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生物安全柜的性能检测与质量控制

[导读]通过对生物安全柜的性能检测,以掌握其性能现状,提高使用的安全性。方法 依据 《生物安全柜》标准,对生物安全性等6个必检项目进行性能检测。结果 6个检测项目符合技术要求,生物安全柜性能合格。结论 加强医疗设备质量控制关系重大,不容忽视。

临床实验室要接触各类患者的标本,是具有一定危险性的工作场所。保护工作人员的安全与健康,防止生物危害性的污染已经成为迫切需要解决的问题。2003 年世界范围严重急性呼吸道综合症(SARS)的爆发流行,更使人们意识到生物安全防护的重要性。2004 年我国修订了有关实验室管理规定,其中生物安全柜是一个不可或缺的重要设备 [1]。实践表明,正确使用生物安全柜可以有效减少由于气溶胶暴露所造成的实验室感染以及培养物交叉污染,同时生物安全柜也是保护环境的一种有效装置 [2-3]。目前,生物安全柜的使用日益广泛,特别是那些对操作者需要采取保护措施的场合,如医疗卫生、生物制药、环境监测、科研实验室等进行细菌培养提供无菌无尘工作环境。

1 生物安全柜概述

生物安全柜是防止操作过程中含有危险性生物微粒发生气溶胶散逸的空气净化负压安全装置。其工作原理主要是将柜内空气向外抽吸,使柜内保持负压状态,通过垂直气流来保护工作人员 ;外界空气经高效空气过滤器(HighEfficiencyParticulate Air Filter,HEPA)过滤后进入安全柜内,以避免处理样品被污染 ;柜内的空气也需经过 HEPA 过滤后再排放到大气中,以保护环境。生物安全柜一般均由箱体和支架两部分组成,箱体内部含有外排风箱系统、空气过滤系统、前玻璃门驱动系统、控制和报警系统、照明光源和紫外光源等部件。

2 生物安全柜性能检测的标准简介

2005 年 3 月, 中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 发 布了《JG170—2005 中华人民共和国建筑工业行业标准》[4] ;同年 7月,国家食品药品监督管理局发布了《YY0569—2005 中华人民共和国医药行业标准》[5]。依据标准,有下列情况之一时,应对生物安全柜进行现场检测。

(1)生物安全实验室竣工后,投入使用前,生物安全

柜已安装完毕。

(2)生物安全柜被移动位置。

(3) 对生物安全柜进行检修。

(4)生物安全柜更换 HEPA 后。

(5)生物安全柜一年一度的常规检测 [1]。检测项目包括 :① 外观要求 ;② 使用要求 ;③ 箱体检漏 ;④ 高效过滤器检漏;⑤ 洁净度;⑥ 人员安全性;⑦ 受试样本安全性;⑧ 交叉感染 ;⑨ 垂直气流平均风速 ;⑩ 工作窗口进风平均风速 ;⑪ 压差 ;⑫ 噪音 ;⑬ 照度 ;⑭ 振动幅值 ;⑮ 工作台面抗变形 ;⑯ 泄漏电流 ;⑰ 接地电阻 ;⑱ 耐电压 ;⑲ 绝缘电阻 ;⑳ 气流流向,其中⑤、 、⑩、 、 、等 6 项为必检项目。

3 生物安全柜的性能检测

3.1 生物安全柜的相关技术性能指标

对某三甲医院分子生物实验室的 1 台生物安全柜进行检测,检测在温度为 22℃、湿度为 75% 条件下进行,只对必检项目检测。检验依据 JG 170-2005《生物安全柜》、YY0569-2005《生物安全柜》检测标准。此仪器为国内某知名品牌 II 级 A2 型生物安全柜。其性能特点是 :工作窗口进风气流和工作区垂直气流混合后进入安全柜上部的箱体,70% 气流经过 HEPA 过滤后重新送至工作区 ;30% 气流经过 HEPA 过滤后排至实验室,安全柜内所有污染部位均为负压区域,相关技术性能指标如下 :

(1)生物安全性。① 人员安全性 :撞击式采样器的菌落数≤ 10CFU/ 次,狭缝式采样器的菌落数≤ 5CFU/ 次 ;② 产品安全性 :菌落数≤ 5CFU/ 次 ;③ 交叉污染安全性 :菌落数≤ 2CFU/ 次。

(2)洁净等级。100 级。

(3)过滤效率。对 0.3μm 颗粒过滤效率≥ 99.999%。

(4)气道密闭性。① 装置的气道在承受(500±10%)

Pa 的压力时,其贯穿部分在皂泡实验条件下无气泡出现 ;② 平均风速为(0.37±0.015)m/s ;③ 吸入口风速为(0.65±0.015)m/s。

(5)噪音等级≤ 60 dB(A)。

(6)照明≥ 680lx。

3.2 气体流向检测

此项检测确保安全柜内为负压状态,气体无外逸,用以保护工作人员。进入工作区的气流必须经过 HEPA 过滤,避免样品被污染 ;受污染的空气必须经过 HEPA 排出,以保护环境。采用烟雾发生器在工作窗口断面检测,检测位置包括工作窗口的四周边缘和中间区域,工作窗口断面所有位置的气流应该均向内,检测结果见表 1。

3.3 洁净度检测

此项目用来检验生物安全柜的洁净等级,是反映生物安全柜的净化效果、生物安全防护功能的一个重要指标。被测生物安全柜置于正常工作条件下运行 10 min,洁净度的测量边界距离内表面或工作窗 100 mm,计数器的采样口置于工作台面向上 200 mm 位置 [3],至少检测 5 个点,分别在测量区的中心位置和四角处。技术要求 :洁净度达到100级,0.5�m粒子<3.52粒/L,不允许有≥5�m的粒子。使用仪器 :激光尘埃粒子计数器 CSJ-D,检测结果见表 2。

3.4 噪声检测

此项目用来检测噪声污染程度,保护工作人员的健康和听力。通过噪声检测,能够及时发现安全隐患,如风机故障,有利于做好预防性维修。打开安全柜的风机和照明灯,在安全柜前面中心水平向外 300 mm、工作台面上方 380 mm 处测量噪声;关闭安全柜的风机和照明灯,在相同位置测量背景噪声 [4]。技术要求 :安全柜噪声≤ 65 dB(A)。使用仪器 :数字声级计HS5633,检测结果见表 3。

3.5 照度检测

照度检测用来确保操作人员处理样品时光线充足,防止错误操作,保护了操作人员的视力,同时也提高了工作效率。

在工作台面上,沿工作台面两内侧壁中心连线设置照度测量点,测量点之间的距离不超过 300 mm,与侧壁最小距离为 150 mm。关掉安全柜的灯,从一侧起依次在测量点进行背景照度测量,平均背景照度应在(110±50)lx ;打开安全柜的灯,启动安全柜的风机,从一侧起依次在测量点进行安全柜的照度测量,安全柜平均照度应≥ 650 lx,每个照度实测值应≥ 430lx。使用仪器 :照度计 TES1330,检测结果见表 4

3.6 垂直气流平均风速检测

垂直气流和进风气流交汇点的平衡是生物安全柜的关键技术。若垂直气流不足,则未经过滤的空气有可能越过回风隔栅而污染操作平台 ;若垂直气流过强,则有可能使柜内含有微生物的空气逸出。

在工作区上方高于前窗工作口上沿 100 mm 的水平面上确定测量点位置,多点测量穿过该平面的下降气流流速 ;测量点等距分布,形成的正方形栅格≤ 150 mm×150 mm,每列至少测量 3 点,每行至少测量 7 点。测试区域边界与安全柜的内壁及前窗操作口的距离应为 150 mm,用夹具将风速计探针准确定位在各测量点进行测量。技术要求 :工作台面上方 300m 处平面区域内的平均风速为 0.25~0.4 m/s。使用仪器 :热电风速计 9535A、钢卷尺。检测结果见表 5。

3.7 工作窗口进风平均风速检测

进风气流风速大于垂直气流风速,保证安全柜内气流无外逸,避免气溶胶污染,保护操作人员的安全。将工作窗开口高度开到指定的操作高度,用风速计在工作窗开口平面直接测量风速。测点的水平间隔为 100 mm,距前窗操作口侧边接近,但≥ 100 mm,垂直方向分别距工作窗口上边缘 1/4 工作窗口高度处和 3/4 工作窗口高度处。技术要求 :工作窗口进风平均风速≥ 0.5 m/s。使用仪器 :热电风速计 9535A、钢卷尺。检测结果见表 6。

安全柜安装要求严格执行 [6-7]。安全柜应安装于排风口附近,不宜安装在门口。安全柜的背面、侧面离墙的距离保持≥ 150~300 mm 的检修距离,顶部应留有≥ 300 mm的空间。

4.2 操作人员的培训

由医学工程技术人员对操作人员进行培训,培训合格后才能上岗。培训内容包括安全柜的原理、构造、使用及日常维护保养。

4.3 使用注意事项

安全柜在使用中不能打开玻璃观察挡板 ;安全柜内尽量少放置器材和标本,不能影响内部压力排风系统的气流循环 ;尽量减少操作者身后的人员活动 ;在安全柜内操作时,手臂缓慢移动,避免影响正常的气流 ;在安全柜内的工作开始前和结束后,安全柜风机运行时间≥ 10 min。

4.4 维护与保养

每次实验结束后应对安全柜进行清洗和消毒 ;定期对安全柜全面检查,发现问题及时报修 ;定期更换高效空气过滤器及易损件。按照要求由具备资质的技术人员对生物安全柜进行性能检测,并出具检测报告。

5 分析与讨论

此台生物安全柜的 6 个项目性能测试均合格,符合标准的要求,可以继续使用。如果检测发现有危险因素或生物安全隐患,立即停止使用,进行质量分析,返修后再次检测,检测合格后方能使用。生物安全柜用来保护操作人员、处理样品安全与环境安全起着重要作用。为确保生物安全柜的生物防护功能,对其进行性能检测和质量控制尤为重要。随着 YY0569-2005《生物安全柜》标准的实施,对生物安全柜的性能检测明确了标准,规范了实验室安全柜的使用。生物安全柜的性能检测会对安全柜的质量得到有效控制,使生物安全效果得到保证。

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临床实验室要接触各类患者的标本,是具有一定危险性的工作场所。保护工作人员的安全与健康,防止生物危害性的污染已经成为迫切需要解决的问题。2003 年世界范围严重急性呼吸道综合症(SARS)的爆发流行,更使人们意识到生物安全防护的重要性。2004 年我国修订了有关实验室管理规定,其中生物安全柜是一个不可或缺的重要设备 [1]。实践表明,正确使用生物安全柜可以有效减少由于气溶胶暴露所造成的实验室感染以及培养物交叉污染,同时生物安全柜也是保护环境的一种有效装置 [2-3]。目前,生物安全柜的使用日益广泛,特别是那些对操作者需要采取保护措施的场合,如医疗卫生、生物制药、环境监测、科研实验室等进行细菌培养提供无菌无尘工作环境。

1 生物安全柜概述

生物安全柜是防止操作过程中含有危险性生物微粒发生气溶胶散逸的空气净化负压安全装置。其工作原理主要是将柜内空气向外抽吸,使柜内保持负压状态,通过垂直气流来保护工作人员 ;外界空气经高效空气过滤器(HighEfficiencyParticulate Air Filter,HEPA)过滤后进入安全柜内,以避免处理样品被污染 ;柜内的空气也需经过 HEPA 过滤后再排放到大气中,以保护环境。生物安全柜一般均由箱体和支架两部分组成,箱体内部含有外排风箱系统、空气过滤系统、前玻璃门驱动系统、控制和报警系统、照明光源和紫外光源等部件。

2 生物安全柜性能检测的标准简介

2005 年 3 月, 中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 发 布了《JG170—2005 中华人民共和国建筑工业行业标准》[4] ;同年 7月,国家食品药品监督管理局发布了《YY0569—2005 中华人民共和国医药行业标准》[5]。依据标准,有下列情况之一时,应对生物安全柜进行现场检测。

(1)生物安全实验室竣工后,投入使用前,生物安全

柜已安装完毕。

(2)生物安全柜被移动位置。

(3) 对生物安全柜进行检修。

(4)生物安全柜更换 HEPA 后。

(5)生物安全柜一年一度的常规检测 [1]。检测项目包括 :① 外观要求 ;② 使用要求 ;③ 箱体检漏 ;④ 高效过滤器检漏;⑤ 洁净度;⑥ 人员安全性;⑦ 受试样本安全性;⑧ 交叉感染 ;⑨ 垂直气流平均风速 ;⑩ 工作窗口进风平均风速 ;⑪ 压差 ;⑫ 噪音 ;⑬ 照度 ;⑭ 振动幅值 ;⑮ 工作台面抗变形 ;⑯ 泄漏电流 ;⑰ 接地电阻 ;⑱ 耐电压 ;⑲ 绝缘电阻 ;⑳ 气流流向,其中⑤、 、⑩、 、 、等 6 项为必检项目。

3 生物安全柜的性能检测

3.1 生物安全柜的相关技术性能指标

对某三甲医院分子生物实验室的 1 台生物安全柜进行检测,检测在温度为 22℃、湿度为 75% 条件下进行,只对必检项目检测。检验依据 JG 170-2005《生物安全柜》、YY0569-2005《生物安全柜》检测标准。此仪器为国内某知名品牌 II 级 A2 型生物安全柜。其性能特点是 :工作窗口进风气流和工作区垂直气流混合后进入安全柜上部的箱体,70% 气流经过 HEPA 过滤后重新送至工作区 ;30% 气流经过 HEPA 过滤后排至实验室,安全柜内所有污染部位均为负压区域,相关技术性能指标如下 :

(1)生物安全性。① 人员安全性 :撞击式采样器的菌落数≤ 10CFU/ 次,狭缝式采样器的菌落数≤ 5CFU/ 次 ;② 产品安全性 :菌落数≤ 5CFU/ 次 ;③ 交叉污染安全性 :菌落数≤ 2CFU/ 次。

(2)洁净等级。100 级。

(3)过滤效率。对 0.3μm 颗粒过滤效率≥ 99.999%。

(4)气道密闭性。① 装置的气道在承受(500±10%)

Pa 的压力时,其贯穿部分在皂泡实验条件下无气泡出现 ;② 平均风速为(0.37±0.015)m/s ;③ 吸入口风速为(0.65±0.015)m/s。

(5)噪音等级≤ 60 dB(A)。

(6)照明≥ 680lx。

3.2 气体流向检测

此项检测确保安全柜内为负压状态,气体无外逸,用以保护工作人员。进入工作区的气流必须经过 HEPA 过滤,避免样品被污染 ;受污染的空气必须经过 HEPA 排出,以保护环境。采用烟雾发生器在工作窗口断面检测,检测位置包括工作窗口的四周边缘和中间区域,工作窗口断面所有位置的气流应该均向内,检测结果见表 1。

3.3 洁净度检测

此项目用来检验生物安全柜的洁净等级,是反映生物安全柜的净化效果、生物安全防护功能的一个重要指标。被测生物安全柜置于正常工作条件下运行 10 min,洁净度的测量边界距离内表面或工作窗 100 mm,计数器的采样口置于工作台面向上 200 mm 位置 [3],至少检测 5 个点,分别在测量区的中心位置和四角处。技术要求 :洁净度达到100级,0.5�m粒子<3.52粒/L,不允许有≥5�m的粒子。使用仪器 :激光尘埃粒子计数器 CSJ-D,检测结果见表 2。

3.4 噪声检测

此项目用来检测噪声污染程度,保护工作人员的健康和听力。通过噪声检测,能够及时发现安全隐患,如风机故障,有利于做好预防性维修。打开安全柜的风机和照明灯,在安全柜前面中心水平向外 300 mm、工作台面上方 380 mm 处测量噪声;关闭安全柜的风机和照明灯,在相同位置测量背景噪声 [4]。技术要求 :安全柜噪声≤ 65 dB(A)。使用仪器 :数字声级计HS5633,检测结果见表 3。

3.5 照度检测

照度检测用来确保操作人员处理样品时光线充足,防止错误操作,保护了操作人员的视力,同时也提高了工作效率。

在工作台面上,沿工作台面两内侧壁中心连线设置照度测量点,测量点之间的距离不超过 300 mm,与侧壁最小距离为 150 mm。关掉安全柜的灯,从一侧起依次在测量点进行背景照度测量,平均背景照度应在(110±50)lx ;打开安全柜的灯,启动安全柜的风机,从一侧起依次在测量点进行安全柜的照度测量,安全柜平均照度应≥ 650 lx,每个照度实测值应≥ 430lx。使用仪器 :照度计 TES1330,检测结果见表 4

3.6 垂直气流平均风速检测

垂直气流和进风气流交汇点的平衡是生物安全柜的关键技术。若垂直气流不足,则未经过滤的空气有可能越过回风隔栅而污染操作平台 ;若垂直气流过强,则有可能使柜内含有微生物的空气逸出。

在工作区上方高于前窗工作口上沿 100 mm 的水平面上确定测量点位置,多点测量穿过该平面的下降气流流速 ;测量点等距分布,形成的正方形栅格≤ 150 mm×150 mm,每列至少测量 3 点,每行至少测量 7 点。测试区域边界与安全柜的内壁及前窗操作口的距离应为 150 mm,用夹具将风速计探针准确定位在各测量点进行测量。技术要求 :工作台面上方 300m 处平面区域内的平均风速为 0.25~0.4 m/s。使用仪器 :热电风速计 9535A、钢卷尺。检测结果见表 5。

3.7 工作窗口进风平均风速检测

进风气流风速大于垂直气流风速,保证安全柜内气流无外逸,避免气溶胶污染,保护操作人员的安全。将工作窗开口高度开到指定的操作高度,用风速计在工作窗开口平面直接测量风速。测点的水平间隔为 100 mm,距前窗操作口侧边接近,但≥ 100 mm,垂直方向分别距工作窗口上边缘 1/4 工作窗口高度处和 3/4 工作窗口高度处。技术要求 :工作窗口进风平均风速≥ 0.5 m/s。使用仪器 :热电风速计 9535A、钢卷尺。检测结果见表 6。

安全柜安装要求严格执行 [6-7]。安全柜应安装于排风口附近,不宜安装在门口。安全柜的背面、侧面离墙的距离保持≥ 150~300 mm 的检修距离,顶部应留有≥ 300 mm的空间。

4.2 操作人员的培训

由医学工程技术人员对操作人员进行培训,培训合格后才能上岗。培训内容包括安全柜的原理、构造、使用及日常维护保养。

4.3 使用注意事项

安全柜在使用中不能打开玻璃观察挡板 ;安全柜内尽量少放置器材和标本,不能影响内部压力排风系统的气流循环 ;尽量减少操作者身后的人员活动 ;在安全柜内操作时,手臂缓慢移动,避免影响正常的气流 ;在安全柜内的工作开始前和结束后,安全柜风机运行时间≥ 10 min。

4.4 维护与保养

每次实验结束后应对安全柜进行清洗和消毒 ;定期对安全柜全面检查,发现问题及时报修 ;定期更换高效空气过滤器及易损件。按照要求由具备资质的技术人员对生物安全柜进行性能检测,并出具检测报告。

5 分析与讨论

此台生物安全柜的 6 个项目性能测试均合格,符合标准的要求,可以继续使用。如果检测发现有危险因素或生物安全隐患,立即停止使用,进行质量分析,返修后再次检测,检测合格后方能使用。生物安全柜用来保护操作人员、处理样品安全与环境安全起着重要作用。为确保生物安全柜的生物防护功能,对其进行性能检测和质量控制尤为重要。随着 YY0569-2005《生物安全柜》标准的实施,对生物安全柜的性能检测明确了标准,规范了实验室安全柜的使用。生物安全柜的性能检测会对安全柜的质量得到有效控制,使生物安全效果得到保证。

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