浅析移动式生物安全试验室集成

1、浅析移动式生物平安试验室集成 浅析移动式生物平安试验室集成 摘要：介绍了由主实验舱、辅实验舱和气密型软联接通道结构性组合成移动式生物平安实验室，在通过人员净化与技术保障的前提下，第一时间到达疫情突发地进行病毒数据采集，快速检测疫情并研究控制及预防措施，检测其致病机理而进行试验的移动实验室。 关键词：疫情主舱辅舱软通道平安性 中图分类号：C35文献标识码： A 引言 全球气候变化、大气污染等因素导致微生物的变异，如SAS病毒、禽流感病毒等对人类的突袭;移动式生物平安实验室的集成研究实现对疫情病毒的采集，实验研究及控制；本系统采用2台公称长度为9m的方舱组合结构形式，由主实验舱、人员净化与技术保障

2、辅舱组 成，通过气密型软联接通道。 1系统选型的技术研究 1.1移动式实验室载体选择分析 本系统要求有足够的空间进行清洁、更衣、实验分区，选用主舱与辅舱外形尺寸相同，方舱大板结构；主舱设置气锁间、更防护服间和实验间；辅舱设置更外衣间、更内衣间和水处理间，舱壁内设置夹墙风道。实验室舱宽度和高度受铁路和公路运输的限制，采用标准尺寸系列；保证强度要求，选择9米标准集装箱尺寸；结合实验所需密闭环境选用方舱作为移动实验室载体，将舱体的底架托盘、外包角钢、集装箱上角件焊接成框架与舱板联接成实验室的主舱和辅舱；主舱与辅舱对接采用软通道连接，形成实验室系统清洁、更衣、消毒的循环密封功能。 1.2 通道设计分析

3、 主、辅舱展开工作时，通道的密封性是实现负压功能的关键。采用通道一端衬胶条固定安装于辅舱，对接时与主舱采用锁紧器多点压合密封胶条，锁紧器具有调节收紧行程的功能；通道为风琴式可伸缩结构，篷布采用热合技术成型，防止缝制留下针孔造成气体泄漏。通道可伸缩行程设计为900mm；通道内通口尺寸设计为高×宽=2040×840mm，供人员行走。在通道内部设有导向机构，可方便主舱和辅舱对应位置精度对接，在大风条件下增加通道的刚度。工作时将活动伸缩导向杆连接于导向孔，使通道沿导向杆定位于主舱槽形接口，采用快速收紧器使通道接口压合于槽形接口内的海绵胶条实现密封。 1.3 密封系统功能的集成分析

4、系统对舱体密封功能要求很高，各功能间要求的压差很小，更外衣间、水处理间、设备间、动力间为常压；方舱各壁板结合面、内外包边型材涂装配胶，实验间圆弧角均涂密封胶实现舱体及各功能隔间的密封；采用升降密封胶条式无槛门，对消毒状态关闭的密封门采用充气膨胀门，污水处理系统防漏采用焊接、法兰连接、快速接头三种安装工艺保证其密封性。管路采用APS胶溶合连接工艺，从辅舱更外衣间辅舱更内衣间软通道主舱更防护服间主舱气锁间主舱实验间辅舱水处理间集成为实验室密封系统。主、辅舱可根据系统复杂程度选择表1中不同型号舱体。 表1 可选择方舱系列 单位：毫米 方舱系列 外形尺寸 底板对角线误差 长 宽 高 偏差 CAF60

5、6058 2438 2100 0 -5 5 2438 KF70 7000 2438 2100 6 2438 KF80 8000 2438 2100 2438 KF90 9125 2438 2438 2896 2控制系统的技术分析 2.1压力控制分析 主实验舱和更内衣间、气锁间要求精确的压力和压力梯度，压力采用送风定风量和排风变风量的方式进行控制。定风量控制通过送风变频器保证送风量恒定；变风量控制通过0100Pa差压变送器对压差进行精确测量，采用排风变风量阀对排风量进行调节；排风与送风联锁，排风先于送风开启，后于送风关闭。 2.2 系统平安性分析 实验室的平安要求非常高，本控制系统采用分布式控制

6、方式，设计独立的门控系统、温度控制回路、送风压力控制回路、排风压力控制回路、流程控制系统，各个系统完成独立控制功能，相互之间由流程协调控制，系统功能独立，将故障影响缩小在最小范围。 电气平安性控制，主实验间设计独立的接地引入，进行接地保护；其它区间设备可直接与舱体相连，在舱外通过接地桩保证整个系统接地电阻不大于30。设置漏电保护时进行分级保护，照明和设备供电均分别设有漏电保护，保证系统工作的独立性。 照明控制设计，各实验间均安装吸顶式密闭洁净灯；主舱实验间设有应急照明系统，采用不间断电源供电,支持时间大于30min；主、辅舱其余隔间安装应急灯。 2.3 自动控制系统分析 自动控制系统通过实验室

7、主入口设机械密码式门禁。实验室中需要对门连锁控制，保证相邻门不能同时处于翻开状态，采用电磁锁失电开的形式，并具有辅助触点显示开关状态。送风机组出现故障时，自控系统能自动控制排风机组保证实验室的负压状态；设备装置正常、备用和甲醛熏蒸三种工作模式的控制通过控制柜控制程序进行控制。 温度控制采用智能仪表实现，利用PT100温度传感器检测温度，送入仪表，仪表内部PID控制器产生控制信号，到达温度调节的目的。温度控制系统与送风机运行连锁，只有在送风机运行时，加热器供电，停止加热器后，保证送风机延时运行30秒。设计温度开关检测外界环境温度，当环境温度低于-10时开启15KW加热器，空调管路设置温度开关检测

8、低温，进行防冻保护，关掉送风机转入平安模式。 3功能集成研究 系统按照BSL-3级实验室配套选型；主、辅舱外门设计标准的铝合金型材结构，所有门锁选用标准的三点锁；主、辅舱内门均采用压把锁；实验间各门均安装电磁锁以实现开关门互控，安装闭门器实现自动关门；辅舱实验间外门采用机械密码锁；实验室系统功能由CO2气路供气系统、配电系统、自净化传递窗、生物平安柜、通风空调系统、供水系统、高压灭菌系统、工作台及设备台、内部通话和影像传输系统的集成化构成标准的移动式生物实验室。 CO2供气系统由CO2储气瓶、CO2专用减压阀、气压表、供气终端CO2减压阀、空气过滤器、单向阀等构成，向CO2培养箱连续供给CO2

9、气体，用以培养细菌、细胞和微生物方便研究；压缩空气气路主要由空压机、储气瓶、减压阀、电磁阀等组成，压缩空气主要为高压灭菌锅、充气膨胀门供气源，在膨胀门管路增设减压阀；风道压力测量采用静压环方式测压。 图1 压缩空气原理图 配电系统能够为所有功能单元提供电源保障，有三种供电方式:发电机供电、市电供电和UPS供电。市电和柴油发电机组之间采用双电源自动切换装置实现电源的自动切换，保证系统可靠的供电。 自净化传递窗主体设置于设备台面，在与气锁间的隔板对应位置开孔使实现内外传递功能，孔与传递窗间隙采用密封胶填充，生物平安柜底座高度为640mm，平安柜出风管路在舱内变径以适应内高要求，与顶部隔间管路联接处

10、加装减振圈。 空调系统采用窗式空调，对设备间进行降温，其冷凝水排水管与空调室外机一同引出舱外，发电机间后部为对开门，左右侧各有1只维修门及进风百页窗。 水路系统主要设备设置于水处理间，对实验室提供软水、清洁水、水加热及废水回收处理，包括清洁水箱、污水桶、洗手池和淋浴间；清洁水箱容积设计为1000L，水箱支架高度为500mm，以满足其下部安装自吸泵和变频泵的高度要求，水箱设计水标及水位报警装置；污水桶设计容积50L；洗手池安装于污水箱上部；淋浴间安装在辅舱内更衣间，由淋浴水箱和移门构成；淋浴水箱设计容积150L，配备水位开关和可掀顶盖，水箱底部安装排水管。 实验室内部通话网络，内部通话装置分别设在主实验间、技术保障间、更外衣间、更内衣间及水处理间，在主实验室设置摄像机，视频信号经