新型戰(zhàn)地便攜式生物安全柜研制.pdf

1、隨著科技的不斷進(jìn)步，各種現(xiàn)場分子生物學(xué)的快速檢測鑒定設(shè)備不斷出現(xiàn)，在公共衛(wèi)生事件處置、生物戰(zhàn)爭應(yīng)對、控制恐怖襲擊以及自然災(zāi)害救援等活動中，“現(xiàn)場出結(jié)果”的呼聲越來越高，對現(xiàn)場開展本應(yīng)該在實驗室進(jìn)行的實驗的要求也越來越突出?，F(xiàn)場的環(huán)境錯綜復(fù)雜，瞬息萬變，難以控制的氣溶膠、煙塵等隨處可見，而分子生物學(xué)實驗又需要一個相對潔凈度高的環(huán)境。因此，現(xiàn)場生物安全操作環(huán)境是現(xiàn)場快速檢測能否精確完成的關(guān)鍵。
　　目前，現(xiàn)場建立快速安全實驗室檢測的大

2、型技術(shù)裝備較多，如軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院研發(fā)的移動式PII， PIII實驗室已經(jīng)可以提供現(xiàn)場的生物安全偵檢需求，為和平環(huán)境中，道路交通便捷的情況下進(jìn)行生物檢測提供了安全便利保障。但是在復(fù)雜地貌、自然災(zāi)害和惡劣氣候而導(dǎo)致車輛無法達(dá)到的情況下，尚沒有一個便攜的可操作設(shè)備用于提供相對生物安全檢測的環(huán)境。針對這類情況，本研究開發(fā)了一種箱體式的生物安全操作平臺，采用文獻(xiàn)法、專家討論法、科學(xué)預(yù)測法進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)現(xiàn)場性能需求，以及參考我國已有相關(guān)固定式實驗室

3、生物安全柜檢測標(biāo)準(zhǔn)，實施戰(zhàn)地便攜式生物安全柜的技術(shù)研究方案。
　　本研究首先對三代生物安全柜進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)調(diào)研和數(shù)據(jù)分析，其次對氣溶膠的防護(hù)及富集檢測做了詳細(xì)的資料收集和歸納總結(jié)，通過縱向發(fā)展趨勢的預(yù)想和橫向比較考量，參考現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和要求，研發(fā)一種安全、簡便、攜行方便的戰(zhàn)地便攜式生物安全操作裝置。
　　考慮野外應(yīng)急設(shè)備對于電池續(xù)航能力的要求，我們將鋰電池組供給方式移植到生物安全設(shè)備中，利用其體積小，便于運輸?shù)奶攸c進(jìn)行箱組化。

4、其實際意義在于，無電源供給的情況下，確保一次實驗的完成以及實驗后紫外線消毒工作的完成；為防止氣溶膠對大氣及實驗人員的危害，避免大氣粉塵對實驗過程及結(jié)果的干擾，我們使設(shè)備達(dá)到密封，可在500±50pa的相對氣壓下保持30分鐘,在設(shè)備運行過程中，可以保護(hù)實驗標(biāo)本，避免操作者受到試劑和病菌污染，同時可以保護(hù)工作區(qū)域周圍環(huán)境；氣流遮罩選用可拆卸面板，利用其可拆分性大大減小空間占用，其材質(zhì)為鋼化玻璃，厚度為8毫米，在保證透光性的情況下，仍可保證其

5、氣密性及便攜要求；與傳統(tǒng)生物安全柜不同，我們在進(jìn)風(fēng)口及出風(fēng)口均設(shè)置了HEPA高效過濾器，保證進(jìn)入工作艙和排出設(shè)備的氣流均經(jīng)過有效過濾，對各種生物氣溶膠的平均過濾效率大于等于99.9％；在工作平面左右兩方各設(shè)置14排密集排列通氣口，使氣流呈倒 U形流向，引導(dǎo)氣流持續(xù)穩(wěn)定經(jīng)過工作區(qū)，避免對標(biāo)本造成二次污染，達(dá)Ⅱ級BSC要求。經(jīng)過反復(fù)論證，多次改進(jìn)，最終設(shè)備已經(jīng)成型。
　　由于目前國內(nèi)外對于便攜式生物安全柜的研究較少，相關(guān)產(chǎn)品正處于開發(fā)

6、和研制階段，因而缺乏此方面的技術(shù)支持和檢測標(biāo)準(zhǔn)。在新型戰(zhàn)地便攜式安全柜的設(shè)計階段，我們以Ⅱ級生物安全柜的各項檢測數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，參照 YY0569-2005[1]和《消毒技術(shù)規(guī)范》[2]對本設(shè)備進(jìn)行檢測。采取皂泡測試方法，應(yīng)用DYM3-02數(shù)字氣壓計連續(xù)多次測試，安全柜均可在450Pa的相對氣壓之上保持30min，結(jié)果表明柜體可達(dá)到防泄漏的密封標(biāo)準(zhǔn)。此外，利用 HS5633B型通用聲級計對該設(shè)備進(jìn)行了多點面的噪聲測試，該設(shè)備符合Ⅱ級生物安全

7、柜前方的總噪聲水平低于67dB的噪聲標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)用HT-855型照度計對該設(shè)備進(jìn)行多點照度測試，每個照度實測值不小于430lx，完全符合Ⅱ級生物安全柜的照度標(biāo)準(zhǔn)；運用ST8021風(fēng)速儀對該設(shè)備進(jìn)行全方位風(fēng)速測試，基本符合操作口向內(nèi)氣流速度大于0.4m/s的測試標(biāo)準(zhǔn);應(yīng)用CRF-3純水煙霧發(fā)生器進(jìn)行煙霧流型測試，可監(jiān)測到煙霧呈倒U型由進(jìn)風(fēng)通氣口流向出風(fēng)通氣口，其中倒U型頂端距離工作區(qū)25cm，可以有效帶離氣溶膠。
　　本研究使用8W紫外

8、線消毒燈，依照《消毒技術(shù)規(guī)范》對移動式操作平臺進(jìn)行消毒，特別是紫外線消毒燈消毒效果測試研究中，該直流電源紫外線燈管下方垂直30cm處測定輻照強(qiáng)度81μw/cm2。在此輻射強(qiáng)度照射25min和30min，對載體上大腸桿菌平均殺滅對數(shù)值分別為3.61和5.74。在與上述相同照射條件下，分別照射55min和60min，對載體上金黃色葡萄球菌平均殺滅對數(shù)值分別為3.25和5.76。而在模擬現(xiàn)場消毒試驗中，該直流電源紫外線消毒燈在垂直下方距離30

9、cm處照射移動式操作平臺表面30min，可使操作臺表面自然菌菌數(shù)下降至3cfu/cm2以下。上述實驗證實該消毒燈可達(dá)到有效滅菌效果。
　　通過上述的研究，我們初步設(shè)計出一款新型便攜式戰(zhàn)地生物安全柜（Field portable biological safety cabinet，F(xiàn)PBSC）其能夠有效濾過氣溶膠，設(shè)備使用完畢后自帶消毒滅菌裝置能夠保證設(shè)備的無菌要求。本研究的完成是以大量文獻(xiàn)調(diào)研為前提，參考前人的經(jīng)驗及成果，基于國家

10、重大專項中“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”子任務(wù)的課題要求，結(jié)合軍隊在執(zhí)行自然災(zāi)害救援，突發(fā)應(yīng)急事件快速反應(yīng)以及應(yīng)對平時的衛(wèi)生監(jiān)督、監(jiān)測和現(xiàn)場處置的需求，研發(fā)出一種便攜式的生物安全操作保護(hù)裝置，以其裝卸迅捷，操作簡易，安全高效，數(shù)據(jù)精確的特點，達(dá)到快速現(xiàn)場偵檢的目的?；趪?yán)格標(biāo)準(zhǔn)的檢測，結(jié)果表明系統(tǒng)滿足研發(fā)要求，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)想和目標(biāo)。在現(xiàn)代核生化戰(zhàn)爭中，在部隊的日常生活訓(xùn)練中，在突發(fā)重大自然災(zāi)害，突發(fā)傳染病疫情、