PCR反应的最大特点就是具有极高的灵敏性，极其微量的污染就会造成PCR实验结果的假阳性，因此，组合型PCR实验室设计的核心问题就是避免交叉污染，而组合型PCR实验室的平面布局模式及各区域的压力梯度控制是解决这一核心问题的关键。

根据《导则》要求，PCR实验室各个区域无论在空间上还是在使用中都必须完全独立，不能有任何与空气的直接相通。空气流向可按照试剂储存和准备区—标本制备区—扩增区—产物分析区压力递减的方式进行，防止各区域空气的交叉污染。

《疾病预防控制中心建筑技术规范》（以下简称《疾控中心规范》）对PCR实验室的各项设计参数进行了规范与要求，PCR实验室各区域并没有净化控制要求，但为了避免交叉感染，通常采用全送全排的直流空调系统，并且需要严格控制好送排风的比例，保证各实验区域的压力梯度。

《导则》与《疾控中心规范》已经对PCR实验室各区域间的相对压力关系提出了要求。在实际建设中，不同的平面布局模式将直接影响空调通风系统的压差控制，所以有必要针对不同的平面布局模式对其空调通风系统的压力梯度控制进行探讨。

第一种模式是设置专用走廊，如下图所示。在此种模式下，试剂准备区按相对正压控制，标本制备区、核酸扩增区及产物分析区按相对负压控制，四个区域分别独立设置但是共用专用走廊。

此种模式的压力梯度控制符合《导则》的基本要求，但其在实际使用过程中，容易发生交叉污染。由于试剂准备区与核酸扩增后区（核酸扩增区+产物分析区）相反的压力控制要求，随着各分区实验室门的开启以及人员的走动，污染物容易通过专用走廊这个公共区域传播，因此这种平面布局模式是不建议采用的。

第二种模式是在模式1的基础上各分区实验室入口增设缓冲间，如下图所示。

疾控中心规范要求，组合型PCR实验室各室应在入口处设置缓冲间。显然，平面布局模式2更适应PCR实验室污染控制要求。然而，由于《疾控中心规范》及《导则》中并未对缓冲室的压力梯度控制提出明确要求，因此在模式2的平面布局下有三种可供选择的压力控制策略。

模式2A：专用走廊设为常压，缓冲室的压力高于各实验分区及专用走廊，即采用正压缓冲，具体如下图所示：

模式2B：专用走廊设为常压，缓冲室的压力低于各实验分区及专用走廊，即采用负压缓冲，具体如下图所示：

模式2C：专用走廊设为常压，缓冲室的压力与对应实验室的压力梯度相同，具体如下图所示：

缓冲室在实验核心区与专用走廊区域形成了一道双向保护屏障，既能阻止外部环境的潜在污染物如气溶胶等进入实验核心区，同时能控制核心实验的有害物质渗入环境，对实验区外部环境即内部试剂均起到了保护作用。

组合型PCR实验室的空调负荷、换气次数等与BSL-2生物安全实验室在原则上一致。在暖通系统上PCR实验室需设置独立的一套全新风空调系统，PCR实验室并无空气净化的强制性要求，但考虑到洁净度的设计对延长生物安全柜等排风装置高效过滤器寿命是有益的，因此PCR实验室可按照空气洁净等级7~8级进行设计。

方案一：

不同房间的排风宜设置止回装置，排风机吸入侧设置活性炭等生物净化装置，标本制备区的B2型生安柜须设置一台专用排风机。实验室的排风与送风形成“定送变排”的控制逻辑，生安柜的排风与补风采用单独的一套系统。暖通空调系统的压力梯度控制原理如下图所示。

方案二：

除使用专用的补风机组平衡生安柜的排风以外，还可采取另一种方案，即加大样本制备间平时送入的新风量并保持不变，以满足生安柜开启时的风量平衡要求。除保持压力梯度的排风口外，增设与生安柜连锁的排风口。生安柜排风机组定风量运行。暖通空调系统的压力梯度控制原理如下图所示。

当生安柜开启时，连锁排风口关闭，当生安柜关闭时，连锁排风口开启。室内另一排风口则根据相邻房间的压力梯度变风量，与送风形成“定送变排”的控制逻辑。

此方案节省了一台补风专用空调机组，节省了机房使用面积，相对降低了初步投资成本，但是对自控系统的要求较高，而且当生安柜不运行时新风量相对较大，因此，在选用时应根据建设与运行条件综合考虑。

PCR实验室设计的核心问题是如何避免污染。在实际工作中，常见的有以下几种污染类型：扩增产物的污染；天然基因组DNA的污染；试剂的污染以及标本间的污染。因此要避免污染，首先应是做好预防工作。

工作区域进行严格划分。各个实验区域要有明显的标记(如醒目的门牌)，以避免各个不同实验区域设备物品、试剂等发生混淆。

合理进行系统设置。合理的空调通风系统设置，采用全新风空调系统；严格的压力梯度控制，保证不同的实验区内不同的压力要求以及气流的单向性。

规范的操作。临床基因扩增检验实验室的技术人员必须进行上岗培训，在实验操作过程中，操作者必须佩戴手套，并经常更换。清洁工作及时、正确。实验工作结束后，必须立即对本区进行清洁。

严格的管理。严格控制进出实验室的人员，在各个实验区域使用带有明显区别标志的工作服(如不同颜色)，当工作人员离开时不得将本区的工作服带至其它区域；尽量减少在实验区内不必要的走动以减少交叉污染的可能性。

扩增产物分析区是最主要的扩增产物污染来源，废液不能在实验室中倾倒，必须经消毒液浸泡消毒后在远离实验室的地方弃掉，用过的一次性材料也应经消毒液浸泡消毒后统一处理，如焚烧等。

扩增产物分析区可能会用到某些可致基因突变和有毒物质，应特别注意实验人员的安全防护。

针对PCR实验室的设计与施工，以已完工的温州某大学病毒所实验室为例，实验室平面布局图见下图。

整个PCR实验室分为以下区域：试剂准备区、标本制备区、扩增区、产物分析区。这四个区域在物理空间上完全独立，各区域无论是空间上还是在使用中，始终处于完全的分割状态，没有空气的直接相通。每个区域间设置传递窗，要求一侧打开时另一侧无法打开。四个区域设置独立的缓冲间，设置可以通到四个操作区域的PCR走廊，缓冲间通向内部实验室和PCR走廊的门安装联锁装置，当一个门打开时，另一个门必须处于关闭状态，防止两扇门同时打开，导致相邻实验室间的交叉污染，在进入各区域前，设置更衣区，每个区域的衣服用不同颜色进行区分，在清洁区设置卫生间、值班室。

主体围护结构整体采用玻镁夹芯彩钢板隔墙和吊顶与铝合金型材。室内所有阴阳角均采用铝合金R50内圆角铝，从而解决容易污染、积尘、不易清扫等问题，这样结构牢固，线条简明，美观大方，密封性好。地面采用PVC卷材地面，整体性好。便于清扫，耐腐蚀。照明选用净化灯具，能够达到便于清洗、不积尘的特点。在试剂准备区与标本制备区还设置了移动式紫外线灯，对实验桌进行局部消毒。

实验室暖通系统根据《生物安全实验室建筑技术规范》及业主要求，实验室按照15次/h来进行设计（规范要求不小于12次/h）。标本制备区生物安全柜设置一台专用排风机进行排风，其它实验室的排风与送风采用“定送变排”的控制方式来控制实验室的压力梯度。整个实验室采用一套总的新风系统，其压力梯度控制原理图如下图所示：

新风采用的是上海埃松压力无关性定风量阀门，排风采用的是上海埃松流量反馈型变风量阀门（根据实际情况可采用流量反馈型变风量蝶阀，也可以采用变风量文丘里阀，本次项目采用的是流量反馈型变风量蝶阀，两种阀门的主要特点如下所示）。其控制逻辑是：新风系统补入恒定的新风不变，保持压力梯度需求的排风口管道阀门与房间压差传感器联动控制该区域实验室所需的压力梯度，即阀门的开度随着压力梯度的变化而进行实时调整来保持实验室相对恒定的一个压力梯度。