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赛默飞生物安全柜 Thermo Scientific 1300性能测试

Thermo Scientific 1300系列生物安全柜是赛默飞世尔科技旗下的高性能生物防护设备,广泛应用于生物医学研究、制药开发、临床检验及公共卫生实验室。该系列安全柜以其高效的气流控制、稳定的负压系统和严密的HEPA过滤技术著称,能够有效防止操作人员、样品及环境的交叉污染。

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一、前言

Thermo Scientific 1300系列生物安全柜是赛默飞世尔科技旗下的高性能生物防护设备,广泛应用于生物医学研究、制药开发、临床检验及公共卫生实验室。该系列安全柜以其高效的气流控制、稳定的负压系统和严密的HEPA过滤技术著称,能够有效防止操作人员、样品及环境的交叉污染。

为了确保生物安全柜在使用周期内持续稳定地提供防护性能,定期进行性能测试与验证是实验室质量管理体系中不可或缺的环节。性能测试不仅能判断设备的运行状态是否符合设计标准,还能为实验室的安全认证、GMP/GLP审核及第三方检测提供技术依据。


二、性能测试的意义

1. 确保生物防护功能可靠

生物安全柜的核心功能是防止气溶胶传播。通过性能测试,可验证其气流速度、负压分布及过滤效率是否保持在安全阈值内,从而确保操作人员及环境的生物防护。

2. 保证样品洁净度与实验准确性

测试能确认内部工作区的层流洁净度与过滤完整性,避免样品受外界微粒污染,保障实验结果的重复性与可靠性。

3. 设备寿命与维护指导

定期检测有助于发现潜在性能衰减,如风机效率下降或过滤器堵塞。通过早期干预与维护,可延长设备使用寿命,降低运行成本。

4. 符合监管及认证要求

符合 NSF/ANSI 49、EN 12469 等国际标准的性能验证,是实验室通过质量体系审核、认证或设施评估的重要条件。


三、测试前准备

在进行性能测试前,需保证设备和环境满足测试条件,以确保数据准确性。

1. 环境要求

  • 室温应保持在20–25℃,相对湿度不超过70%。

  • 室内气流平稳,无明显气流扰动或门窗频繁开启。

  • 安全柜与墙壁、其他设备之间保持至少30 cm间距。

2. 设备状态

  • HEPA过滤器处于正常安装状态,无破损或老化迹象。

  • 前窗玻璃调整至推荐工作高度(约200 mm)。

  • 风机、照明与控制系统运行稳定。

  • 若为新设备,应完成安装验证(IQ/OQ)。

3. 仪器与工具准备

常用检测仪器包括:

  • 热式风速仪(用于测量气流速度)

  • 微压差计(测量负压差)

  • 光度计(用于过滤器泄漏测试)

  • 粒子计数器(洁净度测试)

  • 烟雾发生器(气流模式测试)

  • 声级计、照度计、振动计(环境舒适性测试)

所有仪器需经校准,并具备有效的溯源证书。


四、主要性能测试项目及方法

1. 气流流速与均匀性测试

(1)目的

验证下降气流和前吸气流的速度是否在标准范围内,保证操作区形成稳定的气幕防护层。

(2)方法

  • 下降气流速度:在工作区内部垂直方向,按9点法(3×3网格)测量平均风速。推荐范围为0.33–0.53 m/s。

  • 吸入口气流速度:在前窗开口处以3–5个点测量平均值,应不低于0.5 m/s。

  • 均匀性判断:任意测点偏差不应超过平均值的±20%。

(3)结果判定

若速度不足或分布不均,应检查风机运行、电源电压及过滤器阻力,必要时进行调整或更换。


2. 气流模式与方向性测试

(1)目的

确认气流流线方向正确,无回流、外逸或乱流区域,确保气体隔离效果。

(2)方法

使用烟雾发生器在操作口及内部不同位置释放可视烟雾,观察气流路径:

  • 烟雾应自上而下均匀流动;

  • 无明显涡流;

  • 不得外溢出操作口。

(3)判定标准

气流轨迹清晰,烟雾被过滤系统完全吸入,为合格。若出现泄漏或扰动,须重新调节风机速率或更换过滤器。


3. HEPA过滤器完整性测试

(1)目的

检测HEPA过滤器及密封结构是否存在泄漏,确保过滤效率达标。

(2)方法

采用光度法或粒子扫描法:

  • 在上游喷入标准测试气溶胶(如DOP或PAO);

  • 使用光度计在下游检测,扫描过滤器表面与边缘。

(3)判定标准

泄漏浓度不得超过上游浓度的0.01%。若超限,应检查密封垫圈或滤芯本体并重新安装。


4. 洁净度测试

(1)目的

验证工作区内空气洁净级别是否达到ISO 5或Class 100标准。

(2)方法

使用粒子计数器在工作区中央及四角进行采样,每点采样1立方英尺空气,记录≥0.5μm粒子数量。

(3)判定标准

0.5μm粒子数应≤3520个/立方米,≥5μm粒子数≤29个/立方米。超标时应重新更换或清洗过滤器。


5. 噪声、照度与振动测试

(1)噪声测试

在操作员位置测量运行时噪声值。合格标准:≤67 dB(A)。若超标,可能因风机老化或振动松动导致。

(2)照度测试

测量操作台面中心与四角的照度平均值,应≥800 lx。照度不均匀会影响可视性,应更换灯管或清洁灯罩。

(3)振动测试

利用加速度计或振动计测定操作台面垂直方向振动幅度。应≤0.005 mm。超标会影响显微操作及称量精度。


6. 前窗高度与报警系统测试

(1)前窗高度限制

升降玻璃窗应具有限位装置,防止超过安全开口。测试时缓慢上升,确保报警系统在超限时触发。

(2)报警功能

测试气流报警、过滤器阻塞报警、紫外灯联锁等安全功能。所有报警应在模拟异常条件下能自动响应。


7. 电气与安全接地测试

使用电气测试仪检测整机绝缘电阻(≥20MΩ)及接地电阻(≤0.1Ω)。此测试确保设备使用安全,防止静电或电击风险。


五、性能测试频率与周期

根据国际标准与Thermo Scientific维护建议,性能测试的推荐周期如下:

测试项目周期说明
气流速度与均匀性每6个月例行检测
过滤器完整性每年一次或更换后关键验证项目
洁净度测试每年一次与环境认证相关
报警与安全功能每季度确保联锁系统正常
噪声与照度每半年操作舒适性验证
烟雾气流模式每次维护后确保流场未变化

若发生以下情况,应立即重新测试:

  • 更换HEPA过滤器或风机

  • 搬迁或重新安装设备

  • 设备出现异常报警

  • 实验室改造或通风系统变动


六、测试结果分析与记录管理

所有测试结果应形成完整报告,包括测试日期、仪器型号、操作员签名、环境参数及结果数据。测试数据须保存至少五年,以备审核追溯。若某项指标不合格,应采取以下措施:

  1. 确认测试仪器是否正常;

  2. 重新测试以排除操作误差;

  3. 若仍不合格,立即停用设备,进行维护或校准;

  4. 记录修复措施及复测结果。


七、设备性能优化建议

  1. 保持稳定的室内环境:避免空调出风口直吹安全柜,保持温湿度稳定。

  2. 定期清洁风机与过滤系统:减少灰尘堆积,防止阻力升高。

  3. 遵守正确操作姿势:避免操作人员动作阻挡气流,维持层流完整性。

  4. 科学布局设备位置:远离门口、通风口或高频走动区域。

  5. 记录长期性能趋势:建立测试数据曲线,用于预测维护周期。