生物安全柜在医疗卫生、疾病预防控制、生物制药、环境检测及食品卫生等涉及生物安全与环境安全的各领域都有着广泛的应用, 属于民生计量范畴[1]。2004年国家出台了GB19489-2004《实验室生物安全通用要求》, 对实验室管理、生物安全分级及相应设施配备标准等做了详细规定, 明确了人员在进行实验操作时必须使用相应等级的生物安全柜[2], 并对生物安全柜进行定期维护和检测, 保证其处于安全、稳定的受控状态。

目前, 生物安全柜的检测主要基于由人工手持简易设备检测 (见图1) , 这种方法耗时费力、人员劳动强度大, 并且由于手臂抖动影响气流模式从而给检测结果引入较大误差。为更客观准确地对安全柜气流模式和流速进行综合分析, 减少操作人员等外界因素对气流组织的扰动, 本文以A2型II级生物安全柜为例, 分析工作状态下的气流模式和流速的智能检测及优化, 并进一步通过理论研究结合检测实践, 提出采用智能机器人集成微型喷雾系统和多通道高精度风速检测仪进行二维平面自动定位检测的设计构想, 有效地提高检测效率和准确性。生物安全柜气流模式和流速智能化检测系统结构框见图2。

生物安全柜概述

1.工作原理

生物安全柜是防止操作过程中含有危险性生物微粒发生气溶胶散逸的空气净化负压安全装置。其工作原理主要是将柜内空气向外抽吸, 使柜内保持负压状态, 通过垂直气流来保护工作人员;外界空气经高效空气过滤器 (HEPA) 过滤后进入安全柜内, 以避免处理样品被污染;柜内的空气也需经过滤后再排放到大气中, 以保护环境[3]。

2.结构和分级

生物安全柜一般由箱体和支架两部分组成, 箱体内部含有外排风箱系统、空气过滤系统、前玻璃门驱动系统、控制和报警系统、照明源和紫外光源等部件。生物安全柜按结构的设计、排风的比例及保护对象和程度的不同可分为I级、Ⅱ级和Ⅲ级。II级生物安全柜是可以用予保护人员、样品以及环境的通风安全柜, 从前开口向内的气流用于保护人员, 经过滤后下送的层流用于保护样品, 而排出气体经HEPA过滤则保护环境。根据结构、气流流速、气流形式和排气系统的不同, Ⅱ级生物安全柜又分成A1、A2、Bl、B2四种不同类型。其中的II级生物安全柜中A2型是目前在微生物研究领域中运用最为广泛的设备之一。