崔杰
北京颐通建业医用工程有限公司 北京 100013
摘要：PCR实验室又称临床基因扩增检验实验室，是用来检验2019-nCoV、艾滋病、乙肝等病毒感染性疾病的实验室。空调送、排风系统是PCR实验室建设的核心，是整个试验区域空气流向处于可控状态，各功能房间实现空气压力梯度控制的重要保障。PCR实验室的压力梯度是通过严格控制空调系统对实验室各功能房间的送风量、排风量的比例来实现的。加快室内空气循环速度，保证空气流向单一方向进行，能够最大限度的避免交叉感染风险。如何保证PCR实验室压力梯度能够满足功能需求，需要采用一系列的控制措施如：在空调系统设计中保证足够的送、排风量；在施工过程中把控好施工质量，保证空调送、排风系统的严密性；在实验室使用过程中，做好系统的维护保养工作等。
关键词： PCR实验室，空调送、排风系统，压力梯度的影响因素，压力梯度的控制措施
一，PCR实验室的空调送排风系统
1、PCR实验室的空调送排风系统
空调送、排风系统是PCR实验室（临床基因扩增检验实验室）的核心，是PCR实验区域实现压力梯度的重要保障。通过严格控制新风机组、排风机组的送、排风量的比例，并通过严格的气流组织及足够的换气次数，使PCR实验区域各功能房间的压差值及气流方向处于可控状态，从而实现实验区域的压力梯度要求，避免各个实验区域间的交叉感染。
2、PCR实验室的压力梯度
PCR实验室原则上分为四个单独的工作区域。空气压力梯度递减及空气流向按照：试剂储存和准备区→标本制备区→扩增区→扩增产物分析区
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图1-1 理想的临床PCR实验室布局图
一、PCR实验室压力梯度的影响因素
1、设计因素
PCR实验室的压力梯度是为了保证单一的空气流向，避免气溶胶四散而造成污染。理论上排风量减去送风量的差值越大，越容易形成压差，压力梯度效果越好。但在实际工程案例中，有些PCR实验室由于在空调送、排风系统设计时，没有考虑新风机组、排风设备及送、排风管路自身的风阻损耗及漏风量，造成设备选型较小，导致PCR实验室送、排风量过小，压力梯度无法实现。
2、施工因素
PCR实验室建设的核心就是空调送、排风系统，而送、排风系统的施工方法和施工流程将直接影响到PCR实验室的压力梯度，在工程中常见的施工问题有：
（1）送排风系统的漏风
空调送、排风系统中，新风机组、排风机组及风管的漏风量直接影响着PCR实验室的送、排风量，从而影响实验室的压力梯度。新风机组的漏风主要是由检修门及各送风段之间的拼接缝引起的，而空调系统中风管的漏风主要是由于风管的咬口缝，风管翻边处的缝隙以及角铁法兰间的连接缝密封不严造成的。
（2）PCR实验室内部的严密性
PCR实验室内部的严密性也会影响实验室各功能区域间的压力梯度。原则上PCR实验室各功能区域是独立的空间，实验室整体流向按照试剂储存和准备区→标本制备区→扩增区→扩增产物分析区，顺压差从大到小而行，这样能有效的避免交叉感染。而在施工中影响实验室内部严密性的因素有：钢制气密门安装不严密或落地密封条密封不严密、送排风口与彩钢板的缝隙处理不严密、消防喷淋与顶部彩钢板的缝隙不严密、彩钢板拼缝打胶不严密等因素。
3、PCR实验室外排生物安全柜的影响因素
标本制备区是一个密闭的实验空间，在该区域中本身有送、排风管道来实现房间的负压值恒定。当外排生物安全柜开启时，生物安全柜的排风会造成该实验室房间内负压值的增大，也会影响到压力梯度数值的稳定。
4、具有互锁功能的门及传递窗功能失效的因素
由于实验室的长期使用或具有互锁功能的设备质量较差，造成互锁功能失效，也会影响主实验室与缓冲间、相邻两个主实验室之间压力梯度。
5、运行维护因素
PCR实验室的净化新风机组通过初效、中效、亚高效过滤器的三级过滤来净化送入室内的新风。特别针对加强型二级生物安全实验室的排风，需要加装H13高效过滤器，来进行排风的无害化处理。如果没有专业人员的运行维护，随着PCR实验室空调送、排风系统的长期运行使用，过滤器会逐渐积尘，一般过滤器的终阻力为初阻力的两倍，且中效过滤器和高效过滤器阻力较大，这时候整个空调系统的阻力会增大很多，根据风机的特性曲线，送排风机组的风量会减小很多，这样会造成送风量、排风量不能满足设计要求，无法形成正确的压力梯度。
二、PCR实验室压力梯度的控制措施
1、设计选型要保证足够的送排风量
足够的送、排风量是实现压力梯度的重要保证，也是PCR实验室空调设备的重要参数。因此在设计时除应考虑空调送、排风系统的漏风量外，还应该考虑管路距离较长或者翻弯较多造成的风阻损耗增大等因素，选型留出足够的富裕量，在预算充足的情况下新风机组、排风机尽量选用变频风机，以保障足够风量。
2、加强严密性施工控制
PCR实验室对空调送、排风系统严密性施工要求较高，做好严密性施工控制是实现系统压力梯度的必要条件，同时也是实验室安全运行的重要保障。
PCR实验室的风管采用热镀锌钢板制作，角钢法兰连接。风管采用咬口成型，为保证严密性，需在风管的正压侧涂抹密封胶嵌缝。风管与角钢法兰连接时，风管翻边应平整，并紧贴法兰，宽度不应小于7mm，并剪去重叠部分，翻边处裂缝和孔洞应涂抹密封胶。风管安装时，应选用5-8mm厚密封垫，法兰密封垫应减少接头，接头应采用阶梯型（图3-1）或企口型，并涂抹密封胶。为保证严密性，法兰上螺钉孔距不宜过大，宜小于150mm，同时矩形法兰四角应设螺钉孔。法兰均匀压紧后，密封垫内侧应与风管内壁齐平。咬接和法兰连接的金属风管，在胶封缝隙以后和保温绝热前要进行漏风检测。
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图3-1 法兰密封垫接头
1、密封垫 2、密封胶
引自标准：洁净室施工及验收规范GB50591-2010
3、保证PCR实验室各区域送排风量的可调节
为了保证实验室各区域的压力梯度，就需要空调系统送、排风量具有可调节性。因此在PCR实验室各区域送、排风管道末端安装定风量阀和手动对开多叶调节阀，以调节阀门来恒定各区域的送、排风量差值，实现实验室各功能房间的压力梯度。
同时对有外排生物安全柜工作的实验室房间，需要单独增加能与生物安全柜联动的补风、排风系统，并在补、排风管道末端安装定风量阀和电动密闭阀门。当生物安全柜开启时，补、排风设备开启，相对应的电动密闭阀开启；当生物安全柜关闭时，补、排风设备关闭，相对应的电动密闭阀关闭。同时要满足要求：补风量 = 生物安全柜的排风量，实现补风、排风总量的平衡，维持实验室压力梯度的恒定。
4、定期保养维护
PCR实验室的空调系统需要专业的人员进行维护和保养，维护保养首先应该严格按照设备厂家说明书上明确的运行时间和周期来进行维护，同时还应根据设备使用的具体环境和使用频率，对净化新风机组的初效、中效、亚高效过滤器及实验室排风系统的高效过滤器制定科学合理的清洗更换计划，减少空调系统的故障率，防止因为过滤器阻力增大影响送、排风量。
结束语：综上所述，要保证PCR实验室的压力梯度满足功能需求，就要从设计、施工、维护等多因素去着手控制。通过在设计阶段合理选择风机型号;在施工阶段严格把控产品质量，保证系统严密性;在实验室的使用过程中做好维护保养工作等措施，从而为实验的工作进行，创作必要的条件，降低样品污染风险、保障实验人员安全。
参考文献
[1]洁净室施工及验收规范GB50591-2010
[2]病原微生物实验室生物安全通用准则 WS233-2017
[3]医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则
[4]生物安全实验室建筑技术规范GB50346-2011