新型战地便携式生物安全柜研制

发布时间：2017-07-04 19:18

  本文关键词：新型战地便携式生物安全柜研制

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【摘要】：随着科技的不断进步,各种现场分子生物学的快速检测鉴定设备不断出现,在公共卫生事件处置、生物战争应对、控制恐怖袭击以及自然灾害救援等活动中,“现场出结果”的呼声越来越高,对现场开展本应该在实验室进行的实验的要求也越来越突出。现场的环境错综复杂,瞬息万变,难以控制的气溶胶、烟尘等随处可见,而分子生物学实验又需要一个相对洁净度高的环境。因此,现场生物安全操作环境是现场快速检测能否精确完成的关键。目前,现场建立快速安全实验室检测的大型技术装备较多,如军事医学科学院研发的移动式PⅡ, PⅢ实验室已经可以提供现场的生物安全侦检需求,为和平环境中,道路交通便捷的情况下进行生物检测提供了安全便利保障。但是在复杂地貌、自然灾害和恶劣气候而导致车辆无法达到的情况下,尚没有一个便携的可操作设备用于提供相对生物安全检测的环境。针对这类情况,本研究开发了一种箱体式的生物安全操作平台,采用文献法、专家讨论法、科学预测法进行设计,根据现场性能需求,以及参考我国已有相关固定式实验室生物安全柜检测标准,实施战地便携式生物安全柜的技术研究方案。本研究首先对三代生物安全柜进行了大量的文献调研和数据分析,其次对气溶胶的防护及富集检测做了详细的资料收集和归纳总结,通过纵向发展趋势的预想和横向比较考量,参考现有标准和要求,研发一种安全、简便、携行方便的战地便携式生物安全操作装置。考虑野外应急设备对于电池续航能力的要求,我们将锂电池组供给方式移植到生物安全设备中,利用其体积小,便于运输的特点进行箱组化。其实际意义在于,无电源供给的情况下,确保一次实验的完成以及实验后紫外线消毒工作的完成；为防止气溶胶对大气及实验人员的危害,避免大气粉尘对实验过程及结果的干扰,我们使设备达到密封,可在500±50pa的相对气压下保持30分钟,在设备运行过程中,可以保护实验标本,避免操作者受到试剂和病菌污染,同时可以保护工作区域周围环境；气流遮罩选用可拆卸面板,利用其可拆分性大大减小空间占用,其材质为钢化玻璃,厚度为8毫米,在保证透光性的情况下,仍可保证其气密性及便携要求；与传统生物安全柜不同,我们在进风口及出风口均设置了HEPA高效过滤器,保证进入工作舱和排出设备的气流均经过有效过滤,对各种生物气溶胶的平均过滤效率大于等于99.9%；在工作平面左右两方各设置14排密集排列通气口,使气流呈倒U形流向,引导气流持续稳定经过工作区,避免对标本造成二次污染,达Ⅱ级BSC要求。经过反复论证,多次改进,最终设备已经成型。由于目前国内外对于便携式生物安全柜的研究较少,相关产品正处于开发和研制阶段,因而缺乏此方面的技术支持和检测标准。在新型战地便携式安全柜的设计阶段,我们以II级生物安全柜的各项检测数据为基准,参照YY0569-2005 和《消毒技术规范》 对本设备进行检测。采取皂泡测试方法,应用DYM3-02数字气压计连续多次测试,安全柜均可在450Pa的相对气压之上保持30min,结果表明柜体可达到防泄漏的密封标准。此外,利用HS5633B型通用声级计对该设备进行了多点面的噪声测试,该设备符合Ⅱ级生物安全柜前方的总噪声水平低于67dB的噪声标准；应用HT-855型照度计对该设备进行多点照度测试,每个照度实测值不小于4301x,完全符合Ⅱ级生物安全柜的照度标准；运用ST8021风速仪对该设备进行全方位风速测试,基本符合操作口向内气流速度大于0.4m/s的测试标准；应用CRF-3纯水烟雾发生器进行烟雾流型测试,可监测到烟雾呈倒U型由进风通气口流向出风通气口,其中倒U型顶端距离工作区25cm,可以有效带离气溶胶。本研究使用8W紫外线消毒灯,依照《消毒技术规范》对移动式操作平台进行消毒,特别是紫外线消毒灯消毒效果测试研究中,该直流电源紫外线灯管下方垂直30cm处测定辐照强度81μw/cm2。在此辐射强度照射25min和30min,对载体上大肠杆菌平均杀灭对数值分别为3.61和5.74。在与上述相同照射条件下,分别照射55min和60min,对载体上金黄色葡萄球菌平均杀灭对数值分别为3.25和5.76。而在模拟现场消毒试验中,该直流电源紫外线消毒灯在垂直下方距离30cm处照射移动式操作平台表面30min,可使操作台表面自然菌菌数下降至3cfu/cm2以下。上述实验证实该消毒灯可达到有效灭菌效果。通过上述的研究,我们初步设计出一款新型便携式战地生物安全柜(Field portable biological safety cabinet, FPBSC)其能够有效滤过气溶胶,设备使用完毕后白带消毒灭菌装置能够保证设备的无菌要求。本研究的完成是以大量文献调研为前提,参考前人的经验及成果,基于国家重大专项中“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”子任务的课题要求,结合军队在执行自然灾害救援,突发应急事件快速反应以及应对平时的卫生监督、监测和现场处置的需求,研发出一种便携式的生物安全操作保护装置,以其装卸迅捷,操作简易,安全高效,数据精确的特点,达到快速现场侦检的目的。基于严格标准的检测,结果表明系统满足研发要求,达到了预期的设想和目标。在现代核生化战争中,在部队的日常生活训练中,在突发重大自然灾害,突发传染病疫情、恐怖袭击等特殊情况下,在国家重大集体活动中,该新型FPBSC可以满足基本需要,可在一定范围内推广使用。
【关键词】：安全柜 便携 战地 测试
【学位授予单位】：中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R82
【目录】：

• 英文缩写词表5-6
• 摘要6-9
• Abstract9-13
• 第一章 绪论13-24
• 1 生物安全柜的发展和衍变13
• 2 生物安全柜的原理及组成13-15
• 2.1 Ⅰ级BSC13-14
• 2.2 Ⅱ级BSC14-15
• 2.3 Ⅲ级BSC15
• 3 战地生物标本操作中可能遇到的危险因素15-17
• 3.1 气溶胶的来源16
• 3.2 气溶胶的扩散与传播16-17
• 4 现场生物安全防护的国内外研究现状17-18
• 4.1 战地生物安全防护的主要技术方法17-18
• 4.2 国内外便携式生物安全装置研究现状18
• 5 生物安全柜的标准及检测依据18-22
• 5.1 检测标准依据18-19
• 5.2 检测标准对比19
• 5.3 生物检测验证19-22
• 6 本课题研究的主要内容与方法22
• 6.1 新型便携式战地BSC总体研制22
• 6.2 本研究实施的技术路线22
• 7 本研究的创新与意义22-24
• 第二章 战地便携式生物安全柜的研制24-30
• 1 无源化箱组研究24-25
• 2 可拆卸式操作舱体设计研究25-26
• 3 气流设计26-27
• 4 讨论27-29
• 5 小结29-30
• 第三章 新型战地便携式安全柜的相关性能测试30-39
• 1 噪声测试30-31
• 1.1 设备30
• 1.2 方法30
• 1.3 结果30-31
• 2 照度测试31-32
• 2.1 设备31
• 2.2 方法31
• 2.3 结果31-32
• 3 风速测试32-33
• 3.1 设备32
• 3.2 方法32
• 3.3 结果32-33
• 4 皂泡测试33
• 4.1 材料33
• 4.2 方法33
• 4.3 结果33
• 5 直流电源紫外线消毒灯消毒效果观察33-36
• 5.1 材料与方法33-35
• 5.2 结果35-36
• 6 烟雾流型测试36-37
• 6.1 设备36
• 6.2 方法36
• 6.3 结果36-37
• 7 讨论37-38
• 8 小结38-39
• 第四章 总结与展望39-41
• 1 主要的研究工作39
• 2 不足与展望39-41
• 参考文献41-44
• 代表性论著全文44-49
• 个人简历49-50
• 致谢50

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本文编号：519050