新冠疫情背景下生物医学大型仪器平台安全管理探索

孙凡凡，刘二涛，付伟超，于文颖，王浩雨，梁昊岳*

（1.天津市天运人力资源服务有限公司，天津 300171；2. 中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所），实验血液学国家重点实验室，国家血液系统疾病临床医学研究中心，天津 300020）

0 引言

大型仪器通常指大型精密仪器，在生物医学领域主要包括以流式细胞仪、激光共聚焦显微镜和二代测序仪为代表的高端实验设备。大型仪器共享平台是大型仪器集约化管理的重要场所，为科技进步和技术创新提供了有力的技术支撑作用。大型仪器平台的安全管理关系到实验人员的人身安全和仪器设备的财产安全，具有不容忽视的重要意义。在新冠疫情背景下，仪器平台的安全管理内容涉及人员、设备、环境、试剂和培训等内容，对仪器平台的管理思路和管理方法提出了越来越高的要求。文章结合新冠疫情期间高校实验室的管理经验，以实验血液学国家重点实验室技术平台为例，就生物医学大型仪器平台的安全管理和新冠疫情下大型仪器的维护与监测进行了深入探索与分析。

1 新冠疫情期间大型仪器平台安全管理的主要措施

1.1 人员准入制度

新冠疫情防控期间大型仪器平台应严格把控进出实验室人员的身份。平台内部应制定准入制度，内部人员离津时需经过主管部门审批，返津时需持七日内核酸阴性报告；同时严格控制外部人员（包括仪器维修工程师、外单位研究人员等）进入大型仪器平台的频率，确有必要的需经疫情摸排后才可开展工作，并如实填写疫情防控调查表。一个月内未离津人员需提供健康绿码，外地来津人员需提供七日内核酸阴性报告。无上述证明均不得进入大型仪器平台。

1.2 设备环境要求

大型仪器平台配备多台套大型精密仪器，这些设备对周围环境的要求较高，一般需要配备防潮、防尘和防电磁干扰的环境。此外，环境温度和湿度也影响着大型仪器的正常运转，温度过高会使部件发生膨胀和变形；湿度太大会使金属部件锈蚀进而损坏仪器。磁场干扰也会对大型仪器设备测量的数据结果产生影响，因此仪器设备要远离发电机、变压器等磁性物体。与此同时，大型仪器平台禁止研究人员从事危及公众健康、损害生物资源、破坏生态系统和生物多样性等危害生物安全的生物技术研究活动，并且在条件允许的情况下为仪器运行创造必要的温度、湿度和无菌条件[5，6]。

1.3 规范化管理措施

1.3.1 大型仪器设备管理人员的设置

首先，仪器设备主管由各仪器小组组长担任并明确岗位职责，悉知仪器操作步骤和维护保养流程。同时，仪器设备主管负责将安全制度落实到岗、落实到组员，并且监督和督促仪器使用者严格按照实验要求、实验步骤进行实验，创造安全实验环境。其次，安排并培训一批研究生担任安全值班员，并且对这些值班员进行仪器安全维护流程和仪器设备故障处理方面的培训，确保仪器发生故障时值班员能及时采取应急措施，将对人员、设备和科研工作的伤害降至最低，并且最大限度地保障大型仪器的财产价值。其三，平台组织仪器设备工程师开展日常维护和定期维护，通过不断测试仪器效果将仪器维护到最佳状态，使高校师生及科研人员获得准确的实验数据，并建立测试记录、维护记录及维修记录档案备查。

1.3.2 大型仪器设备预约登记制度和试剂管理规范

大型仪器的使用采取预约登记制度，平台每年面向使用者组织仪器操作考核，考核通过后方可获得在软件上预约仪器的资格。使用者预约成功后不得擅自更改时间。仪器设备主管可以通过管理软件查看预约信息、实验所用试剂种类、试剂名称、试剂使用量等信息。在试剂管理方面，平台根据预约试剂用量、库存量计算后进行采购，入库时针对强腐蚀品、易燃易爆品、剧毒品分别贮存（每种试剂在标管上注明种类及名称并采取双人管理、双锁管理）。每日参考软件上试剂的使用量配备试剂，避免造成浪费[7，8]。

1.3.3 加强大型仪器平台实验用品消毒管理

新冠疫情期间平台加强实验用品规范化管理，在接收高风险地区实验用品时要分类分区单独存放，不与其他物品混放，存放区域应保持良好通风。同时，大型仪器平台应按相关要求对此类实验用品的外包装消杀，使用500mg/L含氯消毒液擦拭或喷洒所有外包装表面，作用15分钟以上再打开使用，如有必要可用清水冲洗去除残留消毒液。大型仪器平台应对此类实验用品存放区域的环境表面，包括接触外包装的地面、墙面、台面等，用500mg/L含氯消毒液擦拭或喷洒消毒，作用30分钟。拆除实验用品包装（含外包装及内包装）时应尽量避免可能产生气溶胶或造成溢撒等操作。接触高风险实验用品的人员要做好个人防护，定期开展核酸检测和健康监测[9]。

1.3.4 加强大型仪器平台环境监测

大型仪器平台在每次实验活动结束后，要及时清理生物安全柜内及实验台面上的物品。同时，对实验台面及环境进行必要的消毒处理，并且定期对实验环境进行终末消毒。按照有关规定，规范地分类收集、包装、暂存、运输、处置大型仪器平台的废弃物。涉及感染性的废弃物，应经过有效消毒处理后，方可移出大型仪器平台。对于大型仪器平台环境中的台面、设备表面和门把手等重点部位，平台管理员应进行环境污染监测，如发现实验环境污染，应立即启动应急处理程序，并及时上报。

1.3.5 大型仪器平台实验中的应急措施

平台结合安全理论知识和工作经验，针对危险因素采取的应急措施做了归纳：首先，部分化学试剂易燃易爆，使用者操作时应避免明火；其次，部分化学试剂具有腐蚀性，皮肤接触到这些试剂会导致化学性烧伤，因此操作者不能用手接触面部，尤其不能接触眼睛、鼻孔、口周围，如果这些区域被污染应立即消毒；其三，高压气体钢瓶移动时应避免碰撞，安装时应避免漏气；其四，仪器设备用电时电线应保持清洁、干燥，并检查绝缘是否良好，发生故障时应先切断电源再进行维修；其五，实验用到的玻璃器皿破损造成划伤时，应先用水冲洗伤口后再消毒上药并包扎好，再将破损器皿用胶布包裹好放到指定处；其六，有些实验进行时会加热液体，操作者应戴好护目镜，并且不应俯视液体，整个加热过程不可离开操作现场。如出现高温烫伤，应在患处涂抹烫伤膏，不可弄破水泡，以免发生感染。虽然实验操作过程中存在一定的风险，但是只要严格遵守操作流程，严于律己，就可以将风险和损失降到最低[10，11]。

1.3.6 加强安全培训和应急演练

大型仪器平台需严格按照相关法律法规、技术标准、操作规范开展相关实验活动。同时，平台应定期开展培训，建立技术档案和培训档案。其中培训内容主要包括：危化品安全使用培训、高压气瓶安全使用培训、高压灭菌设备使用培训、防辐射安全培训和灭火设备安全培训等[5]。大型仪器平台应根据开展实验活动所涉及的化学、生物学特性，结合实验活动项目，开展生物安全风险评估，确定风险点、等级与防控措施。平台应加强安保力量配置，做好应急保障准备。根据生物安全风险评估情况，明确意外事件的应对措施，完善应急预案，定期开展应急演练，提高快速精准应对能力。值得注意的是，大型仪器平台应储备足够的与风险水平相应的防护装备、消毒设备、运输容器、排污抢险救援器材以及监测设备[12]。

1.4 物品管理措施

1.4.1 大型仪器平台的安全设施配置及个人防护

大型仪器平台在运转过程中应配置充足的安全设施和个人防护装备。其中安全设施主要包括：监控设备、实验试剂储存冰箱、危险化学品储存柜、废弃物收集站、疫情期间外来配件储存消毒站、消防喷淋装置、消防灭火器和烟雾报警器等。根据大型仪器平台开展的实验活动，依据相关规范细化人员防护要求，提高人员生物安全意识，加强培训和检查，确保防护装备（如手套、护目镜、防护服、口罩、帽子、鞋等）的正确使用。从事病原微生物实验活动的大型仪器平台按照《大型仪器平台生物安全通用要求》（GB19489-2008）和《病原微生物大型仪器平台生物安全通用准则》（WS233-2017）做好个人防护、出入登记管理和健康监测[13]。

新冠疫情发生以来，大型仪器平台加大了医用物资的投入，为防疫工作打下坚实基础。表1、图1分别是新冠疫情发生的前后6个月内的物资领用对比表和对比图，反映了新冠疫情发生后，平台的医用物资的领用数量明显上升，特别是医用口罩、医用手套等物品的领用数量激增。可以看出，大型仪器平台的安全设施配置及个人防护水平对防疫抗疫发挥着不可替代的作用。

表1 新冠疫情前后医用物资领用表

图1 新冠疫情前后医用物资领用图

2 新冠疫情期间大型仪器设备的保养维护措施

大型仪器设备由很多精密部件组成，结构复杂操作烦琐，因此为保障大型仪器长期稳定使用，平台需要对仪器进行规范化管理和精心维护。仪器设备维护的好坏直接影响到实验数据的准确性，仪器设备良好的运行对获取科研数据起到事半功倍的效果。平台根据仪器的不同类型（如流式细胞仪、激光共聚焦显微镜、双光子显微镜、电子显微镜和细胞测序仪等）进行分类，并分别进行保养和维护。下面以流式细胞仪为例介绍该仪器的生物安全维护方法，包括：每日维护、定期维护和计划外维护[14，15]。

2.1 每日维护

在BD FACSAria III流式细胞仪系统中，使用Clean Flow Cell命令使一管清洗液流过采样线和流动池，此程序可在两种情况下应用，第一种是作为每日维护程序、第二种是出现较差的光学性能需要额外清洁时。表2显示了流式细胞仪每日维护的清洁模式、主要措施和推荐频率。

表2 流式细胞仪每日维护

2.2 定期维护

为了使细胞仪达到最佳状态，流式细胞仪需要按照以下维护计划执行定期维护（表3）。

表3 流式细胞仪定期维护

2.3 计划外维护

除每日维护和定期维护之外，流式细胞仪组件应定期清洁或检查磨损情况，必要时进行配件的更换和保养。表4显示了流式细胞仪在计划外维护中常见的操作程序和推荐频率。值得注意的是，所有与生物样本接触的细胞仪表面都可能传播潜在的致命疾病，所以清洁细胞仪表面时穿戴合适的防护服和手套。为防止电击，在清洁偏转板之前请关闭板电压。为防止电弧（火花），在重新接通极板电压之前，确保极板完全干燥。

表4 流式细胞仪计划外维护

3 大型仪器生物安全管理在新冠疫情中的作用

3.1 新冠疫情期间流式细胞仪的使用时长对比

在新冠疫情期间，以流式平台为例，平台管理员严格按照仪器的维护模式开展维护，不断提升仪器维护水平，使得七台大型流式细胞仪的使用时长不减反增，确保了科研实验有条不紊地开展（表5，图5）。只有建立完整科学的仪器管理制度和程序，才能保证科研实验顺利开展，最大程度地发挥大型仪器设备的作用，为科研工作保驾护航[16]。

表5 流式细胞仪在新冠疫情前，后期使用时长对比

图2 流式细胞仪在新冠疫情前、后期使用时长对比

3.2 新冠疫情期间流式细胞仪的仪器状态监测

基于新冠疫情期间的安全管理措施，流式平台的大型流式细胞仪保持着良好的仪器状态，这一结果体现在仪器的日常监测结果中。图3、图4为BD AriaIII流式细胞仪的Cytometer Setup & Tracking（CST）质控数据结果，其中图3为流式细胞仪的各个通道的光电倍增管电压（Photomultiplier tube voltage，PMT voltage）的优化结果，图4为流式细胞仪的各个通道的线性结果。流式细胞仪单一通道检测结果的准确性与相对标准偏差（Robust spread，RSD）存在负相关的关系。RSD受仪器本身参数、PMT条件、荧光素种类、抗原表达和渗漏等因素影响。荧光素、抗原表达、渗漏通过影响光子信号，进而影响RSD。RSD越高，流式细胞群越松散，分辨率越低，圈门的准确度也随之降低。

从图3中可以观察到，各个通道的PMT voltage越大，RCV越小，RSD越大。这一结果表明随着PMT voltage的升高，RSD也随之升高，进而降低流式检测的效果。从图中可知，在达到Baseline PMT voltage之前，RSD的上升与PMTV的上升基本呈线性关系。然而在达到Baseline PMT voltage之后，RSD会出现显著升高，表示仪器的分辨率和检测准确度明显下降。CST监测为研究者在科研实验中设置合适的电压提供了标准参考值。从图4中观察可知，两黄色竖线之间的范围为偏差的线性范围内，这一结果反映了流式细胞仪的各个通道的线性结果。线性范围之外的点越少，表示线性结果越理想。CST质控数据结果表明，所检测的BD AriaIII流式细胞仪及相关通道工作状态良好，可以满足实验需求。流式细胞仪仪器状态的监测结果表明，大型仪器生物安全管理为保障新冠疫情期间科研工作的顺利开展发挥了不可替代的作用。

图3 BD AriaIII 各通道PMTV优化结果 （a）PE-Cy7（b）PerCP-Cy5-5（c）PE-Texas Red（d）PE（e）FITC（f）APCCy7（g）Alexa Fluor 700（h）APC（i）Indo 1 Blue（j）Indo 1 Violet

图4 BD AriaIII 各通道线性结果 （a）PE-Cy7（b）PerCPCy5-5（c）PE-Texas Red（d）PE（e）FITC（f）APC-Cy7（g）Alexa Fluor 700（h）APC

4 讨论

安全稳定的实验环境和良好的仪器状态是科学研究工作的重要保障。在新冠疫情背景下的生物医学大型仪器平台管理中，安全管理的作用不容忽视。其中，新冠疫情期间大型仪器平台的人员准入制度、设备环境要求、规范化管理措施和物品管理措施等内容的管理经验和新思路为保障平台的安全运行提供了重要支撑。在此基础上，大型仪器设备的保养维护工作为提高仪器的使用效率、减少仪器故障率和提高疫情期间仪器使用者的安全保障率做出了重要贡献。与此同时，大型仪器的功能监测也为科研实验的顺利进行提供了有效支撑。在新冠疫情背景下，大型仪器平台管理人员和科研人员更加深刻认识到，为了保障仪器平台的正常运转，在做好日常工作的同时应居安思危，时刻保持风险意识，切实做好仪器安全管理。在今后的安全管理工作中，平台管理人员应不断探索管理方法，更好地引导实验者全方位地参与到实验室的安全管理工作中来，为生物医学大型仪器平台的建设和管理作出更大贡献。