CN111910969A - 一种方舱式pcr实验室 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种方舱式PCR实验室，该方舱式PCR实验室设置为完全分隔的两个区域，分别为试剂储存和准备区、核酸检测区，核酸检测区安装有便携式核酸提取及扩增仪，核酸检测区包括第一缓冲室和第一主实验室，第一主实验室设置有生物安全柜，便携式核酸提取及扩增仪放置在生物安全柜里，试剂储存和准备区包括第二缓冲室和第二主实验室，且第二主实验室和第一主实验室之间设置有传递窗。本发明的方舱式PCR实验室具有占地面积小、安装要求低、污染风险低、安全级别高、移动应急性强等特点，能够针对重点人群实施即时检测新冠病毒，从而达到快速确诊、快速分流的效果。

Description

一种方舱式PCR实验室

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种方舱式PCR实验室。

背景技术

在新型冠状肺炎疫情防控严峻形势下，作为全面响应贯彻落实党中央、国务院关于提高我国重大疫情防控救治能力的系列指示和部署的重要举措，满足核酸检测要求的PCR实验室需求日益增长，研制一款具有高灵活性的方舱式PCR实验室，不仅能够帮助各级医疗卫生机构提高防疫战时应急响应能力，还能在平时充实检验科室的力量，通过提供上门主动服务，提高服务质量，提升群众满意度。

然而，研制高灵活性的方舱式PCR实验室的难点之一是如何设计PCR实验室以达到最小冗余的功能模块单元组合。临床基因扩增检验实验室区域设计原则：临床基因扩增检验实验室应当设置有以下区域：试剂储存和准备区、标本制备区、扩增区、扩增产物分析区。这4个区域在物理空间上必须是完全相互独立的，各区域无论是在空间上还是在使用中，应当始终处于完全的分隔状态，不能有空气的直接相通。根据使用仪器的功能，区域可适当合并。例如使用实时荧光PCR仪，扩增区、扩增产物分析区可合并；采用样本处理、核酸提取及扩增检测为一体的自动分析仪，则标本制备区、扩增区、扩增产物分析区可合并。

所以，本发明基于临床基因扩增检验实验室区域设计原则，运用系统分析原理、结构设计、优化设计、可靠性维修性设计、人机工程等专业工程设计理论和方法进行设计，研发一款具有高灵活性、占地面积小、安装要求低等特点的方舱式PCR实验室。

发明内容

本发明的目的是提供一种方舱式PCR实验室，采用方舱厢体的结构形式，在方舱厢体内按照相关生物安全标注布局，能够提供核酸检测，且具有占地面积小、安装要求低、污染风险低、安全级别高、移动应急性强等特点。本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种方舱式PCR实验室，所述方舱式PCR实验室设置为完全分隔的两个区域，分别为试剂储存和准备区、核酸检测区；

所述核酸检测区设置有便携式核酸提取及扩增仪；

所述核酸检测区包括第一缓冲室和第一主实验室，所述第一缓冲室和第一主实验室之间安装有第一密封门；

所述核酸检测区的侧壁安装有与第一密封门互锁的第一进出门；

所述第一主实验室设置有生物安全柜，所述便携式核酸提取及扩增仪放置在生物安全柜里。

进一步地，上述第一主实验室内还设置有医用冷藏箱、医用低温保存箱、小型瞬时离心机、高速离心机、混匀器、空气金属浴、微量加样器、试验台、笔记本电脑和打印机。

进一步地，上述试剂储存和准备区包括第二缓冲室和第二主实验室，所述第二缓冲室和第二主实验室之间安装有第二密封门；

所述试剂储存和准备区的侧壁安装有与第二密封门互锁的第二进出门。

进一步地，上述第二主实验室内还设置有医用冷藏箱、医用低温保存箱、小型瞬时离心机、混匀器、试验台、超净工作台和微量加样器。

进一步地，上述第二主实验室与第一主实验室之间设置有传递窗，所述传递窗的两侧设置有互锁的窗门。

进一步地，上述方舱式PCR实验室内还设置有设备间，所述设备间内安装有供水系统、供电系统和排风系统；

所述供水系统包括净水储水箱和废水收集处理箱，所述净水储水箱上设置有供水快速接水口，所述净水储水箱用来给试剂储存和准备区、核酸检测区供水，所述废水收集处理箱用来收集试剂储存和准备区、核酸检测区的废水；

所述供电系统包括发电机组、主电柜和智能控制柜，所述发电机组、主电柜和智能控制柜相互电连接；

所述排风系统按照试剂储存和准备区到核酸检测区的方向采取空气压力递减的方式进行。

进一步地，上述试剂储存和准备区、核酸检测区分别设置有第一排风系统和第二排风系统，所述第一排风系统和第二排风系统均由室内排风口、排风管道、调节阀门、排风机和室外防雨百叶排风口组成，室内排风口吸入室内空气，通过排风管道由排风机吸至室外，通过调节送风量与排风量的差值实现压差。

进一步地，上述第一缓冲室和第二缓冲室内均设置有洗手池，所述洗手池的上方安装有吊柜，所述洗手池的供水管道与供水系统连接。

进一步地，上述方舱式PCR实验室由前壁、后壁、顶壁、底壁、左侧壁、右侧壁和隔板构成；

所述前壁、后壁、左侧壁和右侧壁均由内蒙皮、外蒙皮和聚氨酯阻燃泡沫板组成，所述聚氨酯阻燃泡沫板位于内蒙皮和外蒙皮之间；

所述前壁、后壁、左侧壁和右侧壁的内部还设有铝制骨架和钢制预埋件；

所述底壁内设置有圈梁型钢骨架和预埋铁，所述圈梁型钢骨架和预埋铁与前壁、后壁、左侧壁和右侧壁内部的铝制骨架和钢制预埋件形成整体框架结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明的方舱式PCR实验室，按照行业标准或军用标准设计，搭载便携式核酸提取及扩增仪，应用核心技术“一步法”技术，在常温下快速裂解病原体，无需煮沸、离心和换管，通过简单的步骤即可实现样本核酸的快速提取，并配以高效的扩增反应体系，实现高敏感、宽线性范围、可重复性好、抗干扰能力强的PCR检测服务，相比常规批量采集样本进行集中检测的模式，更加灵活机动，效率更高，检测新冠病毒从样本进入到结果输出，最快仅需15分钟即可，针对重点人群实施即时检测，可实现快速确诊、快速分流，提高暂不具备新冠病毒核酸检测能力的医疗机构、疾控中心等单位的快速反应能力；

2.本发明的方舱式PCR实验室，内部还设置有供水系统、供电系统和排风系统，方舱式PCR实验室就位后，只需与舱体能源快接后，启动能源自给系统，无需再进行复杂的线路搭接，可在无能源情况下将其就位后，启动自带能源供给系统一小时内开展实验检测，操作方便，反应迅速、效率高；

3.本发明的方舱式PCR实验室，能适应我国严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖和温和地区五个典型地区的环境温、湿度设计，工作环境温度：-30℃～41℃，储存极限温度：-55℃～70℃，可抵抗风速为20m/s的风力，能承受80mm的雪载荷，能在降雨16mm/min条件下展收作业，可适应高原高热地区的日晒、抵抗沿海地区的盐雾腐蚀。

附图说明

图1是本实施例方舱式PCR实验室的俯视视角的平面布局示意图。

图2是本实施例方舱式PCR实验室的主视视角的平面布局示意图。

图3是本实施例方舱式PCR实验室的后视视角的平面布局示意图。

图4是本实施例方舱式PCR实验室的左视视角的平面布局示意图。

图5是本实施例方舱式PCR实验室的右视视角的平面布局示意图。

图中：1、核酸检测区；11、第一缓冲室；12、第一主实验室；13、第一密封门；14、生物安全柜；15、第一进出门；2、试剂储存和准备区；21、第二缓冲室；22、第二主实验室；23、第二密封门；24、第二进出门；3、设备间；31、供水系统；32、供电系统；33、排风系统；41、医用冷藏箱；42、医用低温保存箱；43、试验台；44、超净工作台；45、洗手池；46、吊柜；47、采光窗；48、后侧门；5、传递窗。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

在本实施例的描述中，需要理解的是术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例的限制。

在本实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实施例的方舱式PCR实验室，参照图1-5，该方舱式PCR实验室设置为完全分隔的两个区域，分别为试剂储存和准备区2、核酸检测区1，试剂储存和准备区2、核酸检测区1之间设置有用于传输物体的传递窗5，传递窗5的两侧设置有互锁的窗门。核酸检测区1设置有便携式核酸提取及扩增仪。

核酸检测区1包括第一缓冲室11和第一主实验室12，第一缓冲室11和第一主实验室12之间安装有第一密封门13。核酸检测区1的侧壁安装有与第一密封门13互锁的第一进出门15，第一主实验室12设置有生物安全柜14，便携式核酸提取及扩增仪放置在生物安全柜14。本实施例设置有两个生物安全柜14，六个便携式核酸提取及扩增仪，每个生物安全柜14里放置三个便携式核酸提取及扩增仪，可以提高检测效率。

本实施例的第一密封门13和第一进出门15的门体均采用气囊胶条的形式，进行密封处理。第一密封门13、第一进出门15均安装电磁锁以实现开关门互控，且安装闭门器自动关门。核酸检测区1的第一密封门13和第一进出门15互锁，通过PLC程序控制，第一密封门13打开时，第一进出门15就不能打开，必须关闭其中一个才能打开另一个。

第一主实验室内12还设置有医用冷藏箱41、医用低温保存箱42、小型瞬时离心机、高速离心机、混匀器、空气金属浴、微量加样器、试验台43、笔记本电脑和打印机。其中，医用冷藏箱41和医用低温保存箱42固定在试验台43上，小型瞬时离心机、高速离心机、混匀器、空气金属浴、微量加样器、笔记本电脑和打印机放置在试验台的台面上使用，移动方舱式实验室时，将其放置在铝箱内，铝箱里面四周包裹有减震棉，且将铝箱用收紧带固定。仪器使用时，将空铝箱放置在试验台的下方，不占用其他空间，做到空间利用最大化。

试剂储存和准备区2包括第二缓冲室21和第二主实验室22，第二缓冲室21和第二主实验室22之间安装有第二密封门23。试剂储存和准备区2的侧壁安装有与第二密封门23互锁的第二进出门24。本实施例的第二密封门23和第二进出门24的门体也均采用气囊胶条的形式，进行密封处理。第二密封门23和第二进出门24均安装电磁锁以实现开关门互控，且安装闭门器自动关门。试剂储存和准备区2的第二密封门23和第二进出门24互锁，通过PLC程序控制，第二密封门23打开时，第二进出门24就不能打开，必须关闭其中一个才能打开另一个。

第一主实验间和第二主实验间的内部均喷涂耐甲醛腐蚀的环氧树脂涂料。第二主实验室22内还设置有医用冷藏箱41、医用低温保存箱42、小型瞬时离心机、混匀器、试验台43、超净工作台44和微量加样器。其中，医用冷藏箱41固定在医用低温保存箱42的下方，小型瞬时离心机、混匀器和微量加样器放置在试验台的台面上使用，超净工作台44紧挨着试验台固定。移动方舱式实验室时，将其放置在铝箱内，铝箱里面四周包裹有减震棉，且将铝箱用收紧带固定。仪器使用时，将空铝箱放置在试验台的下方，不占用其他空间，做到空间利用最大化。

本实施例的医疗设备配置参照表1。

表1医疗设备配置表

第二主实验室22与第一主实验室12之间设置有传递窗5，传递窗5的两侧设置有互锁的窗门。传递物件时，位于第二主实验室22侧的窗门打开时，位于第一主实验室12侧窗门关闭，将物件放置传递窗5内，位于第二主实验室22侧的窗门关闭，位于第一主实验室12侧的窗门打开，实现了物件从试剂储存和准备区2至核酸检测区1的传递。

本实施例的方舱式PCR实验室内还设置有设备间3，该设备间内部设置有波音片，发电机组周壁及顶部贴附吸音棉，表层安装开孔率40％多孔铝板吸音，发电机排风段安装消音实现降噪，以实现设备间降噪音。该设备间3内安装有供水系统31、供电系统32和排风系统33。

供水系统31包括净水储水箱和废水收集处理箱，净水储水箱上设置有供水快速接水口，净水储水箱用来给试剂储存和准备区、核酸检测区供水，废水收集处理箱用来收集试剂储存和准备区、核酸检测区的废水。废水通过加药的方式进行处理，保证达到排放标准后再进行排放。第一缓冲室11和第二缓冲室21内均设置有洗手池45，洗手池的上方安装有吊柜46，洗手池45的供水管道与供水系统31连接。

供电系统32包括发电机组、主电柜和智能控制柜，发电机组、主电柜和智能控制柜相互电连接。本实施例的发电机组选择的是汽油发电机组。

排风系统33按照试剂储存和准备区到核酸检测区的方向采取空气压力递减的方式进行。为了防止排风系统相互交叉污染，试剂储存和准备区2、核酸检测区1分别独立设置有第一排风系统和第二排风系统。第一排风系统和第二排风系统均由室内排风口、排风管道、调节阀门、排风机和室外防雨百叶排风口组成，室内排风口吸入室内空气，通过排风管道由排风机吸至室外，通过调节送风量与排风量的差值实现压差。如室内送风量大于排风量，室内是正压，反之，室内送风量小于排风量，室内是负压，具体精确压差数值的实现可通过在室内设置压差传感器、排风管上模拟量电动阀的开度调节联动控制来实现。

核酸检测区相对于试剂储存和准备区应为负压，压差宜不低于10Pa。该排风系统的风量和换气次数能够确保试剂储存和准备区、核酸检测区空气洁净，能够保证试剂储存和准备区与核酸检测区的压差稳定，且经过过滤，达到正常排放室外要求。

该方舱式PCR实验室，还包括新风空调系统，新风空调系统采用多联机空调设计，对新风进行过滤调温，满足-30℃～40℃全天候使用条件，保证室内温度恒定。净化空调机组内部设置初、中效过滤器，高效过滤器设置与房间送风口处，初效过滤器的材质为无纺布，结构形式采用为板式，中效过滤器材质为无纺布或玻璃纤维，结构形式采用板式或袋式两种；高效过滤器材质为玻璃纤维和PTFE两种，结构形式类似于袋式。各级过滤器的过滤介质粒径不同，空气依次通过初、中、高效来实现空气的净化。排风也是通过过滤后再排出方舱式实验室外。

方舱式PCR实验室由前壁、后壁、顶壁、底壁、左侧壁、右侧壁和隔板构成，采用后勤厢式车通用结构拼接，隔板将方舱式PCR实验室分为试剂储存和准备区、核酸检测区。左侧壁和右侧壁均设有采光窗，用于方舱式PCR实验室内采光，且左侧壁和右侧壁的上部均设有LED屏，可用作宣传语的播放；右侧壁设有一扇单开门，单开门的下方设有抽拉梯，便于上下方舱式PCR实验室；后壁设有一扇双开门，便于维修舱内设备。门窗采用抗菌净化板与钢化玻璃组装而成，保证方舱式PCR实验室内的通透与采光效果。外窗按生物安全实验室要求设置为可通风结构，配置安全门便于仪器设备安放。方舱式PCR实验室外部涂灰白色耐腐蚀油漆。

前壁、后壁、左侧壁和右侧壁均由内蒙皮、外蒙皮和聚氨酯阻燃泡沫板组成，聚氨酯阻燃泡沫板位于内蒙皮和外蒙皮之间。内蒙皮和外蒙皮为厚度1.5mm铝板，聚氨酯阻燃泡沫板的厚度为52mm。前壁、后壁、左侧壁和右侧壁的内部还设有铝制骨架和钢制预埋件。底壁为1.5mm铝板，底壁内设置有圈梁型钢骨架和预埋铁，圈梁型钢骨架和预埋铁与前壁、后壁、左侧壁和右侧壁内部的铝制骨架和钢制预埋件形成整体框架结构，保证刚、强度要求。底壁上铺设有地板，本实施例的地板采用同质透芯3mm橡胶地板，防火、防菌、耐磨防滑。该方舱式PCR实验室，可满足军标，标准号为GJB79A-94。

方舱式PCR实验室内阴阳角配洁净室专用圆弧形铝材，保证内部光滑无卫生死角，不积灰，不易产生霉菌。方舱式PCR实验室内配备LED嵌入式洁净灯，省电节能易维修，且配备具有延时功能的实验室专用紫外灯，保护实验人员安全。方舱式PCR实验室内配备水箱和排水箱，在断水的情况下可以维持实验室的正常运行，可选配发电机组，在断电的情况下可以维持实验室的正常运行。

与上述方舱式PCR实验室的结构不同之处在于：方舱式PCR实验室的外蒙皮和底板采用加强型波浪钢板制作，且内含优质钢材支撑架，方舱式PCR实验室安装有密封性能良好的高强度外门，配备吊装卡件，整体表面经除锈、防锈、喷涂处理。隔板与吊顶采用50mm厚实验室专用抗菌净化板，抗菌效果好，具有良好的防火、防潮、防脱胶、高强度、保温、隔热、吸音等特点。该方舱式PCR实验室，可满足国家标准，标准号为GB/T 29475-2012。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种方舱式PCR实验室，其特征在于：所述方舱式PCR实验室设置为完全分隔的两个区域，分别为试剂储存和准备区(2)、核酸检测区(1)；

所述核酸检测区(1)设置有便携式核酸提取及扩增仪；

所述核酸检测区(1)包括第一缓冲室(11)和第一主实验室(12)，所述第一缓冲室(11)和第一主实验室(12)之间安装有第一密封门(13)；

所述核酸检测区(1)的侧壁安装有与第一密封门(13)互锁的第一进出门(15)；

所述第一主实验室(12)设置有生物安全柜(14)，所述便携式核酸提取及扩增仪放置在生物安全柜(14)里。

2.根据权利要求1所述的方舱式PCR实验室，其特征在于：所述第一主实验室内(12)还设置有医用冷藏箱(41)、医用低温保存箱(42)、小型瞬时离心机、高速离心机、混匀器、空气金属浴、微量加样器、试验台(43)、笔记本电脑和打印机。

3.根据权利要求1所述的方舱式PCR实验室，其特征在于：所述试剂储存和准备区(2)包括第二缓冲室(21)和第二主实验室(22)，所述第二缓冲室(21)和第二主实验室(22)之间安装有第二密封门(23)；

所述试剂储存和准备区(2)的侧壁安装有与第二密封门(23)互锁的第二进出门(24)。

4.根据权利要求3所述的方舱式PCR实验室，其特征在于：所述第二主实验室(22)内还设置有医用冷藏箱(41)、医用低温保存箱(42)、小型瞬时离心机、混匀器、试验台(43)、超净工作台(44)和微量加样器。

5.根据权利要求3所述的方舱式PCR实验室，其特征在于：所述第二主实验室(22)与第一主实验室(12)之间设置有传递窗(5)，所述传递窗(5)的两侧设置有互锁的窗门。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方舱式PCR实验室，其特征在于：还设置有设备间(3)，所述设备间(3)内安装有供水系统(31)、供电系统(32)和排风系统(33)；

所述供水系统(31)包括净水储水箱和废水收集处理箱，所述净水储水箱上设置有供水快速接水口，所述净水储水箱用来给试剂储存和准备区、核酸检测区供水，所述废水收集处理箱用来收集试剂储存和准备区、核酸检测区的废水；

所述供电系统(32)包括发电机组、主电柜和智能控制柜，所述发电机组、主电柜和智能控制柜相互电连接；

所述排风系统(33)按照试剂储存和准备区到核酸检测区的方向采取空气压力递减的方式进行。

7.根据权利要求6所述的方舱式PCR实验室，其特征在于：所述试剂储存和准备区(2)、核酸检测区(1)分别设置有第一排风系统和第二排风系统，所述第一排风系统和第二排风系统均由室内排风口、排风管道、调节阀门、排风机和室外防雨百叶排风口组成，室内排风口吸入室内空气，通过排风管道由排风机吸至室外，通过调节送风量与排风量的差值实现压差。

8.根据权利要求6所述的方舱式PCR实验室，其特征在于：所述第一缓冲室(11)和第二缓冲室(21)内均设置有洗手池(45)，所述洗手池的上方安装有吊柜(46)，所述洗手池(45)的供水管道与供水系统(31)连接。

9.根据权利要求1所述的方舱式PCR实验室，其特征在于：由前壁、后壁、顶壁、底壁、左侧壁、右侧壁和隔板构成；

所述前壁、后壁、左侧壁和右侧壁均由内蒙皮、外蒙皮和聚氨酯阻燃泡沫板组成，所述聚氨酯阻燃泡沫板位于内蒙皮和外蒙皮之间；

所述前壁、后壁、左侧壁和右侧壁的内部还设有铝制骨架和钢制预埋件；

所述底壁内设置有圈梁型钢骨架和预埋铁，所述圈梁型钢骨架和预埋铁与前壁、后壁、左侧壁和右侧壁内部的铝制骨架和钢制预埋件形成整体框架结构。

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