、电力、化工等工业地面装修中。

图2　环氧自流平图

综上所述，PVC地板更适用于微生物实验室地面铺设。

2.4.5门窗及其他

（1）门。宜采用密闭洁净室门，喷塑铝合金门套制作，考虑到实验室内相邻间为负压，此房间的门应在关门状态下具有能够维持房间内负压的密闭措施。

（2）窗。尽可能减少窗户数量，建议洁净区宜把窗户加以封闭，适宜采用密闭性良好的钢化玻璃铝合金固定视窗，以保证实验室的密闭性，防止能量的损失及户外灰尘的渗入。

（3）传递窗。其主要用于保持洁净室的空气洁净度以及洁净室内必须的压力。为了防止污染物带入洁净室，所有送入洁净室的各种物品均需按要求进行外包装清理、吹净，有效地清除外表面的微粒和微生物，并对清理后的物料经过传递窗进入洁净室[11]。传递窗宜采用对传递物进行消毒杀菌处理，其内部适宜尺寸为500 mm×500 mm×400 mm（W×H×D）的厚1.2 mm不锈钢（SUS304），外箱体适宜为1.2 mm厚钢板喷塑结构。

2.5　供配电及照明设计

2.5.1供配电设计

根据实验室具体情况需分区域布置配电箱，电箱电源应由建设方根据用电量引入各实验层较为适宜。具体实施中应考虑以下问题：①断路器输出端分别供仪器设备、辅助设备配电回路（包括空调、维修用电等）、照明回路、插座回路、风机回路及备用回路，同时每个输出端必须在面板上标明各自供电对象。②配电柜及供电布线应规范、安全、整齐、屏蔽，不得形成对数据信号线路的干扰，同时各类电源插座必须有明显的区别标志。③回路应具有电流、电压、功率因数检测和断路状态指示功能，单相负荷均匀地分配在三相线路上，并使三相负荷不平衡度小于20%。④应设置电源应急开关，以便实现与火灾自动报警系统联动或手动控制。

2.5.2照明系统

一般适宜装2×36 W的吸顶、防水洁净灯具，并在各主实验室出入口处设置开关，同时设置安装一定量的应急照明装置，实现照明均匀，稳定，无眩光。

2.5.3电缆线路

所有电线电缆宜全部采用优质阻燃电线电缆，动力电缆宜VV电缆，在天花内通过穿焊接钢管进行敷设，照明电源线插座回可采用ZR-BV导线，在天花吊顶上通过穿PC线管敷设并就近经软管敷设至灯具[12]。还应考虑当负荷大小、电压损失、工作升温引起的机械强度变化等因素影响电线电缆相应载流量，选择导线截面积时应考虑适宜留有30%的余量；考虑今后增加设备用电，还必须留足增设设备所需电缆；为防止漏电危及人身安全，并防止电磁干扰，实验室室内所有金属线管、线槽、电气设备外壳等不带电的金属部分都需可靠接地。同时，所有电线电缆严禁有接头、断头、焊点，每个电缆两端均加以标记以便查线。