趙 明，郝麗梅，張宗興，衣 穎，吳金輝，林 松，祁建城

機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)的研制（三）
——防護(hù)性能評(píng)價(jià)研究

趙 明，郝麗梅，張宗興，衣 穎，吳金輝，林 松，祁建城

目的：對(duì)機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室防護(hù)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。方法：通過(guò)物理氣溶膠和生物氣溶膠2種實(shí)驗(yàn)方法，分別在正、負(fù)壓模式下，對(duì)送、排風(fēng)高效空氣過(guò)濾器上、下游進(jìn)行采樣，并進(jìn)行比照，計(jì)算過(guò)濾效率，從而驗(yàn)證其防護(hù)能力的有效性。結(jié)果：在負(fù)壓狀態(tài)下（-40 Pa），排風(fēng)過(guò)濾器下游未采集到物理和生物氣溶膠；在正壓狀態(tài)下（+100 Pa），實(shí)驗(yàn)室潔凈度達(dá)到6級(jí)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)未采集到生物粒子。結(jié)論：機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室可實(shí)現(xiàn)正壓和負(fù)壓2種狀態(tài)。在負(fù)壓狀態(tài)下可對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生的氣溶膠進(jìn)行有效攔截，其正壓的建立可保證外部空氣不污染實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部環(huán)境，使實(shí)驗(yàn)室防護(hù)系統(tǒng)安全有效，可為新發(fā)突發(fā)傳染病防控工作提供安全保證。

機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)；實(shí)驗(yàn)室防護(hù)；物理檢測(cè)；生物檢測(cè)

0 引言

近年來(lái)，世界各地傳染病疫情愈演愈烈，SARS、禽流感、H1N1甲型流感、埃博拉等疫情相繼發(fā)生，傳染病防控形勢(shì)日益嚴(yán)峻。特別是我國(guó)幅員遼闊，人口眾多，一旦爆發(fā)大規(guī)模烈性傳染性疾病，后果將不堪設(shè)想。因此各個(gè)國(guó)家投入了巨大的財(cái)力、物力和人力來(lái)預(yù)防和應(yīng)對(duì)傳染病疫情的發(fā)生。歐美國(guó)家相繼研發(fā)了一系列移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室裝備傳染病防控隊(duì)伍，其裝備研究起步早，技術(shù)先進(jìn)，防護(hù)能力強(qiáng)，并形成了系列化[1]。我國(guó)傳染病防控裝備起步較晚，在“十二五”傳染病防治重大專項(xiàng)課題“新發(fā)突發(fā)傳染病現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急防控系列機(jī)動(dòng)裝備研發(fā)技術(shù)平臺(tái)”的資助下，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所研發(fā)了新發(fā)突發(fā)傳染病機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)，該平臺(tái)是具備正、負(fù)壓防護(hù)能力的病原體快速檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，是傳染病防控現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的快速前伸裝備。

安全防護(hù)是實(shí)驗(yàn)室開展傳染病檢測(cè)的首要任務(wù)，其裝備防護(hù)能力的強(qiáng)弱直接影響傳染病防控工作的水平和效果，因此分析與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室防護(hù)能力對(duì)檢測(cè)工作的開展具有重要意義[2]。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)，考察機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室生物安全防護(hù)效能，驗(yàn)證機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)凈化系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生氣溶膠的攔截效果，為構(gòu)建安全穩(wěn)定、人機(jī)和諧、先進(jìn)實(shí)用的傳染病現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)平臺(tái)提供實(shí)驗(yàn)支撐。

1 材料和方法

1.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備主要有氣溶膠發(fā)生器（美國(guó)ATI公司），它以聚α-烯烴（poly alpha olefin，PAO）發(fā)生物理氣溶膠；Collison氣溶膠發(fā)生器（美國(guó)TSI公司），能發(fā)生微生物氣溶膠；FA-2型篩孔撞擊式微生物采樣器（遼陽(yáng)康潔儀器研究所），用于采集微生物氣溶膠，采樣流量為28.3 L/min；激光粒子計(jì)數(shù)器（美國(guó)METone公司），用于測(cè)量發(fā)生物理氣溶膠的濃度，采樣流量為2.83 L/min。

1.2 菌株和試劑

菌株采用黏質(zhì)沙雷菌（Serratia marcescens ATCC 8039），購(gòu)自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏中心，在30℃條件下培養(yǎng)24 h后顯紅色，具有較好的特異性和識(shí)別性。培養(yǎng)基為營(yíng)養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基，稀釋液為1%蛋白胨的溶液。

1.3 微生物的培養(yǎng)

黏質(zhì)沙雷菌的培養(yǎng)：從4℃冰箱中取出保存的黏質(zhì)沙雷菌斜面，用無(wú)菌接種環(huán)刮取后放入營(yíng)養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中，于37℃培養(yǎng)18～24 h，用分光光度計(jì)測(cè)試細(xì)菌的600 nm OD（光密度）值，然后用稀釋液將其濃度調(diào)整為5×107cfu/ml左右備用，每次配好的溶液只限當(dāng)天使用。

1.4 負(fù)壓防護(hù)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)

為了驗(yàn)證機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)在負(fù)壓狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)對(duì)氣溶膠的防護(hù)能力，本文設(shè)計(jì)了2種方案對(duì)實(shí)驗(yàn)室防護(hù)能力進(jìn)行評(píng)估，采用交互驗(yàn)證的方式保證實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)防護(hù)能力的有效性和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)室壓力為-40 Pa，溫度為18℃，濕度為40%～60%[3-4]。

1.4.1 物理氣溶膠負(fù)壓防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)

采用掃描檢測(cè)法對(duì)實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行物理氣溶膠過(guò)濾性能實(shí)驗(yàn)。掃描檢測(cè)法是一種通過(guò)氣溶膠采樣探頭捕捉穿透高效空氣過(guò)濾器的氣溶膠顆粒，進(jìn)而判斷所檢過(guò)濾器是否發(fā)生泄漏的檢測(cè)方法[5]。將掃描檢漏裝置的采樣探頭設(shè)置在距被測(cè)高效空氣過(guò)濾器下游表面20～30 mm處，采用粒子計(jì)數(shù)器對(duì)高效空氣過(guò)濾器直接進(jìn)行掃描檢漏，過(guò)濾器上游含塵濃度不小于4 000 pc/L（0.5 μm）。氣溶膠采樣探頭設(shè)置在高效空氣過(guò)濾器出風(fēng)側(cè)，對(duì)高效空氣過(guò)濾器整個(gè)平面及其附屬安裝邊框以不超過(guò)5 cm/s的速度進(jìn)行平移掃描，探頭捕捉透過(guò)高效空氣過(guò)濾器的氣溶膠顆粒，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)的過(guò)濾器進(jìn)行效率評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.4.2 生物氣溶膠負(fù)壓防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)

將生物氣溶膠發(fā)生器放在偵檢平臺(tái)內(nèi)部的排風(fēng)口處，并放置6級(jí)微生物采樣器，用于上游氣溶膠的采樣，采樣時(shí)間為10 s。在偵檢平臺(tái)外部的排風(fēng)口放置6級(jí)安德森采樣器，采樣時(shí)間為10 min。當(dāng)氣溶膠發(fā)生10 min時(shí)同時(shí)啟動(dòng)上游采樣器和下游采樣器，采樣結(jié)束后，停止發(fā)生氣溶膠，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.5 正壓防護(hù)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)

為了驗(yàn)證機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)在正壓狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)系統(tǒng)對(duì)外部氣溶膠的防護(hù)能力，本文設(shè)計(jì)了2種方案對(duì)實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)凈化系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，保證實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)防護(hù)能力的有效性和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)室壓力為+100 Pa，溫度為18℃，濕度為40%～60%。

1.5.1 物理氣溶膠正壓防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)

當(dāng)實(shí)驗(yàn)室處于正壓正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用測(cè)量實(shí)驗(yàn)室潔凈度的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行物理氣溶膠過(guò)濾性能實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)潔凈度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，以驗(yàn)證正壓環(huán)境下送風(fēng)凈化系統(tǒng)對(duì)送入車廂內(nèi)部空氣的過(guò)濾效果。依據(jù)GB 50346—2011標(biāo)準(zhǔn)要求，在實(shí)驗(yàn)間內(nèi)均勻布置2個(gè)采樣點(diǎn)，距離實(shí)驗(yàn)室地板高度為0.8 m，采樣流量為2.83 L/min。用激光粒子計(jì)數(shù)器在實(shí)驗(yàn)間內(nèi)各測(cè)點(diǎn)上測(cè)量含塵濃度，根據(jù)潔凈度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定實(shí)驗(yàn)室空氣潔凈度級(jí)別[6]。

1.5.2 生物氣溶膠正壓防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)

將生物氣溶膠發(fā)生器放在偵檢平臺(tái)外部上方的排風(fēng)口處，并放置6級(jí)微生物采樣器，用于上游氣溶膠的采樣，采樣時(shí)間為10 min。鑒于平臺(tái)內(nèi)部面積僅為12 m2，故只設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)，高度為0.8 m，采樣時(shí)間為10 min。當(dāng)氣溶膠發(fā)生10 min時(shí)同時(shí)啟動(dòng)上游采樣器和下游采樣器，采樣結(jié)束后，停止發(fā)生氣溶膠，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.6 數(shù)據(jù)分析

1.6.1 物理氣溶膠防護(hù)性能評(píng)價(jià)采用多次測(cè)量平均值的方法進(jìn)行評(píng)定。

式中：M為平均值的均值，即機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)平均粒子濃度，單位為粒/m3；AL為機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采樣點(diǎn)平均粒子濃度，單位為粒/m3；L為機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的總采樣點(diǎn)數(shù)，單位為個(gè)。

機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各采樣點(diǎn)平均值的最大值≤級(jí)別濃度上限，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各點(diǎn)平均值≤級(jí)別濃度上限，即可判斷達(dá)到該級(jí)別，見表1。

表1 級(jí)別濃度上限粒/m3

1.6.2 生物氣溶膠防護(hù)性能評(píng)價(jià)

用安德森采樣器對(duì)上、下游的黏質(zhì)沙雷菌進(jìn)行采樣，采樣結(jié)束后，取出平皿，放于30℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)18～24 h，然后計(jì)數(shù)紅色的菌落數(shù)。按照菌落數(shù)對(duì)照表將計(jì)數(shù)的菌落數(shù)進(jìn)行修正，并將每一級(jí)修正后的菌落數(shù)相加，作為每次實(shí)驗(yàn)上下游采集到的菌落總數(shù)。

微生物氣溶膠濃度的計(jì)算公式為：

2 結(jié)果

2.1 負(fù)壓防護(hù)效果評(píng)價(jià)

負(fù)壓防護(hù)效果評(píng)價(jià)見表2。

表2 物理氣溶膠負(fù)壓防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果粒/2.83 L

從表2可以看出，上游氣溶膠濃度超過(guò)4000pc/L（0.5 μm），達(dá)到檢測(cè)條件要求。過(guò)濾器下游通過(guò)掃描檢測(cè)未采集到顆粒物（0.5 μm），說(shuō)明高效空氣過(guò)濾器對(duì)物理顆粒氣溶膠防護(hù)效果良好，達(dá)到預(yù)期值。為了進(jìn)一步驗(yàn)證車輛負(fù)壓狀態(tài)下的防護(hù)性能，我們分別用氣溶膠發(fā)生器發(fā)生了黏質(zhì)沙雷菌氣溶膠，用于模擬實(shí)際使用過(guò)程中的生物污染物。負(fù)壓防護(hù)系統(tǒng)過(guò)濾效率分別為＞99.99%、＞99.99%、＞99.99%，平均過(guò)濾效率為＞99.99%，詳見表3。

表3 生物氣溶膠負(fù)壓防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 正壓防護(hù)效果評(píng)價(jià)

正壓防護(hù)效果評(píng)價(jià)見表4。

表4 物理氣溶膠正壓防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果粒/2.83 L

由表4可見，正壓防護(hù)系統(tǒng)上游0.5 μm粒子濃度達(dá)到347 871粒/2.83 L，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)下游2個(gè)采樣點(diǎn)0.5 μm粒子濃度分別為19和25粒/2.83 L，實(shí)驗(yàn)間潔凈度達(dá)到6級(jí)，達(dá)到相關(guān)指標(biāo)要求。同負(fù)壓模式一樣，在正壓模式下，我們依然采用黏質(zhì)沙雷菌氣溶膠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室生物氣溶膠防護(hù)性能測(cè)試，結(jié)果見表5。正壓防護(hù)系統(tǒng)過(guò)濾效率分別為＞99.99%、＞99.99%、＞99.99%，平均過(guò)濾效率＞99.99%。通過(guò)物理氣溶膠和生物氣溶膠對(duì)車輛正壓狀態(tài)下的測(cè)試表明，車輛的正壓功能可以有效地起到保護(hù)車內(nèi)人員及設(shè)施的作用。

表5 生物氣溶膠正壓防護(hù)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 防護(hù)能力分析

車輛處于污染區(qū)邊緣或潔凈區(qū)域時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展病原微生物檢測(cè)實(shí)驗(yàn)需著重考慮對(duì)實(shí)驗(yàn)室周圍的環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，以防有害氣溶膠顆粒通過(guò)實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)直接排出車外[7]，給疫病防控工作帶來(lái)新的隱患，因此車廂內(nèi)部處于負(fù)壓工作模式。此種狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)室壓力低于車廂外部大氣壓力，氣流呈現(xiàn)一種單向性，即車廂外部空氣只能向?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部滲漏，而實(shí)驗(yàn)室懸浮的氣溶膠顆粒不會(huì)通過(guò)密封不嚴(yán)的門窗、孔口、縫隙等向外界環(huán)境逸散。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣通過(guò)排風(fēng)處理系統(tǒng)凈化處理后排放[8]，保證外部環(huán)境不受實(shí)驗(yàn)室污染。本文通過(guò)物理氣溶膠和生物氣溶膠對(duì)車輛負(fù)壓狀態(tài)下的測(cè)試表明，機(jī)動(dòng)平臺(tái)的負(fù)壓功能可起到有效保護(hù)周圍環(huán)境的作用。

機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)為新發(fā)突發(fā)傳染病現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急防控前伸裝備，車輛可處于污染區(qū)開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，該狀態(tài)下需著重考慮對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部環(huán)境、人員設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，防止車廂外部有害氣溶膠顆粒通過(guò)實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入車廂內(nèi)部，給實(shí)驗(yàn)人員、車廂內(nèi)部實(shí)驗(yàn)環(huán)境及儀器設(shè)備設(shè)施帶來(lái)隱患，因此車廂內(nèi)部處于正壓工作模式。此種狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)室壓力高于車廂外部大氣壓力，氣流呈現(xiàn)單向性，即車廂外部空氣只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)凈化系統(tǒng)送入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，而實(shí)驗(yàn)室外部懸浮的氣溶膠顆粒不會(huì)通過(guò)密封不嚴(yán)的門窗、孔口、縫隙等擴(kuò)散進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，進(jìn)而保證實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部整體環(huán)境的潔凈[9-10]。

4 結(jié)論

本文通過(guò)物理和生物2種方法對(duì)機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)防護(hù)能力開展評(píng)價(jià)研究，2種實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明：在負(fù)壓狀態(tài)下，排風(fēng)過(guò)濾器下游未采集到物理和生物氣溶膠；在正壓狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)室潔凈度達(dá)到6級(jí)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)未發(fā)現(xiàn)生物粒子。由此可見，機(jī)動(dòng)偵檢平臺(tái)負(fù)壓狀態(tài)下對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生的氣溶膠可進(jìn)行有效攔截，正壓的建立可保證外部空氣不污染實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室防護(hù)系統(tǒng)安全有效，可為新發(fā)突發(fā)傳染病防控工作提供安全保證。機(jī)動(dòng)平臺(tái)的研制對(duì)提高我國(guó)疾控機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)新發(fā)突發(fā)傳染病具有重要意義。

（????）（????）

[1]趙明，張宗興，牛福，等.微生物檢驗(yàn)車的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2014，35（3）：101-105.

[2]袁秋霞.移動(dòng)式生物安全實(shí)驗(yàn)艙室內(nèi)人機(jī)環(huán)境的研究[D].天津：天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院，2006.

[3]GB 19489—2008 實(shí)驗(yàn)室 生物安全通用要求[S].

[4]GB 50346—2011 生物安全實(shí)驗(yàn)室 建筑技術(shù)規(guī)范[S].

[5]GB/T 6165—2008 高效空氣過(guò)濾器性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 效率和阻力[S].

[6]張宗興，趙明，衣穎，等.生物安全實(shí)驗(yàn)室氣密性圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空氣滲透特性研究[J].暖通空調(diào)，2013，43（5）：82-86.

[7]Word Health Organization.Laboratory biosafety manual[M].3rd ed. Malta：Publications of the World Health Organization，2004.

[8]謝景欣，王歡，王建鋒，等.負(fù)壓二級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)關(guān)鍵控制點(diǎn)分析[J].暖通空調(diào)，2013，43（5）：38-42.

[9]張宗興，趙明，衣穎，等.生物安全實(shí)驗(yàn)室效率檢漏型高效空氣過(guò)濾裝置的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（7）：18-20.

[10]張宗興，李艷菊，祁建城，等.氣密性高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的負(fù)壓控制[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，20（6）：116-124.

（收稿：2015-06-01 修回：2015-09-15）

Development of mobile detection platform:research on protection efficiency evaluation

ZHAO Ming1,2,HAO Li-mei1,2,ZHANG Zong-xing1,2,YI Ying1,2,WU Jin-hui1,2,LIN Song1,2,QI Jian-cheng1,2
（1.Institute of Medical Equipment,Academy of Military Medical Sciences,Tianjin 300161,China; 2.National Bio-Protection Engineering Center,Tianjin 300161,China）

Objective To evaluate the protection performance of the mobile detection platform.Methods Two methods of physical aerosol and bio aerosol were involved in the research.Sampling was carried out at the upstream and downstream of the high efficiency particulate air filter under the modes of positive-and negative pressure.The filtration efficiency was calculated to determine the protection performance.Results Under negative pressure mode(-40 Pa),there was no physical and bio aerosol collected at the downstream of the filter;under positive pressure mode (+100 Pa),the laboratory cleanliness reached the 6th level and there was no biological particles collected.Conclusion The mobile detection platform can be set as positive mode and negative mode,which can prevent the aerosol generated in the laboratory from leaking out under negative pressure mode while restrain the aerosol outside from penetrating into the laboratory under positive pressure mode.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（12）：22-24，96]

mobile detection platform;laboratory protection;physical detection;biological detection

R318；Q-338

A

1003-8868（2015）12-0022-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.12.022

國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題（2012ZX10004801002）；863計(jì)劃課題（SS2014AA021405）

趙 明（1981—），男，副主任，助理研究員，主要從事移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究工作，E-mail：zhaom@npec.org.cn。

300161天津，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所（趙 明，郝麗梅，張宗興，衣 穎，吳金輝，林 松，祁建城）；300161天津，國(guó)家生物防護(hù)裝備工程技術(shù)研究中心（趙 明，郝麗梅，張宗興，衣 穎，吳金輝，林松，祁建城）

祁建城，E-mail：qijc@npec.org.cn