移动式PCR核酸检测实验室规划设计方案SICOLAB

4月26日，国家卫生健康委召开电视电话会议，会上，国家卫生健康委党组书记、主任马晓伟要求，各地要健全及时发现、快速处置、精准管控、有效救治的常态化防控机制，精准抓好内防反弹工作。所有县区级以上疾控机构、二级以上综合医院要抓紧进行改造，在短时间内形成核酸检测能力；支持各地在公立医疗卫生机构检测能力不能满足需求时，与第三方医学检验实验室合作开展核酸检测，充实检测力量；扩大检测范围，做到重点人群“应检尽检”、重点行业“适时抽检”、一般人群“愿检尽检”。此次，卫健委提出检测机构覆盖到二级以上综合医院，这也就意味着核酸检测机构将扩大到县、市、区。

如何设计一个合格的PCR实验室？今年，新冠病毒的肆虐夺去了无数人的生命，一是还暂未研发“特效药”，二是检测不及时，移动式快速检测新冠病毒的实验室的出现，应时势趋势，迫不及待。

基因扩增实验又称PCR实验，其特点是能将微量的DNA大幅加，PCR是分子生物学研究和实验的常规方法，广泛应用于生物学各个领域，例如:检验艾滋病、乙型肝炎、禽疫病、癌基因的检测和诊断，DNA指纹、个体识别、亲子鉴别及法医物证，动、植物检疫，动物及其衍生产品检测，动物饲料、化妆品、食品卫生检测，转基因作物及转基因微生物检测等。

结合时势，疫情需要，SICOLAB通过对实验室的使用场景对以及现有拼装实验室的现状及调研，结合我公司产品的技术优势，我们拟定了移动式PCR核酸检测实验室的技术方案。移动式PCR核酸检测实验室是装载专用设备和人员，并提供所需要的工作条件和环境防护的可移动厢体。对车、船、直升机吊装等运输方式适应性较强，转场方便灵活，机动性强，隐蔽性好，布展迅速，舱内工作人员和舱载设备能得到有效保护，因此广泛应用于医疗救护、公共卫生检测、通信指挥、装备维修检测、生活保障、移动供电、无人值守机房等各个军、民用领域。

PCR核酸检测实验室，通常需要经过试剂配制、样品处理、核酸扩增和产物分析4个实验过程。这4个实验过程的实验用房应相邻布置，组成一个独立的PCR实验区。标准的PCR实验区包括：试剂准备区、标本制备区、扩增区、产物分析区、各区配套的缓冲区及公共走廊。

一、移动式PCR核酸检测实验室的优点
1、无需对现有实验室重新设计改造，可直接补充移动式PCR核酸检测实验室，快速有效。

2、更加安全，围护结构采用高密度高质量材质，并以BSL-2级别进行设计建造验收。

3、防护全面更完善，有效的处理废气、废水、废固体物，保证周围环境、人员、样本安全。

4、操作方便简单，现场只需预留足够电力配置及小型接水口、小型净水装置即可。

5、建造工期大大缩短，出厂前安装调试完毕，直接运输至现场即可使用。

6、设计空间配置冗余有余，对于疫情严重地区，能够进行快速的医疗空间利用补充。

7、后续检验功能扩展升级简单方便，可配套增加血常规、免疫生化、微生物等检测，具备发热门诊检测能力。

8、造价低廉，相对于固定土建实验室，远低于新建、改建、扩建实验室成本。

二、PCR核酸实验室设计建设规范标准

科研建筑设计标准（JGJ91-2019）

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)

医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则（卫办医政发【2010】194号）

微生物和生物医学实验室生物安全通用准则（WS233-2002）

医学生物安全二级实验室建筑技术标准TCECS662G2020

新型冠状病毒感染的肺炎实验室检测技术指南（第三版）

新型冠状病毒肺炎应急救治设施设计导则（卫健委发布）

新型冠状病毒实验室生物安全指南（第二版，卫健委发布）

实验室生物安全手册(WHO第三版)

医院负压隔离病房环境控制要求（GBT35428-2017)

病原微生物实验室生物安全通用准则（WS233-2017）

临床实验室生物安全指南（WST442-2014）

传染病医院建筑设计规范(GB50849-2014)

移动式实验室生物安全要求(GB27421-2015)

移动实验室设计原则及基本要求（GB/T29475-2012）

移动实验室模块化设计指南（GB/T31018-2014）

三、SICOLAB设计原则、理念
1、进入各工作区域应当严格按照单一方向进行，即试剂储存和准备区→标本制备区→扩增区→扩增产物分析区。

2、实验室的清洁应当按试剂贮存和准备区→标本制备区→扩增区→扩增产物分析区的方向进行。不同的实验区域各自其用，避免清洁用具以防止交叉污染。

3、注意病原生物安全要求以及恒温恒湿要求（病毒培养、动物感染实验、未经培养的感染性材料的操作、灭活材料的操作）

4、废水、废气、废弃物的通道设计尤为注意。

 

四、PCR核酸检测实验室的核心
建造PCR核酸检测实验室的核心问题是如何避免污染，结合工程实例从ＰＣＲ实验室环境安全角度阐述如何避免污染。PCR核酸检测需独立区域设置，避免与外界环境的交叉污染，从工艺平面布局、压力梯度控制、正负压区域缓冲室的设置、空调系统、人物流走向。

1、面积、主要功能及基本配置
试剂准备区：15-20平；主要用于贮存试剂的制备、试剂的分装和扩增反应混合液的准备，以及离心管、吸头等消耗品的贮存和准备。（2至-48度冰箱、振荡器、微量移液仪、移液枪头、冷藏箱、可移动紫外灯、PCR反应管、实验服及一次性手套、试剂耗材、实验台通风柜等）
标本制备区：15-20平；主要用于核酸（RNA、DNA）提取、贮存及其加入至扩增反应管。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。（2至-48度冰箱、生物安全柜、微量移液仪、高速离心机、核酸提取仪、冷藏箱、可移动紫外灯、振荡器、核酸检测站、迷你离心机、洁净实验服及一次手套、试剂耗材、实验台通风柜等）
扩增区：15-20平；主要用于cDNA合成、DNA扩增及检测。（PCR仪）
扩增产物分析区：15-20平；主要用于扩增片段的进一步分析测定，如杂交、酶切电泳、变性高效液相分析、测序等。（微量移液仪、荧光定量PCR仪、凝胶成像仪、PCR反应管、PCR电泳仪、移液枪头、可移动紫外灯、试剂耗材、实验台柜等）

2、工艺平面布局

3、压力梯度控制
试剂准备区和标本制备区呈相对正压状态，以防止外界含核酸气溶胶的空气进入，造成污染。核酸扩增室及产物分析区应呈相对负压状态，以防止含核酸的气溶胶扩散出去污染试剂与样品。建议采用5~10Pa压差，在控制上比较容易实现。

4、正负压区域缓冲室的设置

根据压力梯度的要求，试剂配制室和样品处理室为相对正压，扩增室和产物分析室为相对负压，要求正压的区域和要求负压的区域的缓冲室内的压力设计大不相同。

正压缓冲室符合一般正压洁净室的缓冲原则，主要是防止室外环境空气中的气溶胶进入室内。

负压缓冲室则是要求缓冲室对核酸扩增室及产物分析区保持正压，对缓冲室外也保持正压（主要是满足室内净化需要）。

5、空调系统

四区必须完全独立、大量的新风补充、不同区域的不同压力梯度、较严格的湿度控制要求、较高的洁净度要求。
首先，要求4个区域的空调系统完全独立，前两个区域相对正压，后两个区域相对负压。标本制备区配备有B2型生物安全柜，需要在安全柜进行操作时，要有相应数量的新风补充。产物分析区配有排风橱，也需要有一定数量的新风补充。

其次，实验室内的温度、湿度都有一定的要求。尤其是湿度，PCR实验室内一般要求相对湿度在65%以下。南方地区空气湿度大，而标本制备区和产物分析区需要大量的新风补充，这些新风如果处理不好，会造成实验室内湿度过高。

6、围护结构
保温、密封、隔音、防腐、易清洁、防火、防尘、防静电、抗干扰、防雷防盗性能优越。

7、三废处理

1）废水

普通污水产生于洗手池等设备，对此类污水应当单独收集，排入实验室水处理系统，经处理达标后方可排放。
感染性废液即在实验操作过程中产生的废水，采用化学消毒或物理消毒方式处理，并对消毒效果进行验证，确保彻底灭活。

2）废气

经有效处理（吸附塔、酸淋塔或特定组合处理方式）达标后，高空排放。

3）废弃物处理

固体废物分类收集，固体废物的收集容器应当具有不易破裂、防渗漏、耐湿耐热、可密封等特性。实验室内的感染性垃圾不允许堆积存放，应当及时压力蒸汽灭菌处理。废物处置之前，应当存放在实验室内指定的安全地方。
　 小型固体废物如组织标本、耗材、个人防护装备等均需经过压力蒸汽灭菌处理，再沿废弃物通道移出实验室。
　　体积较大的固体废物如HEPA过滤器，应当由专业人士进行原位消毒后，装入安全容器内进行消毒灭菌。不能进行压力蒸汽灭菌的物品如电子设备可以采用环氧乙烷熏蒸消毒处理。
　　经消毒灭菌处理后移出实验室的固体废物，集中交由固体废物处理单位处置。
　　实验过程如使用锐器（包括针头、小刀、金属和玻璃等）要直接弃置于锐器盒内，高压灭菌后，再做统一处理。
　　建立废弃物处理记录：定期对实验室排风HEPA过滤器进行检漏和更换，定期对处理后的污水进行监测，采用生物指示剂监测压力蒸汽灭菌效果。
五、其他基本配置要求

必须符合一级生物安全水平动物设施的所有要求。

在门及其他适宜的地方张贴生物危害警告标志。

设施的设计必须易于清洁和管理。

门必须向内开，并可以自动关闭。

要有适宜的温度、通风和照明。

如果采用机械通风，则气流的方向必须向内。排出的空气要排到室外，不得在建筑物内 循环使用。

应制订节肢动物和啮齿类动物的控制方案。

如有窗户，必须是安全、抗击碎的。如果窗户可以打开，则必须安装防节肢动物的纱网。

使用后，工作表面应用有效的消毒剂来清除污染（见第 14 章）。

可能产生气溶胶的工作必须使用生物安全柜（Ⅰ级或Ⅱ级）或隔离箱，隔离箱要带有专 用的供气和经 HEPA 过滤的排气装置。

动物设施的现场或附近备有高压灭菌器。

清理动物的垫料时必须尽量减少气溶胶和灰尘的产生。

所有废料和垫料在丢弃前必须先清除污染。

尽可能限制锐利器具的使用。锐器应始终收集在带盖的防刺破容器中，并按感染性物质

处理。

进行高压灭菌、焚烧的物品应装在密闭容器中安全运输。

在设施内必须穿着防护服和其他装备，离去时脱下。

必须有洗手设施。人员离开动物设施前必须洗手。

如发生伤害，无论程度轻重，必须进行适当的治疗，且要报告并记录。

禁止在设施内进食、饮水、吸烟和化妆。

所有人员必须接受适当的培训。