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必看!實驗室分類與P4實驗室詳細解讀

2022-02-25 14:00:11

實驗室內部圖

新型冠狀病毒的爆發再次將武漢P4實驗室帶入大眾的視線中,作為生物安全等級超高的P4實驗室與高??蒲械?a href='http://www.huijinbaohe.com/news/482.html' target='_blank' class='key_tag'>生物實驗室、醫療系統的常規檢測實驗室又有什么不一樣呢?首先我們由一張思維導圖了解一下實驗室的基本分類:

實驗室分類思維導圖

那么我們了解了實驗室的分類,P1-P4實驗室是病原微生物實驗室的一類,根據危險度等級,包括傳染病原的傳染性和危害性,國際上將生物實驗室按照生物安全水平(Biosafety level,BSL)分為P1(Protection level 1),P2,P3和P4四個等級。

P4不僅安全等級超高,造價和費用消耗也極大,這限制了很多國家的研究和建造。據不完全統計,全球擁有超過50家P4實驗室,除中國之外,分布在法國、加拿大、日本、德國、澳大利亞、美國、英國、加蓬(法國巴斯德所)、瑞典和南非等國家和地區。


那么什么是P4實驗室呢?


實驗室是進行科研工作的必需場所,根據危險度等級,包括傳染病原的傳染性和危害性,國際上將生物實驗室按照生物安全水平(Biosafety level,BSL)分為P1(Protection level 1),P2,P3和P4四個等級。

P1-P4實驗室可以承擔的工作也根據安全等級進行劃分,其嚴格等級從低到高。

P1實驗室:基礎實驗室,適合對人體、動植物或環境危害較低,不具有對健康成人,動植物致病的因子。

P2實驗室:基礎實驗室,適用于對人體、動植物或環境具有中等危害或具有潛在危險的致病因子,對健康成人、動物和環境不會造成嚴重危害,有有效的預防和治療措施。

P3實驗室:防護實驗室,適用于處理對人體、動植物或環境具有高度危害性,通過直接接觸或氣溶膠使人傳染上嚴重甚至是致命的疾病,或對動植物和環境具有高度危害的致病因子,通常有預防和治療措施。

P4實驗室:超高級別防護實驗室,適用于對人體、動植物或環境具有高度危害性,通過氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明,或未知的、高度危險的致病因子,沒有預防和治療措施。比如埃博拉病毒。


生物安全實驗室的建設需要遵照已發布的《生物安全實驗室建筑技術規范》。根據規范,P2實驗室宜實施一級屏障和二級屏障,而P3和P4實驗室需要設置一級屏障和二級屏障。

一級屏障保障了實驗操作者與被操作對象之間的隔離,包括生物安全柜和正壓防護服等;二級屏障則是保障了生物安全實驗室與外部環境的隔離,其中就包括換氣系統,因此,一級屏障和二級屏障分別是實驗人員和外界環境的保護傘。建筑技術規范中也詳細制定了P3和P4等級實驗室的主要房間,包括主實驗室,主實驗室緩沖間,隔離走廊,防護服更換間,準備間,淋浴區等的技術指標。超高的清潔級別,恒定范圍的溫度、濕度以及壓差都是實驗安全的保證。


P4實驗室作為超高級別的生物安全實驗室,是應對高危險性、且無法預防和治療的烈性病毒的利器。P4實驗室一般為一棟獨立的建筑物,如與其他級別生物實驗室共用建筑物,也需要在建筑物中占據獨立的隔離區域,并與附近的其他建筑物完全隔離。在常見的四層結構中,一層為污水處理與保障設備,二層為核心實驗區,三層為排風管道過濾層,四層為空調設備與送排風管道?!?/span>


P4實驗室需要哪些防護?


實驗室內部

“P4實驗室”在安全等級方面有極高極高極高的特殊要求。工作人員在P4實驗室,類似宇航員在太空艙里。

根據百度百科的介紹,各個國家“P4實驗室”設計不盡相同。典型的“P4實驗室”由更衣區、過濾區、緩沖區、消毒區、核心區組成。此外,在實驗室的四周裝有高效空氣過濾器。進入實驗室的研究人員都必須換上隔離正壓防護服。這種防護服頭部是透明的充氣罩,下端連接著一條藍色的呼吸帶,呼吸帶另一端懸掛連接在屋頂的管道上,這樣保證研究人員在防護服內進行呼吸循環,和外界空氣不發生任何接觸。工作人員離開實驗室時也必須經過化學淋浴消毒正壓防護服表面。


到達實驗室的核心區,總共有10道門。沒錯!你沒看錯,是十道門!而且,里面的7道門是互鎖的,如果一道門沒有關好,另一道門肯定打不開,這樣避免空氣的流通。P4實驗室擁有更為嚴格的人員進出制度。進入P3實驗室可能需要花費10分鐘,而進入P4實驗室就要花費至少半小時進行層層消毒,包括沐浴、二更、緩沖等步驟,才能入內。

更衣區依次為外更衣室、淋浴室和內更衣室。消毒區為化學淋浴室,工作人員離開主實驗室時首先經過化學淋浴消毒正壓防護服表面。核心區任何相鄰的門之間都有自動連鎖裝置,防止兩個相鄰的門被同時打開。對于不能從更衣室攜帶進出主實驗室的材料、物品和器材,應在主實驗室墻上設置具有雙門結構的高壓滅菌鍋、浸泡消毒槽、熏蒸室或帶有消毒裝置的通風傳遞窗,以便進行傳遞或消毒。


在核心區里配有生物安全柜、超低溫冰箱、離心機、電熱細胞培養柜、顯微鏡和實驗臺、小型動物實驗室等。生物安全柜頂上有一個直徑0.5米左右的粗管子,直接通到房頂,它也是負壓狀態的,一些主要的操作都需要在生物安全柜中進行。

從BSL-4實驗室拿出的相關的物品必須通過高壓滅菌鍋消毒后,再用潔凈袋充分包裝,然后通過傳遞窗傳到準備間。

離開BSL-4時,核心區的工作人員要相互把全身從上到下消毒一遍才能走到緩沖間,在緩沖間除去外層防護服、口罩、外層手套,然后將這些放入滅菌容器或消毒袋內。

關閉實驗室門之后,再取下防護眼鏡,將其放入傳遞窗進行消毒。然后,工作人員經過另外一個緩沖間,退到準備間。

在這里,他們才可以取下身上所有的防護器具,立即在沐浴室洗澡,之后才可離開實驗室。


P4實驗室有嚴格、復雜的管理程序,為了確保BSL-4實驗室的安全,只有得到批準和持有磁卡通行證的人才能進入,有的通過指紋門禁系統進入,而且所有出入的人員都由電腦記錄在案。

“P4實驗室”必須要有嚴格安全流程,因為實驗室里的病原體一旦泄露,將造成大范圍的傳染病甚至被恐怖分子用作生化武器,好萊塢拍攝的生化危機大片將會上演。

據了解,日本的頭一個BSL-4實驗室建于1981年,但建成后一直操作的是低風險病原體,直到2015年安全問題才得到解決。


中國大陸的P4實驗室


中國大陸有兩個P4級別的生物安全實驗室:中國科學院武漢國家生物安全實驗室和位于哈爾濱的國家動物疫病防控高級別生物安全實驗室。

在2003年SARS爆發之后,中科院就決定啟動P4實驗室建設。武漢P4實驗室2005年獲國家發展和改革委員會批準立項,成為中法兩國在人口健康、衛生和科技領域非常重要的合作項目之一。

該實驗室引進了法國里昂P4實驗室技術和裝備,建設內容包括細胞水平生物安全四級實驗室在內的烈性病原試驗設施、新生疾病研究設施以及烈性疾病病原保藏設施(即包括BSL-4、BSL-3以及BSL-2、普通實驗室和動物飼養室等輔助性設施及相關配套設施)。


武漢P4實驗室位于武漢市江夏區的中科院武漢病毒所鄭店園區內。整個實驗室呈懸掛式結構,共分為4層。從下自上,底層是污水處理和生命維持系統;第二層是核心實驗室;第三層是過濾器系統;二層和三層之間的夾層是管道系統;頂上一層是空調系統。所有一層、三層、四層、夾層均是為了保證二層核心實驗室的正常運行,保證實驗室里面是單向氣流,是一個負壓狀態。300多平米的二樓核心實驗室區域大致分為3個細胞實驗室、2個動物實驗室、1個動物解剖室、消毒室等。

2018年11月27日,武漢P4實驗室建設項目通過驗收,成為我國頭一個P4等級生物安全實驗室。

▼中國科學院武漢國家生物安全實驗室

中國科學院武漢國家生物安全實驗室

根據湖北日報記者實地探訪介紹,驗室的設計采用類似法國里昂P4實驗室“盒中盒”(boxinbox)的理念,負責實驗室施工建設的工程部技術人員向記者介紹,整個P4實驗室為懸掛式結構,共分4層。

從下至上,底層是污水處理和生命維持系統;二層是核心實驗室;二層和三層間的夾層是管道系統;三層是過濾器系統;頂上層是空調系統。所有空氣將經過兩級高效過濾器處理后進行排放,固體污染物要經過高壓滅菌鍋處理,液體污染物要經過污水處理設備處理,以保證徹底殺滅病原,確保實驗室里的病原不會泄露。


“盒子”內部是300多平米的二樓核心實驗室區域,整個二層大致分為3個細胞實驗室、2個動物實驗室、1個動物解剖室、消毒室等。

實驗室實驗裝置安全運行穩定,在運行期間經受了武漢極端冷、熱環境檢驗,供熱與供冷系統均是一用一備,在零下10℃到連續40℃高溫的環境中,均能實現穩定的供冷供熱。

據媒體介紹,人員進入實驗室需要耗費大概15到20分鐘時間。

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工作人員P4實驗室的防護

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▲武漢P4實驗室組織架構圖


另外一個,位于哈爾濱的國家動物疫病防控高級別生物安全實驗室是全球已建成的4個大動物生物安全四級設施之一。該實驗室2004年立項,2012年完成施工設計并開工建設,2015年12月建成并通過工程驗收,2018年7月獲得中國合格評定國家認可委員會(CNAS)認可。

該實驗室可開展包括馬、牛、羊、豬、禽類及鼠、猴等常規實驗動物在內的所有動物感染試驗。實驗室依托單位為中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所。

根據媒體報道,該實驗室是我國頭一個完全自主設計、建設和管理運行的生物安全四級實驗室。但該實驗室向外披露的信息不多。


文章轉載自網絡

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