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Ⅱ级生物安全柜的现场校准方法

发布时间:2021-08-24 08:50:15人气:
1 下降气流流速的测试
依据JJF1815-2020《Ⅱ级生物安全柜校准规范》提供的参考计量特性指标,下降气流流速应在(0.25~0.40)m/s之间,流入气流流速应不小于0.38m/s(A1型)或不小于0.51m/s(A2/B1/B2/C1型)。
 
将安全柜前窗开启至标称高度,工作区上方高于前窗操作口标称高度上沿100mm的水平面上,使用不会使气流模式变形的夹具将风速仪探针准确定位在各测量点测量下降气流流速。下降气流网格或区域应满足:测量点最少应有3排或由区域限定,测量点等距分布,形成的正方形栅格应满足(100~200)mm×(100~200)mm,如图1所示;
 图1  前窗开启高度向上100mm水平面的测量点布置示意图
图1  前窗开启高度向上100mm水平面的测量点布置示意图
对于标称宽度不小于0.9m的安全柜,每排或每区域最少应有7个测量点,每个测量点重复测量3次;对于标称宽度小于0.9m的安全柜,每排或每区域最少应有4个测量点,每个测量点重复测量3次;由测试点周长界定的面积应不小于平面总面积的30%;上述正方形格栅间距不满足不小于100mm的间隔要求,每排或每区域最少应有4个等距离测量点,每个测量点重复测量3次。日常测试中发现下降气流流速项目不符合规范或标准要求的情况并不少见,一般可通过对生物安全柜的风速控制参数进行调节,使其达到符合要求的范围。不同品牌和型号的生物安全柜有各自不同的进入设置界面的方式,可以由熟悉仪器设置的有经验的仪器校准人员或由厂家协助来通过生物安全柜的控制面板对风速参数进行调节。
 
2  流入气流流速的测试
由于风量计法最为准确,复现性也最高,JJF1815-2020《Ⅱ级生物安全柜校准规范》推荐优先使用,但风量计因体积庞大携带不方便,在日常仪器校准时普遍使用风速仪法进行测试。下面以常用的风速仪法为例进行测试方法说明。将安全柜前窗开启至标称高度,用风速仪在前窗操作口平面的两排点测量气流流速,第一排在前窗操作口上沿下约开启高度25%的位置,第二排在前窗操作口上沿下约开启高度75%的位置;测量点间隔约100mm,距前窗操作口的侧边接近但不小于100mm测试,每个测量点重复测量3次,用所有测量值的平均值表示流入气流流速。
 
3  气流模式的测试
气流模式项目包括下降气流、观察窗气流、前窗操作口边缘气流和滑动窗密闭性测试,用于测试生物安全柜工作区内的气流循环路径。气流走向是否符合要求能用以判断生物安全柜工作区内是否形成了有效的气流屏障来提供各项安全保护,可以看作是对人员、产品和交叉污染保护的粗判,如图2所示。
 图2 气流模式测试
图2 气流模式测试
3.1  下降气流测试
使用烟雾发生器,将发雾管沿工作台面的中心线,在前窗操作口顶端以上100mm的高度,缓慢从安全柜的一端移动到另一端,观察烟雾流动情况,由于安全柜工作区内的下降气流,烟雾应向下流动,不应在工作区内产生漩涡回流和向上气流,无死点,且柜中无烟雾溢出。
 
3.2  观察窗气流测试
将发雾管放置在前窗观察屏后25mm,在前窗操作口顶端以上150mm高度处,缓慢从安全柜的一端移动到另一端,烟雾应向下流动,不应产生漩涡回流和向上气流,无死点,且柜中无烟雾逸出。
 
3.3  前窗操作口边缘气流测试
将发雾管从安全柜外大约35mm处,沿整个前窗操作口的周边反复经过,烟雾应向下向内,且不流入工作区。
 
3.4  滑动窗密闭性测试
将发雾管放置在前窗玻璃内距工作区顶部50mm处,沿安全柜两侧壁之间反复经过,柜中无烟雾逸出。此外,当观察窗设计为倾斜放置或上方装有照明或杀菌灯管时,容易在紧贴观察窗的部位形成下降气流的盲区,尤其需要注意。
 
4  洁净度的测试
被测生物安全柜置于正常工作条件下运行10min,洁净度的采样边界距离内表面或前窗100mm,尘埃粒子计数器的采样口置于工作台面向上200mm高度位置,至少检测5个点,每个采样点重复采样3次,最小采样量为8.5L/次。当洁净度不符合要求时,可结合高效过滤器检漏和气流模式项目的仪器校准结果来判断颗粒物超标是来源于高效过滤器的失效还是来源于工作区气流方向的紊乱。一般情况下,可通过增加自净时间和使用75%酒精擦拭等方法达到使用要求。
 
5  照度的测试
在安全柜工作台面上,沿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300mm,与侧壁最小距离为150mm,至少检测5个点;关掉安全柜的照明灯,使用照度计从一侧起依次在各测量点测量背景照度,每个测量点重复测量3次;打开安全柜的照明灯,启动风机,依次在各测量点测量照度,每个测量点重复测量3次。在日常测试中,照度项目的不合格率是最高的,使用一年以上的安全柜普遍存在照度数值偏低的问题,反映出使用者对自身保护的不重视。一般通过更换照明灯,可达到使用要求。
 
6  噪声的测试
打开安全柜照明灯及风机,在正常工作状态下,在安全柜前面中心水平向外300mm,且距工作台面380mm高度处测量噪声,重复测量3次。关闭安全柜照明灯及风机,如果有室外排风机,让其继续运行,在相同位置测量背景噪声,重复测量3次。
 
7  高效/超高效过滤器检漏的测试
依据JJF1815-2020《Ⅱ级生物安全柜校准规范》,高效/超高效过滤器检漏的测试可采用光度法和计数法进行测试,下面以光度法为例进行测试。
 
7.1  高效过滤器上游测试
开始测试前,去掉过滤器的散流装置和保护盖,安放高效过滤器检漏仪的气溶胶发生器,将气流浓度为10μg/L以上的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)多分散气溶胶微粒导入安全柜的HEPA/ULPA过滤器上游,产生均匀分布的过滤器上游气流。并表示为100%。
 
7.2  高效过滤器上游测试
高效过滤器检漏仪的光度计探头在HEPA/ULPA过滤器下游距过滤器表面不超过25mm,以小于50mm/s的扫描速率移动,使探头扫测过滤器的整个下游一侧和每个组合过滤片的边缘,扫测路线应略微重叠。围绕整个过滤器外围,沿组合过滤片和框架的连接处以及围绕过滤器和其他部件之间的密封处仔细检查。测试值取其最大值作为最终泄漏浓度(%),即高效过滤器完整性测试结果2.
 图3 高效过滤器上游测试
图3 高效过滤器上游测试
8  人员、产品和交叉污染保护测试
依据JJF1815-2020《Ⅱ级生物安全柜校准规范》,人员、产品和交叉污染保护测试采用微生物法或碘化钾法,仲裁时用微生物法。人员、产品和交叉污染保护项目,此三个仪器校准项目的操作方式相似,其中人员保护项目是生物安全柜的校准中难度较大的项目,操作较为繁琐复杂。下面以其中最受关注的人员保护项目为例进行测试方法说明。
 
8.1  人员保护的微生物法测试
微生物法是将已经配制完成的不同浓度枯草芽孢杆菌菌液以喷雾器主动释放,由碰撞采样器和狭缝采样器进行收集,磷酸盐缓冲液和营养琼脂培养皿充当载体的方式,对安全柜人员、产品和交叉污染保护进行检测的实验方法。作为JJF1815-2020《Ⅱ级生物安全柜校准规范》的仲裁检验方法以及NSF49中唯一承认的检验方法,微生物法科学、准确、有效。在试验开始前安全柜启动并运行至少30min,并连续运行至所有测试完成。将安全柜气流流速设置为标称值,使其处于正常工作状态下。
 
8.1.1  试验仪器分布设置
将盛有55mL浓度为5×108CFU/mL~8×108CFU/mL枯草芽孢杆菌芽孢计数标准物质(或粘质沙雷氏菌标准物质)菌液的喷雾器置于安全柜内,距左右两侧壁距离相等,喷雾器喷射轴在工作台面上方360mm处,喷嘴前端距前窗操口内侧100mm,且正对前窗操作口,如图4所示。
 
干扰圆筒置于安全柜中央,且中心轴在工作台面上方70mm,圆筒一端紧靠安全柜后壁,另一端应伸出安全柜前窗操作口至少150mm。被检安全柜前共放置6个左右对称的撞击采样器,分别盛有20mL的无菌稀释液,且采样口正对安全柜。其中圆筒周围设4个撞击采样器,它们的采样口前端距安全柜63mm。其中,两个撞击采样器的采样口轴线相距150mm,与圆筒上沿平齐;两个撞击采样器采样口轴线相距50mm,位于距圆筒下沿30mm的水平面上。另两个撞击采样器的采样口前端距安全柜50mm,采样口轴线相距300mm,采样口位于工作台面上360mm处的水平面上。设置两个狭缝采样器,其采样平面与安全柜工作台面平齐,采样口的垂直轴线在安全柜前方150mm处,两个狭缝采样器距离左右侧壁均为200mm。当安全柜标称宽度小于90cm时,设置两个狭缝采样器,其采样平面与安全柜工作台面平齐,采样口的垂直轴线在安全柜前方150mm处,两个狭缝采样器距离左右侧壁均为50mm。设置两个狭缝采样器,采样口位于工作台面上360mm处的水平面上,采样口的垂直轴线在安全柜前方50mm处,两个撞击采样器的采样口轴线相距150mm,如图2所示。
 图4 微生物法测试仪器分布示意图
图4 微生物法测试仪器分布示意图
取一个作为对照的培养皿放置在圆筒中心轴下方,且位于前窗进气格栅上方或下方10mm处,使其对进气气流干扰最小。
 
8.1.2  试验步骤
试验需重复进行3次,每次30分钟,试验顺序如表1所示。依据JJF1815-2020《Ⅱ级生物安全柜校准规范》,将采集的滤膜在无菌条件下封入培养皿中,在37℃下培养24~48h后进行微生物计数。由于该方法需要更高的操作和设备要求,且需耗时数天才能得到结果,无法当场验证,因此日常仪器校准中常采用碘化钾法。
 表1 试验步骤
表1 试验步骤
8.2  人员保护的碘化钾法测试
碘化钾法是通过上游释放碘化钾微粒气溶胶,下游经空气采样器进行采样,采样器内置锥形头及过滤膜,锥形头用以使空气与碘化钾微粒分离后落在滤膜上。采样结束后将滤膜浸入氯化钯试剂中,最后通过放大镜观察过滤膜上被捕捉到的碘化钾微粒数来计算“保护因子值”。
 
8.2.1  试验仪器分布设置
将干扰圆筒放在安全柜工作区域的侧壁之间的中部,一端伸入到安全柜内部,紧贴安全柜后壁,干扰圆筒下沿距安全柜工作台面65mm~75mm。干扰圆筒的另一端伸出安全柜至少150mm。将4只空气采样器放到安全柜前方中间部位,使采样器的空气进气口距安全柜前部开口平面150mm~160mm。两只采样器的进气口与干扰圆筒顶部水平,并在前部开口中线两侧各距中线150mm;另外两只采样器的进气口与前窗底沿平齐,在前部开口中线两侧各相距中线150mm。使实验支架上的气溶胶发生器位于安全柜中间,涡流盘中心在干扰圆筒上方正对干扰圆筒的中心,涡流盘的前沿位于前部开口平面之后100mm。调节发生器高度至涡流盘与前部开口顶沿水平,如图5所示。
 图5  碘化钾法测试仪器分布示意图
图5  碘化钾法测试仪器分布示意图
8.2.2  试验步骤
(1)开启空气采样器吸气,自动校零。
(2)启动涡流盘,使碘化钾进入涡流盘中部,将20mL的碘化钾溶液气溶胶化。
(3)空气采样器采样。
(4)采样结束后,取下采样头并做好标记,移去过滤膜。
(5)将取下的过滤膜放到盛有氯化钯溶液的皮氏培养皿内,暴露在气流中的面朝上。过滤膜将在30s~50s内被氯化钯饱和,所有碘化钾微粒将变为棕色的可见斑点。
(6)将过滤膜放入蒸馏水内浸透3s~4s,然后将过滤膜放在清洁的滤纸上干燥。
(7)干燥后,用一只10倍的放大镜检查过滤膜,对过滤膜上的棕色斑点进行计数。其他空气采样器上取下来的过滤膜也做相同处理。将盖子盖回培养皿。

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