用于病毒檢測的實驗室無疑就是我們常說的PCR實驗室,目前多地疾控中心和醫院也在正進行改造PCR實驗室,我們就獨立醫學實驗室的要求來說明下如何才能合理設計一個PCR實驗室滿足檢測需要。
一、基本要求
1、實驗室選址、設計和建造應符合國家和地方環境保護和建設主管部門的規定和要求。遠離有噪音、震動、異味、灰塵、防腐、防磁等產生此類因素的企業,同時實驗室選址應盡量遠離商業區、學校、食品廠以及風景保護區等。
2、實驗室的防火安全通道設置應符合國家的消防規定和要求,同時應考慮生物安全的特殊要求;必要時,應事先征詢消防主管部門的建議。
3、實驗室的安全保衛應符合國家相關部門對該類設施的安全管理規定和要求。
4、實驗室的建筑材料和設備等應符合國家相關部門對該類產品生產、銷售和使用的規定和要求。
5、實驗室的設計應保證對生物、化學、輻射和物理等危險源的防護水平控制在經過評估的可接受程度,為關聯的辦公區和鄰近的公共空間提供安全的工作環境。
6、實驗室的走廊和通道應不妨礙人員和物品通過,應設計緊急撤離路線,緊急出口應有明顯的標志;房間的門應根據需要安裝門鎖,門鎖應便于內部快速打開,需要時(如正當操作危害材料時),房間的人口處應有警示標志和進人限制標志。
7、應評估生物材料、樣本、藥品、化學品和機密資料等被誤用、偷盜和不正當使用的風險,并采取相應的物理防范措施。應有專門用以確保存儲、轉運、收集、處理和處置危險物料安全的設施。
8、實驗室內的溫濕度、照度、噪聲和潔凈度等室內環境參數應符合工作和衛生等相關要求。
9、實驗室設計還應考慮節能、環保及舒適性要求,應符合職業衛生要求和人機工效學要求。
二、房屋和設施
1、實驗室用房使用面積不少于總面積75%。應有可靠和足夠的電力供應,確保用電安全。房屋應當具備雙路供電或應急發電設施,重要醫療設備和網絡應有不間斷電源。
2、實驗室總建筑面積不少于500 平方米。
3、有相應的工作區域,流程應當滿足工作需要。
4、設置醫療廢物暫存處,設置污物和污水處理設施和設備,滿足污物和污水的消毒和無害化的要求。
5、應滿足實驗室所需用水。
三、空間設計原則
(一)空間分配總原則
空間分配總原則是讓工作人員感到舒適,又不產生浪費,綜合考慮工作人員的數量、分析方法和儀器的大小等因素。符合生物安全管理和醫院感染管理等相關要求,將有效空間作“三流三區”劃分,三區分為清潔區、半污染區、污染區,三流分為病人流(樣本流)、醫務人員流(工作人員流)和污物流。人流物流合理,做到不交叉感染,設有實驗室門禁管理制度,僅限于工作人員進出。
(二)布局流程合理
PCR醫學實驗室在總體設計上,必須重視和優化布局流程。布局流程合理必須充分體現下述原則:
1、最短路徑原則
實驗室設計時必須考慮路徑最短,即讓工作人員走最短的路,做最多的工作,只有如此才能體現功效最大化。同時,實驗室的路徑設計還應充分考慮病人的方便,最大限度地體現對病人的“一站式”醫學檢驗服務。
2、污染梯度原則
實驗室設計時應考慮各實驗單元的風險度,污染程度越輕的實驗單元應越靠近清潔區域;污染程度越重的實驗單元應越遠離清潔區域。
(三)潔污路線清楚
實驗室設計時必須首先考慮并確定污物通道。然后根據既定的污物通道設計各實驗單元和人流物流通道。要做到:
1、人流物流分道設計。
2、病人和工作人員分道設計。
3、清潔物品和污染物品分道設計。
4、污物通道應最大限度避開公共通道和實驗室的清潔區。
5、污物通道要靠近污物電梯。
(四)預留發展空間
PCR醫學實驗室在總體設計上,必須重視發展空間的預留。
1、必須充分考慮醫學檢驗的發展速度和新項目的開展。
2、必須充分考慮新的大型設備的添置和原有設備的更新。
3、必須充分考慮相鄰設備間的電磁干擾。
4、實驗室應預留大型設備進出的設備通道。
5、為殘疾人考慮,工作區應適于殘疾者的進出和工作。
(五)合理利用面積
PCR醫學實驗室在總體設計上和各功能單元的具體設計上,應做到:
1、各功能單元的使用面積,必須符合國家相關要求。
2、擁擠的實驗室是生物安全的重大隱患。
3、合理利用有效面積,最大限度地減少無效面積。
4、應盡量避免設備的擁擠,又有效避免過多冗余。
(六)確保工作安全
PCR醫學實驗室在總體設計上和各功能單元的具體設計上,必須把安全放在首位。實驗室安全包括:
1、生物安全
(1)實驗室在送排風設計上應做到:始終保持實驗室應有的壓力梯度和氣流走向。
(2)實驗室應設計安裝緊急噴淋設備,并在關鍵實驗區域(實驗室防護區)安裝洗眼裝置。
(3)實驗室洗手池應安裝非手觸式洗手裝置。
(4)實驗室應有污物消毒、滅菌和存放的空間。
2、醫療安全
(1)實驗室采血處應與實驗區域有明確的物理隔斷,避免在實驗室污染區采集血液樣本。
(2)實驗室采血處應有緊急出口,以便于在病人暈針時及時采取救治措施。
3、消防安全
PCR醫學實驗室在總體設計上和各功能單元的具體設計上,其設計圖紙應符合消防要求或經消防部門審核批準。
(1)實驗室通道的設計不得出現盲端。
(2)實驗室必須設計應急通道和出口,應急通道和出口必須保持暢通,不得和其他功能單元混用。
(3)應急通道和出口必須有明確標識并明確逃生方向。
4、環保安全
PCR醫學實驗室在總體設計上和各功能單元的具體設計上,其功能設計應符合環保要求或經環保部門審核批準。
(1)實驗室污染氣體應經高效空氣過濾器(HEPA)過濾后方能排入自然空間。
(2)實驗室的污染廢棄物須經高壓蒸汽滅菌器滅菌或經化學消毒劑浸泡后方能離開實驗室。
(3)實驗室的廢水須經消毒處理并經環保部門檢測合格后方能排入排水管網。
(4)實驗室的一切工作和物品均不能對環境構成任何潛在的危害。
四、室內設計原則和基本要求
臨床基因擴增檢驗實驗室又稱PCR實驗室,其特點是能將微量的DNA和RNA大幅擴增,PCR是分子生物學研究和實驗的常規方法,廣泛運用于生物學各個領域,例如:檢驗艾滋病、乙型肝炎、丙型肝炎、禽疫病、癌基因的檢測,DNA指紋、個體識別、親子鑒定及法醫物證,轉基因作物與轉基因微生物檢測等。
1、 PCR實驗室平面布局
PCR實驗室可根據不同的操作平臺設計不同的分區,甚至可只需設置一間,一臺儀器可做到從制備一擴增一分析。PCR實驗室原則上分為四個單獨的工作區域,即試劑貯存區、樣本處理區、基因擴增區和擴增產物分析區。各區之間必須完全隔斷,不得有空氣流通。試劑、樣品、實驗材料只能按單向流動,即從試劑貯存區一樣本制備區一基因擴增區一產物分析區,不得逆向流動。 實驗室的氣流也應從第一區流向后區,不得逆向流動。各工作區域應設置緩沖間,工作間與緩沖間之間宜安裝連鎖裝置。不同功能的核酸檢驗工作區應是分隔獨立的工作室,并有明顯的標志,各區間不能直通。各工作間需安裝物品傳遞窗。每個工作區域的頂部應安裝紫外燈,安裝數量為每20m²安裝一只40W的紫外燈,同時應配置可移動紫外燈。
PCR實驗室較為理想的布局模式為有一個專用走廊,試劑貯存區、樣本制備區、基因擴增區和產物分析區很規范地排列在一起,各區均設緩沖區,可供換工作服和工作鞋使用,頂上需裝一盞紫外燈。試劑貯存區和樣本制備區工作區域為相對正壓;緩沖區域為相對負壓。擴增區及擴增產物分析區工作區域為相對負壓,緩沖區域為相對正壓。 這種壓力差可通過送排風裝置調節。緩沖間內通向內實驗室和走廊的門必須斜對角設置,不宜直接相對,并可安裝連鎖裝置,當一個門打開時,另一個門必須處于關閉狀態,防止出現兩個門同時打開的情況。緩沖間的門宜能互鎖。如果使用互鎖門,應在互鎖門的附近設置緊急手動互鎖解除開關。
每個區域都必須有明確的標記,工作按試劑貯存區、樣本制備區、基因擴增區、產物分析區單一流向進行。如下圖所示:
如無法做到以上模式,以下基本要求必須做到:
(1)如果使用適時熒光定量PCR擴增儀,擴展區和產物分析區可以合并,使整個PCR室分為三個區,即試劑制備區一標本制備區一擴增分析區。如果使用從樣本處理到擴增分析一體化的全自動檢測系統,后兩區又可以合并,使整個PCR室分為兩個區域,即試劑貯存區和基因檢測區。
(2)各區完全獨立,相互之間在工作區域安裝物品傳遞窗。
(3)各個區域必須要有獨立的緩沖間,供換工作服及鞋子用,并保證與工作區間始終處于相對的分隔狀態。
(4)各工作區域和緩沖間均應安裝換氣裝置,以調節氣流壓力。
(5)各區域間的送排風管道必須獨立設置,不得聯通。
2、各區功能及主要設備
(1)試劑貯存區:該實驗區的主要功能是貯存和制備試劑。試劑和用于樣品制作的材料應直接運送至該區,不得經過其他區域。試劑原材料必須貯存在本區內,并在本區內制備成所需的應用試劑,該區的主要設備是低溫冰箱。
(2)標本制備區:該區域主要進行的操作為樣本的保存、核酸(RNA,DNA )提取、貯存及純化。該區的設備主要有生物安全柜、離心機、低溫高速離心機、水浴箱、冰箱、微量振蕩器等。
(3)基因擴增區:該區域主要進行的操作為DNA擴增,現已同時具備擴增產物分析的功能。主要設備有核酸擴增儀及電腦控制系統。
(4)產物分析區:該區域主要進行的操作為擴增片段的測定。
3、空調通風及凈化
(1)實驗室空調通風系統設計及壓力控制各個區域之間應形成單一流向的物流,人流與氣流,形成單一流向的保護屏障,避免實驗室之間的相互干擾。
(2)采用機械通風系統,室外送風口和排風口應采取防雨,防風,防雜物防昆蟲及其他動物的措施,送風口應遠離排風口。排風系統應使用高效空氣過濾器。
(3)PCR實驗室并沒有嚴格的凈化要求,但是為了避免各個實驗區域間交叉污染的可能性,宜采用全送全排的氣流組織形式。 同時,要嚴格控制送、排風的比例以保證各實驗室的壓力要求。
(4)核心工作間氣壓相對于相鄰區域應為負壓,壓差宜不低于 10Pa。在核心工作間入口的顯著位置,應安裝顯示房間負壓狀況的壓力顯示裝置。
(5)實驗室的排風應與送風連鎖,排風先于送風開啟,后于送風關閉。
(6)實驗室應有措施防止產生對人員有害的異常壓力,圍護結構應能承受送風機或排風機異常時導致的空氣壓力載荷。
4、注意問題
(1)各區域的大小設置,應根據儀器設備數量和工作內容確定。一般要求試劑貯存區最小,樣本處理區最大,基因擴增及擴增產物分析區大小介于兩者之間。
(2)試劑制備區,標本制備區設立緊急洗眼器,以備不時之需。實驗室走廊內應設緊急洗置和緊急噴淋裝置。
(3)PCR實驗室的潔凈度可以根據用戶的實際情況和資金的投入來設計。
(4)應根據工作性質和流程合理擺放實驗室設備、臺柜、物品等,避免相互干擾、交叉污染,并應不妨礙逃生和急救。臺(桌)柜和設備之間應有足夠的間距,以便于清潔。
(5)實驗室主入口的門應有進人控制措施。實驗室入口應有生物危害標識,出口應有逃生發光指示標識。
(6)實驗室內應配置內排式壓力蒸汽滅菌器,以及其他適用的消毒設備。
五、實驗室裝修
1、實驗室墻壁、頂板和地板應當光滑、易清潔、防滲漏并耐化學品和消毒劑的腐蝕。地面應防滑,不得在實驗室內鋪設地毯和懸掛窗簾。實驗室的墻體,包括頂棚,應結構牢固、氣密性好、所有陰角采用圓弧形線條過渡;墻體內壁光潔、不吸附、耐腐蝕、易清洗消毒;墻體和吊頂建議使用彩鋼板。
2、地面材料應滿足無縫隙、無滲漏、光潔、耐腐蝕的要求。
3、燈具要選用凈化燈具,能達到便于清洗、不積塵的特點。實驗室應設應急照明裝置,同時考慮合適的安裝位置,以保證人員安全離開實驗室。
4、有可靠的電力供應和應急照明。每個房間必須裝有紫外線殺菌燈,殺菌燈的安裝高度在1.8~2.1m之間。
5、傳遞窗內部安裝有紫外燈,供消毒用。
6、應配備足夠的固定電源插座,避免多臺設備使用共同的電源插座。應有可靠的接地系統,應在關鍵節點安裝漏電保護裝置或監測報警裝置。
7、實驗室臺(桌)柜和座椅等應穩固和堅固,邊角應圓滑。實驗臺面應防水,并能耐受熱、有機溶劑、酸堿、消毒劑及其他化學劑。一般采用環氧樹脂臺面。
8、實驗臺中的櫥柜和實驗臺應牢固,實驗臺、柜和其他設備之間應保持一定距離,以便清潔。
9、實驗室門為凈化門,應有可視窗并帶自動閉門器,實驗室的門與門不能相對開啟,必須錯位開啟。并達到適當的防火等級,門鎖及門的開啟方向應不妨礙室內人員逃生。
10、實驗室應設洗手池,水龍頭開關宜為非手動式,宜設置在靠近出口處。
11、給水管道應設置倒流防止器或其他有效的防止回流的裝置;給排水系統應不滲漏,下水應有防回流設計。
12、應配備適用的應急器材,如消防器材、意外事故處理器材、急救器材等。
13、應配備適用的通訊設備。