Ⅱ级生物安全柜是一类具有人员防护作用，保护测试样品以及所处环境的设备，近年来被广泛应用于医疗疾控系统的临床检验测试、基因分子细胞学工程科研和生物制药生产研发等领域。2019年12月新型冠状病毒肺炎疫情发生以来，医疗与疾病预防控制系统中病例诊断工作的样品测试环节均在Ⅱ级生物安全柜中开展。借鉴国外的相关标准化成果，中国基本形成了一套针对Ⅱ级生物安全柜进行现场计量测试的技术标准体系。文章通过介绍相关的技术标准主要内容以及现场计量测试的方法，结合实际工作开展中的经验，对各个测试参数进行梳理和分析，为相关领域的标准化研究以及技术工作者提供借鉴。

生物安全柜(Biological Safety Cabin,BSC)是一类国际上主流使用的，为操作人员提供生物安全防护屏障的基础性仪器。由于该设备带有负压过滤排风装置，能够保证柜内可能携带有病毒、细菌的空气无法从操作窗流出，对操作台上的样品与柜外的操作人员以及实验室环境具有隔离作用，被广泛应用于医疗卫生、疾病与预防控制、基因工程研发及分子细胞学生物制品等领域的检验测试、科学研究和生产过程中[1]。

国家卫生与健康委员会公布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》(试行第六版)中对新型冠状病毒肺炎的唯一诊断方法规定为:使用呼吸道样本或血液样本为检测样本，提取样本中的病毒遗传物质(Ribonucleic Acid,RNA)作为模版进行病毒基因组测序。同时依据《医疗机构内新型冠状病毒感染预防与控制技术指南》(第一版)中规定，医护人员应对病毒进行隔离和自我防护，根据生物安全等级规则(分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等级)适用性依据，新型冠状病毒肺炎病例筛查、样本试剂测试的工作在Ⅱ级生物安全柜内进行。Ⅱ级生物安全柜的可靠与否，与距离病毒最近的医护人员的安危息息相关，也影响到样品测试的准确度。因此，本文也主要对Ⅱ级生物安全柜性能指标进行计量测试的研究。

1 Ⅱ级生物安全柜的原理和应用

生物安全柜是通过洁净气流形成的负压系统来提供对人员、环境和产品的保护的设备，整个负压系统由柜体、高效过滤器、气流循环系统、排风机组成，具有防止操作者被感染及保证工作台内洁净卫生的性能，实验人员可在柜内平台上进行无菌操作。最为关键的负压主要通过安全柜的负压风机将柜内空气排出形成，导致柜内较周边气压低，因此该区域内的空气，包括其中的气溶胶无法逸散到区域外。

Ⅱ级生物安全柜防护作用要求是:通过隔离气流防止操作者被柜内样品感染;无柜外气体进入操作台，防止样品被污染;空气经过滤排出，确保室内环境不受污染。

根据入流风速大小和柜体气流内部循环的差异，Ⅱ级安全柜可具体细分为三个级别、五个类型。三个级别的差异在于:A级可以进行室内排气或者套管排气连接排风管，而B级必须进行室外排气或者直接排气连接排风管，C级机构较为复杂，在B级基础上内嵌一套内循环系统，不连接外排时可独立作为A级柜使用。五个类型对应:A1型(内循环基本型)、A2型(在A1型基础上追加正负压气室结构)、B1型(部分内循环叠加外排)、B2型(单向流完全外排)和C1型(兼顾A型和B型两种结构)．根据安全柜的原理和应用，结合相关技术指南，在新型冠状病毒的分离、测试过程中，医务人员均在A2型和B2型Ⅱ级生物安全柜中操作。

2 主要技术依据

欧盟和美国在安全柜的标准化领域起步较早，其发布的4项标准大同小异。例如在EN 12469:2000和NSF/ANSI 49:2018两项标准中[2,3]，对生物安全柜的多参数检验的判定标准及技术方法进行了规定。在对安全柜的现场测试过程中，欧美标准体系考核侧重点在于其为操作者提供安全防护作用的有效性，如推荐采用KI-Discus方法对人员防护指标进行可靠性检验，同时对气流报警系统的响应进行测试，为安全柜的质量与其对人员的安全保障提供严密的技术支撑。

近年来，中国的检验检测机构在开展Ⅱ级生物安全柜的现场计量测试时，主要参考YY 0569—2011《Ⅱ级生物安全柜》[4]及JG 170—2005《生物安全柜》(已于2019年废止)两项技术依据。2020年，国家市场监督管理总局发布了JJF 1815—2020《Ⅱ级生物安全柜校准规范》[5]，为Ⅱ级生物安全柜的现场检验提供了专业的计量技术规范依据。表1对比了YY 0569—2011标准与新发布的JJF1815—2020关于Ⅱ级生物安全柜计量测试方法。两项技术标准对洁净度、紫外灯两项目的检测与否则存在差异，YY 056—2011还包括了机械性能和电气安全要求两项检验指标。

3 计量测试方法与相关性分析

根据国内外现行的技术标准中规定和推荐的检验方法，结合实际工作中的操作经验，针对Ⅱ级生物安全柜的，与防护性能相关的主要参数的现场测试要点总结如下。

3.1 气流流速

体现防护功能有效的重要指标，具体包括流入气流与下降气流两项。流入气流指通过安全柜隔离窗下方操作口，进入前窗下侧泄流槽的气流，通过该气流在操作口形成一道空气屏障，为操作人员提供保护。下降气流是指柜内经过高效过滤器净化，工作区正上方向下流动的层流。测试方法为风速计法或风量仪法。风速计法:将安全工作窗开启至规定高度，随后使用风速仪在工作窗操作口平面上下两排(距离上沿25%和下沿25%高度)测量流入气流流速，最后由各点的测量值计算出平均值作为测试结果。下降气流流速则在操作台面依规布点，在定置点测量穿越该平面的下降气流流速进而计算平均值得到。一般在下降气流流速测试时，测量点至少有3排且等距分布[6]。风量仪法:只针对流入气流，具体方法在JJF 1815—2020中有介绍，测量时须风量仪与安全柜检测口的密封必须可靠。相较于风速计法，风量仪法的优势在于可以避免测试点位的误差引起的测量结果的偏差。

两个流速指标体现了安全柜动力、管路系统的工作情况，不达标时，需专业人员排查维修。B2型安全柜结构复杂，附外部设备，维修较A1型复杂，需考虑房间送风、回风及压力等参数，以及定置位置和外排管路布置等全局因素。

3.2 高效过滤器完整性

生物安全柜内洁净气流以及确保排出气流安全的重要耗材。高效过滤器完整性测试中，我国的JJF 1815—2020、YY 0569—2011与美国NSF/ANSI 49:2018[4]、欧盟的EN 12469:2000[5]均规定/推荐使用人工气溶胶发雾配合扫描检漏法，气溶胶来源除EN 12469:2000外均采用聚苯乙烯粒子。技术要求国内外的表述基本一致。扫描检漏使用气溶胶光度计读数，检测前须卸去过滤器的散流板和保护盖。多数品牌型号的安全柜预留了上游测试口，气溶胶粒子与之直接连接，否则应将发生粒子导入安全柜的入流位置[6]。检测时，气溶胶光度计的鸭嘴形探头与过滤器表面距离不大于25 mm，以不超过50 mm/s的速率进行扫描，采用蛇形扫描路线防止漏扫，重点部位为过滤器与其他零部件之间的结合部、沟槽等。对于部分不具备扫描检测条件的安全柜型，须在下游排气的负压管道上钻孔，将光度计的探针插入孔中进行下游浓度测试。扫描时遇到超限报警时，当反复扫描确认，排除包括振动在内的干扰因素再判断。不符合情况一般由于高效过滤器破损、结合处安装不妥等原因造成。

3.3 洁净度

与生物安全相关的重要指标，Ⅱ级生物安全柜技术要求中，规定对进入工作区和排出进入实验室环境的气流均经过高效过滤器的过滤并应达到一定的洁净度等级，也是直接反映对样本保护机能的指标，表征操作台的洁净环境等级。洁净度的测试通常采用尘埃粒子计数器法。JJF 1815—2020中规定对生物安全柜的洁净度测试与生物洁净室环境的测试大同小异，即在安全柜的工作台面上，划定采样点:通常，边界距离操作窗、侧壁及后壁100 mm以上，并按照梅花图形布点5个以上;尘埃粒子计数器的采样口至少高于台面200 mm，并在每个测试点进行3次采样。洁净度超限多见于四个角落，特别是工作窗侧的两个角落。原因包括封边松脱，角落气流淤滞，以及工作窗口气流受外界影响导致外界气溶胶进入工作区。

3.4 气流模式

评价安全柜安全防护作用的可视化定性指标。气流模式检测时，发生烟雾的技术方法无统一规定，可采用气溶胶发生装置、发烟笔等，对柜内不同区域的气流进行示踪，检测人员。在对下降气流流形进行测试时，检测员将烟源沿安全柜的操作台面的中心线，在前操作窗开启部分下沿的100 mm以上的高度快速移动并观察，气流应向下流动且无明显的旋涡;测试观察窗气流时，须在操作窗开启部分下沿150 mm以上高度一线发烟并观察，气流应向下流动且无明显的旋涡，且柜内的气流不逸出到外界;在进行操作口边缘气流测试时，在安全柜外贴着整个操作窗发烟并观察，气流应向内吸入泄流槽且不进入操作区台面;在滑动窗密闭性测试时，发烟位置在安全柜内顶50 mm处，气流应不溢出柜体。气流模式不符合的原因往往是前述几个方面合力造成，一般要结合各定量指标综合分析排查原因。

3.5 测试参数间的相关性分析

安全柜的计量参数共同反映其安全防护的有效性，研究人员发现，主要参数间的合格率存在一定相关性。表3统计了基于100台Ⅱ级生物安全柜测试数据(71台完全符合JJF 1815—2020中技术要求，29台有部分参数不符合)，总结了测试参数间的相关性结果。发现:(1)流入气流流速与下降气流流速存在一定的负相关性，这与内循环风机的比率设置相关。A级安全柜在风机无故障的前提下，调教相对简单。B级安全柜，入流风速过高、下降气流流速过低的伴生情况和严重程度比较多见，一方面，外排管路和风机设置须合理配置，