By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering

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1 By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering
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2 行政院國家科學委員會「基因重組實驗守則」(中華民國 93年6月增修)
傳染病防治法(中華民國96年7月18日公布) 行政院國家科學委員會「基因重組實驗守則」(中華民國 93年6月增修) 美國CDC/NIH共同出版"Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories" (The BMBL, 5th ed., 2011) By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

3 What is a biohazard? 可引起人或動物的疾病的任何具生命的生物性材料。 例子：  細菌  病毒  真菌
 細菌  病毒  真菌 寄生蟲、動物細胞 人類細胞、體液 國際通用生物性危害標誌 Epidendrum ‘Orange Blaze’ (Orchidaceae; 附生蘭) 在苛刻之生存條件下最為蓬勃生長 By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

4 Biohazardous materials
其它生物性危害物質：  傳染性蛋白顆粒(prions)  重組DNA、病毒載體  基因轉殖昆蟲、植物與動物 By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

5 感染(infection)：在人體內不受控制繁殖生 長[如嚴重急性呼吸道症候群(SARS)、流行 性感冒、痲疹、肺結核等]
過敏(allergy)：以過敏原角色經重覆暴露致 使人體免疫系統過度反應(如過敏性肺炎、 氣喘、過敏性鼻炎) 中毒(toxification)：暴露於生物體所產生之 毒素(細菌內毒素、細菌外毒素、真菌毒素 產生如發燒、發冷、臟器功能受損等症狀) 心理恐慌(panic) By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

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8 Total: 8404 cases; 779 deaths (~10%case fatality)
SARS cases worldwide Reported to WHO as of June 6, 2003 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 Infected number Total: 8404 cases; 779 deaths (~10%case fatality) 24 12 : China (mainland) : Hong Kong Canada (219) : Canada Europe: 8 countries (38) U.S. (68) : Taiwan China (5329) : Others Hong Kong (1750) Vietnam (63) Taiwan (676) Singapore (206) Thailand (8) [Slide 4] As of yesterday, areas with suspected or documented community transmission of SARS include [Next] China, Hong Kong, Vietnam and Singapore. Numbers in parentheses are numbers of cases reported. [Next] Additional SARS cases have been reported from 14 countries among travelers from these regions and their close contacts. [Next] Worldwide, a total of 2,285 probable SARS cases have been reported, including 79 deaths. The case-fatality is 4%. China and Hong Kong account for 84% of reported cases, and 80% of deaths. SA (2) Australia & NZ (6) Fatality (%) March April May June December By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved 8

9 第一級：一般操作下無(最低)危害者； 第二級：實驗室中意外感染時具有中 等程度健康危害者； 第三級：臨床診斷教學研究生產等單
第一級危險群微生物與人類健康成人之疾病無關。 例如不產生內孢子之Bacillus licheniformis, E. coli-K12, adeno-associated virus第一型至四型 第二級：實驗室中意外感染時具有中 等程度健康危害者； 第二級危險群微生物在人類所引起的疾病很少是嚴 重的，而且通常有預防及治療的方法。 第三級：臨床診斷教學研究生產等單 位使用本土或外來物質時，可造成嚴 重或致命疾病者； 在人類可以引起嚴重或致死的疾病，可能有預防及 治療之方法。 第四級：具有極度危險並可造成大流 行者。 傳染病防治法 第二十五條 地方主管機關應督導撲滅蚊、蠅、蚤、蝨、鼠、蟑螂及其他病媒。 前項病媒孳生源之公、私場所，其所有人、管理人或使用人應依地 方主管機關之通知或公告，主動清除之。 第三十四條 中央主管機關對持有、使用感染性生物材料者，應依危險程度之高 低，建立分級管理制度。 持有、使用感染性生物材料者，輸出入感染性生物材料，非經中央 主管機關核准，不得為之。 第一項感染性生物材料之範圍、持有、使用者之資格條件、實驗室 生物安全管理方式、陳報主管機關事項與前項輸出入之申請程序及 其他應遵行事項之辦法，由中央主管機關定之。 第 七十 條 有下列情事之一者，處新臺幣三千元以上一萬五千元以下罰鍰；必 要時，並得限期令其改善，屆期未改善者，按次處罰之： 一、違反第二十五條第二項規定。 By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

10 生物安全操作櫃(biological safety cabinet)  避免暴露於處理微生物過程中所產生的噴濺或氣懸物質 基本其它安全設備
　  避免暴露於處理微生物過程中所產生的噴濺或氣懸物質  具空氣過濾系統與紫外線滅菌燈 基本其它安全設備  密閉式容器−安全離心器 (防止離心時氣霧的外洩)  個人防護設備−實驗衣、安全眼鏡、防護具、手套、鞋 第一級安全設備：  無須特殊防護設備；  建議穿著實驗衣，以免污染外出服；  皮膚受傷或出疹時須戴手套；  預期噴濺時，使用安全眼鏡或面罩； 每天至少一次或是發生生物物質洩漏或噴濺後消毒工作檯面；  禁止以口吸取液體；  減少噴濺及氣霧的產生；  使用耐用、防漏密閉、可滅菌之容器；  高溫高壓滅菌處理所有培養物、儲存物及其他具感染廢棄物；  以防穿刺、防洩漏、可密封的容器運送尖銳物品與檢體 By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

11 消除及隔離污染源 工程控制： 行政控制： 個人防護設備：  在污染源裝置局部隔離或局部抽風設計  提供有關生物性危害知識及控制措施的培訓
 在污染源裝置局部隔離或局部抽風設計  加強工作場所的空氣過濾  實驗室負壓設計、使用紫外光燈殺菌等  工程控制措施應包括定期檢驗及保養以確保操作正常。 行政控制：  限制進入有潛在生物性危害的工作場所  提供有關生物性危害知識及控制措施的培訓  張貼警告符號及標語  編寫工作程序與安排員工休息時間等 個人防護設備：  預防和控制生物性危害的最後防線  防護口罩、護眼罩、頭套、保護衣 物、手套、鞋套等 By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

12 Fluorochrome conjugated primary antibody
有可能會感染到較為罕見的人 畜共通疾病，如： 馬鼻疽病、豬型鏈球菌感染及禽流感等。 控制措施包括：  佩戴手套、圍裙及外科手術口罩等個 人防護設備；  小心處理刀具及其他用具，用完後必 須清潔；  不論在工作前後，除手套／保護衣物 後，及進食前需用一些有消毒作用的 洗手液徹底洗淨雙手；  避免用手接觸眼、口及鼻等 Fluorochrome conjugated primary antibody By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved 12

13 數字代表過濾效率−過濾效率達95%(N95級)、
外科手術用口罩：由三層纖維組成， 可預防飛沫進出口鼻。 佩戴方法：  將口罩帶上，金屬軟條應該向上(與鼻子成型)  頭帶分別綁於頭頂後及頸後  將金屬軟條向內按壓至緊貼鼻樑  完成時，口罩須覆蓋鼻至下巴，緊貼面部 N系列口罩：適用於無油性煙霧的 環境，可過濾0.3微米(mm)或以上的 微粒(例如飛沫或結核菌) 數字代表過濾效率−過濾效率達95%(N95級)、 99%(N99級)、甚至99.97%(N100 級)。  N95級口罩適用於一些高危的工作程序，例如 醫院內處理高危病人或進行高危治療程序。  如在有油性煙霧情況下，應選擇R95等R級口 罩(R為抗油)，或是P95等 P 級口罩(P為防油) 3M™ 8233 N100 respirator By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

14 感染(infection)：在人體內不受控制繁殖生 長[如嚴重急性呼吸道症候群(SARS)、流行 性感冒、痲疹、肺結核等]
過敏(allergy)：以過敏原角色經重覆暴露致 使人體免疫系統過度反應(如過敏性肺炎、 氣喘、過敏性鼻炎) 中毒(toxification)：暴露於生物體所產生之 毒素(細菌內毒素、細菌外毒素、真菌毒素 產生如發燒、發冷、臟器功能受損等症狀) 心理恐慌(panic) By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

15 傳染病防治法 Infected number 第 九 條 各醫事機構、學術或研究機構及其所屬人 員發表之傳染病訊息或傳播媒體報導流行
第 九 條 各醫事機構、學術或研究機構及其所屬人 員發表之傳染病訊息或傳播媒體報導流行 疫情，有錯誤或不實，經主管機關通知其 更正者，應立即更正。 第六十四條 有下列情事之一者，處新臺幣九萬元以上 四十五萬元以下罰鍰： 三、 醫師以外人員違反第九條或第四十 條第一項規定。 第六十六條 學術或研究機構所屬人員違反第九條規定 ，經依第六十四條第三款規定處罰者，併 罰該機構新臺幣三十萬元以上一百五十萬 元以下罰鍰。 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 Infected number 24 12 洪濤(1931.7～)，男，醫學 博士學位，中國工程院院士 March April May June December By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

16 400 BC 300 BC 1347 波斯、希臘和羅馬古籍皆有使用動 物屍體來污染敵方水源的的記載。 韃靼部隊在圍攻克里米亞
Kaffa城(今烏克蘭)時將鼠 疫感染的屍體投擲到城市 內造成疫情。 塞西亞(Scythian;西域大月氏)弓箭手 慣常將箭頭浸於腐爛的屍體或泡在血 與糞便混合物中使箭頭具感染性。 By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

17 1710 1758 1914−1918 1932 1979 2001 石井四郎成立領導關東軍防疫給水部 本部(731部隊)。在中國從事生物戰細 菌戰研究和人體試驗相關工作。 彼得大帝圍攻Riga(今拉脫維亞 首都)瑞典守軍，下令將鼠疫患 者屍體擲入城內以造成疫情。 美國暴發以郵件夾 帶炭疽病細菌孢子 的生物恐怖攻擊， 有二十個案例被認 為與生物恐怖行動 北美「法國與印地安人戰 爭」(French and Indian War)時，英國指揮官 Jeffery Amherst送給敵方 印第安人天花患者使用過 毛毯以傳播疾病。 引發之炭疽病有相關，其中十六個為確 定案例，四個為懷疑個案。 蘇聯Sverdlovsk市郊生物武器工廠 外洩，一個月之內有66人染炭疽病 死亡。 第一次世界大戰期間德 軍以鼻疽伯克霍爾德氏 菌對聯軍牲畜及人員進 行細菌戰 。 Burkholderia mallei By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

18 Category A  Definition: The U.S. public health system and primary
healthcare providers must be prepared to address various biological agents, including pathogens that are rarely seen in the United States. High-priority agents include organisms that pose a risk to national security because they can be easily disseminated or transmitted from person to person; result in high mortality rates and have the potential for major public health impact; might cause public panic and social disruption; and require special action for public health preparedness.  Agents/Diseases: Anthrax (Bacillus anthracis) Botulism (Clostridium botulinum toxin) Plague (Yersinia pestis) Smallpox (variola major) Tularemia (Francisella tularensis) Viral hemorrhagic fevers [filoviruses (e.g., Ebola, Marburg) and arenaviruses (e.g., Lassa, Machupo)] Department of Health and Human Services By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

19 Category B  Definition: Second highest priority agents include those that are moderately easy to disseminate; result in moderate morbidity rates and low mortality rates; and require specific enhancements of CDC's diagnostic capacity and enhanced disease surveillance.  Agents/Diseases: Brucellosis (Brucella species) Epsilon toxin of Clostridium perfringens Food safety threats (e.g., Salmonella species, Escherichia coli O157:H7, Shigella) Glanders (Burkholderia mallei) Melioidosis (Burkholderia pseudomallei) Psittacosis (Chlamydia psittaci) Q fever (Coxiella burnetii) Ricin toxin from Ricinus communis (castor beans) Staphylococcal enterotoxin B Typhus fever (Rickettsia prowazekii) Viral encephalitis [alphaviruses (e.g., Venezuelan equine encephalitis, eastern equine encephalitis, western equine encephalitis)] Water safety threats (e.g., Vibrio cholerae, Cryptosporidium parvum) By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

20 Category C  Definition: Third highest priority agents include emerging pathogens that could be engineered for mass dissemination in the future because of availability; ease of production and dissemination; and potential for high morbidity and mortality rates and major health impact.  Agents: Emerging infectious diseases such as Nipah virus and hantavirus October 1988 to May 1999 Infectious disease from bats to pigs  respiratory signs (barking)  encephalitis  high mortality in young piglets Nipah virus (Henipavirus, Paramyxoviridae; 立百病毒) >265 human cases of encephalitis Initially though to be JE >105 people died By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved

21 SHAPE SUSTAIN SHIELD SENSE
 Point detection  Stand-off detection  Reconnaissance SHIELD  Protection  Medical prophylaxes SUSTAIN  Decontamination  Medical therapeutics SENSE SHAPE  Model stimulation  Integrated early warning  Battle-space awareness, management and analysis By Li-Te Chin, Ph.D. in Engineering copyright reserved