Thiết kế phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3

Như chúng ta đã biết, phòng thí nghiệm phải được thiết kế một cách phù hợp đối với cấp độ an toàn sinh học áp dụng. Đó là lý do việc thiết kế phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3 cần phải được chú trọng ngay từ đầu. Cơ sở cần phải đáp ứng các tiêu chuẩn cần thiết, trước khi đưa nó vào hoạt động.

 

Yêu cầu chung khi thiết kế phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3

• Cần có phòng đệm và các phòng thí nghiệm.
• Phòng cần phải có tường, trần và sàn không thấm khí. Có thể chấp nhận các khe hở khí dưới cửa đối với luồng không khí có định hướng. Đối với phòng thí nghiệm không được rò rỉ ô nhiễm dạng khí các khe cửa cũng cần phải có phương án làm kín (Dropseal, bản lề tự nâng, ..)
• Cần phải căn chỉnh áp suất không khí phù hợp để không khí từ các phòng có nguy cơ thấp tràn vào các phòng có nguy cơ cao hơn. Đặc biệt cần phải sử dụng phòng đệm (hay là Airlock) trước các phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3.
• Kết cấu xây dựng của phòng thí nghiệm cần phải có chất lượng và độ bền cao.
• Tất cả các thiết bị ngắt (hơi nước, nước, khí tự nhiên) phải được đặt ở bên ngoài.
• Tất cả các đồ đạc và thiết bị cao hoặc nặng (ví dụ: tủ an toàn sinh học, nồi hấp tiệt trùng, tủ đông lạnh, tủ ấm, v.v.) phải được lắp đặt để tránh được chấn động từ động đất vào khoảng 7,0 độ Richter.

Thiết kế phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3

• Phòng thí nghiệm phải được thiết kế để dễ dàng bảo trì, dễ tiếp cận các thiết bị cơ khí quan trọng (ống thông gió, quạt, đường ống, v.v.). .
• Cần thiết kế có một phòng để khử nhiễm các thiết bị lớn. Phòng phải có khả năng kín để khử nhiễm paraformaldehyde ở dạng khí và phải có kết nối với hệ thống thoát khí HVAC.
• Xem xét về việc cung cấp một phòng thiết bị riêng biệt (để cách ly chất tải nhiệt và thiết bị nguy hiểm cao như máy ly tâm) trong phòng thí nghiệm.
• Xem xét việc cung cấp một phòng chuẩn bị chung trong phòng thí nghiệm.
• Cần có các quy định về nhiệt độ thoải mái cho nhân viên vận hành, bù cho tải nhiệt từ thiết bị và các yêu cầu về nguồn điện đối với nhân viên trong phòng thí nghiệm. Nhiệt độ thấp hơn để tạo sự thoải mái cho con người, thường là 68 ° F.
• CO2 và các khí đặc biệt khác phải được đưa từ bên ngoài phòng thí nghiệm vào ngăn chứa.
• Bề mặt làm việc, sàn, tường và trần nhà phải được thiết kế, thi công và hoàn thiện để dễ dàng làm sạch và khử khuẩn.
• Phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3 phải vượt qua kiểm tra và thử nghiệm của bên thứ ba để xác minh các thông số thiết kế và vận hành đáp ứng đúng tiêu chuẩn.
• Phòng thí nghiệm cần phải được đặt cách xa các khu vực công cộng và hành lang được sử dụng bởi nhân viên phòng thí nghiệm không làm việc trong phòng thí nghiệm BSL-3.
• Phòng thí nghiệm phải được tách biệt khỏi giao thông không hạn chế.
• Phòng thí nghiệm phải được bố trí cách xa các khu vực có thể tác động đến luồng không khí định hướng hoặc duy trì chênh lệch áp suất (thang máy, cửa bên ngoài, phòng thí nghiệm có hệ thống lưu lượng không khí thay đổi hoặc nơi lùi vào ban đêm, các bức tường bên ngoài có gió hoặc nhiệt độ dao động cao).
• Cần trang bị điện thoại phòng sạch cho trong mỗi phòng và phải được kết nối với một địa điểm có người sẵn sàng ứng phó khẩn cấp mọi lúc công việc đang được thực hiện trong phòng thí nghiệm BSL-3.

Thiết kế phòng đệm cho phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3

Phòng đệm (anteroom) là môi trường cần có trong phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3. Một số yêu cầu về môi trường này cho phòng thí nghiệm BSL Class 3 như sau:

• Các cửa của phòng đệm cần phải trang bị khóa liên động hoặc có báo động để đảm bảo không mở đồng thời các cửa cùng lúc.
• Nếu phòng đệm chỉ hoạt động như một phòng thay đồ thì cần phải có hệ thống thông gió tách biệt với phòng thí nghiệm để duy trì không khí bảo vệ trong trường hợp có sự cố thông gió.
• Phòng đệm phải đủ rộng để có thể cất giữ đồ bảo hộ dùng trong phòng thí nghiệm, đồng phục phải mặc trước khi vào và phải cởi ra trước khi rời khỏi phòng. Phòng đệm cũng phải có không gian cho sổ ghi chép, lịch treo tường và tủ đựng đồ giặt là.
• Phòng đệm phải được thiết kế sao cho giảm thiểu tối đa các luồng không khí rối hình thành khi mở cửa, tức là các cửa vuông góc với nhau và phòng đệm có kích thước vừa đủ.
• Phải có khoảng trống trên cửa hoặc gần cửa để dễ thấy biểu tượng cảnh báo nguy cơ sinh học, danh sách nhân viên được phép vào khu vực và các quy tắc ra vào.

Sàn của phòng thí nghiệm BSL Cấp 3

• Sàn yêu cầu không thấm chất lỏng, nguyên khối / liền mạch hoặc có các đường hàn.
• Sàn phải được kê sát tường.
• Dễ dàng vệ sinh, cũng như chịu được hóa chất (vinyl, hoặc epoxy với cốt sợi thủy tinh) có lớp hoàn thiện chống trơn trượt, nhẵn, cứng.
• Đối với sàn nguyên khối, nên sử dụng đế ván sàn dạng tấm nguyên khối cao 100 mm, có thể lau chùi dễ dàng, hoặc đế nhựa vinyl hoặc cao su dễ lau chùi, cao 100 mm.
• Đối với sàn epoxy, nếu sử dụng chất trám silicone để thẩm thấu thì silicone phải được thi công sau khi epoxy đã được lắp đặt xong.

Tường cho phòng thí nghiệm

• Tường phải bền, có thể vệ sinh được và chịu được chất tẩy rửa / chất khử trùng (gạch xây, thạch cao, nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh, v.v.).
• Tường phải được sơn bằng sơn acrylic hoặc sơn epoxy bóng bền.

Hình ảnh phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3

• Đối với sơn epoxy, nếu sử dụng chất trám silicone để thẩm thấu thì silicone phải được thi công sau khi epoxy đã được thi công.
• Độ xuyên tường / trần phải được giữ ở mức tối thiểu và được bịt kín bằng keo silicon hoặc cao su không cứng, không co ngót; đối với tường chịu lửa, bôi chất trám trét trước khi ngừng cháy.
• Các tấm chắn góc và thanh chắn chắn phải được cung cấp để bảo vệ bề mặt tường ở những khu vực có lưu lượng người qua lại cao.
• Khi vận chuyển (đối với vật tư, sản phẩm hoặc thiết bị) cần có sự chấp thuận của Cán bộ An toàn Sinh học.

Thiết kế trần của phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3

• Cũng như thường trần phải có thể vệ sinh được và chịu được chất tẩy rửa / chất khử trùng.
• Trần cũng phải được sơn bằng sơn acrylic hoặc sơn epoxy bóng, bền; đối với epoxy, nếu sử dụng chất trám silicone thì silicone phải được thi công sau epoxy.
• Phải được xây dựng nguyên khối (tức là tấm thạch cao, không phải gạch có thể tháo rời).
• Cần phải đủ độ cao so với tủ an toàn sinh học Cấp II A2 (BSC) để cho phép kết nối tán / ống chống hoặc mở (các) cửa tán / cửa ống.
• Chiều cao trần ít nhất 10 feet để cho phép khoảng trống 14 inch trên BSCs.
• Đèn chiếu sáng phải được lắp trên bề mặt hoặc lắp độc lập.

Văn phòng và Khu ăn uống

Hoạt động ăn uống bị cấm trong các phòng thí nghiệm BSL-3. Cũng không nên thiết kế các văn phòng ở trong phòng thí nghiệm.

Cửa ra vào

• Cửa cần có tay co thủy lực và khóa.
• Các cửa nên mở vào trong (tùy thuộc vào yêu cầu của Cơ quan Phòng cháy chữa cháy) hoặc mở trượt. Nếu sử dụng các thanh trượt, chúng nên được làm bằng kính an toàn và cần xem xét thiết kế không rãnh.
• Các cửa bên trong phòng cần cho phép khoảng hở khoảng 3/4 inch bên dưới cửa để luồng không khí có hướng.
• Các lỗ mở cửa phải có kích thước phù hợp để cho phép các thiết bị lớn đi qua.
• Khi lắp đặt khung cửa với tường cần phải được đảm bảo kín khí tại thời điểm lắp đặt khung.
• Cửa và khung phải được xây dựng hoàn thiện một cách chắc chắn, có xếp hạng chống cháy theo yêu cầu và bao gồm phần cứng chống cháy.

Kính hộp cho phòng thí nghiệm

• Cần lắp kính hộp (kính an toàn, bịt kín bằng keo silicon hoặc cao su) để có thể nhìn thấy bên trong của phòng liền kề, ngoại trừ phòng thay đồ và phòng vệ sinh.
• Bệ cửa bên trong phải cách xa kính hộp để dễ lau chùi / giảm thiểu bám bụi.

Vòi rửa mắt / Vòi rửa an toàn

• Mỗi một phòng BSL-3 phải cần phải có bồn rửa mắt khẩn cấp.
• Bộ phận kết hợp bồn rửa mắt / vòi rửa an toàn khẩn cấp phải được bố trí gần các địa điểm nếu nhân viên tiếp xúc với các mối nguy hiểm do hạt bắn (được xác định trong quá trình thiết kế)
• Bồn rửa mắt khẩn cấp và thiết bị rửa mắt khẩn cấp / vòi rửa an toàn phải được bố trí và lắp đặt phù hợp với Mục 5162 của 8 CCR.

Hệ thống ống nước

• Tất cả các đường ống dẫn vào phòng thí nghiệm BSL-3 cần đảm bảo theo tiêu chuẩn.
• Đồ đạc phải có khả năng chống ăn mòn từ thuốc tẩy và các chất khử trùng khác.
• Các thiết bị ngăn dòng chảy ngược phải được lắp đặt trên tất cả các vòi nước (kể cả nước công nghiệp).
• Cần lắp đặt bẫy chữ P 6 inch nếu có thể xảy ra những thay đổi đáng kể về áp suất.
• Tất cả các đường ống phải được ký hiệu bằng cách sử dụng nhãn và thẻ.
• Kiểm soát cấp nước nên được đặt bên ngoài khu vực ngăn chặn.
• Đường ống dẫn nước nên xả trực tiếp ra cống thoát nước hợp vệ sinh.

Bồn rửa

• Bồn rửa tay phải được bố trí ở mỗi phòng gần lối ra.
• Nên sử dụng các bồn rửa cảm ứng. Thông thường cảm biến hồng ngoại sẽ thích hợp hơn, nhưng có thể không phù hợp với tất cả các phòng thí nghiệm. Trong những trường hợp không thể sử dụng cảm biến hồng ngoại, bồn rửa hoạt động bằng đầu gối sẽ được ưu tiên hơn là hoạt động bằng chân.

• Mỗi bồn rửa phải có khả năng chống hóa chất (đối với chất khử trùng), phản ứng dữ dội và nước nóng lạnh, vòi trộn trước.
• Mỗi bồn rửa tay phải được đi kèm với một hộp đựng khăn giấy và một hộp đựng xà phòng sạch được đặt trong tầm với.

Nồi hấp tiệt trùng

• Nồi hấp tiệt trùng phải được trang bị cửa có khóa liên động.
• Chu kỳ khử nhiễm nên được xác định trong quá trình thiết kế; trọng lực và chu kỳ chất lỏng là các yếu điển hình cần quan tâm.
• Cần xác định kích thước phù hợp cho nồi hấp tiệt trùng trước khi đặt mua
• Thân của nồi hấp phải được đặt bên ngoài ngăn chứa để dễ dàng tiếp cận và bảo trì.
• Phải có đủ không gian tiếp giáp với cửa (đầu vào) bị ô nhiễm để thu gom chất thải.
• Bảng điều khiển phải được đặt bên trong và bên ngoài để ngăn chặn.
• Sàn dưới nồi hấp phải nguyên khối, liền khối hoặc kín nhiệt, có rãnh và kín nước.
• Tường và trần cứng phải sơn epoxy.

Hình ảnh nồi hấp tiệt trùng

• Các đường ống lộ ra ngoài cần được cách nhiệt.
• Nồi hấp tiệt trùng phải được lắp đặt một cách chắc chắn
• Các đầu phun chữa cháy, nếu ở trong tán, phải được xếp hạng cao hơn nhiệt độ hơi nước.
• Nên lắp đặt một bồn nước chống ăn mòn hạn chế để tránh rò rỉ.
• Nên lắp đặt một mui che trên cửa thoát ra của nồi hấp để chứa nhiệt và hơi nước.
• Việc lắp đặt phải được theo dõi bởi kỹ sư có chuyên môn.
• Phòng hấp tiệt trùng phải đảm bảo có ít nhất 10 lần thay đổi không khí mỗi giờ.

Các yêu cầu về an toàn

• Báo động cháy có thể nghe rõ ràng trên mức ồn xung quanh (báo động tần số thấp cho các cơ sở chăn nuôi).
• Cần lắp đặt bình chữa cháy gần cửa thoát hiểm.
• Tủ lạnh an toàn trong phòng thí nghiệm hoặc tủ dễ cháy bằng kim loại phải được sử dụng để chứa các vật liệu dễ cháy / bắt lửa.

Phòng thí nghiệm BSL Class 3

• Các yêu cầu cảnh báo phải được cung cấp cho:

  • Các nguy cơ hỏa hoạn
  • Cảnh báo về thông gió
  • Áp suất chênh lệch dưới 0,05 ”wg
  • -80 ° C tủ đông cực lạnh
  • Hệ thống phát hiện xâm nhập
• Báo động phải được kết nối với hệ thống kiểm soát tòa nhà và bộ phận an toàn công cộng trong khuôn viên.
• Báo động phải được nghe và nhìn thấy được trong toàn bộ phòng thí nghiệm.
• Các báo động có thể phân biệt với nhau để có thể dễ dàng nhận biết chúng.
• Báo động phải được bật nguồn UPS.

Hệ thống chân không / Bơm

• Đường chân không được bảo vệ bằng hệ thống khử trùng dạng lỏng và bộ lọc HEPA, hoặc bộ lọc tương đương. Bộ lọc phải được thay thế khi cần thiết. Một giải pháp thay thế là sử dụng máy bơm chân không di động.
• Nếu sử dụng một máy bơm chân không riêng lẻ, thì nó phải được đặt trong phòng thí nghiệm. Các vấn đề về tiếng ồn và bảo trì cần phải tính đến khi lắp đặt.
• Các hệ thống chân không tiệt trùng di động, khép kín thường được ưa chuộng hơn.

Hệ thống điện trong phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 3

• Nguồn điện khẩn cấp phải được cung cấp cho:
• HVAC (bao gồm cả điều khiển)
• Hệ thống cảnh báo
• Hệ thống chiếu sáng khẩn cấp
• Tủ an toàn sinh học
• Tủ đông lưu trữ
• Vườn ươm
• Nguồn UPS nên được cung cấp cho các thiết bị báo động, và khi có thể, cho các tủ an toàn sinh học.
• Cần có một mạch điện độc lập cung cấp cho mỗi tủ an toàn sinh học.
• Các lỗ xuyên qua tường / trần cần phải giảm thiểu và phải được bịt kín bằng chất bịt kín không nhiễm độc, không hôi, silicone hoặc cao su; đối với tường chịu lửa, bôi chất trám trét trước khi ngừng cháy.
• Các hộp nối phải được đúc hoặc bịt kín khí (ví dụ: xốp kín tương thích với paraformaldehyde ở thể khí).
• Các thiết bị ngắt mạch được đặt bên ngoài ngăn chứa và được dán nhãn để ký hiệu.

Hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC)

• Trong hầu hết các trường hợp, hệ thống HVAC phải là loại thể tích không khí không đổi (CAV). Không khuyến khích sử dụng thể tích không khí thay đổi (VAV).
• Các điều khiển kỹ thuật điện tử được sử dụng để quản lý hệ thống.
• Hệ thống này không được phép tuần hoàn khí thải.
• Cần có hệ thống xả chuyên dụng.
• Khí thải bên ngoài phải được phân tán ra khỏi các khu vực có người ở và cửa hút gió, hoặc khí thải phải được lọc HEPA. Khuyến nghị xác định vị trí các ngăn xếp khí thải trên mái nhà và xả lên trên với vận tốc lớn hơn 3.000 fpm.
• Cần có HEPA xả (xem phần bộ lọc HEPA).

• Người sử dụng cần xác định nhu cầu về quạt thông gió dự phòng để có thể tiếp tục làm việc.
• Công suất của hệ thống cấp và thoát khí phải ≥ 125% yêu cầu của phòng thí nghiệm để đảm bảo khả năng thích ứng và linh hoạt trong tương lai.
• Hệ thống HVAC phải tạo ra luồng gió định hướng hút không khí từ các phòng / khu vực có nguy cơ thấp vào các phòng / khu vực có nguy cơ cao hơn.
• Luồng không khí hướng vào phải được duy trì bằng cách cung cấp lưu lượng luồng khí thải nhiều hơn 15% so với luồng không khí cấp (USDA) (tối thiểu 200 cfm - Jennette, 2000) và đủ để duy trì chênh lệch áp suất giữa các phòng trong phạm vi 0,05 - 0,20 ”Wg.
• Cân bằng không khí phải đáp ứng các yêu cầu về tán / ống nối của tủ an toàn sinh học hoặc các yêu cầu về thoát khí của tủ cấp II loại B2.
• Hệ thống ống dẫn khí thải không được tạo áp suất dương.
• Bộ giảm chấn cấp và xả phải kín khí và có thể đóng cửa từ bên ngoài cơ sở để tạo điều kiện khử nhiễm paraformaldehyde ở dạng khí.
• Nhân viên phòng thí nghiệm cần có các cảnh báo hỏng hóc hệ thống thông gió bằng âm thanh và hình ảnh.
• Bộ khuếch tán cấp khí phải được đặt sao cho luồng không khí ở mặt tủ an toàn sinh học không bị ảnh hưởng (ưu tiên bộ khuếch tán tầng).
• Hệ thống ống dẫn phải được bố trí bên ngoài phòng thí nghiệm; nếu tiếp xúc trong phòng thí nghiệm, hệ thống ống dẫn không có tường để cho phép làm sạch, bảo dưỡng và kiểm tra rò rỉ.
• Ống dẫn phải là Inox 316 kín khí cho đến bộ lọc HEPA (nếu có).
• Tất cả các ống dẫn phải được kết cấu khít với các đường nối và mối nối thường được hàn kín. Cán bộ An toàn Sinh học sẽ xác định xem ống xả có được hàn hay không.
• Nếu hệ thống ống xả được hàn, hãy hàn các mối nối cho tất cả các kết nối ngoại trừ (các) van điều tiết (sử dụng kết nối mặt bích và bu lông để thay đổi nhanh chóng trong tương lai).
• Các cuộn dây (để làm mát bổ sung) không được ảnh hưởng đến việc làm sạch hoặc tạo ra một lỗ hổng ngăn chặn.
• Hạn chế các nhánh rẽ bất cứ khi nào có thể để giảm lượng tiếng ồn xung quanh tạo ra.

Bộ lọc HEPA

• Vỏ bộ lọc HEPA không được cao quá 5 feet để tạo điều kiện thay bộ lọc.
• Khi bộ lọc HEPA được lắp đặt, phải lắp đặt đồng hồ đo từ tính hoặc thiết bị giám sát áp suất khác, với màn hình được đặt ở vị trí dễ tiếp cận nhất, để đo độ sụt áp trên các bộ lọc,
• HEPA Filter có thể được yêu cầu lắp trên ống xả của nồi hấp, lỗ thông hơi siêu ly tâm và lỗ thoát nước thải.
• Bộ lọc HEPA phải tuân thủ DOE-STD-3020-97 (hoặc phiên bản mới nhất).
• Phải bố trí để cho phép kiểm tra rò rỉ định kỳ các bộ lọc HEPA của hệ thống xả. Hệ thống phải tuân thủ ASME AG-1.

Nội thất phòng thí nghiệm

• Đồ nội thất và đồ dùng trong phòng thí nghiệm phải chắc chắn và có khả năng chịu tải và sử dụng dự kiến.
• Đồ nội thất phòng thí nghiệm và đồ dùng trong phòng thí nghiệm phải được đặt cách nhau sao cho các khu vực xung quanh và dưới băng ghế, tủ và thiết bị phải có thể tiếp cận được để làm vệ sinh.
• Bàn làm việc cho phòng thí nghiệm phải không thấm nước và chịu được axit, kiềm, dung môi hữu cơ và nhiệt độ vừa phải.
• Có khả năng di động, được sử dụng để linh hoạt hơn trong tương lai.

• Nội thất phòng thí nghiệm và đồ dùng trong phòng thí nghiệm phải được thiết kế với để tối ưu công thái học (ví dụ: chiều cao bề mặt làm việc có thể điều chỉnh, lựa chọn tủ an toàn sinh học, khoảng cách đầu gối thích hợp khi ngồi, khoảng cách ngón chân phù hợp cho công việc đứng, chiều cao tủ tường, v.v.).
• Các vật liệu cố định, nếu được sử dụng, phải được bịt kín / gắn chặt vào các bức tường khi lắp đặt để thuận tiện cho việc vệ sinh và ngăn chặn sự ẩn náu của vi khuẩn.
• Nên sử dụng tủ kín hơn là các kệ mở để lưu trữ.
• Trong phòng thí nghiệm BSL-2 và 3, ghế và các đồ nội thất khác phải được bao phủ bằng vật liệu có thể dễ dàng khử nhiễm.
• Tủ / kệ cao hoặc có thể di chuyển được phải được lắp đặt chắc chắn.
• Tủ / kệ nên có các góc cạnh hoặc cao sát trần nhà để thuận tiện cho việc dọn dẹp.

Ở phần 2 chúng ta sẽ cùng tìm hiểu các yêu cầu thiết kế để vận hành phòng thí nghiệm một cách đúng tiêu chuẩn và hiệu quả.