生物安全柜选购的部分“安全”要点

生物安全柜是一种负压过滤排风柜,用于生物安全实验室和其他实验室的生物安全防护,可以防止操作者和环境暴露于实验过程中产生的生物气溶胶;对操作人员、样品及样品间交叉污染和环境提供安全保护。目前市场上的生物安全柜品牌众多,产品质量良莠不齐,也很不规范,给广大用户选购造成许多不便。Heal Force(力康)品牌作为亚洲地区最早的生物安全柜知名品牌,现已经跻身国际著名的生物安全柜品牌之列,是中华人民共和国医药行业YY0569-2005生物安全柜强制性产品标准的主要参编单位。我们将陆续推出一些关于生物安全柜的选购文章与各位分享,希望能对各位老师选购生物安全柜时应该注意的事项起到一些帮助。

选购生物安全柜的目的就是要保证一个安全的实验操作环境,所以对安全柜的唯一要求就是“安全”。随着中华人民共和国医药行业生物安全柜强制性标准“YY0569-2005”于2006年6月1日正式实施,对于规范市场,确保生物安全柜的安全性能将起到重要作用。以下我们将围绕新的国家行业标准以及安全柜的选择时应该注意的关键点来介绍“什么样的安全柜是真正安全的”。

一、选择适合的安全柜级别、类型

根据您所从事实验的危害性来确定合适的安全柜类型。目前大部分的实验室(包括P3实验室)选购二级生物安全柜已经完全能够满足日常的工作需要和对安全的防护需要;再根据您在实验中是否会用到挥发性有毒化学品或者放射性核素以及其用量的多少来决定选用二级A2型或是二级B2型的柜子。
国家行业标准规定A2型安全柜可以用于进行以微量挥发性有毒化学品和痕量放射性核素为辅助剂的微生物实验,但必须加装外排管道。如果有毒化学品或放射性核素用量较大则应当使用完全外排的B2型安全柜。

二、选择真正“安全”的生物安全柜

生物安全柜说到根本上就是依靠合理的高效过滤膜和气流模式来达到保护操作者、保护样品、保护环境的目的。而气流模式又是依靠安全柜内的结构和风机等重要部件来确保的,所以我们认为真正“安全”的生物安全柜最核心的几个要点是:一是高效过滤膜,二是安全柜的柜体结构和气密性,三是生物安全柜的防泄露测试三是优化的气流流速和优良的风机,四是必不可少的报警功能。下来我们逐一进行讨论这几个安全要素。

图1. 高效过滤器结构

1. 高效空气过滤器的过滤效果
安装在生物安全柜里的高效/超高效空气粒子过滤器(HEPA/ULPA)是由坚硬外壳支撑的一次性的、具有延伸/皱褶介质的过滤膜组成的,主要目的有三个:
(1)、过滤流入安全柜工作区的空气里的灰尘等微粒,确保安全柜里的空气达到规定的洁净度。
(2)、将试验时样品产生的气溶胶等危险粒子过滤掉,保护样品并避免样品间的交叉污染,
(3)、防止安全柜外排空气里的危险粒子直接排放到环境中去。为此国家规定了安全柜高效过滤器的过滤效果和完整性的行业标准。对于直径为0.3微米的微粒,高效过滤器的过滤效率不低于99.99%;在检测过滤器密闭效果的完整性方面,规定对于可进行扫描检测的过滤器在任何点的漏过率不应超过0.01%,不能进行扫描检测的过滤器在检测点的漏过率不应超过0.005%。只有满足这些要求时,才能保证过滤器对流入流出安全柜的空气里的灰尘和试验时产生的气溶胶等微粒安全有效的过滤率,进而实现安全柜的安全作用。Heal Force(力康)牌HF safe系列生物安全柜所安装的高效空气过滤器的过滤膜都采用了硼硅酸盐玻璃纤维材质制成,其支撑外壳和隔离板采用了铝合金制成,能耐100%的相对湿度和试验情况下的温度、腐蚀性和机械强度,对于空气中直径为0.3微米微粒的过滤效率为99.999%,每一台生物安全柜在出厂前均需要通过过滤器可扫描检测漏过率测试,性能均超过了国家规定的行业标准,充分保证了对安全柜中流动空气的过滤效果,确保了对所保护对象的安全保护。同时Heal Force安全柜还配备了世界独一无二的过滤器寿命显示条码,能准确实时的显示高效过滤器的使用寿命,并在过滤器失效前做出警报来提醒使用者提前做好更换的准备,既不会因为过滤器损坏而耽误试验的进度,也为安全柜的安全性提供了更好的保障。

图2. 生物安全柜的柜体结构
2. 安全柜的柜体结构和气密性
安全柜的柜体结构和气道密闭性同样是关系着安全柜是否安全的重要方面。中国YY0569-2005安全柜标准规定二级A2、B1、B2型安全柜的工作区均应采用四面(左右两侧、后部、底部)双层结构,所有级别安全柜的污染部位应均处于负压状态或被负压通道和通风系统包围。这样在安全柜里进行试验操作时,样品所释放的气溶胶或者危险颗粒由于柜内下降气流和前窗进气气流以及柜内操作区底部的负压作用,在没扩散到周围或逃逸到窗外时便直接被吸进安全柜底部的负压通道里,通过高效过滤器过滤后的洁净空气,或者部分循环回到柜内或者外排到环境中。由于柜体的双层结构,即使操作区的内壁发生泄露,被污染的气体也会被包围的负压通道的负压通风系统所捕获,不会直接排放到环境中。同时标准还规定安全柜裸露工作区内三面侧壁板应为一体成型结构,内表面的拼接处必须做密封处理。Heal Force安全柜的工作区采用了三面不锈钢一体化的双层结构,在交界处采用了8毫米的大圆角过渡处理,这样做的好处就是安全柜工作区的所有污染部位均没有藏匿危险因子的可能,所有试验产生的气溶胶粒子都会被负压气流吸进负压通风系统最后被过滤掉,也十分便于对柜体进行清洁和消毒。

3.生物安全柜柜体防泄漏性能测试
柜体防泄漏性能测试有两种方法,一是压力衰减法测试,即将安全柜的前窗和排风口封闭,柜体内加压到500Pa,保持30分钟后,在测试区连接压力计或压力传感器系统以显示内压,要求柜内的气压不低于450Pa。压力衰减法测试生物安全柜柜体防泄漏性能是最准确、要求最高的一种测试方法,对生物安全柜的气道密闭性和柜体整体设计要求非常高,也是被包括中国YY0569-2005、美国NSF49等生物安全柜标准所推荐使用的测试方法;另一种是肥皂泡法测试,即沿安全柜压力通风系统的所有焊缝、套接处和封口处的外表面喷或涂刷检漏肥皂溶液,同时对柜内加压到500pa,看是否有气泡产生,如果发生大的泄漏,可通过轻微的气流感觉和声音发现。虽然肥皂泡法也被中国YY0569-2005标准认可,但其测试效果远不如压力衰减法精确可靠,希望老师选择安全柜时必须弄清厂家是通过何种方法进行柜体防泄漏测试的。Heal Force安全柜是国内唯一通过严格的柜体防泄露压力衰减法进行测试的安全柜品牌,优良的气密性更加保证了污染气体和微粒无外泄的可能,使安全无“泄”可击。


图 3. 生物安全柜的气流模式
4.优化的气流流速和优良的风机
中国YY0569-2005标准中规定安全柜的前窗操作口流入气流的最低平均流速应为0.50m/s,对于下降气流的平均流速应在0.25m/s和0.5m/s之间,并且要能在控制面板上实时动态显示出安全柜的流入气流流速和下降气流流速。这样的气流流速保证了气流对试验时产生的气溶胶等危险粒子在发生扩散或逃逸时的阻断作用,气溶胶和粒子在流入气流和下降气流联合作用下被吸入负压排风系统被过滤器过滤掉。Heal Force安全柜的前窗流入气流速度0.53m/s,下降气流速度0.35m/s,保证了柜内气流流速到达最佳的配比比例,而且在控制面板上能实时动态显示两个气流的流速,使操作者时刻了解安全柜的风速,一旦流入气流或下降气流流速低于或者高于厂家规定的流速标称值,安全柜会发出声光报警,更好的起到人员保护和产品保护的作用。

5. 优良的自感应风机
在安全柜的各项安全保障中,除了高效率的过滤器和完善的柜体结构以及良好的柜体气密性外,另一项重要的保证就是性能可靠的风机。随着安全柜使用时间的增加,过滤膜表面的粒子积累的数量也会增多,对通过的空气会产生很大的阻力而使柜内气流的流速和流量减弱,为此标准中规定安全柜风机在安全柜正常运行时,在不调整风机中电机功率的情况下,经过过滤器的风压下降50%时风机的排风量下降不应超过10%,也规定系统应配备风机调速装置来应对发生的排风量损失。Heal Force安全柜在风机的配置上采用了世界知名品牌的能够自动调节电机功率的自感应风机,能根据高效过滤器承受的压力大小自动增加风机的功率来加大排风量,确保柜内的气流流速和风压一直处于安全的范围,避免了柜内气流流速和风量发生损失时对安全柜的安全性能的威胁。

图4. 生物安全柜的报警及显示功能

6. 必备的报警提示功能
在选购安全柜时,除了应该注意上述几点关系安全柜安全性能的硬性指标外,还有一项软性指标也非常重要,那就是安全柜必备的各项报警功能。通过上述的介绍,我们知道为了保障生物安全柜实现真正的“安全”,我们在安全柜的选材、结构设计和各个关键部件上都进行了必要合理的优化,但是在实际的使用中,安全柜会因为各种原因,如机器故障、人为误操作或其他原因等发生“不安全”的隐患。当这种状况出现时,操作人员可能并不会察觉。针对这种情况,中国YY0569-2005行业标准规定了安全柜必须具有可能出现隐患的各项报警功能。如:安全柜前窗开启高度如超过规定的高度时报警,柜内下降气流或流入气流达不到规定的流速时报警,采用双风机的安全柜必须具有下降风机和排气风机失效时联锁报警等。

以上,我们阐述了在选购生物安全柜时,应该注意的几项保障安全柜实现“安全”作用的关键点。但是如果只是单单达到了行业标准规定的技术性指标而没有对这些参数有深刻的理解,从而在针对实际应用时遇到的各种问题而对安全柜做出各种相应的优化设计,也是很难完全保证安全柜真正安全的。所以我们建议您在选购生物安全柜时,不能只看安全柜是否达到了行业标准,还要看生产安全柜的厂家是否在此领域里有长时间的技术经验的积累,并由此对安全柜进行关键的技术优化处理。因为只有这样,才能更加保证生物安全柜实现真正的安全。

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