(一)实验室布局
应根据开展的项目种类、仪器型号及配套设备的数量等测算临床质谱实验室所需的总面积,以及不同分区的面积分配。因质谱实验室涉及复杂的暖通装修及各种供电、供水等管路设计,故应充分考虑实验室空间的高度、外排系统等,需符合环境要求。
实验室应合理分配开展工作的空间,其设计应确保用户服务的质量、安全和有效,以及实验室员工、患者和来访者的健康和安全,实验室应评估和确定工作空间的充分性和适宜性。如有条件,无机类前处理操作区域与有机类前处理操作区域应分隔。此外,由于色谱-质谱仪易受环境洁净度、温湿度、空气流、射频辐射及电磁场的影响,前处理和色谱分离环节使用的强挥发性的有机溶剂对人体损害较大,质谱仪真空泵噪音较强等原因,质谱室应设置在空间充足,通风良好且符合生物安全要求的区域内,不宜设置在患者诊疗区域内;如设置在检验科内,应与检验科其他功能空间有效分隔。在布局中应充分考量色谱-质谱检测系统对于通风、温湿度、供电系统的要求及其与周边实验室的兼容性,同时应远离震动源、远离大于10高斯的磁场(如核磁共振仪和扇形磁场质谱仪),避免日光直射,尽可能减少周围环境的射频辐射。
临床质谱实验室应基于工作流程、不同实验活动的不相容性及仪器运行期间相互影响的可能性等因素,进行有效的分区。ICP-MS产热量大,建议单独分区放置。为降低噪声及有害气体对实验人员的影响,还应充分考虑通过电脑远程控制系统实现人机分离。氮气发生器及空气压缩机等会散发大量热量及产生噪声,推荐将其放置于独立房间。此外,应有充足的标本、耗材、试剂存储空间,应设置专门区域安置冲淋装置、洗眼装置、急救箱及消防器材等。若为独立的实验室还应设置天平称量区及更衣室等。
建议4 质谱实验室应设置于相对独立的区域,不与常规生化、免疫等检测区混设,不与患者诊疗区域混设;ICP-MS建议放置于独立空间或在同一空间距离其他质谱设备较远的位置。
1.样本制备区:应在样本制备区配备足够的通风设施。质谱前处理过程中涉及有机试剂、挥发性酸、碱的操作应在通风橱中完成;自动移液工作站应该配备万向排气罩;应充分评估临床工作量、预处理操作时长及检测周转时间(turn-around time,TAT)要求,配备足够的通风橱、试验台,建议双侧操作试验台间距应>1.6 m,单侧操作试验台距墙面或其他实体间距>1.2 m,以保证同时操作不受干扰。可根据配置的通风橱、通风试剂柜及试验台的数量等测算样本制备区所需面积。初建实验室临床业务尚未确定时,可根据医院规模和业务类型估算样本制备区面积。
2.仪器区:应充分整合不同仪器制造商的安装条件及使用要求,对于直接影响检测质量的环境温湿度等应至少遵从制造商建议。通常,每台仪器(液相和质谱)长度在2.0 m左右,宽度在1.0 m左右。应根据设备型号、重量、体积选配合适规格的色谱质谱仪器专用工作台或根据色谱质谱设备规格设计通用实验台。工作台应结实稳定,可承受质谱、色谱、电脑等设备的重量。工作台后应预留出一定的维护空间,以方便工作人员对色谱质谱仪器的维护保养。由于色谱、质谱设备及气体制备装置重量偏大,故工作台承重应不低于500 kg/m2,如无法达到,应采用钢板分散压力。当实验室内无法实现人机分离时,应为机械泵加装减噪罩,建议装载于工作台下方并高于地面,周围留有足够的空间便于散热和维修保养。另外由于需要在吊顶内部铺设气体管路、电路等,建议吊顶内高度(即吊顶距天花板的高度)不低于0.8 m,用于铺设各类气体管路、通风管路、空调、除湿机、消防管路等设备安装及维护空间;吊顶至地面高度应满足质谱仪器放置需要,建议不低于2.8 m。
建议5 仪器区面积应根据仪器数量进行规划。实验台后应预留宽度不少于0.5 m的空间,实验台设计参考建议9,建议为每台仪器配置不少于7.5 m2的空间。
建议6 仪器区吊顶内高度不低于0.8 m,吊顶至地面间高度不低于2.8 m。
3.结果分析及报告区:应配备计算机及相应工作软件,远程连接仪器区电脑,方便结果分析及报告发送。该区应该实现“人机分离”,尽可能地降低仪器噪音和环境对人体的危害。所有仪器设备的计算机及远程控制的计算机不可接入广域网。
4. 气源区:由于质谱仪正常运转会使用各种气体(如氮气、氩气等),实验室需要预留出存储或制备气体的空间;如实验室空间充足,建议设置集中供气房间(气源区)。气源区不宜距离仪器区及标本处理区过远,以免影响气压,同时该区域应便于运输及更换气瓶。
5. 耗材区:应在常温库房固定位置放置耗材,定期增补,保证供给充足,可同检验科其他耗材空间共用。
6.样本及检测试剂储存区:应配备冷藏、低温冷冻、冷冻冰箱,保证检测试剂和临床样本放置于合适的储存条件,临床样本与检测试剂应分开放置。
7.废液处置区:应依据《医疗废物管理条例》[ 20 ]、《医疗卫生机构医疗废物管理办法》[ 21 ]等法规,结合各实验室及所在单位的实际情况,制定排废标准。质谱分析及样本制备后所产生的污水大部分含有有机溶剂、酸、碱、盐等,均应进行必要的处理,符合国家排放标准后,方可排入城市污水管网;或者收集后(收集过程中应存放于相对独立、通风良好的空间)由有资质的废水处理机构进行处理。
建议7 质谱实验室宜设立独立的样本制备区、仪器区、结果分析及报告区、气源区,以上区域间应有明确的物理分隔以达到相应的环境要求。
建议8 对于拟配置设备及预期检测项目用途尚不明确的待建实验室,建议质谱实验室总面积不低于50 m2,按照样本制备区∶仪器区∶结果分析区∶其他=3∶5∶1∶2进行区域划分。
建议9 对预期用途及设备配置相对明确的实验室可以按照以下方法评估:样本制备区面积=(通风橱底面积×数量+实验台面积+大型设备底面积+其他)×2.0 m2;仪器区面积=质谱仪数量×6.0 m2。气源区面积可按照配置的氮气发生器、空气压缩机等的实际面积测算,通常1台质谱仪配套气体供应空间不少于1.0 m2,气源区面积不少于5.0 m2,该房间与质谱仪安装地点距离不宜超过10.0 m。
(二)环境及设施要求
1.洁净度:灰尘吸潮后质谱仪内部芯片或焊点处易产生锈斑,导致开机瞬间发生放电,进而导致电源或电路板故障。另外,散热过滤网上的灰尘会阻碍仪器内部热量向外散发,可导致仪器重要部件如电路板、涡轮泵等过热损坏。ICP-MS测定的微量元素在样本中的含量很低,易受环境中灰尘等影响。
建议10 仪器区应保持环境洁净无尘,推荐配备空气净化器、窗户防尘网、空调出风口的空气过滤器等。通风设施良好的实验室不建议开窗。
2.通风:甲醇、乙腈、正己烷、挥发性酸、碱等试剂是质谱实验室常用的流动相及提取试剂,存在潜在肝肾毒性及神经毒性等,因此,质谱实验室除满足一般检验科实验室6~8次/h全新风换气要求外,还应充分考虑不同操作步骤可能存在的挥发性气体损害风险,配置通风橱、万向排风罩等通风设备,以保障实验室人员安全。通风橱、万向排风罩一般风速达0.5 m/s即可满足要求,但对于挥发性较强、气味较大的操作,可适当增加风速,以便及时将废气排出室内。LC-MS/MS废气排放口距离排风口大于3.0 m以上的需加装排废管路,且仪器端的排废口风速应达0.5 m/s以上。对于无机质谱ICP-MS需安装专用排风系统,根据不同厂家要求风速一般需达8.0~15.0 m/s,且仪器端应有防冷凝水回流设计。各类排风系统的排放口都应有防雨水倒灌回流设计。通风橱、万向排风罩、排废管路等应为独立控制系统,建议有“一备一用”功能设计,最好有故障触发报警功能,以便能及时采取应对措施。
建议11 样本制备区涉及有机溶剂或挥发性酸、碱的使用均需在通风橱中完成,故应充分评估项目数、标本量及TAT要求,设置充足的通风橱,建议不少于2台1.5 m通风橱。
建议12 仪器区需根据实验室拟安装的质谱设备的位置和台数配备足够数量的万向排风罩,或按照每3.0~4.0 m2均匀排布万向排风罩,风速应大于0.5 m/s;废液瓶管路接口应尽可能密封。
建议13 统筹估算所有通风设备的风量及风口,合理设计风道及室外风机系统,建议单独配置风机系统电源(配电箱)。
建议14 ICP-MS应根据仪器要求设置独立的排风系统,风量应不小于8.0 m/s。
3.温湿度:为保证仪器状态的稳定,仪器区应保持恒温恒湿,应配置温湿度计进行监测,有条件的实验室,建议配备24 h智能监控系统,灵活设置不同区域的温湿度警戒值,失控时能及时通知相关人员采取措施。质谱仪通常可耐受的温度范围为15~30 ℃,温度过高会使电路板长期高温工作,降低仪器寿命;湿度过高会降低电子元件的绝缘强度,空气中的水分附着在绝缘材料的表面,使电子元件的绝缘电阻降低,设备的泄漏电流大大增加,造成绝缘击穿,产生电气故障,所以应根据不同质谱仪的制造商手册要求设置允许温湿度范围。另外,由于质谱仪散热量大,应计算每台质谱仪的散热量后,统一评估集中空调是否满足运行要求,如不满足应加装独立的空调。空气压缩机及氮气发生器等设备散热量大,其所在空间需配备空调,保持室温不超过30 ℃。
建议15 仪器区最佳温度宜控制在20 ℃,温度波动小于2 ℃/h,最佳湿度宜控制在35%~50%,空气湿度过高推荐配备除湿器,空气干燥地区推荐配备加湿器。
4.噪音:质谱仪器、机械泵、氮气发生器、超声清洗仪等均会产生较大噪音,应尽量实行“人机分离”操作,另外采取必要的隔音或降噪措施,如将机械泵放入降噪箱中,优先选择不用泵油、噪音更小的干泵。
建议16 仪器区采用穿孔吸音板等材料进行装修,机械泵放入降噪箱中。进入仪器区宜佩戴降噪耳机。
5.供电设施:不同型号质谱的用电需求不同,应依照厂家提供的仪器用电需求进行供电,另外需配备不间断电源(uninterruptible power system,UPS)以防止突然断电导致的仪器损坏。每套色谱质谱仪或质谱仪应根据不同厂家的仪器配置情况配备足够的电源插座。氮气发生器及空气压缩机等仪器因通、断电时的瞬时电流大,比正常工作时高,较易熔断保险丝,压缩机的启动和停止会对电网电压造成干扰,所以建议将质谱仪和氮气发生器的电路分开。冰箱、自动化前处理工作站、超高速离心机及其他重要辅助设备同样应配备UPS。电源电压波动应小于5%。电源应具有良好的接地措施,接地电阻应小于4 Ω。电源插座应接地线、零线和火线,安装方法应符合电工规范(左零右相)。地线与零线的电压要求小于3 V。
建议17 每台色谱质谱仪器应设有独立开关,电源应有断电保护功能(断电之后重新输入电压不能自动上电,仪器有说明不允许使用漏电保护功能的除外)。
建议18 临床质谱实验室可根据未来5年质谱仪配置规划,参照不同种类质谱仪用电一般标准,统一评估用电量,设立独立配电箱并设置集中UPS。
6.供水设施:分析用水包括样本制备过程用水和流动相配制用水。样本制备及流动相配制应使用超纯水(电阻>18.2 MΩ/cm),超纯水纯度要求可参照行业标准《临床实验室试剂用纯化水》[ 22 ]。可使用超纯水机制备超纯水,应监控水质并定期更换滤膜;另外也可使用商品化超纯水。
7.供气设施:质谱实验室应配备供气设施,用于质谱仪以及样本前处理的正压固相萃取装置、氮吹仪等。质谱仪通常用氮气作为辅助气,根据仪器要求配制氮气,一般要求氮气的纯度在99.99%以上,且需保证气源供气充足且稳定,推荐采用氮气发生器为质谱仪提供氮气。质谱仪还会使用清洁空气、氩气、氦气等作为辅助气,可采用空气压缩机、液氩钢瓶、氦气钢瓶等供气。
所有的气体管路应避免泄漏,气体传输推荐使用医用级不锈钢管道,气路接口应定期进行泄漏检测,压力阀应定期进行性能评估。气源区应有气体泄漏检测报警装置(对于氮气、氦气、氩气没有专门的泄漏报警装置,可采用氧气报警装置,保证气体室内氧气含量充足,以防实验人员在气体室内窒息)。
建议19 根据拟采购的质谱仪种类、品牌等,评估用气种类和最大负荷流量,统一配置相关供气设备。配置设备建议根据实验室诊疗项目发展规划及医疗应急需求按不少于评估量的150%配置。
8.危化品存储设施:质谱实验室常用的溶剂如甲醇、乙腈、正己烷等均为易燃溶剂,应配备易燃试剂专用柜,实行双人双锁管理,并有准确的出入库登记、使用记录。若实验室用到易腐蚀性化学品(如盐酸等)及易制爆化学品(如硝酸等),则应配备专用的易腐蚀化学品柜和易制爆化学品柜,均应实行双人双锁管理,有出入库记录,并且设有监控。定期盘点所有的化学品。以上物品管理需满足医院及当地公安机关相关规定和要求。
建议20 应配备防腐蚀、防火及防爆专用试剂柜。在密闭空间内存放挥发性有机溶剂的试剂柜,应连接排风系统,排风量不小于0.5 m/s。