Ⅱ级生物安全柜使用与维护工作中存在的重点问题

•医学工程•

丨丨级生物安全柜使用与维护工作中存在的重点问题

苏建程，王会如

北京市医疗器械检验所（北京101111)

〔摘要]丨丨级生物安全柜是在进行具有感染性危害的实验时，用来保护人员、样品及环境安全的设备。 实验人员对于设备的正确使用也是防控实验危害的主要因素之一，只有正确使用生物安全柜，才能在发挥其 基本性能的同时，保障人员、样品和环境的安全。设备的维护保养工作是保障安全使用的前提和基础，长时 间运行会影响设备原有的性能，因此不正确的使用和不科学的维护会直接影响生物安全柜的安全性能。

〔关键词〕生物安全柜；安全；性能；维护

〔中图分类号]TH789 〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1002-2376 ( 2019 ) 1丨-0021-03

目前在用的II级生物安全柜主要为A2型和B2型，且 被广泛应用于医疗机构、疾控中心、生物医药、环境监测 及各类科研实验室等领域=生物安全柜在医疗器械分类目 录中被界定为1D类医疗器械管理，其原因是在此设备中进 行的实验具有已知和未知的感染性危害。由于生物安全柜 在国内的应用时间较国外晚，且多数相关人员未接受过专业 的学习与培训，对该设备的认知仍然停留在通风柜和洁净T. 作台的管理经验上和使用习惯上。我们在日常检验工作中能 经常听到或见到各种不规范的使用和维护行为，这些行为已 成为实验内的危险因子被传播的主要潜在因素之一。1

II级生物安全柜的使用

生物安全柜验收时，其使用和维护保养的技术交接T.

作通常是被忽视的重要环节。原因有两方面，首先是甲方 不能提出专业的需求，其对于生物安全柜的认知不够专业。 我们在检验工作中，常能听到一些类似于‘我通常是在实验 之前开一会风机，实验之后开一会风机”的说法。另一方面 为乙方不能提供专业的服务，其对于产品技术的认知也仅 限一本说明书。通常甲乙双方仅共识只要风机运行就是正 常的，新设备就是正常的。虽然有甲方会选择对进场验收 后的生物安全柜进行检验，但其目的多数时还仅是为完成 实验室内设备的计量校准管理工作，包含安装检验意义的 极少。

以下将通过一组图片（图1、图2、图3 )反映出生物 安全柜使用中存在的重点问题，并结合n级生物安全柜的 行业标准YY0569进行阐述。该标准对安全柜内工作区的定 义为安全柜内部从一侧到另一侧、从后侧到前窗内侧，高 于前窗玻璃下沿约5 cm到工作台面的区域ln。图1和图2中 的共性问题是实验过程对生物安全柜工作区的需求。图1突 出的是人员对于工作区的需求，前窗操作口区域被2名 操作人员占据；图2突出的是实验设备对于工作区的需 求，工作台面摆满了设备和耗材。图3涉及物品摆放和空 间利用。

收稿曰期：2019-02-20

图2

使用情形二

图3

使用情形三

1.1图1情形分析

图1的情形会触发生物安全柜的一项报警和联锁现象。 当流人气流流速波动超过其标称值的±20%时，一台功能 完好的生物安全柜应用声光报警器来提示。气流是保障生 物安全柜安全防护的重要基础，气流的异常变化直接关乎 实验中污染因子的扩散风险。图1中，当操作人员的手臂进 入生物安全柜的工作区操作实验时，其肘臂刚好要置于生 物安全柜的前窗操作口的进气格栅上方，此时的肘臂势必 会堵塞进气格栅的部分开孔，且穿着防护衣物后会增加堵 塞面积，宽松的布料很容易被格栅孔吸附。操作人员越多， 堵塞进气格栅开孔的比例会越高，对气流的影响越大。当 气流流速波动超过生物安全柜流人气流标称值的± 20%时， 就会降低生物安全柜的防护系数，气流流速的最小波动值

21

医疗装备 2019 年 6 月第 31 卷第 11 期 Medical Equipment, June. 2019,V〇1. 31, No.l 1

仅为0.1 m/S。模拟不同情形下单臂堵塞开孔，裸臂时堵塞 的孔数48个，穿着防护服时堵塞的孔数72个。

针对图1中的情形，处理措施如下：（1 )在选购生物安 全柜前做好规划确认，确保工作区的最小尺寸能够满足实 验中人员和设备的需求；（2 )加装肘臂支架，预防肘臂堵 塞开孔；（3 )增强操作人员对进气格栅开孔区的保护意识， 可将衣袖束缚后操作。1.2图2情形分析

图2的情形会触发生物安全柜的窗高异常报警。当生物 安全柜的前窗开启高度超过或低于标称高度时，声音报警 境和人员的安全。我们在检验工作中常常被问及“是不是前 窗操作口越低越安全呢？ ”，答案是否定的。6的减小会导 致P的升尚，F应在其标称值的±0.025 m/s内波动才符合

YY0569标准5.4.8.1条款的要求。标称值是在生物安全柜设

计开发阶段经过理论验证的，是在型式检验中经过微生物 挑战实验（人员、产品和交叉污染保护）验证的。因此，改 变标称值后，生物安全柜的安全性将无科学依据。

表1

常量

风量公式

变量

Q=F(ab)器应报警。前窗开启高度的变化会导致流人气流流速异常， 流人气流流速是保护人员安全的重要基础，气流异常直接 关乎操作人员受污染因子危害的风险。图2中主要存在以下 4个问题。

1.2.1生物安全柜的安装

图2中是1台II级A2型生物安全柜，观察外观发现其 外排风已连接密闭的管道排至室外，不符合II级A2型生物 安全柜的正确安装要求。1.2.2工作区内的摆放

生物安全柜对样品的保护是在其工作区内实现的，工 作区的正上方为送风的下降气流，在YY0569标准5A7.2中 要求各测量点实测值与平均值相差均应不超过±20%或 ±0.08 m/s。YY0569标准5A7.2的要求近似单向流，单向 流定义为通过洁净区整个断面、风速稳定、大致平行的受 控气流P1。生物安全柜工作区内与洁净工作台的气流均为 单向流，这也是导致维护工作中出现问题的原因之一。单 向流的最大特点是气流内的污染粒子在不受外界干扰的情 况下，不会改变其运动轨迹，各粒子间的运动轨迹呈平行 状。然而当生物安全柜的工作区内摆放物品后，不规则的 物体表面会改变原有的气流形态，破坏气流的单向流型， 此时气流内污染粒子的平行轨迹被打破，继而污染粒子在 工作区内会发生无规则的运动，导致交叉污染的风险增加。

YY0569标准中要求的交叉污染保护试验也是基于对工作区

的气流流型是否符合5A7.2要求的再评价。1.2.3操作口的前窗开启高度

前窗操作口上沿沿前窗玻璃到前格栅栏的距离为前窗 操作口高度。YY0569标准5.3.2条款要求操作口的标称高 度应在160~250 mm,图2中操作人员将前窗完全打开，已 偏离标称高度。前窗操作口的高度变化直接影响流人气流 流速，流人气流流速在前窗操作口会形成一个负压屏障气 幕，以保证工作区内实验过程中产生的污染因子不会通过 前窗操作口扩散，从而保护环境和人员的安全。操作口的 标称高度值可通过流人气流流速标定，受制于生物安全柜 的风机性能（负压风量）。一台成型的生物安全柜，其操作 口的宽度和风机性能在定型后就被开发者固定，根据风量 公式（表1 )中的变量因数可判定，操作口的高度（6)与 流人气流流速（F)成反比。图2中的因数被增加，导致

K降低。流入气流流速的降低将破坏负压屏障气幕，工作

区内的污染因子通过前窗开口被扩散的系数增加，危及环

22

Q--负压风量

K--流人气流流速

a—操作口的宽度

操作口的高度

1.2.4实验过程的操作位置

生物安全柜内操作实验样品时，影响结果的主要因素之 一是样品是否受到良好的保护。图2中样品被放置在前窗开 口的进气格栅处，未受到工作区内洁净气流的保护，反而受 到了进气格栅处的负压气流污染，负压气流中的粒子和微生 物均未受控。进气格栅处的负压气流形成的负压屏障气幕， 其目的是防护工作区内产生的污染因子，将样品放置于进气 格栅上方操作时打破了完整的负压屏障气幕，且样品暴露于 非受控区域时产生的污染因子也将不能受控。实验过程中， 操作人员将头部探进生物安全柜的前窗开口区域，直接置身 于生物危险之中，同时也会污染工作区的洁净气流。玻璃前 窗能够隔离生物安全柜内的受控气流，其良好的透光性可以 满足操作人员的观察需求，正确的操作是将视窗置于标称值 的高度，通过视窗观察工作区内的实验过程。1.3图3情形分析

图3的情形也会触发生物安全柜的一项报警和联锁现 象。当下降气流流速波动超过其标称值的±20%时，一台 功能完好的生物安全柜应用声光报警器来提示气流的波动。 图3中为1台II级A2型生物安全柜，其送排风的工作动力 共同依靠其内部的同一风机提供，从能量守恒定律思考， 下送风量和排风量成反比。

图3中，实验室在长期使用过程中会出现空间不足的 矛盾，其内部可利用的空间会被逐步开发。由于生物安全 柜的结构特点，其柜体支架下方的空间多数会被开发利用， 更有部分实验室会选择在柜体上方放置物品。柜体顶端为 生物安全柜的排风口，II级A2型生物安全柜的排风口处会 安装挡板或格栅，目的是调控排风口的开口面积而达到调 配排风量，进而控制下降气流流速的目的。图3的行为破坏 了生物安全柜的原有风量平衡，放置物品后其出风面的面积 被压制，导致排风量下降，下降气流流速升高。YY0569标 准规定下降气流流速应在0.25~0.50 m/S，所以下降气流流速 的最小波动值仅为0.05 m/s时就可触发声光报警器。2 II级生物安全柜的维护

生物安全柜的维护工作是保障其安全使用的前提和基 础，长时间的运行必然会影响设备原有的平衡，严重时会 致使其丧失固有的安全性能。我们结合工作中发现的重点 问题，推荐可将生物安全柜的维护工作划分为3个阶段，即

医疗装备 2019 年 6 月第 31 卷第 11 期 MedicalEquipmentJune. 2019，V〇L31,N〇.11

常规消毒、定期清洁和周期确认，2.1常规消毒

常规消毒指实验室操作人员在完成批次实验工作后及 时对安全柜工作区的内表面进行消毒处理。实验室内常规 消毒的主要技术手段是紫外线灯照射，少数情况下会选择 擦拭。YY0569标准5.1.1要求柜体表面应无明显锈斑，表面 光洁。我们发现部分实验室中的在用生物安全柜是不符合 此条款要求的，调研后发现原因是在实验过程中使用的强 酸碱类试剂会遗撒或泼溅到操作区的表面，而紫外线灯消 毒无法去除试剂残留，长期的腐蚀积累导致工作区表面出 现了锈斑，影响了光洁。残留的化学试剂只能通过擦拭清 除，在选择擦拭消毒时应评价擦试剂的残留对工作区表面 是否有腐蚀，必要时可选择纯化水去残留。2.2定期清洁

定期清洁指结合生物安全柜的使用情况，对其需要洁 净的关键部位做定期清扫，保持洁净状态。但目前生物安 全柜内应定期清洁的关键部位尚未被使用者广泛识别。2.2.1紫外灯的清洁

调研发现，多数使用者对于紫外线灯的错误认知是灯 亮即消毒。穿透能力差是紫外线灯的一个较为典型的缺点， 但目前对其进行清洁维护的使用者寥寥无几。我们在检验 工作中随机抽取了 1台在用生物安全柜做紫外线灯的辐射强 度比对，清洁前测量值为382mW/m2,擦拭后为496mW/m2。

YY0569标准5.4.14.4要求紫外线灯辐射强度不低于400 mW/m2。

2.2.2负压区的清洁

负压区位于生物安全柜工作区的台面下方，丨丨级A2型 生物安全柜的送风过滤器的上游风量依靠风机吸取工作区 的格栅开口处的气流，气流需流经负压区后到达过滤器的 上游，所以负压区的卫生状况会影响送风过滤器的上游气 流杂质成分，还会增加气流运动过程中的摩擦阻力，阻力 增加后风机需要更多的动能来平衡损失。污物含量高的气 流对生物安全柜内部风机的性能也会产生负荷，风机的机 械结构被污物附着后会降低风机的能量转换效率。图4为一 台生物安全柜负压区的卫生状况，杂物多污垢重，下降气 流流速检测结果仅为0.11 m/s,经确认从未做过清洁工作。

图4

负压区的卫生

2.3周期确认

生物安全柜的气流流速是保证其防护功能安全完好的

重要基础，YY0569标准对其精度要求高，允差控制范围小， 又因在使用过程中干扰因素多，所以应是重点监测的技术指 标。图5是某实验室的自检报告，检测依据为YY0033,将 生物安全柜视为洁净工作台进行检测。涉及生物安全柜的 检测标准包括GB50349《生物安全实验室建筑技术规范》、

JG170《生物安全柜》和YY0569《II级型生物安全柜》，采用

其他标准检测均是不科学的：在《医疗器械监督管理条例》 中第六条要求，医疗器械产品应当符合医疗器械强制性国家 标准，尚无强制性国家标准的，应肖符合医疗器械强制性行 业标准。YY0569正是II级型生物安全柜的行业标准，所以 在国内销售的生物安全柜（含进口）均应符合YY0569标准 要求，检测方法和要求理应采纳YY0569标准。

选择将周期确认的检测工作委托给检测技术服务商 也是部分实验室的一种管理方式。图6是某检测技术服务 商出具的报告，其检测依据为YY0569,但是检测项目却 与YY0569标准大相径庭，该报告中出现的\"•洁净度”\"浮游 菌”‘沉降菌”项并非是在YY0569标准中规定的检验项目， 所以其检测方法和条款要求均无依据可寻。其次是‘下降气 流流速”\"•流人气流流速”项，在YY0569标准中分别为3项 条款要求，且这3项条款是并列关系，所以判定结果时要求 报出值应同时满足才可视为合格。在依据标准检测时，对条 款要求的理解如果断章取义则会导致检测结论与实际不符。

YY0569标准是生物安全柜的行业标准，是产品开发的

输人标准，是产品技术的参考标准，是生物安全柜（取得 医疗注册证）的唯一检测依据=因此，建议厂家对生物安 全柜进行周期确认丁.作时，要保证检测依据是准确的，检 测方法是科学的，人员能力是完备的，以确保周期确认的 结果是准确的，生物安全柜的状态是可靠的。

tt a m璺

图5某实验室的自检报告 图6某实验室的委托检测报告

我们结合典型案例，主要以图文的形式对目前u级生 物安全柜在使用与维护工作中存在的重点问题做出了详细 的解读，期望能为生物安全柜的使用和维护提供科学依据。 [参考文献]

[1 ]国家食品药品监督管理总局.YY 0569-2011 n级生物安全柜[S].

北京：中国标准出版社，2013.

[2]中华人民共和H质fi检验检疫总局，中国国家标准化管理委员

会.GB/T 25915.4-2010洁净室及相关受控环境第4部分：设计、 建造、启动[S).北京：中国标准出版社，2011.

23