Hệ thống cấp nguồn phòng thí nghiệm y tế

[Hình: Sơ đồ mặt bằng bố trí cấp và hồi khí của phòng thí nghiệm y tế. Sơ đồ bản vẽ đường màu, bao gồm phòng giặt ủi, phòng rửa, tủ khí sạch, phòng dự trữ, phòng chuẩn bị, phòng nuôi cấy 3, phòng nuôi cấy 2, phòng kiểm soát chất lượng, phòng thay đồ thứ hai, khu vực thay giày, hành lang khu vực chung, phòng phân phối điện, kho vật tư tiêu hao, phòng kiểm nghiệm 1, phòng chuẩn bị, phòng phân tách tế bào, phòng nuôi cấy 1, cùng hành lang sạch, hành lang chất thải, v.v.; góc dưới bên trái có bảng chú giải cửa gió và van điều tiết lưu lượng khí, bên phải có các ghi chú.]

Ghi chú: Mỗi cửa cấp khí HEPA được trang bị van điều tiết lưu lượng khí có kích thước ống dẫn tương ứng; mỗi nhánh hồi khí được trang bị van điều tiết lưu lượng khí có kích thước ống dẫn tương ứng.

Hình 6-34 Bố trí cấp và hồi khí

[Hình: Sơ đồ mặt bằng bố trí khí thải của phòng thí nghiệm y tế. Sơ đồ bản vẽ đường màu có cấu trúc phòng tương tự hình trên, bao gồm phòng giặt ủi, phòng rửa, tủ khí sạch, phòng dự trữ, phòng chuẩn bị, phòng nuôi cấy 3, phòng nuôi cấy 2, phòng kiểm soát chất lượng, phòng thay đồ thứ hai, khu vực thay giày, phòng máy, hành lang khu vực chung, phòng phân phối điện, kho lưu trữ, phòng nuôi cấy 1, phòng phân tách tế bào 2, phòng phân tách tế bào 1, phòng chuẩn bị, phòng kiểm nghiệm 1, phòng kiểm nghiệm 2, cùng hành lang sạch, hành lang chất thải, v.v.; góc dưới bên trái có bảng chú giải.]

Hình 6-35 Bố trí khí thải

Phần 4 Hệ thống cấp điện phòng thí nghiệm y tế

Một tòa nhà phòng thí nghiệm chứa nhiều loại phòng thí nghiệm cùng thiết bị và dụng cụ khác nhau. Ngoài việc duy trì nguồn điện cho môi trường đặc thù của phòng thí nghiệm, hệ thống cấp điện còn phải đáp ứng yêu cầu điện đặc biệt của các thiết bị hiện có và trong tương lai. Đối với các thiết bị có máy nén như máy ly tâm, tủ lạnh, tủ đông nhiệt độ thấp, dòng điện cần thiết khi động cơ khởi động thường gấp nhiều lần dòng điện hoạt động, thời điểm khởi động thường gây ra biến động điện áp trên đường dây đó; nếu nhiều thiết bị công suất cao được kết nối vào cùng một đường dây, các thiết bị có thể hoạt động bất thường. Các thiết bị vi điện tử như máy kiểm tra điện vi sinh, máy phân tích sinh hóa, máy phân tích máu và máy tính có yêu cầu tương đối cao về chất lượng điện; việc khởi động thường xuyên các thiết bị công suất cao tạo ra xung điện áp, dễ làm hỏng linh kiện hoặc gây ra các lỗi như biến động số đọc, mất dữ liệu, v.v. Do đó, thiết kế hệ thống cấp điện của tòa nhà phòng thí nghiệm không chỉ phải dự trữ công suất dư thừa đủ để đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai, mà còn phải cung cấp nguồn điện ổn áp, không bị gián đoạn. Do tính chất đặc thù của phòng thí nghiệm, hệ thống cấp điện của tòa nhà phòng thí nghiệm có đặc điểm riêng về nguồn điện, hệ thống dây dẫn, chiếu sáng và an toàn. Mức tiêu thụ điện của tòa nhà phòng thí nghiệm thường cao hơn gấp đôi mức tiêu thụ điện hiện có.

I. Nguồn điện phòng thí nghiệm

Nguồn điện cấp cho phòng thí nghiệm không gián đoạn và được ổn áp là yếu tố quan trọng đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định. Để tránh tình trạng điện áp lưới không ổn định hoặc mất điện đột ngột ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của phòng thí nghiệm, người ta thường lắp đặt nguồn điện dự phòng và bộ ổn áp. Bộ lưu điện UPS là loại được sử dụng phổ biến nhất trong các phòng thí nghiệm, được chia thành hai loại: loại thứ nhất là UPS thông thường, chỉ cung cấp điện không gián đoạn chứ không có chức năng ổn áp; loại thứ hai là UPS trực tuyến, vừa cung cấp điện không gián đoạn vừa thực hiện ổn áp. Có thể lựa chọn loại bộ lưu điện UPS phù hợp tùy theo điều kiện thực tế và yêu cầu của từng thiết bị.

II. Hệ thống dây điện cấp nguồn phòng thí nghiệm

1. Để ngăn các thiết bị công suất lớn gây nhiễu lẫn nhau trong quá trình hoạt động, thường sẽ bố trí mạch điện riêng cho mỗi thiết bị công suất lớn; các thiết bị vi điện tử và thiết bị điện công suất lớn không được dùng chung một mạch điện.

2. Các thiết bị chính xác yêu cầu nguồn điện không gián đoạn phải được trang bị bộ lưu điện UPS có chức năng ổn áp; các phòng thí nghiệm yêu cầu điện không gián đoạn như phòng nuôi cấy và phòng thí nghiệm an toàn sinh học phải sử dụng nguồn điện riêng có bảo vệ kép.

3. Mỗi phòng thí nghiệm phải được cấp nguồn điện ba pha và một pha, đồng thời lắp công tắc điều khiển nguồn chính ở vị trí gần cửa phòng thí nghiệm, thuận tiện cho việc đi dây từ hành lang, công tác bảo trì và thao tác bật/tắt nguồn điện của cả phòng. Các thiết bị phải duy trì trạng thái chờ sau khi thí nghiệm kết thúc phải được kết nối với mạch cấp nguồn riêng, để hoạt động không bị ảnh hưởng khi tắt nguồn chính của phòng thí nghiệm.

4. Cần xem xét đầy đủ nhu cầu sử dụng điện và số lượng ổ cắm mà tất cả thiết bị phòng thí nghiệm yêu cầu; bàn thí nghiệm phải được lắp đặt một số lượng nhất định ổ cắm điện ba pha và một pha; mạch điện cấp cho ổ cắm phải có thiết bị bảo vệ rò rỉ điện; ổ cắm phải được đặt ở vị trí cách xa bồn rửa.

5. Hệ thống cấp nguồn được thiết kế phải xem xét đầy đủ yếu tố bố trí hợp lý, đảm bảo sử dụng an toàn và thuận tiện; ngoài việc đáp ứng nhu cầu hiện tại, còn phải tính đến sự phát triển của phòng thí nghiệm trong tương lai, có dự trữ đủ năng lực mở rộng để đáp ứng các nhu cầu của phòng thí nghiệm.

6. Tại các vị trí ẩm ướt, vị trí có khí hoặc hơi ăn mòn, và vị trí có nguy cơ cháy nổ, phải lựa chọn thiết bị phân phối điện có hiệu năng bảo vệ tương ứng.

7. Do phòng thí nghiệm hóa học có chứa khí ăn mòn, dây dẫn phân phối điện phải sử dụng loại dây lõi đồng. Phòng thí nghiệm vật lý có thể sử dụng dây dẫn lõi nhôm.

8. Hệ thống nối đất của phòng thí nghiệm có vai trò đảm bảo an toàn cá nhân và duy trì hoạt động bình thường của thiết bị. Các loại nối đất phổ biến bao gồm nối đất bảo vệ an toàn, nối đất chống tĩnh điện, nối đất DC và nối đất chống sét.

9. Trường hợp tòa nhà (phòng) thí nghiệm khoa học được cấp nguồn có hai mức điện áp hoặc tần số khác nhau trở lên, tốt nhất nên lắp đặt các thiết bị bảo vệ phân phối riêng biệt, có sự phân biệt hoặc đánh dấu rõ ràng. Trường hợp sử dụng cùng một thiết bị bảo vệ phân phối, phải đảm bảo cách ly vật lý tốt. Các đường dây có điện áp hoặc tần số khác nhau phải được đi riêng và không được đặt trong cùng một ống dẫn dây. Dây điện của cùng một thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất của phòng thí nghiệm và các mạch điều khiển không có yêu cầu chống nhiễu có thể được đặt trong cùng một ống dẫn.

10. Đối với các tòa nhà thí nghiệm khoa học cao tầng hoặc nhiều tầng có nhiều mạch điện, các đoạn dây đi theo phương thẳng đứng tốt nhất nên được đặt trong giếng ống. Hệ thống cáp điện lực và cáp điện áp thấp (ELV) tốt nhất nên có giếng ống riêng. Trường hợp đặt trong cùng một giếng ống, chúng phải được lắp đặt ở các phía đối diện của giếng. Xem Hình 6-36, 6-37 và 6-38.

[Hình: Bản vẽ thiết kế hệ thống phân phối điện ổ cắm sàn phòng thí nghiệm (bản vẽ mặt bằng CAD, bao gồm bố trí phòng thí nghiệm/phòng phụ trợ, đường cấp phân phối và mạch điện ổ cắm, giếng ống, và chú thích kích thước/trục)] Hình 6-36 Bản vẽ thiết kế phân phối điện ổ cắm phòng thí nghiệm

[Hình ảnh: Bản vẽ thiết kế phân phối ổ cắm UPS phòng thí nghiệm; bố cục phòng thí nghiệm toàn tầng, bao gồm khu vực phòng thí nghiệm, phòng phụ trợ, phòng thay đồ/nhà vệ sinh/cầu thang và thang máy, cùng các đường dây phân phối ổ cắm UPS màu đỏ, có kèm kích thước và nhãn phòng.]

Hình 6-37 Bản vẽ thiết kế phân phối ổ cắm UPS phòng thí nghiệm

[Hình ảnh: Bản vẽ thiết kế hệ thống điện áp thấp (ELV) phòng thí nghiệm — bao gồm phòng nuôi cấy vi khuẩn, phòng cấy giống, phòng chuẩn bị thuốc thử, phòng chuẩn bị mẫu, khu vực khuếch đại gen, phòng rửa, khu vực/phòng đệm/phòng chuẩn bị phòng thí nghiệm HIV, ngân hàng máu, khu vực phát quang, khu vực miễn dịch học, khu vực hóa sinh, khu vực xét nghiệm phân và nước tiểu thông thường, khu vực xét nghiệm lâm sàng, bộ phận tiếp nhận mẫu, phòng tiếp nhận dịch cơ thể, khu vực lấy máu, phòng trực, khu vực xử lý trước, văn phòng bác sĩ, kho lưu trữ thuốc thử, kho chứa, phòng vệ sinh, phòng họp, văn phòng giám đốc, phòng thay đồ nam/nữ, cầu thang, thang máy rác thải, và bức tường kính cong ở phía dưới; các điểm thông tin/điện thoại ELV (ví dụ: 2T, T+F, 2T+2F, 4T+F) và khay cáp kích thước 200×100 được đánh dấu trong hình.]

Hình 6-38 Bản vẽ thiết kế hệ thống điện áp thấp (ELV) phòng thí nghiệm

III. Chiếu sáng phòng thí nghiệm

1. Số lượng thiết bị chiếu sáng phòng thí nghiệm

Số lượng thiết bị chiếu sáng cần thiết trong phòng thí nghiệm được xác định bởi các yếu tố sau: loại công việc, màu sắc bàn làm việc, màu sắc trần và tường của phòng làm việc, khoảng cách giữa hệ thống chiếu sáng cố định và bề mặt làm việc, cũng như kích thước không gian cần chiếu sáng.

Sau khi đã xác định các yếu tố trên và tiêu chuẩn độ rọi yêu cầu, có thể lựa chọn một số lượng thiết bị chiếu sáng nhất định đáp ứng tiêu chuẩn độ rọi, như được trình bày trong Bảng 6-8.

Bảng 6-8 Tiêu chuẩn độ rọi phòng thí nghiệm

2. Vị trí lắp đặt thiết bị chiếu sáng phòng thí nghiệm

Thiết bị chiếu sáng nên được lắp đặt vuông góc hoặc theo đường chéo so với bề mặt làm việc; cách làm này vừa thống nhất bố cục vừa loại bỏ bóng đổ do các vật thể gây ra. Việc lắp đặt chiếu sáng song song với bề mặt làm việc thường tạo ra bóng đổ từ nhân viên làm việc tại bàn và từ các tủ phía trên bàn. Ở những vị trí không có tủ phía trên bề mặt làm việc, thiết bị chiếu sáng có thể được lắp đặt song song với bề mặt làm việc hoặc ngay phía trên phía làm việc của bề mặt.

Bề mặt bàn làm việc màu đen hoặc bề mặt mờ không phải màu trắng giúp giảm hiệu quả ánh sáng phản chiếu và ánh sáng chói, từ đó làm giảm mỏi mắt.

Có nhiều cách lắp đặt đèn chiếu sáng, bao gồm loại âm trần (ẩn), bán âm trần, treo, gắn tường, để bàn và loại dành cho hành lang. Các kiểu lắp đặt khác nhau tạo ra sự phân bố ánh sáng khác nhau. Việc kết hợp đèn chiếu sáng cố định với chiếu sáng nhấn, chiếu sáng điểm, chiếu sáng cường độ cao và chiếu sáng mục đích đặc biệt có thể biến một phòng làm việc thông thường trở nên thoải mái, hấp dẫn và dễ chịu về mặt thị giác.

3. Lựa chọn loại thiết bị chiếu sáng phòng thí nghiệm

Đèn huỳnh quang thường được khuyến nghị sử dụng cho chiếu sáng phòng thí nghiệm: chúng có tuổi thọ cao, diện tích phát sáng lớn, hiệu suất phát sáng cao và tỏa nhiệt thấp. Trong các phòng thí nghiệm hóa học phân tích, khi đánh giá điểm cuối đổi màu của chất chỉ thị chuẩn độ thể tích bằng mắt thường, có thể lắp đặt đèn huỳnh quang tại vị trí thao tác. Trong các phòng thí nghiệm có yêu cầu nghiêm ngặt về nhiễu điện từ, không nên sử dụng đèn phóng điện khí. Trong các phòng thí nghiệm phóng xạ, phòng vô trùng, phòng thí nghiệm vi sinh vật lây nhiễm và các phòng thí nghiệm xử lý chất gây ung thư hoặc chất độc hại, phải sử dụng đèn chiếu sáng sạch lắp âm trần, hệ thống dây điện phải được giấu kín ở mức có thể, và công tắc đèn phải được lắp đặt ở hành lang bên ngoài. Khu vực phòng thí nghiệm dùng để phân lập vi sinh vật và thí nghiệm sinh học phân tử phải bảo vệ hiệu quả nhân viên và mẫu vật khỏi bị ô nhiễm; đèn tia cực tím (UV) là thiết bị khử trùng được sử dụng phổ biến nhất. Đèn UV cố định lắp trên trần nhẵn phải cách sàn không quá 2,1 m, và số lượng đèn UV phải được xác định theo không gian phòng thí nghiệm. Khi sử dụng thiết bị chiếu sáng UV, phải xác nhận rằng bề mặt vật thể (ví dụ: lớp phủ bề mặt tường, bề mặt làm việc) có thể chịu được tác dụng tẩy trắng của tia UV. Công tắc điều khiển phải được đặt bên ngoài cửa và tách biệt với công tắc điều khiển chiếu sáng thông thường; lối vào phòng thí nghiệm phải có tín hiệu chiếu sáng dạng văn bản cho biết trạng thái hoạt động của phòng thí nghiệm; tại các vị trí ẩm ướt, vị trí có khí và hơi ăn mòn, và vị trí có nguy cơ cháy nổ, phải lựa chọn đèn chiếu sáng có hiệu suất bảo vệ tương ứng; đèn chỉ dẫn sơ tán phải được lắp đặt tại lối thoát an toàn và dọc theo tuyến đường sơ tán để nhân viên sơ tán có thể thoát ra nhanh chóng trong trường hợp khẩn cấp; phải cung cấp chiếu sáng trong không gian dịch vụ đường ống và được cấp điện bằng mạch nhánh riêng biệt hoặc hộp phân phối (bảng điện) chuyên dụng. Xem Hình 6-39, 6-40, 6-41 và 6-42.

[Hình: Bản vẽ thiết kế phân phối điện chiếu sáng phòng thí nghiệm]

Hình 6-39 Bản vẽ thiết kế phân phối điện chiếu sáng phòng thí nghiệm

[Hình: Sơ đồ một dây của hệ thống phân phối điện phòng thí nghiệm và bảng lịch trình mạch; bên trái thể hiện nguồn cấp vào, chuyển đổi nguồn kép, đo lường và chống sét của hộp phân phối 2AL2; bên phải là bảng lịch trình mạch ra 1WL1–1WL26]

Hình 6-40 Sơ đồ hệ thống phân phối điện phòng thí nghiệm 1

Hộp phân phối: 2AL2, 56,0 kW

Chú thích trên sơ đồ một dây bên trái:

• Đường dây vào (dự phòng): WDZBYJ-4×50+E25 → NSX160N-3P/125A+MX
• Đường dây vào: WDZBYJ-4×50+E25 → NSX160N-3P/125A+MX; C65H-4P/50A
• Công tắc chuyển đổi nguồn kép: WTS-A-160A/4P
• Đo lường/đếm điện: V, A, Wh; PD800H-H14; BH-0.66 150/5; WEFPT-125ZR; EFP
• Bảo vệ tăng áp đột biến: PRD-4P, In = 40 kA
• Chú thích bên cạnh aptomat: có bộ ngắt kích thích song song, tự ngắt kết nối trong trường hợp cháy
• Chú thích bên dưới sơ đồ: Nguồn cấp điện cho thiết bị sẽ được thiết kế riêng ở giai đoạn thứ hai bởi hộp phân phối và ổ cắm điện.

Bảng lịch trình mạch bên phải:

[Hình: Sơ đồ một dây của hệ thống phân phối điện áp thấp phòng thí nghiệm, có chú thích “Hình 6-41 Sơ đồ hệ thống phân phối điện phòng thí nghiệm 2”]

[Hình: Sơ đồ một dây của hệ thống phân phối điện áp thấp phòng thí nghiệm, có chú thích “Hình 6-42 Sơ đồ hệ thống phân phối điện phòng thí nghiệm 3”]

IV. Nguồn cấp UPS cho phòng thí nghiệm

Việc vận hành bình thường của thiết bị y tế bệnh viện phải được đảm bảo bởi nguồn cấp điện ổn định, đáng tin cậy; chất lượng nguồn cấp điện ảnh hưởng trực tiếp đến việc sử dụng bình thường của thiết bị y tế, và đặc biệt các thiết bị y tế lớn, cao cấp, chính xác có yêu cầu cao hơn về chất lượng nguồn cấp điện.

UPS (Hệ thống điện không gián đoạn/Nguồn cấp điện không gián đoạn) là nguồn cấp điện không gián đoạn điện áp không đổi, tần số không đổi, chứa thiết bị lưu trữ năng lượng, với bộ biến tần là thành phần chính. Nguyên lý đơn giản của UPS này là: sau khi điện lưới đi vào UPS, nó được chỉnh lưu thành dòng điện một chiều; một nhánh cấp cho bộ sạc để sạc pin, và nhánh còn lại cung cấp điện áp một chiều cho bộ biến tần hoạt động; bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều 50 Hz sạch, ổn định điện áp, ổn định tần số để cấp cho tải. Khi điện lưới bất thường hoặc bị gián đoạn, bộ biến tần được cấp điện bởi pin và tiếp tục hoạt động, do đó bộ biến tần luôn hoạt động và điện được cấp cho thiết bị mà không bị gián đoạn. Ban đầu UPS chủ yếu được sử dụng để cấp điện cho hệ thống máy tính; ngày nay các bệnh viện cũng sử dụng UPS làm nguồn cấp điện cho các thiết bị y tế tương đối quan trọng. Một lượng lớn thiết bị chính xác được sử dụng trong ngành y tế, và lưới điện công cộng thường gặp nhiều sự cố trong giờ cao điểm tiêu thụ điện, chẳng hạn như tăng áp đột biến, xung điện áp, quá độ điện áp, quá áp hoặc thấp áp, cùng tình trạng gián đoạn nguồn điện. Những sự cố này rất nghiêm trọng, gây cản trở lớn cho các thiết bị điện như hệ thống máy tính, thiết bị y tế, thiết bị truyền thông và thiết bị điện tử, dễ gây hỏng hóc thiết bị và mất dữ liệu, đồng thời mang lại thiệt hại kinh tế nghiêm trọng và sự bất tiện trong công việc cho người sử dụng. Hoạt động bình thường của các thiết bị nghiên cứu y tế và sinh học phải được đảm bảo bởi nguồn cung cấp điện ổn định và đáng tin cậy, vì chất lượng nguồn điện ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của thiết bị y tế; đặc biệt các thiết bị nghiên cứu y tế và sinh học quy mô lớn, cao cấp, chính xác, tiên tiến lại có yêu cầu cao hơn về chất lượng nguồn cung cấp điện. Do đó, hệ thống lưu điện UPS ổn định và đáng tin cậy, với tư cách là nguồn điện hiệu suất cao, có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị y tế và thiết bị y sinh học. Xem Hình 6-43.

[Hình: Bản vẽ thiết kế phân phối điện ổ cắm UPS của phòng thí nghiệm — bản vẽ mặt bằng kiến trúc màu được phân chia thành các khu vực: phòng nuôi cấy vi khuẩn, phòng cấy chủng, khu vực chuẩn bị thuốc thử, khu vực chuẩn bị bệnh phẩm, khu vực khuếch đại gen, phòng rửa, khu vực phòng thí nghiệm HIV/khu vực đệm/khu vực chuẩn bị, phòng máy xử lý nước, kho lạnh, khu vực lấy máu, phòng tiếp nhận dịch thể cơ thể, khu vực phát quang, miễn dịch học, hóa sinh, xét nghiệm lâm sàng, phòng họp, phòng giám đốc, phòng thay đồ nam, phòng thay đồ nữ, khu vực tiền xử lý, phòng bác sĩ, phòng trực, khu vực tiếp nhận bệnh phẩm, kho lưu trữ thuốc thử, kho chứa, phòng dọn dẹp vệ sinh, nhà vệ sinh nam/nữ, thang máy chở rác thải và các khu vực khác; đường dây phân phối điện được thể hiện bằng màu đỏ, vị trí thiết bị/ổ cắm UPS được đánh dấu tại nhiều vị trí, và kích thước được ghi chú xung quanh chu vi.]

Hình 6-43 Bản vẽ thiết kế phân phối điện ổ cắm UPS của phòng thí nghiệm