移動傳染病學實驗室—車載移動流行性病學實驗室的應用

污染物對人類生存環境的威脅是一個急待解決的問題。作為用來監測化學產品的重要工具，聯邦當局將樣品收編到一個環境樣品庫。在此，建在四個輪子上的移動實驗室發揮著重要的作用。

環境樣品庫是由聯邦環境局（UBA）在聯邦環境、自然保護和核安全部（BMU）的委托下主建的。它對下列樣品進行收集存檔：河流、湖泊、海洋懸浮物以及陸地動物、植物的活樣以及人類樣品等。體液和頭發等人類樣本是被科學家在從20世紀80年代開始要求加入的。最初的樣本庫被選在明斯特的一個倉庫中，樣品能免于受外部因素影響，倉庫容量可供使用到2040年。現有系統的對面已被租用下來作為2040年以后的環境標本庫。

“環境標本庫是聯邦政府監測和記錄人類和環境之污染物的核心要素，而人類樣品的部分存檔反映了人類遭受的污染情況”,Fraunhofer生物醫學工程院人類樣本工作組負責人 Dominik Lermen博士解釋說，“人類標本樣品對于化學物質的監測和管理越來越重要。因此，環境標本庫對于化學物質的識別和評價也是一個重要的有效因素”。該工作組2012年1月加入了環境標本庫聯盟。

圖1.2013年1月開始使用的移動流行病學實驗室。

每年500志愿者的標本采集

Fraunhofer的研究人員除了管理銀行業務，還舉辦一年一度的取樣活動。人類標本工作組的科學家們代表UBA對約500個志愿者的血液或尿液進行采樣。除了實際采樣, 有關志愿者的居住條件和潛在污染源的信息收集也很重要, 例如志愿者的吸煙行為或由于近鄰工業而密切接觸到的污染。四個指定采樣地點為：Münster市、Halle/Saale市、Ulm 和Greifswald市。樣本采集后會直接被轉移到Erlangen大學的環境醫學綜合部進行針對環境污染物的初檢。剩下的樣本則由研究人員在標準冷凍條件下保存于環境標本庫。

移動實驗室方便采樣

之前的樣品采集都是在有合作關系的學術科研機構進行。自2013年1月起，開始采用移動流行病學實驗室—— 一臺超過16米長的掛車開始進入采樣點工作。掛車上擁有設備齊全的醫療分析實驗室，具有二級生物安全級別，車內空間足夠大，可用于醫檢。考慮到工作安全的需要，還特地在掛車上增加了密閉的實驗室封套以及輕微的負壓，以保證能通過實驗室通風系統排出。這樣以來，如果德國某地爆發了某種傳染病的話，可將卡車當作移動的檢查室和治療室來使用。這是世界上唯一兼具移動性和實驗室快速檢測性能的車輛，明顯提高了采樣的質量，因為它可以幫助實現在任何地點都能夠使用實驗室的愿望。可以隨時隨地采集和處理樣品。IBMT實驗室技術工作組和“未來實驗室”項目的負責人Daniel Schmitt博士說強調說：“我們的移動實驗室配備了先進的實驗室技術以及裝備，能夠滿足不同的采樣、現場分析需求”。車輛后方備有冷凍箱用于保存收集的樣品。

圖2.血漿和尿液樣品冷凍前直接在現場被特征化。

樣品特征化和冷凍處理

為了能夠可靠地檢測環境的微小變化，采樣的樣品準備和保存必不可少。所以文檔記錄和標準條件下的冷凍都是實行自動化。工作人員將大多數樣品在卡車上分成小份后立即冷凍，但血漿和尿液樣品需要預先特征化。這就需要研究血漿對膽固醇水平和蛋白質含量的影響。為此，移動實驗室裝備了一種儀器，可對樣品進行自動分析，幾分鐘后即可顯示結果，而且所測數據還配有對應條碼，以便輕松識別。對于尿液樣品，工作人員可以就地檢測如重量、密度和電導率等參數。檢測后的樣本都被放入有獨立標記的小管子內。這些小管子被置于專門的樣品架上，以防止冷凍過程中的損壞，將架子置于液氮制冷的儲存容器內。

圖3.車輛后部配有冷凍箱用于儲存采集的樣品。

對抗艾滋病的移動方案

此移動檢測車于2011年5月就已經開始面向南非地區，雖然用于醫檢的空間少了，但仍滿足嚴格的生物安全實驗室標準要求。這對于艾滋病的檢測來說不可缺少的，僅在南非每年就有超過300萬人死于這種疾病。有了移動檢測車，就可以盡可能的開到偏遠的村莊，對人們進行艾滋病毒和其他危險病原體，如耐多藥結核病細菌的檢查和治療。

在德國和南非的這兩輛卡車是一支在未來幾年移動檢測車的先行者。有關通信和聯網的技術條件目前正在開發中。重要的應用程序已經投入應用，可以實時觀察卡車及移動實驗室中的諸多參數，如柴油箱和水箱的水平狀況、溫度以及通風系統的真空度。