第二节 生物样本库的设施环境
一、名词解释及答案
1.不间断电源
2.环境监测系统
3.静态液氮保存期
4.静态液氮蒸发率
【答案】
1.不间断电源：
英文全称为uninterruptible power supply，简称UPS，又称“备用电池”，是一种在输入电源或主电源发生故障时向负载提供应急电源的电气设备。
2.环境监测系统：
英文全称为environmental monitoring system，是指自动化的中央控制的监控系统，主要是监控环境变化及在远程访问电子数据库和其安全性方面出现异常时发出警报。
3.静态液氮保存期：
英文全称为static liquid nitrogen holding time，在标准状态（大气压101.325kPa，环境温度20℃）下，容器中充入液氮预冷并达到平衡后，且液氮充满率为100%，静态放置至液氮全部蒸发完的天数。
4.静态液氮蒸发率：
英文全称为static liquid nitrogen evaporation rate，容器在规定的充满率下，静置达到热平衡后，24小时内自然蒸发损失的液氮质量和与内胆有效容积下盛装液氮的质量百分比，换算为标准状态下（大气压101.325kPa，环境温度20℃）下的蒸发率值。
二、填空题及答案
1.在氧含量低或者有害气体产生的区域内需安装________和________。
2.在使用液氮（LN2）罐及干冰的区域，应有良好的通风和监测以保证足够的________水平。
3.使用工作照明时应考虑光源是否影响样本质量或贮存条件，在冷冻样本附近使用_______或其他________的灯。
4.在使用液氮的区域，建议地面使用________材料，如果使用________，液氮溅至地面，将会导致________并带来危险。
5.不间断电源（UPS）能在商业用电中断的时候保持电力的持续供应，生物样本库的________、________、通风系统、________和________等，应当由 UPS保护。
6.用液氮罐贮存时，最佳考虑为________，温度为________，而非________，最低温度为________℃，其主要原因是不仅能够保证样本低于________，温度为________℃的________，而且能够避免________。
7.当环境影响生物样本及相关数据的质量和/或人员健康和安全时，生物样本库应对基础设施/专用场地的环境条件进行________、________、________和________。
8.样本库应安装入侵监测系统，该系统包括________、________和________。
9.样本库的火灾自动监测系统通过________探测到____、____或____，并提供________。
10.在采用补给罐供应液氮时，应确保在正常使用情况下能够维持不少于________的用量，为避免液位过低，可安装________，使供应商________，在采用液氮管道系统供应液氮时，应设置______以防止管道和大型液氮罐在高压力下爆裂。
11.生物样本库应对液氮用量进行监测，可通过微电脑显示或其他人工测量手段来记录________以确保安全，因为液氮的使用量通常可以指示________。
12.任何在低温下使用或贮存的容器，必须根据其________进行分类使用。
13.正常的氧气应该是氧气占空气含量的________左右，液氮区常因缺氧而造成危害，应保证________一直处于工作状态，该危害发生的可能性与生物样本库的面积大小成________，即面积________，该危害发生的可能性________。
14.样本库应制定低温存储设备出现故障和空间不足时样本的转移规程，规划________，液氮贮存时，应达到液氮罐总容量的________，超低温冰箱贮存时，应达到冰箱容量的________。
15.样本库的主要防冻装备包括：________、________、________。在使用冷库储存时，还应配备相应的________、________等装备。
16.样本库在电路设计时应采用________，在电路烧毁时有备用电路紧急启用。
17.生物样本库规划与设计过程应遵循的基本原则：面向应用、________、________、机制先行、________、________。
18.在使用液氮罐及干冰的区域，应有良好________和________，以保证足够的________水平。
19.应急照明可用来________，为________和________提供有光照的安全环境。
20.样本库的储存区微生物污染主要是________污染，________即使是在低温环境下也容易滋生，所以不能用________储存样本。因此，需要对冷库定期进行污染因素排查，不能将________、________或________存放在冷库内。
21.生物样本库设计应符合消防和卫生要求，配备________、________设施，符合国家有关规定。照明应符合业务要求。
22.所有监控设备和机房要配有________。
23.________和________安全应注意氧浓度监控、防止冻伤及液氮爆炸。
【答案】
1.气体监测装置，排气系统
2.氧气
3.荧光，不产生热量
4.环氧树脂，乙烯基瓷砖，爆裂
5.计算机系统，环境监测系统，安全监测系统，液氮罐控制器
6.气相液氮罐， ≤ -150℃，液相液氮罐，-196℃，Tg即玻璃化温度，-132℃，临界低温，液相液氮罐引起交叉污染的安全隐患
7.测量，监测，控制，记录
8.移动探测器，玻璃破碎警报器，入门传感器
9.电子传感器，烟雾，热，火焰，预警
10.3天，遥测系统，对液位实时监控，减压阀
11.每日液氮用量，液氮罐真空部分故障
12.具体设计温度
13.21%，氧气监测器，反比，越大，越小
14.备用贮存能力，1.5%~3%，10%
15.乳胶手套，防冻手套，头盔/面罩，防冻大衣，防冻鞋
16.双电路保护设计
17.可持续发展，符合伦理，质量为重，先精后广
18.通风，监测，氧气
19.指示逃生路线，设备的检测，应对紧急情况
20.真菌，真菌，纸箱，危险物，易燃物，食物
21.消防，消毒
22.不间断电源
23.干冰，液氮
三、选择题及答案
1.生物样本库的基础设施/专用场地和环境对样本保藏产生负面影响的不良因素包括（ ）。
A.微生物与交叉污染
B.双路电力供应
C.电磁场分布
D.射线、声音和振动
E.温度与湿度
2.为确保样本安全，生物样本库必须实施的维护内容包括（ ）。
A.消防安全系统检修
B.备用供电保障
C.紫外或O3消毒
D.室温控制
E.设备安全与远程报警
3.样本库发生断电时，应急照明至关重要。以下关于应急照明的描述哪些正确？（ ）
A.指示逃生路线
B.配有备用电池并连接到备用发电机
C.使用耗电量低的小照明灯
D.完全可以用便携式照明设备（如手电筒）替代
E.定期检查照明设备与电池
4.样本库的地板应与日常使用的设备相适宜，应满足以下哪些要求？（ ）
A.便于清洁
B.方便设备移动
C.与冷却剂相适宜
D.地板一律使用瓷砖
5.为保证备用电源的可靠运行，以下对发电系统的要求正确的是（ ）。
A.常规检测与负载测试
B.应急启动并承载所需的用电负荷
C.满负荷下正常运行
D.定期检测自动转换开关系统
E.停电后延迟切换时间不超过2分钟
6.液氮存储常用的冻存盒的材料，以下哪些正确？（ ）
A.PC指聚碳酸酯
B.PP指聚丙烯
C.PC更适合制作冻存盒
D.PC材质较柔软易变形
E.PP坚硬度和耐寒性更好
7.对热源区储存环境的要求，正确的是（ ）。
A.外围环境温度控制随季节变动
B.自动紫外消毒
C.冰箱间保持间距
D.必要时设立专用散热通道
E.断电保护
8.生物样本库应配备哪些防护装备？（ ）
A.厚型的隔热手套
B.护目镜
C.防护服/外套
D.防护面罩
E.脚套
F.闭趾鞋
G.口罩与帽子
9.关于冻存管的内旋与外旋设计以下说法正确的是（ ）。
A.外旋管可降低样本处理时的交叉污染
B.内旋管更适于在液相液氮中存储
C.气相液氮存储时外旋管更具优势
D.非液相液氮环境中内旋管更具优势
E.同一管型内旋管容积更大，密封性更佳
10.样本全生命周期中可能干扰后续分析实验的物质与因素包括（ ）。
A.抗凝剂
B.稳定剂
C.冷却剂
D.化学固定剂
E.防腐剂
F.吸附蛋白
G.其他防护处理方式
11.以下对冻存管最佳洁净状态的描述正确的是（ ）。
A.无菌
B.无DNA/RNA酶
C.无致热源
D.无内毒素
E.可用离心管替代
12.冻存管的无菌状态需通过灭菌实现，灭菌方法有（ ）。
A.γ射线
B.环氧乙烷
C.电子束
D.X射线
E.高压蒸汽
13.关于样本库内务管理，以下说法正确的是（ ）。
A.应时刻保持工作区整洁有序
B.工作区可以存放食品
C.物品不可随意摆放
D.不得阻碍实验人员和物品通过
14.实验室灯光照度需达到（ ）。
A.100Lx
B.300Lx
C.500Lx
D.700Lx
15.液氮、干冰存放区域环境独立通风建议频率是（ ）次/h。
A.3~4
B.4~5
C.5~6
D.6~7
16.样本备份转移空间建议至少以总存储空间的（ ）预留。
A.10%
B.20%
C.30%
D.40%
17.液氮存储区域地面，建议采用哪种材质？（ ）
A.瓷砖
B.水泥自流平
C.环氧树脂自流平
D.PVC
18.液氮罐可采用管道供氮等以下哪种方式？（ ）
A.自动灌注
B.实时监控
C.过流保护
D.以上都是
【答案】
1.ABCDE
2.ABCDE
3.ABCE
解析：应急照明与便携式照明设备（如手电筒）应同时配备。
4.ABC
解析：液氮区不能使用瓷砖，一旦液氮溅出，会引起爆炸，可使用环氧树脂铺设地面。
5.ABCD
解析：停电后应瞬间切换。
6.ABC
解析：PP材质较柔软，经超过低温后盒身易变形，盖子打不开，长期存储变脆易碎；PC坚硬度更高、耐寒性更好。
7.BCDE
解析：外围环境温度控制按照制造商说明要求。
8.ABCDEFG
9.ABC
解析：非液相液氮环境中外旋管更具优势，同一管型，外旋管的体积更大，且能降低样本处理交叉污染的风险。
10.ABCDEFG
11.ABCD
解析：离心管不能替代冻存管使用。
12.ABCDE
13.ABCD
14.C
15.D
16.A
17.D
18.D
四、是非题及答案
1.生物样本库应明确规定其活动所需的基础设施/专用场地和环境的要求，并使其符合质量控制准则。 （ ）
2.开展不相容活动的相邻区域无须与样本库进行有效隔离和采取措施避免交叉污染。（ ）
3.在使用液氮罐及干冰的区域，应有良好的通风和监测，以保证足够的氧气水平。（ ）
4.在贮存和使用对光强度和光频敏感的样本和材料的过程中，样本库应尽量避光或采取适当的照明措施。 （ ）
5.在冷冻物质处理过程中，常推荐使用的光源为白炽灯。 （ ）
6.为保证样本贮存的恒温环境，样本库需持续、恒定的电力供应。 （ ）
7.生物样本库必须备足发电装置所需燃料，至少能持续运转24小时。 （ ）
8.生物样本库在停电后应自动启动备用电源，并瞬间启动所有冰箱和其他重要设备。（ ）
9.样本库应配备严格的门禁与入侵监测系统，所有的门保持关闭状态，防止未授权人员进入。 （ ）
10.接待外来参观者的书面或者电子参观记录，应遵守样本库的规定进行归档保存。（ ）
11.在低温下使用或贮存的容器，必须根据其具体设计温度进行分类使用。 （ ）
12.规划空调负荷及设计回风系统时，应根据设备数量、型号需要充分考虑制冷量及房间漏热量。 （ ）
13.为延长制冷设备的使用寿命，样本库的外围环境温度应不超过28℃。 （ ）
14.样本库的库存管理系统不可能包括扫描的数字化档案。 （ ）
15.样本库的库存管理系统若位于远程服务器上，则应考虑采用本地电子库存记录，以便在紧急情况下的信息访问。 （ ）
16.在液相液氮环境中，外旋冻存管更具优势。 （ ）
17.在液氮区，只有当氧浓度固定监测器灵敏度降低或出现警报失灵时，才会考虑使用便携监测器。 （ ）
18.生物样本可以用塑料盒、纸箱等在冷库中储存样本。 （ ）
19.样本库应至少安排1名人员时刻跟踪接收报警信息，并确保参与值班的人员具备解决问题的专业技能，随时待命。 （ ）
20.除了日常的温度检查以外，应该对所有重要设备安装温度和其他重要参数的自动监测系统，创建日志，生成审核记录，在出现故障时发出警报。 （ ）
21.按照《ISBER最佳实践2018》要求：冰箱温度除利用自动监测系统控制外，每周应至少检查1次并做记录，管理人员需每周查看记录情况。 （ ）
22.样本库应尽量在样本采集或使用的地点附近建立，以保证样本的标准化接收、前处理、加工、储存及发放。 （ ）
23.配备干冰、液氮区域（样本发放区及样本储存区域），如能保证通风良好，定期定时换气，就不需要安装氧浓度检测仪。 （ ）
24.样本库的地板应与日常使用的设备和冷却剂相适应，地板应便于清洁并方便设备移动。 （ ）
25.生物样本库规划设计时，人员流与样本流需要独立设置。 （ ）
26.在近距离实验工作区域宜采用冷光源照明（如LED日光灯等）。 （ ）
27.冷库是相对封闭的环境，不能放置除干冰以外的其他有可能产生挥发性气体的物质。 （ ）
28.在超低温冰箱放置区域，环境温度越低越好。 （ ）
29.液氮罐或超低温冰箱等载重较大的设备存放区域，如承重参数不达标，可自行结构加固后，放置该类设备。 （ ）
【答案】
1.正确
2.错误
解析：生物样本库应对开展不相容活动的相邻区域进行有效隔离并采取措施避免交叉污染。
3.正确
4.正确
5.错误
解析：因为白炽灯散发的热能会导致贮存物融化。建议在冷冻样本附近使用荧光灯或者其他不产生热量的灯。
6.正确
7.错误
解析：备足的燃料至少能保证持续运转48小时（最好是72小时），并且具备燃料储备、补给的能力。此外，样本库应制定包括燃料供应商及备用供应商名单在内的应急计划，以保证紧急情况下的燃料补充。
8.错误
解析：应考虑冰箱和其他设备的启动顺序，须由专业管理员进行操作，以确保有足够的停机时间，使压缩机安全地重新启动。
9.正确
10.正确
11.正确
12.正确
13.错误
解析：应按照设备制造商对设备的温度要求实施。
14.错误
解析：包括扫描的数字化档案。
15.正确
16.错误
解析：在液相液氮环境中，内旋冻存管更具优势。内旋管管口有硅垫圈，具有更佳的密封性，可避免交叉污染的风险。
17.错误
解析：建议同时使用固定监测器和便携监测器，因为即使安装固定监测器，当工作人员在库外或检修失效的氧传感器时，也不能实时监测库内情况。
18.错误
解析：冷库中应防范真菌污染问题，真菌即使是在低温环境下也容易滋生，所以不能用纸箱储存样本。应定期对冷库进行污染因素排查（例如潮湿、脏乱、纸箱等），建议库内使用内置式除湿设备。
19.错误
解析：为防止工作人员无法收到报警信息，应至少安排两名人员时刻监管样本库，收到报警后应尽快采取行动，以减小样本库的损失。必须确保每一位样本库的工作人员都具备解决问题的专业技能，随时待命。
20.正确
21.错误
解析：对设备温度的检查每周至少3次，并详细记录检查结果。管理人员需每月查看温度的记录情况。
22.正确
23.错误
解析：配备干冰、液氮区域（样本发放区及样本储存区域），应有更严格的通风要求，液氮室和液氮补充室的换风要独立设计，按每小时6~7次换风设计，同时安装氧浓度检测仪，持续检测环境氧浓度，因为干冰和液氮的挥发会导致空气中气体比例失衡，氮气比重较大，极易对人体造成危害。
24.正确
解析：参考《ISBER最佳实践2018》B4地板中对样本库地板和承重的要求。
25.正确
26.错误
解析：日光灯不是冷光源。
27.错误
解析：干冰也不能放置。
28.错误
解析：环境温度宜控制在15~25℃，过低的温度不仅给工作人员带来不舒适的体验，还会导致排水管冻结。
29.错误
解析：需经专业公司评估，出具评估报告，需加固的，要由专业的施工团队施工，加固后报审，检测通过后方可使用。
五、问答题及答案
1.生物样本库应如何配备设施，才能满足环境温/湿度与通风需求？
答：样本库的冷冻存储设备在运行过程中将产生大量热量，特别是低温冰箱和冰柜集中存放的区域，导致环境温度升高，影响冷冻设备压缩机的性能。所以，样本库必须根据房间的大小与设备的散热情况合理配合空调、新风系统、温/湿度控制系统等，必要时安装专用排风系统，以确保样本存储设备有一个稳定的温/湿度外围环境。
在使用液氮及干冰的区域，应配备强排风设施、氧浓度监控器与声光报警装置，以免因氧气浓度下降而导致人员窒息的意外发生。
样本库处理区（如FFPE制备区）应设置专用通风橱，以避免化学物质对人体健康的影响。
在湿度较大的环境应配备除湿装备，以有效阻止水雾形成及水汽凝结，预防细菌、真菌生长，减少环境对人员与样本质量的影响。
2.生物样本库对电力供应设施的要求是什么？
答：安全可靠、持续、恒定的电力供应是样本库正常运行的重要保障，也是生物样本库设施规划中的关键因素。应配备双路电力供应系统（如发电机），以确保关键设备如热源区的存储设备电冰箱、冰柜及冷库等，在商业用电中断时，发电机自动启动并能瞬间切换，且续电能力至少能持续48小时（最佳为72小时）；此外，计算机系统、电子系统（如环境监测系统）、安全系统（如门禁控制、视频监控、氧气监测器等）、液氮罐控制器和样本处理等关键设备都应配备不间断电源（UPS）保护。应建立健全电源保障预案，定期对备份电源进行测试检查，以确保其状态良好。
3.生物样本库入侵监测系统由哪几部分构成？
答：为了监测并记录未经授权人员进入生物样本库，应安装入侵监测系统，主要包括移动探测器、玻璃破碎警报器和入门传感器。在入侵报警监控状态下具有触发相应的报警装置并记录监控视频和向上一级监控中心编码传输监控视频的功能，系统能实现对监控视频的实时分析和入侵目标的检测及分割处理。
4.冰箱附近发生火灾时为何不能使用干粉灭火器？
答：因为干粉具有腐蚀性，如果在冰箱附近使用，释放的干粉可能会进入到压缩机工作区域，并对设备造成损害。同时由于这些粉末难以完全消除和清理，也可能对样本造成污染，《ISBER最佳实践2018》建议此时使用非腐蚀性气体灭火器为佳。
5.温度测绘目的是什么？
答：温度测绘是为了确保样本处理与存储的温度满足要求，对样本存储区进行温度的监测，以获得温度差异与变化的全过程。如在开门、人员移动、空调风受遮挡、样本存储数量调整等情况下造成的温度影响，通过温度测绘最大的温度波动和差异点，模拟最坏情况以验证系统能保持适当的温度水平。
6.生物样本库主要功能分区有哪些？
答：生物样本库功能区规划主要分为核心区域和辅助区域，核心区域包括总控制室、样本采集室、样本接收与分发室、样本处理室、样本存储区（据设备状况分为热源区、非热源区与常温区）等，辅助区包括洗消灭菌室、库房、办公室、会议室等。
（陈曲波 周红梅 吴炜霖）