Bagian 2 Analisis Masalah Umum dalam Desain dan Konstruksi Laboratorium Medis

I. Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Rekayasa Ruang Bersih

1. Masalah yang Mudah Terjadi dalam Rekayasa Ruang Bersih

(1) Bakteri dan debu udara yang terperangkap oleh membran filter tidak dapat dibunuh, dan pada suhu serta kelembapan yang sesuai, mereka mudah berkembang biak dengan sendirinya, menyebabkan kontaminasi, pertumbuhan jamur, dan fenomena serupa; penggunaan yang berlanjut sangat mudah menyebabkan kontaminasi sekunder.

(2) Karena polusi atmosfer yang parah, membran filter sangat mudah tersumbat dan harus sering diganti, sehingga menimbulkan biaya operasional yang tinggi dan merepotkan.

(3) Meskipun mengandalkan membran filter efisiensi tinggi dapat menyelesaikan masalah kebersihan, bau gas beracun dan berbahaya di dalam ruang bersih serta kontaminasi kimia yang dihasilkan oleh sistem pemurnian itu sendiri tidak dapat diatasi.

2. Solusi

Lemari sterilisasi dan pemurnian elektrostatik digunakan untuk membunuh bakteri, mendisinfeksi, dan menghilangkan debu udara. Medan listrik di dalam lemari sterilisasi dan pemurnian elektrostatik menggunakan medan elektrostatik dua zona tipe jarum lubang bundar dan tipe batang sarang lebah; dua zona tersebut merujuk pada zona polarisasi dan zona pengumpulan debu. Ketika udara yang dialirkan dari saluran ventilasi melewati medan elektrostatik dua zona, kontaminan seperti bakteri dan debu udara di dalam udara pertama-tama dipolarisasi oleh medan elektrostatik. Karena kista bakteri itu sendiri membawa muatan negatif, ia diisi ulang dengan muatan negatif berenergi tinggi saat melewati zona polarisasi elektrostatik. Ketika kontaminan bermuatan negatif seperti bakteri dan virus memasuki zona pengumpulan debu bermedan listrik positif melalui sistem, mereka segera ditarik dan dikumpulkan dengan kuat oleh pelat pengumpul debu positif di zona tersebut. Di bawah kerja elektroda positif, kista hancur dan terbunuh seketika, sehingga mencapai tujuan sterilisasi dan disinfeksi. Pada saat yang sama, medan elektrostatik memberikan efek tarikan, pengumpulan, dan aglomerasi yang kuat terhadap debu udara, yang secara efektif melindungi membran filter efisiensi tinggi dan memperpanjang masa pakainya. Komponen ini dapat dilepas dengan mudah, dan setelah lemari pemurnian dibersihkan, dapat digunakan berulang kali, sehingga menurunkan biaya operasional sistem.

Teknologi jaring titanium-karbon dan fotokatalis diterapkan untuk menghilangkan gas berbahaya dan bau. Fotokatalis adalah bahan aktif titanium dioksida berskala nano; bahan ini dilapiskan ke permukaan substrat dan membentuk lapisan tipis setelah dikeringkan. Di bawah paparan cahaya, ia menghasilkan fungsi degradasi katalitik yang kuat: ia dapat mendegradasi gas beracun dan berbahaya di udara secara efektif, membunuh berbagai jenis bakteri secara efektif dengan tingkat antibakteri setinggi 99,99%, serta menguraikan racun yang dilepaskan oleh bakteri atau jamur menjadi zat tidak berbahaya; pada saat yang sama, ia juga memiliki fungsi seperti penghilangan bau dan sifat anti-kotoran.

II. Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Desain dan Konstruksi Rekayasa Ruang Bersih

Dalam beberapa tahun terakhir, Tiongkok telah membangun sejumlah laboratorium biosafety BSL-3, sebagian di antaranya berhasil, namun memang ada beberapa yang memiliki cacat tertentu, utamanya karena pihak pembangun tidak memahami secara jelas poin teknis kunci laboratorium keamanan hayati. Oleh karena itu, meskipun mereka menggunakan banyak bahan bangunan bermutu tinggi dan bernilai mahal, laboratorium tersebut tetap tidak memenuhi persyaratan. Gambar desain yang disediakan oleh sejumlah perusahaan pada dasarnya adalah desain laboratorium tekanan negatif biasa dan sama sekali tidak dapat memenuhi persyaratan laboratorium keamanan hayati.

1. Sistem Pendingin dan Ventilasi

Organisasi aliran udara di dalam laboratorium keamanan hayati harus rasional, menghindari terlalu banyak sudut mati. Laboratorium keamanan hayati mensyaratkan aliran udara harus mengalir dari zona bersih ke zona terkontaminasi. Posisi lubang suplai dan pembuangan udara dalam ruangan harus meminimalkan ruang tempat aliran udara menggenang, dan lubang pembuangan udara dalam ruangan harus dipasang di area paling berbahaya, disusun di satu sisi tanpa hambatan.

Posisi pemasangan filter pada sistem pembuangan harus rasional dan memudahkan pengujian kebocoran serta penggantian. Filter efisiensi tinggi tidak boleh dipasang di ujung tekanan positif kipas pembuangan, karena hal ini tidak melindungi kipas maupun memenuhi syarat bahwa bagian pembuangan terkontaminasi harus berada di bawah tekanan negatif.

AC split atau AC berdiri tidak boleh dipasang di dalam ruangan, karena penukar panas pada AC sebenarnya merupakan perangkat pembiakan mikroba yang dapat mencemari lingkungan laboratorium secara serius.

Beberapa unit konstruksi, alih-alih memasang AC split atau AC berdiri di dalam laboratorium, memasangnya di ruang yang berdekatan dan menggunakan saluran udara untuk menyuplai udara. Namun, karena laboratorium keamanan hayati tingkat tinggi harus menggunakan kipas aliran udara sekali jalan, sedangkan penukar panas AC biasa dirancang untuk udara resirkulasi dalam ruangan dan tidak dapat mencapai perbedaan entalpi besar yang dibutuhkan untuk aliran udara sekali jalan—dan selain itu, untuk menekan biaya, kapasitas peralatan tidak memiliki margin—suhu dalam ruangan yang dibutuhkan sama sekali tidak dapat tercapai. Melakukan eksperimen di laboratorium keamanan hayati tingkat tinggi memerlukan pemakaian pakaian pelindung khusus, terkadang berlapis-lapis; jika suhu tidak memenuhi syarat, peneliti akan merasa tidak nyaman.

Sistem pembuangan harus dilengkapi dengan filter efisiensi tinggi dan tidak dapat hanya mengandalkan pembuangan ketinggian tinggi. Beberapa unit desain atau konstruksi memiliki pemahaman yang kurang tentang pembuangan kecepatan tinggi, meyakini bahwa pembuangan kecepatan tinggi berarti kecepatan udara di saluran pembuangan harus melebihi 13 m/s. Akibatnya, hambatan pembuangan menjadi besar dan volume pembuangan yang dibutuhkan tidak dapat tercapai, sehingga sangat sulit mempertahankan tekanan negatif dalam ruangan yang dibutuhkan; atau tekanan kipas pembuangan terlalu besar, yang secara bersamaan meningkatkan kebisingan dan konsumsi daya.

2. Masalah Cadangan Peralatan

Laboratorium keamanan hayati BSL-3 dan BSL-4 harus dilengkapi dengan cadangan daya. Misalnya, laboratorium keamanan hayati BSL-3 membutuhkan dua jalur suplai daya independen atau set generator cadangan, sedangkan laboratorium keamanan hayati BSL-4 membutuhkan sumber daya cadangan ketiga. Jika kondisi tidak memungkinkan, catu daya tak terputus (UPS) harus disediakan tambahan, dengan kapasitas suplai daya yang disyaratkan tidak kurang dari 45 menit.

Laboratorium keamanan hayati BSL-3 dan BSL-4 harus dilengkapi dengan kipas pembuangan; hal ini untuk memastikan tekanan negatif tetap terjaga di dalam laboratorium dalam segala keadaan. Ketika kipas pembuangan mengalami kegagalan, kipas pembuangan cadangan harus dapat beroperasi secara otomatis.

3. Fungsi Pengaturan dan Pengendalian Sistem

Untuk memastikan secara ketat perbedaan tekanan dan gradien tekanan di antara berbagai area fungsional di dalam laboratorium, perangkat pengatur volume udara dan katup volume udara konstan yang diperlukan harus dipasang pada sistem suplai dan pembuangan udara, alih-alih menggunakan katup pengatur biasa sebagai pengganti.

4. Pentingnya Pengujian Rekayasa

Setelah laboratorium keamanan hayati selesai dibangun, pertama-tama harus diuji oleh lembaga penguji yang diotorisasi secara nasional; ini merupakan langkah yang sangat penting. Konten pengujian harus mencakup berbagai aspek seperti kedap udara laboratorium, nilai tekanan negatif antar ruangan, arah aliran udara, pengujian kebocoran filter efisiensi tinggi, klasifikasi kebersihan, dan sistem kendali otomatis.

5. Poin Perhatian Lainnya

Dilarang keras membangun laboratorium keamanan hayati sebagai laboratorium tekanan positif; katup peredam api harus dipasang sesuai spesifikasi; dilarang keras mengganti lemari keamanan hayati dengan meja kerja bersih; dan dilarang keras mengganti pembuangan udara lemari keamanan dengan pembuangan udara ruangan. Meja kerja bersih biasa dan lemari keamanan hayati memiliki prinsip kerja dan kegunaan yang sama sekali berbeda, serta sama sekali tidak dapat melindungi tubuh manusia dari infeksi mikroba, yang sangat berbahaya.

III. Masalah Pengolahan “Tiga Limbah”

Pekerjaan sehari-hari laboratorium kerap menghasilkan dan membuang sejumlah zat berbentuk gas, cair, maupun padat yang beracun dan berbahaya. Tanpa tindakan perlindungan dan metode pengolahan tertentu, zat-zat tersebut akan menimbulkan konsekuensi buruk bagi manusia dan lingkungan. “Tiga limbah” laboratorium memiliki ciri kuantitas yang kecil, jenis yang beragam, dan persebaran yang relatif tersebar, sehingga tidak mudah diolah. Banyak laboratorium tidak mengolah “tiga limbah” dengan baik, bahkan sebagian tidak mengolahnya sama sekali.

  1. Air limbah laboratorium: komposisi air limbah laboratorium bersifat kompleks dan bervariasi. Metode pengolahan yang sederhana dan layak diterapkan adalah membangun bak penampung air limbah, tempat air limbah asam dan basa dinetralkan; pH air limbah disesuaikan hingga sedikit basa, flokulan ditambahkan untuk proses pengendapan, dan air limbah supernatan dapat dibuang langsung atau dialirkan ke jaringan pipa limbah. Sedimen diolah terlebih dahulu kemudian dibuang sebagai limbah padat.

  2. Gas limbah laboratorium: gas limbah laboratorium terutama terbagi menjadi dua kategori utama, yaitu kabut asam dan gas organik. Operasi yang menghasilkan kedua jenis kontaminasi ini sebaiknya dilakukan di lemari asam yang berbeda. Gas kabut asam diolah menggunakan menara penyerapan larutan air basa; pompa semprot menara penyerapan saling terkait dengan sakelar lemari asam, dan larutan air di dalam menara penyerapan dilengkapi dengan peralatan pemantauan pH. Gas limbah organik dapat diolah dengan perangkat adsorpsi efisiensi tinggi.

IV. Kekurangan yang Terdapat dalam Pembangunan dan Renovasi

  1. Perencanaan luas laboratorium kurang rasional. Contohnya: analisis rutin dan analisis instrumental berbagi ruangan yang sama, penyimpanan sampel dan penyimpanan reagen berbagi ruangan yang sama atau tidak dipisahkan secara ketat, serta area kantor dan area eksperimen saling tumpang tindih.

  2. Pemilihan peralatan pendingin udara tidak rasional atau pemasangannya tidak memadai; dalam beberapa kasus, hal ini bahkan menyebabkan air menetes di atas meja instrumen laboratorium.

  3. Peralatan outlet udara sistem pendingin udara tidak didesain secara rasional, dengan outlet udara yang menghadap langsung ke instrumen dan peralatan, sehingga mempengaruhi operasi normal peralatan tersebut.

  4. Sistem pembuangan udara dan penghilangan asap memiliki desain yang buruk dan tidak bekerja secara efektif.

  5. Jalur catu daya tidak memisahkan jalur arus kuat, arus lemah, dan daya khusus instrumen.

  6. Kabel pembumian instrumen presisi tidak memenuhi persyaratan yang ditetapkan.

  7. Kepedulian terhadap aspek kemanusiaan kurang memadai. Tidak disediakan tempat penyimpanan barang pribadi staf, seperti tempat tidur untuk istirahat siang dan mangkuk nasi.

  8. Desain keseluruhan kurang memiliki kesadaran berwawasan ke depan, dan gagal mempertimbangkan jaringan, telepon, sistem pengawasan, proteksi kebakaran, serta kontrol akses secara terpadu.

  9. Investasi pada fasilitas perlindungan lingkungan kurang memadai; dalam beberapa kasus, fasilitas tersebut bahkan tidak dimasukkan ke dalam desain.

  10. Karena desain tidak cukup menyeluruh, terlalu banyak item yang ditambahkan atau diganti selama proses pembangunan, sehingga anggaran terlampaui dalam jumlah yang besar.

V. Keamanan Listrik

Kecelakaan sengatan listrik dan kecelakaan kebakaran kerap terjadi di laboratorium, dan setiap kecelakaan selalu menimbulkan kerugian yang sangat besar serta bahaya yang luar biasa. Cara menghindari terjadinya kecelakaan sengatan listrik dan kecelakaan kebakaran merupakan masalah terpenting yang harus dipertimbangkan selama pembangunan laboratorium.

  1. Manajemen pemasangan dan penggunaan peralatan listrik di dalam laboratorium harus mematuhi peraturan manajemen penggunaan listrik yang aman. Peralatan laboratorium berdaya tinggi harus menggunakan jalur listrik khusus, dan dilarang keras berbagi jalur dengan jalur pencahayaan, untuk mencegah kebakaran yang disebabkan oleh penggunaan listrik beban lebih.

  2. Kita harus memahami dengan jelas lokasi dan peralatan di dalam laboratorium yang dapat menghasilkan listrik statis; lokasi dan peralatan tersebut harus memiliki penandaan dan peringatan yang jelas, serta tindakan pencegahan yang tepat harus diambil untuk mengatasi bahaya yang mungkin ditimbulkannya.

  3. Sistem tiga fasa lima kabel digunakan untuk mencegah instrumen menjadi beraliran listrik dan mencegah kecelakaan sengatan listrik. Berdasarkan standar bangunan yang relevan, sistem ini terdiri dari tiga kabel fasa, satu kabel tanah, dan satu kabel netral. Bahkan ketika beban tiga fasa sangat tidak seimbang sehingga menyebabkan kabel netral menjadi beraliran listrik, tegangan kabel tanah yang ditanahkan secara independen selalu tetap nol, yang dapat mencegah instrumen menjadi beraliran listrik dan mencegah terjadinya kecelakaan sengatan listrik.

  4. Untuk mencegah kebakaran, diperlukan penguatan rasa tanggung jawab personel laboratorium, namun memastikan tidak ada aliran listrik di laboratorium saat tidak berpenghuni adalah cara yang lebih andal. Setiap laboratorium (termasuk ruang persiapan pendukung dan kantor) memiliki satu sakelar utama, yang memastikan peneliti dapat memutus aliran listrik utama laboratorium dari lokasi terdekat saat meninggalkan laboratorium; peralatan seperti kulkas, inkubator, dan sejenisnya yang tidak dapat diputus aliran listriknya dilengkapi dengan sakelar sirkuit terpisah. Hal ini secara efektif mencegah kebakaran yang disebabkan oleh kelalaian.

VI. Keamanan dan Pengendalian Penggunaan Air

Kecelakaan banjir air dan kecelakaan lain yang disebabkan oleh kebocoran air di laboratorium terjadi dari waktu ke waktu, dan bahaya serta kerugian yang ditimbulkannya seringkali juga sangat serius. Penyebab utamanya adalah kerusakan pada beberapa komponen di sistem pasokan air atau lupa mematikan keran setelah terjadi pemutusan air yang tidak terduga, terutama pada malam hari atau saat hari libur ketika laboratorium tidak berpenghuni.

Pengalaman banyak laboratorium menunjukkan bahwa metode pengendalian yang efektif untuk keamanan pasokan air setiap laboratorium adalah dengan menyediakan satu katup gerbang utama yang mengatur pasokan air seluruh laboratorium. Setiap hari sebelum pulang kerja, orang terakhir yang meninggalkan laboratorium menutup katup gerbang utama, yang dapat memastikan tidak ada kecelakaan kebocoran air yang terjadi di laboratorium. Untuk memungkinkan penanganan jika katup gerbang utama mengalami kegagalan, katup gerbang inspeksi ditambahkan sebelum katup gerbang utama. Selama proses desain konstruksi, terlepas dari apakah sistem pipa utama horizontal atau pipa utama vertikal yang digunakan, setiap laboratorium hanya boleh memiliki satu pipa air utama yang masuk, dengan dua katup gerbang utama yang telah dirangkai secara seri sebelumnya, yang bermanfaat untuk pengendalian dan keamanan penggunaan air laboratorium.

VII. Masalah Lainnya

  1. Setelah laboratorium selesai dibangun, laboratorium tersebut tidak dapat memenuhi kebutuhan nyata klien. Contohnya: setelah laboratorium selesai dibangun, banyak masalah yang ternyata terabaikan dalam desain, termasuk ketidakmampuan memasang instrumen, tidak adanya sumber air atau sumber listrik, atau sambungan yang tidak berada di lokasi terdekat; lantai mudah tergores; alur kerja tidak lancar; ventilasi kurang memadai; ruang tidak cukup; tidak ada peralatan isolasi getaran; perekaman dan pengendalian suhu serta kelembapan tidak dapat beroperasi secara normal; dan bahan dekorasi tidak memenuhi persyaratan.

  2. Nilai penyelesaian akhir laboratorium jauh melebihi anggaran. Ini saat ini merupakan masalah yang paling umum dalam pekerjaan penataan interior laboratorium. Contohnya, sebuah proyek yang dimenangkan dengan nilai 4,8 juta yuan mungkin membutuhkan biaya 6 juta yuan pada saat penyelesaian pembayaran.

  3. Pemeliharaan dan perbaikan laboratorium tidak dapat dilaksanakan secara normal. Ketika laboratorium yang telah rampung dibangun memasuki masa uji coba operasional, banyak masalah dapat ditemukan namun tidak dapat diperbaiki tepat waktu; unit konstruksi sering kali mengklaim bahwa hal ini merupakan masalah desain, sehingga tanggung jawab menjadi tidak jelas. Oleh karena itu, skema desain gratis tidak boleh diadopsi; perusahaan yang memiliki pengalaman desain terkait harus dipekerjakan untuk melakukan desain profesional, kontrak desain harus ditandatangani, dan biaya desain yang wajar harus dibayarkan, guna menghindari kerugian yang lebih besar akibat konstruksi teknik yang tidak rasional di kemudian hari yang disebabkan oleh tergiur desain gratis.

  4. Laboratorium tidak dapat memenuhi kebutuhan pengembangan lebih lanjut. Setelah konstruksi dilaksanakan sesuai gambar desain, laboratorium yang dihasilkan tidak dapat dikembangkan lebih lanjut—misalnya, tidak tersedia ruang untuk instrumen dan peralatan baru, dan antarmuka komputer tidak dipasang, sehingga peralatan tidak dapat memenuhi persyaratan pembangunan berbasis informasi.

  5. Laboratorium tidak memenuhi persyaratan proteksi kebakaran. Sebagian laboratorium dibangun tanpa melalui tinjauan proteksi kebakaran.

  6. Laboratorium memiliki risiko bahaya pekerjaan.