PCR是聚合酶鏈反應(yīng)的縮寫。也稱為體外引物定向酶促擴(kuò)增特定的DNA序列，PCR技術(shù)因其特異性強(qiáng)、靈敏度高、檢測樣品要求低、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種臨床診斷中。目前，我國二級以上醫(yī)院開展PCR技術(shù)的各種臨床應(yīng)用，PCR實(shí)驗(yàn)室是開展PCR技術(shù)應(yīng)用的設(shè)施，合理的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計可以保證檢測結(jié)果的可靠性。因此，PCR實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計和建設(shè)越來越受到建設(shè)單位的重視。

下面小編從PCR實(shí)驗(yàn)室的布局和通風(fēng)空控制系統(tǒng)兩個方面分析設(shè)計要點(diǎn)，供設(shè)計人員和施工單位相關(guān)人員參考。

一、PCR實(shí)驗(yàn)室布局設(shè)計要點(diǎn)分析

1、平面功能區(qū)劃要點(diǎn)分析

根據(jù)《臨床基因擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)室基本設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》第1.1條的要求，PCR實(shí)驗(yàn)室一般由四個區(qū)域組成:試劑儲存區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)、擴(kuò)增區(qū)和擴(kuò)增分析區(qū)。

PCR實(shí)驗(yàn)室區(qū)域的設(shè)置不是靜態(tài)的，以下情況需要說明:

(1)如果樣品在擴(kuò)增前需要破碎，需要增加破碎樣品的區(qū)域;

（2）如果使用實(shí)時熒光PCR，擴(kuò)增區(qū)和分析區(qū)可以合并成一個區(qū)域;

（3）如果使用全自動PCR分析儀，標(biāo)本制備區(qū)、擴(kuò)增區(qū)和分析區(qū)可合并為一個區(qū)域。

2、實(shí)驗(yàn)室功能和設(shè)備設(shè)計要點(diǎn)分析

(1)試劑儲存區(qū)

該區(qū)域主要完成試劑和主要反應(yīng)混合物的儲存、制備和包裝。運(yùn)送到該區(qū)域的所有試劑和材料不得通過其他區(qū)域，試劑和原材料應(yīng)在該區(qū)域儲存和準(zhǔn)備。這個區(qū)域的氣壓相對于外界應(yīng)該保持正。這一領(lǐng)域的設(shè)備主要包括冰箱、天平、混合器、低速離心機(jī)、進(jìn)樣器、移動式紫外燈等。由于該區(qū)域試劑種類繁多，平面設(shè)計應(yīng)首先考慮“安全”，平面設(shè)計應(yīng)保持通風(fēng)和逃生暢通。首先，測試臺布置在房間的兩側(cè)，中間走廊通向疏散走廊。同時，根據(jù)國際人體工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，測試臺和測試臺的通道設(shè)計為1500毫米，中間通道可以滿足兩邊坐著的人和中間經(jīng)過的人的要求。

(2)標(biāo)本制備區(qū)

該區(qū)域的功能是保存樣品、提取和儲存核酸、將樣品加入擴(kuò)增反應(yīng)管和測定DNA合成。樣品應(yīng)直接運(yùn)輸至該區(qū)域并儲存在該區(qū)域，不得通過其他區(qū)域。對于氣流壓力的控制，該區(qū)域在采樣過程中可能會產(chǎn)生氣溶膠，為避免氣溶膠擴(kuò)散到外界造成污染，該區(qū)域應(yīng)保持負(fù)壓力;同時，該區(qū)域相對于擴(kuò)增反應(yīng)混合物制備和擴(kuò)增區(qū)域以及擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)域?yàn)檎龎海员苊鈿馊苣z污染從鄰近區(qū)域進(jìn)入該區(qū)域。

該區(qū)域的設(shè)備主要包括生物安全柜、進(jìn)樣器、臺式高速離心機(jī)、低速離心機(jī)臺、水浴罐、冰箱、均質(zhì)機(jī)和移動式紫外燈等。應(yīng)注意，生物安全柜最好選擇b2型。該生物安全柜的所有吸入氣流和垂直氣流都經(jīng)過高效過濾器過濾后排放到室外，不再進(jìn)入生物安全柜循環(huán)或返回該區(qū)域。這種生物安全柜可以避免提取的核酸在柜內(nèi)反復(fù)循環(huán)，造成樣品間的交叉“污染”和假陽性結(jié)果。

(3)擴(kuò)增區(qū)

該區(qū)域的功能是DNA擴(kuò)增和擴(kuò)增片段的測定。此外，反應(yīng)混合物的制備(來自試劑儲存和制備區(qū))和制備的DNA模板的添加(來自標(biāo)本制備區(qū))也可以在該區(qū)域進(jìn)行。為了控制氣流壓力，相對于鄰近區(qū)域?yàn)樨?fù)壓，以避免氣溶膠從該區(qū)域泄漏。為了避免氣溶膠造成的污染，應(yīng)該盡量減少在該區(qū)域不必要的行走。個別操作，如樣品添加，應(yīng)在超凈站進(jìn)行。

該領(lǐng)域的設(shè)備主要有核酸擴(kuò)增熱循環(huán)儀、進(jìn)樣器、超凈臺等。熱循環(huán)儀的電源應(yīng)專用，并配備穩(wěn)壓電源或不間斷電源，以防止電壓波動對放大測定的影響。

(4)分析區(qū)域

該區(qū)域的功能是分析擴(kuò)增產(chǎn)物。這一地區(qū)可能會使用一些會導(dǎo)致基因突變的有毒物質(zhì)，因此應(yīng)特別注意實(shí)驗(yàn)室人員的安全保護(hù)。對于氣流壓力的控制，該區(qū)域是PCR實(shí)驗(yàn)的最后一步，且壓力應(yīng)該是最低的，即相對于鄰近區(qū)域的負(fù)壓，以避免氣溶膠從該區(qū)域泄漏。為了避免氣溶膠造成的污染，應(yīng)盡量減少該區(qū)域的不必要移動。

該區(qū)域的設(shè)備主要包括進(jìn)樣器、電泳儀(槽)、電遷移儀、雜交爐或雜交箱、水浴箱、DNA測序儀、酶標(biāo)儀和洗板機(jī)等。

3、人流和物流設(shè)計要點(diǎn)分析

（1）進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室區(qū)域的工人應(yīng)遵循以下路徑:

過道→緩沖室→實(shí)驗(yàn)區(qū)

（2）員工離開實(shí)驗(yàn)室的途徑是:

實(shí)驗(yàn)區(qū)→緩沖室→走道

進(jìn)入每一個區(qū)域必須嚴(yán)格按照單一方向，不同的工作區(qū)域應(yīng)使用不同的工作服(如不同的顏色)。工人離開時不得脫下工作服。這種單向的人員流動可以降低由人員流動造成的交叉污染的風(fēng)險。

所有進(jìn)入實(shí)驗(yàn)區(qū)的物品必須通過雙葉互鎖轉(zhuǎn)移窗，進(jìn)入前可以消毒，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的所有物品必須通過轉(zhuǎn)移窗后才能轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室外干凈的公共區(qū)域。這種有組織的單向貨物流動可以降低出錯和混亂的風(fēng)險。

淺談PCR實(shí)驗(yàn)室平面布局及通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

二、PCR實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)空控制系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)分析

1、溫度和濕度需求分析

如血液制品、疫苗等低溫低濕潔凈區(qū)域(如2~8℃，≤35%，C /d級)的要求不同，PCR實(shí)驗(yàn)室對溫度和濕度一般沒有嚴(yán)格的要求?？紤]到實(shí)驗(yàn)人員的人體舒適度，環(huán)境溫度和濕度的設(shè)計參數(shù)控制相應(yīng)的范圍內(nèi)。

2、空氣體過濾和空氣分布分析

由于PCR實(shí)驗(yàn)室在采樣過程中可能會產(chǎn)生氣溶膠，為了避免氣溶膠擴(kuò)散到外界造成污染，也為了避免房間之間通過風(fēng)管系統(tǒng)的交叉污染，實(shí)驗(yàn)室建議采用新風(fēng)系統(tǒng)。新鮮空氣經(jīng)濕熱處理和三級(一級+中效+高效/次高效)過濾后送入室內(nèi);高效或次高效過濾器分別設(shè)置在每個房間的出風(fēng)口。

在風(fēng)量的計算中，我們通常采用間隙法來計算房間保持一定壓差時的排氣量或送風(fēng)量。間隙法的公式如下:

其中δp——壓差，pa;

ρ——空氣體密度，取1.2kg/m;

V——風(fēng)量，米/小時;

A——根據(jù)間隙寬度m計算的泄漏面積;

μ——常數(shù)，取0.72。

根據(jù)風(fēng)量守恒:

v供氣-δv = v排氣

式中δv-壓差滲透風(fēng)量，

當(dāng)房間保持正壓時，該值為正。

當(dāng)室內(nèi)保持負(fù)壓時，該值為負(fù)。

當(dāng)房間內(nèi)無工藝設(shè)備排氣時，可通過換氣次數(shù)(工藝操作室12~15次/小時，緩沖室6~8次/小時)計算出房間供氣量，然后根據(jù)間隙法計算出房間排氣量。當(dāng)房間有工藝設(shè)備(如生物安全柜)排風(fēng)時，將設(shè)備排風(fēng)量與滿足換氣次數(shù)所需的送風(fēng)量進(jìn)行比較，取兩者之間的較大值(一般情況下，設(shè)備排風(fēng)量較大)，然后根據(jù)間隙法得到房間送風(fēng)量。根據(jù)以上計算的風(fēng)量作為設(shè)計依據(jù)，可以進(jìn)行新風(fēng)機(jī)組、排風(fēng)機(jī)組和輔助風(fēng)道風(fēng)口的選擇和計算。

在配風(fēng)方面，PCR實(shí)驗(yàn)室空控制系統(tǒng)通常采用上送下排的非單向送風(fēng)方式。房間上部的送風(fēng)口應(yīng)盡可能均勻布置，并與生物安全柜的操作面或其他有氣溶膠操作的地方保持一定距離;房間的下部通過設(shè)置在室內(nèi)排氣通道上的出氣口排出。出風(fēng)口底部距離地面0.1米。出風(fēng)口通道應(yīng)設(shè)置在室內(nèi)污染風(fēng)險最高的區(qū)域，出風(fēng)口前方不應(yīng)有障礙物。

3、壓力需求和控制分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程，PCR實(shí)驗(yàn)室一般有四個區(qū)域，包括試劑儲存和試劑制備區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)、擴(kuò)增反應(yīng)混合物制備和擴(kuò)增區(qū)、擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)，每個區(qū)域都有一個獨(dú)立的緩沖室。

根據(jù)臨床基因擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)室的工作規(guī)范，為滿足清潔污水和防止交叉感染的要求，PCR的氣流方向應(yīng)遵循單一方向，即只能從試劑儲存和試劑制備區(qū)→標(biāo)本制備區(qū)→擴(kuò)增反應(yīng)混合物制備和擴(kuò)增區(qū)→擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)進(jìn)行。

此外，通常還有生物安全柜、通風(fēng)柜等生產(chǎn)設(shè)備。PCR實(shí)驗(yàn)室排氣量大，間歇使用時間長，這與空控制系統(tǒng)的運(yùn)行時間不一致，導(dǎo)致這些設(shè)備的房間在設(shè)備啟動和停止時容易失壓，原始的正常壓力梯度是瞬時的，這是PCR實(shí)驗(yàn)室空調(diào)諧系統(tǒng)設(shè)計的難點(diǎn)。

以上就是PCR實(shí)驗(yàn)室平面布局的相關(guān)介紹。更多實(shí)驗(yàn)室相關(guān)資訊敬請關(guān)注我們。