論生物安全柜高效過濾器完整性的現場檢測

宋金輝 陳群飛 金暉 周維華

摘要：熙邁在長期和大量的檢測過程中，積累了很多有價值的經驗，例如生物安全柜高效過濾器檢測所用的工具應妥善使用及維護。通過對高效過濾器完整性現場測試進行分析可知，上游氣溶膠濃度可由很多方法獲得，但需要注意生物安全柜風機異側不應作為氣溶膠導入位置;氣流盲區和重疊覆蓋點漏過率的超標屬于假陽性，應在檢測過程中避免誤判造成不必要的資源浪費。

關鍵詞：生物安全柜;高效過濾器;完整性測試;上游濃度建立

0? ? 引言

20世紀初期，出于保護試驗操作人員和/或樣品的目的，生物安全柜問世，SARS大爆發后中國開始大量生產采購生物安全柜。時至今日，生物安全柜已經應用于對操作環境有要求的各行各業，包括醫院、疾控、實驗室。不合格的生物安全柜不僅保護性能會下降，更嚴重的是會造成交叉污染及實驗室環境污染等。合格與否的判定一般由第三方檢測機構經現場非抽樣檢測后進行。

在進行生物安全柜高效過濾器完整性的測試時，有許多值得注意的細節，下面在本文中進行分享。

1? ? 現行生物安全柜的檢測標準

目前國內針對生物安全柜的檢測參照的標準有3個：

（1）YY 0569—2011 Ⅱ級生物安全柜（中國主流執行標準）;

（2）NSF/ANSI 49—2018 Biosafety Cabinetry：Design， Construction，Performance，and Field Certification（美國標準）;

（3）EN 12469—2000 Biotechnology-Performance criteria for microbiological safety cabinets（歐盟標準）。

其中，NSF/ANSI 49出現得最早，在20世紀70年代就已經形成，被公認為目前生物安全柜領域最完善的標準。主要檢測參數如表1所示。

2? ? 高效過濾器完整性現場測試

高效過濾器（HEPA）完整性是生物安全柜檢測中最為重要的參數，HEPA的濾芯或邊框接縫處泄漏直接影響操作區的潔凈度，大幅提高產品的污染風險和人員的感染風險。通常將HEPA的完整性測試作為第一項檢測參數，若該參數不合格，生物安全柜即判定為不合格，其余參數將不再進行測試。

2.1? ? 工具的使用要點

HEPA的完整性測試需要用到氣溶膠發生器和氣溶膠光度計兩種儀器，這兩種儀器在使用過程中經常被忽視一些細節點，會造成結果誤判，值得關注。

2.1.1? ? 氣溶膠發生器

氣溶膠發生器不產生數據，一般的使用單位都不送去校準。但熟悉發生器工作原理的人應該知道，氣溶膠的發生是通過加壓使PAO或DOP溶劑通過特殊構造的LASKIN噴嘴噴出，形成穩定濃度的多分散氣溶膠，壓力表的準確性關系到氣溶膠的噴霧濃度。尤其是在進行生物安全柜定期年檢時，靜壓腔被污染，上游濃度不宜直接采用取樣獲得時，需要用計算的方法得出上游濃度，此時的壓力表若不準確，將直接導致上游濃度取值不準確。因此，建議氣溶膠發生器要定期進行壓力表的校準。

發生器內的PAO或DOP油不夠時，通常直接添加新油進去。長此以往，油槽中會積累越來越多的水，導致發煙濃度嚴重不足。因此，建議氣溶膠發生器要定期進行油槽內油的更換。

2.1.2? ? 氣溶膠光度計

氣溶膠光度計在長期使用后，進樣口處會堆積絮狀顆粒物，造成流量不準以及采樣濃度失準，建議定期進行維護。

2.2? ? 上游濃度的建立

國標要求，上游氣溶膠濃度應≥10 μg/L，可以用氣溶膠光度計直接取樣，實時增加氣溶膠發生器的噴嘴數，從而達到濃度要求;也可以通過NSF49推薦的公式[濃度（μg/L）= 13 500×噴嘴數/總氣流流量（ft3/min）]計算得到所需的LASKIN噴嘴數，從而達到濃度要求。然而，在上游濃度建立過程中，常常出現上游濃度達不到預想目標的情況。由于國標未對發生器位置做明確要求，且日常檢測操作時會為了簡化流程直接將導煙管塞在工作臺下方的任意位置。所以，我們懷疑是不是導煙管的放置位置導致了發煙不均勻。為了證實我們的懷疑，特設計以下試驗。

2.2.1? ? 試驗設計

將氣溶膠發生器調整至2個LASKIN噴嘴，145 kPa（21 psi）壓力。

（1）T型發煙導流管在前窗進風格柵處均勻發煙，使用氣溶膠光度計在上游濃度取樣孔取樣，作為基準。導煙方式如圖1所示。

（2）將T型管拆除，導煙管直接插入進風格柵下方在不同的水平位置導煙，使用氣溶膠光度計在上游濃度取樣孔取樣，進行比較。

（3）將T型管拆除，導煙管直接插入進風格柵下方，水平居中，在不同的插入深度導煙，使用氣溶膠光度計在上游濃度取樣孔取樣，進行比較。

2.2.2? ? 試驗結果

2.2.2.1? ? 采用T型發煙導流管

采用T型發煙導流管，氣溶膠上游濃度=12.2 μg/L。

2.2.2.2? ? 導煙管在不同的水平位置

結果統計如表2所示。

2.2.2.3? ? 導煙管在不同的深度

結果統計如表3所示。

2.2.3? ? 結論

（1）導煙管插入深度的不同基本不影響上游濃度的測試準確性。

（2）導煙管的水平位置應在風機側或中間位置（一般Ⅱ級生物安全柜只有一個風機，且在柜體一側），否則，在風機異側發煙會導致氣溶膠擴散不均勻，導致上游濃度數據偏低。

2.3? ? 下游高效過濾器的掃描

國標要求，掃描下游過濾器，任何點的漏過率應不超過0.01%，包括濾芯面和邊框與柜體的接縫處。掃描過程中會發生誤判的情況，需要關注。

2.3.1? ? 氣流盲區的識別

常見的生物安全柜，其過濾器邊框與側壁及前壁始終存在一定的距離（1～5 cm不等）。由于此種設計結果，導致即使是合格的生物安全柜，也會存在氣流盲區。所謂“氣流盲區”，即經高效過濾的潔凈空氣無法到達的位置，其正處于高效過濾器掃描平面的邊緣區域。在掃描至此區域時，若漏過率超過0.01%，但此時濾芯是完整的，邊框密封也完好，應該判合格還是不合格？筆者的建議是仍然判定合格，設計問題不應該在現場檢測中進行討論。

2.3.2? ? 重疊覆蓋點的識別

通常進行下游過濾器掃描時使用的是扁平喇叭口形狀的采樣口，有時會發現某個可疑點在采樣口橫向掃過時濃度超過0.01%，但采樣口豎向掃過時濃度未超過0.01%。這就需要關注“重疊覆蓋點”的概念，如圖2所示，假設A、B兩個點均有微泄漏，泄漏率分別是0.007%和0.008%，但也都沒有超過0.01%，當喇叭口形狀的采樣口橫向經過A、B點重疊的區域時，所采集到的實際是兩個漏點的累積值，此時按照標準要求，不應判定泄漏。所以，在實際檢測過程中，若發現可疑漏點，應反復橫向、縱向確認，盡量避免誤判造成不必要的維修資源浪費。

3? ? 結語

熙邁在長期和大量的檢測過程中，積累了很多有價值的經驗，例如生物安全柜高效過濾器檢測所用的工具應妥善使用及維護。通過對高效過濾器完整性現場測試進行分析可知，上游氣溶膠濃度可由很多方法獲得，但需要注意生物安全柜風機異側不應作為氣溶膠導入位置;氣流盲區和重疊覆蓋點漏過率的超標屬于假陽性，應在檢測過程中避免誤判造成不必要的資源浪費。

[參考文獻]

[1] Ⅱ級生物安全柜：YY 0569—2011[S].

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

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

收稿日期：2020-01-17

作者簡介：宋金輝（1982—），男，山西人，工程師，主要從事合規性檢測驗證技術的研究及開發工作。