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PCR反應的最大特點就是具有極高的靈敏性，極其微量的污染就會造成PCR實驗結果的假陽性，因此，組合型PCR實驗室設計的核心問題就是避免交叉污染，而組合型PCR實驗室的平面布局模式及各區域的壓力梯度控制是解決這一核心問題的關鍵。

根據《導則》要求，PCR實驗室各個區域無論在空間上還是在使用中都必須完全獨立，不能有任何與空氣的直接相通。空氣流向可按照試劑儲存和準備區—標本制備區—擴增區—產物分析區壓力遞減的方式進行，防止各區域空氣的交叉污染。

《疾病預防控制中心建筑技術規范》（以下簡稱《疾控中心規范》）對PCR實驗室的各項設計參數進行了規范與要求，PCR實驗室各區域并沒有凈化控制要求，但為了避免交叉感染，通常采用全送全排的直流空調系統，并且需要嚴格控制好送排風的比例，保證各實驗區域的壓力梯度。

《導則》與《疾控中心規范》已經對PCR實驗室各區域間的相對壓力關系提出了要求。在實際建設中，不同的平面布局模式將直接影響空調通風系統的壓差控制，所以有必要針對不同的平面布局模式對其空調通風系統的壓力梯度控制進行探討。

第一種模式是設置專用走廊，如下圖所示。在此種模式下，試劑準備區按相對正壓控制，標本制備區、核酸擴增區及產物分析區按相對負壓控制，四個區域分別獨立設置但是共用專用走廊。

此種模式的壓力梯度控制符合《導則》的基本要求，但其在實際使用過程中，容易發生交叉污染。由于試劑準備區與核酸擴增后區（核酸擴增區+產物分析區）相反的壓力控制要求，隨著各分區實驗室門的開啟以及人員的走動，污染物容易通過專用走廊這個公共區域傳播，因此這種平面布局模式是不建議采用的。

第二種模式是在模式1的基礎上各分區實驗室入口增設緩沖間，如下圖所示。

疾控中心規范要求，組合型PCR實驗室各室應在入口處設置緩沖間。顯然，平面布局模式2更適應PCR實驗室污染控制要求。然而，由于《疾控中心規范》及《導則》中并未對緩沖室的壓力梯度控制提出明確要求，因此在模式2的平面布局下有三種可供選擇的壓力控制策略。

模式2A：專用走廊設為常壓，緩沖室的壓力高于各實驗分區及專用走廊，即采用正壓緩沖，具體如下圖所示：

模式2B：專用走廊設為常壓，緩沖室的壓力低于各實驗分區及專用走廊，即采用負壓緩沖，具體如下圖所示：

模式2C：專用走廊設為常壓，緩沖室的壓力與對應實驗室的壓力梯度相同，具體如下圖所示：

緩沖室在實驗核心區與專用走廊區域形成了一道雙向保護屏障，既能阻止外部環境的潛在污染物如氣溶膠等進入實驗核心區，同時能控制核心實驗的有害物質滲入環境，對實驗區外部環境即內部試劑均起到了保護作用。

組合型PCR實驗室的空調負荷、換氣次數等與BSL-2生物安全實驗室在原則上一致。在暖通系統上PCR實驗室需設置獨立的一套全新風空調系統，PCR實驗室并無空氣凈化的強制性要求，但考慮到潔凈度的設計對延長生物安全柜等排風裝置高效過濾器壽命是有益的，因此PCR實驗室可按照空氣潔凈等級7~8級進行設計。

方案一：

不同房間的排風宜設置止回裝置，排風機吸入側設置活性炭等生物凈化裝置，標本制備區的B2型生安柜須設置一臺專用排風機。實驗室的排風與送風形成“定送變排”的控制邏輯，生安柜的排風與補風采用單獨的一套系統。暖通空調系統的壓力梯度控制原理如下圖所示。

方案二：

除使用專用的補風機組平衡生安柜的排風以外，還可采取另一種方案，即加大樣本制備間平時送入的新風量并保持不變，以滿足生安柜開啟時的風量平衡要求。除保持壓力梯度的排風口外，增設與生安柜連鎖的排風口。生安柜排風機組定風量運行。暖通空調系統的壓力梯度控制原理如下圖所示。

當生安柜開啟時，連鎖排風口關閉，當生安柜關閉時，連鎖排風口開啟。室內另一排風口則根據相鄰房間的壓力梯度變風量，與送風形成“定送變排”的控制邏輯。

此方案節省了一臺補風專用空調機組，節省了機房使用面積，相對降低了初步投資成本，但是對自控系統的要求較高，而且當生安柜不運行時新風量相對較大，因此，在選用時應根據建設與運行條件綜合考慮。

PCR實驗室設計的核心問題是如何避免污染。在實際工作中，常見的有以下幾種污染類型：擴增產物的污染；天然基因組DNA的污染；試劑的污染以及標本間的污染。因此要避免污染，首先應是做好預防工作。

工作區域進行嚴格劃分。各個實驗區域要有明顯的標記(如醒目的門牌)，以避免各個不同實驗區域設備物品、試劑等發生混淆。

合理進行系統設置。合理的空調通風系統設置，采用全新風空調系統；嚴格的壓力梯度控制，保證不同的實驗區內不同的壓力要求以及氣流的單向性。

規范的操作。臨床基因擴增檢驗實驗室的技術人員必須進行上崗培訓，在實驗操作過程中，操作者必須佩戴手套，并經常更換。清潔工作及時、正確。實驗工作結束后，必須立即對本區進行清潔。

嚴格的管理。嚴格控制進出實驗室的人員，在各個實驗區域使用帶有明顯區別標志的工作服(如不同顏色)，當工作人員離開時不得將本區的工作服帶至其它區域；盡量減少在實驗區內不必要的走動以減少交叉污染的可能性。

擴增產物分析區是最主要的擴增產物污染來源，廢液不能在實驗室中傾倒，必須經消毒液浸泡消毒后在遠離實驗室的地方棄掉，用過的一次性材料也應經消毒液浸泡消毒后統一處理，如焚燒等。

擴增產物分析區可能會用到某些可致基因突變和有毒物質，應特別注意實驗人員的安全防護。

針對PCR實驗室的設計與施工，以已完工的溫州某大學病毒所實驗室為例，實驗室平面布局圖見下圖。

整個PCR實驗室分為以下區域：試劑準備區、標本制備區、擴增區、產物分析區。這四個區域在物理空間上完全獨立，各區域無論是空間上還是在使用中，始終處于完全的分割狀態，沒有空氣的直接相通。每個區域間設置傳遞窗，要求一側打開時另一側無法打開。四個區域設置獨立的緩沖間，設置可以通到四個操作區域的PCR走廊，緩沖間通向內部實驗室和PCR走廊的門安裝聯鎖裝置，當一個門打開時，另一個門必須處于關閉狀態，防止兩扇門同時打開，導致相鄰實驗室間的交叉污染，在進入各區域前，設置更衣區，每個區域的衣服用不同顏色進行區分，在清潔區設置衛生間、值班室。

主體圍護結構整體采用玻鎂夾芯彩鋼板隔墻和吊頂與鋁合金型材。室內所有陰陽角均采用鋁合金R50內圓角鋁，從而解決容易污染、積塵、不易清掃等問題，這樣結構牢固，線條簡明，美觀大方，密封性好。地面采用PVC卷材地面，整體性好。便于清掃，耐腐蝕。照明選用凈化燈具，能夠達到便于清洗、不積塵的特點。在試劑準備區與標本制備區還設置了移動式紫外線燈，對實驗桌進行局部消毒。

實驗室暖通系統根據《生物安全實驗室建筑技術規范》及業主要求，實驗室按照15次/h來進行設計（規范要求不小于12次/h）。標本制備區生物安全柜設置一臺專用排風機進行排風，其它實驗室的排風與送風采用“定送變排”的控制方式來控制實驗室的壓力梯度。整個實驗室采用一套總的新風系統，其壓力梯度控制原理圖如下圖所示：

新風采用的是上海埃松壓力無關性定風量閥門，排風采用的是上海埃松流量反饋型變風量閥門（根據實際情況可采用流量反饋型變風量蝶閥，也可以采用變風量文丘里閥，本次項目采用的是流量反饋型變風量蝶閥，兩種閥門的主要特點如下所示）。其控制邏輯是：新風系統補入恒定的新風不變，保持壓力梯度需求的排風口管道閥門與房間壓差傳感器聯動控制該區域實驗室所需的壓力梯度，即閥門的開度隨著壓力梯度的變化而進行實時調整來保持實驗室相對恒定的一個壓力梯度。