临床实验室生物危害评估及生物安全水平.ppt

1、临床实验室生物危害评估及生物安全水平,任健康 陕西省临床检验中心 陕西省人民医院,September 25, 2003SARS work continues despite lab infection,A Singaporean research institute linked to the worlds most recent SARS case of a 27-year-old man infection will abandon its work on the coronavirus. Inappropriate laboratory procedures and a cross-co

2、ntamination of West Nile virus samples with the SARS coronavirus in the laboratory led to the infection of the doctoral student. An official from Chinas Ministry of Science and Technology said Chinas research into the SARS virus and other aspects of the disease would not be affected by the accident

3、in Singapore.,Officials Concerned About SARS Infections by Lab Contamination,The New York Times Last week, a World Health Organization committee that investigated the case concluded that the student most likely became infected in August through contamination in a laboratory where he worked on anothe

4、r virus. “Inappropriate laboratory standards and a cross-contamination of West Nile virus samples with SARS coronavirus in the laboratory led to the infection the Chinese University of Hong Kong halted work on growing the SARS virus for some equipment they used did not meet security standards.,Insti

5、tute isolated for suspected lab infection (Xinhua) Updated: 2004-04-27 09:00,Since April 22, China has reported two diagnosed and six suspected SARS cases in Beijing and east Chinas Anhui province. The Institute of Virology under the Chinese Center for Disease Prevention and Control has been isolate

6、d and all staff in contact with the affected areas have been quarantined.,职业暴露与感染,实验室工作可能发生职业暴露 职业暴露可能发生感染,实验室获得性感染,指实验室工作等活动过程中导致的工作人员及相关人员的感染，其中大约2/3的实验室获得性感染与直接接触、使用含有传染性病原体的标本或生物材料等有关 Pike对3921例报告的实验室感染分析表明，其中59%源自研究性实验室，17%发生在临床诊断性实验室 其中气溶胶是最主要的传播途径，在实验室意外引起的感染中70%是由喷溅、针刺或切割伤所致,常见的实验室感染,Most fr

7、equently reported laboratory-acquired infections in the United States and Great B ritain total no. (%) of cases reported for: Infection US US AND world Great britain NACD Brucellosis 274(9.4) 423(10.8) 2 (10.8) 18(52.9) Q fever 184(6.3) 278(7.1) 0 Typhoid fever 292(10.0) 256(6.5) 3(3.2) Hepatitis 12

8、6(4.3) 234(6.0) 19(20.0) Tularemia 129(4.4) 225(5.7) 0 Tuberculosis 174(6.0) 176(4.5) 24(25.3) 4(11.8) Dermatomycosis 84(2.9) 161(4.1) 0 2(5.9) Venezuelan equine 118(4.1) 141(3.6) 0 encephalitis Typhus 82(2.8) 124(3.2) 0 Psittacosis 70(2.4) 116(3.0) 0 4(11.8) Coccidioidomycosis 108(3.7) 93(2.4) 0 St

9、reptococcal infection 67(2.3) 78(2.0) 3(3.2) Histoplasmosis 81(2.8) 71(1.8) 0 Lptospirosis 43(1.5) 87(2.2) 0 3(8.8) Salmonellosis 54(1.9) 48(1.2) 11(11.6) 1(2.9) Shigellosis 54(1.9) 58(1.5) 26(27.4) All reported infections 2912 3921 95 34 Adapted from D.L. Sewell, Clinical microbiology reviews,1995,

10、389-405,实验室获得性感染的病原体分布,大多数实验室获得性感染由 细菌 43% 病毒 27% 立克次体 15% 真菌 9% 衣原体 3.3% 寄生虫 2.9% From D.L. Sewell,Clin. Microb. Reviews,1995,8:389-405,实验室职业暴露感染的途径,实验室职业暴露可发生在实验室工作或逗留的任何时间 呼吸道吸入 经口摄入 针刺或锐器刺伤接种 皮肤、粘膜污染 叮咬,呼吸道传播,呼吸道传播的微生物主要存在于气溶胶中并可引起人类感染 举例：结核分枝杆菌 炭疽杆菌 SARS冠状病毒 ,呼吸道传播,气溶胶（aerosol)是指固体或液体微粒稳定地悬浮于气体

11、介质中形成的胶溶状态分散体系 其中的气体介质为连续相，通常为空气 其中的微粒为分散相，成份复杂，大小不一，其粒径一般为0.001-10m (0.001-100m ),呼吸道传播,按微粒的性质 液体气溶胶 -雾 固体气溶胶 -常简称为气溶胶,呼吸道传播,按微粒的大小 粒径10m的称为可吸入颗粒，又因其重量轻，在空气中漂浮的时间长而称为飘尘 粒径10m的因重力作用而迅速下沉而成为降尘,呼吸道传播,微生物气溶胶 粒子直径10m，一般被阻留在鼻腔内 粒子直径5-10m，可到达支气管 粒子直径5m，可进入细支气管和肺泡 粒子直径越小，其到达的部位越深，小于1m的粒子在肺泡内沉积率最高 粒子直径0.4m可

12、自由进出肺泡,呼吸道传播,气溶胶可在实验室内长时间漂浮并随气流在室内流动 工作人员在实验室内工作，甚或逗留期间通过吸入含有致病微生物的气溶胶颗粒发生暴露并可致感染,消化道摄入传播,经消化道摄入传播的微生物主要存在于粪便、食物等中，可引起人类消化道感染 举例：志贺菌属细菌 沙门菌属细菌 葡萄球菌属细菌,消化道摄入传播,经消化道摄入传播的胃肠道感染可发生在 无意识的手-口途径污染时 传染性液体喷溅入口时 在实验室进食、饮水时 口吸移液管时 ,消化道摄入传播,实验室感染的发生率(Utah) 志贺菌临床实验室感染 0.7 志贺菌临床微生物实验室感染 5.4 实验室感染的发生率(Britain) 志贺菌

13、临床实验室感染 0.322 沙门菌临床实验室感染 0.137 其他肠道致病菌如弧菌属细菌、弯曲菌属细菌及大肠埃希菌等的实验室感染率极低,经血传播,经血传播的微生物是存在于血液中并可引起人类疾病的生物病原体 举例：HBV HCV HIV 疟原虫 梅毒螺旋体 ,经血传播,被经血传播的病原体感染的患者血液、或有可见的血污染的体液；以及精液、阴道分泌物、 关节液、内脏器官周围液体等可传播血传病原体 经血传播而致的感染主要发生在 针刺意外时 锐器刺伤时 蚊虫、动物叮咬时 破损的皮肤或粘膜污染时 ,职业HIV感染,Occupationally acquired AIDS cases or HIV infe

14、ctions reported ti CDC through 1992 Occupation No. (%) of occupational transmissions Laboratory technician 25(24.8) Nurse 26(25.7) Physician 13(12.8) Medical technician/paramedic 7(6.9) Dentist/dental technician 6(5.9) Health aide/attendant 6(5.9) Housekeeper/maintenance worker 6(5.9) Morgue technic

15、ian 3(3.0) Technician/therapist 3(3.0) Respiratory therapist 2(2.0) Surgical technician 2(2.0) Other HCW 2(2.0) Total 101 Adapted from D.L. Sewell, Clinical microbiology reviews,1995,389-405,临床实验室内小气候,临床实验室由于其规模、建筑布局、周围环境、内部分隔、设备、人员拥挤程度及通风条件等的不同而有不同的室内小气候，并可能导致实验室内病原体的浓度增加,使实验室内感染机会明显大于室外,临床实验室内小气候,

16、临床实验室在工作过程中可能造成实验室环境的污染，如离心、混匀、接种、制片、移液、加样等均可产生气溶胶污染，标本喷溅等可直接污染皮肤粘膜及实验台面和地面等 另外，啮齿动物、昆虫等也都可携带并传播微生物病原体，给实验室工作人员健康带来威胁,临床实验室内小气候,不同于研究型实验室，临床实验室的标本或生物材料中可能携带的潜在病原微生物往往是未知而多样的 根据处理和检测的标本不同、检测目的和方法不同，临床实验室藏匿的具有潜在感染能力的微生物的种类、数量和存在形式亦不同,实验室生物危害评估,评估应从三个方面予以考量 微生物的致病性和流行性 实验室环境及实验室操作的特殊性 实验室工作人员的免疫状态,实验室生

17、物危害评估,微生物的致病性和流行性 实验室获得性感染的发生情况 社区获得性感染的发生情况(其流行潜力和感染发病剂量) 实验室和社区传播途径、宿主范围 实验室环境中的存活能力 感染的严重程度（如发病率与病死率）和是否有可及的治疗、预防措施,实验室生物危害评估,微生物的致病性 毒力和感染剂量 促进定植的因子 逃逸宿主免疫系统 并促进组织入侵的因子 引起宿主组织损伤的因子 暴露的后果 发病率和死亡率,实验室生物危害评估,微生物的流行性 传播途径 自然传播途径和实验室传播途径 宿主和宿主免疫力 群体免疫力 预防和治疗 有效性和可及性,实验室生物危害评估,病原微生物危险度分级 WHO&通用要求 危险度1

18、4级(渐高) 条例 危险度一四类（渐低） 危险度1级 无或极低的个体和群体危险 危险度2级 个体危险中等，群体危险低 危险度3级 个体危险高，群体危险低 危险度4级 个体和群体危险均高,实验室生物危害评估,人间传染的病原微生物名录示例 Eastern equine encephalitis virus ，东方马脑炎病毒，披膜病毒科， 第一类 病毒培养 BSL-3； 动物感染实验 BSL-3； 未经培养的感染材料的操作 BSL-3； 灭活材料的操作 BSL-2；无感染性材料的操作 BSL-1 High pathogenic avian influenza virus，高致病性禽流感病毒，正粘病毒

19、科， 第二类 病毒培养 BSL-3； 动物感染实验 BSL-3； 未经培养的感染材料的操作 BSL-2； 灭活材料的操作 BSL-1；无感染性材料的操作 BSL-1,实验室生物危害评估,未经培养的感染性材料的操作：指未经培养的感染性材料在采用可靠的方法灭活前进行的病毒抗原检测、血清学检测、核酸检测、生化分析等操作。未经可靠灭活或固定的人和动物组织标本隐含病毒量较高，其操作的防护级别应比照病毒培养,实验室生物危害评估,细菌/第二类 炭疽芽孢杆菌 BSL-3 布鲁氏菌属 BSL-3 牛型分枝杆菌 BSL-3 结核分枝杆菌 BSL-3 鼠疫耶尔森菌 BSL-3 霍乱弧菌 BSL-2 立克次体属 BS

20、L-3 大量活菌操作:实验操作涉及“大量”病原菌的制备，或易产生气溶胶的操作（如病原菌离心、冻干等）,实验室生物危害评估,我国尚未发现或已经宣布消灭的微生物属于第一类,实验室生物危害评估,感染性微生物的危险度等级分类为实验室生物危害评估和为确立对特定病原体的生物安全防护水平奠定了基础 对实验室操作和实验室环境的评估应充分注意临床实验室感染性材料中致病微生物在包括定性和定量方面的不确定性，注意实验室规模、人员组成及人员在生物安全方面的工作经验等,实验室生物危害评估,实验室操作 产生气溶胶 刺伤、切割伤 喷溅污染 进食饮水 病原微生物的浓度 ,实验室生物危害评估,实验室环境 建筑布局 周围环境 内

21、部分割 换气通风 清洁消毒,实验室生物危害评估,实验室工作人员的免疫状态 一般健康状况 针对特定疾病的特异免疫状态 乙型肝炎 群体免疫力 个体免疫力,实验室生物安全防护水平,根据使用的一级和二级防护屏障的不同，实验室生物安全防护水平（biosafety level,BSL）分为四级。 按防护水平由低到高排列即： 一级生物安全水平（BSL-1） 二级生物安全水平（BSL-2） 三级生物安全水平（BSL-3） 四级生物安全水平（BSL-4）,实验室生物安全防护水平,一级防护屏障 是指生物安全柜和个人防护装备等构成的防护屏障 二级防护屏障 是指实验室的设施结构和通风系统等构成的防护屏障,实验室生物安

22、全防护水平,不同级别的生物安全防护实验室都是基于确保处理特定传染性病原体时的工作人员和环境的安全而进行设计的,实验室生物安全防护水平,BSL-1是围护屏障水平和生物安全级别最低的生物实验室，在该级别实验室中进行的操作都是在室内开放空间进行的 在其中活动所涉及的生物因子应是已知不引起健康成人感染的微生物 但是应注意这些微生物也许有可能引起幼儿、老人或免疫抑制患者的机会感染,实验室生物安全防护水平,BSL-2主要用于处理中度危险的病原体，如沙门菌属和乙型肝炎病毒等 这些病原体可能通过意外的经口摄入或经皮肤、粘膜暴露而感染 在遵守标准操作程序的情况下，这些病原体的处理可在开放实验台进行 但是，如预期

23、有发生喷溅或可产生气溶胶时应使用生物安全柜等,实验室生物安全防护水平,BSL-3是为应对主要通过气溶胶传播的病原微生物如结核分枝杆菌等的实验室操作而设计的 BSL-3有严格的操作规程和程序，使用一级和二级防护屏障，同时对于诸如通风系统都有特殊的要求,实验室生物安全防护水平,BSL-4用于可引起致命疾病的病原体的处理和实验操作 这些病原体（如出血热病毒）可能通过气溶胶传播的或者没有有效的疫苗预防或没有有效的治疗方法 BSL-4实验室的实验操作一般地应在级生物安全柜内进行，或由身着正压防护服的工作人员进行操作处理 BSL-4实验室应是完全独立的实验室，其通风系统和废弃物处理亦应完全独立,实验室生物

24、安全防护水平,实验室生物安全防护可粗略的分为 呼吸道传播微生物的防护（主要指对气溶胶的防护） 其他途径传播微生物的防护（主要指经血液、经消化道或经啮齿动物等途径传播的微生物的防护）,实验室生物安全防护一级防护屏障,个体防护装备,装备 避免的危害 安全性特征 实验服、隔离衣、连体衣 污染衣服 背面开口 罩在日常服装外 塑料围裙 污染衣服 防水 鞋袜 碰撞和喷溅 不露脚趾 护目镜 碰撞和喷溅 防碰撞镜片（必须有视 力校正或外戴视力校 正眼镜） 侧面有护罩 安全眼镜 碰撞 防碰撞镜片（必须有视 力校正） 侧面有护罩 面罩 碰撞和喷溅 罩住整个面部 发生意外时易于取下,个体防护装备,装备 避免的危害

25、安全性特征 防毒面具 吸入气溶胶 在设计上包括一次性使用的、整 个面部或一半面部空气净化 的、整个面部或加罩的动力空 气净化（powered air purifying，PAPR）的以及供 气的防毒面具 手套 直接接触微生物 得到微生物学认可的一次性乳 划破 胶、乙烯树脂或聚腈类材料 保护手 网孔结构,A：前开口 B：窗口 C：排风HEPA 过滤器 D：压力排风系统 不能对实验 样品进行保护,级生物安全柜原理图,安全柜内的空气可以通过HEPA 过滤器按下列方式排出： （a）排到实验室中，然后再通过实验室排风系统排到建筑物外面 （b）通过建筑物的排风系统排到建筑物外面 （c）直接排到建筑物外面,

26、级生物安全柜,级生物安全柜在设计上不但能提供个体防护，而且能保护工作台面的物品不受房间空气的污染 级生物安全柜有四种不同的类型（分别为A1、A2、B1 和B2 型），它们不同于级生物安全柜之处为，只让经HEPA 过滤的（无菌的）空气流过工作台面 级生物安全柜可用于操作危险度2 级和3 级的感染性物质 在使用正压防护服的条件下，级生物安全柜也可用于操作危险度4 级的感染性物质,级A1 型生物安全柜原理图,A：前开口 B：窗口 C：排风HEPA 过滤器 D：后面的压力排风系统 E：供风HEPA 过滤器 F：风机,级B1 型生物安全柜原理图,A：前开口 B：窗口 C：排风HEPA 过滤器 D：供风H

27、EPA 过滤器 E：负压压力排风系统 F：风机 G：送风HEPA 过滤器 安全柜需要有与建筑物排风系统相连接的排风接口,级生物安全柜,A：用于连接等臂长手套的舱孔 B：窗口 C：两个排风HEPA 过滤器 D：送风 HEPA 过滤器 E：双开门高压灭菌器或传递箱 F：化学浸泡槽 安全柜需要有与独立的建筑物排风系统相连接的排风接口,及生物安全柜,及生物安全柜的所有接口都是密封的 其送风经HEPA过滤，排风经两个HEPA过滤 有一个专门的外置排风系统控制气流，是安全柜内部始终处于负压状态（约124.5Pa） 只有通过连接在安全柜上的橡胶手套，手才能伸入安全柜,生物安全柜的选择,生物安全柜的选择,保护

28、类型 生物安全柜的选择 个体防护，针对危险度13 级微生物 级、级、级生物安全柜 个体防护，针对危险度4 级微生物， 级生物安全柜 手套箱型实验室 个体防护，针对危险度4 级微生物， 级、级生物安全柜 防护服型实验室 实验对象保护 级生物安全柜，柜内气流是 层流的级生物安全柜 少量挥发性放射性核素化学品的防护 级B1 型生物安全柜，外排风 式级A2型生物安全柜 挥发性放射性核素化学品的防护 级、级B2 型、级生物安 全柜,生物安全柜的选择,生物安全柜 避免的危害 安全性特征 级 气溶胶和喷溅 尽量减小工作入口处向 内的气流 （正面气流速度）排风经充分过滤 不能保护操作对象 级 气溶胶和喷溅 尽

29、量减小工作窗口处向内的气流（正 面气流速 度）。排风经充分过滤 可以保护操作对象 级 气溶胶和喷溅 最高防护 如果内部为层流气流，则可以保护操 作对象,负压柔性薄膜隔离装置,是一种对生物学危害性材料提供最佳防护的基本防护装置。该装置可以装在移动架上，将工作空间用透明聚氯乙烯（PVC）完全包裹起来悬挂在钢架结构上，并使隔离装置的内压始终维持在低于大气压力的水平。该装置入口处的空气要经一个HEPA 过滤器过滤，而出口处的空气则要通过两个HEPA 过滤器过滤 该隔离装置可以配备培养箱、显微镜和其他实验室仪器，例如离心机、动物笼具、加热设备 实验物品通过进样和取样口运输 操作时戴套袖外加一次性手套 隔

30、离装置内的压力要安装压力计进行检测 在常规的生物安全柜不能或不适合安装或维护的现场，可以采用柔性薄膜隔离装置来进行高危险生物体（危险度3 级或4 级）的操作,实验室生物安全防护二级防护屏障,二级防护屏障,实验室的设施 包括如消防、 应急供电、 应急淋浴以及 洗眼设施等 实验室的结构 通风系统等,Am I at Risk?,Ask you the following questions: Have I been assigned a task that required me to contact human blood or other body fluids (with or without

31、 gloves or face protection)? Have I ever received a splash or spill of human blood or body fluids on my skin or clothing when I was doing a job that I was assigned? Is it possible that I would get human blood or body fluids on my skin or clothing by doing my regular job assignments?,临床实验室岗位安全风险,静脉采血

32、岗位 针刺接种：注射器针头刺伤，特别是在采集患者血液以后的针头刺伤可能使被刺伤者发生职业暴露。采血者刺伤自己的风险较大 喷溅或泼洒污染：可能由于针头意外脱掉而发生血液喷溅，也可能由于容器倾倒而出现血液泼洒，这两种情况均可造成皮肤或粘膜污染暴露 气溶胶污染：在拔出采血针头时、在向容器内注入血液时，特别是在注入血液时发生针头脱落可形成大量的气溶胶粒子，易造成呼吸暴露,临床实验室岗位安全风险,呼吸道标本采集岗位 飞沫和气溶胶污染：呼吸道标本采集，特别是拭子标本采集及气管切开部位取分泌物时，可自患者口腔或气管切开处喷出大量飞沫及气溶胶 表面污染：痰标本采集可能污染标本容器外表面,临床实验室岗位安全风险

33、,标本运送岗位 院内标本运送过程中，一般致病微生物可能通过经口、经粘膜或破损皮肤等途径导致传染的发生 泄露和泼洒污染：容器破裂可造成标本泄露污染环境和运送人员或其他人员；容器倾倒可造成标本泼洒而致环境和人员污染 容器表面污染：标本采集时或发生泄露、泼洒时可导致容器外表面污染而具有潜在危害,临床实验室岗位安全风险,高致病性微生物标本运送的生物安全风险 气溶胶污染：泄露、泼洒、挤压等各种原因造成的气溶胶污染是高致病性微生物临床标本运输过程中的最大风险 诸如泄露、泼洒及表面污染等其他风险,临床实验室岗位安全风险,标本接收岗位 主要是运送标本泄露、泼洒及容器外表面污染造成的工作人员接触污染，一般情况下

34、工作人员须穿工作服、戴手套上岗 在疑为高致病性病原体感染时，要特别注意呼吸道传播，尤其是泄露或泼洒后的气溶胶污染造成的播撒,临床实验室岗位安全风险,标本离心岗位 离心时可能喷射出气溶胶粒子，特别是在离心结束前的制动过程中以及在打开试管盖帽等时均可产生大量具有潜在感染性的气溶胶颗粒 玻璃离心管可因为破碎造成标本泄漏；离心管内标本盛装过满可造成泄漏,临床实验室岗位安全风险,血液细胞学检测岗位 在非自动进样的血球计数仪进行血液细胞学分析时，标本混匀及手工开盖时可产生气溶胶颗粒；手工细胞学复检制片时可产生气溶胶颗粒 在手工开盖时可发生血标本污染手指或环境；手工细胞学复检制片时可污染手指或环境；标本管破

35、裂可产生血液外泄,临床实验室岗位安全风险,体液检测岗位 标本污染 体液标本，特别是部分由患者自己采集的体液标本如尿液、粪便等常存在容器外表面污染；制备涂片时标本污染手指 泄露污染 标本倾倒造成泼洒；容器破裂造成外泄；干化学检测试条携带污染 气溶胶污染 在制备涂片及干化学试条蘸取标本时可产生气溶胶颗粒,临床实验室岗位安全风险,血栓止血检测岗位 气溶胶污染 离心后打开试管盖帽时可产生气溶胶粒子污染；半定量凝集试验可产生气溶胶粒子污染 泄露污染 在手工开盖时可发生血标本污染手指或环境；凝集试验可造成标本滴落污染台面或手指等；标本管破裂、倾倒可产生血液泄露污染,临床实验室岗位安全风险,血清标本自动进样检测岗位 包括诸如自动生化分析仪检测、自动特种蛋白分析仪检测、自动化学发光分析仪检测、自动酶标分析仪检测等 标本管破裂、倾倒可产生血液外泄；开启试管盖帽可能造成血液污染手指或环境，亦有可能造成气溶胶污染,临床实验室岗位安全风险,酶联免疫吸附试验手工