卓輝引領智慧照明 推動行業技術進步

核酸檢測實驗室及其照明

4月26日,國家衛健委舉辦全國視頻會議,明確提出“所有縣區級以上疾控機構、二級以上綜合醫院要抓緊進行改造,在短時間內形成核酸檢測能力

疫情當前,核酸檢測能力成為抗疫的重要支持手段,各地的公立機構檢測能力和獨立醫學實驗室尚不能全部滿足需求,因此急需擴建核酸檢測實驗室,提升醫學檢測能力。本文從實驗室建設和運營的角度,介紹了核酸檢測實驗室的基礎知識、基本概念及其對專業照明的要求。

核酸檢測實驗室的建設

一組完整的PCR實驗,通常包括試劑配制、樣品處理、核酸擴增和產物分析4個實驗過程。對應這四個過程,就要配置相應的工作區域,標準的PCR實驗區應包括試劑準備區、標本制備區、擴增區、產物分析區、各區配套的緩沖區及公共走廊。

■ PCR實驗室整體平面布局

圖1是典型的PCR實驗室平面布局圖,整個區域有一個公用走廊,每個獨立實驗區設有專門的緩沖區。通過壓差控制,使整個PCR實驗過程中試劑和標本免受氣溶膠的污染,并且降低擴增產物對人員和環境的污染。

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圖1、典型的PCR實驗室平面圖

■ 試劑準備區

該實驗區主要進行的操作為貯存試劑的制備、試劑的分裝和主反應混合液的制備。

試劑和用于標本制作的材料應直接運送至該區,不得經過其他區域。試劑原材料必須貯存在本區內,并在本區內制備成所需的貯存試劑。

試劑準備區配備有2~8°C冰箱和-80°C冰箱,計算冷負荷時,需要將它們計算在內。

房間的面積宜控制在15㎡~20㎡。本區的壓力梯度要求為:相對正壓狀態,以防止外界含核酸氣溶膠的空氣進入,造成污染。

■?標本制備區

該區域主要進行的操作為臨床標本的保存、核酸(RNA、DNA)提取、貯存及其加入至擴增反應管和測定RNA時cDNA的合成。

標本制備區配備有2~8°C冰箱和-20°C冰箱,計算冷負荷時,需要將它們計算在內。在標本制備區,還需要配備生物安全柜,用于進行提取核酸的操作。

為避免提取的核酸在柜內反復循環,造成標本之間的交叉污染,出現假陽性結果,該區域配備的生物安全柜必須是B2型的。生物安全柜工作區垂直氣流全部來自實驗室,排風經過高效過濾器過濾后直接排至室外,不允許回到安全柜和實驗室中。

根據經驗,如果實驗室內配備生物安全柜,每配備一臺,實驗室的面積增加10㎡;標本制備區的面積宜在25㎡~30㎡之間。本區的壓力梯度要求為:相對于鄰近區域為正壓,以避免從鄰近區進入本區的氣溶膠污染。

■ 擴增室

該區域主要進行的操作為DNA或cDNA擴增。此外,已制備的DNA模板和合成的cDNA(來自樣本制備區)的加入和主反應混合液(來自試劑貯存和制備區)制備成反應混合液等也可在本區內進行。

在巢式PCR測定中,通常在第一輪擴增后必須打開反應管,因此巢式擴增有較高的污染危險性,第二次加樣必須在本區內進行。

擴增室主要配備PCR實驗室的核心儀器PCR儀,本文實例中使用了ABI7500和ABI9700兩種PCR儀。

在實驗室建造過程中,需要給PCR儀配備專門的UPS電源,以保證其正常工作。該區面積控制在15㎡~20㎡。

本區的壓力梯度要求為:相對于鄰近區域為負壓,以避免氣溶膠從本區漏出。為避免氣溶膠所致的污染,應盡量減少在本區內的不必要的走動。個別操作如加樣等應在超凈臺內進行。建議采用5~10Pa壓差,在控制上比較容易實現。

■?產物分析區

該區域主要進行的操作為擴增片段的測定。如使用全自動封閉分析儀器檢測,此區域可不設。

在室內配備通風櫥,保證房間內的相對負壓,空氣從室外流向室內。該區面積控制在15m2~20m2。

本區是最主要的擴增產物污染來源,因此對本區的壓力梯度的要求為:相對于鄰近區域為負壓,以避免擴增產物從本區擴散至其它區域。建議采用5~10Pa壓差,在控制上比較容易實現。

 

核酸檢測實驗室的運行管理

核酸檢測實驗室的良好運行,首先要建立起良好的質量管理體系,按照作業規范和實驗室管理文件來操作,同時還要維持良好的潔凈環境,并從生物安全的角度,維持好實驗室不同區域的壓差管理。污染預防與控制,更是檢測實驗室運行中的重要一環。

■ 實驗室的質量管理體系

實驗室的良好運行首先要建立起良好的質量管理體系。

  • 根據實驗室的具體情況編寫質量體系文件,《質量手冊》、《程序文件》、《作業指導書》,并保證管理體系運行有效。
  • 管理體系的特點是應有明確的目的、規范的管理、有效的制約、高效的機制、能自我發展的整體。
  • 建立完善的SOP文件,對完成各項質量活動的方法作出規定,每個SOP都應對一個或一組相互關系的活動進行描述。
  • 每個SOP文件應說明該項質量各環節的輸入、轉換和輸出所需的文件、物資、人員、記錄以及它們與有關活動的接口關系。
  • 明確每個環節轉換過程中各項因素的要求,即由誰做、做什么、做到什么程序、達到什么要求,如何控制、形成什么記錄和報告,以及相應的審批手續。
  • 規定在質量活動中需要注意的例外或特殊情況的糾正措施。SOP應簡練、明確和易懂并且工作人員熟練掌握和嚴格遵守。

■ 實驗室的潔凈和壓差管理

核酸檢測實驗室除了按照生物醫學實驗室的管理要求進行潔凈控制以外,還要特別注意壓差管理。

根據壓力梯度的要求,試劑配制室和樣品處理室為相對正壓,擴增室和產物分析室為相對負壓,要求正壓的區域和要求負壓的區域的緩沖室內的壓力設計大不相同。

正壓緩沖室符合一般正壓潔凈室的緩沖原則,主要是防止室外環境空氣中的氣溶膠進入室內。正壓緩沖室的布置如圖2所示。

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圖2、正壓緩沖區的示意圖

負壓緩沖室則是要求緩沖室對核酸擴增室及產物分析區保持正壓,對緩沖室外也保持正壓(主要是滿足室內凈化需要,如室內無潔凈要求,此處可以為0壓)。負壓緩沖室的布置如圖3所示。

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圖3、負壓緩沖區的示意圖

■??實驗室污染的預防與控制

實驗室運行的核心問題是如何避免污染。在實際運行中的常見污染包括擴增產物的污染、天然基因組DNA的污染、試劑的污染以及標本間的污染,要對此進行預防與控制。

  • 區域的劃分,各個實驗區域要進行嚴格的劃分,并有明顯的標記(如醒目的門牌或不同的地面顏色等),以避免各個不同實驗區域設備物品、試劑等發生混淆。
  • 合理的設置,合理的空調通風系統設置,盡量采用全送全排的空調系統,嚴格的氣流壓力控制,以保證不同的實驗區內不同的壓力要求。
  • 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,控制進出實驗室的人員,并賦予不同的權限。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,用過的吸頭等一次性材料也應經消毒液浸泡消毒后統一處理,如焚燒等。

 

核酸檢測實驗室的照明

生物醫學實驗室的照明有專業的要求,不僅需要良好的照明設計和施工,對光源和燈具也有專門的要求。

■ 照明設計和施工的要求

根據建筑照明規范和實驗室管理辦法,檢測實驗室要提供良好的照度水平、均勻度、顯色性和眩光控制。

表1?生物實驗室照明基本要求

空間名稱

最低平均照度 (lx)

照度均勻度

一般顯色指數Ra

一般眩光值

工作間

300

0.7

80

19

緩沖間

200

0.6

80

19

走廊

150

0.6

80

19

■ 照明燈具和光源的要求

基于檢測條件、污染控制和潔凈度維持的要求,要提供滿足照明環境的燈具和光源,主要包括以下幾方面的要求:

物理防塵:滿足潔凈室燈具的處理要求,表面不積塵,不產生靜電吸附

生物防菌:表面材料進行生物滅活處理,落菌和病毒在燈具上不能繁殖

易維護性:燈具吸頂安裝,不阻礙氣流,燈具表面光滑,并且密閉防水

高可靠性:采用長壽命光源,減少光源更換和維護頻次,降低運行成本

■ 卓輝生物潔凈室專用無菌燈

卓輝光電股份組織開發的無菌型潔凈室燈具是國內首款專門針對生物安全實驗室的照明燈具,采用日本固體照明研究所提供的專業LED光源,表面采用特殊納米材料處理,不僅防塵、防水、防腐、防菌,更把燈具的平均無故障工作時間提高到50000小時以上,成為本次核酸檢測實驗室建設的首選照明產品。

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圖4、生物潔凈室專用燈具

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