为何实验室环境控制关乎医学实验安全、有效？

随着医疗技术日趋进步，高科技设备不断进入医院，相应的实验室设施容量加大、要求提高，信息化建设水平提升。先进的、新型的实验室也不断出现，是医学发展较快的领域，特别是实验与检验设备的发展，对环境控制提出了新的要求。只有对新工艺、新装备、新出现的污染物特性充分认识，才能做好实验室环境控制，保护医护人员与环境。

医学实验室或临床实验室，以提供人类疾病诊断、管理、预防和治疗或健康评估的相关信息为目的，对来自人体的材料进行生物学、微生物学、免疫学、化学、血液免疫学、血液学、生物物理学、细胞学、病理学、遗传学或其他检验的实验室。

医学实验室因为其专业性原因，在建设过程中对质量和能力有着高标准严要求，如《 CNAS-CL02(ISO 15189-2012)医学实验室质量和能力认可准则》和IS015189-2012《医学实验室质量和能力专用要求》明确规定：实验室应合理分配空间以标准完成工作任务且不影响工作质量、质量控制程序、工作人员安全及病患的医疗护理服务。

国外定义的医学实验室范围很广，除细菌学实验室、细胞学实验室、生化实验室，组织学实验室、微生物学实验室、核药物实验室、病理学实验室、血清学实验室外，还包括检验科clinic lab，心导管室cath lab等。随着医疗诊断技术发展，还出现许多新实验室，如临床基因扩增实验室、布 ·加综合征实验室、生物治疗实验室、干细胞实验室等。

◆无菌实验室，指用于微生物学、生物医学、生物化学、动物实验、基因重组以及生物制品等研究使用的实验室，通常为正压实验室。

◆PCR实验室（基因扩增实验室），指通过扩增检测特定的DNA或RNA，进行疾病诊断、治疗监测和预后判定等的实验室，这类实验室通常为负压或者相对负压实验室。

◆生物治疗中心，指采用生物免疫疗法治疗各类疾病的实验室，属于生物安全实验室。

◆HIV实验室（性病、艾滋病实验室），指从事性病、艾滋病研究的实验室，属于生物安全实验室。

◆干细胞GMP制备实验室，指干细胞临床应用研究及治疗服务。

自2015年8月1日起实施的医学实验室的《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014，对医学实验室建设作了相关的规定。具体实施细节而言，相关国际标准由ISO/TC212体外诊断系统和医学实验室检验标委会负责制定。

不同种类的实验室，其参考标准也有所不同，一般的参考标准如IS015189《医学实验室质量和能力专用要求》、ISO15190《医学实验室-安全要求》、ISO15195 《医学参考测量实验室的要求》等。

如果医学实验室涉及生物安全须遵循《实验室生物安全通用要求》GB19489、《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346。

美国医学实验室标准

日本医学实验室空调设备标准

医学实验室依据实验要求、污染源散发特点、污染风险控制要求以及设备冗余，需采用不同的措施。控制措施分为分隔separation、隔离isolation、多级围堵 containment，以有效控制污染并保护人员与环境。

手术室、检验科、中心实验室和病理科等医院卫生学要求高的用房，其室内装修应满足易清洁、耐腐蚀的要求。室内的操作台面也应采用耐腐蚀、易冲洗、耐燃烧的面层，相关的洗涤池和排水管亦应采用耐腐蚀材料。

环境实验的有效控制是建立在合理的通风和空调系统基础上，化验室、处置室、换药室等污染较严重的场所应设局部排风。具体要求是医疗用房的集中空调系统的新风量每人不应低于40m3/h或新风量不应小于2次/h，对人员多的场所，新风量宜能调节，集中空调系统的送风量不宜低于6次/h。考虑到安全的因素，实验室通常采用全新风系统，送风需要满足实验室三大要素，即满足注意净化要求的最小换气次数、房间压力要求的差值风量、房间温湿度所要求的处理冷/热负荷能力，另外，送风风机同样需要变频控制等要素。

近年来新建实验室呈现规模越来越大、功能越来越多、更关注运行能耗与费用、所在的建筑物的楼层越来越高等特点。传统舒适空调主要控制温度，是一个定风量系统，实验室通风柜排风量变化很快并且实验环境需要稳定控制和及时补风，而空调常采用的定风量，或者说是一个被动式系统，难以满足。因此，实验室通风空调系统必须是一个快速反应的变风量系统，需要在不同工况下的风量相应快速切换，才能满足需求。

在以往实验环境控制中，特别是新型实验室，常常出现不少问题，使得实验过程中存在着不少的潜在风险。如实验室压力失衡风险，在生物安全柜或排风柜工作或启/停工作状态改变时更为明显，造成实验室区域内有序梯度压差不稳定或失控；对于温度失控风险，还没有有效的处理方法，只能去解决实验室内发热量和排风量同时变化对温度造成的影响；实验室内相对湿度失控风险，造成易结露、发霉、气味大，干扰甚至有损于实验人员的心身健康。由于传统系统的换气将消除热湿负荷、压差控制风量、除味等风量耦合在一起，难以解决上述问题。

◆变风量通风柜控制

现在实验室大多采用变风量通风柜，其控制原理是无论柜门开度如何变化，通风柜排风面风速恒定不变。即通风柜排风量根据柜门的开度而改变，当柜门关至一定高度之后，维持最小排风量。

变风量通风柜工作模式的送风量应保证最小换气（如 6次换气），总排风量须满足需求侧变化，但送风量又必须满足与总排风量之间差值风量，因此是个变风量系统。

当切换成待机模式时，房间的总排风量只需要满足待机模式时的排风量（如 3次换气次数），但送风量也需变小但仍需维持差值风量。只要实验室的送、排风量保持恒定的差值风量，房间负压状态就能维持恒定，这就需要对实验室及时补风。

从安全要求，实验室任何时候需要维持合规的最小换气次数，维持合适的负压 要采用合理节能措施，但大多实验室换气次数与负压远超标准要求，这是高能耗的根源。只要不同模式下保证最小换气，就可消除热湿负荷，维持差值风量，就可维持负压，必要时再增设再加热，维持湿度，这样的变风量系统才有可减少运行能耗。

变风量通风柜控制系统组成

◆压力无关型变风量控制阀控制

许多问题是变风量控制阀出现问题，需要采用压力无关型控制阀。在有人工作时，始终维持设定的面风速，如0.5m/s，非常安全，如果柜门位置发生变化，可以在1秒钟之内稳定在面风速设定值。其优势是排风量随着柜门位置的变化而改变，极大的降低了运行费用和能耗，在待机模式下，面风速可以降低40%，进一步减少运行能耗；在紧急状态下可以启动清洗排风，将通风柜排风量开到最大。另外，压力无关型控制阀，不受排风柜压力波动影响，面风速始终恒定，在柜门关闭情况下，可以维持一个最小排风量。此外，压力无关型变风量控制阀就位简单，无需直管段，方便安装以及国产化，价格不贵的优势。

◆实验室不合理补风

为防止实验过程外溢有毒气体与颗粒，要求室内维持-2.5Pa至-5Pa负压，维持所需负压要对室内进行补风，对于变风量空调系统来说就应该不成问题。

有的实验室设计为了节能、降低运行费用，实验室内常常布置风机盘管机组减少新风处理能耗。靠实验室负压吸入新风，所谓自然补风。但未经空调处理的高温高湿新风，从孔口或缝隙进入，常常会使室内结露。有的取消新风空调送风机，靠实验室负压吸入新风空调机组，这种被动式补风想当然似乎十分节能，但是一般补风量要达到排风量的70-80%，要使吸入的新风要克服进风口过滤、空调机组内盘管等各种热湿处理部件的阻力，必须要加大排风，甚至会使实验室内达到高于-50Pa负压，方可实现。在这样的高负压下，室外新风会从实验室各个缝隙渗漏进来，造成实验室室内、技术夹层、通风柜、各种设备仪器仪表表面均出现结露，甚至滴水，危害很大，同时也会造成温度波动影响工作人员的舒适感。

原设想被动式补风通过无风机的空调机组，只要机组截面大，流速低，阻力小，似乎很节能，但技术夹层高度有限，机组截面不可能很大。由于理化实验室中冷/热负荷处理的空调系统能耗约占90%，空气动力输送的通风系统能耗为10%，如果实验室需要维持同样的温度和相对湿度，则空调能耗几乎相同的，通风系统唯一的不同就是用单台排风机替代了一送一排的风机系统，风机总功率几乎相同。

但是，过大的负压会使实验室失控，得不偿失，况且实验室内压力有时会受到室外风向和风力的影响，负压变化，甚至有可能会变成正压。所以，不推荐采用被动式补风。

实验室结露及发霉问题

国内外对医学实验室环境控制基本要求与措施大致相同且十分成熟，但节能降耗给我们提出了新的要求，要有妥善的对策。合适的变风量系统是节能的，不合理的被动式补风不可取。

由于医学实验室种类不同，也要有相应的对策，以控制实验室内污染与空气质量，保障实验室正常工作，保护工作人员安全。