PCR是聚合酶鏈反應的縮寫。也稱為體外引物定向酶促擴增特定的DNA序列，PCR技術因其特異性強、靈敏度高、檢測樣品要求低、方便快捷等優點，被廣泛應用于各種臨床診斷中。目前，我國二級以上醫院開展PCR技術的各種臨床應用，PCR實驗室是開展PCR技術應用的設施，合理的實驗室設計可以保證檢測結果的可靠性(xing)。因此，PCR實驗(yan)室的設計和(he)建(jian)設越來越受到建(jian)設單位的重(zhong)視。

下面(mian)小編(bian)從PCR實驗室的布局和通(tong)風空控制系統(tong)兩(liang)個方(fang)面(mian)分析設(she)計要點，供設(she)計人員(yuan)(yuan)和施工單位相關人員(yuan)(yuan)參考。

一、PCR實驗室布局設計要點分析

1、平面功(gong)能區劃要點分析

根據《臨床基(ji)(ji)因擴增(zeng)(zeng)實驗室基(ji)(ji)本設置標(biao)準》第1.1條的要求，PCR實驗室一般由(you)四個區域組成(cheng):試劑儲存區、標(biao)本制(zhi)備區、擴增(zeng)(zeng)區和(he)擴增(zeng)(zeng)分析區。

PCR實驗室區(qu)域的設置(zhi)不是靜態的，以(yi)下情況(kuang)需(xu)要說明:

(1)如果樣品在(zai)擴增前需要破碎(sui)，需要增加破碎(sui)樣品的區域(yu);

（2）如果使(shi)用(yong)實時熒光PCR，擴增(zeng)區(qu)(qu)和(he)分(fen)析區(qu)(qu)可以合(he)并成(cheng)一個(ge)區(qu)(qu)域(yu);

（3）如果使用全(quan)自動PCR分(fen)析(xi)儀，標本制備區、擴增區和分(fen)析(xi)區可合并(bing)為一個區域。

2、實驗(yan)室功能(neng)和設(she)備設(she)計要點分析

(1)試劑儲存區

該(gai)區域主要(yao)完成試(shi)(shi)(shi)劑(ji)和(he)主要(yao)反應(ying)混合物的儲存、制備和(he)包(bao)裝。運送到該(gai)區域的所有試(shi)(shi)(shi)劑(ji)和(he)材料(liao)不得通(tong)(tong)(tong)過(guo)其他區域，試(shi)(shi)(shi)劑(ji)和(he)原材料(liao)應(ying)在該(gai)區域儲存和(he)準備。這個區域的氣(qi)壓(ya)相對于外界應(ying)該(gai)保持(chi)正(zheng)。這一(yi)領域的設(she)(she)備主要(yao)包(bao)括(kuo)冰箱、天平(ping)(ping)、混合器、低速離(li)心(xin)機、進樣器、移動(dong)式(shi)紫外燈等。由于該(gai)區域試(shi)(shi)(shi)劑(ji)種類繁多，平(ping)(ping)面設(she)(she)計應(ying)首先(xian)(xian)考慮(lv)“安全(quan)”，平(ping)(ping)面設(she)(she)計應(ying)保持(chi)通(tong)(tong)(tong)風和(he)逃生暢通(tong)(tong)(tong)。首先(xian)(xian)，測(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)臺布置在房間(jian)的兩(liang)側(ce)，中間(jian)走廊通(tong)(tong)(tong)向疏散走廊。同時，根據(ju)國際人體工程學(xue)標準，測(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)臺和(he)測(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)臺的通(tong)(tong)(tong)道設(she)(she)計為(wei)1500毫米(mi)，中間(jian)通(tong)(tong)(tong)道可以滿足兩(liang)邊坐著(zhu)的人和(he)中間(jian)經過(guo)的人的要(yao)求。

(2)標本制備區

該區域的功(gong)能是保存樣(yang)品、提取和(he)儲存核酸、將(jiang)樣(yang)品加入擴(kuo)(kuo)增(zeng)(zeng)反(fan)應(ying)管和(he)測(ce)定(ding)DNA合成(cheng)。樣(yang)品應(ying)直接運(yun)輸(shu)至該區域并儲存在該區域，不得通過(guo)其他區域。對(dui)于(yu)氣(qi)流(liu)壓(ya)力(li)的控制，該區域在采(cai)樣(yang)過(guo)程中可(ke)能會產(chan)(chan)生氣(qi)溶(rong)膠，為避(bi)免(mian)氣(qi)溶(rong)膠擴(kuo)(kuo)散到外界造成(cheng)污染(ran)，該區域應(ying)保持負壓(ya)力(li);同時(shi)，該區域相對(dui)于(yu)擴(kuo)(kuo)增(zeng)(zeng)反(fan)應(ying)混合物制備和(he)擴(kuo)(kuo)增(zeng)(zeng)區域以及擴(kuo)(kuo)增(zeng)(zeng)產(chan)(chan)物分析區域為正壓(ya)，以避(bi)免(mian)氣(qi)溶(rong)膠污染(ran)從鄰近區域進入該區域。

該區(qu)域(yu)的(de)設備主(zhu)要(yao)包括(kuo)生(sheng)物(wu)安(an)(an)全(quan)(quan)柜、進樣器、臺式高速離(li)心機、低(di)速離(li)心機臺、水浴罐(guan)、冰(bing)箱、均質機和移動式紫(zi)外(wai)燈等。應注意(yi)，生(sheng)物(wu)安(an)(an)全(quan)(quan)柜最好選擇b2型。該生(sheng)物(wu)安(an)(an)全(quan)(quan)柜的(de)所(suo)有(you)吸入(ru)氣流(liu)和垂直氣流(liu)都(dou)經過高效過濾器過濾后排放到室外(wai)，不(bu)再進入(ru)生(sheng)物(wu)安(an)(an)全(quan)(quan)柜循環(huan)或(huo)返回該區(qu)域(yu)。這種(zhong)生(sheng)物(wu)安(an)(an)全(quan)(quan)柜可以(yi)避免提取的(de)核酸在柜內反復(fu)循環(huan)，造成樣品間(jian)的(de)交叉“污染(ran)”和假陽性結果。

(3)擴增區

該(gai)(gai)區(qu)(qu)域(yu)的(de)(de)功能是(shi)DNA擴(kuo)增(zeng)(zeng)和(he)擴(kuo)增(zeng)(zeng)片(pian)段(duan)的(de)(de)測定。此外，反應混合物的(de)(de)制(zhi)備(來自(zi)試(shi)劑儲存(cun)和(he)制(zhi)備區(qu)(qu))和(he)制(zhi)備的(de)(de)DNA模板的(de)(de)添加(來自(zi)標本(ben)制(zhi)備區(qu)(qu))也可(ke)以(yi)在該(gai)(gai)區(qu)(qu)域(yu)進(jin)行。為(wei)了控(kong)制(zhi)氣(qi)流壓力，相對于鄰近(jin)區(qu)(qu)域(yu)為(wei)負(fu)壓，以(yi)避免(mian)氣(qi)溶(rong)膠從該(gai)(gai)區(qu)(qu)域(yu)泄漏。為(wei)了避免(mian)氣(qi)溶(rong)膠造成的(de)(de)污染，應該(gai)(gai)盡量減少在該(gai)(gai)區(qu)(qu)域(yu)不必要(yao)的(de)(de)行走。個(ge)別操作(zuo)，如(ru)樣品添加，應在超凈(jing)站進(jin)行。

該領域的(de)(de)設備主要有核酸擴(kuo)增熱循環儀(yi)、進樣器、超凈(jing)臺(tai)等。熱循環儀(yi)的(de)(de)電源應專用，并配備穩壓電源或不間(jian)斷電源，以防止(zhi)電壓波(bo)動對(dui)放大(da)測定的(de)(de)影響。

(4)分析區域

該區(qu)(qu)域的(de)功能是分析擴增(zeng)產物。這一(yi)地區(qu)(qu)可能會使用一(yi)些(xie)會導致基因突變(bian)的(de)有毒物質，因此應(ying)(ying)特(te)別注意實驗室人員的(de)安全保護(hu)。對于氣流壓力的(de)控制(zhi)，該區(qu)(qu)域是PCR實驗的(de)最后一(yi)步，且壓力應(ying)(ying)該是最低(di)的(de)，即相對于鄰近(jin)區(qu)(qu)域的(de)負壓，以避免(mian)氣溶膠從該區(qu)(qu)域泄漏。為了避免(mian)氣溶膠造成的(de)污染，應(ying)(ying)盡量減少該區(qu)(qu)域的(de)不必(bi)要(yao)移動。

該區(qu)域的設備主要包括進樣器(qi)、電(dian)泳儀(yi)(槽)、電(dian)遷(qian)移儀(yi)、雜交(jiao)爐或雜交(jiao)箱(xiang)、水浴箱(xiang)、DNA測序(xu)儀(yi)、酶(mei)標儀(yi)和(he)洗板機等。

3、人流和物流設(she)計要點分析

（1）進入實驗室區域的(de)工人應遵循以下路徑(jing):

過道→緩沖室→實驗區

（2）員(yuan)工離開(kai)實驗(yan)室的途徑(jing)是:

實(shi)驗區→緩沖室(shi)→走道(dao)

進(jin)入每一個區域必須嚴(yan)格按照單一方(fang)向，不(bu)(bu)同(tong)的(de)工(gong)作區域應使用不(bu)(bu)同(tong)的(de)工(gong)作服(如不(bu)(bu)同(tong)的(de)顏色(se))。工(gong)人(ren)離開時不(bu)(bu)得脫下工(gong)作服。這種單向的(de)人(ren)員(yuan)流動(dong)(dong)可(ke)以(yi)降(jiang)低由人(ren)員(yuan)流動(dong)(dong)造(zao)成的(de)交叉污染的(de)風險(xian)。

所有(you)(you)進入實驗(yan)(yan)(yan)區(qu)的(de)物(wu)品必須通(tong)過雙葉互(hu)鎖轉(zhuan)移窗，進入前(qian)可以消毒，實驗(yan)(yan)(yan)室內的(de)所有(you)(you)物(wu)品必須通(tong)過轉(zhuan)移窗后才能(neng)轉(zhuan)移到實驗(yan)(yan)(yan)室外干(gan)凈(jing)的(de)公共區(qu)域。這(zhe)種有(you)(you)組織的(de)單向貨物(wu)流動可以降低出錯(cuo)和混亂的(de)風險。

淺談PCR實驗室(shi)平面(mian)布局及通風空調系統(tong)設計

二、PCR實驗室通風空控制系統設計要點分析

1、溫度(du)和(he)濕度(du)需求分析(xi)

如(ru)血液制品、疫苗等低(di)溫(wen)低(di)濕潔(jie)凈區(qu)域(如(ru)2~8℃，≤35%，C /d級)的要求(qiu)不同，PCR實驗室對溫(wen)度(du)(du)和濕度(du)(du)一般沒有嚴格(ge)的要求(qiu)。考慮到實驗人(ren)(ren)員的人(ren)(ren)體舒(shu)適度(du)(du)，環境溫(wen)度(du)(du)和濕度(du)(du)的設計參數控制相應(ying)的范(fan)圍內。

2、空氣體過濾(lv)和空氣分(fen)布分(fen)析

由于PCR實(shi)驗室在(zai)(zai)采樣過程中(zhong)可能會產(chan)生氣溶(rong)膠，為(wei)了(le)避免(mian)氣溶(rong)膠擴散到外界造(zao)成(cheng)污染，也為(wei)了(le)避免(mian)房(fang)間之間通過風管系(xi)統的(de)交叉(cha)污染，實(shi)驗室建議采用新風系(xi)統。新鮮空氣經濕熱(re)處(chu)理(li)和(he)三級(一級+中(zhong)效(xiao)(xiao)+高(gao)效(xiao)(xiao)/次高(gao)效(xiao)(xiao))過濾后(hou)送入(ru)室內;高(gao)效(xiao)(xiao)或次高(gao)效(xiao)(xiao)過濾器分別設(she)置在(zai)(zai)每個(ge)房(fang)間的(de)出(chu)風口(kou)。

在風量的計(ji)算中(zhong)，我們通常采用間隙法(fa)來(lai)計(ji)算房(fang)間保持一定壓(ya)差時的排氣量或送風量。間隙法(fa)的公式如下:

其(qi)中δp——壓差(cha)，pa;

ρ——空氣體密度(du)，取1.2kg/m;

V——風量，米/小(xiao)時;

A——根據間隙(xi)寬(kuan)度m計算的泄漏面積;

μ——常數，取(qu)0.72。

根據風量守恒:

v供氣(qi)-δv = v排氣(qi)

式中δv-壓差滲透風(feng)量，

當(dang)房間保(bao)持正壓(ya)時，該值為正。

當(dang)室(shi)內保持負(fu)(fu)壓時，該值為負(fu)(fu)。

當房(fang)(fang)間(jian)內無工藝設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)排(pai)氣(qi)時(shi)，可(ke)(ke)通過換氣(qi)次(ci)數(工藝操(cao)作室12~15次(ci)/小(xiao)時(shi)，緩沖室6~8次(ci)/小(xiao)時(shi))計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)出房(fang)(fang)間(jian)供氣(qi)量，然后(hou)根據間(jian)隙(xi)法(fa)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)出房(fang)(fang)間(jian)排(pai)氣(qi)量。當房(fang)(fang)間(jian)有工藝設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(如(ru)生物安全柜(ju))排(pai)風(feng)(feng)時(shi)，將設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)排(pai)風(feng)(feng)量與滿足換氣(qi)次(ci)數所需的(de)送風(feng)(feng)量進行比(bi)較，取兩者(zhe)之間(jian)的(de)較大(da)值(一般(ban)情況下，設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)排(pai)風(feng)(feng)量較大(da))，然后(hou)根據間(jian)隙(xi)法(fa)得到房(fang)(fang)間(jian)送風(feng)(feng)量。根據以上計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)風(feng)(feng)量作為設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)依據，可(ke)(ke)以進行新風(feng)(feng)機組(zu)(zu)、排(pai)風(feng)(feng)機組(zu)(zu)和(he)輔助風(feng)(feng)道風(feng)(feng)口(kou)的(de)選擇和(he)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)。

在配風(feng)方面，PCR實驗室(shi)空控制(zhi)系統通(tong)常采用上(shang)(shang)送(song)(song)下排的非單向送(song)(song)風(feng)方式。房間(jian)上(shang)(shang)部的送(song)(song)風(feng)口(kou)(kou)(kou)應(ying)盡可(ke)能均(jun)勻(yun)布(bu)置(zhi)，并與(yu)生物安全柜的操作面或其他有氣(qi)溶膠(jiao)操作的地(di)方保持一定距(ju)離(li)(li);房間(jian)的下部通(tong)過(guo)設置(zhi)在室(shi)內排氣(qi)通(tong)道上(shang)(shang)的出(chu)氣(qi)口(kou)(kou)(kou)排出(chu)。出(chu)風(feng)口(kou)(kou)(kou)底部距(ju)離(li)(li)地(di)面0.1米。出(chu)風(feng)口(kou)(kou)(kou)通(tong)道應(ying)設置(zhi)在室(shi)內污染風(feng)險最高的區域，出(chu)風(feng)口(kou)(kou)(kou)前方不應(ying)有障礙物。

3、壓(ya)力需求(qiu)和控制(zhi)分析

根據實驗流程，PCR實驗室(shi)(shi)一(yi)般有(you)四個(ge)區域，包括試(shi)劑(ji)儲存和試(shi)劑(ji)制備區、標本制備區、擴增反(fan)應混合物(wu)制備和擴增區、擴增產物(wu)分析區，每個(ge)區域都有(you)一(yi)個(ge)獨(du)立的緩沖室(shi)(shi)。

根據臨床基因擴增(zeng)實(shi)驗室的工作規(gui)范，為(wei)滿足清潔污水和防止(zhi)交(jiao)叉感染的要求，PCR的氣(qi)流方向應遵循單一方向，即只能從試(shi)劑儲存和試(shi)劑制(zhi)(zhi)備(bei)區(qu)(qu)→標本制(zhi)(zhi)備(bei)區(qu)(qu)→擴增(zeng)反應混(hun)合物(wu)制(zhi)(zhi)備(bei)和擴增(zeng)區(qu)(qu)→擴增(zeng)產物(wu)分析區(qu)(qu)進行。

此外，通常還有生物安全柜、通風柜等生產設(she)備(bei)。PCR實驗室(shi)排氣量(liang)大，間歇使用時(shi)間長，這(zhe)與(yu)空(kong)控制(zhi)系統的運(yun)行時(shi)間不一致(zhi)，導致(zhi)這(zhe)些設(she)備(bei)的房(fang)間在設(she)備(bei)啟(qi)動和停(ting)止時(shi)容(rong)易(yi)失(shi)壓(ya)，原始的正常壓(ya)力梯度是(shi)瞬(shun)時(shi)的，這(zhe)是(shi)PCR實驗室(shi)空(kong)調諧(xie)系統設(she)計的難點。

以(yi)上就是PCR實驗(yan)室平面布局的相(xiang)關(guan)(guan)介紹。更多實驗(yan)室相(xiang)關(guan)(guan)資(zi)訊敬請關(guan)(guan)注我們。