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【摘要】本文介绍了一种用于疾病控制与应急处理的车载式病原微生物检测BSL-2+实验室的送排风设计方法，采用全新风空调机组对实验室进行送排风处理，使实验室内部环境达到BSL-2+级要求。
【关键词】生物安全实验室;BSL-2+;移动实验室;送排风
1.引言
BSL即英文全称biosafety shelter laboratory，BSL-2即生物安全防护2级实验室，又称P2实验室。表示在此实验室内进行的实验所涉及的病原体和生物因子其危害等级为Ⅱ级，即能够造成中等个体危害或、及有限群体危害。随着我国医疗和卫生事业的快速发展和应急医疗救护概念的不断清晰，固定实验室已无法满足突发灾害及偏僻地区疾病检测的需要，因此在实际事件中需要将实验室“搬运”至事件现场，对事件做出快速反应。同时，为了达到更高的安全级别和能处理更多的突发事件，就需要在BSL-2的基础上对某些关键的特定指标进行提升，达到BSL-3的等级，而其他指标仍保持BSL-2的级别。我们称之为BSL-2+，简称P2+。本文阐述的是P2+实验室的送排风系统设计方法。
2.实验室布局结构
本文阐述所用的实验室是基于东风底盘车的车载移动实验室，可以在驻车后迅速架设至工作状态，完成相应的实验。整个系统分为车底盘和方舱实验室。底盘采用东风某二类底盘车，在底盘上装方舱实验室，满足行车安全要求。方舱实验室分为三个区域，分别为保障区，缓冲区和核心实验区。
保障区安装一台全新风空调机组，负责新风的供应。缓冲区是进入实验区的必经之路，在缓冲区完成换装过渡操作，然后通过无槛门，由缓冲区进入核心实验区。具体布局如图1所示：
图1 实验室布局俯视图
3.系统原理
3.1 洁净度要求
保障区安装有一台全新风中央空调，外界空气进入空调前先经过板式初效过滤器，袋式中效过滤器两级过滤，过滤后的空气经空调调节温湿度至设定范围后，空调处理过的新风送入静压舱，经静压舱稳定风速后分别被送入缓冲区和实验区，其中在缓冲区和实验区送排风口均设有HEPA高效过滤器，对新风进行更高一级过滤，使得进入房间的新风对直径为0.5微米微粒的过滤效果达到99.99%以上。通过对舱内密封处理和初效，中效，高效过滤器的三级过滤处理，对舱内形成一个实验区洁净度7级，缓冲区洁净度八级的实验环境。达到了P3的实验环境指标。
3.2 送排风气流流向设计
对于安全级别比较高的生物安全实验，气流的流向应尽量避免有死角、涡流、气旋等干扰空气流向的现象发生，使室内空气能迅速有效地更换，從而带走空气中的悬浮颗粒，对空气起净化作用。在本方案中，采用的是两种送排风设计。对于缓冲区，对洁净度要求不如实验区高，加之缓冲区空间体积较小，因此采用上送上排的方式对缓冲区进行送排风设计，排风口设有排风轴流风机，对舱内气体进行抽风处理。气流从远离登舱门的舱顶部送入缓冲区，经舱内循环后由靠近舱顶部的排风扇排出舱外。
实验区有较高的洁净度等级要求，为了达到7级洁净度要求，对实验区采用上送下排的方式进行气流设计。送风口设置在实验区前端的顶部，通过两个送风口向下放送风，送进来的新风在舱内充分循环后从舱尾底部的高效过滤器排风口排出舱外。同样是排风口设有排风轴流风机，对舱内进行抽风处理。气流流向图如图2所示。
图2 缓冲区、实验区气流流向示意图
3.3 风量计算和正负压控制
本文所阐述的实验室对换气次数的要求为每小时不小于15次，对于压力，要求缓冲区压力相对于大气压为≥+10Pa，实验区压力相对于大气压为≤-20Pa。
我们先讨论换气次数的实现，要达到每小时不小于15次的换气次数，即如果不考虑部分空气滞留舱内和过滤器的阻力影响，每小时送进来的风量要达到15倍房间体积的大小。根据舱体尺寸可计算出缓冲区和实验区的内部体积，如本案中缓冲区体积为4立方米，实验区体积为20立方米，因此每个房间的每小时送风量理论值应分别为60立方米和300立方米，风量设计考虑到三级过滤即具体外界工作环境条件等因素的影响，因此需要对送风量有一定的放大设计，例如我们将两个区域的送风量分别设计为100立方米和500立方米，即空调送风口每小时的风量应达到600立方米。
缓冲区和实验区门采用电子互锁设计，即同时只能打开其中的一扇门。防止外界和实验区有任何直接接触。缓冲区采用正压设计，防止打开舱门时外界空气弥散进入缓冲区;实验区采用负压设计，是为了防止开门的瞬间实验室内可能存在的悬浮于空气中的致病颗粒溢出车外，防止实验室对环境造成二次污染。
对于分风的处理，我们采用定风量风处理，确保送风量一定，缓冲区定风量送100立方米的新风，实验区定量送500立方米的新风，排风采用压力相关型阀门来控制，确保两个区域的压力在要求的范围内。经过该方式处理，不仅风量达到了换气次数的要求，而且运行期间压力也通过阀门自动调节为设定值，实现换气次数和正负压的自动控制，如图3所示。
4.结语
此设计方案中，采用全新风空调，结合初、中、高三级过滤器，运用智能自反馈分风控制，合理设置进出风口，组织气流，最终实现车载移动生物安全实验室的洁净度和正负压力的精确控制，建立一个预期的生物安全实验室环境，为迅速进行病原分析和病样检测提供一个良好的工作平台。
现阶段国内车载移动P2+实验室有着宽广的应用空间，但目前尚处于起步建设阶段。实际应用中由于移动P3实验室的管理相对复杂，成本又比较高，机动性差等缺点，因此迫切需要开发一种介于P2和P3之间的一个准P3实验室来完美地解决P2不足P3有余的尴尬境界，从而满足实际需求，对紧急情况下的医疗救护和应急保障做出快速反应。该车正是在此应用需求下应运而生的解决方案，全车机动能力好，可携带不同的医疗检测设备执勤，对卫生防疫及疾病控制有特殊的意义，目前已在国内某省级疾控中心中顺利应用，并取得了良好的效果，相信不久的将来，会有更多的车载移动生物安全实验室投产下线，为国家的疾病控制和卫生防疫工作作出应有的贡献。
参考文献
[1]李波，曹辉友.P3、P4级生物安全实验室[J].洁净与空调技术，2003（4）.
[2]GB 19489-2008实验室生物安全通用要求[S].北京：中标准出版社，2008.
[3]许钟麟，张益昭，张彦国等.关于生物安全实验室送、回风口上下位置问题的探讨[J].洁净与空调技术，2005（4）.
[4]李江龙，凌继红，邢金城等.三级生物安全实验室气流组织方式的对比研究[J].洁净与空调技术，2008（1）.
【关键词】生物安全实验室;BSL-2+;移动实验室;送排风
1.引言
BSL即英文全称biosafety shelter laboratory，BSL-2即生物安全防护2级实验室，又称P2实验室。表示在此实验室内进行的实验所涉及的病原体和生物因子其危害等级为Ⅱ级，即能够造成中等个体危害或、及有限群体危害。随着我国医疗和卫生事业的快速发展和应急医疗救护概念的不断清晰，固定实验室已无法满足突发灾害及偏僻地区疾病检测的需要，因此在实际事件中需要将实验室“搬运”至事件现场，对事件做出快速反应。同时，为了达到更高的安全级别和能处理更多的突发事件，就需要在BSL-2的基础上对某些关键的特定指标进行提升，达到BSL-3的等级，而其他指标仍保持BSL-2的级别。我们称之为BSL-2+，简称P2+。本文阐述的是P2+实验室的送排风系统设计方法。
2.实验室布局结构
本文阐述所用的实验室是基于东风底盘车的车载移动实验室，可以在驻车后迅速架设至工作状态，完成相应的实验。整个系统分为车底盘和方舱实验室。底盘采用东风某二类底盘车，在底盘上装方舱实验室，满足行车安全要求。方舱实验室分为三个区域，分别为保障区，缓冲区和核心实验区。
保障区安装一台全新风空调机组，负责新风的供应。缓冲区是进入实验区的必经之路，在缓冲区完成换装过渡操作，然后通过无槛门，由缓冲区进入核心实验区。具体布局如图1所示：
图1 实验室布局俯视图
3.系统原理
3.1 洁净度要求
保障区安装有一台全新风中央空调，外界空气进入空调前先经过板式初效过滤器，袋式中效过滤器两级过滤，过滤后的空气经空调调节温湿度至设定范围后，空调处理过的新风送入静压舱，经静压舱稳定风速后分别被送入缓冲区和实验区，其中在缓冲区和实验区送排风口均设有HEPA高效过滤器，对新风进行更高一级过滤，使得进入房间的新风对直径为0.5微米微粒的过滤效果达到99.99%以上。通过对舱内密封处理和初效，中效，高效过滤器的三级过滤处理，对舱内形成一个实验区洁净度7级，缓冲区洁净度八级的实验环境。达到了P3的实验环境指标。
3.2 送排风气流流向设计
对于安全级别比较高的生物安全实验，气流的流向应尽量避免有死角、涡流、气旋等干扰空气流向的现象发生，使室内空气能迅速有效地更换，從而带走空气中的悬浮颗粒，对空气起净化作用。在本方案中，采用的是两种送排风设计。对于缓冲区，对洁净度要求不如实验区高，加之缓冲区空间体积较小，因此采用上送上排的方式对缓冲区进行送排风设计，排风口设有排风轴流风机，对舱内气体进行抽风处理。气流从远离登舱门的舱顶部送入缓冲区，经舱内循环后由靠近舱顶部的排风扇排出舱外。
实验区有较高的洁净度等级要求，为了达到7级洁净度要求，对实验区采用上送下排的方式进行气流设计。送风口设置在实验区前端的顶部，通过两个送风口向下放送风，送进来的新风在舱内充分循环后从舱尾底部的高效过滤器排风口排出舱外。同样是排风口设有排风轴流风机，对舱内进行抽风处理。气流流向图如图2所示。
图2 缓冲区、实验区气流流向示意图
3.3 风量计算和正负压控制
本文所阐述的实验室对换气次数的要求为每小时不小于15次，对于压力，要求缓冲区压力相对于大气压为≥+10Pa，实验区压力相对于大气压为≤-20Pa。
我们先讨论换气次数的实现，要达到每小时不小于15次的换气次数，即如果不考虑部分空气滞留舱内和过滤器的阻力影响，每小时送进来的风量要达到15倍房间体积的大小。根据舱体尺寸可计算出缓冲区和实验区的内部体积，如本案中缓冲区体积为4立方米，实验区体积为20立方米，因此每个房间的每小时送风量理论值应分别为60立方米和300立方米，风量设计考虑到三级过滤即具体外界工作环境条件等因素的影响，因此需要对送风量有一定的放大设计，例如我们将两个区域的送风量分别设计为100立方米和500立方米，即空调送风口每小时的风量应达到600立方米。
缓冲区和实验区门采用电子互锁设计，即同时只能打开其中的一扇门。防止外界和实验区有任何直接接触。缓冲区采用正压设计，防止打开舱门时外界空气弥散进入缓冲区;实验区采用负压设计，是为了防止开门的瞬间实验室内可能存在的悬浮于空气中的致病颗粒溢出车外，防止实验室对环境造成二次污染。
对于分风的处理，我们采用定风量风处理，确保送风量一定，缓冲区定风量送100立方米的新风，实验区定量送500立方米的新风，排风采用压力相关型阀门来控制，确保两个区域的压力在要求的范围内。经过该方式处理，不仅风量达到了换气次数的要求，而且运行期间压力也通过阀门自动调节为设定值，实现换气次数和正负压的自动控制，如图3所示。
4.结语
此设计方案中，采用全新风空调，结合初、中、高三级过滤器，运用智能自反馈分风控制，合理设置进出风口，组织气流，最终实现车载移动生物安全实验室的洁净度和正负压力的精确控制，建立一个预期的生物安全实验室环境，为迅速进行病原分析和病样检测提供一个良好的工作平台。
现阶段国内车载移动P2+实验室有着宽广的应用空间，但目前尚处于起步建设阶段。实际应用中由于移动P3实验室的管理相对复杂，成本又比较高，机动性差等缺点，因此迫切需要开发一种介于P2和P3之间的一个准P3实验室来完美地解决P2不足P3有余的尴尬境界，从而满足实际需求，对紧急情况下的医疗救护和应急保障做出快速反应。该车正是在此应用需求下应运而生的解决方案，全车机动能力好，可携带不同的医疗检测设备执勤，对卫生防疫及疾病控制有特殊的意义，目前已在国内某省级疾控中心中顺利应用，并取得了良好的效果，相信不久的将来，会有更多的车载移动生物安全实验室投产下线，为国家的疾病控制和卫生防疫工作作出应有的贡献。
参考文献
[1]李波，曹辉友.P3、P4级生物安全实验室[J].洁净与空调技术，2003（4）.
[2]GB 19489-2008实验室生物安全通用要求[S].北京：中标准出版社，2008.
[3]许钟麟，张益昭，张彦国等.关于生物安全实验室送、回风口上下位置问题的探讨[J].洁净与空调技术，2005（4）.
[4]李江龙，凌继红，邢金城等.三级生物安全实验室气流组织方式的对比研究[J].洁净与空调技术，2008（1）.