论生物安全柜高效过滤器完整性的现场检测

宋金辉 陈群飞 金晖 周维华

摘要：熙迈在长期和大量的检测过程中，积累了很多有价值的经验，例如生物安全柜高效过滤器检测所用的工具应妥善使用及维护。通过对高效过滤器完整性现场测试进行分析可知，上游气溶胶浓度可由很多方法获得，但需要注意生物安全柜风机异侧不应作为气溶胶导入位置;气流盲区和重叠覆盖点漏过率的超标属于假阳性，应在检测过程中避免误判造成不必要的资源浪费。

关键词：生物安全柜;高效过滤器;完整性测试;上游浓度建立

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。

在进行生物安全柜高效过滤器完整性的测试时，有许多值得注意的细节，下面在本文中进行分享。

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标准。主要检测参数如表1所示。

2    高效过滤器完整性现场测试

高效过滤器（HEPA）完整性是生物安全柜检测中最为重要的参数，HEPA的滤芯或边框接缝处泄漏直接影响操作区的洁净度，大幅提高产品的污染风险和人员的感染风险。通常将HEPA的完整性测试作为第一项检测参数，若该参数不合格，生物安全柜即判定为不合格，其余参数将不再进行测试。

2.1    工具的使用要点

HEPA的完整性测试需要用到气溶胶发生器和气溶胶光度计两种仪器，这两种仪器在使用过程中经常被忽视一些细节点，会造成结果误判，值得关注。

2.1.1    气溶胶发生器

气溶胶发生器不产生数据，一般的使用单位都不送去校准。但熟悉发生器工作原理的人应该知道，气溶胶的发生是通过加压使PAO或DOP溶剂通过特殊构造的LASKIN喷嘴喷出，形成稳定浓度的多分散气溶胶，压力表的准确性关系到气溶胶的喷雾浓度。尤其是在进行生物安全柜定期年检时，静压腔被污染，上游浓度不宜直接采用取样获得时，需要用计算的方法得出上游浓度，此时的压力表若不准确，将直接导致上游浓度取值不准确。因此，建议气溶胶发生器要定期进行压力表的校准。

发生器内的PAO或DOP油不够时，通常直接添加新油进去。长此以往，油槽中会积累越来越多的水，导致发烟浓度严重不足。因此，建议气溶胶发生器要定期进行油槽内油的更换。

2.1.2    气溶胶光度计

气溶胶光度计在长期使用后，进样口处会堆积絮状颗粒物，造成流量不准以及采样浓度失准，建议定期进行维护。

2.2    上游浓度的建立

国标要求，上游气溶胶浓度应≥10 μg/L，可以用气溶胶光度计直接取样，实时增加气溶胶发生器的喷嘴数，从而达到浓度要求;也可以通过NSF49推荐的公式[浓度（μg/L）= 13 500×喷嘴数/总气流流量（ft3/min）]计算得到所需的LASKIN喷嘴数，从而达到浓度要求。然而，在上游浓度建立过程中，常常出现上游浓度达不到预想目标的情况。由于国标未对发生器位置做明确要求，且日常检测操作时会为了简化流程直接将导烟管塞在工作台下方的任意位置。所以，我们怀疑是不是导烟管的放置位置导致了发烟不均匀。为了证实我们的怀疑，特设计以下试验。

2.2.1    试验设计

将气溶胶发生器调整至2个LASKIN喷嘴，145 kPa（21 psi）压力。

（1）T型发烟导流管在前窗进风格栅处均匀发烟，使用气溶胶光度计在上游浓度取样孔取样，作为基准。导烟方式如图1所示。

（2）将T型管拆除，导烟管直接插入进风格栅下方在不同的水平位置导烟，使用气溶胶光度计在上游浓度取样孔取样，进行比较。

（3）将T型管拆除，导烟管直接插入进风格栅下方，水平居中，在不同的插入深度導烟，使用气溶胶光度计在上游浓度取样孔取样，进行比较。

2.2.2    试验结果

2.2.2.1    采用T型发烟导流管

采用T型发烟导流管，气溶胶上游浓度=12.2 μg/L。

2.2.2.2    导烟管在不同的水平位置

结果统计如表2所示。

2.2.2.3    导烟管在不同的深度

结果统计如表3所示。

2.2.3    结论

（1）导烟管插入深度的不同基本不影响上游浓度的测试准确性。

（2）导烟管的水平位置应在风机侧或中间位置（一般Ⅱ级生物安全柜只有一个风机，且在柜体一侧），否则，在风机异侧发烟会导致气溶胶扩散不均匀，导致上游浓度数据偏低。

2.3    下游高效过滤器的扫描

国标要求，扫描下游过滤器，任何点的漏过率应不超过0.01%，包括滤芯面和边框与柜体的接缝处。扫描过程中会发生误判的情况，需要关注。

2.3.1    气流盲区的识别

常见的生物安全柜，其过滤器边框与侧壁及前壁始终存在一定的距离（1～5 cm不等）。由于此种设计结果，导致即使是合格的生物安全柜，也会存在气流盲区。所谓“气流盲区”，即经高效过滤的洁净空气无法到达的位置，其正处于高效过滤器扫描平面的边缘区域。在扫描至此区域时，若漏过率超过0.01%，但此时滤芯是完整的，边框密封也完好，应该判合格还是不合格？笔者的建议是仍然判定合格，设计问题不应该在现场检测中进行讨论。

2.3.2    重叠覆盖点的识别

通常进行下游过滤器扫描时使用的是扁平喇叭口形状的采样口，有时会发现某个可疑点在采样口横向扫过时浓度超过0.01%，但采样口竖向扫过时浓度未超过0.01%。这就需要关注“重叠覆盖点”的概念，如图2所示，假设A、B两个点均有微泄漏，泄漏率分别是0.007%和0.008%，但也都没有超过0.01%，当喇叭口形状的采样口横向经过A、B点重叠的区域时，所采集到的实际是两个漏点的累积值，此时按照标准要求，不应判定泄漏。所以，在实际检测过程中，若发现可疑漏点，应反复横向、纵向确认，尽量避免误判造成不必要的维修资源浪费。

3    结语

熙迈在长期和大量的检测过程中，积累了很多有价值的经验，例如生物安全柜高效过滤器检测所用的工具应妥善使用及维护。通过对高效过滤器完整性现场测试进行分析可知，上游气溶胶浓度可由很多方法获得，但需要注意生物安全柜风机异侧不应作为气溶胶导入位置;气流盲区和重叠覆盖点漏过率的超标属于假阳性，应在检测过程中避免误判造成不必要的资源浪费。

[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 microbiologicalsafety cabinets：EN 12469—2000[S].

收稿日期：2020-01-17

作者簡介：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。