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PCR实验室布局与空调通风设计

发布时间：2020-11-24

来源：暖通南社

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PCR实验是专门用来检验艾滋病、乙型肝炎、禽疫病等病毒感染性疾病的一种检测手段。

PCR(Polymerase Chain Reaction)即聚合酶链式反应，又称无细胞分子克隆系统或体外酶促基因扩增法。是分子生物学研究和实验的常规方法，也是生物学、医学临床等领域广泛应用的实验技术。

PCR实验又称临床基因扩增实验，通过将病毒体内所含的基因进行扩增，即将微量的DNA大幅增加，以测出一些病毒含量不高的感染者体内是否含有特定的病毒。

PCR实验室平面布局：

PCR扩增检验实验室原则上分为三个单独的工作区域：试剂贮存和准备区、标本制备区、扩增和扩增产物分析区。为避免交叉污染，进入各个工作区域必须严格遵循单一方向进行，即只能从试剂贮存和准备区→标本制备区→扩增和扩增产物分析区。各实验区之间的试剂及样品传递应通过传递窗进行。

四个区域：

平面布局：

布局形式：

分散式：各实验用房彼此相距较远，呈分散布置形式。各实验之间不易相互干扰。

除各实验室自身做好防护，防止外界环境对实验造成影响外，其它无特殊条件要求。

组合式：完成PCR四个实验过程的实验用房相邻布置，形成集中、独立的实验区域。

每个实验室应设置独立缓冲间、实验室间应设置带消毒装置的传递窗。

PCR实验室的主要功能和设备配置：

PCR实验室空调通风设计：

PCR实验室有严格的净化等级要求，为避免各个实验区域间交叉污染的可能性，宜采用全送全排的气流组织形式。同时，要严格控制送、排风的比例以保证各实验区的压力要求。

国家关于PCR实验室建设及管理的现行技术规范和标准：

《临床基因扩增检验实验室管理暂行办法》卫生部

《临床基因扩增检验实验室基本设置标准》

《临床基因扩增检验实验室工作规范》

《医疗机构临床基因扩增检验实验室管理办法》卫办医政发【2010】194号

《医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则》

《生物安全实验室建筑技术规范》 GB50346-2011

《实验室生物安全通用要求》GB19489-2008

《洁净厂房设计规范》GB50073—2013

《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》WS233-2002 中华人民共和国卫生部

《医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则》：

“对于涉及临床样本的操作，应符合生物安全二级实验室防护设备、个人防护和操作规范的要求。”

《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346-2011：

《临床基因扩增（PCR）检验实验室规范》：

标本制备区：“可通过在本区内设立正压条件避免从邻近区进入本区的气溶胶污染。”

扩增区：“可降低本区的气压以避免气溶胶从本区漏出。”

扩增产物分析区：“采用负压条件或减压情况下(如安装排风扇)可减少扩增产物从本区扩散至前面区域的可能性。”

PCR 实验室室内设计参数：

空调设计：

空调负荷构成：围护结构负荷，人员负荷（一般少于常规），照明负荷，设备负荷（冰箱、仪器设备），新风负荷（最大组成部分）。

全空气系统：

三级过滤（初效+中效+高效）；空调风机变频，选用运行曲线陡降型；对于设有生物安全柜的房间设置独立的变风量新风系统；全面排风与生物安全柜排风分开设置。

净化风机盘管+变风量新风系统：

净化风机盘管送、回风口可以采用低阻高中效过滤：

超低阻高中效过滤器对大气菌的过滤效率达到95%：

全面通风：

换气次数≥6次/小时；送风采用新风机组经热、湿处理及三级（初效+中效+亚高效）过滤后送入室内；排风口设置于房间的下部，且在排风口设置高效过滤器

新风机组和排风机均采用变频机组，以应对工况的改变。

局部排风：

生物安全柜，柜口面风速≥0.5m/s；采用Ⅱ级B2型生物安全柜；生物安全柜排风系统单独设置，高空排放，且在排风入口设置高效过滤器，室外排风口高于所在建筑物屋面2m以上；

多台生物安全柜并联运行时应采用变风量排风系统，其新风补风系统也应变风量运行。

通风设计：

新、排风系统变风量运行示意图：

气流组织设计：

为避免交叉污染，PCR实验室空气流向必须严格遵循单一方向进行，即只能从试剂贮存和准备区→标本制备区→扩增反应混合物配制和扩增区→扩增产物分析区。

气流组织采用上送下排，送风口和排风口布置应使室内气流停滞的空间降低到最小程度。

在生物安全柜操作面或其他有气溶胶操作地点的上方附近不得设送风口。

高效过滤器排风口应设在室内被污染风险最高的区域，单向布置，不得有障碍。

压差控制：

缝隙法计算：缝隙法计算实验室及缓冲间保持一定压力时，所需要的送风量和排风量计算公式：

（ASHRAE handbook-HVAC application）

其中：△P-压差（Pa）；

P-空气密度，取1.2kg/m3；V-流量，m3/h；

A-根据缝隙宽度计算的泄漏面积，m2；μ-常数，取0.72。

压差控制器控制：

安装压差控制器：测量实验室、缓冲间与参照区域间的实际压差，和设定值进行比较，根据控制器的PID运算得出偏差值，以此为信号控制送风阀的动作，进而对房间送风量及送/排风量差进行调节，从而最终控制房间的压差值。

条件：闭环控制；变风量调节阀响应时间小于1S；风量平衡相应时间小于3S。

空调及通风系统采用间歇运行：

其他设置：

PCR实验室设计的核心问题是如何避免污染。在实际工作中，常见的有以下几种污染类型：扩增产物的污染；天然基因组DNA的污染；试剂的污染以及标本间的污染。由于一旦发生污染，实验就必须停止，直到找到污染源为止，而且实验结果必须作废，需重新进行实验。所以发生污染后再围绕实验室来寻找污染源不但耗时而且繁琐，浪费人力物力。因此要避免污染，首先应是预防，而不是排除。

完备的实验室配套设施是保证实验工作的必要条件，应根据各个实验室实验内容的不同配备相应的设备和仪器，如超净工作台、离心机、加样器等。

疾控中心PCR实验室基本要求：

1、PCR实验室依据所使用的方法可分为试剂准备、标本制备、扩增、产物分析等三或四个区域。只是使用实时荧光PCR仪、HIV病毒载量测定仪的PCR实验室，有上述前面三个区域即可。各区域应完全独立分隔，不应有任何的空气直通。

2、产物分析区或三个区域的最后一个区域（即扩增及产物分析区），空气流向应由室外向室内，可通过在室内设置通风橱、排风扇或其他排风系统达到空气流由室外向室内流动的要求。

PCR实验室要严格贯彻既有安全工作制度或安全标准操作程序，所有操作应符合国家相关规范要求。

建筑布局上对PCR实验室进行合理分区。

严格控制各实验室房间的压力梯度，防止扩增产物污染样本。

设置净化空调系统和杀菌消毒装置，减少室内现存污染物对实验的影响。

本文来源于互联网，作者：韩磊峰、郑若。暖通南社整理。