临床实验室生物危害评估及生物安全水平

September25,2003

SARSworkcontinuesdespitelabinfection

ASingaporeanresearchinstitutelinkedtotheworld'smostrecentSARScaseofa27-year-oldmaninfectionwillabandonitsworkonthecoronavirus.

Inappropriatelaboratoryproceduresandacross-contaminationofWestNilevirussampleswiththeSARScoronavirusinthelaboratoryledtotheinfectionofthedoctoralstudent.AnofficialfromChina'sMinistryofScienceandTechnologysaidChina'sresearchintotheSARSvirusandotheraspectsofthediseasewouldnotbeaffectedbytheaccidentinSingapore.现在是1页\一共有76页\编辑于星期三OfficialsConcernedAboutSARSInfectionsbyLabContaminationTheNewYorkTimesLastweek,aWorldHealthOrganizationcommitteethatinvestigatedthecaseconcludedthatthestudentmostlikelybecameinfectedinAugustthroughcontaminationinalaboratorywhereheworkedonanothervirus.“Inappropriatelaboratorystandardsandacross-contaminationofWestNilevirussampleswithSARScoronavirusinthelaboratoryledtotheinfection……

theChineseUniversityofHongKonghaltedworkongrowingtheSARSvirusforsomeequipmenttheyuseddidnotmeetsecuritystandards.现在是2页\一共有76页\编辑于星期三Instituteisolatedforsuspectedlabinfection(Xinhua)Updated:2004-04-2709:00SinceApril22,ChinahasreportedtwodiagnosedandsixsuspectedSARScasesinBeijingandeastChina'sAnhuiprovince.TheInstituteofVirologyundertheChineseCenterforDiseasePreventionandControlhasbeenisolatedandallstaffincontactwiththeaffectedareashavebeenquarantined.现在是3页\一共有76页\编辑于星期三职业暴露与感染实验室工作可能发生职业暴露职业暴露可能发生感染现在是4页\一共有76页\编辑于星期三实验室获得性感染指实验室工作等活动过程中导致的工作人员及相关人员的感染，其中大约2/3的实验室获得性感染与直接接触、使用含有传染性病原体的标本或生物材料等有关Pike对3921例报告的实验室感染分析表明，其中59%源自研究性实验室，17%发生在临床诊断性实验室其中气溶胶是最主要的传播途径，在实验室意外引起的感染中70%是由喷溅、针刺或切割伤所致现在是5页\一共有76页\编辑于星期三常见的实验室感染Mostfrequentlyreportedlaboratory-acquiredinfectionsintheUnitedStatesandGreatBritain

totalno.(%)ofcasesreportedfor:InfectionUSUSANDworldGreatbritainNACDBrucellosis274(9.4)423(10.8)2(10.8)18(52.9)Qfever184(6.3)278(7.1)0Typhoidfever292(10.0)256(6.5)3(3.2)Hepatitis126(4.3)234(6.0)19(20.0)Tularemia129(4.4)225(5.7)0Tuberculosis174(6.0)176(4.5)24(25.3)4(11.8)Dermatomycosis84(2.9)161(4.1)02(5.9)Venezuelanequine118(4.1)141(3.6)0encephalitisTyphus82(2.8)124(3.2)0Psittacosis70(2.4)116(3.0)04(11.8)Coccidioidomycosis108(3.7)93(2.4)0Streptococcalinfection67(2.3)78(2.0)3(3.2)Histoplasmosis81(2.8)71(1.8)0Lptospirosis43(1.5)87(2.2)03(8.8)Salmonellosis54(1.9)48(1.2)11(11.6)1(2.9)Shigellosis54(1.9)58(1.5)26(27.4)Allreportedinfections291239219534AdaptedfromD.L.Sewell,Clinicalmicrobiologyreviews,1995,389-405现在是6页\一共有76页\编辑于星期三实验室获得性感染的病原体分布大多数实验室获得性感染由细菌43%病毒27%立克次体15%真菌9%

衣原体3.3%寄生虫2.9%FromD.L.Sewell,Clin.Microb.Reviews,1995,8:389-405现在是7页\一共有76页\编辑于星期三实验室职业暴露感染的途径实验室职业暴露可发生在实验室工作或逗留的任何时间呼吸道吸入经口摄入针刺或锐器刺伤接种皮肤、粘膜污染叮咬现在是8页\一共有76页\编辑于星期三呼吸道传播呼吸道传播的微生物主要存在于气溶胶中并可引起人类感染举例：结核分枝杆菌炭疽杆菌SARS冠状病毒

……现在是9页\一共有76页\编辑于星期三呼吸道传播气溶胶（aerosol)是指固体或液体微粒稳定地悬浮于气体介质中形成的胶溶状态分散体系其中的气体介质为连续相，通常为空气其中的微粒为分散相，成份复杂，大小不一，其粒径一般为0.001-10μm(0.001-100μm)现在是10页\一共有76页\编辑于星期三呼吸道传播按微粒的性质液体气溶胶----雾固体气溶胶----常简称为气溶胶现在是11页\一共有76页\编辑于星期三呼吸道传播按微粒的大小粒径＜10μm的称为可吸入颗粒，又因其重量轻，在空气中漂浮的时间长而称为飘尘粒径＞10μm的因重力作用而迅速下沉而成为降尘现在是12页\一共有76页\编辑于星期三呼吸道传播微生物气溶胶粒子直径＞10μm，一般被阻留在鼻腔内粒子直径5-10μm，可到达支气管粒子直径＜5μm，可进入细支气管和肺泡粒子直径越小，其到达的部位越深，小于1μm的粒子在肺泡内沉积率最高粒子直径＜0.4μm可自由进出肺泡现在是13页\一共有76页\编辑于星期三呼吸道传播气溶胶可在实验室内长时间漂浮并随气流在室内流动工作人员在实验室内工作，甚或逗留期间通过吸入含有致病微生物的气溶胶颗粒发生暴露并可致感染现在是14页\一共有76页\编辑于星期三消化道摄入传播经消化道摄入传播的微生物主要存在于粪便、食物等中，可引起人类消化道感染举例：志贺菌属细菌沙门菌属细菌葡萄球菌属细菌现在是15页\一共有76页\编辑于星期三消化道摄入传播经消化道摄入传播的胃肠道感染可发生在无意识的手-口途径污染时传染性液体喷溅入口时在实验室进食、饮水时口吸移液管时

……现在是16页\一共有76页\编辑于星期三消化道摄入传播实验室感染的发生率(Utah)志贺菌临床实验室感染0.7‰志贺菌临床微生物实验室感染5.4‰实验室感染的发生率(Britain)志贺菌临床实验室感染0.322‰沙门菌临床实验室感染0.137‰其他肠道致病菌如弧菌属细菌、弯曲菌属细菌及大肠埃希菌等的实验室感染率极低现在是17页\一共有76页\编辑于星期三经血传播经血传播的微生物是存在于血液中并可引起人类疾病的生物病原体举例：HBVHCVHIV疟原虫梅毒螺旋体

……现在是18页\一共有76页\编辑于星期三经血传播被经血传播的病原体感染的患者血液、或有可见的血污染的体液；以及精液、阴道分泌物、关节液、内脏器官周围液体等可传播血传病原体经血传播而致的感染主要发生在针刺意外时锐器刺伤时蚊虫、动物叮咬时破损的皮肤或粘膜污染时……现在是19页\一共有76页\编辑于星期三职业HIV感染OccupationallyacquiredAIDScasesorHIVinfectionsreportedtiCDCthrough1992

OccupationNo.(%)ofoccupationaltransmissionsLaboratorytechnician25(24.8)Nurse26(25.7)Physician13(12.8)Medicaltechnician/paramedic7(6.9)Dentist/dentaltechnician6(5.9)Healthaide/attendant6(5.9)Housekeeper/maintenanceworker6(5.9)Morguetechnician3(3.0)Technician/therapist3(3.0)Respiratorytherapist2(2.0)Surgicaltechnician2(2.0)OtherHCW2(2.0)Total101

AdaptedfromD.L.Sewell,Clinicalmicrobiologyreviews,1995,389-405现在是20页\一共有76页\编辑于星期三临床实验室内小气候临床实验室由于其规模、建筑布局、周围环境、内部分隔、设备、人员拥挤程度及通风条件等的不同而有不同的室内小气候，并可能导致实验室内病原体的浓度增加,使实验室内感染机会明显大于室外现在是21页\一共有76页\编辑于星期三临床实验室内小气候临床实验室在工作过程中可能造成实验室环境的污染，如离心、混匀、接种、制片、移液、加样等均可产生气溶胶污染，标本喷溅等可直接污染皮肤粘膜及实验台面和地面等另外，啮齿动物、昆虫等也都可携带并传播微生物病原体，给实验室工作人员健康带来威胁现在是22页\一共有76页\编辑于星期三临床实验室内小气候不同于研究型实验室，临床实验室的标本或生物材料中可能携带的潜在病原微生物往往是未知而多样的根据处理和检测的标本不同、检测目的和方法不同，临床实验室藏匿的具有潜在感染能力的微生物的种类、数量和存在形式亦不同现在是23页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估评估应从三个方面予以考量微生物的致病性和流行性实验室环境及实验室操作的特殊性实验室工作人员的免疫状态现在是24页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估微生物的致病性和流行性实验室获得性感染的发生情况社区获得性感染的发生情况(其流行潜力和感染发病剂量)实验室和社区传播途径、宿主范围实验室环境中的存活能力感染的严重程度（如发病率与病死率）和是否有可及的治疗、预防措施现在是25页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估微生物的致病性毒力和感染剂量①促进定植的因子②逃逸宿主免疫系统并促进组织入侵的因子③引起宿主组织损伤的因子暴露的后果发病率和死亡率

现在是26页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估微生物的流行性传播途径自然传播途径和实验室传播途径宿主和宿主免疫力群体免疫力预防和治疗有效性和可及性现在是27页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估病原微生物危险度分级WHO&通用要求危险度1~4级(渐高)条例危险度一~四类（渐低）危险度1级无或极低的个体和群体危险危险度2级个体危险中等，群体危险低危险度3级个体危险高，群体危险低危险度4级个体和群体危险均高现在是28页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估人间传染的病原微生物名录示例

Easternequineencephalitisvirus，东方马脑炎病毒，披膜病毒科，第一类病毒培养

BSL-3；动物感染实验

BSL-3；未经培养的感染材料的操作

BSL-3；灭活材料的操作

BSL-2；无感染性材料的操作

BSL-1Highpathogenicavianinfluenzavirus，高致病性禽流感病毒，正粘病毒科，第二类病毒培养

BSL-3；动物感染实验

BSL-3；未经培养的感染材料的操作

BSL-2；灭活材料的操作

BSL-1；无感染性材料的操作

BSL-1现在是29页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估未经培养的感染性材料的操作：指未经培养的感染性材料在采用可靠的方法灭活前进行的病毒抗原检测、血清学检测、核酸检测、生化分析等操作。未经可靠灭活或固定的人和动物组织标本隐含病毒量较高，其操作的防护级别应比照病毒培养现在是30页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估细菌/第二类炭疽芽孢杆菌BSL-3布鲁氏菌属BSL-3牛型分枝杆菌BSL-3结核分枝杆菌BSL-3鼠疫耶尔森菌BSL-3霍乱弧菌BSL-2立克次体属BSL-3大量活菌操作:实验操作涉及“大量”病原菌的制备，或易产生气溶胶的操作（如病原菌离心、冻干等）现在是31页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估我国尚未发现或已经宣布消灭的微生物属于第一类现在是32页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估感染性微生物的危险度等级分类为实验室生物危害评估和为确立对特定病原体的生物安全防护水平奠定了基础对实验室操作和实验室环境的评估应充分注意临床实验室感染性材料中致病微生物在包括定性和定量方面的不确定性，注意实验室规模、人员组成及人员在生物安全方面的工作经验等现在是33页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估实验室操作产生气溶胶刺伤、切割伤喷溅污染进食饮水病原微生物的浓度

……现在是34页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估实验室环境建筑布局周围环境内部分割换气通风清洁消毒现在是35页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物危害评估实验室工作人员的免疫状态一般健康状况针对特定疾病的特异免疫状态乙型肝炎群体免疫力个体免疫力现在是36页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护水平根据使用的一级和二级防护屏障的不同，实验室生物安全防护水平（biosafetylevel,BSL）分为四级。按防护水平由低到高排列即：一级生物安全水平（BSL-1）二级生物安全水平（BSL-2）三级生物安全水平（BSL-3）四级生物安全水平（BSL-4）现在是37页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护水平一级防护屏障是指生物安全柜和个人防护装备等构成的防护屏障二级防护屏障是指实验室的设施结构和通风系统等构成的防护屏障现在是38页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护水平不同级别的生物安全防护实验室都是基于确保处理特定传染性病原体时的工作人员和环境的安全而进行设计的现在是39页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护水平BSL-1是围护屏障水平和生物安全级别最低的生物实验室，在该级别实验室中进行的操作都是在室内开放空间进行的在其中活动所涉及的生物因子应是已知不引起健康成人感染的微生物但是应注意这些微生物也许有可能引起幼儿、老人或免疫抑制患者的机会感染

现在是40页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护水平BSL-2主要用于处理中度危险的病原体，如沙门菌属和乙型肝炎病毒等这些病原体可能通过意外的经口摄入或经皮肤、粘膜暴露而感染在遵守标准操作程序的情况下，这些病原体的处理可在开放实验台进行但是，如预期有发生喷溅或可产生气溶胶时应使用生物安全柜等

现在是41页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护水平BSL-3是为应对主要通过气溶胶传播的病原微生物如结核分枝杆菌等的实验室操作而设计的BSL-3有严格的操作规程和程序，使用一级和二级防护屏障，同时对于诸如通风系统都有特殊的要求现在是42页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护水平BSL-4用于可引起致命疾病的病原体的处理和实验操作这些病原体（如出血热病毒）可能通过气溶胶传播的或者没有有效的疫苗预防或没有有效的治疗方法BSL-4实验室的实验操作一般地应在Ⅲ级生物安全柜内进行，或由身着正压防护服的工作人员进行操作处理BSL-4实验室应是完全独立的实验室，其通风系统和废弃物处理亦应完全独立现在是43页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护水平实验室生物安全防护可粗略的分为呼吸道传播微生物的防护（主要指对气溶胶的防护）其他途径传播微生物的防护（主要指经血液、经消化道或经啮齿动物等途径传播的微生物的防护）现在是44页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护

一级防护屏障现在是45页\一共有76页\编辑于星期三个体防护装备

装备避免的危害安全性特征实验服、隔离衣、连体衣污染衣服·背面开口·罩在日常服装外塑料围裙污染衣服·防水鞋袜碰撞和喷溅·不露脚趾护目镜碰撞和喷溅·防碰撞镜片（必须有视力校正或外戴视力校正眼镜）·侧面有护罩安全眼镜碰撞·防碰撞镜片（必须有视力校正）·侧面有护罩面罩碰撞和喷溅·罩住整个面部·发生意外时易于取下现在是46页\一共有76页\编辑于星期三个体防护装备装备避免的危害安全性特征防毒面具吸入气溶胶·在设计上包括一次性使用的、整个面部或一半面部空气净化的、整个面部或加罩的动力空气净化（poweredairpurifying，PAPR）的以及供气的防毒面具手套直接接触微生物·得到微生物学认可的一次性乳划破胶、乙烯树脂或聚腈类材料·保护手·网孔结构

现在是47页\一共有76页\编辑于星期三A：前开口B：窗口C：排风HEPA过滤器D：压力排风系统不能对实验样品进行保护Ⅰ级生物安全柜原理图安全柜内的空气可以通过HEPA过滤器按下列方式排出：（a）排到实验室中，然后再通过实验室排风系统排到建筑物外面（b）通过建筑物的排风系统排到建筑物外面（c）直接排到建筑物外面现在是48页\一共有76页\编辑于星期三Ⅱ级生物安全柜Ⅱ级生物安全柜在设计上不但能提供个体防护，而且能保护工作台面的物品不受房间空气的污染Ⅱ级生物安全柜有四种不同的类型（分别为A1、A2、B1和B2型），它们不同于Ⅰ级生物安全柜之处为，只让经HEPA过滤的（无菌的）空气流过工作台面Ⅱ级生物安全柜可用于操作危险度2级和3级的感染性物质在使用正压防护服的条件下，Ⅱ级生物安全柜也可用于操作危险度4级的感染性物质现在是49页\一共有76页\编辑于星期三Ⅱ级A1型生物安全柜原理图A：前开口B：窗口C：排风HEPA过滤器D：后面的压力排风系统E：供风HEPA过滤器F：风机现在是50页\一共有76页\编辑于星期三Ⅱ级B1型生物安全柜原理图A：前开口B：窗口C：排风HEPA过滤器D：供风HEPA过滤器E：负压压力排风系统F：风机G：送风HEPA过滤器安全柜需要有与建筑物排风系统相连接的排风接口现在是51页\一共有76页\编辑于星期三Ⅲ级生物安全柜A：用于连接等臂长手套的舱孔B：窗口C：两个排风HEPA过滤器D：送风HEPA过滤器E：双开门高压灭菌器或传递箱F：化学浸泡槽安全柜需要有与独立的建筑物排风系统相连接的排风接口现在是52页\一共有76页\编辑于星期三Ⅲ及生物安全柜Ⅲ及生物安全柜的所有接口都是密封的其送风经HEPA过滤，排风经两个HEPA过滤有一个专门的外置排风系统控制气流，是安全柜内部始终处于负压状态（约124.5Pa）只有通过连接在安全柜上的橡胶手套，手才能伸入安全柜现在是53页\一共有76页\编辑于星期三生物安全柜的选择现在是54页\一共有76页\编辑于星期三生物安全柜的选择

保护类型生物安全柜的选择个体防护，针对危险度1～3级微生物Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级生物安全柜个体防护，针对危险度4级微生物，Ⅲ级生物安全柜手套箱型实验室个体防护，针对危险度4级微生物，Ⅰ级、Ⅱ级生物安全柜防护服型实验室实验对象保护Ⅱ级生物安全柜，柜内气流是层流的Ⅲ级生物安全柜少量挥发性放射性核素∕化学品的防护Ⅱ级B1型生物安全柜，外排风式Ⅱ级A2型生物安全柜挥发性放射性核素∕化学品的防护Ⅰ级、Ⅱ级B2型、Ⅲ级生物安全柜现在是55页\一共有76页\编辑于星期三生物安全柜的选择生物安全柜避免的危害安全性特征

Ⅰ级气溶胶和喷溅·尽量减小工作入口处向内的气流（正面气流速度）排风经充分过滤·不能保护操作对象Ⅱ级气溶胶和喷溅·尽量减小工作窗口处向内的气流（正面气流速度）。排风经充分过滤·可以保护操作对象Ⅲ级气溶胶和喷溅·最高防护·如果内部为层流气流，则可以保护操作对象现在是56页\一共有76页\编辑于星期三负压柔性薄膜隔离装置是一种对生物学危害性材料提供最佳防护的基本防护装置。该装置可以装在移动架上，将工作空间用透明聚氯乙烯（PVC）完全包裹起来悬挂在钢架结构上，并使隔离装置的内压始终维持在低于大气压力的水平。该装置入口处的空气要经一个HEPA过滤器过滤，而出口处的空气则要通过两个HEPA过滤器过滤该隔离装置可以配备培养箱、显微镜和其他实验室仪器，例如离心机、动物笼具、加热设备实验物品通过进样和取样口运输操作时戴套袖外加一次性手套隔离装置内的压力要安装压力计进行检测在常规的生物安全柜不能或不适合安装或维护的现场，可以采用柔性薄膜隔离装置来进行高危险生物体（危险度3级或4级）的操作现在是57页\一共有76页\编辑于星期三实验室生物安全防护

二级防护屏障现在是58页\一共有76页\编辑于星期三二级防护屏障实验室的设施包括如消防、应急供电、应急淋浴以及洗眼设施等实验室的结构通风系统等现在是59页\一共有76页\编辑于星期三AmIatRisk?Askyouthefollowingquestions:HaveIbeenassignedataskthatrequiredmetocontacthumanbloodorotherbodyfluids(withorwithoutglovesorfaceprotection)?HaveIeverreceivedasplashorspillofhumanbloodorbodyfluidsonmyskinorclothingwhenIwasdoingajobthatIwasassigned?IsitpossiblethatIwouldgethumanbloodorbodyfluidsonmyskinorclothingbydoingmyregularjobassignments?现在是60页\一共有76页\编辑于星期三临床实验室岗位安全风险静脉采血岗位针刺接种：注射器针头刺伤，特别是在采集患者血液以后的针头刺伤可能使被刺伤者发生职业暴露。采血者刺伤自己的风险较大喷溅或泼洒污染：可能由于针头意外脱掉而发生血液喷溅，也可能由于容器倾倒而出现血液泼洒，这两种情况均可造成皮肤或粘膜污染暴露气溶胶污染：在拔出采血针头时、在向容器内注入血液时，特别是在注入血液时发生针头脱落可形成大量的气溶胶粒子，易造成呼吸暴露现在是61页\一共有76页\编辑于星期三临床实验室岗位安全风险呼吸道标本采集岗位飞沫和气溶胶污染：呼吸道标本采集，特别是拭子标本采集及气管切开部位取分泌物时，可自患者口腔或气管切开处喷出大量飞沫及气溶胶表面污染：痰标本采集可能污染标本容器外表面现在是62页\一共有76页\编辑于星期三临床实验室岗位安全风险标本运送岗位院内标本运送过程中，一般致病微生物可能通过经口、经粘膜或破损皮肤等途径导致传染的发生泄露和泼洒污染：容器破裂可造成标本泄露污染环境和运送人员或其他人员；容器倾倒可造成标本泼洒而致环境和人员污染容器表面污染：标本采集时或发生泄露、泼洒时可导致容器外表面污染而具有潜在危害现在是63页\一共有76页\编辑于星期三临床实验室岗位安全风险高致病性微生物标本运送的生物安全风险气溶胶污染：泄露、泼洒、挤压等各种原因造成的气溶胶污染是高致病性微生物临床标本运输过程中的最大风险诸如泄露、泼洒及表面污染等其他风险现在是64页\一共有76页\编辑于星期三临床实验室岗位安全风险标本接收岗位主要是运送标本泄露、泼洒及容器外表面污染造成的工作人员接触污染，一般情况下工作人员须穿工作服、戴手套上岗在疑为高致病性病原体感染