胡良勇

廣州市計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研究院，廣東廣州 510030

生物安全柜高效過(guò)濾器完整性測(cè)試與分析

胡良勇

廣州市計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研究院，廣東廣州 510030

高效過(guò)濾的完整性是生物安全柜安全使用的重要性能，也是操作使用者高度關(guān)注和檢測(cè)過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)生物安全柜高效過(guò)濾的完整性的測(cè)試和分析、評(píng)價(jià)，為《生物安全柜檢測(cè)/校準(zhǔn)方法研究》課題研究和《生物安全柜性能測(cè)評(píng)方法》的制定提供技術(shù)支持，從而保證在用生物安全柜的安全、可靠。

生物安全柜；高效過(guò)濾；測(cè)試分析；氣溶膠；生物危險(xiǎn)粒子

本文導(dǎo)讀 >>

課題背景：《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》和《質(zhì)檢總局“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》已明確將生物安全保障列入《綱要》領(lǐng)域及其優(yōu)先主題。為此，國(guó)家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫總局給我院下達(dá)了《生物安全柜檢測(cè)/校準(zhǔn)方法研究》的科技計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2008QK285）；同時(shí)廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局也給我院下達(dá)了《生物安全柜性能測(cè)評(píng)方法》地方標(biāo)準(zhǔn)制定的計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：〔2008〕354-26)。主要是確立生物安全柜檢測(cè)項(xiàng)目和技術(shù)要求，并選擇合適精度和準(zhǔn)確度的、可溯源的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)器；制定生物安全柜性能測(cè)評(píng)的標(biāo)準(zhǔn)方法。

術(shù)語(yǔ)解析：生物安全柜（Biological safety cabinets，BSCs）是防止實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中含有危害性或未知性生物氣溶膠散逸的空氣凈化安全裝置。

評(píng)價(jià)：本方法的應(yīng)用將使生物安全柜檢測(cè)方法和技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)規(guī)范統(tǒng)一，保證了生物安全柜使用的安全和有效，同時(shí)，保護(hù)環(huán)境的安全。具有良好的應(yīng)用前景，將會(huì)產(chǎn)生重大的社會(huì)效益。

生物安全柜的高效空氣粒子過(guò)濾器，簡(jiǎn)稱(chēng)高效過(guò)濾器(HEPA)，是一種具有延伸/皺褶介質(zhì)過(guò)濾膜的干燥型過(guò)濾器。它主要目的是過(guò)濾流入安全柜工作區(qū)的空氣里的灰塵等微粒，確保安全柜里的空氣達(dá)到一定的潔凈度；以及將試驗(yàn)操作過(guò)程中樣品產(chǎn)生的氣溶膠等危險(xiǎn)粒子過(guò)濾掉，達(dá)到保護(hù)樣品，避免樣品間的交叉污染和防止生物危險(xiǎn)粒子對(duì)試驗(yàn)操作者損害的目的[1]。同時(shí)也避免試驗(yàn)操作過(guò)程中樣品產(chǎn)生的氣溶膠等危險(xiǎn)粒子直接排放到環(huán)境中去，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。生物安全柜高效過(guò)濾器的濾膜是一種一次性使用的過(guò)濾設(shè)施，需定期檢測(cè)，一有泄漏必須更換，否則，就會(huì)造成生物危險(xiǎn)。因此，生物安全柜高效過(guò)濾的有效性和完整性是衡量生物安全柜的重要性能指標(biāo)。

我院為了完成國(guó)家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫總局立項(xiàng)的《生物安全柜檢測(cè)/校準(zhǔn)方法研究》科技計(jì)劃項(xiàng)目，以及廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《生物安全柜性能測(cè)評(píng)方法》地方標(biāo)準(zhǔn)制定的任務(wù)，也為了獲取更多的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)。采用了三種不同介質(zhì)材料（1.5%KI 、0.9%NaCl、10%C6H12O6·H2O）產(chǎn)生的氣溶膠發(fā)生方法進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)用這三種不同介質(zhì)材料產(chǎn)生的氣溶膠，對(duì)生物安全柜過(guò)濾進(jìn)行完整性的實(shí)際測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為生物安全柜的安全使用提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 測(cè)試儀器和方法

1.1 測(cè)試儀器

⑴ 氣溶膠發(fā)生器 用以產(chǎn)生多分散、高濃度氣溶膠，可用不同材料（如：PSL、DOP、硅油、鹽、糖等）產(chǎn)生氣溶膠；氣溶膠粒子直徑在0.01~2μm范圍之間。

⑵ 氣溶膠光度計(jì) 傳感器類(lèi)型：90°光散射儀，670μm波長(zhǎng)激光管；氣溶膠濃度測(cè)量范圍：0.001~20mg/m3；零點(diǎn)穩(wěn)定性：24h±0.001 mg/m3。

1.2 測(cè)試方法

打開(kāi)生物安全柜的風(fēng)機(jī)和燈，去掉過(guò)濾器的擴(kuò)散裝置和保護(hù)蓋。安放并開(kāi)啟氣溶膠發(fā)生器，按生產(chǎn)廠家設(shè)置的氣溶膠的導(dǎo)入位置，將氣溶膠導(dǎo)入安全柜，使氣溶膠產(chǎn)生且均勻分布在高效過(guò)濾器的上游氣流。廠商未設(shè)置氣溶膠導(dǎo)入位置的，則導(dǎo)入氣溶膠的方式應(yīng)該確保其在安全柜氣流中充分混合[2]。

打開(kāi)氣溶膠光度計(jì)， 對(duì)高效過(guò)濾器含有氣溶膠的上游氣流進(jìn)行取樣，該氣溶膠濃度應(yīng)不小于10mg/m3。

將氣溶膠光度計(jì)探測(cè)口放在被測(cè)試面上距測(cè)試面不超過(guò)25mm，以小于50mm/s的掃描速率移動(dòng)，使探針掃測(cè)過(guò)高效過(guò)濾器的整個(gè)下游氣流一側(cè)和每個(gè)組合過(guò)濾片的邊緣，掃測(cè)路線應(yīng)略微重疊。圍繞整個(gè)過(guò)濾器外圍、沿組合過(guò)濾片和框架的連接處以及圍繞過(guò)濾器和設(shè)備之間的密封處仔細(xì)測(cè)試[3]。

對(duì)于經(jīng)管道排氣的安全柜，不能進(jìn)行排氣過(guò)濾器的掃描檢測(cè)，過(guò)濾器下游氣流中氣溶膠濃度的檢測(cè)是在下游氣流的管道上鉆一直徑大約10mm的孔，將帶有硬管光度計(jì)探測(cè)口插入孔中進(jìn)行檢測(cè)[4]。

2 測(cè)試結(jié)果

受我市某職業(yè)病防治院的委托，對(duì)該院在用的12臺(tái)生物安全柜（其中Ⅱ級(jí)4臺(tái)，Ⅲ級(jí)8臺(tái)）的高效過(guò)濾的完整性進(jìn)行檢測(cè)。

目前，對(duì)生物安全柜高效過(guò)濾的完整性測(cè)試主要依據(jù)是YY0569-2005《生物安全柜》醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合歐盟 的EN12469:2000《Biotechnology-Performance Criteria for Microbiological Safety Cabinets》等技術(shù)要求[5,6]。用三種不同介質(zhì)材料產(chǎn)生的氣溶膠，對(duì)這12臺(tái)生物安全柜高效過(guò)濾的完整性進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表 1 高效過(guò)濾完整性檢測(cè)數(shù)據(jù)

3 分析與討論

從表1可看出，用1.5%KI 、0.9%NaCl、10%C6H12O6·H2O三種不同氣溶膠介質(zhì)材料，測(cè)試結(jié)果的一致性較好。因此這三種材料作為生物安全柜高效過(guò)濾完整性和有效性測(cè)量是比較實(shí)用的氣溶膠介質(zhì)材料。其中，我們認(rèn)為首選0.9%NaCl，因?yàn)樗粌H比較容易獲得、價(jià)格低廉，而且對(duì)高效過(guò)濾器濾膜的損傷也較小。

依據(jù)YY0569-2005《生物安全柜》醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生物安全柜高效過(guò)濾完整性I~III級(jí)可掃描檢測(cè)過(guò)濾器的滲透物在任何點(diǎn)的漏過(guò)率不得超過(guò)0.01%，不可掃描檢測(cè)過(guò)濾器檢測(cè)點(diǎn)的漏過(guò)率不得超過(guò)0.005%[2]的技術(shù)要求。以上檢測(cè)的12臺(tái)生物安全柜均不合格。根據(jù)使用的實(shí)際狀況以及結(jié)合其它檢測(cè)結(jié)果（如：細(xì)菌培養(yǎng)法），并借鑒其它技術(shù)文獻(xiàn)報(bào)道[7]，我們?cè)谥贫ā渡锇踩裥阅軠y(cè)評(píng)方法》廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將生物安全柜高效過(guò)濾完整性的技術(shù)要求調(diào)整為：可掃描檢測(cè)過(guò)濾器的滲透物在任何點(diǎn)的漏過(guò)率不得超過(guò)0.02%，不可掃描檢測(cè)過(guò)濾器檢測(cè)點(diǎn)的技術(shù)要求漏過(guò)率不得超過(guò)0.01%。根據(jù)這一測(cè)評(píng)的技術(shù)要求，所檢測(cè)的12臺(tái)生物安全柜中，有6臺(tái)檢測(cè)結(jié)果符合要求，其余的檢測(cè)結(jié)果均有一定程度的超差，不符合要求。其中2號(hào)柜、4號(hào)柜高效過(guò)濾的完整性略超差；經(jīng)調(diào)查這2臺(tái)柜已使用了三年，未進(jìn)行過(guò)高效過(guò)濾器的更換。更換新的高效過(guò)濾器后，檢測(cè)漏過(guò)率為0.01%。9號(hào)柜、10號(hào)柜和11號(hào)柜高效過(guò)濾器檢測(cè)漏過(guò)率在10%~30%之間，這三臺(tái)柜已使用了約五年，并且使用頻率高，未進(jìn)行過(guò)高效過(guò)濾器的更換，經(jīng)查其高效過(guò)濾器的濾膜有一定程度的老化，膜上部有裂紋。在隨后進(jìn)行的柜體防泄漏檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)，無(wú)法加壓到500Pa。因而，判定這三臺(tái)生物安全柜為不合格，更換新的高效過(guò)濾器后，檢測(cè)漏過(guò)率均為0.01%。12號(hào)柜高效過(guò)濾器檢測(cè)漏過(guò)率在60%以上，這臺(tái)柜已經(jīng)使用了十年以上，未進(jìn)行過(guò)高效過(guò)濾器的更換，經(jīng)查其高效過(guò)濾器的濾膜嚴(yán)重老化，膜上不僅布滿(mǎn)了裂紋甚至有破損。在隨后進(jìn)行柜體防泄漏檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)，無(wú)法加壓，因此判定這臺(tái)柜為嚴(yán)重不合格。又由于該柜型號(hào)較老，無(wú)合適的高效過(guò)濾器更換，因此，此柜需停止使用，作報(bào)廢處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，由于生物安全柜的廣泛應(yīng)用，其種類(lèi)繁多，質(zhì)量參差不齊；又由于存在某些質(zhì)量缺陷，尤其是缺乏高效過(guò)濾的完整性和有效性等質(zhì)量問(wèn)題，造成感染性氣溶膠或有毒有害物質(zhì)的外泄，由此帶來(lái)生物性危害[8]。因此，生物安全柜的應(yīng)用質(zhì)量安全和可靠性，已引起政府和社會(huì)各界的關(guān)注和重視，我院經(jīng)常接到用戶(hù)對(duì)生物安全柜質(zhì)量檢測(cè)的需求。因此通過(guò)對(duì)生物安全柜高效過(guò)濾完整性和有效性的測(cè)試，對(duì)生物安全柜的安全評(píng)估、維護(hù)和保養(yǎng)等將起到非常重要的作用[9]，也是生物安全的重要保障。

[1] GB19489-2004,實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),2004.

[2] YY0569-2005,生物安全柜[S].中華人民共和國(guó)醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),2005.

[3] U.S.Department of Health and Human Services, Center for Disease Control and Prevention, National Institutes of Health.Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories[M].4th ed. Washington: US Government Printing Office,1999.

[4] World Health Organization.Laboratory Biosafety Manual[K].2nd ed. Geneva:WORLD HEALTH ORGANIZATION,2003.

[5] EN12469,Biotechnology-Performance Criteria for Microbiological Safety Cabinets[S].British Standards Institution, 2000.

[6] GB19489-2008,實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求(報(bào)批稿)[S].

[7] 許鐘麟.空氣潔凈技術(shù)原理[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[8] 胡良勇.生物安全柜的性能和質(zhì)量控制[J].醫(yī)學(xué)保健器具,2008(8):18-20.

[9] 胡良勇.生物安全柜質(zhì)量管理的現(xiàn)狀分析及對(duì)策[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備,2009(2):32-34.

[10] 何欣.生物安全柜性能檢測(cè)的依據(jù)及關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)測(cè)試,2009(5):91-94.

[11] 孟春.微型高效過(guò)濾器:中國(guó)ZL2006200044787[P].2006-03-02.

Test and Analysis of the Integrity of High Efficiency Particulate Air Filter in Biological Safety Cabinets

HU Liang-yong
Guangzhou Institute of Measuring and Testing Technology, Guangzhou Guangdong 510030, China

TH789；TB9

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.05.018

1674-1633(2010)05-0054-03

2009-11-11

國(guó)家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2008QK285）；廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局地方標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃項(xiàng)目（〔2008〕354-26）。本文作者：胡良勇，高級(jí)工程師，實(shí)驗(yàn)室主任，全國(guó)臨床醫(yī)學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)委員。

作者郵箱：huliangyong2008@126.com

Abstract: The integrity of high efficiency particulate air filter (HEPA) is not only an important performance index for the safety use of biological safety cabinets (BSC), but also the frequently encountered problems which the operators have high regards to in the testing processes. The test analysis and evaluation of the integrity provide technical support for the project works of "the study of the BSC testing/calibration methods"and "the measurement methods of BSC performance", so as to ensure the safety and reliability of BSC.

Key words: biological safety cabinets (BSC);high efficiency filter;test and analysis; aerosol;biological dangerous particle