生物安全柜控制的关键点 生物安全柜是实验室内最为主要的一级屏障设备, 一般 对病原生物的处理都是在生物安全柜中进行。生物安全柜根 据隔离(防护)要求的不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级, Ⅱ级生物安全柜 又分为A型和B型2种。在一级和二级生物安全实验室中可以使 用Ⅱ级以下生物安全柜, 生物安全柜可以采用循环风。而在三 级和四级生物安全实验室中必须使用Ⅱ级B型生物安全柜和 Ⅲ级生物安全柜, 生物安全柜不能采用循环风, 必须全排。Ⅲ 级生物安全柜是一种完全密闭的负压操作柜, 操作员和操作 空间完全隔离, 有很高的安全性, 但也造成了使用和操作的困 难。实验室大量使用的是Ⅱ级A型或B型生物安全柜, 对于这样 的生物安全柜, 保证它的防护作用和集尘能力是比较困难的。 生物安全柜的控制目的就是要在保证气流量和节能的情况下 满足集尘能力和对操作人员的有效保护。 生物安全柜通常是通过负压开口向柜内吸入气流来达到 防护目的, 对实验室工作人员来说, 生物安全柜的集尘能力是 关键。与集尘能力相关的几个因素是: 面风速、交叉通风和工 作实践。大量的研究与实践经验使人们认识到生物安全柜有 效的面风速设定值: 通用的工业标准是 0.3～ 0.5m/s。但很多研 究指出, 在工作人员操作生物安全柜时, 合适的面风速为0.4～ 0.5m/s, 在这样的面风速时, 生物安全柜能够最大限度地遏制 污染泄漏。而一旦面风速超过0.6m/s时, 它会在生物安全柜内 造成过大的湍流, 这不仅危及到生物安全柜的集尘能力而且 还造成了很大的能源消耗。而在生物安全柜未占用时(无人操 作),0.3m/s的面风速可以保证生物安全柜的集尘能力。现在很 多设施中,0.5m/s被接受作为安全运行标准。下面的研究表明, 0.5m/s的面风速要求是因为操作人员的存在和移动对集尘效 果的影响。 ASHRAE( 美国热工、制冷与空调协会) 论文集中关于实 验室检验和测试的CH-99-09发表了一篇题为“生物安全柜占用与未占用时的集尘能力测试”论文。文中的研究提出了有关 未占用生物安全柜在面风速减小到60fpm的情况下运行时能 够包容有害气体。占用的生物安全柜则需要较高的流速, 以使 生物安全柜正确集尘。 在1991年 国 际 通 风 会 议 上, 来 自 Stockholm 大 学 的 BengtLjungvist 的研究表明: 与人员静止或采用人的模型相比, 操作人员在生物安全柜前的动态移动显著地影响了生物安全 柜的集尘能力(见图1[3])。图中表明: 操作人员的移动在面风速 为80～ 100fpm(0.4～ 0.5m/s)时对集尘几乎没有影响, 但在 80fpm (0.4m/s) 以下时会有扰动影响。而没有操作人员移动,60fpm (0.3m/s)时, 一般性集尘可实现。 ASHRAE11095 测试用来测试 生物安全柜的集尘 能力。这是一个静 态测试, 通过示踪 气体从生物安全柜 中放出, 同时使用 人造模型对呼吸区 域做测试。在人造 模型处感知的示踪 气体的量来确定生 物安全柜的集尘能 力。当然, 此种测试并不能保证生物安全柜在实际运行(动态) 条件下的集尘能力。人员移动、高送风交叉通风和操作者工作 习惯都是影响集尘能力的因素。尽管ASHRAE和DIN都使用了 人造模型, 要定量描述动态状态下的集尘能力还是困难的。但 是, 动态条件下, 直观的烟气测试, 确实表明了人员操作与面 风速与生物安全柜集尘能力之间的相关性。如: 人员在生物安 全柜前的走动和手的移动测试, 显示了0.5m/s面风速相对于 0.3m/s面风速, 集尘能力有较大的改善。 可以看出, 生物安全柜在工作时保持0.5m/s的面风速, 或生物安全柜在未被占用时保持0.3m/s的面风速, 可以较好地保 证生物安全柜集尘能力和保护作用。因此, 对生物安全柜的面 风速进行控制, 使生物安全柜相对于实验室保持负压是生物 安全柜控制的关键点。