论生物安全柜流入风速的现场测试

宋金辉 陈群飞 金晖 周维华

摘要：通过测试同一台生物安全柜的流入风速，发现采用不同的方法所得出的结论是有差异的。使用国标推荐的4种检测方法，所得结果存在影响结论的差异;流入气流测试时，风速仪探头角度会影响结论;测量面的选取偏差会严重影响结果的判定。试验结论可为今后的检测过程提供数据参考，以便提高数据准确性，减少争议。

关键词：生物安全柜;流入风速;现场测试;检测标准;试验

0    引言

20世纪初期，出于保护试验操作人员和/或样品的目的，生物安全柜问世，SARS大爆发后中国开始大量生产采购生物安全柜。时至今日，生物安全柜已经应用于对操作环境有要求的各行各业，包括医院、疾控、实验室。不合格的生物安全柜不仅保护性能会下降，更严重的是会造成交叉污染及实验室环境污染等。合格与否的判定一般由第三方检测机构经现场非抽样检测后进行。然而，在对其中一个关键参数——流入风速进行测试时，检测结果经常会受到来自生产商的质疑，有时同一台生物安全柜会出现不同的判定结果。究其原因，包括以下方面：（1）采用国标建议的不同方法会造成数据结果的不同;（2）操作细节，如探头测量角度、风速测量面等的操作误差会影响结论;（3）国标的允许误差限度±0.025 m/s极其严苛。本文旨在发现现行主要标准《Ⅱ级生物安全柜》（YY 0569—2011）推荐方法或未明确的操作细节所引入的误差因素，从而使后续的检测过程中少一些争议，多一些准确的结果。

1    现行生物安全柜的检测标准

目前国内针对生物安全柜的检测参照的标准有3个：

（1）YY 0569—2011 Ⅱ级生物安全柜（中国主流执行标准）;

（2）NSF/ANSI 49—2018 Biosafety Cabinetry：Design， Construction， Performance， and Field Certification（美国标准）;

（3）EN 12469—2000 Biotechnology-Performance criteria for microbiological safety cabinets（欧盟标准）。

其中，NSF/ANSI 49出现得最早，在20世纪70年代就已经形成，被公认为目前生物安全柜领域最完善的標准。主要检测参数如表1所示。

1.1    流入风速测试国标推荐方法

以国内主流标准YY 0569—2011（现行版）为准，国标提供了4种方法：

（1）风量计法，如图1所示;

（2）风速仪测排气气流流速，如图2所示（下文简称“排气法”）;

（3）风速仪测前窗气流流速（限制前窗高度），如图3所示（下文简称“限高法”）;

（4）风速仪测前窗气流流速（前窗操作高度），如图4所示（下文简称“前窗法”）。

1.2    4种国标推荐方法的特点

（1）风量计法最为准确，复现性也最高，但检测用的风量计体积庞大，携带不方便;

（2）排气法用热敏式风速仪作为检测工具，需要通过公式计算倒推出流入风速，是最不直接的方法;

（3）限高法操作简便，数据稳定，测量点数少，多为生物安全柜生产商使用;

（4）前窗法用热敏式风速仪作为检测工具，方法标准操作简便，多为第三方检测机构使用。

2    试验

2.1    试验目的

（1）检测过程中发现虽然都是国标推荐的方法，但使用不同的方法所得的结果是有差异的，更为严重的是这种差异会直接影响结论的判定;

（2）国标中未对风速仪热敏探头的测量角度有规定，但以往的测试经验说明，不同的测试角度所得的结果存在巨大的差异;

（3）国标对测量面有要求，但检测操作过程中通常会忽视测量面的概念，试验后阶段设计试验说明时也会忽视测量面会对结果造成多大的差异。不同测量面差异如图5～7所示。

本试验的目的是通过在同一台生物安全柜上设计不同的比对试验，来说明在流入气流的测试中：（1）国标推荐的几种不同方法，哪种更适用于常规检测;（2）测量时风速仪热敏探头的哪种测量角度更合理;（3）测量面的偏差会对结果造成多大的差异。

2.2    试验设计

选取上海瑞仰净化装备有限公司生产的A2型生物安全柜，在同一台性能稳定的生物安全柜上进行如下试验：

试验1：采用国标推荐的4种方法测试流入风速（为排除其他因素造成的干扰，风速仪热敏探头的测量角度统一为与测量面平行，测量面为国标要求的测量面）。

试验1.1：风量计法（结果作为基准）测试流入风速;

试验1.2：排气法测试流入风速;

试验1.3：限高法测试流入风速;

试验1.4：前窗法测试流入风速。

试验2：风速仪热敏探头取不同测量角度测试流入风速（因前窗法较准确，选用前窗法）。

试验2.1：探头测量窗与测量面平行测试流入风速（与试验1.4共享同一组数据），如图8所示;

试验2.2：探头测量窗与测量面呈倾斜45°夹角测试流入风速，如图9所示。

试验3：在不同测量面测试流入风速（前窗法）。

试验3.1：标准测量面测试流入风速（与试验1.4共享同一组数据）;

试验3.2：测量面向里5 cm测试流入风速;

试验3.3：测量面向外5 cm测试流入风速。

2.3    试验结果

试验结果如表2～8所示。

2.4    试验结果总结

试验结果总结如表9所示。

2.5    结论

结论1：国标方法中第4种方法（前窗法）最为准确，与风量计法结果一致，其他方法的偏差均已超过判定标准±0.025 m/s的限度。其中限高法偏差最大，但数据较为稳定，在规定好修正系数后可以使用;排气法产生的误差足以导致误判，不推荐使用。

结论2：探头倾斜产生的偏差已经超过±0.025 m/s的限度，足以导致误判，所以检测过程中要注意保持探头角度不变。

结论3：测量面的差异造成的结果偏差远超±0.025 m/s的限度，足以导致严重误判，所以检测过程中要注意测量面严格按照国标要求执行。

3    结语

通过试验我们发现，在生物安全柜的流入气流检测中，国标所推荐的方法有一个优选次序;同时检测过程中的一些细节，如探头测量角度、测量面的选取都会影响测试结果和结论，应在检测过程中加以注意。

[参考文献]

[1] Ⅱ级生物安全柜：YY 0569—2011[S].

[2] Biosafety Cabinetry：Design，Construction，Performance，and Field Certification：NSF/ANSI 49—2018[S].

[3] Biotechnology-Performance criteria for microbiological safety cabinets：EN 12469—2000[S].

收稿日期：2020-01-17

作者简介：宋金辉（1982—），男，山西人，工程师，主要从事合规性检测验证技术的研究及开发工作。