摘

要：針對現有生物實驗室淋浴裝置存在的缺陷，研發了一種集成式負壓強制淋浴系統，具體闡述了該系統的組成結構及工作原理，總結了其技術特點，該系統可最大限度地降低病原微生物泄漏的風險。關鍵詞：集成式；負壓；強制淋浴系統；自動控制；工作原理

0

引言隨著我國對傳染病預防及控制研究工作的重視，生物安全實驗室和疫苗生產車間被陸續建成和使用，工作人員在具有大量病原微生物的環境下工作，為避免病原微生物對工作人員和相關人員的健康造成危害，防止病原微生物因泄漏或交叉污染危害公眾健康，污染環境，需要在工作人員離開核心區域時對其進行強制淋浴。筆者經過長時間的調研和分析，根據我國實驗室生物安全通用要求GB19489—2008，以WHO實驗室生物安全手冊（第3版）內容為基礎，最終研發了一種集成式負壓強制淋浴系統，其是適用于各種高防護水平的生物安全實驗室、生物制藥車間的人員淋浴系統裝置。

1

現有生物實驗室淋浴裝置存在的缺陷目前，國內大部分生物實驗室、疫苗生產車間在人員出口處設有淋浴室，其主體結構為雙面不銹鋼復合板隔墻、吊頂，地面為防水性較強的環氧樹脂地面，在淋浴室頂部設有高效送風口，在隔墻側設有排風口，并設有家用花灑淋浴噴頭，排水口設置潔凈地漏，淋浴室兩側設置氣密門。人員通過內更衣間一側的氣密門進入淋浴室進行淋浴，淋浴完成后打開另一側氣密門進入外更衣間。上述淋浴室存在以下缺點：（1）非單向通道，人員可隨意進出；（2）手動控制，需要人員干涉；（3）未設置權限管理；（4）不易消毒及清潔，存在衛生死角；（5）密封性差，安全防護性較低，容易交叉污染；（6）不具備在線監測和實時記錄的功能。

2

集成式負壓強制淋浴系統設計2.1

集成式負壓強制淋浴系統概述集成式負壓強制淋浴系統是應用于生物安全實驗室、生物制藥車間的高活區、OEB防護區及其他關于人體生物安全防護區域的高等級防護系統裝置。該系統的主要作用：當工作人員完成實驗或工作內容后，從特殊病毒控制區域離開時，通過該系統對工作人員進行強制性淋浴，避免工作人員把潛在的病毒帶離控制區，增加污染或交叉污染風險，產生二次污染。該系統提供了一個具有穩定的水溫、壓力、有效淋浴時間的負壓潔凈環境，當工作人員進入負壓環境下淋浴時，根據人體工程學設計的360°無死角淋浴噴頭把人員表皮所攜帶的特殊病毒清除。同時，把病毒控制區的潔凈區和普通潔凈區進行了隔離，有效防止病毒泄漏，以免造成嚴重后果。2.2

集成式負壓強制淋浴系統的組成結構及工作原理2.2.1

系統結構的組成集成式負壓強制淋浴系統結構如圖1所示，主要由五個部分組成：主箱體、氣密門、高效送排風系統、給排水系統、自動控制系統。其中：（1）主箱體為不銹鋼制作的矩形結構，分別由外箱體和內膽組成，外箱體采用304不銹鋼制作，外箱體與內膽之間采用φ19mm鋁蜂窩進行填充并設置不銹鋼加強筋固焊，實現一體化結構，內膽采用316L不銹鋼滿焊，所有轉角處均為圓弧形，腔體無死角、易清潔。內膽頂部設置有高效送風口，內膽一側設置有排風口，內膽頂部設有2個不銹鋼噴頭，兩側還設置有8個實心錐形噴頭，內膽底部整體傾斜10°。內膽設有潔凈地漏，主箱體兩側分別設置有不銹鋼氣密門，通過設置氣密門的方式形成完全封閉的箱體。（2）氣密門采用不銹鋼門頁為主體，通過設置在不銹鋼門頁凹槽內的高密度三元乙丙密封圈與空氣壓縮機或外接氣源向三元乙丙密封圈充氣，達到設定壓力后實現密封，當淋浴結束后，密封條泄氣復位，開門指示燈亮，提示可以開門，該氣密門為雙門互鎖自動控制系統，不能同時打開。（3）高效送排風系統采用上送下排的方式，箱體上方設置有H14高效過濾器，過濾效率達99.995%，可過濾≥0.3μm的懸浮粒子，平均風速達0.45m/s±20%，可使箱體內部達到A級潔凈環境，箱體下方設置有H14高效過濾器排風口，排風方式為獨排。（4）給排水系統按強制淋浴要求設計，主要配置包括增壓泵、電動閥、冷熱水混合管、溫度傳感器，還有用于無死角淋浴的實心錐形噴嘴（工作壓力為5×104

Pa）以及防倒灌潔凈地漏和其他閥門等。（5）自動控制系統由PLC控制器、CPU、液晶顯示屏及相關自控元件組成，該系統設有三級權限密碼，通過顯示屏輸入密碼或指紋，核對正確后進行相應權限的操作，工作程序運行情況全部在顯示屏上體現，實時監測顯示并記錄空氣凈化時間、壓差和水溫。

2.2.2

工作原理集成式負壓強制淋浴系統對人員進行強制淋浴的主要工藝過程為：預熱、負壓、淋浴、出門等。其中：（1）預熱階段，工作人員在屏幕上輸入密碼或指紋，核對正確后，淋浴系統先排放冷水，延遲10s，淋浴水溫預設在38～42℃，此溫度可以根據季節不同，由運行人員在顯示屏上輸入溫度區間進行調整，選擇所需的溫度后，系統會自動將水溫控制在±5%以內。（2）負壓階段，此階段與預熱階段同時進行，高效送風裝置和高效排風裝置同時運行，使腔體內部氣壓與相鄰房間呈相對負壓，且壓差必須相對低于-12.5Pa。當其中一側門打開時，送風量和排風量會自動調節，始終保持箱體內部環境氣壓低于相鄰房間氣壓。（3）淋浴階段，第一階段與第二階段只需10s即可完成，此時進口綠色指示燈亮起，氣密門放氣，電磁鎖打開，提示人員可以進入。15s內人員沒有進入房間，則電磁鎖自動關閉，送排風系統持續運行，保證箱體內部的負壓環境。同時，給排水系統關閉，人員需要重新通過顯示屏授權進入淋浴環節，工作人員在規定時間內打開門，腔體內部照明燈亮起，進入將門關上后氣密門充氣密封，電磁鎖上鎖，延遲5s噴淋系統自動啟動，噴淋時間持續5min（噴淋時間可設定，但不允許低于3min）。噴淋完成后，延遲10s出門側氣密門放氣，電磁鎖同時打開，綠色指示燈閃爍提示淋浴結束，可以出門。上述動作為系統連貫性動作，如果其中任何一個環節沒有按照系統設定流程走完，系統就會自動判斷淋浴失敗，出口側門不能打開，人員需要原路返回，重新輸入密碼，再次進行淋浴，必須按照系統設定的流程走完，出口處門才能開啟。如遇到緊急情況或人員在淋浴過程中感覺不適，可按下箱體內部設置的急停按鈕停止設備工作，進口處氣密門打開，人員退出。出口處的氣密門僅能通過外側的急停按鈕才能打開，從而保證了病原微生物不被泄漏，以免造成嚴重危害。

3

技術特點（1）結構一體化，安裝、維修方便，密封性強，能有效防護病原微生物因泄漏危害人員健康，污染環境；（2）自動化程度高、操作簡單、運行可靠，無需人員干涉，更加符合生物實驗室對設備的相關要求；（3）設置系統密碼保護功能，設有三級權限管理密碼，有利于系統管理；（4）具有強制功能，提高了人員的防護意識；（5）耐受VHP的強氧化性消毒，易清潔，無死角；（6）具備在線監測和實時