论生物安全柜流入风速的现场测试

宋金辉¹    陈群飞¹    金晖¹     周维华²

（1.熙迈（上海）检测技术服务有限公司，上海市 邮编201201 ；

2. 上海瑞仰净化装备有限公司，上海市 邮编 201801）

摘  要： 通过测试同一台生物安全柜的流入风速，发现不同的方法所得出的结论是有差异的：

1 ，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；

2 ，流入气流测试时，风速仪探头角度会影响结论； 

3 ，测量面的选取偏差会严重影响结果的判定。试验结论可对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；流入风速检测；

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 3 方检测机构经现场非抽样检测后进行。然而，在其中一个关键参数流入风速的测试时，检测结果经常会接受来自生产商的质疑，有时同一台生物安全柜会出现不同的判定结果。究其原因：1 ，由于国标建议的不同方法之间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； 3 ，更由于国标极其严苛的± 0.025的允许误差限度。本文旨在发现现行主要标准YY0569 II级生物安全柜 推荐方法或未明确的操作细节所引入的误差因素，从而在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) YY0569-2011 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为最早，在上世纪70 年代就已经出现，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：

表1  主要检测参数

   表注：其中1~4项为最为必检项，直接影响着生物安全柜的主要功能：保护操作人员；保护所操作的样品。

1.1  流入风速测试国标推荐方法

    以国内主流标准YY0569-2011(现行版) 为准，国标提供了4种方法：风量计法（见图1 ）、 风速仪测排气气流流速（下文简称排气法， 见图 2）、限制前窗高度风速仪测前窗气流流速（下文简称限高法， 见图 3）、风速仪测前窗气流流速（下文简称前窗法，见图 4 ）

图1  风量计法

图2  风速仪测排气气流流速

图3风速仪测前窗气流流速（限制前窗高度）

图4风速仪测前窗气流流速（前窗操作高度）

1.2  4种国标推荐方法的优异

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

（2） 排风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3方检测机构使用。

2  试验

2.1 试验设计思路

（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是有巨大差异的；

（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，试验后阶段也会设计试验说明忽视测量面会对结果造成多大的差异。不同测量面差异见图5 ，图6，图7：

    图5 国标规定的测量面      图 6 测量面偏内侧       图 7测量面偏外侧

    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中，哪种方法更适用于常规检测；

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

   在同一台性能稳定的生物安全柜上进行如下试验：

生物安全柜选取：上海瑞仰净化装备有限公司生产的A2型生物安全柜

试验1，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）

I.   风量计法（结果作为基准）测试流入风速

II.  排气法测试流入风速

III. 限高前窗法测试流入风速

IV.  前窗法测试流入风速

试验2，风速仪热敏探头不同测量角度测试流入风速（因限高前窗法数据较稳定，选用限高前窗法）

I. 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

        图8 探头测量窗与测量面平行      图 9 探头测量窗与测量面呈倾斜45°夹角

II. 探头测量窗与测量面呈倾斜45°夹角测试流入风速，如图 9

试验3，不同测量面测试流入风速（前窗法）

I.  标准测量面测试流入风速（与试验1.4共享同一组数据）

II. 测量面向里5cm测试流入风速

III. 测量面向外5cm测试流入风速

2.3 试验结果

试验结果见表2~表 8 ：

表4  限高前窗法试验结果

表5  前窗法试验结果

表6  风速仪探头45°夹角试验结果

表7  测量面向内侧偏离试验结果

表8  测量面向外侧偏离试验结果

2.4 试验结果总结

试验结果总结如下表9

表9  试验结果总结

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的限度± 0.025m/s ，其中限高前窗法偏差最大，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± 0.025m/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± 0.025m/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进行。

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）技术标准：YY0569-2011 II 级生物安全柜[S]。

（2）技术标准：NSF/ANSI 49-2018 Biosafety Cabinetry: Design, Construction, Performance, and Field Certification[S]。

（3）技术标准：EN 12469-2000 Biotechnology - Performance criteria for microbiological safety cabinets [S]。

作者简介： 宋金辉（ 1982 ），男，山西，中级职称，主要从事合规性检测验证技术的研究及开发。

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