$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Opisany powyżej zdalny obiekt laboratoryjny jest zorientowany logistycznie, można go rozbudowywać, szybko wdrażać, jest wielofunkcyjny i opiera się na koncepcjach projektowych skoncentrowanych na człowieku, które zostały ukierunkowane na ochronę personelu laboratoryjnego i wydajności miejsca pracy. Opracowano i przedstawiono szczegółowy protokół szybkiego zakładania laboratoriów oraz bezpiecznej izolacji i diagnozowania wirusów układu oddechowego.
Dla optymalnego funkcjonowania sprzętu w jednostkach laboratoryjnych muszą być zachowane następujące warunki: temperatura otoczenia 21 ± 2 °C, dopuszczalna temperatura od 5 do 40 °C, wilgotność od 14 ± 5% wilgotności względnej, dopuszczalna maksymalna wilgotność względna 80% RH (bez kondensacji) oraz wysokość nad poziomem morza od 0 do 2 000 m n.p.m.
Zużycie energii jest jednym z najważniejszych parametrów zarządzania laboratorium poza siecią. W przypadku podstawowego sprzętu laboratoryjnego sprawność energetyczna może różnić się o 15-40%; Jednak średnie zużycie energii jest tutaj szacowane, aby zapewnić odpowiednią usługę. Najwyższa moc (1 500-2 000 W) dotyczy klimatyzatora, systemu schowka podręcznego, maszyny do PCR i sterylizatora w autoklawie. Biorąc pod uwagę 8 godzin intensywnej pracy przy realizacji protokołu oraz 16 godzin kontroli środowiska laboratoryjnego, dzienne zużycie energii przez jednostki laboratoryjne wynosi około 36 kWh/dobę dla BSL-2, około 43 kWh/dobę dla BSL-3 i 73 kWh/dobę dla przyłączonych obiektów BSL-2/BSL-3+. W przypadku pojedynczego urządzenia zalecamy zapewnienie źródła energii elektrycznej o mocy bieżącej/ciągłej ≥8 kW, mocy udarowej/rozruchowej ≥10 kW; dla podłączonego obiektu moc robocza/ciągła ≥12 kW, a moc udarowa/rozruchowa ≥14 kW. Należy pamiętać, że w laboratorium BSL-3 zdecydowanie zaleca się awaryjne źródło energii, aby uniknąć przypadkowej przerwy w dostawie prądu i zagwarantować stabilną pracę komory rękawicowej i systemu podciśnienia podczas testu diagnostycznego.
Generator elektryczny zasilany benzyną to ekonomiczne rozwiązanie do awaryjnego zaopatrzenia w energię. Załóżmy, że efektywność paliwowa generatora benzyny wynosi około 1.5 galona na godzinę przy 100% obciążeniu. Następnie, jeśli średnie dzienne zużycie energii wynosi 8 godzin przy 40% obciążeniu i 16 godzin przy 10% obciążeniu, jednostka laboratoryjna BSL-2 lub BSL-3 potrzebuje odpowiednio 7-9 galonów paliwa dziennie, a podłączony obiekt potrzebuje ~15 galonów / dzień.
Zdalne jednostki laboratoryjne są zaprojektowane tak, aby pasowały do możliwości systemów paneli słonecznych poza siecią. Panele słoneczne nie wymagają dodatkowego paliwa i mogą być eksploatowane z wysoką wydajnością w tropikalnych i subtropikalnych regionach Afryki, Azji i Ameryki Łacińskiej ze względu na wysokie nasłonecznienie. Obecnie jedna jednostka dostępnego na rynku systemu paneli słonecznych pozwala na dzienne zużycie energii do 44 kWh/dzień.
Niezależnie od wybranego rodzaju alternatywnego źródła energii elektrycznej, filtry brudnej energii elektrycznej są zdecydowanie zalecane i wstępnie zainstalowane w obiektach laboratoryjnych w celu poprawy jakości energii i ochrony sprzętu laboratoryjnego. System PCR należy trzymać z dala od źródeł silnego i nieekranowanego promieniowania elektromagnetycznego, ponieważ silne promieniowanie elektromagnetyczne może zakłócać prawidłowe działanie urządzenia. Ważne jest również, aby nie używać systemu PCR w pobliżu źródeł silnych wibracji, takich jak wirówka lub pompa, ponieważ nadmierne wibracje wpłyną na działanie urządzenia. Sprzęt laboratoryjny może być instalowany wyłącznie w środowisku, w którym występują zanieczyszczenia nieprzewodzące, takie jak cząsteczki kurzu lub wióry drzewne. Upewnij się, że pomieszczenie jest z dala od wszelkich otworów wentylacyjnych, które mogłyby wyrzucać cząstki stałe na elementy instrumentu.
Zużycie wody w laboratorium zależy od liczby przeprowadzanych dziennie badań diagnostycznych oraz liczby techników laboratoryjnych pracujących w obiekcie. Woda wolna od nukleaz jest wymagana do przygotowania mieszalników podczas procedury diagnostycznej, w tym ekstrakcji i testu PCR, i musi być dostarczona z wyprzedzeniem, podobnie jak inne materiały eksploatacyjne i chemikalia. Do przeprowadzenia jednego testu diagnostycznego potrzeba co najmniej 50 ml wody wolnej od nukleaz; Wymagana objętość wody wolnej od nukleaz zależy od obciążenia pracą (tj. od liczby próbek). Do uruchomienia sterylizatora autoklawu potrzebna jest woda destylowana. Zużycie wody w autoklawie w jednym cyklu wynosi 160-180 ml; Autoklaw polecany jest do codziennego użytku. Większość tworzyw sztucznych (tubki, końcówki do pipet itp.) jest jednorazowa, ale niektóre nadają się do wielokrotnego użytku i wymagają umycia (duże pojemniki, stojaki itp.). Do mycia rąk między zabiegami używa się zwykłej bieżącej wody, a jej minimalną objętość szacuje się na 15-20 L dziennie. Woda musi być pompowana pod ciśnieniem; System filtracji wstępnej osadów jest zalecany w celu ochrony urządzeń wodnych przed szkodliwym działaniem osadów oraz poprawy jakości wody bieżącej.
W przypadku przechowywania w chłodni w każdej jednostce laboratoryjnej wymagana jest co najmniej jedna lodówka o pojemności 5,1 stopy sześciennej (+4 °C) i jedna zamrażarka o pojemności 4,9 stopy sześciennej (-20 °C do -30 °C) w każdej jednostce laboratoryjnej do przechowywania próbek/RNA.
Dekontaminacja laboratoryjna obejmuje kilka poziomów: czyszczenie > antyseptykę > dezynfekcję > sterylizację. Proste czyszczenie można wykonać za pomocą mydła i wody podczas szorowania ręką lub szczotką w rękawiczce. Antyseptyka obejmuje mycie płynnym środkiem przeciwdrobnoustrojowym w celu zahamowania wzrostu i namnażania się zarazków. Roztwory alkoholu (70%) mogą być stosowane jako płyn antyseptyczny. Dezynfekcja to zastosowanie płynnej substancji chemicznej w celu wyeliminowania prawie wszystkich chorobotwórczych mikroorganizmów (z wyjątkiem zarodników bakterii) na powierzchniach roboczych i sprzęcie. Ważny jest czas ekspozycji chemicznej, temperatura i stężenie środka dezynfekującego. Roztwór podchlorynu sodu (0,5%), czyli wybielacz, jest skutecznym środkiem dezynfekującym na dużą skalę do oczyszczania powierzchni i oczyszczania wody. Inną metodą dezynfekcji jest naświetlanie bakteriobójcze promieniowaniem ultrafioletowym. Lampa bakteriobójcza wytwarza światło UV-C i prowadzi do inaktywacji bakterii i wirusów. Sterylizacja wykorzystuje fizyczną lub chemiczną procedurę w celu zniszczenia całego życia mikrobiologicznego - w tym wysoce odpornych zarodników bakterii. Sterylizację można przeprowadzić za pomocą sterylizatora w autoklawie.
Wszystkie odpady laboratoryjne muszą być segregowane w miejscu ich wytwarzania. Stałe, nieostre, zakaźne odpady należy umieszczać w szczelnych workach na odpady oznaczonych jako zagrożenie biologiczne. Jeśli wytworzone odpady są ostre, należy je umieścić w pojemnikach odpornych na przebicie. Zbieraj potencjalnie zakaźne odpady płynne w odpowiednio oznakowanych pojemnikach na płyny. Pojemniki i worki nie powinny być wypełnione więcej niż 2/3 objętości. Utylizacja wszystkich produktów wybielających musi być posortowana do wyznaczonego pojemnika na odpady. Z odpadami laboratoryjnymi należy obchodzić się delikatnie, aby uniknąć powstawania aerozoli i pękania worków/pojemników. Worki/pojemniki zbiorcze z odpadami stanowiącymi zagrożenie biologiczne muszą być szczelnie zamknięte, a powierzchnie zewnętrzne odkażone po użyciu 0,5% roztworem podchlorynu sodu. Wysterylizuj wszystkie odpady laboratoryjne w autoklawie w temperaturze 121 °C przez 30 minut przed spaleniem. Zapoznaj się z instrukcją obsługi, aby uzyskać informacje na temat prawidłowego użytkowania autoklawu. Jeśli to możliwe, dodaj wskaźnik chemiczny lub biologiczny do autoklawu, aby zapewnić prawidłową sterylizację. Wszystkie autoklawowane odpady stałe i płynne muszą być wyraźnie oznaczone jako wysterylizowane z ustawieniem, datą, godziną i operatorem. Oznaczone odpady muszą być następnie umieszczone w bezpiecznym, oddzielnym miejscu przed spaleniem.
Zgodnie z oczekiwaniami, przebieg testu diagnostycznego zależy od choroby i próbki. Jeżeli do identyfikacji wirusa zaleca się pobranie próbek krwi (np. Ebola19), porcje próbek można przechowywać w temperaturze -20 °C zamiast -80 °C (konieczne w przypadku wirusów układu oddechowego). Zawsze lepiej jest pobrać więcej niż jedną próbkę podczas pobierania próbki od pacjenta, niż później dzielić próbki. Jeśli to możliwe, dla każdego rodzaju próbki należy pobrać co najmniej dwie próbki w oddzielnych probówkach z próbkami. Próbki muszą zostać podzielone na części, jeżeli dodatkowe pobieranie próbek nie jest możliwe.
Jeśli alternatywne próbki nie mogą być przechowywane w odpowiednich temperaturach (np. nie są dostępne zamrażarki), wymazówki należy przechowywać w czystym (100%) etanolu lub 99% spirytusie metylowym (tylko dodatki metanolu). W takim przypadku końcówkę wacika należy umieścić w fiolce z 1-2 ml etanolu. Należy pamiętać, że takie próbki nadają się tylko do PCR. Należy również pamiętać, że dla każdej konkretnej diagnozy wirusa konieczne jest dobrze ugruntowane badanie 8,23, a nieznane próbki wirusa muszą zostać wysłane do przydzielonych laboratoriów w celu przeprowadzenia dalszych badań 19,20,21.
Należy uznać obowiązkowe i zalecane wymagania dotyczące wykazu sprzętu laboratoryjnego do diagnostycznych testów PCR w kierunku wirusów układu oddechowego. W tabeli 3 przedstawiono podstawowy i minimalnie zaawansowany (zalecany) sprzęt oraz wymagania dotyczące testu diagnostycznego RT-PCR. W praktyce BSL-3 dodatkowa ochrona przed podciśnieniem (np. schowek w desce rozdzielczej) personelu jest kluczowa i konieczna.
Połączone moduły laboratoryjne są preferowane w celu zwiększenia liczby personelu zaangażowanego w badania laboratoryjne i przyspieszenia czasu wymaganego na pojedynczy test. Zastąpienie czasochłonnej ręcznej ekstrakcji RNA jest możliwe dzięki automatycznemu qPCR (np. QiaCube). Chociaż przyrząd ten jest nieporęczny (szerokość 65 cm, długość 62 cm, wysokość 86 cm), może zmieścić się w mobilnej przestrzeni laboratoryjnej po przestawianiu mebli w jednostkach BSL-2 lub BSL-3.
Przyszłe prace będą koncentrować się na rozwoju szkoleń z zakresu rzeczywistości rozszerzonej (AR) i rzeczywistości wirtualnej (VR). Okulary AR/VR zostaną wykorzystane jako interaktywna platforma do nauczania wymaganych umiejętności potrzebnych do zostania dobrze wyszkolonym pracownikiem laboratorium. Pomocne wskazówki dotyczące wykonywania niektórych trudnych, wieloetapowych procedur w laboratoryjnych testach diagnostycznych zostaną zawarte w przewodniku po oprogramowaniu. Takie podejście do szkolenia personelu powinno poprawić jakość wykonywania testów diagnostycznych i zarządzania nimi w odległych obiektach laboratoryjnych, zwłaszcza w odległych obszarach o ograniczonych zasobach.