实验室生物气溶胶的产生及其危害控制县级.ppt.ppt

2019 12 20 县级cdc生物安全 车凤翔军事医学科学院电话 66948650传真 63821723信箱 chefengx 2019 12 20 前言 事实 炭疽粉末 生物恐怖攻击 sars灾难 新加坡和中国台湾和北京实验室相关感染 最近的猪链球菌突发卫生事件等等真理 人类与传染病 生物威胁 的斗争任务与人类共存 任何国家任何时候都不能不对来自自然的 人为的生物威胁采取有效的对策 以保护公众健康 对策各国卫生部门不得不投入大量的人力和物力建立生物医学实验室 以满足临床检验和研究工作之需 障碍然而 实验室相关感染在世界范围内频频出现又给我们增加了重重困难 为此 笔者就实验室操作中有害气溶胶的发生及其危害控制做一综述 2019 12 20 内容提要 生物安全的必要性 世界上存在生物威胁实验室生物安全的必要性 实验室相关感染县级实验室生物安全措施 二级生物安全实验室要点 2019 12 20 一 世界上存在生物威胁 二战后半个多世纪以来 不管如何发展 世界局部战争或冲突每天都在发生 许多人们生活在水深火热之中 这个星球很不安宁 近年来 恐怖活动猖狂 已成为世界公害 害人的恶魔 甚至成为大规模战争的导火索 专家们认为世界上生物恐怖和生物战的潜在威胁不是减少了而是增加了 特别是生物新技术突飞猛进地发展给生物武器研制者带来了新的契机 有人称 生物武器发展进入了生物武器的新时期 2019 12 20 1 传染病的威胁依然存在 1 已经控制的传染病有死灰复燃之势 例如结核病在世界范围内发病率 死亡率大有上升之势 据世界卫生组织报告 目前全球有19亿人受到结核菌感染 有肺结核病人2000万 每年因结核病死亡人数达300万 是其他传染病死亡人数的总和 在我国已有约5亿人感染过结核菌 有肺结核病人600万 占全球结核病人总数的四分之一 每年死亡约13万人 已经成为青年的第一杀手 有人称这等于又出现了新传染病 已知的耐药株结核杆菌引起新的传染病 2019 12 20 1 传染病的威胁依然存在 2 传染病的预防控制形式不容乐观传染病中有的尚没能彻底控制 有的还缺乏有效的治疗方法 特别是病毒病 例如艾滋病和其他一些病毒病 世界上已经出现的马尔堡 埃波拉 拉沙热等至今尚没有被征服 2019 12 20 1 传染病的威胁依然存在 3 新的传染病不断出现近20多年新的传染病不断出现 例如艾滋病 sars 马尔堡 埃波拉 拉沙热等 不完全统计已经发现了30多种 且2 3已经进入我国 这些传染病往往造成突发的卫生事件 有的气溶胶传播 防不胜防 措手不及 造成巨大灾难 2019 12 20 1 传染病的威胁依然存在 4 食源性传染病 foodborneinfectious 指通过饮食媒介经消化道感染的疾病 年第53届世界卫生大会上 世界卫生组织将食品安全列为重要议题 并指出食源性疾病与食品污染是不断扩大的公共卫生问题 在过去的20年里 食源性疾病的发生率明显上升 在发达国家 估计每年有1 3以上的人群感染食源性疾病 美国每年约有7000万 8000万人患食源性疾病 其中32 5万人入院治疗 5000人死亡 2019 12 20 2 世界上存在生物恐怖 1 生物恐怖 bio terror 生物恐怖是遇到生物因子形成的危险和邪恶产生的极度恐惧 其特点是具有想象或未来时间较长的忧虑或恐惧 生物恐怖活动可利用的病原体种类很多 攻击面宽 实施手段多种多样 突然发生 真真假假难以预料和防护 2019 12 20 世界上存在生物恐怖 2 生物战 bio war 是指用高致病生物因子进行的战争 目前世界发达国家的生物武器相当先进 武器化能力很强 一些第三世界国家也掌握生物武器 被称为穷人的原子弹 一旦发生造成的灾难不可设想 国内外有关专家认为发生生物战的潜在危机正在增加 令人忧虑 基因武器 geneweapon 是生物武器的新发展 指用基因工程研制的生物武器 现代生物技术的崛起已经成为 双刃剑 2019 12 20 世界上存在生物恐怖 历史上 有人曾多次挥舞科技发展的 双刃剑 在其发明创造新生活的同时 也在用自己的发明毁灭自己 毁灭人类 生物技术与其他学科一样 永远是 双刃剑 一方面为人类造福 另一方面被少数人利用研制基因武器 残害他人 现代生物技术能改变生物战剂的攻击性能 改变其抗原性使之难以诊断 增强其致病性以加强杀伤力 增强其存活力以延迟攻击时间和扩大攻击面积 增强其抗药性造成治疗困难 国内外专家十分担心和关注基因武器的发展并推测 基因武器能够进行对人种的特异性攻击 2019 12 20 3 外来病 外来病 exoticdisease 是指国内没有的或已经消灭的疾病 例如马尔堡 埃波拉 拉沙热 天花等 这种威胁随着各国往来的频繁和交通的便利发生的可能性大增 而且传入的方式快捷 特别是呼吸道病毒传染病爆发性强 传播途经难以控制 有效的预防治疗方法较少 2019 12 20 4 实验室相关感染 实验室相关感染 laboratory associatedinfection 由于从事实验活动而发生的与操作的生物因子相关的感染 在研究病原微生物中存在某种风险 如果在管理和操作病原体中一旦有所疏漏或错误就会发生实验室感染 造成威胁 进而可能造成病原体扩散或传染病的流行 例如 新加坡 中国台湾 北京的实验室感染的悲剧还历历在目 所以 各国对实验室生物安全格外重视 2019 12 20 5 医院感染 医院感染 hospital acquiredinfection 医院感染也叫医院获得性感染或院内感染 指在医院内发生的一切感染 特别是对传染病的患者的交叉感染更为严重 2003年sars期间的医院交叉感染 20 不堪回首 2019 12 20 6 人畜共患病 人畜共患病 zoonosis 人和动物间相互传播的传染病 人的传染病常常由动物传播 可通过接触经皮肤和粘膜感染 也可经消化道进入体内 更可通过气溶胶经呼吸道感染 人高致病禽流感 疯牛病等 近来 高致病禽流感肆虐所造成的损失不就在眼底吗 2019 12 20 二 实验室生物气溶胶的产生及其危害控制emergeandcontrolofbiohazardaerosolduetooperationinbiomedicallaboratory 军事医学科学院微生物流行病所车凤翔 2019 12 20 1 微生物气溶胶与实验室感染 pike 1965 1976 1978 对近4000例实验室相关感染统计分析表明 实验室相关感染主要发生在研究实验室 临床诊断实验室 动物实验室 其中弄清原因的 针刺 鼠咬 食入 实验室感染只占全部感染的18 不明原因的实验室感染却高达82 后来得知 在这些不明原因的实验室感染中 大多数是因为在操作病原微生物时形成了感染性气溶胶并在实验室中扩散 工作人员和有关人员暴露后发生了空气传播感染 2019 12 20 实验室空气传播与感染概述 实验室气溶胶的危害古今中外 在微生物学实验室中 大部分传染性和致病性较强的病原体都发生过实验室相关感染 并且气溶胶传播感染非常严重 下面就几类病原微生物的实验室感染传播途径作扼要介绍 各种病原体实验室相关感染的资料汇总 2019 12 20 细菌实验室感染途经 菌种皮粘吸入食入动物炭疽 百日 布氏 土拉 结核 类鼻 伤寒 梅毒 霍乱 鼠疫 2019 12 20 病毒实验室感染途经 病毒皮粘吸入食入动物汉坦 猴疱疹 hiv 拉沙 马堡 埃波拉 狂犬 委马 2019 12 20 实验室真菌毒素感染及其他 种类皮粘吸入食入动物酷氧 荚膜 肉毒 葡萄 锥虫 2019 12 20 2 操作产生气溶胶的情况 曾用安德森空气微生物采样器 andersensampler 测定了一些实验室操作过程中产生微生物气溶胶颗粒的大小 结果发现 搅拌粉碎器产生的气溶胶颗粒中 粒径5 m的占80 其他操作如收取鸡胚培养液 用吸管吹吸 混均 离心悬液 超声波粉碎感染性材料 摔碎菌液瓶等所产生的微生物气溶胶颗粒 其平均粒子直径都 5 m 2019 12 20 实验室气溶胶类别两大类 一类是 液滴核 dropletnuclei 气溶胶 这种气溶胶的产生是由于外力作用于含有微生物的液体 如液体标本 培养液形成颗粒进入空气 较大的很快沉积在各种表面上形成了含有微生物的尘埃 较小的粒子水份很快蒸发形成 液滴核 成为非常小的颗粒 2 4 m 分散在空气之中 能够漂浮较长的时间和扩散较远的距离 2019 12 20 干粉气溶胶 由于外力作用于干燥的培养物或尘埃粒子 悬浮于空气之中 形成粉尘气溶胶 其中包括微生物干燥过程的污染和再生气溶胶 经过现代技术加工的微生物干粉可以做到 低含水量 粒子大小适合 分散度强 极易被人体吸入感染 2019 12 20 影响气溶胶感染的因素 感染力 致病力 毒力 存活力 气溶胶的浓度 粒子大小 其它的粒子特性 以及当时工作人员防护优劣和实验室内的微小气候条件等 粒径50 100 m的液滴很快沉降在各种表面上 如果沉降在伤口或粘膜上感染的机会很大 粒径10至50 m的飞沫可以扩散 但大部分不易吸入呼吸道 最终也是沉降 5至10 m粒子可随着吸入的空气进入气管 枝气管以上的呼吸道 造成一定危害 粒径 5 m的颗粒被人吸入后可以滞留在肺的深部 进行繁殖和扩散 其危害最大 2019 12 20 实验室微生物气溶胶的产生 总之实验室中许多操作过程可以产生微生物气溶胶 并随空气扩散而污染实验室的空气 当工作人员吸入了污染的空气 便可以引起实验室相关感染 laboratory associatedinfection 表1列出能够产生微生物气溶胶的实验活动 2019 12 20 产生微生物气溶胶的操作 1 接种吸液注射离心解剖微生物培养和划线培养 培养介质中 冷却 带菌接种环 燃烧带菌接种环 用吸管吹打混合微生物悬液 吸液管中菌悬液落在固体表面 排除注射器中的空气 从塞子中拔出针头 接种动物 2019 12 20 产生微生物气溶胶的操作 2 针头从注射器上脱落喷出毒液 高速离心离心管破裂皮毛没有消毒或消毒不彻底刀 锯等操作血液喷发搅拌机 混合器 超声波仪和混合用的仪器 灌注和倒入液体 打开培养容器 感染性材料的溢出 真空冻干和过滤 接种鸡胚和培养物的收取 2019 12 20 产生微生物气溶胶的操作 3 小结资料表明 对276种操作进行了测试 其中239种操作可以产生微生物气溶胶 占全部操作的86 6 将各种操作归纳为21大项 按其产生微生物气溶胶颗粒的多少 分为重度 中度和轻度三级 特别指出是 有些工作需要反复多次操作 即使一次操作产生的气溶胶并不多 但由于多次操作同样可以在短时间内产生大量的微生物气溶胶 对工作人员造成严重危害 2019 12 20 操作一次可产生各种严重程度微生物气溶胶的活动 轻度 100个颗粒 玻片凝集试验 腹腔接种动物离心时离心管破裂倾倒毒液 局部不涂消毒剂打碎干燥菌种管 火焰上灼热接种环接种鸡胚和抽取培养液摔碎带有培养物的平皿颅内 鸡胚接种 试验动物尸体解剖打开干燥菌种安瓿 用乳钵研磨动物组织搅拌后立即打开搅拌器盖 注入 倾倒 混悬毒液小白鼠鼻内接种 毒液滴落在不同表面上注射器针尖脱落喷出毒液从安瓿中抽取毒液 刷衣服接种环接种平皿拍打衣服打开培养容器的螺旋瓶盖 2019 12 20 3 实验室感染的控制原理 实验室空气传播与感染主要由三个过程 一是微生物气溶胶的产生 二是微生物气溶胶的扩散 三是微生物气溶胶人体暴露和吸入 因此 要控制或减少实验室空气传播和感染 要有相应针对的生物安全措施 以控制实验室微生物气溶胶感染的三个过程 2019 12 20 改进操作技术避免气溶胶产生 1 1规范工作人员操作过程 2避免操作错误 3正确选择使用仪器 器材 设备 4改进传统操作方法 例如 1 用玻璃棒接种光滑的琼脂平面比 99 2 用冷接种环沾取菌液比 90 3 使菌液依靠重力由吸管中流出比用吹出 67 4 菌液滴落滴落在消毒巾上比硬桌面上 90 5 用针头从盖有橡皮塞的瓶中抽液时 用酒精棉球围住瓶口比不用时所产生的气溶胶少99 2019 12 20 防止微生物气溶胶扩散的生物安全原理 2 无论是哪一种微生物实验室 总有一些微生物操作本身不可避免地要产生气溶胶 尽管采取一些防范措施 只可以减少微生物气溶胶的产生 但不可能完全避免 因此 除了上述措施外 控制空气传播感染的第一环节 还要防止气溶胶扩散 即控制空气传播感染的第二环节 在实验室中 防止气溶胶扩散可以采取双重保护措施 围场操作 屏障隔开 有效拦截 定向气流 空气消毒 个人防护 等措施 2019 12 20 围场操作 是把微生物局限在一个空间内进行操作 使之不与人体直接接触 并与开放之空气隔离 例如在生物安全柜内 生物安全柜可以把操作中产生的气溶胶局限在安全柜台内 避免人的暴露 实验室也是围场 是属于第二道防线 起到 双重保护 作用 围场操作的原则是围场越小越好 隔离器 2019 12 20 屏障隔离 是指产生气溶胶或一旦气溶胶突破围场 防止气溶胶扩散就要靠各种屏障 例如 生物安全实验室及其缓冲室或通道 第二层围场 即能防止气溶胶进一步扩散 概括 机械 缓冲 负压 气体 2019 12 20 实验室概况 布局及流程 2019 12 20 定向气流 是指控制实验室内可能被有害因子污染空气的流动方向 即 1 实验室区域外面的空气只能向实验室内流动 2 清洁区域空气只能向污染区域流动 3 污染轻的空气只能向污染重的区域流动 2019 12 20 bsl 3ofchina airpressurecontrol 2019 12 20 空气消毒 对局部空气消毒 用有效消毒措施消毒 使用紫外线照射较为方便 使用此种方法时 要经常测定紫外灯的照度 当照度降低后 应及时更换 平时 2 4周 用酒精棉球擦拭灯管 以防灰尘等污垢阻碍紫外线穿透 也可使用喷雾消毒方法等 2019 12 20 防止个人暴露 病原微生物感染力和致病力再强 只要使其不与人体接触 包括呼吸道 它就不会发生作用 感染就不会发生 在操作中手接触生物因子的机会最多 所以用乳胶手套 防护服等作为屏障 对气溶胶的防护用正压服 正压头盔 防护面具 口罩 防护眼镜等作为主要屏障 避免生物因子被人体吸入 这就是强调个人防护的原由 2019 12 20 个人防护 2019 12 20 有效拦截 是指在处理围场内空气时对外排的空气进行净化 用符合要求的hepa处理 以保证不污染环境 保护公众健康 有效拦截其他方法 消毒液过滤 加热过滤 火烧过滤 静电过滤 等 2019 12 20 三 县级生物安全要点 1 病原微生物的分级2 管理和sop3 设施 设备要求 2019 12 20 县级生物安全的任务 为了提高我国防治传染病的整体水平和能力 保证实验室生物安全 由于没有任何一个实验室能够完全地控制其所接收标本的危害等级 实验室的操作人员可能接触比预期更高危险度的微生物 所以世界卫生组织 who 要求 临床诊断和卫生保健实验室必须设计成二级或二级以上生物安全水平 2019 12 20 县级生物安全的任务 只要求建设bsl 2水平的实验室 因此除了加强个人防护外我们必须加强实验室生物安全的管理和gmt的培训工作 以便在遇到高致病微生物时能够开展初期的工作并保证生物安全 因此 各有关单位在制订基层bsl 2实验室生物安全计划和政策时要更加注意软件方面的建设 2019 12 20 微生物危险等级规定 who根据感染性微生物的相对危害程度制订了危险度等级的划分标准 1 2 3 4级 低 高 我国的 病原微生物实验室生物安全管理条例 国务院令424号 和 实验室生物安全通用要求 gb19589 2004 也对病原微生物危险度进行了分类 一 二 三 四类 高 低 和分级 1 2 3和4级 低 高 其原则基本一致 该危险度等级的划分 仅适用于实验室工作 2019 12 20 生物安全防护水平的构成和生物安全实验室等级 实验室生物安全措施可以概括成三个部分 实验室生物安全管理 实验室设施 设备 个人防护装备 良好的微生物操作技术 把实验室防护分为一级屏障 primaryburier 和二级屏障 secondburier 前者包括实验室设备和个人防护装备 后者主要指实验室设施 实验室的生物安全防护水平 biosafetylevel 分为4种 bsl1 4 2019 12 20 一级生物安全防护水平bsl 1 一级生物安全防护水平除需要洗手池外不需要特殊的一级和二级屏障 依靠标准的微生物操作即可获得基本的防护水平 一级生物安全防护水平实验室适用于大学生 再教育培训的和教学用的实验室 枯草杆菌 格氏阿米巴原虫和感染性犬肝炎病毒是符合这些标准的微生物的代表 2019 12 20 bsl 1 2019 12 20 二级生物安全防护水平 如果产生溅出物和气溶胶的可能性很小的话 良好的微生物学技术能够保证在开放式的操作台面上安全地使用这些致病微生物 否则应该在生物安全柜 bsc 内操作 乙型肝炎病毒 沙门氏菌和弓形虫是属于这类防护水平的微生物的代表 未知感染性样本 包括人体血液 体液和组织等的检测一般都可在这种级别实验室内进行 对工作人员的主要危害是与感染性材料的偶然的皮肤或粘膜暴露 针刺 吞食 动物叮咬等 2019 12 20 bsl 2 必须强调对污染的针头或利器的使用要非常谨慎 对易于通过气溶胶途径传播的微生物 具有增加工作人员暴露气溶胶或高度飞溅物的程序 二级生物安全防护水平微生物操作必需在一级生物安全防护水平的基础之上 增加生物安全柜 高压灭菌器 安全离心机罩帽 防溅罩或面罩等 标准的bsl 2实验室见图2 从中可见 除了满足bsl 1的要求以外 在门上增加了生物危险标志 图3 ii级生物安全柜 按国标 gb19489 2004 还要配备高压蒸汽灭菌器 洗眼器 2019 12 20 bsl 2 2019 12 20 我国县级bsl 2建设要点 设施要求要满足上述通用要求 可在公用实验室区域选取足够的房间 1间作为工作人员的办公室兼作个人物品存放和仓储 按进入次序依次为准备间 面积适宜 最后是操作感染性材料的实验室 面积30平方米左右为宜 详见 通用要求 2019 12 20 bsl 2门上标志 2019 12 20 装备要求 1 有条件的在bsl 1和bsl 2实验室都应设置通风厨或负压罩用作有害气体 化学物等操作 2 必须安装生物安全柜 国产即可 用于操作感染性材料中容易产生气溶胶和喷溅的操作 建议选用classii级安全柜 符合国际标准 分级标准 2019 12 20 设备要求 机器主体所有的连接 角部及接缝处牢固 美观 容易清洁 整机工作性能稳定 操作开口的进口风速 inflow 0 41m s 下送柜内气流 downflow 速度0 38 0 025m s 柜体内空气压力 与室内比 100 150pa 洁净度不低于100级 30 外排可进入室内 也可排到室外 70 空气在安全柜内循环 排出气体经过滤器处理 2019 12 20 设备要求 高效过滤器 对 0 3um空气颗粒截留效率99 99 以上 过滤器的使用寿命不低于3年上 专业化的配件紫外灯系统 支架 柜体内部电源插头 各类气体接口等齐全 噪音标准低于65db 个体保护 样品保护 环境保护 交叉污染和各种物理参数检测合格 并附检测报告 免修三年 2019 12 20 设备要求 3 高压蒸汽灭菌器 国产即可 立式灭菌器 50 75l 满足121 灭菌要求 不锈钢内胆 经过检测符合国家标准 4 生化培养箱 国产即可 双制式冷热温控 数字显示 不锈钢内胆 公称容积 100 150l左右 控制温度4 50 温度波动不超过 1 2019 12 20 人员防护 1 在实验室操作感染性材料时 任何时候都必须戴口罩和防护镜 穿