Phần 2 Phân tích các vấn đề phổ biến trong thiết kế và thi công phòng thí nghiệm y tế

I. Các vấn đề cần lưu ý trong kỹ thuật phòng sạch

1. Các vấn đề dễ xảy ra trong kỹ thuật phòng sạch

(1) Vi khuẩn và bụi trong không khí bị màng lọc giữ lại không thể bị tiêu diệt, và ở điều kiện nhiệt độ, độ ẩm phù hợp chúng dễ dàng sinh sôi nảy nở tự do, gây ra hiện tượng ô nhiễm, phát triển nấm mốc và các hiện tượng tương tự; việc tiếp tục sử dụng rất dễ dẫn đến ô nhiễm thứ cấp.

(2) Do ô nhiễm không khí nghiêm trọng, màng lọc rất dễ bị tắc nghẽn và phải thay thế thường xuyên, dẫn đến chi phí vận hành cao và phức tạp.

(3) Mặc dù việc dựa vào màng lọc hiệu quả cao giải quyết được vấn đề độ sạch, song mùi hôi của các khí độc hại bên trong phòng sạch cũng như ô nhiễm hóa học do chính hệ thống thanh lọc tạo ra không thể được giải quyết.

2. Giải pháp

Tủ khử trùng và thanh lọc tĩnh điện được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn, khử trùng và loại bỏ bụi trong không khí. Điện trường trong tủ khử trùng và thanh lọc tĩnh điện sử dụng điện trường tĩnh điện hai vùng kiểu kim lỗ tròn và kiểu thanh tổ ong; hai vùng này là vùng phân cực và vùng thu bụi. Khi không khí được đưa từ ống thông gió đi qua điện trường tĩnh điện hai vùng, các chất ô nhiễm như vi khuẩn và bụi trong không khí trước tiên bị điện trường tĩnh điện phân cực. Do bản thân nang vi khuẩn mang điện tích âm, nó được nạp thêm điện tích âm năng lượng cao khi đi qua vùng phân cực tĩnh điện. Khi các chất ô nhiễm mang điện tích âm như vi khuẩn và virus đi vào vùng thu bụi có điện trường dương thông qua hệ thống, chúng ngay lập tức bị các tấm thu bụi dương của vùng thu bụi hút và thu gom mạnh mẽ. Dưới tác dụng của điện cực dương, các nang bị phá vỡ và tiêu diệt tức thì, từ đó đạt được mục đích khử trùng và diệt khuẩn. Đồng thời, điện trường tĩnh điện tạo ra tác dụng hút, thu gom và kết tụ mạnh mẽ đối với bụi trong không khí, giúp bảo vệ hiệu quả màng lọc hiệu quả cao và kéo dài tuổi thọ của nó. Tủ có thể được tháo ra thuận tiện, và sau khi tủ thanh lọc được làm sạch có thể sử dụng lại nhiều lần, giảm chi phí vận hành của hệ thống.

Công nghệ lưới titan-carbon và quang xúc tác được áp dụng để loại bỏ khí độc hại và mùi hôi. Quang xúc tác là vật liệu hoạt tính titan dioxide kích thước nano; nó được phủ lên bề mặt chất nền và tạo thành màng mỏng sau khi sấy khô. Dưới tác dụng của ánh sáng, nó tạo ra chức năng phân hủy xúc tác mạnh mẽ: có thể phân hủy hiệu quả các khí độc hại trong không khí, tiêu diệt hiệu quả nhiều loại vi khuẩn với tỷ lệ kháng khuẩn lên tới 99,99%, đồng thời phân hủy và làm vô hiệu hóa độc tố do vi khuẩn hoặc nấm giải phóng; đồng thời nó cũng có các chức năng như khử mùi và chống bám bẩn.

II. Các vấn đề cần lưu ý trong thiết kế và thi công kỹ thuật phòng sạch

Trong những năm gần đây, Trung Quốc đã xây dựng một số phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp BSL-3, một số trong đó thành công, nhưng thực tế cũng có một số phòng có khiếm khuyết nhất định, chủ yếu là do đơn vị xây dựng không nắm rõ các điểm kỹ thuật quan trọng của phòng thí nghiệm an toàn sinh học. Do đó, mặc dù họ đã sử dụng nhiều vật liệu xây dựng hạng cao và đắt tiền, các phòng thí nghiệm vẫn không đáp ứng được yêu cầu. Bản vẽ thiết kế do một số công ty cung cấp về bản chất là phòng thí nghiệm áp suất âm thông thường, hoàn toàn không thể đáp ứng yêu cầu của phòng thí nghiệm an toàn sinh học.

1. Hệ thống điều hòa không khí và thông gió

Tổ chức luồng không khí bên trong phòng thí nghiệm an toàn sinh học phải hợp lý, tránh có quá nhiều góc chết. Các phòng thí nghiệm an toàn sinh học yêu cầu luồng không khí phải di chuyển từ vùng sạch sang vùng bị ô nhiễm. Vị trí các cửa cấp khí và cửa thải khí trong nhà phải giảm thiểu tối đa không gian mà luồng không khí bị ứ đọng, đồng thời các cửa thải khí trong nhà phải được đặt tại khu vực nguy hiểm nhất, bố trí ở một phía không có vật cản.

Vị trí lắp đặt các bộ lọc trong hệ thống thải khí phải hợp lý và thuận tiện cho việc kiểm tra rò rỉ và thay thế. Không nên lắp đặt các bộ lọc hiệu suất cao tại đầu áp suất dương của quạt thải khí, vì cách làm này vừa không bảo vệ được quạt, vừa không đáp ứng yêu cầu đoạn thải khí bị ô nhiễm phải chịu áp suất âm.

Không nên lắp đặt máy lạnh treo tường hoặc máy lạnh đứng trong phòng thí nghiệm, vì bộ trao đổi nhiệt bên trong máy lạnh thực chất là nơi sinh sôi của vi sinh vật, sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường phòng thí nghiệm.

Một số đơn vị thi công không lắp máy lạnh treo tường hay máy lạnh đứng bên trong phòng thí nghiệm mà lắp chúng ở các phòng liền kề và sử dụng ống dẫn khí để cấp khí. Tuy nhiên, do các phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp cao phải sử dụng quạt luồng không khí một chiều, trong khi bộ trao đổi nhiệt của máy lạnh thông thường được thiết kế cho không khí tuần hoàn trong nhà, không thể đạt được chênh lệch enthalpi lớn theo yêu cầu của luồng không khí một chiều; thêm vào đó, để giảm chi phí, công suất thiết bị không có khoảng dự phòng, nên hoàn toàn không thể đạt được nhiệt độ trong nhà theo yêu cầu. Thực hiện thí nghiệm tại phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp cao đòi hỏi phải mặc quần áo bảo hộ đặc biệt, đôi khi mặc nhiều lớp; nếu nhiệt độ không đáp ứng yêu cầu, người thực hiện thí nghiệm sẽ cảm thấy khó chịu.

Hệ thống thải khí phải được lắp đặt các bộ lọc hiệu suất cao, không thể chỉ dựa vào việc thải khí ở độ cao lớn. Một số đơn vị thiết kế hoặc thi công có hiểu biết chưa đầy đủ về thải khí tốc độ cao, cho rằng thải khí tốc độ cao nghĩa là tốc độ không khí trong ống dẫn thải khí phải vượt quá 13 m/s. Kết quả là lực cản thải khí lớn, không thể đạt được lưu lượng thải khí theo yêu cầu, gây rất nhiều khó khăn cho việc duy trì áp suất âm trong nhà theo tiêu chuẩn; hoặc áp suất quạt thải khí quá lớn, đồng thời làm tăng tiếng ồn và mức tiêu thụ điện năng.

2. Vấn đề dự phòng thiết bị

Các phòng thí nghiệm an toàn sinh học BSL-3 và BSL-4 phải được trang bị nguồn điện dự phòng. Ví dụ, phòng thí nghiệm an toàn sinh học BSL-3 yêu cầu hai đường cấp điện độc lập hoặc một tổ máy phát điện dự phòng, trong khi phòng thí nghiệm an toàn sinh học BSL-4 yêu cầu thêm nguồn điện dự phòng thứ ba. Nếu không có đủ điều kiện, phải lắp thêm bộ cung cấp điện không gián đoạn (UPS), với công suất cấp điện yêu cầu không dưới 45 phút.

Các phòng thí nghiệm an toàn sinh học BSL-3 và BSL-4 phải được trang bị quạt thải khí; điều này nhằm đảm bảo áp suất âm bên trong phòng thí nghiệm được duy trì trong mọi tình huống. Khi một quạt thải khí gặp sự cố, quạt thải khí dự phòng phải có khả năng tự động đi vào hoạt động.

3. Chức năng điều chỉnh và kiểm soát hệ thống

Để đảm bảo chặt chẽ chênh lệch áp suất và độ dốc áp suất giữa các khu vực chức năng khác nhau bên trong phòng thí nghiệm, cần lắp đặt các thiết bị điều chỉnh lưu lượng không khí cần thiết và van lưu lượng không khí không đổi trên hệ thống cấp khí và thải khí, thay vì sử dụng các van điều chỉnh thông thường để thay thế.

4. Chú trọng kiểm tra công trình

Sau khi phòng thí nghiệm an toàn sinh học được hoàn thành, trước hết phải được kiểm tra bởi tổ chức kiểm tra được ủy quyền quốc gia; đây là một bước rất quan trọng. Nội dung kiểm tra phải bao gồm nhiều khía cạnh như độ kín khí của phòng thí nghiệm, giá trị áp suất âm giữa các phòng, hướng luồng không khí, kiểm tra rò rỉ bộ lọc hiệu suất cao, phân loại độ sạch và hệ thống điều khiển tự động.

5. Các điểm lưu ý khác

Nghiêm cấm xây dựng phòng thí nghiệm an toàn sinh học dưới dạng phòng thí nghiệm áp suất dương; phải lắp đặt van ngăn lửa theo quy định; nghiêm cấm dùng bàn làm việc sạch thay thế tủ an toàn sinh học; và nghiêm cấm dùng hệ thống thải khí của tủ an toàn thay thế hệ thống thải khí của phòng thí nghiệm. Bàn làm việc sạch thông thường và tủ an toàn sinh học có nguyên lý hoạt động và công dụng hoàn toàn khác nhau, hoàn toàn không thể bảo vệ cơ thể người khỏi nhiễm vi sinh vật, điều này cực kỳ nguy hiểm.

III. Vấn đề xử lý “ba chất thải”

Công việc hàng ngày của các phòng thí nghiệm thường xuyên tạo ra và thải ra một số chất khí, lỏng hoặc rắn độc hại. Nếu không có các biện pháp bảo vệ và phương pháp xử lý nhất định, những chất này sẽ gây ra hậu quả bất lợi cho con người và môi trường. “Ba chất thải” của phòng thí nghiệm có đặc điểm là số lượng nhỏ, chủng loại đa dạng và phân tán tương đối, không dễ xử lý. Nhiều phòng thí nghiệm xử lý “ba chất thải” không tốt, thậm chí một số phòng còn không xử lý gì cả.

  1. Nước thải phòng thí nghiệm: Thành phần của nước thải phòng thí nghiệm phức tạp và thay đổi đa dạng. Một phương pháp xử lý đơn giản và khả thi là xây dựng bể chứa nước thải, trong đó nước thải axit và nước thải kiềm được trung hòa; điều chỉnh pH của nước thải về mức kiềm nhẹ, thêm chất keo tụ để lắng, sau đó nước thải nổi có thể thải trực tiếp hoặc đưa vào mạng lưới đường ống nước thải. Chất lắng sau khi được xử lý sẽ được tiêu hủy dưới dạng chất thải rắn.

  2. Khí thải phòng thí nghiệm: Khí thải phòng thí nghiệm chủ yếu có hai loại chính: sương axit và khí hữu cơ. Các thao tác tạo ra hai loại ô nhiễm này tốt nhất nên được thực hiện trong các tủ hút khí độc khác nhau. Khí sương axit được xử lý bằng tháp hấp thụ dung dịch nước kiềm; bơm phun của tháp hấp thụ liên động với công tắc tủ hút khí độc, và dung dịch nước trong tháp hấp thụ được lắp đặt thiết bị giám sát pH. Khí thải hữu cơ có thể được xử lý bằng thiết bị hấp phụ hiệu quả cao.

IV. Các hạn chế tồn tại trong xây dựng và cải tạo

  1. Quy hoạch diện tích phòng thí nghiệm chưa đủ hợp lý. Ví dụ: phân tích thông thường và phân tích bằng dụng cụ dùng chung một phòng, khu vực lưu trữ mẫu và lưu trữ thuốc thử dùng chung một phòng hoặc không được ngăn cách nghiêm ngặt, khu vực văn phòng và khu vực thí nghiệm chồng chéo lên nhau.

  2. Việc lựa chọn thiết bị điều hòa không khí không hợp lý hoặc lắp đặt chưa đạt yêu cầu; thậm chí trong một số trường hợp còn gây ra hiện tượng nước nhỏ giọt phía trên bàn đặt dụng cụ thí nghiệm.

  3. Thiết bị cửa thổi khí của hệ thống điều hòa không khí bố trí không hợp lý, các cửa thổi khí hướng thẳng vào dụng cụ và thiết bị, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của chúng.

  4. Hệ thống thải khí và hút khói được thiết kế kém chất lượng và không hiệu quả.

  5. Các đường dây cấp điện không tách riêng điện mạnh, điện yếu và nguồn điện cấp cho dụng cụ.

  6. Dây nối đất của các dụng cụ chính xác không đáp ứng yêu cầu.

  7. Việc chăm sóc nhân văn chưa đủ. Không cung cấp nơi lưu trữ cho đồ dùng cá nhân của nhân viên, chẳng hạn như giường nghỉ trưa và bát cơm.

  8. Thiết kế tổng thể thiếu tầm nhìn dài hạn, không cân nhắc đồng bộ các hạng mục mạng lưới, điện thoại, giám sát, phòng cháy chữa cháy và kiểm soát ra vào.

  9. Đầu tư cho các cơ sở vật chất bảo vệ môi trường chưa đủ; thậm chí trong một số trường hợp chúng còn không được đưa vào thiết kế.

  10. Do thiết kế chưa đủ kỹ lưỡng, có quá nhiều hạng mục được thêm vào hoặc thay thế trong quá trình thi công, khiến ngân sách vượt quá quá nhiều.

V. An toàn điện

Tai nạn điện giật và tai nạn hỏa hoạn thỉnh thoảng vẫn xảy ra trong các phòng thí nghiệm, và thiệt hại từ mỗi vụ tai nạn luôn cực kỳ nặng nề, mức độ nguy hại rất lớn. Làm thế nào để tránh xảy ra tai nạn điện giật và tai nạn hỏa hoạn là vấn đề hàng đầu cần được cân nhắc trong quá trình xây dựng phòng thí nghiệm.

  1. Việc lắp đặt và quản lý sử dụng thiết bị điện trong phòng thí nghiệm phải tuân thủ các quy định quản lý sử dụng điện an toàn. Thiết bị phòng thí nghiệm công suất lớn phải sử dụng đường dây điện chuyên dụng, nghiêm cấm dùng chung với đường dây chiếu sáng, để phòng ngừa cháy nổ do sử dụng điện quá tải.

  2. Phải nắm rõ các vị trí và thiết bị trong phòng thí nghiệm có thể phát sinh tĩnh điện; các vị trí và thiết bị này phải có biển báo và cảnh báo rõ ràng, đồng thời phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa phù hợp đối với các mối nguy hiểm mà chúng có thể gây ra.

  3. Hệ thống năm dây ba pha được sử dụng để ngăn ngừa thiết bị bị nhiễm điện và phòng tránh tai nạn điện giật. Theo các tiêu chuẩn xây dựng liên quan, hệ thống này bao gồm ba dây pha, một dây nối đất và một dây trung tính. Ngay cả khi tải ba pha mất cân bằng nghiêm trọng khiến dây trung tính có điện, điện áp của dây nối đất tiếp địa độc lập luôn duy trì bằng không, do đó có thể ngăn ngừa thiết bị bị nhiễm điện và tránh xảy ra tai nạn điện giật.

  4. Để loại bỏ nguy cơ cháy nổ, việc nâng cao tinh thần trách nhiệm của nhân viên phòng thí nghiệm là cần thiết, nhưng việc đảm bảo phòng thí nghiệm không còn điện khi không có người sử dụng lại đáng tin cậy hơn. Mỗi phòng thí nghiệm (bao gồm cả phòng chuẩn bị và phòng làm việc phụ trợ) đều có một công tắc tổng, đảm bảo người làm thí nghiệm có thể cắt nguồn điện tổng của phòng thí nghiệm ở vị trí gần nhất khi rời đi; các thiết bị không thể ngắt điện như tủ lạnh, tủ ấm và các thiết bị tương tự được lắp đặt công tắc mạch điện riêng. Điều này giúp phòng ngừa hiệu quả cháy nổ do sơ suất.

VI. An toàn và kiểm soát sử dụng nước

Các tai nạn ngập nước và các sự cố khác do rò rỉ nước trong phòng thí nghiệm xảy ra thường xuyên, và mức độ nguy hiểm cũng như thiệt hại mà chúng gây ra thường rất nghiêm trọng. Nguyên nhân chủ yếu là do một số bộ phận trong hệ thống cấp nước bị hỏng hoặc do quên tắt vòi nước sau khi cắt nước đột xuất, đặc biệt là vào ban đêm hoặc các ngày lễ khi phòng thí nghiệm không có người.

Kinh nghiệm của nhiều phòng thí nghiệm cho thấy, phương pháp kiểm soát hiệu quả đối với an toàn cấp nước của mỗi phòng thí nghiệm là lắp đặt một van cổng tổng để điều khiển việc cấp nước cho toàn bộ phòng thí nghiệm. Mỗi ngày trước khi tan làm, người cuối cùng rời phòng thí nghiệm sẽ đóng van cổng tổng, điều này có thể đảm bảo không xảy ra tai nạn rò rỉ nước trong phòng thí nghiệm. Để thuận tiện cho việc xử lý sự cố của van cổng tổng, một van cổng kiểm tra được lắp thêm phía trước van cổng tổng. Trong quá trình thiết kế thi công, cho dù áp dụng hệ thống ống chính ngang hay ống chính đứng, mỗi phòng thí nghiệm chỉ nên được dẫn vào một ống nước chính, với hai van cổng tổng được kết nối nối tiếp sẵn, điều này có lợi cho việc kiểm soát và đảm bảo an toàn sử dụng nước của phòng thí nghiệm.

VII. Các vấn đề khác

  1. Sau khi hoàn thành, phòng thí nghiệm không đáp ứng được nhu cầu thực tế của khách hàng. Ví dụ: sau khi phòng thí nghiệm hoàn thành, người ta phát hiện nhiều vấn đề đã bị bỏ qua trong khâu thiết kế, bao gồm không thể lắp đặt thiết bị đo đạc, không có nguồn nước hoặc nguồn điện, hoặc cổng kết nối không nằm ở vị trí gần đó; sàn nhà dễ bị trầy xước; quy trình làm việc không thông suốt; hệ thống thông gió không đủ; không gian không đáp ứng; không có thiết bị cách rung; việc ghi chép và kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm không thể hoạt động bình thường; và vật liệu trang trí không đạt yêu cầu.

  2. Giá trị quyết toán cuối cùng của phòng thí nghiệm vượt xa ngân sách. Đây hiện là vấn đề phổ biến nhất trong lĩnh vực hoàn thiện nội thất phòng thí nghiệm. Ví dụ, một dự án có giá trúng thầu 4,8 triệu nhân dân tệ có thể cần tới 6 triệu nhân dân tệ khi quyết toán.

  3. Việc bảo trì và sửa chữa phòng thí nghiệm không thể tiến hành bình thường. Khi phòng thí nghiệm đã hoàn thành đi vào vận hành thử nghiệm, nhiều vấn đề có thể được phát hiện nhưng không thể khắc phục kịp thời; các đơn vị thi công thường khẳng định đây là vấn đề thiết kế, và trách nhiệm không rõ ràng. Do đó, không nên áp dụng phương án thiết kế miễn phí; phải thuê một công ty có kinh nghiệm thiết kế liên quan để thực hiện thiết kế chuyên nghiệp, phải ký hợp đồng thiết kế và trả phí thiết kế hợp lý, để tránh những tổn thất lớn hơn từ việc xây dựng công trình không hợp lý sau này do tham lam thiết kế miễn phí gây ra.

  4. Phòng thí nghiệm không đáp ứng nhu cầu phát triển thêm. Sau khi xây dựng theo bản vẽ thiết kế, phòng thí nghiệm hình thành không thể phát triển thêm—ví dụ, không có không gian dành cho dụng cụ và thiết bị mới, đồng thời không lắp đặt giao diện máy tính, do đó các thiết bị không thể đáp ứng yêu cầu xây dựng thông tin hóa.

  5. Phòng thí nghiệm không đáp ứng yêu cầu phòng cháy chữa cháy. Một số phòng thí nghiệm được xây dựng mà không trải qua thẩm định phòng cháy chữa cháy.

  6. Phòng thí nghiệm tồn tại rủi ro nguy hại nghề nghiệp.