趙　明，衣　穎，張宗興，吳金輝，郝麗梅，林　松，祁建城

機(jī)動偵檢平臺的研制（一）——功能、分區(qū)布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

趙明，衣穎，張宗興，吳金輝，郝麗梅，林松，祁建城

目的：對負(fù)壓型生物安全二級實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行功能設(shè)定、分區(qū)布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使之滿足實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安裝、環(huán)境適應(yīng)性和生物安全防護(hù)性能要求，提高移動類實(shí)驗(yàn)室裝備研究的技術(shù)水平。方法：對實(shí)驗(yàn)室作業(yè)需求和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，采用奔馳1829二類底盤進(jìn)行設(shè)計(jì)，將車廂劃分為實(shí)驗(yàn)間、準(zhǔn)備間、送風(fēng)設(shè)備間、排風(fēng)設(shè)備間和空調(diào)外機(jī)間4個(gè)區(qū)域。結(jié)果：該實(shí)驗(yàn)室的功能設(shè)置、分區(qū)布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可滿足在野外從事病原微生物樣本采集、分離培養(yǎng)與檢測作業(yè)的需求，實(shí)現(xiàn)傳染病現(xiàn)場檢驗(yàn)裝備的小型化和高機(jī)動化。結(jié)論：該設(shè)計(jì)充分利用了車廂的有限空間，布局緊湊、科學(xué)、合理，為今后的移動實(shí)驗(yàn)室研究奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

偵檢平臺；生物安全二級實(shí)驗(yàn)室；凈化

0　引言

近年來，自然生態(tài)環(huán)境變化、生態(tài)系統(tǒng)失衡及環(huán)境質(zhì)量下降等因素使全球新發(fā)、突發(fā)傳染病的發(fā)生幾率呈現(xiàn)上升的趨勢。我國傳染病發(fā)病態(tài)勢嚴(yán)峻，SARS、禽流感、豬鏈球菌、甲型H1N1流感等新發(fā)傳染病不斷出現(xiàn)，登革熱、瘧疾等境外輸入的傳染病局部流行。針對上述情況，我國新發(fā)、突發(fā)急性傳染病防控戰(zhàn)略的具體目標(biāo)明確指出，要加強(qiáng)應(yīng)對新發(fā)、突發(fā)急性傳染病的基礎(chǔ)準(zhǔn)備。因此，將新發(fā)、突發(fā)急性傳染病防控裝備平臺建設(shè)納入衛(wèi)生發(fā)展整體規(guī)劃，成體系、成建制研發(fā)傳染病現(xiàn)場應(yīng)急防控機(jī)動裝備，構(gòu)建科學(xué)高效、層級配套的疾病防控系列裝備平臺，是新發(fā)突發(fā)傳染病防控形勢的現(xiàn)實(shí)需要，也是我國維護(hù)國家形象、服務(wù)民生的重大戰(zhàn)略選擇。

機(jī)動偵檢平臺是負(fù)壓型生物安全二級實(shí)驗(yàn)室，是“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)場應(yīng)急防控系列機(jī)動裝備研發(fā)”技術(shù)平臺的一項(xiàng)核心裝備，是野外從事病原微生物樣本采集、分離培養(yǎng)與鑒定作業(yè)的平臺裝備。機(jī)動偵檢平臺以輪式車輛為依托，是能滿足生物安全防護(hù)要求的實(shí)驗(yàn)檢測平臺，展開運(yùn)行后能夠達(dá)到生物安全防護(hù)要求，具有機(jī)動靈活、反應(yīng)迅速、安全可靠等特點(diǎn)，可迅速到達(dá)現(xiàn)場快速開展檢驗(yàn)工作，是保護(hù)科研人員生命安全、保障周圍環(huán)境不受污染的重要裝備，可為現(xiàn)場疾病預(yù)防控制工作提供重要的技術(shù)支撐。

本文從平臺功能、分區(qū)布局和結(jié)構(gòu)角度，對機(jī)動偵檢平臺的研制過程中存在的多方面核心問題和關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行分析研究，提出了具備實(shí)用價(jià)值的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了傳染病現(xiàn)場檢驗(yàn)裝備的小型化、高機(jī)動化和模塊化，為今后檢驗(yàn)類實(shí)驗(yàn)室的研究奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

1　功能及特性

機(jī)動偵檢平臺主要應(yīng)用于疾控領(lǐng)域應(yīng)急和支援保障，應(yīng)適應(yīng)多種野外環(huán)境，并可快速抵達(dá)目標(biāo)地域，根據(jù)作業(yè)能力和任務(wù)展開，開展符合相應(yīng)生物安全防護(hù)級別要求的實(shí)驗(yàn)活動[1]。因此，本文研究的機(jī)動偵檢平臺以高機(jī)動性輪式車輛為載體，采用系統(tǒng)性、模塊化設(shè)計(jì)理念，綜合集成多項(xiàng)技術(shù)和裝備，具備多種形式樣本采集、病原體快速檢測篩查和偵檢區(qū)域疫情評估分析等功能，具有偵檢功能強(qiáng)、安全可靠、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，顯著提升了新發(fā)、突發(fā)傳染病現(xiàn)場應(yīng)急處置能力。

2　研制技術(shù)思路

機(jī)動平臺的核心功能是進(jìn)行病原體檢測，因此實(shí)驗(yàn)室整體規(guī)劃布局、儀器配置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本文研究的重點(diǎn)。對實(shí)驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行科學(xué)劃分及對實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)施的合理設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)安全操作和高效檢測的重要條件[2-5]。

2.1型式設(shè)計(jì)

機(jī)動偵檢平臺主要用于野外環(huán)境下使用，需最大程度地滿足道路適應(yīng)性要求，因此設(shè)計(jì)上選用越野性強(qiáng)的車輛運(yùn)載。本文選用奔馳1829二類底盤進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示。將其原車標(biāo)配輪胎更換為越野輪胎，以增強(qiáng)越野能力。

圖1　機(jī)動偵檢平臺外觀示意圖

駕駛室與車廂中間、車廂后端安裝電動自動調(diào)平機(jī)構(gòu)，主要用于在實(shí)驗(yàn)室需要長期駐車工作或路面平整度較差時(shí)，調(diào)整車廂平衡，保證實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部設(shè)備正常運(yùn)行。采用電動機(jī)驅(qū)動方式進(jìn)行升降調(diào)平，其電源由汽車底盤的蓄電池提供。

2.2車廂設(shè)計(jì)

機(jī)動偵檢平臺廂采用聚氨酯大板通過角件拉鉚拼接而成，外形尺寸為7 000 mm×2 400 mm×2 200 mm（長×寬×高），大板中間預(yù)制鋼骨架，保證強(qiáng)度和承重使用。機(jī)動平臺整體外形尺寸為9366mm×2438mm× 3 655 mm（長×寬×高），滿足《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》的要求[6]。

為保證機(jī)動平臺具備夜間作業(yè)能力，方便實(shí)驗(yàn)人員車外使用，車輛設(shè)置升降探照鏑燈用于場地照明，升降高度為6 m，采用電動機(jī)驅(qū)動方式進(jìn)行升降，同時(shí)配置手動機(jī)構(gòu)，以便電動機(jī)構(gòu)故障時(shí)，升降裝置能夠正常運(yùn)行。

車廂下部設(shè)置儲物箱，并進(jìn)行合理規(guī)劃，充分利用車下的有限空間，放置多種樣本采樣箱組（如微生物采樣箱、媒介生物采樣箱等）、電源線、常規(guī)檢修工具等。

2.3實(shí)驗(yàn)室分區(qū)與人、物流設(shè)計(jì)

與固定生物安全實(shí)驗(yàn)室相比較，機(jī)動偵檢平臺平面面積非常小，因此在分區(qū)設(shè)置上，機(jī)動平臺僅僅設(shè)置必要分區(qū)，以滿足實(shí)驗(yàn)和保障實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)備安全運(yùn)行需求為基本原則，同時(shí)需兼顧人流、物流和氣流的需要[7-9]。

機(jī)動偵檢平臺從整體上劃分為實(shí)驗(yàn)區(qū)和保障區(qū)2個(gè)部分。其中實(shí)驗(yàn)區(qū)按照GB 19489—2008《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》進(jìn)行設(shè)定，包含實(shí)驗(yàn)間、準(zhǔn)備間2個(gè)部分，該區(qū)主要用于實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)作業(yè)，是開展病原體檢測的場所。保障區(qū)主要用于2類設(shè)備的安裝：一類是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)區(qū)壓力、溫濕度等環(huán)境的設(shè)備，另一類是保證實(shí)驗(yàn)區(qū)檢測設(shè)備正常運(yùn)行條件的設(shè)備，該區(qū)包括送風(fēng)設(shè)備間、排風(fēng)設(shè)備間和空調(diào)外機(jī)間，各區(qū)間采用大板密封分隔，如圖2所示。準(zhǔn)備間和實(shí)驗(yàn)間之間設(shè)置傳遞窗，用于實(shí)驗(yàn)樣本等物品的傳遞，以減少開關(guān)門對室內(nèi)氣流造成的擾動影響。

圖2　機(jī)動偵檢平臺分區(qū)示意圖

實(shí)驗(yàn)間是機(jī)動平臺核心區(qū)，用于相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備（手套箱式生物隔離器，高壓滅菌器，檢測、保存和培養(yǎng)設(shè)備等）的可靠安裝和運(yùn)行，是開展病原體檢測工作的場所。準(zhǔn)備間是開展實(shí)驗(yàn)前作業(yè)準(zhǔn)備的區(qū)域，也是進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的通道，實(shí)驗(yàn)人員在此可進(jìn)行個(gè)人防護(hù)用具的穿戴和更換以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)作業(yè)的準(zhǔn)備工作，同時(shí)也是整個(gè)機(jī)動平臺控制系統(tǒng)的操作區(qū)域。

準(zhǔn)備間設(shè)置2道互鎖門，兩側(cè)門不能同時(shí)開啟，以避免實(shí)驗(yàn)間與車廂外界相通造成壓力失衡，干擾和影響實(shí)驗(yàn)室氣流和實(shí)驗(yàn)要素。當(dāng)門控制開關(guān)開啟出現(xiàn)故障時(shí)，通過緊急按鈕的操作，2套門處于失電狀態(tài)時(shí)，兩側(cè)門可自由開啟。實(shí)驗(yàn)室尾部設(shè)置設(shè)備門，主要為手套箱式生物隔離器等大型設(shè)備維護(hù)檢修進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室時(shí)使用，緊急狀態(tài)下，可作為人員逃生通道使用。

人流：實(shí)驗(yàn)人員在車廂外部更換鞋套后經(jīng)登車梯和通過門1進(jìn)入準(zhǔn)備間，在此進(jìn)行防護(hù)服更換和實(shí)驗(yàn)作業(yè)準(zhǔn)備，經(jīng)通過門2進(jìn)入實(shí)驗(yàn)間開展實(shí)驗(yàn)工作。如在實(shí)驗(yàn)間內(nèi)遇到火災(zāi)等緊急情況時(shí)，為使實(shí)驗(yàn)人員能夠盡快逃離實(shí)驗(yàn)間，可通過設(shè)備門直接到達(dá)車外。實(shí)驗(yàn)人員外出為以上逆序過程。

物流：實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)入準(zhǔn)備間后，通過自凈傳遞窗充分凈化后送入到實(shí)驗(yàn)間內(nèi)，需要在隔離器內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的通過隔離器傳遞窗送入隔離器內(nèi)部，從而開展分離、培養(yǎng)等實(shí)驗(yàn)工作。實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的污物由廢品容器進(jìn)行收集，再經(jīng)由高壓滅菌器滅活后，由以上逆序過程送至車外進(jìn)行處理。機(jī)動偵檢平臺人流、物流流程圖如圖3所示。

圖3　機(jī)動偵檢平臺人流、物流流程圖

2.4實(shí)驗(yàn)室布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)間采用雙側(cè)布置形式，左右兩側(cè)布置工作臺，中間為人員通道，如圖4所示。

圖4　實(shí)驗(yàn)室平面布局示意圖

右側(cè)工作臺前部設(shè)置氣溶膠預(yù)警裝備，分成上下2排布置。工作臺上設(shè)置便攜式計(jì)算機(jī)、生物芯片高通量篩查系統(tǒng)、免疫快速檢測系統(tǒng)，工作臺下設(shè)置恒溫培養(yǎng)箱、樣本保存箱等，工作臺邊側(cè)設(shè)置核酸快速檢測系統(tǒng)和高壓滅菌器。工作臺下預(yù)留2個(gè)抽屜和儲物柜用于存放檢測所需試劑、耗材等物品，如圖5所示。

左側(cè)設(shè)置工作臺，臺上設(shè)置固定相應(yīng)儀器設(shè)備，臺下設(shè)置儲物柜，如圖6所示。

實(shí)驗(yàn)室左側(cè)依次布置通信機(jī)柜，機(jī)柜上部設(shè)置氣密自凈化傳遞窗，邊側(cè)壁板上設(shè)置手消毒器。工作臺邊側(cè)設(shè)置手套箱式生物隔離器。實(shí)驗(yàn)間與排風(fēng)設(shè)備間壁板設(shè)置風(fēng)口型生物安全高效過濾裝置。

圖5　實(shí)驗(yàn)室右側(cè)布局示意圖

圖6　實(shí)驗(yàn)室左側(cè)布局示意圖

3　結(jié)語

本文開展機(jī)動偵檢平臺技術(shù)型式與結(jié)構(gòu)研究，充分利用車廂的有限空間，緊湊、科學(xué)、合理地布局與設(shè)計(jì)，進(jìn)行了人流、物流通道設(shè)計(jì)，構(gòu)建了流程清晰、結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理的機(jī)動平臺結(jié)構(gòu)方案，滿足實(shí)驗(yàn)以及各系統(tǒng)的功能需求，為移動生物安全實(shí)驗(yàn)室的研究提供了參考和借鑒。本文研究的機(jī)動偵檢平臺實(shí)現(xiàn)了傳染病現(xiàn)場檢驗(yàn)裝備的小型化和高機(jī)動化，可滿足新發(fā)、突發(fā)傳染病現(xiàn)場處置任務(wù)的技術(shù)需求，顯著提升了傳染病現(xiàn)場應(yīng)急處置能力。

[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]中國實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可委員會.實(shí)驗(yàn)室生物安全基礎(chǔ)知識[M].北京：中國計(jì)量出版社，2004.

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

[6]GB 1589—2004道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值[S].

[7]王厚照.野戰(zhàn)環(huán)境下的醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)工作探討[J].人民軍醫(yī)，2002，45（8）：485.

[8]Johnathan Y.Biosafety in microbiological and biomedical laboratories[M].4th ed.Washington：U.S.Government Printing Office，1999.

[9]祁國明.病原微生物實(shí)驗(yàn)室生物安全[M].2版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2006.

（收稿：2015-04-02修回：2015-07-12）

Development of mobile detection platform:function,layout and structure design

ZHAO Ming1,2,YI Ying1,2,ZHANG Zong-xing1,2,WU Jin-hui1,2,HAO Li-mei1,2,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 execute function determination,layout and structure design of a negative-pressure BSL-2 laboratory to meet the requirements of installation,environment adaptability and biological safety.Methods The missions and structure of the platform were analyzed,and the platform based on Benz 1829 chassis had its compartment divided into the sections for experiment,preparation,ventilation device,exhaust device and outdoors part of air conditioner.Results The platform could be used for the sample collection,isolation,culture and detection of pathogenic microorganisms in field conditions,with the detection devices being small-sized and highly mobile.Conclusion The platform makes full use of the limited compartment space and has a rational layout,and lays a foundation for the further research on mobile laboratory.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：30-32]

detection platform;BSL-2 laboratory;purification

[中國圖書資料分類號]R318；R817.33A

1003-8868（2015）10-0030-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.030

國家科技重大專項(xiàng)課題（2012ZX10004801 002）；863計(jì)劃課題（SS2014AA021405）

趙明（1981—），男，副主任，助理研究員，主要從事移動實(shí)驗(yàn)室防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究方面的工作，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，衣穎，張宗興，吳金輝，郝麗梅，林松，祁建城）；300161天津，國家生物防護(hù)裝備工程技術(shù)研究中心（趙明，衣穎，張宗興，吳金輝，郝麗梅，林松，祁建城）

祁建城，E-mail：qijc@npec.org.cn