机动侦检平台的研制（一）——功能、分区布局与结构设计

赵　明，衣　颖，张宗兴，吴金辉，郝丽梅，林　松，祁建城

机动侦检平台的研制（一）——功能、分区布局与结构设计

赵明，衣颖，张宗兴，吴金辉，郝丽梅，林松，祁建城

目的：对负压型生物安全二级实验室进行功能设定、分区布局与结构设计，使之满足实验室设备安装、环境适应性和生物安全防护性能要求，提高移动类实验室装备研究的技术水平。方法：对实验室作业需求和结构进行分析研究，采用奔驰1829二类底盘进行设计，将车厢划分为实验间、准备间、送风设备间、排风设备间和空调外机间4个区域。结果：该实验室的功能设置、分区布局和结构设计可满足在野外从事病原微生物样本采集、分离培养与检测作业的需求，实现传染病现场检验装备的小型化和高机动化。结论：该设计充分利用了车厢的有限空间，布局紧凑、科学、合理，为今后的移动实验室研究奠定了良好的技术基础。

侦检平台；生物安全二级实验室；净化

0　引言

近年来，自然生态环境变化、生态系统失衡及环境质量下降等因素使全球新发、突发传染病的发生几率呈现上升的趋势。我国传染病发病态势严峻，SARS、禽流感、猪链球菌、甲型H1N1流感等新发传染病不断出现，登革热、疟疾等境外输入的传染病局部流行。针对上述情况，我国新发、突发急性传染病防控战略的具体目标明确指出，要加强应对新发、突发急性传染病的基础准备。因此，将新发、突发急性传染病防控装备平台建设纳入卫生发展整体规划，成体系、成建制研发传染病现场应急防控机动装备，构建科学高效、层级配套的疾病防控系列装备平台，是新发突发传染病防控形势的现实需要，也是我国维护国家形象、服务民生的重大战略选择。

机动侦检平台是负压型生物安全二级实验室，是“十二五”传染病防治重大专项课题“新发突发传染病现场应急防控系列机动装备研发”技术平台的一项核心装备，是野外从事病原微生物样本采集、分离培养与鉴定作业的平台装备。机动侦检平台以轮式车辆为依托，是能满足生物安全防护要求的实验检测平台，展开运行后能够达到生物安全防护要求，具有机动灵活、反应迅速、安全可靠等特点，可迅速到达现场快速开展检验工作，是保护科研人员生命安全、保障周围环境不受污染的重要装备，可为现场疾病预防控制工作提供重要的技术支撑。

本文从平台功能、分区布局和结构角度，对机动侦检平台的研制过程中存在的多方面核心问题和关键技术难点进行分析研究，提出了具备实用价值的设计思路和技术方案，实现了传染病现场检验装备的小型化、高机动化和模块化，为今后检验类实验室的研究奠定了良好的技术基础。

1　功能及特性

机动侦检平台主要应用于疾控领域应急和支援保障，应适应多种野外环境，并可快速抵达目标地域，根据作业能力和任务展开，开展符合相应生物安全防护级别要求的实验活动[1]。因此，本文研究的机动侦检平台以高机动性轮式车辆为载体，采用系统性、模块化设计理念，综合集成多项技术和装备，具备多种形式样本采集、病原体快速检测筛查和侦检区域疫情评估分析等功能，具有侦检功能强、安全可靠、环境适应性强等特点，显著提升了新发、突发传染病现场应急处置能力。

2　研制技术思路

机动平台的核心功能是进行病原体检测，因此实验室整体规划布局、仪器配置及结构设计是本文研究的重点。对实验区域进行科学划分及对实验设备设施的合理设计，是实现实验安全操作和高效检测的重要条件[2-5]。

2.1型式设计

机动侦检平台主要用于野外环境下使用，需最大程度地满足道路适应性要求，因此设计上选用越野性强的车辆运载。本文选用奔驰1829二类底盘进行设计，如图1所示。将其原车标配轮胎更换为越野轮胎，以增强越野能力。

图1　机动侦检平台外观示意图

驾驶室与车厢中间、车厢后端安装电动自动调平机构，主要用于在实验室需要长期驻车工作或路面平整度较差时，调整车厢平衡，保证实验室内部设备正常运行。采用电动机驱动方式进行升降调平，其电源由汽车底盘的蓄电池提供。

2.2车厢设计

机动侦检平台厢采用聚氨酯大板通过角件拉铆拼接而成，外形尺寸为7 000 mm×2 400 mm×2 200 mm（长×宽×高），大板中间预制钢骨架，保证强度和承重使用。机动平台整体外形尺寸为9366mm×2438mm× 3 655 mm（长×宽×高），满足《车辆生产企业及产品公告》的要求[6]。

为保证机动平台具备夜间作业能力，方便实验人员车外使用，车辆设置升降探照镝灯用于场地照明，升降高度为6 m，采用电动机驱动方式进行升降，同时配置手动机构，以便电动机构故障时，升降装置能够正常运行。

车厢下部设置储物箱，并进行合理规划，充分利用车下的有限空间，放置多种样本采样箱组（如微生物采样箱、媒介生物采样箱等）、电源线、常规检修工具等。

2.3实验室分区与人、物流设计

与固定生物安全实验室相比较，机动侦检平台平面面积非常小，因此在分区设置上，机动平台仅仅设置必要分区，以满足实验和保障实验作业的设备安全运行需求为基本原则，同时需兼顾人流、物流和气流的需要[7-9]。

机动侦检平台从整体上划分为实验区和保障区2个部分。其中实验区按照GB 19489—2008《实验室生物安全通用要求》进行设定，包含实验间、准备间2个部分，该区主要用于实验准备和实验作业，是开展病原体检测的场所。保障区主要用于2类设备的安装：一类是实现实验区压力、温湿度等环境的设备，另一类是保证实验区检测设备正常运行条件的设备，该区包括送风设备间、排风设备间和空调外机间，各区间采用大板密封分隔，如图2所示。准备间和实验间之间设置传递窗，用于实验样本等物品的传递，以减少开关门对室内气流造成的扰动影响。

图2　机动侦检平台分区示意图

实验间是机动平台核心区，用于相关实验设备（手套箱式生物隔离器，高压灭菌器，检测、保存和培养设备等）的可靠安装和运行，是开展病原体检测工作的场所。准备间是开展实验前作业准备的区域，也是进出实验室的通道，实验人员在此可进行个人防护用具的穿戴和更换以及相关实验作业的准备工作，同时也是整个机动平台控制系统的操作区域。

准备间设置2道互锁门，两侧门不能同时开启，以避免实验间与车厢外界相通造成压力失衡，干扰和影响实验室气流和实验要素。当门控制开关开启出现故障时，通过紧急按钮的操作，2套门处于失电状态时，两侧门可自由开启。实验室尾部设置设备门，主要为手套箱式生物隔离器等大型设备维护检修进出实验室时使用，紧急状态下，可作为人员逃生通道使用。

人流：实验人员在车厢外部更换鞋套后经登车梯和通过门1进入准备间，在此进行防护服更换和实验作业准备，经通过门2进入实验间开展实验工作。如在实验间内遇到火灾等紧急情况时，为使实验人员能够尽快逃离实验间，可通过设备门直接到达车外。实验人员外出为以上逆序过程。

物流：实验样本进入准备间后，通过自净传递窗充分净化后送入到实验间内，需要在隔离器内进行实验操作的通过隔离器传递窗送入隔离器内部，从而开展分离、培养等实验工作。实验过程中产生的污物由废品容器进行收集，再经由高压灭菌器灭活后，由以上逆序过程送至车外进行处理。机动侦检平台人流、物流流程图如图3所示。

图3　机动侦检平台人流、物流流程图

2.4实验室布局与结构设计

实验间采用双侧布置形式，左右两侧布置工作台，中间为人员通道，如图4所示。

图4　实验室平面布局示意图

右侧工作台前部设置气溶胶预警装备，分成上下2排布置。工作台上设置便携式计算机、生物芯片高通量筛查系统、免疫快速检测系统，工作台下设置恒温培养箱、样本保存箱等，工作台边侧设置核酸快速检测系统和高压灭菌器。工作台下预留2个抽屉和储物柜用于存放检测所需试剂、耗材等物品，如图5所示。

左侧设置工作台，台上设置固定相应仪器设备，台下设置储物柜，如图6所示。

实验室左侧依次布置通信机柜，机柜上部设置气密自净化传递窗，边侧壁板上设置手消毒器。工作台边侧设置手套箱式生物隔离器。实验间与排风设备间壁板设置风口型生物安全高效过滤装置。

图5　实验室右侧布局示意图

图6　实验室左侧布局示意图

3　结语

本文开展机动侦检平台技术型式与结构研究，充分利用车厢的有限空间，紧凑、科学、合理地布局与设计，进行了人流、物流通道设计，构建了流程清晰、结构紧凑、布局合理的机动平台结构方案，满足实验以及各系统的功能需求，为移动生物安全实验室的研究提供了参考和借鉴。本文研究的机动侦检平台实现了传染病现场检验装备的小型化和高机动化，可满足新发、突发传染病现场处置任务的技术需求，显著提升了传染病现场应急处置能力。

[1]赵明，张宗兴，牛福，等.微生物检验车的研制[J].医疗卫生装备，2014，35（3）：101-105.

[2]中国实验室国家认可委员会.实验室生物安全基础知识[M].北京：中国计量出版社，2004.

[3]GB 19489—2008实验室生物安全通用要求[S].

[4]GB 50346—2011生物安全实验室建筑技术规范[S].

[5]Word Health Organization.Laboratory biosafety manual[M].3rd ed. Malta：Publications of the World Health Organization，2004.

[6]GB 1589—2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值[S].

[7]王厚照.野战环境下的医学检验工作探讨[J].人民军医，2002，45（8）：485.

[8]Johnathan Y.Biosafety in microbiological and biomedical laboratories[M].4th ed.Washington：U.S.Government Printing Office，1999.

[9]祁国明.病原微生物实验室生物安全[M].2版.北京：人民卫生出版社，2006.

（收稿：2015-04-02修回：2015-07-12）

Development of mobile detection platform:function,layout and structure design

ZHAO Ming1,2,YI Ying1,2,ZHANG Zong-xing1,2,WU Jin-hui1,2,HAO Li-mei1,2,LIN Song1,2,QI Jian-cheng1,2
（1.Institute of Medical Equipment,Academy of Military Medical Sciences,Tianjin 300161,China; 2.National Bio-Protection Engineering Center,Tianjin 300161,China）

Objective To execute function determination,layout and structure design of a negative-pressure BSL-2 laboratory to meet the requirements of installation,environment adaptability and biological safety.Methods The missions and structure of the platform were analyzed,and the platform based on Benz 1829 chassis had its compartment divided into the sections for experiment,preparation,ventilation device,exhaust device and outdoors part of air conditioner.Results The platform could be used for the sample collection,isolation,culture and detection of pathogenic microorganisms in field conditions,with the detection devices being small-sized and highly mobile.Conclusion The platform makes full use of the limited compartment space and has a rational layout,and lays a foundation for the further research on mobile laboratory.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：30-32]

detection platform;BSL-2 laboratory;purification

[中国图书资料分类号]R318；R817.33A

1003-8868（2015）10-0030-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.030

国家科技重大专项课题（2012ZX10004801 002）；863计划课题（SS2014AA021405）

赵明（1981—），男，副主任，助理研究员，主要从事移动实验室防护关键技术与装备研究方面的工作，E-mail：zhaom@npec.org.cn。

300161天津，军事医学科学院卫生装备研究所（赵明，衣颖，张宗兴，吴金辉，郝丽梅，林松，祁建城）；300161天津，国家生物防护装备工程技术研究中心（赵明，衣颖，张宗兴，吴金辉，郝丽梅，林松，祁建城）

祁建城，E-mail：qijc@npec.org.cn