主题：【转帖】生物安全柜性能解疑

气流控制与 “气流安全性能区”的概念
气流控制是生物安全柜的核心技 术。作为一台合格的生物安全柜，除了 气流速度需要达到要求，气流也需要达 到定向性、稳定性和均匀性以满足生物 危害性试验的要求。

国际生物安全柜标准都有规定基本 的气流安全范围，例如美国 NSF49 标准 规定， 二级生物安全柜进气流最低为 0.5m/s；欧盟 EN12469 规定的进气流最小值为0.40m/s。安全柜的气流速度一定 要处在一个合适的数值，既不要太高也 不要太低。气流速度太高就容易引起湍 流，导致试验品失去保护；太低就不能 发挥足够的保护作用（柜内的污染物很 容易逃逸出工作区）。不同的生物安全 柜的速度最佳设定值是不同的，最佳设 定速度可使安全柜发挥最大的防护作 用。生产厂商应该对其生产的所有型号 安全柜进行气流测试以确定气流安全性能区和气流设定最佳值，并提供给用户 以供参考。

控制和警报系统

进入了微电脑控制时代，安全柜的 控制系统用于监控生物安全柜的各项操 作数值， 及时发现任何故障和误操作， 以声光警报通知用户采取措施，并自动 采取相应的联锁安全措施。系统带有温 度补偿功能的流速传感器，可以测定真 实的气流流速，包括进气流、下沉气流 和外排气流（B2）；LCD 液晶显示屏实 时显示气流流速/流量。对气流流速过低 或不安全前窗高度，系统都会发出声光 警报。

WHO 实验室生物安全手册第三版 要求“在开始工作以前以及完成工作以 后， 应至少让安全柜工作 5min 来完成‘净化’的过程，亦即应留出将污染的空 气排出安全柜的时间。”生物安全柜需 要有相应的预热和关机程序，并可由用户根据实际需要自主设定时间。硬件故 障智能诊断系统可以提示故障信息。拥有管理员密码功能，防止非授权人员修 改参数和非法操作。

带有计时器的 “ 安全失效控制系统” 可以使生物安全柜的电子控制硬 件在故障的情况下也不破坏其安全性 能。在失效时，生物安全柜将自动重新 启动并将各项参数设定在安全范围内。 在操作面板上调控所有的功能时，也可以通过一个 RS232 电脑接口来设定 参数、更新控制软件和故障分析。用户 的投资得到保护：Sentinel TM 控制系统 的控制软件可以通过网站下载并更新。

“风机时间计时器”可以用来对安全柜 的实际使用时间计时，便于监控 ULPA 滤器的工作时间，便于及时更换。“紫 外灯时间计时器” 用来计时紫外灯的 工作时间，便于及时更换。特殊的“维 修模式”可以用于维修目的，其 可以绕过安全 柜所设定的参 数、控制及锁定 功能，所有的输 入和输出参数 都可以观察用于故障分析。

安全柜联锁功能包括如下几点：

■　 外排流量报警联锁系统 （ B2 型）：如果外排气流低于最低警戒水平，或下降气流高于最高警戒水平，微电脑 控制系统将立即声光警报并关闭安全柜的下降气流供气风机，外排风机继续运转，防止由于进气流的减少给操作人员带来危险。

■　前窗高度报警联锁系统：一旦安 全柜前窗偏离工作高度，为防止给操作人员带来危险， 系统以声光警告用户（B2 型还将通过联锁系统关闭内风机以确保进气流的稳定）。

■　紫外灯联锁功能：为了防止工作人员暴露在紫外线 辐射下，安全柜都应拥有紫外灯联锁功能。 只有完全将玻璃前窗关闭，紫外灯才能激活；如果紫外灭菌过程中前窗被意外升起，紫外 灯将自动关闭。

洁净工程学设计理念

安全柜作为一种洁净空气净化设备， 设计中也凝结了洁净工程学的理 念。融入在生物安全柜设计中的洁净工程学的特色包括：工作台面和工作区内腔采用 304 级不锈钢一体成型，边缘经圆弧处理，表面没有螺丝、接缝方便清洁；排液槽也采用一体成型设计，并有底面引流弧度设计；凸形进气隔栅和引 流孔设计确保工作区内没有气流死角； 机体表面采用抗菌涂层，防止有害细菌滋生；另外安装在安全柜顶部的外置排气调节板可以提高气流的稳定性。

人体工程学设计理念

人体工程学是一项新兴学科， 是 研究“人－机－环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系， 为 解决该系统中人的效能、健康 问题提供理论与方法的科学。 人体工程学的应用为生物安 全柜设计带来了人性化因 素，安全柜设计中的尺寸、构造都结合了人体的体形、肢体姿态、 视野、光照噪音适应性的考量，并带来 了人体工程学设计特色，包括：前窗操 作面 10°倾斜角设计、搁手架的采用、 LCD 控制面板的人性化倾角、电源插座和气液阀的安装位置、无框式前窗设计等。

附加安全设计特色

经过生物安全柜几十年来的使用经验， 安全柜的机构设计也进行了改进。在改型后的A/B3 型和 B2 型生物安全柜都引入了“负压包围正压”的设计，即安全柜内所有的正压区（污染区）都在负压包围内， 防止因过滤器泄漏，密封失效等原因造成泄漏。

国外安全柜制造商开始采用了更为 可靠的“三层侧壁设计”：内侧第一层和第二层之间的空间属于负压，而外侧附加的第三层也可以起到保护作用。即使 一层侧壁破损，也不会发生污物泄漏造 成的危险。相对同类产品的玻璃边窗和 双层侧壁设计，此种三层侧壁设计具有 更好的安全性。

作为前窗设计的附加安全考量， 目前部分安全柜制造商开 始采用了双层贴膜安全防爆玻璃。 该安全玻璃在双层钢化 玻璃间再加入一层高强 度黏性PVB 材料。在玻璃被大强度撞击的情况下，这层 PVB 材料可以 牢牢粘住破碎玻璃，防止玻璃飞裂， 一方面防止对操作者可能造成的物理伤害； 另一方面仍 可以维持前窗气流的可靠性， 从而保护操作者和环境的安全，并有极佳的抗紫外线功能。

电气安全检测与认证

生物安全柜的电气系统需要满足以下一 项或多项国际标准 : 国际电工委员会 IEC 61010-1，欧盟 EN61010-1，美国 UL 61010-1， 加拿大 CSA C22.2 No. 1010.1-92 以及中国国 家电气设备安全标准 BG4793.1。所有的安全柜在出厂前都需经过电子安全检测并附上检测报告。 生物安全柜权威国际认证标准 确保你的安全柜安全可靠，除了要了解上述相关因素外，最好最快最方便鉴别安全柜安全性能的方法是了解您购买的安 全柜是否获得过以下几项主要的国际安全柜认证：

■　EN12469:2000 （欧盟生物安全柜统一标准）

■　NSF49:2002（美国生物安全柜标准－二级生物安全柜）

■　JIS K3800:2000 （日本生物安全柜标准）

■　SFDA YY0569-2005 （中国国家食品药品监督管理局 生物安全柜标准）


在寻求生产商产品认证的同时，用户也应注意以下事项：

■　当生产商声称自己生产的安全柜符合某项国际标准时， 可要求其出示证明 - 合法的认证机构所签署的独立检测报告；

■　一些标准可能与安全柜安全性能无直接关联，例如生 物安全柜生产商声称获得 ISO9001 质量认证，而 ISO9001 并 不会对安全柜性能进行以上国际安全柜标准的检测；

■　认证必须是由独立、合法的安全柜认证机构测试和颁 布的。


在 2000 年 5 月，欧洲标准化 委员会（CEN）颁布了生物安全柜 欧洲标准 EN12469:2000，正式替代 了德国 DIN 12950、英国 BS5726 和法国 NF X-44-201 等欧盟成员国生物安全柜的标准，成为 欧盟区域内生物安全柜的统一标准。


NSF49 在上世纪 70 年代就已经出现， 被公认为目前生物安全柜领域最完善的标 准。在 2002 年，ANSI/NSF49 正式获得了 美国国家标准学会（American National Standard Institute, ANSI）的官方认可，成为美国生物安 全柜的统一标准。

由日本空气净化协会（JACA）颁布于 1994 年的日本 生物安全柜标准 JIS K3800:2000 是以美国 NSF49 标准为 基础，在微生物挑战方面有更加严格的要求。


中国国家食品药品监督管理局 在 2005 年 7 月建立并颁布了生物安 全柜标准 YY0569-2005。此标准以 美国标准 NSF49:2002 为基础，并结合了欧盟标准 EN12469:2000 的逐项特色，例如 KI Discus 快速生物挑战测试以及对气流显示和警报系统的要求。 YY0569-2005 标准已于 2006 年 6 月 1 日开始实施，成为 中国医药卫生行业强制标准。

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。

非常好的资料，学到很多东西。对于高效HEPA的定义是否可以再查证一下，我记得是0.3um 效率99.97%为HEPA，可能是记错了。望楼主赐教

我们单位有两台生物安全柜，济南鑫贝西的，楼主详细的资料真的学习了！