上海熙邁 - GMP合規(guī)性檢測驗(yàn)證服務(wù)機(jī)構(gòu)
全國服務(wù)熱線400-088-5153
宋金輝1 陳群飛1 金暉1 周維華2
（1.熙邁（上海）科技服務(wù)有限公司，上海市 郵編201201 ；
2. 上海瑞仰凈化裝備有限公司，上海市 郵編 201801）
摘 要： 通過測試同一臺生物安全柜的流入風(fēng)速，發(fā)現(xiàn)不同的方法所得出的結(jié)論是有差異的：
1 ，使用國標(biāo)推薦的 4種檢測方法，所得結(jié)果存在影響結(jié)論的差異；
2 ，流入氣流測試時，風(fēng)速儀探頭角度會影響結(jié)論；
3 ，測量面的選取偏差會嚴(yán)重影響結(jié)果的判定。試驗(yàn)結(jié)論可對今后的檢測過程提供數(shù)據(jù)參考，以便提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，減少爭議。
關(guān)鍵詞：生物安全柜；流入風(fēng)速檢測；
0 引言
20世紀(jì)初期，出于保護(hù)試驗(yàn)操作人員和 /或樣品的目的，生物安全柜問世， SARS大爆發(fā)后中國開始大量生產(chǎn)采購生物安全柜。時至今日，生物安全柜已經(jīng)應(yīng)用于對操作環(huán)境有要求的各行各業(yè)，包括醫(yī)院，疾控，實(shí)驗(yàn)室。不合格的生物安全柜不僅保護(hù)性能下降，更嚴(yán)重的是會造成交叉污染及實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染等。合格與否的判定一般由第 3 方檢測機(jī)構(gòu)經(jīng)現(xiàn)場非抽樣檢測后進(jìn)行。然而，在其中一個關(guān)鍵參數(shù)流入風(fēng)速的測試時，檢測結(jié)果經(jīng)常會接受來自生產(chǎn)商的質(zhì)疑，有時同一臺生物安全柜會出現(xiàn)不同的判定結(jié)果。究其原因：1 ，由于國標(biāo)建議的不同方法之間會造成數(shù)據(jù)結(jié)果的不同； 2，操作細(xì)節(jié)，如探頭測量角度、風(fēng)速測量面等的操作誤差； 3 ，更由于國標(biāo)極其嚴(yán)苛的± 0.025的允許誤差限度。本文旨在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行主要標(biāo)準(zhǔn)YY0569 II級生物安全柜 推薦方法或未明確的操作細(xì)節(jié)所引入的誤差因素，從而在后續(xù)的檢測過程中少一些爭議，多一些準(zhǔn)確的結(jié)果。
1 現(xiàn)行生物安全柜的檢測標(biāo)準(zhǔn)
目前國內(nèi)針對生物安全柜的檢測參照的標(biāo)準(zhǔn)有3個：
(1) YY0569-2011 II級生物安全柜（中國主流執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)）；
(2) NSF/ANSI 49-2018 Biosafety Cabinetry: Design, Construction, Performance, and Field Certification（美國標(biāo)準(zhǔn)）
(3) EN 12469-2000 Biotechnology - Performance criteria for microbiological safety cabinets (歐盟標(biāo)準(zhǔn))
其中，NSF/ANSI 49為最早，在上世紀(jì)70 年代就已經(jīng)出現(xiàn)，被公認(rèn)為目前生物安全柜領(lǐng)域最完善的標(biāo)準(zhǔn)。主要檢測參數(shù)如表1：
表1 主要檢測參數(shù)
|
性能直接影響參數(shù) |
操作人員舒適性及安全性參數(shù) |
||
| 1 |
下降風(fēng)速測試 |
10 |
光照強(qiáng)度 |
| 2 | 流入風(fēng)速測試 | 11 |
震動 |
| 3 |
氣流煙霧模型測試 |
12 |
噪聲 |
| 4 |
高效過濾器泄漏測試 |
13 |
噪聲 |
| 5 |
安裝場地評估 |
14 |
接地電阻 |
| 6 |
報警功能 |
15 |
極性 |
| 7 |
風(fēng)機(jī)連鎖控制 |
|
|
| 8 |
排風(fēng)系統(tǒng)性能 |
|
|
| 9 |
柜體完整性測試（僅針對正壓型柜體） |
|
|
表注：其中1~4項(xiàng)為最為必檢項(xiàng)，直接影響著生物安全柜的主要功能：保護(hù)操作人員；保護(hù)所操作的樣品。
1.1 流入風(fēng)速測試國標(biāo)推薦方法
以國內(nèi)主流標(biāo)準(zhǔn)YY0569-2011(現(xiàn)行版) 為準(zhǔn)，國標(biāo)提供了4種方法：風(fēng)量計法（見圖1 ）、 風(fēng)速儀測排氣氣流流速（下文簡稱排氣法， 見圖 2）、限制前窗高度風(fēng)速儀測前窗氣流流速（下文簡稱限高法， 見圖 3）、風(fēng)速儀測前窗氣流流速（下文簡稱前窗法，見圖 4 ）
圖1 風(fēng)量計法
圖2 風(fēng)速儀測排氣氣流流速
圖3風(fēng)速儀測前窗氣流流速（限制前窗高度）
圖4風(fēng)速儀測前窗氣流流速（前窗操作高度）
1.2 4種國標(biāo)推薦方法的優(yōu)異
（1） 風(fēng)量計法最為準(zhǔn)確，復(fù)現(xiàn)性也最高，但由于檢測用的風(fēng)量計體積龐大，攜帶不方便；
（2） 排風(fēng)法用熱敏式風(fēng)速儀作為檢測工具，需要通過公式計算倒推出流入風(fēng)速，是最不直接的方法；
（3） 限高法操作簡便，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，測量點(diǎn)數(shù)少，多為生物安全柜生產(chǎn)商使用；
（4） 前窗法用熱敏式風(fēng)速儀作為檢測工具，方法標(biāo)準(zhǔn)操作簡便，多為第3方檢測機(jī)構(gòu)使用。
2 試驗(yàn)
2.1 試驗(yàn)設(shè)計思路
（1） 檢測過程中發(fā)現(xiàn)雖然都是國標(biāo)推薦的方法，但使用不同的方法所得的結(jié)果是有差異的，更為嚴(yán)重的是這種差異會直接影響結(jié)論的判定；
（2） 國標(biāo)中未對風(fēng)速儀熱敏探頭的測量角度有規(guī)定，但以往的測試經(jīng)驗(yàn)說明不同的測試角度所得的結(jié)果是有巨大差異的；
（3） 國標(biāo)對測量面有要求，但檢測操作過程中通常會忽視測量面的概念，試驗(yàn)后階段也會設(shè)計試驗(yàn)說明忽視測量面會對結(jié)果造成多大的差異。不同測量面差異見圖5 ，圖6，圖7：
圖5 國標(biāo)規(guī)定的測量面 圖 6 測量面偏內(nèi)側(cè) 圖 7測量面偏外側(cè)
本試驗(yàn)的目的是通過在同一臺生物安全柜上，設(shè)計不同的比對試驗(yàn)，來說明在流入氣流的測試中：
1，國標(biāo)推薦的幾種不同方法中，哪種方法更適用于常規(guī)檢測；
2，測量時風(fēng)速儀熱敏探頭的哪種測量角度更合理；
3，測量面的偏差會對結(jié)果造成多大的差異。
2.2 試驗(yàn)設(shè)計
在同一臺性能穩(wěn)定的生物安全柜上進(jìn)行如下試驗(yàn)：
生物安全柜選?。荷虾Ｈ鹧鰞艋b備有限公司生產(chǎn)的A2型生物安全柜
試驗(yàn)1，國標(biāo)推薦的 4種方法測試流入風(fēng)速（為排除其他因素造成的干擾，風(fēng)速儀熱敏探頭的測量角度統(tǒng)一為與測量面平行，測量面為國標(biāo)要求的測量面）
I. 風(fēng)量計法（結(jié)果作為基準(zhǔn)）測試流入風(fēng)速
II. 排氣法測試流入風(fēng)速
III. 限高前窗法測試流入風(fēng)速
IV. 前窗法測試流入風(fēng)速
試驗(yàn)2，風(fēng)速儀熱敏探頭不同測量角度測試流入風(fēng)速（因限高前窗法數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，選用限高前窗法）
I. 探頭測量窗與測量面平行測試流入風(fēng)速 （與試驗(yàn)1.4共享同一組數(shù)據(jù)）如圖 8
圖8 探頭測量窗與測量面平行 圖 9 探頭測量窗與測量面呈傾斜45°夾角
II. 探頭測量窗與測量面呈傾斜45°夾角測試流入風(fēng)速，如圖 9
試驗(yàn)3，不同測量面測試流入風(fēng)速（前窗法）
I. 標(biāo)準(zhǔn)測量面測試流入風(fēng)速（與試驗(yàn)1.4共享同一組數(shù)據(jù)）
II. 測量面向里5cm測試流入風(fēng)速
III. 測量面向外5cm測試流入風(fēng)速
2.3 試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)結(jié)果見表2~表 8 ：
表4 限高前窗法試驗(yàn)結(jié)果
|
試驗(yàn)1.3 |
操作口長度（m）： |
1.4 |
||||||||||
|
操作口高度（m）： |
0.2 |
|||||||||||
|
限制高度（m）： |
0.1 |
|||||||||||
|
風(fēng)速儀修正公式： |
y=0.957x-0.001 |
|||||||||||
|
備注：風(fēng)速儀精度較高，需要根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正 |
||||||||||||
|
計算公式： |
計算流入風(fēng)速=限高風(fēng)量 /操作口面積 |
|||||||||||
|
測試值（m/s） |
1.29 |
1.33 |
1.34 |
1.24 |
1.23 |
1.20 |
1.18 |
|||||
|
修正值（m/s） |
1.24 |
1.28 |
1.29 |
1.19 |
1.18 |
1.15 |
1.13 |
|||||
|
測試值（m/s） |
1.24 |
1.23 |
1.22 |
1.20 |
1.18 |
1.20 |
|
|||||
|
修正值（m/s） |
1.19 |
1.18 |
1.17 |
1.15 |
1.13 |
1.15 |
|
|||||
|
平均值： |
1.19 |
|||||||||||
|
計算流入風(fēng)速: |
0.59 |
|||||||||||
表5 前窗法試驗(yàn)結(jié)果
|
試驗(yàn)1.4 |
操作口長度（m）： |
1.4 |
||||||||||
|
操作口高度（m）： |
0.2 |
|||||||||||
|
風(fēng)速儀修正公式： |
y=0.957x-0.001 |
|||||||||||
|
備注：風(fēng)速儀精度較高，需要根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正 |
||||||||||||
|
計算公式： |
計算流入風(fēng)速=風(fēng)速平均值 |
|||||||||||
|
測試值（m/s） |
0.17 |
0.14 |
0.18 |
0.15 |
0.17 |
0.14 |
0.13 |
|||||
|
修正值（m/s） |
0.16 |
0.13 |
0.17 |
0.14 |
0.16 |
0.13 |
0.12 |
|||||
|
測試值（m/s） |
0.13 |
0.19 |
0.13 |
0.16 |
0.19 |
0.17 |
|
|||||
|
修正值（m/s） |
0.12 |
0.18 |
0.12 |
0.15 |
0.18 |
0.16 |
|
|||||
|
測試值（m/s） |
0.87 |
0.92 |
0.87 |
0.93 |
0.88 |
0.89 |
0.96 |
|||||
|
修正值（m/s） |
0.83 |
0.88 |
0.83 |
0.89 |
0.84 |
0.85 |
0.92 |
|||||
|
測試值（m/s） |
0.86 |
0.93 |
1.03 |
0.95 |
1.07 |
1.22 |
|
|||||
|
修正值（m/s） |
0.82 |
0.89 |
0.98 |
0.91 |
1.02 |
1.17 |
|
|||||
|
平均值： |
0.53 |
|||||||||||
|
計算流入風(fēng)速: |
0.53 |
|||||||||||
表6 風(fēng)速儀探頭45°夾角試驗(yàn)結(jié)果
|
試驗(yàn)2.2 |
操作口長度（m）： |
1.4 |
||||||||||
|
操作口高度（m）： |
0.2 |
|||||||||||
|
風(fēng)速儀修正公式： |
y=0.957x-0.001 |
|||||||||||
|
備注：風(fēng)速儀精度較高，需要根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正 |
||||||||||||
|
計算公式： |
計算流入風(fēng)速=風(fēng)速平均值 |
|||||||||||
|
測試值（m/s） |
0.12 |
0.13 |
0.12 |
0.15 |
0.16 |
0.14 |
0.12 |
|||||
|
修正值（m/s） |
0.11 |
0.12 |
0.11 |
0.14 |
0.15 |
0.13 |
0.11 |
|||||
|
測試值（m/s） |
0.09 |
0.09 |
0.08 |
0.07 |
0.10 |
0.11 |
|
|||||
|
修正值（m/s） |
0.08 |
0.08 |
0.07 |
0.06 |
0.09 |
0.10 |
|
|||||
|
測試值（m/s） |
1.21 |
1.08 |
1.11 |
1.08 |
0.97 |
0.97 |
1.02 |
|||||
|
修正值（m/s） |
1.16 |
1.04 |
1.07 |
1.04 |
0.93 |
0.93 |
0.98 |
|||||
|
測試值（m/s） |
0.99 |
1.05 |
0.99 |
1.00 |
1.04 |
1.20 |
|
|||||
|
修正值（m/s） |
0.95 |
1.01 |
0.95 |
0.96 |
1.00 |
1.15 |
|
|||||
|
平均值： |
0.56 |
|||||||||||
|
計算流入風(fēng)速: |
0.56 |
|||||||||||
表7 測量面向內(nèi)側(cè)偏離試驗(yàn)結(jié)果
|
試驗(yàn)3.2 |
操作口長度（m）： |
1.4 |
||||||||||
|
操作口高度（m）： |
0.2 |
|||||||||||
|
測量面向里（cm）： |
5 |
|||||||||||
|
風(fēng)速儀修正公式： |
y=0.957x-0.001 |
|||||||||||
|
備注：風(fēng)速儀精度較高，需要根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正 |
||||||||||||
|
計算公式： |
計算流入風(fēng)速=風(fēng)速平均值 |
|||||||||||
|
測試值（m/s） |
0.19 |
0.19 |
0.11 |
0.11 |
0.10 |
0.09 |
0.12 |
|||||
|
修正值（m/s） |
0.18 |
0.18 |
0.10 |
0.10 |
0.09 |
0.09 |
0.11 |
|||||
|
測試值（m/s） |
0.09 |
0.12 |
0.11 |
0.12 |
0.10 |
0.13 |
|
|||||
|
修正值（m/s） |
0.09 |
0.11 |
0.10 |
0.11 |
0.09 |
0.12 |
|
|||||
|
測試值（m/s） |
0.93 |
0.98 |
0.87 |
0.81 |
0.79 |
0.76 |
0.68 |
|||||
|
修正值（m/s） |
0.89 |
0.94 |
0.83 |
0.77 |
0.76 |
0.73 |
0.65 |
|||||
|
測試值（m/s） |
0.77 |
0.73 |
0.78 |
0.81 |
0.82 |
0.91 |
|
|||||
|
修正值（m/s） |
0.74 |
0.70 |
0.75 |
0.77 |
0.78 |
0.87 |
|
|||||
|
平均值： |
0.45 |
|||||||||||
|
計算流入風(fēng)速: |
0.45 |
|||||||||||
表8 測量面向外側(cè)偏離試驗(yàn)結(jié)果
|
試驗(yàn)3.3 |
操作口長度（m）： |
1.4 |
||||||||||
|
操作口高度（m）： |
0.2 |
|||||||||||
|
測量面向外（cm）： |
5 |
|||||||||||
|
風(fēng)速儀修正公式： |
y=0.957x-0.001 |
|||||||||||
|
備注：風(fēng)速儀精度較高，需要根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正 |
||||||||||||
|
計算公式： |
計算流入風(fēng)速=風(fēng)速平均值 |
|||||||||||
|
測試值（m/s） |
0.26 |
0.21 |
0.20 |
0.21 |
0.20 |
0.19 |
0.21 |
|||||
|
修正值（m/s） |
0.25 |
0.20 |
0.19 |
0.20 |
0.19 |
0.18 |
0.20 |
|||||
|
測試值（m/s） |
0.23 |
0.23 |
0.21 |
0.24 |
0.29 |
0.32 |
|
|||||
|
修正值（m/s） |
0.22 |
0.22 |
0.20 |
0.23 |
0.28 |
0.31 |
|
|||||
|
測試值（m/s） |
0.97 |
1.01 |
0.97 |
0.95 |
1.04 |
1.07 |
1.01 |
|||||
|
修正值（m/s） |
0.93 |
0.97 |
0.93 |
0.91 |
0.99 |
1.02 |
0.97 |
|||||
|
測試值（m/s） |
1.05 |
0.96 |
1.01 |
0.97 |
1.03 |
1.11 |
|
|||||
|
修正值（m/s） |
1.00 |
0.92 |
0.97 |
0.93 |
0.98 |
1.06 |
|
|||||
|
平均值： |
0.45 |
|||||||||||
|
計算流入風(fēng)速: |
0.59 |
|||||||||||
2.4 試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)
試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下表9
表9 試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)
|
試驗(yàn)序號 |
試驗(yàn)名稱 |
試驗(yàn)結(jié)果（m/s） |
偏差（m/s） |
|
|
方法比較 |
||||
|
1．1 |
風(fēng)量計法 |
0.53 |
/ |
|
|
1．2 |
排氣法 |
0.50 |
-0.03 |
|
|
1．3 |
限高前窗法 |
0.59 |
+0.06 |
|
|
1．4 |
前窗法 |
0.53 |
0 |
|
|
探頭角度比較 |
||||
|
2．1 |
探頭測量窗與測量面平行 |
0.53 |
0 |
|
|
2．2 |
探頭測量窗與測量面呈傾斜45 °夾角 |
0.56 |
0.03 |
|
|
測量面比較 |
||||
|
3．1 |
標(biāo)準(zhǔn)測量面 |
0.53 |
0 |
|
|
3．2 |
測量面向里5cm |
0.45 |
-0.08 |
|
|
3．3 |
測量面向外5cm |
0.59 |
0.06 |
|
2.5 結(jié)論
結(jié)論 1：國標(biāo)方法中第 4 種方法（前窗法）最為準(zhǔn)確，與風(fēng)量計法結(jié)果一致，其他方法的偏差均已超過判定標(biāo)準(zhǔn)的限度± 0.025m/s ，其中限高前窗法偏差最大，但數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，在規(guī)定好修正系數(shù)后可以使用。排氣法產(chǎn)生的誤差足以導(dǎo)致誤判不推薦使用。
結(jié)論2 ：探頭傾斜產(chǎn)生的偏差已經(jīng)超過± 0.025m/s的限度，足以導(dǎo)致誤判，所以檢測過程中要注意保持探頭角度不變。
結(jié)論 3：測量面的差異造成的結(jié)果偏差遠(yuǎn)超± 0.025m/s 的限度，足以導(dǎo)致嚴(yán)重誤判，所以檢測過程中要注意測量面嚴(yán)格按照國標(biāo)要求進(jìn)行。
3 結(jié)語
通過試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，在生物安全柜的流入氣流檢測中，國標(biāo)所推薦的方法有一個優(yōu)選次序；同時檢測過程中的一些細(xì)節(jié)，如探頭測量角度、測量面的選取都會影響測試結(jié)果和結(jié)論，應(yīng)在檢測過程中加以注意。
[參考文獻(xiàn)]
（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：YY0569-2011 II 級生物安全柜[S]。
（2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：NSF/ANSI 49-2018 Biosafety Cabinetry: Design, Construction, Performance, and Field Certification[S]。
（3）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：EN 12469-2000 Biotechnology - Performance criteria for microbiological safety cabinets [S]。
作者簡介： 宋金輝（ 1982 ），男，山西，中級職稱，主要從事合規(guī)性檢測驗(yàn)證技術(shù)的研究及開發(fā)。
郵寄地址：浦東新區(qū)上豐路977號1 幢 B座201 室 郵編： 201201
收件人： 宋金輝 手機(jī)：13564089747
郵箱：john.song@cma-lab.com
本文標(biāo)簽： 生物安全柜流入風(fēng)速
服務(wù)熱線：400-088-5153
地址：上海市浦東新區(qū)曹路鎮(zhèn)川沙路669號
聯(lián)系郵箱：chenjiang@duoningbio.com
熙邁手機(jī)官網(wǎng)
技術(shù)咨詢客服
銷售咨詢客服
滬公網(wǎng)安備 31011502017010號