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1、PCRPCR實驗室暖通設計探討實驗室暖通設計探討 韓磊峰、鄭若 2014.10 1高級教學 一一.PCR.PCR實驗概述實驗概述 二二.PCR.PCR實驗室平面布局實驗室平面布局 三三.PCR.PCR實驗室實驗室各房間主要功能和設備配置各房間主要功能和設備配置 四四.PCR.PCR實驗室空調通風設計實驗室空調通風設計 五五. .總結總結 2高級教學 一一.PCR.PCR實驗概述實驗概述 3高級教學 PCR實驗是專門用來檢驗艾滋病、乙型肝炎、禽艾滋病、乙型肝炎、禽 疫病疫病等病毒感染性疾病的一種檢測手段。 1985年美國PE-Cetus公司人類遺傳研究室的 Mullis等發(fā)明了具有劃時代意義的P

2、CR技術。 1 實驗目的實驗目的 4高級教學 實驗目的實驗目的 PCRPCR(Polymerase Chain Reaction)即 聚合酶鏈式反聚合酶鏈式反 應應，又稱無細胞分子克隆系統(tǒng)或體外酶促基因擴增 法。是分子生物學研究和實驗的常規(guī)方法，也是生 物學、醫(yī)學臨床等領域廣泛應用的實驗技術。 PCRPCR實驗實驗又稱臨床基因擴增實驗臨床基因擴增實驗，通過將病毒體 內所含的基因進行擴增，即將微量的DNA大幅增加， 以測出一些病毒含量不高的感染者體內是否含有特 定的病毒。 1 基本原理基本原理 5高級教學 二二. .PCRPCR實驗室實驗室平面布局平面布局 6高級教學 2 四個區(qū)域四個區(qū)域 試劑

3、試劑 配置室配置室 樣品樣品 處理室處理室 核酸核酸 擴增室擴增室 產物產物 分析室分析室 緩沖緩沖緩沖緩沖緩沖緩沖緩沖緩沖 PCRPCR專用走道專用走道 7高級教學 四個區(qū)域四個區(qū)域 上上 海海 第第 三三 人人 民民 醫(yī)醫(yī) 院院 2 平面布局平面布局 8高級教學 四個區(qū)域四個區(qū)域 上海復旦大學附屬華山醫(yī)院上海復旦大學附屬華山醫(yī)院 2 平面布局平面布局 9高級教學 平面布局平面布局 四個區(qū)域四個區(qū)域 分散式分散式 各實驗用房彼此相距較遠，呈分散 布置形式。 各實驗之間不易相互干擾。 除各實驗室自身做好防護，防止外 界環(huán)境對實驗造成影響外，其它無特殊 條件要求。 2 布局形式布局形式 10高級

4、教學 平面布局平面布局 四個區(qū)域四個區(qū)域 組合式組合式 完成PCR四個實驗過程的實驗用房相 鄰布置，形成集中、獨立的實驗區(qū)域。 每個實驗室應設置獨立緩沖間、實 驗室間應設置帶消毒裝置的傳遞窗。 2 布局形式布局形式 11高級教學 三三. .PCRPCR實驗室實驗室的主要功能和設備配置的主要功能和設備配置 12高級教學 3 試劑儲存和準備區(qū)試劑儲存和準備區(qū) n主要功能主要功能 試劑的制備和貯存 試劑的分裝 主反應混合液的制備 n設備配置設備配置 2-8和-15冰箱 混勻器 微量加樣器（覆蓋1-1000ul） 移動紫外燈（近工作臺面） 消耗品：一次性手套、一次性吸水紙、 耐高壓處理的離心管和加樣器

5、吸頭（帶濾心） 專用工作服和工作鞋 專用辦公用品 13高級教學 3 標本制備區(qū)標本制備區(qū) n主要功能主要功能 核酸(RNA、DNA)提取、貯存 擴增反應管的制作 n設備配置設備配置 2-8C冰箱、-20C或-80C冰箱 高速臺式冷凍離心機 混勻器 水浴箱或加熱模塊 微量加樣器（覆蓋1-1000ul） 可移動紫外燈（近工作臺面） 生物安全柜生物安全柜 消耗品：一次性手套、一次性吸水紙、耐高壓處理 的離心管和加樣器吸頭（帶濾心） 專用工作服和工作鞋 專用辦公用品 如需處理大分子DNA，應具有超聲波水浴儀 14高級教學 3 擴增反應混合物配擴增反應混合物配 置和擴增區(qū)置和擴增區(qū) n主要功能主要功能

6、DNA或cDNA擴增 n設備配置設備配置 核酸擴增儀 微量加樣器（覆蓋1-1000ul） 可移動紫外燈（近工作臺面） 消耗品：一次性手套、一次性吸水紙、耐高壓處理 的離心管和加樣器吸頭（帶濾心） 專用工作服和工作鞋 專用辦公用品 15高級教學 3 擴增產物分析區(qū)擴增產物分析區(qū) n主要功能主要功能 擴增片段的測定 n設備配置設備配置 視檢驗方法不同而定?；緝x器設備如下： 微量加樣器（覆蓋1-1000ul） 可移動紫外燈（近工作臺面） 消耗品：一次性手套、一次性吸水紙、加樣器吸頭 （帶濾心） 專用工作服和工作鞋 專用辦公用品 16高級教學 四四. .PCRPCR實驗室實驗室空調通風設計空調通風設

7、計 17高級教學 國家關于國家關于PCR實驗室建設及管理的現(xiàn)行技術規(guī)范和標準實驗室建設及管理的現(xiàn)行技術規(guī)范和標準 *臨床基因擴增檢驗實驗室管理暫行辦法 衛(wèi)生部 *臨床基因擴增檢驗實驗室基本設置標準 *臨床基因擴增檢驗實驗室工作規(guī)范 *醫(yī)療機構臨床基因擴增檢驗實驗室管理辦法衛(wèi)辦醫(yī) 政發(fā) 【2010】194號 *醫(yī)療機構臨床基因擴增檢驗實驗室工作導則 *生物安全實驗室建筑技術規(guī)范 GB50346-2011 *實驗室生物安全通用要求GB19489-2008 *潔凈廠房設計規(guī)范GB500732013 *微生物和生物醫(yī)學實驗室生物安全通用準則WS233- 2002 中華人民共和國衛(wèi)生部 4 設計依據設計

8、依據 18高級教學 設計依據設計依據 4 醫(yī)療機構臨床基因擴增檢驗實驗室工作導則 “對于涉及臨床樣本的操作，應符合生物安全生物安全二二 級級實驗室防護設備、個人防護和操作規(guī)范的要求?！?設計參數設計參數 BSL-2 19高級教學 設計依據設計依據 4 生物安全實驗室建筑技術規(guī)范 GB50346-2011 設計參數設計參數 20高級教學 設計依據設計依據 4 生物安全實驗室建筑技術規(guī)范 GB50346-2011 設計參數設計參數 21高級教學 設計依據設計依據 4 臨床基因擴增（PCR）檢驗實驗室規(guī)范 標本制備區(qū)：“可通過在本區(qū)內設立設立正壓正壓條件條件避免 從鄰近區(qū)進入本區(qū)的氣溶膠污染。” 擴

9、增區(qū)：“可降低本區(qū)的氣壓降低本區(qū)的氣壓以避免氣溶膠從本區(qū) 漏出?！?擴增產物分析區(qū)：“采用負壓負壓條件或減壓情況條件或減壓情況下 (如安裝排風扇)可減少擴增產物從本區(qū)擴散至前面區(qū)域 的可能性?！?設計參數設計參數 22高級教學 設計依據設計依據 4 設計參數設計參數 區(qū)域潔凈度 等級 最小換氣 次數（次/ 小時） 與室外方向上相 鄰相通房間最小 壓差(Pa) 溫度 （） 相對濕度 （%） 風速 （m/s） 噪聲 dB（A） 試劑儲存 和準備區(qū) 81210182640600.1560 標本制備 區(qū) 8158182640600.1560 擴增反應 混合物配 制和擴增 區(qū) 815-101826406

10、00.1560 擴增產物 分析區(qū) 815-15182640600.1560 緩沖間 -6018274060-60 PCR專用走 廊 -6518274060-60 PCR 實驗室室內設計參數 23高級教學 n空調負荷構成 圍護結構負荷 人員負荷（一般少于常規(guī)） 照明負荷 設備負荷（冰箱、儀器設備） 新風負荷（最大組成部分） 設計依據設計依據 設計參數設計參數 4 空調設計空調設計 24高級教學 設計依據設計依據 設計參數設計參數 4 空調設計空調設計 n全空氣系統(tǒng) 三級過濾（初效+中效+高效） 空調風機變頻，選用運行曲線陡降型 對于設有生物安全柜的房間設置獨立的變 風量新風系統(tǒng) 全面排風與生物安

11、全柜排風分開設置 25高級教學 設計依據設計依據 設計參數設計參數 n凈化風機盤管+變風量新風系統(tǒng) 凈化風機盤管送、回風口可以采用低阻低阻 高中效過濾高中效過濾 4 空調設計空調設計 26高級教學 設計依據設計依據 設計參數設計參數 n凈化風機盤管+變風量新風系統(tǒng) 凈化風機盤管送、回風口可以采用低阻低阻 高中效過濾器高中效過濾器 4 空調設計空調設計 超低阻高中效過濾器對大氣菌的過濾效率達到超低阻高中效過濾器對大氣菌的過濾效率達到95% 27高級教學 設計依據設計依據 設計參數設計參數 n凈化風機盤管+變風量新風系統(tǒng) 凈化風機盤管送、回風口可以采用低阻低阻 高中效過濾器高中效過濾器 新風系統(tǒng)根

12、據房間內生物安全柜的運行 情況變頻運行 全面排風與生物安全柜排風分開設置 4 空調設計空調設計 28高級教學 空調設計空調設計 設計參數設計參數 設計依據設計依據 4 通風設計通風設計 n全面通風 換氣次數6次/小時 送風采用新風機組經熱、濕處理及三級（初 效+中效+亞高效）過濾后送入室內 排風口設置于房間的下部，且在排風口設置 高效過濾器 新風機組和排風機均采用變頻機組，以應對 工況的改變 n局部排風 生物安全柜，柜口面風速0.5m/s；采用級 B2型生物安全柜 生物安全柜排風系統(tǒng)單獨設置，高空排放， 且在排風入口設置高效過濾器，室外排風口高 于所在建筑物屋面2m以上 多臺生物安全柜并聯(lián)運行

13、時應采用變風量排 風系統(tǒng)，其新風補風系統(tǒng)也應變風量運行 29高級教學 空調設計空調設計 設計參數設計參數 設計依據設計依據 4 通風設計通風設計 新、排風系統(tǒng)變風量運行示意圖 30高級教學 通風設計通風設計 空調設計空調設計 設計參數設計參數 設計依據設計依據 4 氣流組織設計氣流組織設計 n為避免交叉污染，PCR實驗室空氣流向必須嚴 格遵循單一方向進行，即只能從試劑貯存和準備 區(qū)標本制備區(qū)擴增反應混合物配制和擴增區(qū) 擴增產物分析區(qū) n氣流組織采用上送下排，送風口和排風口布置 應使室內氣流停滯的空間降低到最小程度 n在生物安全柜操作面或其他有氣溶膠操作地點 的上方附近不得設送風口 n高效過濾器

14、排風口應設在室內被污染風險最高 的區(qū)域，單向布置，不得有障礙 31高級教學 通風設計通風設計 空調設計空調設計 設計參數設計參數 設計依據設計依據 4 氣流組織設計氣流組織設計 32高級教學 氣流組織設計氣流組織設計 通風設計通風設計 空調設計空調設計 設計參數設計參數 設計依據設計依據 4 壓差控制壓差控制 縫隙法縫隙法計算實驗室及緩沖間保持一定壓力時所需 要的送風量和排風量 計算公式： （ASHRAE handbook-HVAC application） 其中 P-壓差（Pa） -空氣密度，取1.2kg/m3 V -流量，m3/h; A-根據縫隙寬度計算的泄漏面積，m2; 常數，取0.72

15、； n縫隙法計算 33高級教學 氣流組織設計氣流組織設計 通風設計通風設計 空調設計空調設計 設計參數設計參數 設計依據設計依據 4 壓差控制壓差控制 安裝壓差控制器壓差控制器 測量實驗室、緩沖間與參照區(qū)域間的實際壓差， 和設定值進行比較，根據控制器的PID運算得出 偏差值，以此為信號控制送風閥的動作，進而 對房間送風量及送/排風量差進行調節(jié)，從而最 終控制房間的壓差值。 n壓差控制器控制 條件： 閉環(huán)控制 變風量調節(jié)閥響應時間小于1S 風量平衡相應時間小于3S 34高級教學 氣流組織設計氣流組織設計 通風設計通風設計 空調設計空調設計 設計參數設計參數 設計依據設計依據 4 壓差控制壓差控制

16、 35高級教學 壓差控制壓差控制 氣流組織設計氣流組織設計 通風設計通風設計 空調設計空調設計 設計參數設計參數 設計依據設計依據 4 其他設置其他設置 空調及通風系統(tǒng)采用間歇運行 36高級教學 壓差控制壓差控制 氣流組織設計氣流組織設計 通風設計通風設計 空調設計空調設計 設計參數設計參數 設計依據設計依據 4 其他設置其他設置 全空氣系統(tǒng)空調箱內宜 設置光催化空氣殺菌消毒 類裝置； 凈化風機盤管宜在回風口 設置光催化空氣殺菌消毒 類裝置 37高級教學 五五. .總結總結 38高級教學 總結總結 5 PCR實驗室要嚴格貫徹既有安全工作制度或安全標準 操作程序，所有操作應符合國家相關規(guī)范要求。 建筑布局上對PCR實驗室進行合理分區(qū)。 嚴格控制各實驗室房間的壓力梯度，防止擴增產物污 染樣本。 設置凈化空調系統(tǒng)和殺菌消毒裝置，減少室內現(xiàn)存污 染物對實驗的影響。 39高級教學 40高級教學