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(duì)傳染病預(yù)防及控制研究工作的重視，生物安全實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制淋浴。

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

1 現(xiàn)有生物實(shí)驗(yàn)室淋浴裝置存在的缺陷

目前，國內(nèi)大部分生物實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(jìn)入淋浴室進(jìn)行淋浴，淋浴完成后打開另一側(cè)氣密門進(jìn)入外更衣間。

上述淋浴室存在以下缺點(diǎn)：（1）非單向通道，人員可隨意進(jìn)出；（2）手動(dòng)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(hù)性較低，容易交叉污染；（6）不具備在線監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)記錄的功能。

2 集成式負(fù)壓強(qiáng)制淋浴系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 集成式負(fù)壓強(qiáng)制淋浴系統(tǒng)概述

集成式負(fù)壓強(qiáng)制淋浴系統(tǒng)是應(yīng)用于生物安全實(shí)驗(yàn)室、生物制藥車間的高活區(qū)、OEB防護(hù)區(qū)及其他關(guān)于人體生物安全防護(hù)區(qū)域的高等級(jí)防護(hù)系統(tǒng)裝置。

該系統(tǒng)的主要作用：當(dāng)工作人員完成實(shí)驗(yàn)或工作內(nèi)容后，從特殊病毒控制區(qū)域離開時(shí)，通過該系統(tǒng)對(duì)工作人員進(jìn)行強(qiáng)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(xiǎn)，產(chǎn)生二次污染。

該系統(tǒng)提供了一個(gè)具有穩(wěn)定的水溫、壓力、有效淋浴時(shí)間的負(fù)壓潔凈環(huán)境，當(dāng)工作人員進(jìn)入負(fù)壓環(huán)境下淋浴時(shí)，根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計(jì)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(shí)，把病毒控制區(qū)的潔凈區(qū)和普通潔凈區(qū)進(jìn)行了隔離，有效防止病毒泄漏，以免造成嚴(yán)重后果。

2.2 集成式負(fù)壓強(qiáng)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(fù)壓強(qiáng)制淋浴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由五個(gè)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(dòng)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(jìn)行填充并設(shè)置不銹鋼加強(qiáng)筋固焊，實(shí)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(gè)不銹鋼噴頭，兩側(cè)還設(shè)置有8個(gè)實(shí)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(jī)或外接氣源向三元乙丙密封圈充氣，達(dá)到設(shè)定壓力后實(shí)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(dòng)控制系統(tǒng)，不能同時(shí)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(dá)99.995%，可過濾≥0.3μm的懸浮粒子，平均風(fēng)速達(dá)0.45m/s±20%，可使箱體內(nèi)部達(dá)到A級(jí)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(dú)排。

（4）給排水系統(tǒng)按強(qiáng)制淋浴要求設(shè)計(jì)，主要配置包括增壓泵、電動(dòng)閥、冷熱水混合管、溫度傳感器，還有用于無死角淋浴的實(shí)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(dòng)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(jí)權(quán)限密碼，通過顯示屏輸入密碼或指紋，核對(duì)正確后進(jìn)行相應(yīng)權(quán)限的操作，工作程序運(yùn)行情況全部在顯示屏上體現(xiàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示并記錄空氣凈化時(shí)間、壓差和水溫。

圖1 集成式負(fù)壓強(qiáng)制淋浴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.2 工作原理

集成式負(fù)壓強(qiáng)制淋浴系統(tǒng)對(duì)人員進(jìn)行強(qiáng)制淋浴的主要工藝過程為：預(yù)熱、負(fù)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(duì)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(yùn)行人員在顯示屏上輸入溫度區(qū)間進(jìn)行調(diào)整，選擇所需的溫度后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將水溫控制在±5%以內(nèi)。

（2）負(fù)壓階段，此階段與預(yù)熱階段同時(shí)進(jìn)行，高效送風(fēng)裝置和高效排風(fēng)裝置同時(shí)運(yùn)行，使腔體內(nèi)部氣壓與相鄰房間呈相對(duì)負(fù)壓，且壓差必須相對(duì)低于-12.5Pa。當(dāng)其中一側(cè)門打開時(shí)，送風(fēng)量和排風(fēng)量會(huì)自動(dòng)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(shí)進(jìn)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(jìn)入。15s內(nèi)人員沒有進(jìn)入房間，則電磁鎖自動(dòng)關(guān)閉，送排風(fēng)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，保證箱體內(nèi)部的負(fù)壓環(huán)境。同時(shí)，給排水系統(tǒng)關(guān)閉，人員需要重新通過顯示屏授權(quán)進(jìn)入淋浴環(huán)節(jié)，工作人員在規(guī)定時(shí)間內(nèi)打開門，腔體內(nèi)部照明燈亮起，進(jìn)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(dòng)啟動(dòng)，噴淋時(shí)間持續(xù)5min（噴淋時(shí)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(shí)打開，綠色指示燈閃爍提示淋浴結(jié)束，可以出門。

上述動(dòng)作為系統(tǒng)連貫性動(dòng)作，如果其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)沒有按照系統(tǒng)設(shè)定流程走完，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)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(jìn)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(jìn)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(yán)重危害。

3 技術(shù)特點(diǎn)

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

（2）自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，無需人員干涉，更加符合生物實(shí)驗(yàn)室對(duì)設(shè)備的相關(guān)要求；

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

（4）具有強(qiáng)制功能，提高了人員的防護(hù)意識(shí)；

（5）耐受VHP的強(qiáng)氧化性消毒，易清潔，無死角；

（6）具備在線監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)記錄功能，便于查驗(yàn)設(shè)備工作情況。

4 結(jié)語

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