医学检验实验室——PCR实验室

 目前正处于新型冠状病毒感染的肺炎流行期间，特别是湖北省武汉市成为了重点区域。目前社会爱心捐赠主要集中在口罩、防护服、试剂盒等物料，检测实验室数量和通量不足的现状尚未得到社会的关注。各地满足筛查条件和筛查能力的检测实验室数量有限，已有的实验室满负荷工作，无法满足短时间内对所有疑似病患进行病毒筛查与确诊。然而病毒筛查是此次防控疫情的核心，早一分钟确诊，病患就能早一步得到精准的治疗，就能更早康复。  

用于病毒检测的实验室无疑就是我们常说的PCR实验室，目前多地疾控中心和医院也在正进行改造PCR实验室，我们就独立医学实验室的要求来说明下如何才能合理设计一个PCR实验室满足检测需要。

一、基本要求

1、实验室选址、设计和建造应符合国家和地方环境保护和建设主管部门的规定和要求。远离有噪音、震动、异味、灰尘、防腐、防磁等产生此类因素的企业，同时实验室选址应尽量远离商业区、学校、食品厂以及风景保护区等。

2、实验室的防火安全通道设置应符合国家的消防规定和要求，同时应考虑生物安全的特殊要求；必要时，应事先征询消防主管部门的建议。

3、实验室的安全保卫应符合国家相关部门对该类设施的安全管理规定和要求。

4、实验室的建筑材料和设备等应符合国家相关部门对该类产品生产、销售和使用的规定和要求。

5、实验室的设计应保证对生物、化学、辐射和物理等危险源的防护水平控制在经过评估的可接受程度，为关联的办公区和邻近的公共空间提供安全的工作环境。

6、实验室的走廊和通道应不妨碍人员和物品通过，应设计紧急撤离路线，紧急出口应有明显的标志；房间的门应根据需要安装门锁，门锁应便于内部快速打开，需要时（如正当操作危害材料时），房间的人口处应有警示标志和进人限制标志。

7、应评估生物材料、样本、药品、化学品和机密资料等被误用、偷盗和不正当使用的风险，并采取相应的物理防范措施。应有专门用以确保存储、转运、收集、处理和处置危险物料安全的设施。

8、实验室内的温湿度、照度、噪声和洁净度等室内环境参数应符合工作和卫生等相关要求。

9、实验室设计还应考虑节能、环保及舒适性要求，应符合职业卫生要求和人机工效学要求。

二、房屋和设施

1、实验室用房使用面积不少于总面积75%。应有可靠和足够的电力供应，确保用电安全。房屋应当具备双路供电或应急发电设施，重要医疗设备和网络应有不间断电源。

2、实验室总建筑面积不少于500 平方米。

3、有相应的工作区域，流程应当满足工作需要。

4、设置医疗废物暂存处，设置污物和污水处理设施和设备，满足污物和污水的消毒和无害化的要求。

5、应满足实验室所需用水。

三、空间设计原则

（一）空间分配总原则

空间分配总原则是让工作人员感到舒适，又不产生浪费，综合考虑工作人员的数量、分析方法和仪器的大小等因素。符合生物安全管理和医院感染管理等相关要求，将有效空间作“三流三区”划分，三区分为清洁区、半污染区、污染区，三流分为病人流（样本流）、医务人员流（工作人员流）和污物流。人流物流合理，做到不交叉感染，设有实验室门禁管理制度，仅限于工作人员进出。 

（二）布局流程合理

PCR医学实验室在总体设计上，必须重视和优化布局流程。布局流程合理必须充分体现下述原则：

1、最短路径原则

实验室设计时必须考虑路径最短，即让工作人员走最短的路，做最多的工作，只有如此才能体现功效最大化。同时，实验室的路径设计还应充分考虑病人的方便，最大限度地体现对病人的“一站式”医学检验服务。

2、污染梯度原则

实验室设计时应考虑各实验单元的风险度，污染程度越轻的实验单元应越靠近清洁区域；污染程度越重的实验单元应越远离清洁区域。

（三）洁污路线清楚

实验室设计时必须首先考虑并确定污物通道。然后根据既定的污物通道设计各实验单元和人流物流通道。要做到：

1、人流物流分道设计。

2、病人和工作人员分道设计。

3、清洁物品和污染物品分道设计。

4、污物通道应最大限度避开公共通道和实验室的清洁区。

5、污物通道要靠近污物电梯。

（四）预留发展空间

PCR医学实验室在总体设计上，必须重视发展空间的预留。

1、必须充分考虑医学检验的发展速度和新项目的开展。

2、必须充分考虑新的大型设备的添置和原有设备的更新。

3、必须充分考虑相邻设备间的电磁干扰。

4、实验室应预留大型设备进出的设备通道。

5、为残疾人考虑，工作区应适于残疾者的进出和工作。

（五）合理利用面积

PCR医学实验室在总体设计上和各功能单元的具体设计上，应做到：

1、各功能单元的使用面积，必须符合国家相关要求。

2、拥挤的实验室是生物安全的重大隐患。

3、合理利用有效面积，最大限度地减少无效面积。

4、应尽量避免设备的拥挤，又有效避免过多冗余。

（六）确保工作安全

PCR医学实验室在总体设计上和各功能单元的具体设计上，必须把安全放在首位。实验室安全包括：

1、生物安全

（1）实验室在送排风设计上应做到：始终保持实验室应有的压力梯度和气流走向。

（2）实验室应设计安装紧急喷淋设备，并在关键实验区域(实验室防护区)安装洗眼装置。

（3）实验室洗手池应安装非手触式洗手装置。

（4）实验室应有污物消毒、灭菌和存放的空间。

2、医疗安全

（1）实验室采血处应与实验区域有明确的物理隔断，避免在实验室污染区采集血液样本。

（2）实验室采血处应有紧急出口，以便于在病人晕针时及时采取救治措施。

3、消防安全

PCR医学实验室在总体设计上和各功能单元的具体设计上，其设计图纸应符合消防要求或经消防部门审核批准。

（1）实验室通道的设计不得出现盲端。

（2）实验室必须设计应急通道和出口，应急通道和出口必须保持畅通，不得和其他功能单元混用。

（3）应急通道和出口必须有明确标识并明确逃生方向。

4、环保安全

PCR医学实验室在总体设计上和各功能单元的具体设计上，其功能设计应符合环保要求或经环保部门审核批准。

（1）实验室污染气体应经高效空气过滤器(HEPA)过滤后方能排入自然空间。

（2）实验室的污染废弃物须经高压蒸汽灭菌器灭菌或经化学消毒剂浸泡后方能离开实验室。

（3）实验室的废水须经消毒处理并经环保部门检测合格后方能排入排水管网。

（4）实验室的一切工作和物品均不能对环境构成任何潜在的危害。

四、室内设计原则和基本要求

临床基因扩增检验实验室又称PCR实验室，其特点是能将微量的DNA和RNA大幅扩增，PCR是分子生物学研究和实验的常规方法，广泛运用于生物学各个领域，例如：检验艾滋病、乙型肝炎、丙型肝炎、禽疫病、癌基因的检测，DNA指纹、个体识别、亲子鉴定及法医物证，转基因作物与转基因微生物检测等。

1、 PCR实验室平面布局

PCR实验室可根据不同的操作平台设计不同的分区，甚至可只需设置一间，一台仪器可做到从制备一扩增一分析。PCR实验室原则上分为四个单独的工作区域，即试剂贮存区、样本处理区、基因扩增区和扩增产物分析区。各区之间必须完全隔断，不得有空气流通。试剂、样品、实验材料只能按单向流动，即从试剂贮存区一样本制备区一基因扩增区一产物分析区，不得逆向流动。 实验室的气流也应从第一区流向后区，不得逆向流动。各工作区域应设置缓冲间，工作间与缓冲间之间宜安装连锁装置。不同功能的核酸检验工作区应是分隔独立的工作室，并有明显的标志，各区间不能直通。各工作间需安装物品传递窗。每个工作区域的顶部应安装紫外灯，安装数量为每20m²安装一只40W的紫外灯，同时应配置可移动紫外灯。

PCR实验室较为理想的布局模式为有一个专用走廊，试剂贮存区、样本制备区、基因扩增区和产物分析区很规范地排列在一起，各区均设缓冲区，可供换工作服和工作鞋使用，顶上需装一盏紫外灯。试剂贮存区和样本制备区工作区域为相对正压；缓冲区域为相对负压。扩增区及扩增产物分析区工作区域为相对负压，缓冲区域为相对正压。 这种压力差可通过送排风装置调节。缓冲间内通向内实验室和走廊的门必须斜对角设置，不宜直接相对，并可安装连锁装置，当一个门打开时，另一个门必须处于关闭状态，防止出现两个门同时打开的情况。缓冲间的门宜能互锁。如果使用互锁门，应在互锁门的附近设置紧急手动互锁解除开关。

每个区域都必须有明确的标记，工作按试剂贮存区、样本制备区、基因扩增区、产物分析区单一流向进行。如下图所示：

如无法做到以上模式，以下基本要求必须做到：

（1）如果使用适时荧光定量PCR扩增仪，扩展区和产物分析区可以合并，使整个PCR室分为三个区，即试剂制备区一标本制备区一扩增分析区。如果使用从样本处理到扩增分析一体化的全自动检测系统，后两区又可以合并，使整个PCR室分为两个区域，即试剂贮存区和基因检测区。

（2）各区完全独立，相互之间在工作区域安装物品传递窗。

（3）各个区域必须要有独立的缓冲间，供换工作服及鞋子用，并保证与工作区间始终处于相对的分隔状态。

（4）各工作区域和缓冲间均应安装换气装置，以调节气流压力。

（5）各区域间的送排风管道必须独立设置，不得联通。

2、各区功能及主要设备

（1）试剂贮存区：该实验区的主要功能是贮存和制备试剂。试剂和用于样品制作的材料应直接运送至该区，不得经过其他区域。试剂原材料必须贮存在本区内，并在本区内制备成所需的应用试剂，该区的主要设备是低温冰箱。

（2）标本制备区：该区域主要进行的操作为样本的保存、核酸(RNA，DNA )提取、贮存及纯化。该区的设备主要有生物安全柜、离心机、低温高速离心机、水浴箱、冰箱、微量振荡器等。

（3）基因扩增区：该区域主要进行的操作为DNA扩增，现已同时具备扩增产物分析的功能。主要设备有核酸扩增仪及电脑控制系统。

（4）产物分析区：该区域主要进行的操作为扩增片段的测定。

3、空调通风及净化

（1）实验室空调通风系统设计及压力控制各个区域之间应形成单一流向的物流，人流与气流，形成单一流向的保护屏障，避免实验室之间的相互干扰。

（2）采用机械通风系统，室外送风口和排风口应采取防雨，防风，防杂物防昆虫及其他动物的措施，送风口应远离排风口。排风系统应使用高效空气过滤器。

（3）PCR实验室并没有严格的净化要求，但是为了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室的压力要求。

（4）核心工作间气压相对于相邻区域应为负压，压差宜不低于 10Pa。在核心工作间入口的显著位置，应安装显示房间负压状况的压力显示装置。

（5）实验室的排风应与送风连锁，排风先于送风开启，后于送风关闭。

（6）实验室应有措施防止产生对人员有害的异常压力，围护结构应能承受送风机或排风机异常时导致的空气压力载荷。

4、注意问题

（1）各区域的大小设置，应根据仪器设备数量和工作内容确定。一般要求试剂贮存区最小，样本处理区最大，基因扩增及扩增产物分析区大小介于两者之间。

（2）试剂制备区，标本制备区设立紧急洗眼器，以备不时之需。实验室走廊内应设紧急洗置和紧急喷淋装置。

（3）PCR实验室的洁净度可以根据用户的实际情况和资金的投入来设计。

（4）应根据工作性质和流程合理摆放实验室设备、台柜、物品等，避免相互干扰、交叉污染，并应不妨碍逃生和急救。台(桌)柜和设备之间应有足够的间距，以便于清洁。

（5）实验室主入口的门应有进人控制措施。实验室入口应有生物危害标识，出口应有逃生发光指示标识。

（6）实验室内应配置内排式压力蒸汽灭菌器，以及其他适用的消毒设备。

五、实验室装修

1、实验室墙壁、顶板和地板应当光滑、易清洁、防渗漏并耐化学品和消毒剂的腐蚀。地面应防滑，不得在实验室内铺设地毯和悬挂窗帘。实验室的墙体，包括顶棚，应结构牢固、气密性好、所有阴角采用圆弧形线条过渡；墙体内壁光洁、不吸附、耐腐蚀、易清洗消毒；墙体和吊顶建议使用彩钢板。

2、地面材料应满足无缝隙、无渗漏、光洁、耐腐蚀的要求。

3、灯具要选用净化灯具，能达到便于清洗、不积尘的特点。实验室应设应急照明装置，同时考虑合适的安装位置，以保证人员安全离开实验室。

4、有可靠的电力供应和应急照明。每个房间必须装有紫外线杀菌灯，杀菌灯的安装高度在1.8～2.1m之间。

5、传递窗内部安装有紫外灯，供消毒用。

6、应配备足够的固定电源插座，避免多台设备使用共同的电源插座。应有可靠的接地系统，应在关键节点安装漏电保护装置或监测报警装置。

7、实验室台(桌)柜和座椅等应稳固和坚固，边角应圆滑。实验台面应防水，并能耐受热、有机溶剂、酸碱、消毒剂及其他化学剂。一般采用环氧树脂台面。

8、实验台中的橱柜和实验台应牢固，实验台、柜和其他设备之间应保持一定距离，以便清洁。

9、实验室门为净化门，应有可视窗并带自动闭门器，实验室的门与门不能相对开启，必须错位开启。并达到适当的防火等级，门锁及门的开启方向应不妨碍室内人员逃生。

10、实验室应设洗手池，水龙头开关宜为非手动式，宜设置在靠近出口处。

11、给水管道应设置倒流防止器或其他有效的防止回流的装置；给排水系统应不渗漏，下水应有防回流设计。

12、应配备适用的应急器材，如消防器材、意外事故处理器材、急救器材等。

13、应配备适用的通讯设备。