生物安全柜選購(gòu)的部分“安全”要點(diǎn)
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(guò)濾排風(fēng)柜，用于生物安全實(shí)驗(yàn)室和其他實(shí)驗(yàn)室的生物安全防護(hù)，可以防止操作者和環(huán)境暴露于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的生物氣溶膠；對(duì)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(chǎng)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(gòu)造成許多不便。Heal Force（力康）品牌作為亞洲地區(qū)早的生物安全柜知名品牌，現(xiàn)已經(jīng)躋身著名的生物安全柜品牌之列，是中華人民共和國(guó)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(gòu)文章與各位分享，希望能對(duì)各位老師選購(gòu)生物安全柜時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)起到一些幫助。

選購(gòu)生物安全柜的目的就是要保證一個(gè)安全的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，所以對(duì)安全柜的要求就是“安全”。隨著中華人民共和國(guó)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(shí)施，對(duì)于規(guī)范市場(chǎng)，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(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及安全柜的選擇時(shí)應(yīng)該注意的關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)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(jí)別、類型

根據(jù)您所從事實(shí)驗(yàn)的危害性來(lái)確定合適的安全柜類型。目前大部分的實(shí)驗(yàn)室（包括P3實(shí)驗(yàn)室）選購(gòu)二級(jí)生物安全柜已經(jīng)完全能夠滿足日常的工作需要和對(duì)安全的防護(hù)需要；再根據(jù)您在實(shí)驗(yàn)中是否會(huì)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(lái)決定選用二級(jí)A2型或是二級(jí)B2型的柜子。
國(guó)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(shí)驗(yàn)，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)使用完全外排的B2型安全柜。

二、選擇真正“安全”的生物安全柜

生物安全柜說(shuō)到根本上就是依靠合理的高效過(guò)濾膜和氣流模式來(lái)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(lái)確保的，所以我們認(rèn)為真正“安全”的生物安全柜核心的幾個(gè)要點(diǎn)是：一是高效過(guò)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(cè)試三是優(yōu)化的氣流流速和優(yōu)良的風(fēng)機(jī)，四是必不可少的報(bào)警功能。下來(lái)我們逐一進(jìn)行討論這幾個(gè)安全要素。

圖1. 高效過(guò)濾器結(jié)構(gòu)

1. 高效空氣過(guò)濾器的過(guò)濾效果
安裝在生物安全柜里的高效/超高效空氣粒子過(guò)濾器（HEPA/ULPA）是由堅(jiān)硬外殼支撐的一次性的、具有延伸/皺褶介質(zhì)的過(guò)濾膜組成的，主要目的有三個(gè)：
（1）、過(guò)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(yàn)時(shí)樣品產(chǎn)生的氣溶膠等危險(xiǎn)粒子過(guò)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(xiǎn)粒子直接排放到環(huán)境中去。為此國(guó)家規(guī)定了安全柜高效過(guò)濾器的過(guò)濾效果和完整性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于直徑為0.3微米的微粒，高效過(guò)濾器的過(guò)濾效率不低于99.99%；在檢測(cè)過(guò)濾器密閉效果的完整性方面，規(guī)定對(duì)于可進(jìn)行掃描檢測(cè)的過(guò)濾器在任何點(diǎn)的漏過(guò)率不應(yīng)超過(guò)0.01%，不能進(jìn)行掃描檢測(cè)的過(guò)濾器在檢測(cè)點(diǎn)的漏過(guò)率不應(yīng)超過(guò)0.005%。只有滿足這些要求時(shí)，才能保證過(guò)濾器對(duì)流入流出安全柜的空氣里的灰塵和試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的氣溶膠等微粒安全有效的過(guò)濾率，進(jìn)而實(shí)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高效空氣過(guò)濾器的過(guò)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100%的相對(duì)濕度和試驗(yàn)情況下的溫度、腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)于空氣中直徑為0.3微米微粒的過(guò)濾效率為99.999%，每一臺(tái)生物安全柜在出廠前均需要通過(guò)過(guò)濾器可掃描檢測(cè)漏過(guò)率測(cè)試，性能均超過(guò)了國(guó)家規(guī)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，充分保證了對(duì)安全柜中流動(dòng)空氣的過(guò)濾效果，確保了對(duì)所保護(hù)對(duì)象的安全保護(hù)。同時(shí)Heal Force安全柜還配備了世界的過(guò)濾器壽命顯示條碼，能準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的顯示高效過(guò)濾器的使用壽命，并在過(guò)濾器失效前做出警報(bào)來(lái)提醒使用者提前做好更換的準(zhǔn)備，既不會(huì)因?yàn)檫^(guò)濾器損壞而耽誤試驗(yàn)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(guó)YY0569－2005安全柜標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定二級(jí)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(jí)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(yàn)操作時(shí)，樣品所釋放的氣溶膠或者危險(xiǎn)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(méi)擴(kuò)散到周?chē)�或逃逸到窗外時(shí)便直接被吸進(jìn)安全柜底部的負(fù)壓通道里，通過(guò)高效過(guò)濾器過(guò)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(huì)被包圍的負(fù)壓通道的負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)所捕獲，不會(huì)直接排放到環(huán)境中。同時(shí)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(guò)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(méi)有藏匿危險(xiǎn)因子的可能，所有試驗(yàn)產(chǎn)生的氣溶膠粒子都會(huì)被負(fù)壓氣流吸進(jìn)負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)后被過(guò)濾掉，也十分便于對(duì)柜體進(jìn)行清潔和消毒。

3．生物安全柜柜體防泄漏性能測(cè)試
柜體防泄漏性能測(cè)試有兩種方法，一是壓力衰減法測(cè)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(cè)試區(qū)連接壓力計(jì)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(cè)試生物安全柜柜體防泄漏性能是準(zhǔn)確、要求高的一種測(cè)試方法，對(duì)生物安全柜的氣道密閉性和柜體整體設(shè)計(jì)要求非常高，也是被包括中國(guó)YY0569-2005、美國(guó)NSF49等生物安全柜標(biāo)準(zhǔn)所推薦使用的測(cè)試方法；另一種是肥皂泡法測(cè)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(shí)對(duì)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(guò)輕微的氣流感覺(jué)和聲音發(fā)現(xiàn)。雖然肥皂泡法也被中國(guó)YY0569-2005標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可，但其測(cè)試效果遠(yuǎn)不如壓力衰減法精確可靠，希望老師選擇安全柜時(shí)必須弄清廠家是通過(guò)何種方法進(jìn)行柜體防泄漏測(cè)試的。Heal Force安全柜是國(guó)內(nèi)通過(guò)嚴(yán)格的柜體防泄露壓力衰減法進(jìn)行測(cè)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(wú)外泄的可能，使安全無(wú)“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(guó)YY0569-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定安全柜的前窗操作口流入氣流的平均流速應(yīng)為0.50m/s，對(duì)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(shí)時(shí)動(dòng)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(duì)試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的氣溶膠等危險(xiǎn)粒子在發(fā)生擴(kuò)散或逃逸時(shí)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(guò)濾器過(guò)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(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示兩個(gè)氣流的流速，使操作者時(shí)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(huì)發(fā)出聲光報(bào)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(xiàng)安全保障中，除了高效率的過(guò)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(xiàng)重要的保證就是性能可靠的風(fēng)機(jī)。隨著安全柜使用時(shí)間的增加，過(guò)濾膜表面的粒子積累的數(shù)量也會(huì)增多，對(duì)通過(guò)的空氣會(huì)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(shí)，在不調(diào)整風(fēng)機(jī)中電機(jī)功率的情況下，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器的風(fēng)壓下降50%時(shí)風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量下降不應(yīng)超過(guò)10%，也規(guī)定系統(tǒng)應(yīng)配備風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置來(lái)應(yīng)對(duì)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知名品牌的能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)功率的自感應(yīng)風(fēng)機(jī)，能根據(jù)高效過(guò)濾器承受的壓力大小自動(dòng)增加風(fēng)機(jī)的功率來(lái)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(shí)對(duì)安全柜的安全性能的威脅。

圖4. 生物安全柜的報(bào)警及顯示功能

6． 必備的報(bào)警提示功能
在選購(gòu)安全柜時(shí)，除了應(yīng)該注意上述幾點(diǎn)關(guān)系安全柜安全性能的硬性指標(biāo)外，還有一項(xiàng)軟性指標(biāo)也非常重要，那就是安全柜必備的各項(xiàng)報(bào)警功能。通過(guò)上述的介紹，我們知道為了保障生物安全柜實(shí)現(xiàn)真正的“安全”，我們?cè)诎踩�柜的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各個(gè)關(guān)鍵部件上都進(jìn)行了必要合理的優(yōu)化，但是在實(shí)際的使用中，安全柜會(huì)因?yàn)楦鞣N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(shí)，操作人員可能并不會(huì)察覺(jué)。針對(duì)這種情況，中國(guó)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(xiàng)報(bào)警功能。如：安全柜前窗開(kāi)啟高度如超過(guò)規(guī)定的高度時(shí)報(bào)警，柜內(nèi)下降氣流或流入氣流達(dá)不到規(guī)定的流速時(shí)報(bào)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(shí)聯(lián)鎖報(bào)警等。

以上，我們闡述了在選購(gòu)生物安全柜時(shí)，應(yīng)該注意的幾項(xiàng)保障安全柜實(shí)現(xiàn)“安全”作用的關(guān)鍵點(diǎn)。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(méi)有對(duì)這些參數(shù)有深刻的理解，從而在針對(duì)實(shí)際應(yīng)用時(shí)遇到的各種問(wèn)題而對(duì)安全柜做出各種相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，也是很難完全保證安全柜真正安全的。所以我們建議您在選購(gòu)生物安全柜時(shí)，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(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的積累，并由此對(duì)安全柜進(jìn)行關(guān)鍵的技術(shù)優(yōu)化處理。因?yàn)橹挥羞@樣，才能更加保證生物安全柜實(shí)現(xiàn)真正的安全。

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