19PCR实验室暖通设计(第三版)

PCR实验室暖通设计探讨韩磊峰、郑若2014.10一.PCR实验概述二.PCR实验室平面布局三.PCR实验室各房间主要功能和设备配置四.PCR实验室空调通风设计五.总结一.PCR实验概述PCR实验是专门用来检验艾滋病、乙型肝炎、禽疫病等病毒感染性疾病的一种检测手段。1985年美国PE-Cetus公司人类遗传研究室的Mullis等发明了具有划时代意义的PCR技术。[1]实验目的实验目的PCR(PolymeraseChainReaction)即聚合酶链式反应，又称无细胞分子克隆系统或体外酶促基因扩增法。是分子生物学研究和实验的常规方法，也是生物学、医学临床等领域广泛应用的实验技术。PCR实验又称临床基因扩增实验，通过将病毒体内所含的基因进行扩增，即将微量的DNA大幅增加，以测出一些病毒含量不高的感染者体内是否含有特定的病毒。[1]基本原理二.PCR实验室平面布局[2]四个区域试剂配置室样品处理室核酸扩增室产物分析室缓冲缓冲缓冲缓冲PCR专用走道四个区域上海第三人民医院[2]平面布局四个区域上海复旦大学附属华山医院[2]平面布局平面布局四个区域分散式各实验用房彼此相距较远，呈分散布置形式。各实验之间不易相互干扰。除各实验室自身做好防护，防止外界环境对实验造成影响外，其它无特殊条件要求。[2]布局形式平面布局四个区域组合式完成PCR四个实验过程的实验用房相邻布置，形成集中、独立的实验区域。每个实验室应设置独立缓冲间、实验室间应设置带消毒装置的传递窗。[2]布局形式三.PCR实验室的主要功能和设备配置[3]试剂储存和准备区主要功能试剂的制备和贮存试剂的分装主反应混合液的制备设备配置2-8℃和-15℃冰箱混匀器微量加样器（覆盖1-1000ul）移动紫外灯（近工作台面）消耗品：一次性手套、一次性吸水纸、耐高压处理的离心管和加样器吸头（带滤心）专用工作服和工作鞋专用办公用品[3]标本制备区主要功能核酸(RNA、DNA)提取、贮存扩增反应管的制作设备配置2-8C冰箱、-20C或-80C冰箱高速台式冷冻离心机混匀器水浴箱或加热模块微量加样器（覆盖1-1000ul）可移动紫外灯（近工作台面）生物安全柜消耗品：一次性手套、一次性吸水纸、耐高压处理的离心管和加样器吸头（带滤心）专用工作服和工作鞋专用办公用品如需处理大分子DNA，应具有超声波水浴仪[3]扩增反应混合物配置和扩增区主要功能DNA或cDNA扩增设备配置核酸扩增仪微量加样器（覆盖1-1000ul）可移动紫外灯（近工作台面）消耗品：一次性手套、一次性吸水纸、耐高压处理的离心管和加样器吸头（带滤心）专用工作服和工作鞋专用办公用品[3]扩增产物分析区主要功能扩增片段的测定设备配置视检验方法不同而定。基本仪器设备如下：微量加样器（覆盖1-1000ul）可移动紫外灯（近工作台面）消耗品：一次性手套、一次性吸水纸、加样器吸头（带滤心）专用工作服和工作鞋专用办公用品四.PCR实验室空调通风设计国家关于PCR实验室建设及管理的现行技术规范和标准*《临床基因扩增检验实验室管理暂行办法》卫生部*《临床基因扩增检验实验室基本设置标准》*《临床基因扩增检验实验室工作规范》*《医疗机构临床基因扩增检验实验室管理办法》卫办医政发【2010】194号*《医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则》*《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*《洁净厂房设计规范》GB50073—2013*《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》WS233-2002中华人民共和国卫生部[4]设计依据设计依据[4]《医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则》“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。”设计参数BSL-2设计依据[4]《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346-2011设计参数设计依据[4]《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346-2011设计参数设计依据[4]《临床基因扩增（PCR）检验实验室规范》标本制备区：“可通过在本区内设立正压条件避免从邻近区进入本区的气溶胶污染。”扩增区：“可降低本区的气压以避免气溶胶从本区漏出。”扩增产物分析区：“采用负压条件或减压情况下(如安装排风扇)可减少扩增产物从本区扩散至前面区域的可能性。”设计参数设计依据[4]设计参数区域洁净度等级最小换气次数（次/小时）与室外方向上相邻相通房间最小压差(Pa)温度（℃）相对湿度（%）风速（m/s）噪声dB（A）试剂储存和准备区8121018~2640~60≤0.1560标本制备区815818~2640~60≤0.1560扩增反应混合物配制和扩增区815-1018~2640~60≤0.1560扩增产物分析区815-1518~2640~60≤0.1560缓冲间-6018~2740~60--60PCR专用走廊-6518~2740~60--60PCR实验室室内设计参数空调负荷构成围护结构负荷人员负荷（一般少于常规）照明负荷设备负荷（冰箱、仪器设备）新风负荷（最大组成部分）设计依据设计参数[4]空调设计设计依据设计参数[4]空调设计全空气系统三级过滤（初效+中效+高效）空调风机变频，选用运行曲线陡降型对于设有生物安全柜的房间设置独立的变风量新风系统全面排风与生物安全柜排风分开设置设计依据设计参数净化风机盘管+变风量新风系统净化风机盘管送、回风口可以采用低阻高中效过滤[4]空调设计设计依据设计参数净化风机盘管+变风量新风系统净化风机盘管送、回风口可以采用低阻高中效过滤器[4]空调设计超低阻高中效过滤器对大气菌的过滤效率达到95%设计依据设计参数净化风机盘管+变风量新风系统净化风机盘管送、回风口可以采用低阻高中效过滤器新风系统根据房间内生物安全柜的运行情况变频运行全面排风与生物安全柜排风分开设置[4]空调设计空调设计设计参数设计依据[4]通风设计全面通风换气次数≥6次/小时送风采用新风机组经热、湿处理及三级（初效+中效+亚高效）过滤后送入室内排风口设置于房间的下部，且在排风口设置高效过滤器新风机组和排风机均采用变频机组，以应对工况的改变局部排风生物安全柜，柜口面风速≥0.5m/s；采用Ⅱ级B2型生物安全柜生物安全柜排风系统单独设置，高空排放，且在排风入口设置高效过滤器，室外排风口高于所在建筑物屋面2m以上多台生物安全柜并联运行时应采用变风量排风系统，其新风补风系统也应变风量运行空调设计设计参数设计依据[4]通风设计新、排风系统变风量运行示意图通风设计空调设计设计参数设计依据[4]气流组织设计为避免交叉污染，PCR实验室空气流向必须严格遵循单一方向进行，即只能从试剂贮存和准备区→标本制备区→扩增反应混合物配制和扩增区→扩增产物分析区气流组织采用上送下排，送风口和排风口布置应使室内气流停滞的空间降低到最小程度在生物安全柜操作面或其他有气溶胶操作地点的上方附近不得设送风口高效过滤器排风口应设在室内被污染风险最高的区域，单向布置，不得有障碍通风设计空调设计设计参数设计依据[4]气流组织设计气流组织设计通风设计空调设计设计参数设计依据[4]压差控制缝隙法计算实验室及缓冲间保持一定压力时所需要的送风量和排风量计算公式：（ASHRAEhandbook-HVACapplication）其中△P-压差（Pa）Ρ-空气密度，取1.2kg/m3V-流量，m3/h;A---根据缝隙宽度计算的泄漏面积，m2;μ—常数，取0.72；缝隙法计算气流组织设计通风设计空调设计设计参数设计依据[4]压差控制安装压差控制器测量实验室、缓冲间与参照区域间的实际压差，和设定值进行比较，根据控制器的PID运算得出偏差值，以此为信号控制送风阀的动作，进而对房间送风量及送/排风量差进行调节，从而最终控制房间的压差值。压差控制器控制条件：闭环控制变风量调节阀响应时间小于1S风量平衡相应时间小于3S气流组织设计通风设计空调设计设计参数设计依据[4]压差控制压差控制气流组织设计通风设计空调设计设计参数设计依据[4]其他设置空调及通风系统采用间歇运行压差控制气流组织设计通风设计空调设计设计参数设计依据[4]其他设置全空气系统空调箱内宜设置光催化空气杀菌消毒类装置；净化风机盘管宜在回风口设置光催化空气杀菌消毒类装置五.总结总结[5]PCR实验室要严格贯彻既有安全工作制度或安全标准操作程序，所有操作应符合国家相关规范要求。建筑布局上对PCR实验室进行合理分区。严格控制各实验室房间的压力梯度，防止扩增产物污染样本。设置净化空调系统和杀菌消毒装置，减少室内现存污染物对实验的影响。