生物安全实验室分级和建设要求

一、微生物的危害等级

目前,国际上根据致病微生物对人类或动物不同程度的危害(包括个体危害和群体危害),将微生物分为四级。我国的GB 19489-2004中的微生物危害等级分类参考了国际上通用的分类标准。

1、危害等级I(低个体危害,低群体危害)

不会导致健康工作者和动物致病的细菌、真菌、病毒和寄生虫等生物因子。

2、危害等级II(中等个体危害,有限群体危害)

能引起人或动物发病,但一般情况下对健康工作者、群体、家畜或环境不会引起严重危害的病原体。实验室感染不导致严重疾病,具备有效治疗和预防措施,并且传播风险有限。

3、危害等级III(高个体危害,低群体危害)

能引起人类或动物严重疾病,或造成严重经济损失,但通常不能因偶然接触而在个体间传播,或能使用抗生素、抗寄生虫药治疗的病原体。

4、危害等级IIII(高个体危害,高群体危害)

能引起人类或动物非常严重的疾病,一般不能治愈,容易直接间接或因偶然接触在人与人,动物与人,人与动物,或动物与动物间传播的病原体。

GB 19489-2004和WHO等国际上的危害等级分类标准一致,与《病原微生物实验室生物安全管理条例》的危害等级规定相反。GB 19489-2004的危害等级I~IIII分别对应《病原微生物实验室生物安全管理条例》中的第四类~第一类病原微生物。我国卫生部根据《病原微生物实验室生物安全管理条例》规定,于2006年1月11日制定和发布了我国《人间传染的病原微生物名录》,把160种病毒、6种脘病毒、155种细菌、放线菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体和59中真菌根据其对个体和群体的危害程度分为四类,第一类危害程度最高,第四类危害程度最低,并规定了相应病原微生物实验活动所需的生物安全实验室级别。我国农业部根据《病原微生物实验室生物安全管理条例》的规定,于2005年5月13日制定和发布了我国《动物病原微生物分类名录》,也把动物病原微生物分为四类。

二、生物安全实验室分级

根据实验室操作的生物因子的危害等级不同,实验室需要不同的防护水平。相应的实验室的不同水平的设施、安全设备以及实验操作和技术构成了不同等级的实验室生物安全水平。实验室防护水平以能满足操作要求为准,在低级别实验室里操作高危害级别的微生物会造成实验室感染;但也不是实验室防护水平越高越好,如果实验室操作对象危害级别不高,建成高级别的实验室就会造成浪费。

国际上和国内根据实验室的生物安全防护水平,将生物安全实验室分为四个等级;一级生物安全实验室(BSL-1)、二级生物安全实验室(BSL-2)三级生物安全实验室(BSL-3)和四级生物安全实验室(BSL-4),俗称分别为:P1、P2、P3和P4实验室(P是“物理防护”的英文“physical protection”的首字母)。一级生物安全实验室防护水平最低,四级最高。

一级声完全实验室的操作、安全设备核试验设施的设计和建设仅适用于进行基础的教学和研究,处理危害等级I的微生物。BSL-1是生物安全防护的基本水平,缺少特殊的以及防护屏障或二级防护屏障而依靠标准的微生物操作来保证安全。

二级生物安全实验室的操作、安全设备和实验设施的设计和建设适用于临床、诊断、教学,处理危害等级II的微生物。BSL-2实验室的危险主要是意外的经皮肤或粘膜接触或摄入感染性物质。采用良好的微生物学技术,在开放的实验台可操作危害等级II的微生物。但当有气溶胶出现时,需使用生物安全柜进行防护。BSL-2实验室有比较齐全的一级屏障,如:安全离心杯、喷溅物挡板、个人防护装备,也有废弃物消毒设施等二级屏障来保证安全。

三级生物安全实验室的操作、安全设备和实验设施的设计和建设适用于专门的诊断和研究,处理危害等级III的微生物。BSL-3实验室的危险主要是经皮肤破损处、经口摄入以及吸入感染性气溶胶。BSL-3实验室通过一级和二级防护屏障来保护实验操作人员和实验室周围免受污染。它的二级屏障包括受控的进入通道和经过滤的通风设施。

四级生物安全实验室的操作、安全设备核试验设施的设计和建设适用于进行非常危险的外源性生物因子或未知的高度危险的致病因子的操作,操作对象通常是危害等级IIII或那些未知的且与危害等级IIII的微生物具有相似特点的微生物。BSL-4实验室的危险主要通过粘膜或破损皮肤,通过呼吸道吸入感染性气溶胶。实验室人员通过III级生物安全柜或II级生物安全柜加正压服与感染性气溶胶完全隔离,并且BSL-4实验室有复杂的特殊通风装置和废弃物处理系统。

如果实验室涉及实验动物的操作,上述四种级别的生物安全实验室分别称为一级动物生物安全实验室(ABSL-1)、二级动物生物安全实验室(ABSL-2)、三级动物生物安全实验室(ABSL-3)和四级动物生物安全实验室(ABSL-4)。

三、生物安全实验室建设要求

生物安全实验室的建设主要包括建筑、结构和装修;空调、通风和净化;电气和自控;给水和排水系统;气体供应系统;三废处理系统;消防系统,等等。另外,不同级别的生物安全实验室还需要配备不同的防止生物污染的特殊设备,主要有:生物安全柜、传递窗、灭菌锅等。不同的建筑设计和设备组合在一起就构成了生物安全实验室的硬件基础。本部分以GB 19489-2004的规定为主来概要的介绍我国的各级别生物安全实验室的硬件建设内容。文中“应……”指强制性要求,在正常情况下均应这样做的用词;“宣……”指选择性要求,在条件许可时,首先应这样做的用词。

(一)一级生物安全实验室

1、无需特殊选址,普通建筑物即可,但应有防止节肢动物和啮齿动物进入的设计。

2、每个实验室应设洗手池,宜设置在靠近出口处。

3、在实验室门口处应设挂衣装置,个人便装与实验室工作服分开放置。

4、实验室的墙壁、天花板和地面应平整、易清洁、不渗水、耐化学品和消毒剂的腐蚀。地面应防滑,不得铺设地毯。

5、实验台面应防水,耐腐蚀、耐热。

6、实验室中的橱柜和实验台应牢固。橱柜、实验台彼此之间应保持一定距离,以便于清洁。

7、实验室如有可开启的窗户,应设置纱窗。

8、实验室内应保证工作照明,避免不必要的反光和强光。

9、应有适当的消毒设备。

一级生物安全实验室建设没有特俗要求,一般的实验室即符合工作条件。

(二)二级生物安全实验室

1、满足一级生物安全实验室的要求。

2、实验室的门应带锁并可自动关闭,并有可视窗。

3、应有足够的储存空间摆放物品以方便使用。在实验室工作区域外还应当有供长期使用的储存空间。

4、在实验室内应使用专门的工作服;应戴乳胶手套。

5、在实验室的工作区域外应有存放个人衣物的条件。

6、在实验室所在的建筑内应配备高压蒸汽灭菌器,并按照检查和验证,以保证符合要求。

7、应在实验室内配备生物安全柜。

8、应设洗眼设施,必要时应有应急喷淋装置。

9、应通风,如使用窗户自然通风,应有防虫纱窗。

10、有可靠的电力供应和应急照明。必要时,重要设备如培养箱、生物安全柜、冰箱等应设备用电源。

11、实验室出口应有在黑暗中可明确辨认的标识。

12、二级生物安全实验室建设要求明显不同于一级的是要求在实验室内配备生物安全柜,应实施一级屏障或二级屏障。

(三)三级生物安全实验室

1、应在建筑物中自成隔离区(有出入控制)或为独立建筑物。

2、布局

(1)由清洁区、半污染区和污染区组成。污染区和半污染区之间应设缓冲间。必要时,半污染区和清洁区之间应设缓冲间。

(2)在半污染区应设供紧急撤离使用的安全门。

(3)污染区与半污染区之间、半污染区和清洁区之间应设置传递窗,传递窗双门不能同时处于开启状态,传递窗内应设物理消毒装置。

3、围护结构

(1)实验室围护结构内表面应光滑、耐腐蚀、防水,以易于消毒清洁;所有缝隙应可靠密封、防震、防水。

(2)围护结构外围墙体应有适当的抗震和防火能力。

(3)天花板、地板、墙间的交角均为圆弧形且可靠密封。

(4)地面应防渗漏、无接缝、光洁、防滑;

(5)实验室内所有的门应可自动关闭;实验室出口应有在黑暗中可明确辨认的标识。

(6)外围结构不应有窗户;内设窗户应防破碎、方漏气及安全。

(7)所有出入口处应采用防止节肢动物和啮齿动物进入的设计。

4、送排风系统

(1)应安装独立的送排风系统以控制实验室气流方向和压力梯度。应确保在使用实验室时气流由清洁区流向污染区,同时确保实验室空气只能通过高效过滤后经专用排风管道排出。

(2)送风口和排风口的布置应该是对面分布,上送下排,应使污染区和半污染区内的气流死角和涡流降至最小程度。

(3)送排风系统应为直排式,不得采用回风系统。

(4)由生物安全柜排出的经内部高效过滤的空气可通过系统的排风管直接排出。应确保生物安全柜与排风系统的压力平衡。

(5)实验室的送风经初、中、高三级过滤,保证污染区的静态 洁净度达到7级至8级。

(6)实验室的排风应经高效过滤后向空中排放。外部排风口应远离送风口并设置在主导风的下风向,应至少高出所在建筑2m,应有防雨、防鼠、防虫设计,但不应影响气体直接向上空排放。

(7)高效空气过滤器应安装在送风管道的末端和排风管道的前端。

(8)通风系统、高效空气过滤器的安装应牢固,符合气密性要求。高效过滤器在更换前应消毒,或采用可在气密袋中进行更换的过滤器,更换后应立即进行消毒或焚烧。每台高效过滤器安装、更换、维护后都应按照经确认的方法进行检测,运行后每年至少进行一次检测以确保其性能。

(9)在送风和排风总管处应安装气密型密闭阀,必要时可完全关闭以进行室内化学熏蒸消毒。

(10)应安装风机和生物安全柜启动自动联锁装置,确保实验室内不出现正压和确保生物安全柜内气流不倒流。排风机一备一用。

(11)在污染区和半污染区内不应另外安装分体空调、暖气和电风扇等。

5、环境参数

(1)相对室外大气压,污染区为-40Pa(名义值),并与生物安全柜等装置内气压保持安全合理压差。保持定向气流并保持各区之间气压差均匀。

(2)实验室内的温度、湿度复核工作要求且适合于人员工作。

(3)实验室的人工照明应符合工作要求。

(4)实验室内噪声水平应符合国家相关标准。

6、特殊设备装置

(1)应有符合安全和工作要求的II级或III级生物安全柜,其安装位置应离开污染区入口和频繁走动区域。

(2)低温高速离心机或其他可能产生气溶胶的设备应置于负压罩或其他排风装置(通风橱、排气罩等)之中,应将其可能产生的气溶胶经高效过滤后排出。

(3)污染区内应设置不排蒸汽的高压蒸汽灭菌器或其他消毒装置。

(4)应在实验室入口处的显著位置设置带报警功能的室内压力显示装置,显示污染区、半污染区的负压状况。

(5)应有备用电源以确保实验室工作期间有不间断的电力供应。

(6)应在污染区和半污染区出口处设洗手装置。洗手装置的供水应为非手动开关。供水管应安装防回流装置。不得在实验室内安设地漏。下水道应与建筑物的下水管线完全隔离,且有明显标识。下水应直接通往独立的液体消毒系统集中收集,经有效消毒后处置。

7、其他

(1)实验台表面应防水,耐腐蚀、耐热。

(2)实验室中的家具应牢固。为便于清洁,实验室设备彼此之间应保持一定距离。

(3)实验室所需压力设备(如空气压缩机等)不应影响室内负压的有效梯度。

(4)实验室应设置通讯系统。

(5)实验记录等资料应通过传真机、计算机等手段发送至实验室外。

(6)清洁区设置淋浴装置。必要时,在半污染区,设置紧急消毒淋浴装置。

由上可见,三级生物安全实验室建设与二级生物安全实验室的主要不同是:实验室分区;各区进行压力控制,形成洁净区——半污染区——污染区的压力梯度;应同时实施一级屏障和二级屏障;废水废物需收集起来处理后排放,等等。

(四)四级生物安全实验室

根据使用生物安全柜的类型和穿着防护服的不同,四级生物安全实验室可以分为安全柜型、正压服型和混合型三种。

四级生物安全实验室类型

类型

特点

安全柜型

使用III级生物安全柜

正压服型

使用II级生物安全柜和具有生命支持供气系统的正压防护服

混合型

使用III级生物安全柜和具有生命支持供气系统的正压防护服

 

    1、安全柜型

(1)选址

 应建造在独立的建筑物内或建筑物中独立的完成隔离区域内,该建筑物应远离城区。

(2)布局

A)由清洁区、半污染区和安放有III级生物安全柜的污染区组成。清洁区包括外更衣室、淋浴室和内更衣室。相邻区由缓冲间连接。

B)应在半污染区和清洁区墙上、半污染区和污染区墙上设置不排蒸汽的双斐高压灭菌器和浸泡消毒渡槽或熏蒸消毒室或带有消毒装置的通风互锁传递窗,以便传递或消毒不能从更衣室携带进出的材料、物品和器材。

C)污染区和半污染区墙上设置不排蒸汽的双扉高压灭菌器应与III级生物安全柜直接相连。

D)半污染区应设紧急出口,紧急出口通道应设置缓冲间和紧急消毒处理室。

(3)围护结构

按三级生物安全实验室的相关规定。

(4)送排风系统

排风应连续经过两个高效过滤器处理。其他要求按三级生物安全实验室的相关规定。

(5)环境参数

按三级生物安全实验室的相关规定。

(6)安全装置及特殊设备

应有符合安全和工作要求的III级生物安全柜。

其他要求按三级生物安全实验室的相关规定。

(7)其他

按三级生物安全实验室的相关规定。

2、正压服型

由BSL-4级实验设施、II级生物安全柜和具有生命支持供气系统的正压防护服组成。

(1)选址

按安全柜型BSL-4实验室的相关规定。

(2)布局

A)由清洁区、半污染区和安放有II级生物安全柜的污染区组成,相邻区由缓冲间连接。清洁区包括外更衣室、淋浴室、内更衣室(可兼缓冲间),污染区、半污染区之间的缓冲间应设化学淋浴装置,工作人员离开实验室时,经化学淋浴对正压防护服表面进行消毒。

B)其他要求按安全柜型BSL-4实验室的相关规定。

(3)围护结构

按三级生物安全实验室的相关规定。

(4)送排风系统

按安全柜型BSL-4实验室的相关规定。

(5)环境参数

按三级生物安全实验室的相关规定。

(6)安全装置及特殊设备

A)应使用II级外排风型生物安全柜。

B)进入污染区的工作人员应穿着正压防护服。生命支持系统包括提供超量清洁呼吸气体的正压供气装置,报警器和紧急支援气罐。工作服内气压相对周围环境应为持续正压,并符合要求。生命支持系统应有自动启动的紧急电源供应。

C)其他要求按三级生物安全实验室的相关规定。

(7)其他

按三级生物安全实验室的相关规定。

3、混合型

在本级实验设施基础上,同时使用III级生物安全柜和具有生命支持供气系统(正压防护服)。应同时符合安全柜型BSL-4实验室的全部要求。