實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化與智能化不僅是一門技術(shù)，更是一種理念、一種趨勢，它將實(shí)驗(yàn)室世界帶入一個(gè)全新的現(xiàn)代管理模式，改變著傳統(tǒng)落后的觀念，影響著實(shí)驗(yàn)室的工作方式，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)代管理模式，充分演繹實(shí)驗(yàn)室的科技精髓。因此建設(shè)智能化的PCR實(shí)驗(yàn)室，更加符合目前醫(yī)療機(jī)構(gòu)的發(fā)展模式。
基礎(chǔ)PCR實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
要完成一組PCR實(shí)驗(yàn)，通常需要經(jīng)過試劑配制、樣品處理、核酸擴(kuò)增和產(chǎn)物分析4個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。這4個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)驗(yàn)用房應(yīng)相鄰布置，組成一個(gè)獨(dú)立的PCR實(shí)驗(yàn)區(qū)。標(biāo)準(zhǔn)的PCR實(shí)驗(yàn)區(qū)包括：試劑準(zhǔn)備區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)、擴(kuò)增區(qū)、產(chǎn)物分析區(qū)、各區(qū)配套的緩沖區(qū)及公共走廊。一般整個(gè)區(qū)域有一個(gè)公用走廊，每個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)區(qū)設(shè)有專門的緩沖區(qū)。
PCR實(shí)驗(yàn)室平面布局
根據(jù)使用儀器的功能，區(qū)域可考慮合并：例如使用實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀，擴(kuò)增區(qū)、擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)可合并。因此建議標(biāo)準(zhǔn)的PCR實(shí)驗(yàn)室可按照以下幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行劃分：
試劑準(zhǔn)備區(qū)：
該區(qū)主要功能為試劑的分裝和擴(kuò)增反應(yīng)混合液的準(zhǔn)備，以及離心管、吸頭等耗材的貯存和準(zhǔn)備，也兼有試劑儲(chǔ)存的功能。該區(qū)域備有2~8°C冰箱和-80°C冰箱，計(jì)算冷負(fù)荷時(shí)，需要將它們計(jì)算在內(nèi)。
房間的面積宜控制在15m²~20m²。本區(qū)的壓力梯度要求為：宜為微正壓的狀態(tài)，可防止區(qū)域內(nèi)污染。
樣本制備區(qū)：
該區(qū)主要功能為進(jìn)行各類型臨床樣本核酸(RNA、DNA)提取、貯存以及PCR反應(yīng)加樣等。區(qū)域配備有2~8°C冰箱和-20°C冰箱，計(jì)算冷負(fù)荷時(shí)，需要將它們計(jì)算在內(nèi)。此外，《醫(yī)療機(jī)構(gòu)臨床基因擴(kuò)增管理辦法》中明確規(guī)定，“對具有潛在傳染危險(xiǎn)性的材料，必須在生物安全柜內(nèi)開蓋，并有明確的樣本處理和滅活程序”，因此也可考慮設(shè)立獨(dú)立的滅活區(qū)。
在樣本制備區(qū)，需要配備生物安全柜，用于進(jìn)行樣本處理等操作。為避免提取的核酸在柜內(nèi)反復(fù)循環(huán)，造成標(biāo)本之間的交叉污染，出現(xiàn)假陽性結(jié)果，該區(qū)域配備的生物安全柜宜是B2型的。生物安全柜工作區(qū)垂直氣流全部來自實(shí)驗(yàn)室，排風(fēng)經(jīng)過高效過濾器過濾后直接排至室外。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配備生物安全柜，每配備一臺(tái)，實(shí)驗(yàn)室的面積增加10m2;標(biāo)本制備區(qū)的面積宜在25m²~30m²之間。本區(qū)的壓力梯度要求為：相對于鄰近區(qū)域?yàn)樨?fù)壓，以避免從鄰近區(qū)進(jìn)入本區(qū)的氣溶膠污染。
基因擴(kuò)增區(qū)：
該區(qū)域主要進(jìn)行的操作為DNA或cDNA擴(kuò)增，此外，已制備的DNA模板和合成的cDNA(來自樣本制備區(qū))的加入和主反應(yīng)混合液(來自試劑貯存和制備區(qū))制備成反應(yīng)混合液等也可在本區(qū)內(nèi)進(jìn)行。在巢式PCR測定中，通常在第一輪擴(kuò)增后必須打開反應(yīng)管，因此巢式擴(kuò)增有較高的污染危險(xiǎn)性，第二次加樣必須在本區(qū)內(nèi)進(jìn)行。該區(qū)域主要配備PCR儀，在實(shí)驗(yàn)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(qū)面積控制在15m²~20m²。
本區(qū)的壓力梯度要求為：相對于鄰近區(qū)域?yàn)樨?fù)壓，建議采用5~10Pa壓差，以避免氣溶膠從本區(qū)漏出。為避免氣溶膠所致的污染，應(yīng)盡量減少在本區(qū)內(nèi)的不必要的走動(dòng)。
產(chǎn)物分析區(qū)：
該區(qū)域主要進(jìn)行的操作為擴(kuò)增片段的測定。如使用全自動(dòng)封閉分析儀器檢測，此區(qū)域可不設(shè)。
本區(qū)是最主要的擴(kuò)增產(chǎn)物污染來源，因此對本區(qū)的壓力梯度的要求為：相對于鄰近區(qū)域?yàn)樨?fù)壓，以避免擴(kuò)增產(chǎn)物從本區(qū)擴(kuò)散至其它區(qū)域。建議采用5~10Pa壓差。在室內(nèi)配備通風(fēng)櫥，保證房間內(nèi)的相對負(fù)壓，空氣從室外流向室內(nèi)。該區(qū)面積控制在15m²~20m²。
PCR實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理體系
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的具體情況編寫質(zhì)量體系文件，《質(zhì)量手冊》、《程序文件》、《作業(yè)指導(dǎo)書》，并保證管理體系運(yùn)行有效。
管理體系的特點(diǎn)是應(yīng)有明確的目的、規(guī)范的管理、有效的制約、高效的機(jī)制、能自我發(fā)展的整體。建立完善的SOP文件，對完成各項(xiàng)質(zhì)量活動(dòng)的方法作出規(guī)定，每個(gè)SOP都應(yīng)對一個(gè)或一組相互關(guān)系的活動(dòng)進(jìn)行描述。每個(gè)SOP文件應(yīng)說明該項(xiàng)質(zhì)量各環(huán)節(jié)的輸入、轉(zhuǎn)換和輸出所需的文件、物資、人員、記錄以及它們與有關(guān)活動(dòng)的接口關(guān)系。明確每個(gè)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換過程中各項(xiàng)因素的要求，即由誰做、做什么、做到什么程序、達(dá)到什么要求，如何控制、形成什么記錄和報(bào)告，以及相應(yīng)的審批手續(xù)。規(guī)定在質(zhì)量活動(dòng)中需要注意的例外或特殊情況的糾正措施。SOP應(yīng)簡練、明確和易懂并且工作人員熟練掌握和嚴(yán)格遵守。
PCR實(shí)驗(yàn)室污染的預(yù)防與控制
PCR實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的核心問題是如何避免污染。在實(shí)際工作中，常見的有以下幾種污染類型：擴(kuò)增產(chǎn)物的污染;天然基因組DNA的污染;試劑的污染以及標(biāo)本間的污染。因此要避免污染，首先應(yīng)是預(yù)防，而不是排除。
工作區(qū)域的嚴(yán)格劃分：各個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域要有明顯的標(biāo)記(如醒目的門牌或不同的地面顏色等)，以避免各個(gè)不同實(shí)驗(yàn)區(qū)域設(shè)備物品、試劑等發(fā)生混淆。
合理的系統(tǒng)設(shè)置：合理的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置，盡量采用全送全排的空調(diào)系統(tǒng);嚴(yán)格的氣流壓力控制，保證不同的實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)不同的壓力要求。
規(guī)范的操作：臨床基因擴(kuò)增檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員必須進(jìn)行上崗培訓(xùn)，在實(shí)驗(yàn)操作過程中，操作者必須戴手套，并經(jīng)常更換。清潔工作及時(shí)、正確。實(shí)驗(yàn)工作結(jié)束后，必須立即對本區(qū)進(jìn)行清潔。
嚴(yán)格的管理：嚴(yán)格控制進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的人員。在各個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域使用帶有明顯區(qū)別標(biāo)志的工作服(如不同顏色)，當(dāng)工作人員離開時(shí)不得將本區(qū)的工作服帶至其它區(qū)域;盡量減少在實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)不必要的走動(dòng)以減少交叉污染的可能性。擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)是最主要的擴(kuò)增產(chǎn)物污染來源，廢液不能在實(shí)驗(yàn)室中傾倒，必須經(jīng)消毒液浸泡消毒后在遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)室的地方棄掉，用過的吸頭等一次性材料也應(yīng)經(jīng)消毒液浸泡消毒后統(tǒng)一處理，如焚燒等。
智能化PCR實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
智能化的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化運(yùn)行和信息化管理。一方面，借助硬件設(shè)備幫助人員提升工作效率，減少重復(fù)勞動(dòng)，節(jié)省更多的人力和時(shí)間，同時(shí)最大程度地降低由于人的因素而造成的失誤概率;此外，由于運(yùn)行過程與操作人員的主從關(guān)系依然固定存在，而在智能化技術(shù)的引領(lǐng)下，將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備與操作人員在工作過程中相對獨(dú)立的分工與運(yùn)作模式，更多的操作將被儀器設(shè)備托管，而操作人員將實(shí)現(xiàn)對儀器設(shè)備的管理，更大程度的脫離對硬件設(shè)備的補(bǔ)充。
實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化運(yùn)行
衛(wèi)計(jì)委于2010年發(fā)布的《醫(yī)療機(jī)構(gòu)臨床基因擴(kuò)增檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室管理辦法》的附件《醫(yī)療機(jī)構(gòu)臨床基因擴(kuò)增檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室工作導(dǎo)則》中，建議可使用自動(dòng)化儀器進(jìn)行核酸檢測。
自動(dòng)化的平臺(tái)所具有的優(yōu)勢表現(xiàn)在：第一，相比人工操作客觀存在的誤差，自動(dòng)化平臺(tái)檢測使得醫(yī)療機(jī)構(gòu)能更加有效的開展室內(nèi)質(zhì)控、實(shí)驗(yàn)室比對驗(yàn)證、室間質(zhì)評等質(zhì)量控制工作，加快建立統(tǒng)一的，規(guī)范化的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn);第二，借助自動(dòng)化平臺(tái)，可對臨床的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘新的臨床檢測的參考意義，系統(tǒng)的建立對疾病的早期篩查、診斷及預(yù)后的檢測。
實(shí)驗(yàn)室信息化管理
建設(shè)智能實(shí)驗(yàn)室可以借助現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢，使原始的資料、設(shè)備、項(xiàng)目、人員的管理通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、模擬仿真技術(shù)等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)記錄，并帶動(dòng)開放管理等模式的創(chuàng)新。智能化管理能夠?qū)崟r(shí)反映出實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)情況，主管部門可隨時(shí)查詢儀器設(shè)備使用情況，實(shí)驗(yàn)室人員可隨時(shí)查看實(shí)驗(yàn)課程情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，也為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)創(chuàng)造了條件，有利于管理。
實(shí)驗(yàn)室信息化管理系統(tǒng)包括：環(huán)境管理、設(shè)備管理、耗材管理、人員管理及流程管理等。
環(huán)境管理系統(tǒng)
環(huán)境管理可對實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有通風(fēng)系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控以及遙控操作，通過控制各區(qū)域內(nèi)送排風(fēng)量、換氣次數(shù)甚至是生物安全柜的運(yùn)行監(jiān)控等，達(dá)到為每一個(gè)獨(dú)立的區(qū)域定制通風(fēng)策略，依據(jù)信息監(jiān)測模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控并維持各區(qū)域內(nèi)的氣流;同時(shí)也可根據(jù)外界氣候變化，按照預(yù)先設(shè)定的指標(biāo)對安裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的溫度、濕度、空氣潔凈度傳感器所傳來的信號進(jìn)行分析、判斷、及時(shí)自動(dòng)打開制冷、加熱、去濕及空氣凈化，紫外消毒等功能，從而精確、全面地調(diào)整全實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)部環(huán)境。
設(shè)備管理系統(tǒng)
我國實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理普遍存在以下問題：重視對設(shè)備的使用，輕視對設(shè)備的管理;對實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的故障預(yù)防不夠重視;對各種實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)的力度不夠;對管理責(zé)任的重視程度不夠等。
實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)性能的強(qiáng)弱，直接影響到實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理水平和設(shè)備的運(yùn)行效率。設(shè)備管理系統(tǒng)，可根據(jù)設(shè)備現(xiàn)有狀況，進(jìn)行靈活業(yè)務(wù)流程布局，能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行全面分析，對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集跟蹤;此外，還可通過第三方設(shè)備，實(shí)時(shí)對實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。因此，可明顯降低人工采集、統(tǒng)計(jì)、分析帶來的誤差，使高校設(shè)備管理更加信息化，大大提高了對設(shè)備的利用率，節(jié)省了人力物力，還提高了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用效率。
耗材管理系統(tǒng)
目前多數(shù)實(shí)驗(yàn)室耗材試劑的采購領(lǐng)用、修理、報(bào)廢等流程都需要走線下紙質(zhì)流程，這樣浪費(fèi)人力和物力資源，也為管理帶來了諸多麻煩。
耗材管理系統(tǒng)主要是通過對耗材的倉庫存放、類型、入庫、領(lǐng)用、報(bào)廢、歸還、消耗、庫存預(yù)警提示以及實(shí)驗(yàn)低值品管理、低值品變動(dòng)等有效管理，達(dá)到提高管理效率降低成本的目的。
人員管理系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)室人員管理的目的就是調(diào)動(dòng)一切積極因素，并盡可能地將消極因素轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極因素，為實(shí)驗(yàn)室的高效運(yùn)行服務(wù)。實(shí)驗(yàn)室人員管理的內(nèi)容主要有資質(zhì)管理、動(dòng)作識(shí)別、權(quán)限管理、狀態(tài)管理以及異常狀態(tài)報(bào)警等。
流程管理系統(tǒng)
流程管理的核心是輸出滿足輸入要求的流程。應(yīng)包括全部流程、影響流程的組織和戰(zhàn)略及支撐流程執(zhí)行的人員、環(huán)境、設(shè)備以及綜合各個(gè)管理體系的要求，應(yīng)避免重復(fù)，精簡流程。要具有完備性、范圍清晰、層次結(jié)構(gòu)化等特點(diǎn)，繪制簡潔明了的流程圖，清晰地描述出各過程的輸入輸出、資源配置和邏輯關(guān)系，明確流程之間的上下及接口關(guān)系，加強(qiáng)過程控制的條理性和邏輯性;編制質(zhì)量手冊、程序文件及作業(yè)指導(dǎo)書，明確各部門各環(huán)節(jié)的分工職責(zé)，有規(guī)范化的流程標(biāo)準(zhǔn)。
隨著流程管理理念在檢測實(shí)驗(yàn)室管理中的進(jìn)一步應(yīng)用，從找瓶頸、缺陷到更好、更快、更簡捷的角度進(jìn)行優(yōu)化，從而提高檢測技術(shù)實(shí)力，提升實(shí)驗(yàn)室管理水平，把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，為行業(yè)健康發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
智能化的實(shí)驗(yàn)室，在給實(shí)驗(yàn)室建設(shè)帶來變革的同時(shí)，對建筑設(shè)計(jì)與空間布局也提出了新的挑戰(zhàn)，對建筑的要求已經(jīng)從普通的多用途空間發(fā)展到了針對特定設(shè)備(系統(tǒng))進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)的特殊功能空間，并要求實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)設(shè)備、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)的高效整合，最終實(shí)現(xiàn)工作流程的優(yōu)化隨著智能時(shí)代的不斷繼續(xù)。
