文 浩

（上海朗脈潔凈技術(shù)股份有限公司，上海201100）

0 引言

隨著我國對傳染病預(yù)防及控制研究工作的重視，生物安全實驗室和疫苗生產(chǎn)車間被陸續(xù)建成和使用，工作人員在具有大量病原微生物的環(huán)境下工作，為避免病原微生物對工作人員和相關(guān)人員的健康造成危害，防止病原微生物因泄漏或交叉污染危害公眾健康，污染環(huán)境，需要在工作人員離開核心區(qū)域時對其進行強制淋浴。

筆者經(jīng)過長時間的調(diào)研和分析，根據(jù)我國實驗室生物安全通用要求（GB19489—2008），以WHO實驗室生物安全手冊（第3版）內(nèi)容為基礎(chǔ)，最終研發(fā)了一種集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)，其是適用于各種高防護水平的生物安全實驗室、生物制藥車間的人員淋浴系統(tǒng)裝置。

1 現(xiàn)有生物實驗室淋浴裝置存在的缺陷

目前，國內(nèi)大部分生物實驗室、疫苗生產(chǎn)車間在人員出口處設(shè)有淋浴室，其主體結(jié)構(gòu)為雙面不銹鋼復(fù)合板隔墻、吊頂，地面為防水性較強的環(huán)氧樹脂地面，在淋浴室頂部設(shè)有高效送風(fēng)口，在隔墻側(cè)設(shè)有排風(fēng)口，并設(shè)有家用花灑淋浴噴頭，排水口設(shè)置潔凈地漏，淋浴室兩側(cè)設(shè)置氣密門。人員通過內(nèi)更衣間一側(cè)的氣密門進入淋浴室進行淋浴，淋浴完成后打開另一側(cè)氣密門進入外更衣間。

上述淋浴室存在以下缺點：（1）非單向通道，人員可隨意進出；（2）手動控制，需要人員干涉；（3）未設(shè)置權(quán)限管理；（4）不易消毒及清潔，存在衛(wèi)生死角；（5）密封性差，安全防護性較低，容易交叉污染；（6）不具備在線監(jiān)測和實時記錄的功能。

2 集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)設(shè)計

2.1 集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)概述

集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)是應(yīng)用于生物安全實驗室、生物制藥車間的高活區(qū)、OEB防護區(qū)及其他關(guān)于人體生物安全防護區(qū)域的高等級防護系統(tǒng)裝置。

該系統(tǒng)的主要作用：當(dāng)工作人員完成實驗或工作內(nèi)容后，從特殊病毒控制區(qū)域離開時，通過該系統(tǒng)對工作人員進行強制性淋浴，避免工作人員把潛在的病毒帶離控制區(qū)，增加污染或交叉污染風(fēng)險，產(chǎn)生二次污染。

該系統(tǒng)提供了一個具有穩(wěn)定的水溫、壓力、有效淋浴時間的負壓潔凈環(huán)境，當(dāng)工作人員進入負壓環(huán)境下淋浴時，根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計的360°無死角淋浴噴頭把人員表皮所攜帶的特殊病毒清除。同時，把病毒控制區(qū)的潔凈區(qū)和普通潔凈區(qū)進行了隔離，有效防止病毒泄漏，以免造成嚴重后果。

2.2 集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理

2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成

集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由五個部分組成：主箱體、氣密門、高效送排風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)。其中：

（1）主箱體為不銹鋼制作的矩形結(jié)構(gòu)，分別由外箱體和內(nèi)膽組成，外箱體采用304不銹鋼制作，外箱體與內(nèi)膽之間采用φ19mm鋁蜂窩進行填充并設(shè)置不銹鋼加強筋固焊，實現(xiàn)一體化結(jié)構(gòu)，內(nèi)膽采用316L不銹鋼滿焊，所有轉(zhuǎn)角處均為圓弧形，腔體無死角、易清潔。內(nèi)膽頂部設(shè)置有高效送風(fēng)口，內(nèi)膽一側(cè)設(shè)置有排風(fēng)口，內(nèi)膽頂部設(shè)有2個不銹鋼噴頭，兩側(cè)還設(shè)置有8個實心錐形噴頭，內(nèi)膽底部整體傾斜10°。內(nèi)膽設(shè)有潔凈地漏，主箱體兩側(cè)分別設(shè)置有不銹鋼氣密門，通過設(shè)置氣密門的方式形成完全封閉的箱體。

（2）氣密門采用不銹鋼門頁為主體，通過設(shè)置在不銹鋼門頁凹槽內(nèi)的高密度三元乙丙密封圈與空氣壓縮機或外接氣源向三元乙丙密封圈充氣，達到設(shè)定壓力后實現(xiàn)密封，當(dāng)淋浴結(jié)束后，密封條泄氣復(fù)位，開門指示燈亮，提示可以開門，該氣密門為雙門互鎖自動控制系統(tǒng)，不能同時打開。

（3）高效送排風(fēng)系統(tǒng)采用上送下排的方式，箱體上方設(shè)置有H14高效過濾器，過濾效率達99.995%，可過濾≥0.3μm的懸浮粒子，平均風(fēng)速達0.45m/s±20%，可使箱體內(nèi)部達到A級潔凈環(huán)境，箱體下方設(shè)置有H14高效過濾器排風(fēng)口，排風(fēng)方式為獨排。

（4）給排水系統(tǒng)按強制淋浴要求設(shè)計，主要配置包括增壓泵、電動閥、冷熱水混合管、溫度傳感器，還有用于無死角淋浴的實心錐形噴嘴（工作壓力為5×104Pa）以及防倒灌潔凈地漏和其他閥門等。

（5）自動控制系統(tǒng)由PLC控制器、CPU、液晶顯示屏及相關(guān)自控元件組成，該系統(tǒng)設(shè)有三級權(quán)限密碼，通過顯示屏輸入密碼或指紋，核對正確后進行相應(yīng)權(quán)限的操作，工作程序運行情況全部在顯示屏上體現(xiàn)，實時監(jiān)測顯示并記錄空氣凈化時間、壓差和水溫。

圖1 集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.2 工作原理

集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)對人員進行強制淋浴的主要工藝過程為：預(yù)熱、負壓、淋浴、出門等。其中：

（1）預(yù)熱階段，工作人員在屏幕上輸入密碼或指紋，核對正確后，淋浴系統(tǒng)先排放冷水，延遲10s，淋浴水溫預(yù)設(shè)在38～42℃，此溫度可以根據(jù)季節(jié)不同，由運行人員在顯示屏上輸入溫度區(qū)間進行調(diào)整，選擇所需的溫度后，系統(tǒng)會自動將水溫控制在±5%以內(nèi)。

（2）負壓階段，此階段與預(yù)熱階段同時進行，高效送風(fēng)裝置和高效排風(fēng)裝置同時運行，使腔體內(nèi)部氣壓與相鄰房間呈相對負壓，且壓差必須相對低于-12.5Pa。當(dāng)其中一側(cè)門打開時，送風(fēng)量和排風(fēng)量會自動調(diào)節(jié)，始終保持箱體內(nèi)部環(huán)境氣壓低于相鄰房間氣壓。

（3）淋浴階段，第一階段與第二階段只需10s即可完成，此時進口綠色指示燈亮起，氣密門放氣，電磁鎖打開，提示人員可以進入。15s內(nèi)人員沒有進入房間，則電磁鎖自動關(guān)閉，送排風(fēng)系統(tǒng)持續(xù)運行，保證箱體內(nèi)部的負壓環(huán)境。同時，給排水系統(tǒng)關(guān)閉，人員需要重新通過顯示屏授權(quán)進入淋浴環(huán)節(jié)，工作人員在規(guī)定時間內(nèi)打開門，腔體內(nèi)部照明燈亮起，進入將門關(guān)上后氣密門充氣密封，電磁鎖上鎖，延遲5s噴淋系統(tǒng)自動啟動，噴淋時間持續(xù)5min（噴淋時間可設(shè)定，但不允許低于3min）。噴淋完成后，延遲10s出門側(cè)氣密門放氣，電磁鎖同時打開，綠色指示燈閃爍提示淋浴結(jié)束，可以出門。

上述動作為系統(tǒng)連貫性動作，如果其中任何一個環(huán)節(jié)沒有按照系統(tǒng)設(shè)定流程走完，系統(tǒng)就會自動判斷淋浴失敗，出口側(cè)門不能打開，人員需要原路返回，重新輸入密碼，再次進行淋浴，必須按照系統(tǒng)設(shè)定的流程走完，出口處門才能開啟。如遇到緊急情況或人員在淋浴過程中感覺不適，可按下箱體內(nèi)部設(shè)置的急停按鈕停止設(shè)備工作，進口處氣密門打開，人員退出。出口處的氣密門僅能通過外側(cè)的急停按鈕才能打開，從而保證了病原微生物不被泄漏，以免造成嚴重危害。

3 技術(shù)特點

（1）結(jié)構(gòu)一體化，安裝、維修方便，密封性強，能有效防護病原微生物因泄漏危害人員健康，污染環(huán)境；

（2）自動化程度高、操作簡單、運行可靠，無需人員干涉，更加符合生物實驗室對設(shè)備的相關(guān)要求；

（3）設(shè)置系統(tǒng)密碼保護功能，設(shè)有三級權(quán)限管理密碼，有利于系統(tǒng)管理；

（4）具有強制功能，提高了人員的防護意識；

（5）耐受VHP的強氧化性消毒，易清潔，無死角；

（6）具備在線監(jiān)測和實時記錄功能，便于查驗設(shè)備工作情況。

4 結(jié)語

本文主要介紹了用于生物實驗室和生物制藥車間的集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)的設(shè)計，包括系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、工作原理以及技術(shù)特點。結(jié)合相關(guān)法律法規(guī)的要求，集成式負壓強制淋浴系統(tǒng)的最終目的主要是保證工作人員不受實驗對象的傷害，避免交叉污染，最大限度地降低生物安全風(fēng)險。