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生物安全柜選購的“安全”要點
生物安全柜選購的部分“安全”要點
李敬華，章保平 力新儀器（上海）有限公司
生物安全柜是一種負(fù)壓過濾排風(fēng)柜，用于生物安全實驗室和其他實驗室的生物安全防護(hù)，可以防止操作者和環(huán)境暴露于實驗過程中產(chǎn)生的生物氣溶膠；對操作人員、樣品及樣品間交叉污染和環(huán)境提供安全保護(hù)。目前市場上的生物安全柜品牌眾多，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,也很不規(guī)范，給廣大用戶選購造成許多不便。Heal Force（力康）品牌作為亞洲地區(qū)zui早的生物安全柜，現(xiàn)已經(jīng)躋身的生物安全柜品牌之列，是中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)YY0569-2005生物安全柜強(qiáng)制性產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的主要參編單位。我們將陸續(xù)推出一些關(guān)于生物安全柜的選購文章與各位分享，希望能對各位老師選購生物安全柜時應(yīng)該注意的事項起到一些幫助。
選購生物安全柜的目的就是要保證一個安全的實驗操作環(huán)境，所以對安全柜的*要求就是“安全”。隨著中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)生物安全柜強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)“YY0569-2005”于2006年6月1日正式實施，對于規(guī)范市場，確保生物安全柜的安全性能將起到重要作用。以下我們將圍繞新的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及安全柜的選擇時應(yīng)該注意的關(guān)鍵點來介紹“什么樣的安全柜是真正安全的”。
一、選擇適合的安全柜級別、類型
根據(jù)您所從事實驗的危害性來確定合適的安全柜類型。目前大部分的實驗室（包括P3實驗室）選購二級生物安全柜已經(jīng)完夠滿足日常的工作需要和對安全的防護(hù)需要；再根據(jù)您在實驗中是否會用到揮發(fā)性有毒化學(xué)品或者放射性核素以及其用量的多少來決定選用二級A2型或是二級B2型的柜子。
國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定A2型安全柜可以用于進(jìn)行以微量揮發(fā)性有毒化學(xué)品和痕量放射性核素為輔助劑的微生物實驗，但必須加裝外排管道。如果有毒化學(xué)品或放射性核素用量較大則應(yīng)當(dāng)使用*外排的B2型安全柜。
二、選擇真正“安全”的生物安全柜
生物安全柜說到根本上就是依靠合理的過濾膜和氣流模式來達(dá)到保護(hù)操作者、保護(hù)樣品、保護(hù)環(huán)境的目的。而氣流模式又是依靠安全柜內(nèi)的結(jié)構(gòu)和風(fēng)機(jī)等重要部件來確保的，所以我們認(rèn)為真正“安全”的生物安全柜zui核心的幾個要點是：一是過濾膜，二是安全柜的柜體結(jié)構(gòu)和氣密性，三是生物安全柜的防泄露測試三是優(yōu)化的氣流流速和優(yōu)良的風(fēng)機(jī)，四是*的報警功能。下來我們逐一進(jìn)行討論這幾個安全要素。
圖1. 過濾器結(jié)構(gòu)
1. 空氣過濾器的過濾效果
安裝在生物安全柜里的/超空氣粒子過濾器（HEPA/ULPA）是由堅硬外殼支撐的一次性的、具有延伸/皺褶介質(zhì)的過濾膜組成的，主要目的有三個：
（1）、過濾流入安全柜工作區(qū)的空氣里的灰塵等微粒，確保安全柜里的空氣達(dá)到規(guī)定的潔凈度。
（2）、將試驗時樣品產(chǎn)生的氣溶膠等危險粒子過濾掉，保護(hù)樣品并避免樣品間的交叉污染，
（3）、防止安全柜外排空氣里的危險粒子直接排放到環(huán)境中去。為此國家規(guī)定了安全柜過濾器的過濾效果和完整性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對于直徑為0.3微米的微粒，過濾器的過濾效率不低于99.99%；在檢測過濾器密閉效果的完整性方面，規(guī)定對于可進(jìn)行掃描檢測的過濾器在任何點的漏過率不應(yīng)超過0.01%，不能進(jìn)行掃描檢測的過濾器在檢測點的漏過率不應(yīng)超過0.005%。只有滿足這些要求時，才能保證過濾器對流入流出安全柜的空氣里的灰塵和試驗時產(chǎn)生的氣溶膠等微粒安全有效的過濾率，進(jìn)而實現(xiàn)安全柜的安全作用。Heal Force（力康）牌HF safe系列生物安全柜所安裝的空氣過濾器的過濾膜都采用了硼硅酸鹽玻璃纖維材質(zhì)制成，其支撐外殼和隔離板采用了鋁合金制成，能耐的相對濕度和試驗情況下的溫度、腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度，對于空氣中直徑為0.3微米微粒的過濾效率為99.999%，每一臺生物安全柜在出廠前均需要通過過濾器可掃描檢測漏過率測試，性能均超過了國家規(guī)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，充分保證了對安全柜中流動空氣的過濾效果，確保了對所保護(hù)對象的安全保護(hù)。同時Heal Force安全柜還配備了世界*的過濾器壽命顯示條碼，能準(zhǔn)確實時的顯示過濾器的使用壽命，并在過濾器失效前做出警報來提醒使用者提前做好更換的準(zhǔn)備，既不會因為過濾器損壞而耽誤試驗的進(jìn)度，也為安全柜的安全性提供了更好的保障。
圖2. 生物安全柜的柜體結(jié)構(gòu)
2． 安全柜的柜體結(jié)構(gòu)和氣密性
安全柜的柜體結(jié)構(gòu)和氣道密閉性同樣是關(guān)系著安全柜是否安全的重要方面。中國YY0569－2005安全柜標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定二級A2、B1、B2型安全柜的工作區(qū)均應(yīng)采用四面（左右兩側(cè)、后部、底部）雙層結(jié)構(gòu)，所有級別安全柜的污染部位應(yīng)均處于負(fù)壓狀態(tài)或被負(fù)壓通道和通風(fēng)系統(tǒng)包圍。這樣在安全柜里進(jìn)行試驗操作時，樣品所釋放的氣溶膠或者危險顆粒由于柜內(nèi)下降氣流和前窗進(jìn)氣氣流以及柜內(nèi)操作區(qū)底部的負(fù)壓作用，在沒擴(kuò)散到周圍或逃逸到窗外時便直接被吸進(jìn)安全柜底部的負(fù)壓通道里，通過過濾器過濾后的潔凈空氣，或者部分循環(huán)回到柜內(nèi)或者外排到環(huán)境中。由于柜體的雙層結(jié)構(gòu)，即使操作區(qū)的內(nèi)壁發(fā)生泄露，被污染的氣體也會被包圍的負(fù)壓通道的負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)所捕獲，不會直接排放到環(huán)境中。同時標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定安全柜裸露工作區(qū)內(nèi)三面?zhèn)缺诎鍛?yīng)為一體成型結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面的拼接處必須做密封處理。Heal Force安全柜的工作區(qū)采用了三面不銹鋼一體化的雙層結(jié)構(gòu)，在交界處采用了8毫米的大圓角過渡處理，這樣做的好處就是安全柜工作區(qū)的所有污染部位均沒有藏匿危險因子的可能，所有試驗產(chǎn)生的氣溶膠粒子都會被負(fù)壓氣流吸進(jìn)負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)zui后被過濾掉，也十分便于對柜體進(jìn)行清潔和消毒。
3．生物安全柜柜體防泄漏性能測試
柜體防泄漏性能測試有兩種方法，一是壓力衰減法測試，即將安全柜的前窗和排風(fēng)口封閉，柜體內(nèi)加壓到500Pa，保持30分鐘后，在測試區(qū)連接壓力計或壓力傳感器系統(tǒng)以顯示內(nèi)壓，要求柜內(nèi)的氣壓不低于450Pa。壓力衰減法測試生物安全柜柜體防泄漏性能是zui準(zhǔn)確、要求zui高的一種測試方法，對生物安全柜的氣道密閉性和柜體整體設(shè)計要求非常高，也是被包括中國YY0569-2005、美國NSF49等生物安全柜標(biāo)準(zhǔn)所推薦使用的測試方法；另一種是肥皂泡法測試，即沿安全柜壓力通風(fēng)系統(tǒng)的所有焊縫、套接處和封口處的外表面噴或涂刷檢漏肥皂溶液，同時對柜內(nèi)加壓到500pa,看是否有氣泡產(chǎn)生，如果發(fā)生大的泄漏，可通過輕微的氣流感覺和聲音發(fā)現(xiàn)。雖然肥皂泡法也被中國YY0569-2005標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可，但其測試效果遠(yuǎn)不如壓力衰減法可靠，希望老師選擇安全柜時必須弄清廠家是通過何種方法進(jìn)行柜體防泄漏測試的。Heal Force安全柜是國內(nèi)*通過嚴(yán)格的柜體防泄露壓力衰減法進(jìn)行測試的安全柜品牌，優(yōu)良的氣密性更加保證了污染氣體和微粒無外泄的可能，使安全無“泄”可擊。
圖 3. 生物安全柜的氣流模式
4．優(yōu)化的氣流流速和優(yōu)良的風(fēng)機(jī)
中國YY0569-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定安全柜的前窗操作口流入氣流的zui低平均流速應(yīng)為0.50m/s，對于下降氣流的平均流速應(yīng)在0.25m/s和0.5m/s之間,并且要能在控制面板上實時動態(tài)顯示出安全柜的流入氣流流速和下降氣流流速。這樣的氣流流速保證了氣流對試驗時產(chǎn)生的氣溶膠等危險粒子在發(fā)生擴(kuò)散或逃逸時的阻斷作用，氣溶膠和粒子在流入氣流和下降氣流聯(lián)合作用下被吸入負(fù)壓排風(fēng)系統(tǒng)被過濾器過濾掉。Heal Force安全柜的前窗流入氣流速度0.53m/s，下降氣流速度0.35m/s，保證了柜內(nèi)氣流流速到達(dá)*的配比比例，而且在控制面板上能實時動態(tài)顯示兩個氣流的流速，使操作者時刻了解安全柜的風(fēng)速，一旦流入氣流或下降氣流流速低于或者高于廠家規(guī)定的流速標(biāo)稱值，安全柜會發(fā)出聲光報警，更好的起到人員保護(hù)和產(chǎn)品保護(hù)的作用。
5． 優(yōu)良的自感應(yīng)風(fēng)機(jī)
在安全柜的各項安全保障中，除了率的過濾器和完善的柜體結(jié)構(gòu)以及良好的柜體氣密性外，另一項重要的保證就是性能可靠的風(fēng)機(jī)。隨著安全柜使用時間的增加，過濾膜表面的粒子積累的數(shù)量也會增多，對通過的空氣會產(chǎn)生很大的阻力而使柜內(nèi)氣流的流速和流量減弱，為此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定安全柜風(fēng)機(jī)在安全柜正常運(yùn)行時，在不調(diào)整風(fēng)機(jī)中電機(jī)功率的情況下，經(jīng)過過濾器的風(fēng)壓下降50%時風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量下降不應(yīng)超過10%，也規(guī)定系統(tǒng)應(yīng)配備風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置來應(yīng)對發(fā)生的排風(fēng)量損失。Heal Force安全柜在風(fēng)機(jī)的配置上采用了世界的能夠自動調(diào)節(jié)電機(jī)功率的自感應(yīng)風(fēng)機(jī)，能根據(jù)過濾器承受的壓力大小自動增加風(fēng)機(jī)的功率來加大排風(fēng)量，確保柜內(nèi)的氣流流速和風(fēng)壓一直處于安全的范圍，避免了柜內(nèi)氣流流速和風(fēng)量發(fā)生損失時對安全柜的安全性能的威脅。
圖4. 生物安全柜的報警及顯示功能
6． *的報警提示功能
在選購安全柜時，除了應(yīng)該注意上述幾點關(guān)系安全柜安全性能的硬性指標(biāo)外，還有一項軟性指標(biāo)也非常重要，那就是安全柜*的各項報警功能。通過上述的介紹，我們知道為了保障生物安全柜實現(xiàn)真正的“安全”，我們在安全柜的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計和各個關(guān)鍵部件上都進(jìn)行了必要合理的優(yōu)化，但是在實際的使用中，安全柜會因為各種原因，如機(jī)器故障、人為誤操作或其他原因等發(fā)生“不安全”的隱患。當(dāng)這種狀況出現(xiàn)時，操作人員可能并不會察覺。針對這種情況，中國YY0569-2005行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了安全柜必須具有可能出現(xiàn)隱患的各項報警功能。如：安全柜前窗開啟高度如超過規(guī)定的高度時報警，柜內(nèi)下降氣流或流入氣流達(dá)不到規(guī)定的流速時報警，采用雙風(fēng)機(jī)的安全柜必須具有下降風(fēng)機(jī)和排氣風(fēng)機(jī)失效時聯(lián)鎖報警等。
以上，我們闡述了在選購生物安全柜時，應(yīng)該注意的幾項保障安全柜實現(xiàn)“安全”作用的關(guān)鍵點。但是如果只是單單達(dá)到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)性指標(biāo)而沒有對這些參數(shù)有深刻的理解，從而在針對實際應(yīng)用時遇到的各種問題而對安全柜做出各種相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計，也是很難*保證安全柜真正安全的。所以我們建議您在選購生物安全柜時，不能只看安全柜是否達(dá)到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還要看生產(chǎn)安全柜的廠家是否在此領(lǐng)域里有長時間的技術(shù)經(jīng)驗的積累，并由此對安全柜進(jìn)行關(guān)鍵的技術(shù)優(yōu)化處理。因為只有這樣，才能更加保證生物安全柜實現(xiàn)真正的安全。