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P1-P4生物安全实验室到底有何不同?一般规范又有什么要求?

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发表时间:2020-07-19 14:29
什么是生物安全实验室?

在介绍生物安全实验室之前,我们先搞清楚病原微生物的分类。

根据《病原微生物实验室生物安全管理条例》第七条国家根据病原微生物的传染性,感染后对个体或者群体的危害程度,将病原微生物分为四类:

第一类病原微生物
是指能够引起人类或者动物非常严重疾病的微生物,以及我国尚未发现或者已经宣布消灭的微生物。

第二类病原微生物
是指能够引起人类或者动物严重疾病,比较容易直接或者间接在人与人、动物与人、动物与动物间传播的微生物。

第三类病原微生物
是指能够引起人类或者动物疾病,但一般情况下对人、动物或者环境不构成严重危害,传播风险有限,实验室感染后很少引起严重疾病,并且具备有效治疗和预防措施的微生物。

第四类病原微生物
是指在通常情况下不会引起人类或者动物疾病的微生物。


实验室是进行科研工作的必需场所,依据实验室所处理对象的生物危险程度,把生物安全实验室分为四级:P1,P2,P3和P4,其中一级对生物安全隔离的要求最低,四级最高。国际上将生物实验室按照生物安全水平(Biosafety level,BSL)BSL 1-4划分。生物安全实验室还有两种英文叫法,一种是 physical protection laboratory, 通常就用P1、P2、P3、P4来表示了,P是physical(物理防护)的缩写,是我国的一种通俗叫法。

生物安全实验室的分级(WHO)



目前我国的BLS-2实验室大多数是在原有建筑物内进行改建,不同于新建的P2实验室(国标中,要求新建P2实验室宜离开公共场所一段距离),在与相邻其他房间之间,存在着一个相对隔离问题。

还有一种叫法,在加拿大《实验室生物安全指南》里写到“containment laboratory”,通常也简称为C1、C2、C3、C4或者CL1、CL2、CL3、CL4。

生物安全动物实验室的分级(国际)

生物安全实验室的建设需要遵照已发布的《 生物安全实验室建筑技术规范》。根据规范,P2实验室宜实施一级屏障和二级屏障,而P3和P4实验室需要设置一级屏障和二级屏障。

一级屏障保障了实验操作者与被操作对象之间的隔离,包括生物安全柜和正压防护服等;二级屏障则是保障了生物安全实验室与外部环境的隔离,其中就包括换气系统,因此,一级屏障和二级屏障分别是实验人员和外界环境的保护伞。建筑技术规范中也详细制定了P3和P4等级实验室的主要房间, 包括主实验室,主实验室缓冲间,隔离走廊,防护服更换间,准备间,淋浴区等的技术指标。超高的清洁级别,恒定范围的温度、湿度以及压差都是实验安全的保证。

生物安全实验室二级屏障的主要技术指标

(来源: 生物安全实验室建筑技术规范 GB 50346-2011)



最高级别的P4实验室具体是怎样的呢?

P4实验室作为最高级别的生物安全实验室,是应对高危险性、且无法预防和治疗的烈性病毒的利器。P4实验室一般为一栋独立的建筑物,如与其他级别生物实验室共用建筑物,也需要在建筑物中占据独立的隔离区域并与附近的其他建筑物完全隔离。 在常见的四层结构中,一层为污水处理与保障设备,二层为核心实验区,三层为排风管道过滤层,四层为空调设备与送排风管道。  

P4实验室的基本特征
(来源:National Institutes of Health, part of the United States Department of Health and Human Services)
 
目前,武汉国家生物安全(四级)实验室是我国唯一一个P4实验室。武汉P4实验室是“中法新发传染病防治合作项目”重要内容之一,是国家投资建设的大科学工程装置之一。该实验室是国家高等级生物安全实验室体系的重要组成部分,也将成为我国公共卫生防御体系的重要组成部分和国内外传染病防控研究的技术平台。



P1至P4级实验室的一般规范知多少


【 P1级实验室一般规范 】

1)   实验室具备跟一般微生物学实验室相同等级的设备。
2)   若在此级实验室内同时进行非基因重组的实验时,需明确划分实验区域,小心进行操作。
3)   进行实验时,宜关闭实验室的门窗。
4)   每日实验结束时需灭菌实验台,如实验中发生污染,需立即加以灭菌。
5)   实验所产生之所有生物材料废弃物,需先灭菌后再依院方「感染性废弃物管理」相关办法丢弃。被污染的器具需先经灭菌后,再清洗使用或丢弃。
6)   不得用口做吸量操作。
7)   实验室内禁止饮食、吸烟及保存食物。
8)   操作重组体之后,或离开实验室之前要洗手。
9)   在所有操作中,应尽量避免产生气雾。
10) 十万级要从实验室搬离被污染物品时,必须将其放入坚固且不漏的容器,在实验室内密封后才可运出。
11)十万级 防除实验室的非实验用生物,如昆虫及鼠类等。
12)十万级 若有其它方法可用,应避免使用针头。
13)十万级 实验用衣物的使用,需遵从计划主持人的指示。
14)十万级 需遵守计划主持人所订之其它事项。


【P2级实验室一般规范】

壹、隔离的设备
1)   需设置生物安全操作装置(*级或第二级),且要做定期检查。
2)   为了处理重组体,而使用容易产生气雾的磨碎机、冷冻干燥器、超音波细胞打碎机及离心机等仪器时,需把这些仪器放置在安全操作装置中。但若机器已经有防止气雾外泄的装置,则不在此限。
3)   实验室需具备处理污染物及废弃物灭菌用之高压灭菌器,*放置于同一房间。如有困难,则可置放于邻近处。
4)   实验室宜置有UV灯及双重门,如无双重门,则门必须为密闭式。
5)   实验室宜设有可用脚或肘操作或自动的洗手的装置。

贰、实验实施要项
1)   进行实验时,需关闭实验室的门窗。
2)   每天实验结束之后一定要灭菌实验台及安全操作装置。如实验中发生污染,需立即加以灭菌。
3)   与实验有关之生物材料之废弃物,需先灭菌后再依院方「感染性废弃物管理」相关办法丢弃。被污染的器具需先经高压灭菌后,再清洗使用或丢弃。
4)   不得用口做吸量操作。
5)   实验室内禁止饮食、吸烟及保存食物。
6)   操作重组体时需戴手套以防污染,操作完毕后及离开实验室前需洗手或消毒。
7)   在所有的操作中,应尽量避免产生气雾(例如,把烧热的接种用白金环及接种针插入培养基时,若发生大量气雾,就可能造成污染)。亦应避免将吸管或针筒内之液体用力射出。
8)   要从实验室搬离被污染物品时,必须将其放入坚固且不外漏的容器,并在实验室内密封之后,才可运出。
9)   防除实验室的非实验用生物,如昆虫及鼠类等。
10)十万级 若有其它方法可用,应避免使用针头。
11)十万级 实验室内,要穿着实验衣,离开前要脱掉。
12)十万级 禁止对实验性质不了解的人进入实验室。
13)十万级 实验进行中,要在实验室之入口,标示「P2级实验室」,并挂上「P2级实验进行中」的标示。而且保存重组体之冰箱及冷冻库也要做同样的标示。
14)十万级 实验室要经常清理,保持清洁,不得放置与实验无关的物品。
15)十万级 安全操作装置内的HEPA过滤器,在更换前、定期检查时及实验内容变更时,需密封安全操作装置,每立方公尺用10公克的甲醛熏蒸1小时,去除污染。
16)十万级 若在此级实验室内同时进行P1级的实验时,需明确划分实验区域,小心进行操作。
17)十万级 需遵守计划主持人所规定之其它事项。



【P3级实验室一般规范】

壹、隔离的设备
1)   需设置生物安全操作装置(*级、第二级或第三级),且要做定期检查。
2)   为了处理重组体,而使用容易产生气雾的磨碎机、冷冻干燥器、超音波细胞打碎机及离心机等仪器时,需把这些仪器放置在安全操作装置中。但若机器已经有防止气雾外泄的装置,则不在此限。
3)   必须是有规划有管理的独立实验空间,并设有适当UV灯,以达灭菌效果。
4)   实验区域之入口应有缓冲室,其前后二扇门不能同时开启,而且应有更衣室的设计。
5)   实验区域内需有废水收集及灭菌之设备,并需放置高压灭菌器,以供污染物及废弃物之灭菌用。
6)   实验区域之地面、墙壁及天花板之表面,需使用容易清洗及可熏蒸之材料及结构。
7)   实验室及实验区域的主要出口,需设有可用脚或肘操作或自动的洗手、喷脸和冲眼的设备。
8)   实验区域的窗户需保持密封状态。
9)   实验区域之门需能自动开关。
10)   实验室内之真空抽气装置,需与实验区域以外之区域分别独立,需有实验专用装置的设计,真空抽气口需备有过滤器及灭菌液之收集器。
11)   实验区域需设置空气的排换气装置。此系统的设计需为负压,空气需从缓冲室流向实验区域。从实验区域之排气需经过滤及其它必需处理之后方可排出。

贰、实验实施要项
1)   进行实验时,需关闭实验室的门窗。
2)   每天实验结束之后一定要灭菌实验台及安全操作装置,如实验中发生污染时需立即灭菌。
3)   与实验有关之生物材料废弃物,需先灭菌后再依院方「感染性废弃物管理」相关办法丢弃。被污染之器具需先经高压灭菌后,再清洗使用或丢弃。
4)   不得用口做吸量操作。
5)   实验区域内禁止饮食、吸烟及保存食物。
6)   操作重组体后,及离开实验区域前需洗手。
7)   进入此级实验室需戴口罩、鞋套及帽套。实验操作时,要使用实验用手套。使用过之手套在作业完成之后,需在不污染其它物品的情况下脱掉,灭菌处理。
8)   在所有的操作中,应尽量避免产生气雾(例如把烧热的接种用白金环及接种针插入培养基时,若发生气雾,就可能造成污染)。亦应避免将吸管及针筒内之液体用力射出。
9)   要从实验室搬离被污染物品时,必须将其放入坚固且不外漏的容器,且在实验室内密封之后才可运出。
10)   防除实验区域之非实验用生物,如昆虫及鼠类等。
11)   若有其它方法可用,应避免使用针头。
12) 实验区域内所穿着之实验衣需为长袖且胸前不开口,无钮扣,从上向下套之形式。离开实验区域时,需把实验衣脱掉,灭菌处理后再行清洗。
13)   实验区域需从缓冲室进出,禁止与进行实验无关之人员进入。
14)   实验进行中,要在实验室及实验区域之入口处,标示「P3级实验室」,并挂上「P3级实验进行中」的标示。而且保存重组体之冰箱及冷冻库,也要做同样的标示。
15)十万级 实验室需经常整理,保持清洁,不要放置与实验无关的物品。
16)十万级 安全操作装置内之HEPA过滤器,在更换前,定期检查及实验内容变更时,需密封安全操作装置,每立方公尺用10公克甲醛熏蒸1小时,去除污染。
17)十万级 在此级实验室内,如欲同时进行级数较低之实验,需按照本级之规定实施。
18)十万级 遵守计划主持人所规定的其它事项。
注:依国科会来函有关实验室第三安全等级,即日起改案行政院卫生署疾病管制局订定之「生物安全第三等级实验室安全规范」办理。



【P4级实验室一般规范】

壹、隔离的设备
1)设置操作重组体用的第三级安全操作装置(第45页附表一),但若在特别的实验区域内,用生命维持装置来换气,且穿着维持正压之上下连接的实验衣时,则可用*级或第二级安全操作装置来代替。
2)设置安全操作装置时,需做安全检查。HEPA过滤器之更换及用甲醛熏蒸等操作时,需不必移动安全操作装置就可操作。在设置安全操作装置之后,需立即检查,而且每年必须定期检查一次,但是向实验室内排气的安全操作装置,则需每年检查两次。
检查项目包括:
 a)风速、风量试验。
 b)密闭度试验。
 c)HEPA过滤器性能试验。

贰、实验室的设计

1)在实验专用之建筑物范围或在建筑物内,要明确划分出一实验区域,限制实验人员以外的人靠近该地区。
2)实验区域之入口需有缓冲室,其前后二扇门不能同时开启。而且应有更衣室及沐浴室设备。
3)将试验材料及其它物品搬入实验区域时,不可经过人员出入之缓冲室及更衣室,必需另经由有紫外线照射之缓冲室。
4)实验区域之地面、墙壁及天花板,应具有容易清洗、能够熏蒸,及防止昆虫及鼠类等侵入之结构。让实验区域处于适当的封闭情况,但这并不表示一定要密闭。
5)实验室及实验区域的主要出口,要设有可用脚或肘操作或自动的洗手、喷脸和冲眼的装置。
6)实验区域之大门,需能自动开关,并可上锁。
7)设置中央真空系统时,在尽量靠近各使用场所配置实验区域专用之HEPA过滤器。HEPA过滤器,应不需移动就可灭菌,并且可以改换。
8)供应实验区域水及瓦斯之配管,需有防止逆流的装置。
9)从实验区搬出之物品,必需先经过高压、浸渍或熏蒸灭菌处理。灭菌设备为通过式且两边门不能同时开启。
10)实验区域需有专用之空调装置。这个装置需为负压,空气从外面流入时,要设计逐渐往危险性高的区域流,同时要维持其压力差,并且防止空气逆流。而且需有告知错误情况发生的警报装置。
11)在每个实验室,空气的再循环,需用HEPA过滤器过滤。
12)从实验区域排出之气体,需经过HEPA过滤器过滤,并避免其向附近建筑物之空气进口处扩散。所装置之HEPA过滤器,需在不移动的情况下,就可灭菌,而且更换之后立刻做其性能检查。
13)经第三级安全操作装置处理之后的废气需往户外排出。如果这些废气必需通过实验区域专用的排气装置排出时,不可扰乱安全操作装置,或实验区域排气系统的空气平衡。
14)实验区域内需有废水收集及灭菌之设备。
15)在实验区域应设立具备下列要项之紧急避难空间。
  a)需备有警报装置及紧急用的空气供应桶。
  b)在入口处设置空气锁。
  c)为了去除附着在身上或衣物上的污染物,需设置去除化学药品之沐浴室。
  d)从该室排出气体,需用两段HEPA过滤器加以过滤。
  e)为了安全,需有一套单独的空调设备。
  f)需备有紧急用的电源,照明及电话装置。
  g)对于该室以外的实验区域,要经常保持负压。
  h)需备有将该区废弃物灭菌的高压灭菌器。
16)在实验区域内需具备两套以上之发电设备,以使在电力供给不足时,可维持
负压状态。
17)上述实验室详细相关规定,请参照美国的疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention , CDC)及国家健康研究院(National Institutes of Health ,NIH)之相关规定。

参、实验实施要项

1)进行实验时,需关闭实验区域的门窗。
2)每天实验结束之后,一定要灭菌实验台及安全操作装置,如实验中发生污染,要立即灭菌。
3)与实验有关之生物材料废弃物,在丢弃前需灭菌处理。被污染之器具需先经高压灭菌后,再清洗使用或丢弃。
4)不得用口做吸量操作。
5)实验区域内禁止饮食、吸烟及保存食物。
6)操作重组体后及离开实验区域前,需洗手。
7)在所有的操作中,应尽量避免产生气雾(例如把烧热的接种用白金环及接种针插入培养基时,若发生气雾,就可能造成污染)。亦应避免将吸管或针筒内之液体用力射出。
8)从第三级安全操作装置及实验区域要把生物试验材料在活的状态搬出时,必需放在坚固不漏的容器,并且要通过浸渍槽或是熏蒸灭菌室。搬入时需做同样的处理。
9)从第三级安全操作装置及实验区域搬出试料或物品时,除了8)所述处理程序,还需通过高压灭菌器。若有可能被高温及蒸气破坏的物品,则通过浸渍槽或是熏蒸灭菌室。搬进时,也要做同样的处理。
10)防除实验室内的非实验用生物,如昆虫及鼠类等。
11)若有其它方法可用,避免使用针头。
12)除了实验人员及做安全检查之工作者外,禁止进入实验区域。
13)实验区域的出入,需从缓冲室通过,并要沐浴更衣。
14)进入此级实验室需戴口罩、鞋套及帽套。穿着包括内衣、裤子、衬衫、实验衣、鞋子、头巾及手套的完整实验服装。从实验区域出去时,在进沐浴室之前要把这些衣物脱掉,放入收集箱内。
15)实验区域所有的门,及保管重组体的冷冻库和冰箱,要悬挂「生物性危险品」标示。
16)实验区域需经常整理,保持清洁,不得放置与实验无关的物品。
17)安全操作箱内之HEPA过滤器,在更换前,定期检查及实验内容变更时,需密封安全操作装置,每立方公尺用10公克甲醛熏蒸1小时,去除污染。
18)从安全操作装置及实验室洗涤处流出之废液,要加热灭菌。浴室、洗    手及卫生设备的排水,需经过化学处理灭菌。
19)在该实验室内,禁止同时进行级数较低的其它实验。
20)遵守计划主持人所规定的其它事项。


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