生物样本库的安全管理措施

余永国，周学迅，郭爱华，马蓓颖，张 翠，傅启华，江 帆，王 伟，刘世建

生物样本库(以下简称样本库)的安全是样本库建设中非常重要而又容易被忽视的一个方面。随着转化医学的快速发展，目前国内多数样本库尚处于建设初期阶段。通过和样本库同行及相关专业技术人员交流得知，目前国内样本库存在大量安全隐患，比如设备安全方面，国内样本库配备发电机的几乎没有，超低温冰箱配置后备冷却系统的比例非常少，关键设备配备停电应急电源的不多见，配备10%以上的备用储存空间的也不多，样本备份(特别是异地备份)的很少;应急管理方面，应急预案、转移方案等都基本没有正式的文本，设备的计划性维护和点检方案也基本没有规律地执行。

样本库的安全包括人员安全、设施和设备安全、操作安全、样本数据安全、样本转运安全、生物安全和化学安全等多个方面，但是上海儿童医学中心主要是围绕样本库工作人员的安全和样本的安全。下面结合上海儿童医学中心样本库在安全方面实施的实际情况和存在的不足分别进行简要介绍。

1 样本库人员的安全

样本库操作人员每天要进行生物样本的采集、分装、入库、出库等操作，在此过程中面临潜在感染各种病原体的风险，例如处理血液样本时可能感染乙型肝炎、自然医源性疾病等风险［1-3］。因而上海儿童医学中心对样本库人员组织生物安全操作相关的培训，平时实际工作中严格要求人员在操作时做好个人防护，包括穿工作服、带手套、口罩和帽子等，同时让样本库工作人员检测乙型肝炎表面抗体的水平，未感染乙型肝炎病毒者或乙型肝炎表面抗体阴性者接种乙型肝炎疫苗，尤其是新员工，降低感染乙型肝炎病毒的风险，并且每2年检查工作人员的免疫水平;对样本操作中使用的一次性吸管、枪头等，使用专用的黄色垃圾袋收集，按照医疗废弃物进行处置［4］。

2 样本库人员的操作安全

2.1 超低温冰箱的操作安全 超低温冰箱是每个样本库的主要冻存设备之一，也是最常操作的设备。上海儿童医学中心样本库为每位操作人员配备了专用的液氮操作手套，要求样本库工作人员在进行超低温冰箱操作时，必须佩戴手套操作，防止操作时造成冻伤。

2.2 液氮操作的安全 上海儿童医学中心采购了一台容量3.8万份样本的液氮罐，采用液氮自动填充系统动态自动补充液氮;另外，还采购了不同容量的液氮罐，需要人工定期填充液氮。液氮在-196℃沸腾，能够快速冻结导致低温冻伤［5-6］，在加注液氮等操作时尤其需要注意，需要穿好防护服、佩戴面罩或眼罩，防止液氮飞溅至眼睛或脸部。样本库操作人员多数是女性，特别注意夏天时不能穿短裤、裙子、凉鞋等进行液氮操作;操作时必须佩戴手套，防止造成冻伤，尤其在液氮罐中取出样本时更应该注意预防冻伤的发生。

液氮在挥发时会降低空气中氧气的浓度，有导致窒息的潜在危险［7］。上海儿童医学中心样本库位于通风不畅的地下室，为了增强通风，存放液氮的房门是百叶窗式的。液氮操作间计划安装氧气浓度监测报警装置。操作时注意打开门窗通风，因为液氮无色、无味，出现窒息时没有任何预兆，尽量避免个人独自操作，以免引起人员窒息等意外事故的发生。

2.3 干冰操作时的安全 样本库工作人员在进行样本采集、分装和转运过程中可能会使用干冰降温［8］。在使用干冰过程中，长时间暴露于干冰环境会对皮肤造成损伤，因而操作过程中应穿防护服，尽量减少皮肤的暴露。干冰升华成大量的二氧化碳过程中会降低空气中氧气的浓度，有造成缺氧的潜在风险，尤其对于通风不畅的密闭空间、地下室等操作时需要特别重视，所以安装氧气浓度监测报警装置是必要的。

3 配备和维护有关的设施、设备，保障样本的安全

3.1 样本库安全设计 样本库设计时需要考虑设施和设备的安全。上海儿童医学中心样本库位于地下室，承重没有问题;如果不是底层，存放样本库的楼层需要加固处理，需要计算存储设备满载后的最大负重［9］。上海儿童医学中心样本库电路设计采用双电路保护设计，在电路烧毁时有备用电路紧急启用。上海儿童医学中心原有的空调系统是中央空调，冬暖夏凉，不符合样本库的温度需求，尤其是冬天中央空调制热。上海儿童医学中心新规划的样本库充分考虑到备用应急电路和制冷系统，针对样本库专门配备了独立的制冷系统。因上海儿童医学中心在停电时有应急电源供应，故上海儿童医学中心样本库没有另外配备发电机。

3.2 样本库设备的定期维护 样本库冻存设备应该做好常规保养维护。上海儿童医学中心样本库每月进行超低温冰箱的保养，包括使用吸尘器进行过滤网的清洗、除尘等，延长冻存设备的使用寿命，及早发现可能存在的问题;对重要的样本在存放时在2台冰箱中分开储存，建议有条件的样本库最好进行异地备份存储。

3.3 样本库应急设备的配备 上海儿童医学中心样本库配备了远程温度实时监控系统，当冻存设备发生故障时温度升到警戒值，系统会通过短信同时发送到多人手机。这样能够第一时间发现故障，尤其在下班和节假日期间更为重要，便于及时采取措施，预防或最大程度减少对样本造成的损失。上海儿童医学中心样本库还对重要的温度监控设备如电脑配备停电应急电源，在断电时能够供应10～15 min电源，避免断电时短期恢复供电造成监控设备无法正常工作。上海儿童医学中心样本库配备备用的超低温冰箱，以备某台超低温冰箱故障时有足够的空间应急转移样本。注意备用冰箱需要正常运行，否则冰箱故障才开机来不及正常使用。有条件的样本库应该给每台冰箱配置后备冷却系统，冷却系统配备自增压液氮罐或者带虹吸管的液态二氧化碳钢瓶与超低温冰箱连接，当超低温冰箱故障时后备冷却系统会自动启动，向冰箱内注入液态二氧化碳或液氮维持冰箱内温度。注意需要定期检查二氧化碳和液氮是否用完，另外需要注意密闭空间内的二氧化碳/氧气浓度监控。配备后备制冷系统的优点是超低温冰箱故障时并且在短期内修复不需转移样本，避免可能造成的样本混乱，对于小规模存放重要样本的样本库比较适合。但是配备后备制冷系统的成本较高，规模达到5台以上超低温冰箱的样本库，并且使用软件系统管理样本，推荐使用备用超低温冰箱更加经济实用。

很多医院的样本库配备有双路供电，有些配有备用的发电机，在停电时短期内可以用发电机恢复供电。对于科研院所或高校等无备用应急电源的样本库需要考虑配备发电机等应急供电设备，以便应对停电故障对样本库造成的威胁。2012年11月发生在美国的超级飓风“桑迪”就曾经给纽约大学Smilow研究中心样本库造成重大损失［10］。

3.4 样本转移应急预案的制定和演练 上海儿童医学中心样本库制定了超低温冰箱应急处置预案，最大程度降低样本库安全风险。特别是超低温冰箱的应急处置预案的制定和落实，结合温度监控系统的实施是非常必要的。因为每台冰箱的寿命都是有限的，所以冰箱发生故障是迟早的事情。应急处置预案需要结合样本库的实际情况，样本库主管需要负责预案的制定和落实。制定预案时考虑各种可能的处理方案，以便紧急情况下选用。上海儿童医学中心样本库超低温冰箱故障应急处置预案制定中考虑了冰箱密码的存放位置、钥匙的配备，以及转运样本时需要的低温设备如转运盒、冰袋等。

4 样本库的数据安全

数据安全的第一要素是数据存储安全和数据备份，也包括数据信息的隐私安全，需要强调将数据存储于有安全备份功能的数据服务器上，并建立定期备份机制，指定专人定期进行数据维护等等。

4.1 样本数据的安全 样本的信息是样本的重要组成部分，是关系样本质量的重要衡量指标，因而样本的信息安全至关重要。对于样本采集过程中常规登记的信息，需要指定专人负责登记本的妥善保管;个人计算机或者实验室共用计算机中登录的样本电子信息，需要对涉及捐赠者信息的文件进行密码保护和定期备份。上海儿童医学中心使用美国Ruro公司的样本库管理系统FreezerPRO企业版，系统安装在信息科的服务器中，每天凌晨自动对系统数据进行备份，保证系统故障时数据的安全。

4.2 样本数据传递时的安全 在进行样本共享和转运时，会涉及到样本信息的传递，样本库管理人员需要对涉及捐赠者和患者隐私有关的所有信息进行相关的处理，比如使用样本库的编号，去除捐赠者姓名、性别、住院号或者门诊号、身份证号码、医保卡号等信息。尽量避免样本库数据存放到移动存储设备中，必需通过U盘、移动硬盘或邮件传递时，需要对数据进行加密处理，防止移动存储设备丢失或者数据截获时造成的伦理风险。一旦信息泄露可能会对样本库的信誉造成无法挽回的损失。

以上对上海儿童医学中心样本库在安全管理和操作方面的实际做法做了简要介绍。其实样本库的安全管理贯穿于样本操作的整个过程，在样本库的安全管理质控方面需要进一步加强。上海儿童医学中心在液氮罐的安全管理方面还存在不足，包括液氮温度实时监控报警和液氮量的实时监控，需要安装液氮液位监控和报警装置，加强液氮罐的监控管理，包括对操作的远程视频监控等。

［1］ Vonesch N，Tomao P，Di Renzi S，et al.Biosafety in laboratories concerning exposure to biological agents［J］.G Ital Med Lav Ergon，2006，28(4):444-456.

［2］周乙华，庄辉.实验室感染与生物安全［J］.中华预防医学杂志，2005，39(3):215-217.

［3］ Busch MP，Glynn SA.Use of blood-donor and transfusionrecipient biospecimen repositories to address emerging blood-safety concerns and advance infectious disease research:the National Heart，Lung，and Blood Institute Biologic Specimen Repository［J］.J Infect Dis，2009，199(11):1564-1566.

［4］ Moreira AM，Günther WM.Assessment of medical waste management at a primary health-care center in São Paulo，Brazil［J］.Waste Manag，2013，33(1):162-167.

［5］ Mückley T，Hofmann GO，Pallua N.Severe liquid nitrogen freeze injury:a case report［J］.J Trauma，2007，62(6):E7-E10.

［6］ Marty W，Sigrist T，Bär W.Self-injury with liquid nitrogen［J］.Z Unfallchir Versicherungsmed，1993，86(2):90-96.

［7］ Hammadeh ME，Dehn C，Hippach M，et al.Comparison between computerized slow-stage and static liquid nitrogen vapour freezing methods with respect to the deleterious effect on chromatin and morphology of spermatozoa from fertile and subfertile men［J］.Int J Androl，2001，24(2):66-72.

［8］ Gamble WB，Bonnecarre ER.Coffee，tea，or frostbite?A case report of inflight freezing hazard from dry ice［J］.Aviat Space Environ Med，1996，67(9):880-881.

［9］ISBER.生物样本库最佳实践2012:科研用生物资源的采集、贮存、检索及分发［J］.中国医药生物技术，2012，7(增刊):7.

［10］ Dan C.Super storm Sandy wreaks havoc on researchers across New York City，destroying samples，killing lab animals，and cutting power to much of Manhattan［EB/OL］.(2012-11-02)［2013-02-25］.http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/33109/title/NYC-Science-Stunned-by-Sandy.