主题：【第十六届原创】为什么实验室精密称量需要无管天平柜？

前言

在实验室中，各种试剂的定量称量是任何实验所必不可少的，当称量固体粉末和微生物样本，以及挥发性化学品时，由于物质本身的化学和物理特性，不可避免的会释放出一些具有潜在危害性的粉尘，气溶胶和有害化学气体。

显而易见的，这些危险物质要进行处理，这首先是法律法规的需要：各国相关法律法规例如欧盟GMP、中国药品GMP指南、美国职业健康法规OSHA以及美国药典USP <800>等均规定要在实验室和生产场所中对有害化学气体和颗粒物进行处理。美国药典USP<800>第五章就明确要求：必须在专门的区域中进行危险药物的接收、开包和储存以及无菌药物和非无菌药物的合成；对各区域的具体配备也做了明确的要求，稳定可靠的负压环境是很多操作的最基本要求。

尘肺病人的肺部X光片

其次，处理上述危险物质也是出于保护相关从业人员安全的需要。这些粉尘、气溶胶和化学气体会损害操作人员的身体健康，导致诸如尘肺病等疾病。

因此在称量上述物质过程中，有必要使用专门的通风设备如无管天平柜（精密称量罩）以确保安全性和称重稳定性。

无管天平柜可以很好的保证称重时候的安全性，安全性又可以细分为完整性(Integrity)和密闭性(Containment)两部分。

所谓完整性，指的是无管天平柜的过滤系统对穿过过滤器的不同粒径的颗粒物或化学气体捕获去除的特性，通常采用颗粒物过滤器的泄露指标（或化学气体过滤器的吸附效率）加以评价。对于颗粒物过滤器的泄露测试方法有很多，其中DOP法最为常用的经典方法，近年来，粒子计数法以其独特的扫描检验优势也被广泛采用。DOP法采用0.3 μm单分散相邻苯二甲酸二辛酯（DOP）液滴作为测试尘源，通过比较穿过HEPA过滤器前后的气流浊度来判断过滤的吸附性能。粒子计数法则采用多分散相液滴或确定粒径的固体粉尘为尘源，并通过粒子计数器对不同粒径的粒子连续检测，并可对过风面进行逐点扫描测试。

邻苯二甲酸二辛酯（DOP）

检测报告示例（DOP法）

而密闭性指的是其将操作人员与柜内气流隔离开的特性，密闭性良好的无管天平柜，可以确保柜内物质粉尘不会从气流路径中无序逃逸，从而保护操作人员免受危害。衡量无管天平柜密闭性的指标，可以用制药行业公认的OEB标准。所谓OEB，即职业暴露等级（Occupational Exposure Band)，它针对不同毒性和生物活性的物质，将工作环境内允许的空气中物质粉尘浓度由高到低分为OEB 1-5级。对于无管天平柜来说，一般要求达到最高的OEB 5级，它要求柜内操作的物质在周围空气中的留存浓度不超过1 μg/m3。

正在进行密闭性测试（OEB 5级别）的测试人员

无管天平柜的整体密闭性，与过滤系统完整性一同构成了衡量安全性的核心评价指标。该类设备的柜体设计和层流型式保障了密闭性，而配备的预过滤器+颗粒物过滤器（既HEPA或ULPA过滤器）或化学气体过滤器（一般为活性炭过滤器）则确保了完整性。

预过滤器(左)和颗粒物过滤器（右）

活性炭过滤器

称重稳定性，主要受两方面因素的影响：

其一为外源振动，表现为天平支撑面在外界振动（包括天平柜自身的机械振动）作用下的受迫振动，受迫振动的振幅取决于系统的整体质量外部。

其二为气流扰动，表现为紊流对天平整体称重环境的随机扰动，紊流的隔离能力直接影响到称重的稳定性。

无管天平柜得益于一体化的柜体设计，增大了整体质量，故能很好的消除外源振动。此外它也能有效屏蔽气流扰动，这主要是拜全封闭的柜体结构所赐。

采用垂直层流型式的无管天平柜，无需辅助设备即可满足万分之一级别精度的称量要求。

垂直层流型无管天平柜

而采用水平层流型式的无管天平柜更可以满足百万分之一精度的称量需求。

水平层流型无管天平柜

而如果精度要求介于两者之间，在十万分之一级别，则应该根据实际的振动类型去考虑使用什么样的设备。如果干扰以外源振动为主的情况下。选择垂直层流型无管天平柜配合大理石台面效果较好。而随机气流扰动较强的情况下，选择进气方式为水平层流型式的水平层流型无管天平柜能够更好的保证称量精度。

无管天平柜因为其能在有效吸附粉尘和化学气体，在保证安全性的同时也保证称量精度的特点，从而在保障实验室精密称量的过程中大放异彩。