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青岛卓先带你了解关于PCR实验室建设中的的暖通空调系统设计

作者: 点击:1480 时间:2021-04-15

基因扩增实验室建设,又称PCR实验室,是检测艾滋病、乙肝、禽病和其它病毒感染疾病的专用实验室。聚合酶链式反应(polymerasechainreaction)是一种用来放大DNA片段的分子生物技术,它可以被视为生物体外DNA的特殊复制。

基因扩增实验室建设,又称PCR实验室,是检测艾滋病、乙肝、禽病和其它病毒感染疾病的专用实验室。聚合酶链式反应(polymerasechainreaction)是一种用来放大DNA片段的分子生物技术,它可以被视为生物体外DNA的特殊复制。

目前,PCR实验室在医院和疾病控制中心的流行病学检查中得到了广泛的应用。卫生部办公厅于2010年制定并发布了《医疗机构临床基因扩增检验实验室管理办法》和《医疗机构临床基因扩增检验实验室工作指南》(以下简称《指南》)。

该指南为PCR实验室建设设计提供了基本原则。PCR实验室建设原则上应设四个区域:试剂储存准备区、样品制备区、扩增区、产物分析区,每个区域内的具体设备配置见下表:

一、PCR实验室的特点

该反应的特点是极高的灵敏度,极微量的污染会导致PCR实验结果出现假阳性现象,因此,设计合成型PCR实验室的核心问题是避免交叉污染,而其平面布置方式和各个区域的压力梯度控制是设计该PCR实验室的关键。

按照该《指南》的要求,PCR实验室的各个区域必须在空间上和使用上都是完全独立的,不能有任何与空气的直接连接。通过试剂贮存与储备区-样品制备区-扩增区-产物分析区压力递减,可以实现对不同区域空气的交叉污染。

PCR实验室建筑技术规范(以下简称规范)规定了PCR实验室的各项设计参数和要求,在PCR实验室内各区域无净化控制要求,但为避免交叉感染,一般采用全送全排直流空调系统,且需严格控制好送排风比例,确保各试验区域内压力梯度。

该《指南》和《规范》已经对PCR实验室不同区域之间的相对压力关系提出了要求。实践证明,不同的平面布置方式会直接影响到空调通风系统的压差控制,因此,有必要针对不同的平面布置方式,对空调通风系统的压差控制进行探讨。

二、PCR实验室的平面布置方式

首先,按照下面的图(PCR平面布局模式1),设置一个专用走廊。此模式下,试剂准备区按相对正压控制,试样制备区、核酸扩增区和产物分析区按相对负压控制,四个区各自独立,但共用专用通道。

(PCR平面布局模式1)

该模式的压力梯度控制虽然满足了《导则》的基本要求,但在实际使用过程中,尤其容易造成交叉污染。这种平面布局模式并不可取,因为试剂准备区与核酸扩增后区(核酸扩增十产物分析区)的压力控制需求相反,而且随着各分区实验室门的打开和人员的移动,污染物很容易通过专用走廊这一公用区域传播。

另一种模式是根据模式1,在每个分区的实验室入口增加一个缓冲间,见下图(PCR平面布局模式2)。

(PCR平面布局模式2)

疾病预防控制中心规范要求,组合式PCR实验室每个房间的入口都要设置缓冲间。平面布局模式2更适合PCR实验室的污染控制要求。但由于《规范》和《指导原则》对缓冲室的压力梯度控制没有明确规定,所以在模式2的平面布置中,可以采用三种不同的压力控制策略。

方式2A:特殊通道设常压,缓冲室的压力高于试验区和特殊通道,即采用正压缓冲,具体如下图:

(PCR平面布局模式2A)

方式2B:专用走廊设常压,缓冲室压力低于试验区和专用走廊,即采用负压式缓冲,具体如下图所示:

方式2C:特殊通道设常压,缓冲室与相应的实验室压力相等,如下图所示:

(PCR平面布局模式2C)

缓冲间在实验核心区和特殊走廊区域形成双向保护屏障,既可防止外部环境的潜在污染物如气溶胶等进入实验核心区,又可控制核心实验(产物分析)中有害物质的渗漏,对实验区内的外部环境即内部试剂都具有保护作用。

三、PCR检测室暖通空调系统的设计

组合式PCR室空调负荷、换气次数等均符合BSL-2生物安全室的要求。PCR实验室在暖通系统上需要单独设置一套全新风空调系统,PCR实验室没有空气净化的强制性要求,因此只需设置一个初效加中效空气过滤器。

计划一:

各房间通风宜设止回阀,排风机吸风侧设活性炭等生物净化器,样品制备区全排式生安柜需设专用排风机。本实验排风与送风均为“定进变排”控制逻辑,安装柜排风与补风采用独立的系统。HVAC系统的压差梯度控制原理如下图。

在PCR实验室内,气流组织宜采用上、下送风结构,送风和排风应尽量减少室内气流不流动的空间,同时,在生物安全柜操作面或其它有溶胶的地方上方不能设置送风。

计划二:

除了采用专用的补风装置来平衡生安柜的排风外,还可以采用另一种方案,即增加样品配制间平时送进的新风量,并保持不变,以满足生安柜打开时的风量平衡要求。除了有压力梯度的排风外,还增加了与生安柜连通的排风。通风柜排风机组定风运行。HVAC系统的压差梯度控制原理如下图。

生安柜打开时连锁排风口关闭,生安柜关闭时连锁排风口打开。根据相邻房间内的压力梯度变化风量,室内另一排风口与送风之间形成“定进变排”的控制逻辑。

该方案可节省一台补风专用空调机组,节省机房使用面积,相对降低初期投资成本,但对自控系统要求较高,且生安柜不运转时新风量较大,因此,选型时应根据施工和运行情况综合考虑。

四、项目案例


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