孫文波，許順雄，劉曉斐，陳英劍，劉同亭，黃倫論

（1.聯(lián)勤保障部隊第960 醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，濟南 250031；2.國防大學(xué)聯(lián)合勤務(wù)學(xué)院，北京 100858；3.聯(lián)勤保障部隊第960 醫(yī)院檢驗科，濟南 250031；4.聯(lián)勤保障部隊第960 醫(yī)院消化科，濟南 250031；5.聯(lián)勤保障部隊第960 醫(yī)院衛(wèi)勤訓(xùn)練中心，濟南 250031）

0 引言

近幾年，PCR 實驗室發(fā)展迅速，呈現(xiàn)出移動化和自動化的特點，移動化實驗室主要特點是高移動性、現(xiàn)場快速檢測，但受場地條件限制，實驗室檢測規(guī)模能力有限[1]，自動化實驗室節(jié)省人力資源、感染風(fēng)險較低，但自動化設(shè)備成本較高、加樣速度較低、對取樣管等有較高要求。

從全球形勢來看，傳染病大流行和局部生物戰(zhàn)爭風(fēng)險在不斷提升，PCR 實驗室的規(guī)范化建設(shè)就顯得尤為重要，而寒區(qū)環(huán)境下建設(shè)大型PCR 實驗室受低溫制約更需提前準(zhǔn)備與籌劃、加強理論研究與創(chuàng)新、制訂實用預(yù)案，以滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭需求。以東北等地為代表的寒帶地區(qū)，受溫帶季風(fēng)氣候的影響，冬季寒冷而漫長，溫度低于0 ℃長達半年以上，PCR 實驗室的設(shè)計要充分考慮并滿足冬季防寒、保溫、取暖等實際需求。本文系統(tǒng)闡述寒區(qū)PCR 實驗室的建設(shè)目標(biāo)及重點建設(shè)要求，明確PCR 實驗室防寒保暖要點及注意事項，詳細(xì)介紹PCR 實驗室基本配置與日常管理方法，以為寒區(qū)條件下建設(shè)大型PCR 實驗室提供思路。

1 PCR 實驗室的建設(shè)目標(biāo)及要求

大型PCR 實驗室按照核酸日檢測1.5 萬管進行建設(shè)，能滿足地區(qū)局部戰(zhàn)爭需要，本著布局合理、功能完備、對局勢發(fā)展留有余量的原則，除常規(guī)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)外，必須充分考慮低溫環(huán)境的影響，在地址選擇、功能布局等方面進行針對性設(shè)計，以保證實驗室各部分正常運行。

1.1 地址選擇

大型PCR 實驗室的建設(shè)地址應(yīng)遠(yuǎn)離人群，附近無住戶，降低傳染源擴散風(fēng)險，如利用現(xiàn)有樓房改造，選取樓層不應(yīng)過高，以2～4 層為宜[2]，與野戰(zhàn)醫(yī)院直線距離不超過3 km，利于統(tǒng)一指揮調(diào)度，且具有良好的交通條件，便于樣品轉(zhuǎn)運和醫(yī)療垃圾處理。

1.2 功能布局

PCR 實驗室應(yīng)以PCR 實驗開展這一核心功能的實現(xiàn)為重點，綜合考慮樣本接收、檢測、報告等各個環(huán)節(jié)的作業(yè)特點，合理進行功能設(shè)計及布局。PCR實驗室功能區(qū)布局示意圖如圖1 所示。

圖1 寒區(qū)大型PCR 實驗室功能區(qū)布局示意圖

1.3 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)要求

PCR 實驗室主要配屬于保障野戰(zhàn)醫(yī)院使用，可選擇現(xiàn)有建筑進行改造后使用，也可以以彩鋼板為主體新建PCR 實驗室。建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)需滿足GB 19489—2008《實驗室生物安全通用要求》和GB 50346—2011《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，實驗室所檢測的樣本為高致病性病毒微生物，其樣本制備間應(yīng)按照T/CECS 662—2020《醫(yī)學(xué)生物安全二級實驗室建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范中加強型P2 實驗室相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。主要注意事項包括：（1）考慮寒區(qū)環(huán)境的特殊性，需根據(jù)駐地的實際情況，合理選用空調(diào)系統(tǒng)，以保證寒冷條件下實驗室正常溫濕度。（2）墻體材料應(yīng)采用防寒保溫材料，外墻傳熱系數(shù)宜小于0.38 W/（m2·K），地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)宜小于0.28 W/（m2·K），實驗室周邊地面熱阻宜大于1.1 m2·K/W，根據(jù)周邊現(xiàn)有資源優(yōu)先選用隔熱性能好的宜建造材料。（3）在專用走廊或者根據(jù)需求設(shè)置壓差集中顯示系統(tǒng)，實時檢測PCR 實驗室各房間壓差，出現(xiàn)問題時可自動報警；進出實驗區(qū)的通道需設(shè)置門禁裝置，在相關(guān)的區(qū)域粘貼生物安全警示標(biāo)識和緊急處置物品區(qū)域標(biāo)識。（4）其他注意通用事項[3]：①墻壁、頂面等優(yōu)先采用易于清潔、耐擦洗、耐消毒、耐化學(xué)腐蝕的保溫復(fù)合鋼板材料，拐角處采用半圓弧圓角鋁收邊。②墻頂板間的拼縫使用中性硅酮膠密封，地面采用聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）或橡膠地板無縫拼接，踢腳處需上翻100 mm，與墻面形成圓弧形連接，減少室內(nèi)不易清理的死角。③實驗室門采用四框成品鋼板門，保證門邊縫的氣密性要求，緩沖間相鄰的兩門安裝自動互鎖及緊急出門按鈕，保證實驗室的安全性。④核心工作間設(shè)置紫外線燈管或便攜式紫外線照射裝置，配套緊急洗眼裝置和自動感應(yīng)免水洗消毒裝置，不應(yīng)設(shè)置可開啟的外窗。

1.4 新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)要求

PCR 實驗室各功能間應(yīng)設(shè)置獨立的排風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)置高效過濾排風(fēng)和高效過濾送風(fēng)，防止交叉污染，空氣流向須遵循單一方向流通原則，即按照試劑準(zhǔn)備區(qū)→樣品制備區(qū)→核酸擴增產(chǎn)物分析區(qū)的方向流動[4]。樣本制備間排風(fēng)需要經(jīng)高效過濾器過濾后排出；相鄰房間有壓差要求，壓差梯度至少應(yīng)設(shè)置為±10 Pa；實驗室的溫度應(yīng)設(shè)置為18～26 ℃，以保證實驗人員工作環(huán)境的舒適度。采用組合式空調(diào)機組，空調(diào)段位順序按照進風(fēng)段→初效段→中效段→電預(yù)熱段→表冷段→加熱段→加濕段→風(fēng)機段→均流段→出風(fēng)段[5]。

新風(fēng)系統(tǒng)與安全柜排風(fēng)要分開設(shè)置，因樣品制備區(qū)布置了多臺生物安全柜，為減少不穩(wěn)定氣流影響，該區(qū)的風(fēng)口布局要合理，需將排風(fēng)口布置在生物安全柜一側(cè)，送風(fēng)口布置在另一側(cè)，在生物安全柜操作面或其他有氣溶膠產(chǎn)生地點的上方附近不應(yīng)設(shè)送風(fēng)口，以防生物安全柜的氣流紊亂溢出。新風(fēng)口采取有效防雨措施，高于地面2.5 m，并安裝易于拆卸的防護網(wǎng)。新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)需滿足各個區(qū)域的換氣次數(shù)、溫度、濕度、壓差等具體要求，詳見表1。另外，實驗室要安裝機械通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足：管道布置合理，風(fēng)機風(fēng)量合適，材質(zhì)要選用耐腐蝕材質(zhì)。

表1 寒區(qū)大型PCR 實驗室各區(qū)域基本參數(shù)要求

2 PCR 實驗室防寒保暖要點及注意事項

在寒區(qū)的低溫條件下，如果暴露在室外，普通醫(yī)療設(shè)備將無法正常運行，絕緣材料會變硬、變脆，結(jié)構(gòu)強度減弱，外露的軸承和機械傳動部分潤滑油易受冷凝結(jié)出現(xiàn)黏滯現(xiàn)象，含錫量高的焊劑會發(fā)生肢解，從而降低電氣連接的強度，甚至出現(xiàn)脫焊、短路等故障[6]。PCR 實驗室常用的設(shè)備如生物安全柜、核酸提取儀、基因擴增儀等，要求工作環(huán)境溫度為15～25 ℃，而且該類設(shè)備基本無特殊的低溫設(shè)計，為保證醫(yī)療設(shè)備的正常運行，制熱系統(tǒng)選擇和環(huán)境溫度保持是PCR 實驗室建設(shè)的重點。

2.1 選用合理的冷熱源

在寒區(qū)，冷熱源選擇通常采用電制冷＋燃?xì)猓ㄓ停╁仩t的方式[7]。在此重點論證熱源選擇，應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)能源具體供應(yīng)情況，結(jié)合實驗室使用特點，考慮技術(shù)條件、經(jīng)濟節(jié)能、環(huán)境污染等因素，充分論證后予以確定。一般來說實驗室熱源選擇應(yīng)優(yōu)先考慮集中供暖，如無集中供暖，需配套獨立熱源。常見熱源選擇為燃煤、燃油、燃?xì)獾恼羝仩t或熱水鍋爐，但傳統(tǒng)的燃煤鍋爐容易對周圍環(huán)境造成污染，不建議采用，從環(huán)保角度來講，燃?xì)忮仩t優(yōu)先級大于燃油鍋爐，另外若當(dāng)?shù)責(zé)o氣源，也無市政集中供熱接入條件，也可采用成熟的地源熱泵技術(shù)，再輔助以電鍋爐的方式進行補熱[8]。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)的防寒事項

在寒區(qū)，為防止極端寒冷天氣凍壞空調(diào)系統(tǒng)換熱器（表冷段），通常在換熱器前端增設(shè)電加熱器。嚴(yán)寒地區(qū)的新風(fēng)預(yù)處理大多使用單一的電輔加熱，能耗較高，一般來講，新風(fēng)量為1 000 m3/h 時升溫5 ℃需要增加1.5 kW 以上的電量消耗?？煽紤]增加能量回收設(shè)計，即回收排風(fēng)的熱量，通常采用分段式回收方式，在選用熱回收裝置時，應(yīng)盡量避免選用易產(chǎn)生排風(fēng)滲透污染的轉(zhuǎn)輪式熱回收裝置，在進行熱回收系統(tǒng)布置時，應(yīng)盡量使排風(fēng)管處于負(fù)壓狀態(tài)，使新風(fēng)管路處于正壓狀態(tài)，以最大限度地避免排風(fēng)滲透至新風(fēng)中[9]。

2.3 配備獨立備用供電系統(tǒng)

為預(yù)防突然斷電造成設(shè)備停止運轉(zhuǎn)的情況發(fā)生，在原有供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加獨立備用供電系統(tǒng)。為減少環(huán)境污染與能源浪費，建議采用柴油發(fā)電機發(fā)電方式，根據(jù)實驗室總體需求情況，優(yōu)選配套規(guī)格型號的寒區(qū)專用柴油發(fā)電機作為新風(fēng)系統(tǒng)和核心工作區(qū)正常工作的備用電源；另外，核心工作區(qū)內(nèi)的重點設(shè)備應(yīng)配備專用不間斷電源，既可以對品質(zhì)不良的電源進行穩(wěn)壓、穩(wěn)頻以保證該設(shè)備的安全運行，也可以在斷電條件下保證實驗室重點設(shè)備的正常運行。

2.4 增加保溫隔熱設(shè)施

外墻墻壁要加裝保溫隔熱層，便于室內(nèi)溫度保持，減少熱量流失，保持環(huán)境溫度相對穩(wěn)定；外露設(shè)備、儀器、管路和對溫度敏感的儀器、儀表需要加保溫套或用泡沫塑料保溫。

2.5 做好空調(diào)系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)

做好閥門、構(gòu)件等的維護，防止冷、熱水的跑、冒、滴、漏，重點部件表面要定期除塵，過濾器、除污器等設(shè)備應(yīng)定期清洗，并定期檢查自控設(shè)備與儀表，確保處于工作狀態(tài)。

2.6 強化試劑日常管理

對實驗室試劑存放的保溫設(shè)備進行經(jīng)常性檢查保養(yǎng)，確保處于良好狀態(tài)，要求專人負(fù)責(zé)，每日檢查。對于以水為穩(wěn)定劑的試劑，應(yīng)采取保溫措施，防止容器凍結(jié)和開裂，而且試劑使用前要進行充分復(fù)溶。

2.7 加強消防器材配備

寒冷干燥的天氣容易產(chǎn)生靜電，從而引發(fā)火災(zāi)、爆炸和人身傷害等事故。在實驗室建設(shè)時，要加強用火管理，嚴(yán)格落實各項消防規(guī)定，特別是在涉及化學(xué)反應(yīng)、精制、干燥等操作的重點崗位，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行并加強監(jiān)督檢查，配備實驗室專用滅火器材，減少災(zāi)害和事故的發(fā)生。

2.8 其他注意事項

重視給、排水和氣體供應(yīng)，有關(guān)管道應(yīng)耐壓、耐熱、耐腐蝕，配有防回流設(shè)置。另外，給排水水嘴為非手動式，水槽存水彎、地漏應(yīng)保持暢通，水封高度為50~100 mm，各房間每日用水完畢注意檢查排空，防止結(jié)冰。專用氣體用有標(biāo)識明確的高壓氣瓶供給，并配備氣體泄漏報警裝置。

3 實驗室的基本配置與日常管理

寒區(qū)大型PCR 實驗室完成基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)后，應(yīng)按照設(shè)計檢測能力配備足夠的專業(yè)人員和醫(yī)療設(shè)備，根據(jù)人員類別、職責(zé)分工安排人員工作、休息時間，提高工作人員運轉(zhuǎn)效率和質(zhì)量，合理壓縮輔助人員數(shù)量，最大限度發(fā)揮醫(yī)療設(shè)備作用，并建立規(guī)范的日常管理守則，保證實驗室整體健康、有序運行。

3.1 人員配備情況

人員是PCR 實驗室的核心要素，控制著實驗室的各個環(huán)節(jié)。PCR 實驗室的工作人員必須是取得PCR 上崗證的人員，剛進入PCR 實驗室還沒有拿到上崗證的人員，須在專業(yè)人員的指導(dǎo)下進行工作。所有人員應(yīng)嚴(yán)格按照實驗室的操作規(guī)程操作，實行定人定崗、定期輪換的原則。在人員培訓(xùn)方面，可采取以老帶新的方式進行，通過專家授課、理論學(xué)習(xí)、模擬訓(xùn)練、實際操作等方法，提升檢驗標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范檢驗流程，提高檢測效率，降低傳染風(fēng)險。

PCR 實驗室計劃配備42 人，其中管理人員4 人（書記1 人，主任1 人，副主任2 人）、實驗室人員30人、辦公室人員1 人、后勤保障人員5 人（含廚師4人）、庫房管理人員2 人（耗材倉庫、試劑倉庫各1 人）。

實驗室人員分組及分工安排：日常每組10 人，分3 組3 班倒的方式，其中試劑準(zhǔn)備區(qū)1 人，樣品制備區(qū)8 人，核酸擴增分析區(qū)1 人。每班工作時間約8 h，在降低工作人員疲勞度的情況下，最大限度提高醫(yī)療設(shè)備利用率。按每人每小時100 管的工作量計算，除去消毒、衛(wèi)生處理等待時間1 h，實驗室每日最大檢測量為100×8×7×3=16 800 管，能達到日檢1.5 萬管的要求，遇有特殊任務(wù)需要也可以3 組同時展開核酸檢測。

3.2 主要設(shè)備配置情況

試劑準(zhǔn)備區(qū)主要承擔(dān)PCR 實驗過程中試劑的配制、分裝和保存工作。配備的設(shè)備包括：超凈工作臺1～2 臺，迷你離心機1 臺，振蕩器1 臺，-20 ℃冰柜2 臺，移液器架、單通道移液器組合（1～10 μL、5～50 μL、10～200 μL、200～1 000 μL）1 套，可調(diào)8 通道移液器（5～50 μL）1 把，可移動紫外線消毒車2 臺等。

樣品制備區(qū)主要承擔(dān)樣品核酸的提取、樣品的混樣和測試樣品的制備工作。每個房間主要儀器設(shè)備包括：生物安全柜（3 臺）、96 孔核酸提取儀（4 臺，提取時間21 min）、干式滅菌鍋（3 臺，工作標(biāo)準(zhǔn)：56 ℃30 min）、可調(diào)8 通道移液器（1 把，5～50 μL）、單通道移液器（4 把，200～1 000 μL）、移液器架（4個）、振蕩器（2 臺）、96 孔板掌式離心機（1 臺）、臺式高速冷凍離心機（1 臺）、恒溫設(shè)備（1 個）、常溫藥品冷藏柜（1 臺，4～8 ℃）、冰柜（1 臺，－20 ℃）、洗眼器（2臺）、可移動紫外線消毒車（2 臺）。

擴增分析區(qū)主要承擔(dān)核酸擴增反應(yīng)體系的配制、模板加入和核酸產(chǎn)物的測定工作。配備的設(shè)備包括：全自動醫(yī)用PCR 儀40 臺（擴增分析時間為90 min），便攜式計算機40 臺。

樣品通道配備的設(shè)備包括-80 ℃超低溫冰箱6 臺。

消毒間配備的設(shè)備包括大型高溫高壓消毒鍋1臺以及小型消毒鍋4 臺。

3.3 實驗室的日常管理

（1）儀器設(shè)備的管理。PCR 擴增儀、高速離心機、生物安全柜是實驗室的主要儀器設(shè)備，每次工作前后需用75%的乙醇進行擦拭清潔，工作結(jié)束后用紫外線燈進行照射消毒[10]，確保實驗室潔凈無污染。

（2）試劑耗材的管理。試劑耗材要嚴(yán)格按照要求儲存，試劑、標(biāo)本不混放，不同批號、項目及新舊試劑不混放，先用效期短的試劑后用效期長的試劑。

（3）環(huán)境衛(wèi)生的管理。嚴(yán)格遵守試劑準(zhǔn)備區(qū)→樣品制備區(qū)→擴增分析區(qū)的單一方向原則，在各區(qū)工作人員要區(qū)分明確，盡量減少在實驗區(qū)內(nèi)不必要的走動，降低交叉污染的風(fēng)險[11]。

4 結(jié)語

本文系統(tǒng)梳理了寒區(qū)構(gòu)建大型PCR 實驗室的基本方法、步驟及注意事項，對有效應(yīng)對重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件具有重要意義，且對日益增長的局部生物戰(zhàn)爭風(fēng)險起到較好的防范與應(yīng)對作用。應(yīng)進一步加強對PCR 實驗室建設(shè)的研究、論證，總結(jié)具體實踐經(jīng)驗，提出更加科學(xué)合理、快速高效的實驗室建設(shè)方案，針對寒區(qū)的氣候特點，制訂PCR 實驗室防寒抗寒的具體實施方法，為聯(lián)勤保障部隊在寒區(qū)條件下構(gòu)建大型PCR 實驗室提供可靠的理論支撐。