敲黑板!聽盛行癥實驗室專家講怎樣制造生物安全實驗室
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本文根據(jù)第22屆全國醫(yī)院制造大會“查驗中心制造與裝備裝備專題論壇”上海市公共衛(wèi)生臨床中心查驗醫(yī)學科主任朱召芹的講演整理而成,經(jīng)過自己審理。
p#實驗室,統(tǒng)稱為生物安全實驗室,是經(jīng)過高級防護屏障和一系列處理方法,可以防止人體和環(huán)境或控制被操作的有害生物因子危害,達到某種生物安全要求的生物實驗室和動物實驗室。
生物安全實驗室根據(jù)查驗方針不同可分為生物安全一級實驗室、生物安全二級實驗室(BLS-2,ABSL2,P2)、生物安全三級實驗室(BSL-3,ABSL-3,P3)、生物安全四級實驗室(BSL-4,P4),根據(jù)功用不同可分為PCR實驗室、血庫實驗室、生化免疫實驗室、臨床查驗實驗室、臨床微生物實驗室、科研實驗室和發(fā)熱門診實驗室等。
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上海市公共衛(wèi)生臨床中心概況
上海市公共衛(wèi)生臨床中心是一所具百年前史的三級甲等醫(yī)院,又叫復旦大學從屬公共衛(wèi)生臨床中心,始建于1914年,歷經(jīng)100余年的組織變遷與生長,不斷進步突發(fā)和新發(fā)盛行癥應急防控的才干,供應盛行癥病原臨床檢測研討途徑和突發(fā)應急收治患者確保,承擔著確保上海地區(qū)長遠城市安全的重任。
現(xiàn)在科室分為醫(yī)學臨檢、臨床生物化學、臨床免疫、核酸擴增、臨床微生物一般菌和醫(yī)學微生物結核等6個專業(yè)組,并配有專職的前處理和抽血的人員。在專業(yè)上注重結核、肝炎和艾滋病等醫(yī)學查驗的關鍵學科的制造,承擔院感、血庫、噬菌體研討所和結核病研討中心等作業(yè),是************在P3實驗室打開臨床查驗的醫(yī)院。
組織變遷
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生物安全實驗室的制造要求
生物安全實驗室是經(jīng)過標準的實驗室規(guī)劃改造、實驗室設備的裝備及個人防護裝備的運用,嚴峻遵循標準化的作業(yè)程序和處理規(guī)程等,確保操作生物風險因子的作業(yè)人員不受實驗方針的損傷,確保周圍環(huán)境不受其污染,確保實驗因子堅持原有本性的實驗室。
生物安全實驗室的分級
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BSL-1與BSL-2實驗
BSL-1一級生物安全水平,適用于一般微生物教學、研討;BSL-2二級生物安全水平,適用于臨床衛(wèi)生服務和查驗、研討。BSL-2實驗室在BSL-1設備的基礎上做了功用的進步,如實驗室的門能自動關閉并配有有可視窗;不需求特其他通風設備,但窗戶要求能翻開并且設備防蟲紗網(wǎng);可靠的電力供應與應急照明,培育箱、生物安全柜、冰箱最好添加備用電源;實驗室出口有黑私自可明確辨識的標識等。
BSL-2實驗室
表1 I級、II級及III級生物安全柜之間的差異
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BSL-2與BSL-3實驗室
基礎實驗室供應二級生物安全水平初級衛(wèi)生服務,用于確診和研討,裝備于醫(yī)院查驗科、疾病防范控制中心(CDC)。屏障實驗室供應三級生物安全水平,用于高等級微生物的確診、研討,一般裝備于專門的科研組織、CDC。實驗室設置兩級屏障,一級屏障包括生物安全柜、離心機負壓罩等規(guī)劃,二級屏障包括平面布局、維護結構、控制進口、負壓環(huán)境、通風系統(tǒng)等規(guī)劃。
一級屏障的生物安全柜,要求全部和感染性物質(zhì)有關的操作均需在生物安全柜或其他底子防護設備中進行;離心機等需求其他裝備防護用附件(如安全離心桶或防護轉(zhuǎn)子)。二級屏障中規(guī)劃獨立的通風空調(diào)系統(tǒng),氣流方向和壓力梯度由“非防護區(qū)”流向“防護區(qū)”,通風空調(diào)為直排式,不得選用回風系統(tǒng),進風要經(jīng)初中高效三級過濾。此外,還要考慮可能在部分其他設備帶有HEPA高效空氣過濾器的排風系統(tǒng)以及設備系統(tǒng)平面布局負壓系統(tǒng)通風系統(tǒng)。
表2 生物安全風險點評
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P3、P4實驗室制造要求
(1)我國的P4實驗室
截至現(xiàn)在,我國在武漢建成并投入運用一家P4實驗室,它是借鑒于法國里昂P4實驗室的成功經(jīng)驗和實驗設備規(guī)劃師一同承建的,我國科學院與武漢市人民政府經(jīng)過了國家衛(wèi)計委的嚴峻現(xiàn)場點評。這了標志著我國正式具有了研討和使用烈性病原體的硬件條件,為我國生物科研人員在自己的國家供應了很好的研制條件。
P4實驗室數(shù)量多少并不重要,重要的是安全作業(yè)到不到位,研制才干強不強。
◆P4實驗室制造要求
P4實驗室非同于一般的生物實驗室,它有最高的安全級別架構。武漢P4實驗室內(nèi)有四層結構:最基層為污水處理和生命維護系統(tǒng);中心兩層是中心實驗室及氣體過濾系統(tǒng);最上面一層是空調(diào)新風系統(tǒng);并且每層實驗室均24小時始終堅持負壓狀態(tài),層層過濾系統(tǒng)嚴峻確保實驗室人員不受污染與損傷。P4實驗室流程嚴峻,有必要嚴峻遵循穿防護、沐浴、更衣、消毒、緩沖流程,進入實驗室的科研人員要經(jīng)過嚴峻的練習與考試經(jīng)過。關于外排環(huán)境安全控制上也有極高的要求,P4實驗室的有害氣體排放前,全部的水、氣、廢棄物有必要經(jīng)過幾層高壓滅菌消毒或高溫處理合格后才干排放處理掉。
(2)P3實驗室
越來越多的P3實驗室投入運用,包括復旦大學醫(yī)學院、云南省疾控中心、福建省農(nóng)業(yè)科學院、上海市公共衛(wèi)生臨床中心、上海市疾病防范控制中心、昆明醫(yī)學生物學研討所、安徽疾控中心、浙江大學P3實驗室、深圳疾控中心、中科院北京微生物研討所、我國科學院哈爾濱獸醫(yī)研討所、浙江省疾控中心等。制造病毒學實驗室,為確保實驗室的安全運用,防止微生物污染,參照國際上已有的實驗室生物安全水平標準,制造和規(guī)化P3實驗室(生物安全水平三級BSL-3)。
◆BSL-3一般原則要求
P3實驗室內(nèi),在確保實驗質(zhì)量的一同,更要確保操作人員安全,根絕環(huán)境污染。
實驗室內(nèi)涵確保必定的潔凈度條件下,有必要出現(xiàn)必定的負壓,確保室內(nèi)污染氣體不泄露,并要對室內(nèi)污染物和氣體進行處理排放。
◆BSL-3 設備系統(tǒng)
平面布局上,留心區(qū)分防護區(qū)、非防護區(qū)、緩沖間,各個區(qū)域之間有自動關閉和互鎖功用,傳遞窗也要有互鎖和物理消毒設備,一同留心人流和物流分隔。
圍護結構上,選材要求光滑耐腐蝕、防水,易于消毒清潔,縫隙密封,并且要求門均能自動關閉。
◆BSL-3修建布局
一方面P3實驗室要與公共通道口阻隔,從走廊進口或其他相鄰的實驗室進人該實驗室須經(jīng)過兩道自動關閉的門,通道里有更衣室(可隨時淋?。?;另一方面實驗室人流物流要分隔,人流是指進入實驗室操作人員有必要經(jīng)過淋浴室一更衣室(正壓氣閘室)替換作業(yè)服--清潔走廊--負壓氣閘室--實驗室,離開實驗室次第與進入相反。物流是指全部進入實驗室的物品有必要經(jīng)過另一清潔走廊的傳遞窗進入,相反實驗室內(nèi)的物品有必要消毒處理后,再經(jīng)過傳遞窗傳出。
◆BSL-3氣壓與氣體排放
實驗室要備有真空系統(tǒng)設備,以確保實驗室內(nèi)必定的負壓。這一設備產(chǎn)生從清潔區(qū)到實驗室污染區(qū)的定向氣流,排出室外的空氣禁絕在修建物內(nèi)其他區(qū)域循環(huán)運用,而有必要經(jīng)過過濾和其他處理程序排出。實驗室內(nèi)各處的壓力梯度和潔凈度分別為淋浴室的壓力為常壓;正壓氣閘室壓力為高于常壓+10Pa、潔凈度為十萬級;
清潔走廊壓力為-10Pa、潔凈度為十萬級;負壓氣閘室壓力為-20Pa、潔凈度為十萬級。
P3負壓經(jīng)過二或三級生物安全高效粒子空氣過濾器(過濾功率99.995%)過濾的氣體,可直接或經(jīng)過修建物排氣系統(tǒng)排出。經(jīng)過修建物排氣系統(tǒng)排出時,高效粒子空氣過濾器要以某種方法(如套簡設備聯(lián)接)聯(lián)接到該系統(tǒng)上,避免影響生物安全柜或修建物排氣系統(tǒng)的氣流不平衡。運用二級生物安全柜應至少12個月檢測、斷定1次,排出的氣體可以在實驗室內(nèi)循環(huán)。
安全柜內(nèi)有可以產(chǎn)生氣溶膠的連續(xù)運轉(zhuǎn)的離心機或其他儀器,氣體在進入實驗室或周圍環(huán)境之前,要經(jīng)過高效粒子空氣過濾器過濾。要留心的事項包括:用液體消毒設備和高效粒子空氣過濾器或采納其他相應的設備來維護真空系統(tǒng),這些防護設備應便于常常維護及時替換;負壓氣閘室門與負壓實驗室門要互鎖,以確保操作人員進出時,實驗室與外界相對隔絕,避免污染區(qū)負壓大幅上升,室內(nèi)氣體外泄;實驗室壓力為-30Pa、潔凈度為萬級(較好的可達五千級)。
◆其他設備
洗手池。P3實驗室均應備有洗手池,其出水控制開關應是腳踩式、肘動式或自動開關式,固定在實驗室出口附近。
內(nèi)墻裝修資料。墻的內(nèi)表面、墻的地腳、地上和天花板應光亮、防水,以便于清洗,這些表面上的滲漏處要密封,以便于進行空間消毒。
窗戶的預留。假如實驗室要留窗子,必定要雙層玻璃,以確保必定密封。
物品擺放。實驗室物品要固定存放方位,作業(yè)臺、操作柜和設備之間要便于打掃。 作業(yè)臺面應不滲水、耐酸堿、耐有機溶劑和中等度耐熱。
下水與排污。實驗室必要時可留有下水道,平時對外界密封,實驗室內(nèi)排出的污水有必要經(jīng)過嚴峻消毒處理方可排出。
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生物安全處理
生物安全處理組織包括生物安全擔任人、各實驗室生物安全職責人、實驗室生物安全處理員、實驗室生物安全小組。在職責分工上,實驗室生物安全處理員 擔任實驗室生物安全確保以及技術規(guī)章方面的咨詢作業(yè),就技術方法、程序和方案、生物因子、資料和設備進行守時的內(nèi)部安全檢查,糾正違反生物安全操作規(guī)程的行為。
出現(xiàn)潛在感染性物質(zhì)溢出或其他事端時,協(xié)助事端查詢,以及擔任檢查和監(jiān)督實驗室廢棄物的有效處理與安全處置和檢查和監(jiān)督實驗室各項消毒滅菌方法的執(zhí)行情況。
生物安全處理小組擔任組織、制定和實施生物安全手冊、生物安全規(guī)章制度、操作標準和標準操作規(guī)程;擔任本科室生物安全防護,微生物和生物樣本保存和運用,實驗室安全操作,實驗室廢氣、廢水、廢棄物處理和消毒滅菌等規(guī)章制度實施情況進行監(jiān)督檢查,并守時點評實施效果;擔任組織盯梢國際國內(nèi)實驗室生物安全處理最新動態(tài),供應實驗室操作的咨詢以確保遵從國家相關的標準;擔任守時查詢,了解實驗室作業(yè)人員的健康情況和健康監(jiān)護情況。抉擇必要的特別醫(yī)學監(jiān)測;擔任組織生物安全常識練習并點評練習效果。
生物安全處理架構
生物安全處理系統(tǒng)文件
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PCR實驗室建立及檢測留心事項
PCR是聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction)的簡稱,是一種分子生物學技術。PCR實驗室又稱為基因擴增實驗室,經(jīng)過PCR這一分子生物學技術能迅速檢測出患者體內(nèi)病毒含量。
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PCR實驗室基礎布局
PCR實驗室基礎布局包括試劑準備區(qū)、樣本制備區(qū)、核酸擴增區(qū)和產(chǎn)品分析區(qū)。
試劑準備區(qū)。區(qū)域功用是用于存儲試劑和相關耗材,以及制備相關實驗反應液。裝備儀器包括冰箱、微量加樣器、可移動紫外燈、旋渦混勻器、手掌式離心機、專用作業(yè)服和溫濕度計。
樣本制備區(qū)。區(qū)域功用是用于樣本核酸(RNA、DNA)提取、標本及運用過的試劑的暫時保存、儲存常用的實驗耗材。裝備儀器包括旋渦混勻器、冰箱、高速臺式離心機、手掌式離心機、微量加樣器、可移動紫外燈、恒溫金屬浴、生物安全柜、沖眼器、溫濕度計和專用作業(yè)服。
基因擴增區(qū)。區(qū)域功用是用于對提取好的核酸樣本進行擴增檢測,一同對實時熒光定量PCR效果進行分析和發(fā)布查驗效果。裝備儀器包括熒光定量PCR儀、可移動紫外燈、專用作業(yè)服和溫濕度計。
產(chǎn)品分析區(qū)。區(qū)域功用是首要用于進行擴增片段的測定及效果分析。裝備儀器包括雜交儀器/基因測序儀、可移動紫外燈、專用作業(yè)服和溫濕度計。
試劑準備區(qū)(左)和樣本制備區(qū)(右)
基因擴增區(qū)(左)和產(chǎn)品分析區(qū)(右)
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PCR實驗室規(guī)劃根據(jù)與原則
PCR實驗室規(guī)劃以國家威望發(fā)布的《醫(yī)療組織臨床基因擴增查驗實驗室處理方法》(衛(wèi)辦醫(yī)政發(fā)〔2010〕194號)、《醫(yī)療組織臨床基因擴增查驗實驗室作業(yè)導則》為根據(jù),遵循“各區(qū)獨立、留心風向、因地制宜、便當作業(yè)”的“十六字口訣”。其中,各區(qū)獨立是指在物理空間上,有必要是徹底互相獨立的,不能有空氣的直接相通;留心風向是指由清潔區(qū)域向污染區(qū)域活動;因地制宜是指實驗室的格式并非單一固定的格式規(guī)劃,可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。
區(qū)域獨立與風向活動
因地制宜的格式設置
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新冠疫情下的PCR實驗室規(guī)劃考慮
當前疫情下,快速制造PCR實驗室可首要設置3個區(qū)域,即試劑儲存和準備區(qū)、標本制備區(qū)、擴增與產(chǎn)品分析區(qū)。建議在有條件的實驗室盡可能選用負壓排風設備(帶空氣過濾),并選用人流、物流分流方法,打開日常實驗。此外,設置專用污物通道及洗消間(可高溫高壓),實驗過程中的廢棄物經(jīng)高溫高壓后再出實驗室。針對無法連續(xù)布局的實驗室,關鍵注重標本制備區(qū),建議單獨設置負壓排風設備。
負壓排風設備
人物分流
專用污物通道及洗消間
無法連續(xù)布局的實驗室單獨設置負壓排風設備
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實驗室防污染處理
實驗室污染,是PCR實驗室出現(xiàn)實驗假陽性、效果不可信,不可靠的重要原因,PCR實驗室應當將防污染作為日常處理、實驗組織、清潔消毒、實驗操作的中心。
PCR 實驗污染和細胞污染是有不同的,PCR 實驗污染首要是核酸而不是細菌和其他入侵者。實驗室污染包括由于樣本密封不嚴外溢、未替換加樣槍頭、實驗器具及耗材未及時消毒滅菌形成的樣本間交叉污染;PCR 組分試劑加樣過程中,由于移液器、容器、陰性對照及其它試劑被核酸模板或陽性對照的實驗試劑污染;許多仿制的產(chǎn)品泄露或擴增后的PCR反應管意外開蓋形成的擴增產(chǎn)品污染;由于實驗室震蕩、混勻、加熱等操作構成氣溶膠顆粒而形成的氣溶膠污染。
不同原因?qū)е碌奈廴酒鋺獙Ψ椒ㄒ哺鞑幌嗤确綉獙怂針颖疽绯鲂纬傻奈廴緫⒓从貌蓟蚣埥硌谏w,由外圍向中心傾倒10%的次氯酸消毒劑,約30分鐘后,根除污染物品,再用次氯酸消毒劑擦拭,并用75%酒精噴灑,移動紫外車定點照射1小時;應對其他不明情況污染應立即暫停全部實驗操作,整理實驗室內(nèi)全部物品,尋找污染來歷,并加大實驗室的通風,對實驗室內(nèi)全部表面(臺面、地上及墻面) 進行消毒(75%酒精空中噴霧,一同敞開紫外消毒設備,延長紫外照射時間4小時以上),以上方法每日進行,直至污染消除;用新試劑及供認無污染的器材進行原污染項目的試劑空白檢測,連續(xù)3次均陰性后方可進行常規(guī)檢測。
“易查不易察”,污染來的悄然無聲,因此,實驗室內(nèi)必定要留心作業(yè)走向,作業(yè)時的作業(yè)走向嚴峻依照“試劑準備區(qū)—樣本制備區(qū)—核酸擴增區(qū)—產(chǎn)品分析區(qū)”打開作業(yè),一同全部文件記載或許電子記載都要遵循做你所寫,記你所做,腳踏實地。其他還要一點值得注重的是作業(yè)人員要有嚴峻的防污染意識,每個房間有自己的清潔工具,各個房間全部運用器材、耗材均獨立運用,不可混用,做到專區(qū)專用。
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發(fā)熱門診實驗室才干制造
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. 基礎設備制造關鍵
◆實驗室制造應至少符合醫(yī)學生物安全二級(BSL-2)實驗室標準。實驗室應設置在查驗科中心實驗室和急診實驗室以外的區(qū)域,宜在發(fā)熱門診區(qū)域內(nèi)。
◆二級及以上醫(yī)療組織發(fā)熱門診臨床實驗室面積應至少100平方米(含核酸檢測實驗室)。因在產(chǎn)生嚴重公共衛(wèi)生事情情況下,發(fā)熱門診臨床實驗室生物安全風險明顯高于查驗科中心實驗室和/或急診實驗室,如打開微生物或核酸檢測,應在實驗室內(nèi)部再設置獨立的控制區(qū)域。
◆實驗室宜選用獨立的通風系統(tǒng),發(fā)熱門診臨床實驗室應具有清潔區(qū)、緩沖區(qū)、污染區(qū)、更衣間、淋浴間和洗消間等功用區(qū)域,做好生物安全防護方法。
◆必要時可運用臨建實驗室應急,快速進步發(fā)熱門診臨床實驗室檢測才干和生物安全防護水平。臨建實驗室是指組織為滿意特定需求暫時制造的實驗室,如方艙實驗室、可移動實驗室等。
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檢測儀器及輔佐設備
實驗室應選擇適用于發(fā)熱門診查驗作業(yè)需求的檢測設備。儀器的選型原則是小型化、檢測速度快、一機多能。舉薦運用閉蓋穿刺的儀器設備和全自動檢測設備。
標準裝備:(1)血液分析儀(閉蓋穿刺)(2)全自動尿液分析儀(3)全自動生化分析儀(濕式或干式)(4)全自動免疫分析儀(5)基因擴增儀(6)生物安全型離心機(如帶有密閉蓋或密封桶)(7)顯微鏡(8)醫(yī)用冰箱(冷藏、冷凍)。
建議裝備:(1)尿沉渣分析儀(2)全自動糞便分析儀(3)全自動血型分析儀(4)全自動血氣分析儀(5)全自動凝血分析儀(6)自動核酸提取儀(7)流式細胞分析儀(8)全自動核酸分析儀(9)血培育儀(10)細菌斷定儀等。
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安全設備
生物安全柜。需運用經(jīng)檢測合格的二級生物安全柜(舉薦運用AⅡ型、BⅡ型),用于傳染性、高風險標本的處理,以及易產(chǎn)生氣溶膠的手工操作(如采血管開帽等)。
消毒設備。包括紫外消毒設備、循環(huán)風空氣消毒機等。
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信息化要求
發(fā)熱門診查驗對信息化要求一方面要合理標準地設置查驗項目;另一方面質(zhì)量系統(tǒng)文件及相關記載(如質(zhì)控記載、儀器設備維護保養(yǎng)記載、交接班記載等)電子化,完結網(wǎng)絡化處理;還要留心試劑運用處理功用,實時監(jiān)控試劑存量和效期。
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質(zhì)量控制與監(jiān)測
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物資貯藏及處理
實驗室要有必定量的物資(試劑、耗材、消毒用品及個別防護裝備)貯藏,以滿意臨床救治的底子需求。
物資貯藏清單包括:(1)常規(guī)檢測試劑和傳染性病原體檢測相關的試劑;(2)耗材(病毒采樣管、帶濾芯的吸頭號);(3)消毒用品(含氯消毒劑,75%乙醇,洗手液等);(4)個別防護裝備;(5)意外事端處理箱;(6)樣本轉(zhuǎn)運箱;(7)急救箱;(8)醫(yī)療廢棄物轉(zhuǎn)運箱等。一同關于試劑、耗材、消毒用品及個別防護裝備要進行安全功能檢測點評報告。守時點評相關貯藏產(chǎn)品有效期及質(zhì)量問題,產(chǎn)生器械與試劑不良事情的,需上報醫(yī)療質(zhì)量主管部門及收買主管部門,守時整改。