加速新冠病毒检测处理的实验室设计技术

最初由CRB发布

检测是我们全球应对 COVID-19 的重要组成部分。我们对越多的人进行病毒检测，我们就越能了解我们面临的威胁。

制作足够的测试并向公众提供只是这一挑战的一半。快速处理结果是另一回事。

例如，在这次大流行之前，测试实验室每天可能会处理近 5,000 个样本；现在该实验室可以处理近 100,000 个样本。为了应对这种显着增长和迫切的紧迫需求，我们需要跳出思维定势，在利用当前设施面积和相同数量的员工的同时提高实验室吞吐量。

即使存在这些限制，仍有大量可以调整的变量和可以实施的策略，以从现有实验室中获得更多能力。自动化、优化和灵活性是可以提高效率的三种方法elp 实验室可以更快地处理测试，同时操作也更安全。

提高现有实验室处理吞吐量的 3 种方法

在我们深入研究实验室内部影响处理速度的方面之前，重要的是要承认实验室外部的因素也在发挥作用。首先，在测试过程中，提供者通常会在小瓶上手写测试对象的姓名和日期。当测试中心收到样品时，该系统可能会产生积压。一旦样品通过隔夜运输到达，在信息输入计算机或跟踪系统之前需要时间对样品进行拆包、分类和验证。而且手动输入过程可能缓慢而乏味。此外，一次仅接收几千个样本的实验室可能会因接收和存储数十万个样本而不堪重负。这些挑战也可以通过自动化、优化和灵活性来解决。

1.自动机化

多年来，临床和健康样本测试领域一直在走向自动化。像雅培这样的公司正在使用轨道系统，将所有测试机器连接到一个单元中。因此，样品沿着这些自动化生产线运行，并根据需要基于条形码系统进行测试。我们甚至看到机器人在生产线的开头运送样品，并在测试后收集这些相同的样品进行自动冷藏。

分子测试领域并没有那么快地走向自动化。分子检测（例如检测 COVID-19 的实时聚合酶链反应 (RT-PCR) 检测）需要专门的设备来实现自动化和处理。这种复杂的设备在正常情况下可能需要几个月的时间才能建造出来，但随着劳动力的减少，可能需要更长的时间。

但是，这些障碍并不排除自动化作为解决方案。事实上，引入少量自动化仍然可以产生很大的不同。

机器人动画水平低：每个实验室的自动化水平可能都较低。这可能是一个小设备（有时不比咖啡机大），可以自动执行过程的一部分，例如重复性任务，例如从样本中提取 DNA。在实验室中实施一项低级自动化可以显着解放科学家的精力，使他们能够更有效地利用时间并提高生产力。另一个需要考虑添加低级自动化的地方是数据输入过程。将用于记录患者和样本信息的系统数字化可以节省时间和人员，并确保更准确的记录。

中等水平的机器人自动化：中等程度的自动化通常会将几个流程放入一个封闭的盒子中。因此，实验室中仍然存在手动功能，但可以通过引入解决部分流程的设备系统来消除一些重复性任务。时间他的中型示例以我们的咖啡机将其变成一个 11'x20' 大小的房间（如果你愿意，可以将其称为星巴克）。所有与 PCR 前后工作相关的设备都可以放置在带有滑动协作机器人臂的货架系统上。

高水平的机器人动画：虽然高水平的自动化或完全自动化的流程在当前情况下可能不是最方便或可行的解决方案，但在未来值得一提。在这种情况下，机器人自动化将执行整个测试处理，甚至将样品移入和移出。虽然目前实现这一目标的设备可能很难获得，但为您的实验室更好地应对未来的不确定性和波动做好准备可能值得投资。这可以创造一个绝佳的机会，建立一个可持续的实验室，并进一步降低换气率。

2.优化

就像自动化消除了某些任务以解放科学家一样，实验室优化就是寻找机会进行微小的改变，从而释放巨大的潜力。优化工作会分析您的实验室运营、布局和设备，以确定可以在哪些方面进行调整以提高效率。

与这里的顾问合作对于获得对您的设置的外部视角特别有帮助。通常，该过程如下所示：

定义目标/指标 – 定义目标并根据目标确定指标

例如目标是提高测试处理的吞吐量，因此指标将是处理一项测试所需的时间；一小时、一天等处理了多少次测试；甚至该过程的每个组成部分需要多长时间。

数据收集 - 收集数据（调查、访谈、观察）以支持指标

例如观察过程的每个部分，记录时间，并观察过程如何进行完成了。

数据分析 - 根据收集的数据，可以对用户的需求进行深入分析

例如您的实验室用户需要按特定顺序执行某些步骤，并且受到空间布局和设备可用性的限制 - 如何在不对用户产生负面影响的情况下使流程更快或更高效？

识别改进机会 - 确定实验室设计的各个方面，以实现设计目标并改进运营。

例如也许需要移动一些设备来为您的人员创建更合理的流动路径，或者解决方案可能是引入低级自动化以消除不必要的人员移动。

优先级和机会选择 - 确定成本和进度估算，根据运营影响与实施情况确定机会的优先级。

例如比较实施每个解决方案所需的成本和时间反对它提供的好处来确定应优先考虑哪些解决方案。

如果要改造您的实验室以增加 COVID-19 测试处理能力，可能需要调整您的人员出行路径或工作台利用率，以提高您的实验室的效率。

3.灵活性

在正常情况下，实验室的设计必须灵活，但现在更是如此，因为测试工作不断加大，未来还不明朗。例如，当我们努力改进测试流程时，我们还需要关注新的抗体测试。如果将来有疫苗可用，我们可能需要考虑其他不同的测试。您现在就可以制定计划，以确保您的实验室继续以最佳状态运行。

通常，分子测试设备需要电源、数据和压缩空气。通过快速断开来分配这些公用设施开销，以便将来重新配置甚至更换设备。通常需要设置地漏，其位置对于避免地板上的废水管线来保证实验室安全至关重要。工作流程应进行逻辑组织，以减少员工采取的步骤数量，因为处理如此大量样品的任务可能会因低效的工作流程而变得复杂。实验室优化将有助于提高灵活性。

法规将由 CLIA（临床实验室改进修正案）和 BMBL（微生物和生物医学实验室生物安全第五版）中定义的 BSL-2（生物安全级别）驱动。值得注意的是，这些设施必须遵循最低 BSL-2 要求。标准要求包括洗手池、适当的去污饰面、带锁的门、紧急洗眼站以及无需再循环的外部空气供应等。

其他注意事项

您还可以采取其他一些简单的措施来确保实验室效率效率。例如，确保测试设施使用的所有材料均可在现场获得。如果员工的口罩和其他个人防护装备 (PPE) 等物品供应短缺，可能会减慢测试过程。

与办公室工作场所不同，实验室经过预先设计，以适应个人防护装备和社交距离的新规范。许多实验室使用 6'-0" 宽的桌子。过道可能需要成为类似于杂货店的单向通道。我们可以在这些时候学习，并希望我们可以改善我们的实验室空间，为我们未来可能遇到的任何事件做好准备。

随着我们对 COVID-19 的了解越来越多，我们需要准备好调整我们的设计技术，包括我们作为人们如何在实验室空间内互动。实验室设计世界正在发生变化，我们应该考虑自动化和机器人技术如何帮助我们跟上步伐。我们现在还可以进行简单的调整来优化实验室操作，并且我们可以灵活地进行计划应对未来未知情况的能力。

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