一种新型生物安全转运箱的研究与设计

杜 鹃，王 馨，李银岚，桂 莉，马 毅（通信作者），刘振宇（通信作者）

（天津国际旅行卫生保健中心 天津海关口岸门诊部，天津 300456）

生物安全是指国家有效防范和应对危险生物因子及相关因素威胁，生物技术能够稳定健康发展，人民生命健康和生态系统相对处于没有危险和不受威胁的状态，生物领域具备维护国家安全和持续发展的能力。生物安全关乎人民生命健康、经济社会发展、社会大局稳定和国家长治久安，是涉及国家和民族生存与发展的大事，所以我国已将生物安全纳入国家安全体系进行系统地规划建设。随着我国生物技术水平的飞速发展和法律体系日臻成熟，近年来全国人大常委会制定了与生物安全相关的多部法律，国务院也出台了多部相关的行政法规、部门规章和规范性文件［1-8］。近日，由全国物流标准化技术委员会（TC269）归口管理、中国物流与采购联合会等45 家企事业单位共同起草的国家标准《医学检验生物样本冷链物流运作规范》（GB/T 42186—2022）正式发布实施，进一步对医学检验生物样本冷链运输进行规范指导［9］。《中华人民共和国生物安全法》自2021 年4 月15 日正式颁布实施，使生物安全被越来越多的公众所了解和重视，进一步提升了生物安全在国民生活中的重要地位。众所周知，病原微生物菌（毒）种和生物样本管理是生物安全的重要领域。海关在日常卫生检疫工作中承担进出境旅客及行李物品的生物样本采集工作，包括但不限于血液、咽拭子、肛拭子、吐泻物、尿液、痘疱液、痘痂、痘疱表皮等不同类型的生物样本。样本中可能含有多种已知或未知病原微生物，具有潜在的生物安全风险。病原微生物是指可以侵犯人、动物引起感染甚至传染病的微生物，包括病毒、细菌、真菌、立克次体、寄生虫等［1］。卫生检疫事业关乎广大人民群众的生命、健康、财产安全，生物样本运输环节若出现样本溢洒、丢失或温度失控导致的结果失真（假阳性/假阴性），都将会对公共卫生造成不良影响，甚至引发严重的公共卫生事件。

我国《传染病防治法》《病原微生物实验室生物安全通用准则》（WS233—2017）等都对传染病菌种、毒种和传染病检测样本的运输及突发事件的应急处置作出了具体、明确的要求。但目前生物样本的运输中仍然存在各类问题［10-11］，其中样本运输过程的安全、防盗、温控等问题尤为突出，这就对生物样本转运箱的功能和性能提出了更高的要求。现有的样本转运箱品大多属于全遮挡包裹结构，存在无法直接查看箱体内部情况的缺陷，一旦发生样本漏装、倾倒、溢洒等突发状况，工作人员无法及时发现，增加了样本交接过程中职业暴露、环境污染等生物安全风险隐患。虽已有部分转运箱设置有观察窗，但光照的持续射入容易造成箱体内部温度发生改变，不利于温度敏感型样本的储运，可直接影响样本质量和检测结果的准确性。因此，为了保证样本完整和质量，样本转运箱可视化及人防技防是亟待改善升级的技术关键因素。

1 设计思路

基于上述要求，本设计从可视化、温控、便携三个角度出发，以安全性作为本设计的首要考量点，兼顾使用者、箱体本身、内部样本以及环境的生物安全。综合考虑生物样本转运箱使用场景中人员、地形、环境等特点，着眼于可能造成风险隐患的危险因素，逐一进行改进。灵活的可视化功能、便于移动和携带是本设计的特色亮点，也是当下样本转运工作中的迫切需求。

2 结构特点

本设计在样本转运箱主体侧壁设计有侧部观察窗，在靠近侧部观察窗的位置设置有第一导轨，第一导轨上滑动设置有第一侧部遮挡板，第一侧部遮挡板在第一导轨上滑动时，可以开启或封闭侧部观察窗。第一导轨外侧对称设置有第二导轨，第二导轨上滑动设置有第二侧部遮挡板。第二侧部遮挡板在第二导轨上滑动时，配合第一侧部遮挡板开启或封闭侧部观察窗。第一侧部遮挡板和第二侧部遮挡板上均设置有凹槽，用于方便移动遮挡板。在样本转运箱把手两侧对称设置两块顶部观察窗，顶部观察窗外侧滑动设置有两块顶部遮挡板。样本转运箱底部设置有滑轮槽，用于放置具有刹车功能的可伸缩滑轮。（见图1～5）。

图1 可视化样本转运箱滑动状态1 结构图

图2 可视化样本转运箱滑动状态2 结构图

图3 可视化样本转运箱全遮蔽状态结构图

图4 可视化样本转运箱顶部观1

图5 可视化样本转运箱顶部观2

无需进行内部观察的工作场景下，第一侧部遮挡板和第二侧部遮挡板对侧部观察窗进行遮挡，避免阳光射入样本转运箱内部，导致其内部温度升高；在需要进行内部观察的工作场景下，滑动第一侧部遮挡板和第二侧部遮挡板开启侧部观察窗，可直接对样本转运箱内部进行观察而无需打开转运箱箱盖；滑动两块顶部遮挡板开启顶部观察窗，扩展视野范围，清除了侧部观察窗的观察死角。在样本转运箱需进行移动时，放下箱体底部可伸缩滑轮可进行地面上的推拉等操作，也可借助刹车功能随时进行制动，避免在坡面上停留等特殊情况时发生非控制的移动。

3 讨论

3.1 优点优势

本设计兼顾样本转运箱的不同使用场景，如：样本转运箱内情况检查、样本清点核对、样本转运箱短距离移动、样本转运箱车载运输等。根据不同场景的实际使用需求设计了可以开启/闭合的观察窗和可伸缩的箱底滑轮，方便在不开启箱盖的情况下直接查看箱内样本情况，观察结束后可关闭观察窗最大限度保证储运温度；在短距离移动时底部滑轮减轻样本转运人员的工作强度，节省人力。由于样本转运箱的携带方式主要以手提、背挎、搬抬、推拉为主，故将箱体底部滑轮设计为具有刹车功能的可伸缩飞机轮，增加其实用性和普适性，在手提、背挎、搬抬及车载运输时可收起滑轮减小箱体体积的同时也避免突出的滑轮阻碍作业、防止车载运输过程中的位移滑动；在需进行推拉时放开滑轮，如遇在坡面上暂停等特殊情况也可利用刹车功能进行制动，避免箱体产生非控制的移动。

3.2 应用前景

按照生物样品冷链运输的通用要求，在样本转运过程中，样本转运人员要对样本转运箱内温度［12］、样本转运箱内样本状态等进行实时、适时的监控和检查，确保突发意外情况时能够及时进行应急处置［13-15］。新冠病毒样本转运多呈小批量、高频次，样本转运箱作为此过程中至关重要的耗材之一，其安全性、功能性和耐用性缺一不可。本文设计的新型可视化生物样本转运箱可以有效降低使用人员职业暴露风险和环境污染风险，保证了新冠样本转运途中的安全完整和样本质量，在节省人力的同时更为新冠检测后续环节节约了宝贵的时间。

3.3 完善建议

本文中样本转运箱的设计增设了观察窗、导轨、遮挡板和可伸缩飞机轮，一定程度上会增加样本转运箱的自重，缩小样本转运箱内部容积，这是否能够满足当前样本转运工作需求、是否符合样本转运人员的操作习惯，是后期完善改进的重点。另外在人性化设计方面也应予以更多考量，例如改进现有箱体弧度和其外部的提手设计，使其更加符合人体工学特点。由于从事样本转运工作的人员大多处于35 岁以下，可利用《中国成年人人体尺寸（GB/T 10000—1988）》［16］标准中26～35 岁区间的男性和女性人体尺寸作为后续改进优化的参考值。

目前，医药冷链物流领域已经初见物联网技术的身影［17］，利用先进的RFID（radio frequency identification，射频识别或称无线射频识别）技术、温度传感器技术、GPS（global positioning system，全球定位系统）技术、无线通讯技术等可对冷藏药品的质量进行运输过程中的实时监控、透明化管理和全链条追溯［12］。这或许也可以为今后生物安全样本转运箱的开发和设计提供一些新的思路。