Ⅱ級(jí)生物安全柜是目前應(yīng)用的柜型，通過過濾器的潔凈氣流從生物安全柜頂部垂直吹下，通過工作區(qū)域，在到達(dá)工作人員的呼吸區(qū)域前被俘獲；氣流在放被過濾；所有的Ⅱ級(jí)生物安全柜都通過合理有效的氣流組織提供工作人員、環(huán)境和產(chǎn)品的保護(hù)。世界衛(wèi)生組織（WHO）在頒布的實(shí)驗(yàn)室生物安全手冊(cè)中要求用戶選擇正確類型的生物安全柜，進(jìn)行安裝并正確使用，同時(shí)每年進(jìn)行認(rèn)證，NSF49和YY0569標(biāo)準(zhǔn)都要求生物安全柜維護(hù)檢驗(yàn)要求至少每年一次。當(dāng)生物安全柜移位、更換過濾器和內(nèi)部部件維修后，也要進(jìn)行維護(hù)檢驗(yàn)。本文討論的是Ⅱ級(jí)生物安全柜的主要測(cè)試項(xiàng)目：過濾器的完整性測(cè)試方法。
[關(guān)鍵詞] 生物安全柜；過濾器（HEPA）；氣溶膠PAO；完整性測(cè)試
[中圖分類號(hào)] R318 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1673-7210（2009）09（b）-150-04
歐盟生物安全柜統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)EN12469:2000[1]、美國(guó)生物安全柜NSF/ANSI 49-2008[2]標(biāo)準(zhǔn)、我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《生物安全柜》YY0569-2005[3]均對(duì)生物安全柜的型號(hào)進(jìn)行了分類，并對(duì)性能檢測(cè)有明確的規(guī)定。其中Ⅱ級(jí)生物安全柜依照入口氣流風(fēng)速、排氣方式和循環(huán)方式等分為4個(gè)類型：A1型，A2型（原B3型），B1型和B2型，其中A2型和B2型生物安全柜是目前世界上zui普遍使用的。A2型生物安全柜前窗氣流速度zui小量或測(cè)量平均值應(yīng)至少為0.5 m/s，70%氣體通過過濾器再循環(huán)至工作區(qū)，30%的氣體通過排氣口過濾排除。B2型生物安全柜的排氣系統(tǒng)與緊急電源相連，在斷電下仍可保持生物安全柜負(fù)壓，以免危險(xiǎn)氣體泄漏，其前窗氣流速度zui小量或測(cè)量平均值應(yīng)至少為0.5 m/s，100%全排，無內(nèi)部循環(huán)氣流，可同時(shí)提供生物和化學(xué)的安全控制。
安裝在生物安全柜內(nèi)的空氣過濾器是由堅(jiān)硬外殼支撐的一次性的、具有延伸和皺褶介質(zhì)的過濾膜組成的。主要起到過濾細(xì)菌和灰塵顆粒的作用，以凈化吹入生物安全柜工作區(qū)和排放出的氣體。目前生物安全柜中常采用的是對(duì) 0.3 μm塵埃粒子擁有截流效率為99.99%的 HEPA 過濾器，以及 99.999 8%的截流效率的 ULPA 超過濾器?！ ?/span>
對(duì)于Ⅱ級(jí)生物安全柜，以上標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定了各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)和合格標(biāo)準(zhǔn)[4]，測(cè)試包括人員保護(hù)、產(chǎn)品保護(hù)和交叉污染保護(hù)的微生物挑戰(zhàn)、下降氣流速率、流入氣流速率、噪聲、照度、振動(dòng)、過濾器完整性測(cè)試（氣溶膠測(cè)試－挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)）、氣流煙霧模式等十幾個(gè)項(xiàng)目。其中對(duì)過濾器安裝前后進(jìn)行完整性測(cè)試是目前上通行的做法[5]。這項(xiàng)測(cè)試是獲得ISPE、ASTM、FDA和EU認(rèn)可的對(duì)生物安全柜或潔凈室進(jìn)行安裝確認(rèn)*的項(xiàng)目。測(cè)試過濾器泄漏率是保證生物安全柜“潔凈”以及懸浮粒子測(cè)定的基礎(chǔ)，其重要性在于它對(duì)過濾器的材質(zhì)、安裝和使用可靠性提出了具體的要求，即以保證過濾器的整體質(zhì)量來達(dá)到生物安全柜的潔凈度。
1 過濾器的完整性測(cè)試
生物安全柜在出廠前就應(yīng)對(duì)過濾器完整性作出評(píng)價(jià)，就過濾器有無泄漏進(jìn)行測(cè)試，以確保它們是符合規(guī)定的。同時(shí)因?yàn)檫^濾器是非常脆弱的材料，甚至落地或輕微碰撞就會(huì)損壞，所以，在運(yùn)輸和裝卸的過程中保證過濾器材不受損壞是非常重要的。同樣的原因，過濾器應(yīng)該在生物安全柜所安置的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試[6]。本文討論的就是過濾器的完整性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，目的是找到*的氣溶膠發(fā)生方式和以及完整性測(cè)試方法。
引入過濾器上游的氣溶膠是PAO，即多分散系poly-alpha-olefin。PAO發(fā)生器可分為熱發(fā)生和冷發(fā)生兩種，熱發(fā)生器TDA-5B是利用蒸發(fā)冷凝的原理，被霧化的氣溶膠粒子用加熱器蒸發(fā)，并在特定條件下冷凝成微小液滴，去掉過大和過小的液滴后留下0.3 μm左右的霧狀PAO進(jìn)入過濾器上游，粒徑分布在0.1～0.3 μm。冷發(fā)生器TDA-4B是利用壓縮空氣在液體中鼓氣泡，經(jīng)laskin噴管飛濺產(chǎn)生物態(tài)的多分散相PAO氣溶膠，zui大分布粒徑在0.65 μm左右。本文對(duì)兩種發(fā)生方式和三種不同型號(hào)的過濾器都進(jìn)行了測(cè)試研究?！ ?/span>
過濾器完整性測(cè)試（檢漏）中用的檢測(cè)儀器是氣溶膠光度計(jì)，是一種前散射線性光度計(jì)，它由真空泵、光散射室、光電倍增管、信號(hào)處理轉(zhuǎn)換器和微處理器等組成。其工作原理是：當(dāng)氣流被真空泵抽至光散射室時(shí)，其中的顆粒物質(zhì)散射光線至光電倍增管。在光電倍增管中，光被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大和數(shù)字化后由微處理器分析，從而測(cè)定散射光的強(qiáng)度。通過與參比物質(zhì)產(chǎn)生的信號(hào)的對(duì)比，可以直接測(cè)量氣體中顆粒物質(zhì)的質(zhì)量濃度?！ ?/span>
本次測(cè)試研究的是兩種氣溶膠發(fā)生方式在不同氣流流速下的差異，從而對(duì)測(cè)試方法進(jìn)行研究。
1.2 測(cè)試步驟
氣溶膠的兩種發(fā)生方法以及測(cè)試步驟如下：
1.2.1 DA－4B，冷發(fā)生氣溶膠測(cè)試方法 ①在被測(cè)設(shè)施的外側(cè)準(zhǔn)備好壓縮空氣氣源，并將氣溶膠發(fā)生器ATI TDA-4B連接于被測(cè)Ⅱ級(jí)生物安全柜的上游吸入口。壓縮空氣輸入TDA-4B的壓力保持大于4 kg/cm3的狀態(tài)，正常開啟風(fēng)機(jī)，使得與送風(fēng)混勻后的氣溶膠進(jìn)入被測(cè)設(shè)施內(nèi)的過濾器上游并穩(wěn)定一段時(shí)間。確保氣溶膠（PAO）均勻分布在該過濾器的上游。②打開TDA－2H氣溶膠（PAO）光度計(jì)，直到獲得穩(wěn)定的氣溶膠（PAO）上游濃度值時(shí)建立100％上游濃度基準(zhǔn)；氣溶膠（PAO）上游濃度不小于20 μg/L。③使用TDA－2H氣溶膠（PAO）光度計(jì)在被測(cè)設(shè)施內(nèi)過濾器下游測(cè)試泄漏濃度，測(cè)試點(diǎn)分布于被測(cè)設(shè)施內(nèi)過濾器的所有斷面以及密封材料的連接處，對(duì)整個(gè)濾器面、濾器與邊框之間、邊框與邊框之間以及邊框與靜壓箱之間的密封處進(jìn)行掃描。掃描時(shí)采樣頭距濾器面約1英寸（約2.54 cm），掃描速度不超過5 cm/s。掃描按直線來回往復(fù)地進(jìn)行，線條間應(yīng)重疊。讀取測(cè)試數(shù)據(jù)。④測(cè)試值取其zui大值作為zui終泄漏濃度（％），即過濾器完整性測(cè)試結(jié)果。
1.2.2 TDA－5B，熱發(fā)生氣溶膠測(cè)試方法 ①在被測(cè)設(shè)施的外側(cè)準(zhǔn)備好氮?dú)怃撈?，并將氣溶膠發(fā)生器ATI TDA-5B連接于被測(cè)Ⅱ級(jí)生物安全柜的上游吸入口。保證氮?dú)廨斎隩DA-5B的壓力保持大于4 kg/cm3的狀態(tài)，加熱氣溶膠（PAO）到385～400℃并達(dá)到穩(wěn)定，正常開啟風(fēng)機(jī)，使得與送風(fēng)混勻后的氣溶膠進(jìn)入被測(cè)設(shè)施內(nèi)的過濾器上游并穩(wěn)定一段時(shí)間。確保氣溶膠（PAO）均勻分布在該過濾器的上游。②打開TDA－2H氣溶膠（PAO）光度計(jì)，以下步驟與上述TDA－4B冷發(fā)生氣溶膠測(cè)試方法一致。
1.3 測(cè)試儀器
TDA-4B 氣溶膠發(fā)生器（冷發(fā)生氣溶膠）：TDA-5B 氣溶膠發(fā)生器（熱發(fā)生氣溶膠）；TDA-2H 氣溶膠光度計(jì)：氣溶膠ATI PAO-4 多分散系（ATI 68649－12－7）；Dwyer 471數(shù)字式風(fēng)速儀。
2 測(cè)試結(jié)果
2.1過濾器（HEPA）氣溶膠PAO濃度約為20 μg/L，即過濾器上游亞微顆粒濃度在200萬～300萬時(shí)的測(cè)試結(jié)果
2.2 過濾器（HEPA）氣溶膠PAO濃度約為40 μg/L，即過濾器上游亞微顆粒濃度在350萬~500萬時(shí)的測(cè)試結(jié)果
2.3 過濾器（HEPA）氣溶膠PAO濃度高于60 μg/L，即過濾器上游亞微顆粒濃度在400萬~1 000萬時(shí)的測(cè)試結(jié)果
從以上測(cè)試結(jié)果可以看出：三臺(tái)Ⅱ級(jí)生物安全柜的過濾器完整性良好，但冷發(fā)生氣溶膠和熱發(fā)生氣溶膠測(cè)試方法存在差異，尤其是較高流速下差異明顯。
3 討論
相對(duì)冷發(fā)生氣溶膠來說，熱發(fā)生氣溶膠測(cè)試方法可以在更短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的氣溶膠（PAO）上游濃度，而且上游濃度的量值更穩(wěn)定，分散度更好，亞微顆粒比例更高，因此穿透性更好，缺點(diǎn)是需要足夠的稀釋和冷卻空間，否則就會(huì)使很大一部分氣溶膠冷凝在過濾器表面，還可能影響過濾器表面性能，因此它對(duì)循環(huán)風(fēng)量大于15 000 m3/h的過濾器完整性測(cè)試效果更好，對(duì)Ⅱ級(jí)生物安全柜這類較小空間的測(cè)試可能不適合采用熱發(fā)生氣溶膠的測(cè)試方法?！ ?/span>
采用冷發(fā)生氣溶膠測(cè)試方法更為簡(jiǎn)便，只需控制壓縮空氣氣源壓力穩(wěn)定即可進(jìn)行測(cè)試，而且在達(dá)到上游濃度數(shù)值后，對(duì)Ⅱ級(jí)生物安全柜安裝的過濾器（HEPA）測(cè)試數(shù)值穩(wěn)定，因上游濃度數(shù)值的變化導(dǎo)致的測(cè)試數(shù)值變化極小，且因冷發(fā)生氣溶膠沒有空氣中冷凝的過程，過濾器表面不會(huì)有油狀積聚物殘留，適合在較小循環(huán)風(fēng)量和較小空間內(nèi)進(jìn)行的過濾器完整性測(cè)試，通過對(duì)各種型號(hào)二十多臺(tái)Ⅱ級(jí)生物安全柜的測(cè)試，均獲得成功；缺點(diǎn)是上游濃度有限度，氣溶膠無法達(dá)到較高數(shù)值。 截面風(fēng)速對(duì)過濾器（HEPA）完整性測(cè)試影響較大，風(fēng)速越大越容易被穿透。相對(duì)而言，熱發(fā)生氣溶膠的影響更為明顯?！ ?/span>
熱發(fā)生氣溶膠的上游濃度可以達(dá)到zui高，更適合性能驗(yàn)證或挑戰(zhàn)試驗(yàn)?！ ?/span>
隨著我國(guó)生物技術(shù)和基因治療等前沿領(lǐng)域的發(fā)展和深入，生物安全柜的使用安全將會(huì)越來越重視，所以研究安全、有效地使用生物安全柜，并在安全性驗(yàn)證和測(cè)試方面保持與同步或者的研究是非常必要的。氣溶膠挑戰(zhàn)測(cè)試在上已經(jīng)成為了一個(gè)極其常規(guī)的檢測(cè)手段，而在國(guó)內(nèi)卻還剛剛起步。為了保證生物安全柜的安全性，為了準(zhǔn)確地驗(yàn)證過濾器，為了評(píng)估潔凈區(qū)域的潔凈程度，為了能準(zhǔn)確估算limitation-of-risks（危險(xiǎn)上限），過濾器（HEPA）的完整性測(cè)試以及方法學(xué)的研究都將會(huì)大有發(fā)展。
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