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赛默飞生物安全柜 Thermo Scientific 1300性能验证

Thermo Scientific 1300 系列生物安全柜是赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)推出的高性能实验室防护设备,广泛应用于临床检验、微生物研究、生物制药及公共卫生领域。该系列产品符合 EN 12469 与 NSF/ANSI 49 等国际标准,具备先进的空气动力学设计、节能风机系统与高效过滤装置。

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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(Thermo Fisher Scientific)推出的高性能实验室防护设备,广泛应用于临床检验、微生物研究、生物制药及公共卫生领域。该系列产品符合 EN 12469NSF/ANSI 49 等国际标准,具备先进的空气动力学设计、节能风机系统与高效过滤装置。

生物安全柜性能验证(Performance Qualification, PQ)是确保设备运行状态符合生物安全防护要求的重要环节。通过系统的检测与验证,可确认设备在实际使用条件下持续提供对人员、样品与环境的三重防护。

本文将详细介绍 Thermo Scientific 1300 系列生物安全柜性能验证的原则、内容、方法、标准及判定依据,为实验室提供科学的性能评估与质量控制参考。


二、性能验证的目的与意义

1. 验证目的

  • 确认设备安装与运行状态符合设计与技术标准;

  • 确认气流分布、风速及过滤系统性能稳定;

  • 评估防护功能的可靠性与均匀性;

  • 检查电气、安全及报警系统是否有效;

  • 作为设备启用、年度复核及维修后的性能依据。

2. 验证意义

  • 提高设备运行的安全性与可靠性;

  • 确保实验过程符合生物安全等级要求;

  • 发现潜在故障与性能偏差,便于及时维护;

  • 满足 ISO/GLP/GMP 等质量体系认证要求;

  • 提供性能基线数据,为后续验证与管理提供依据。


三、性能验证的分类

Thermo Scientific 1300 系列的性能验证分为以下三个阶段:

  1. 安装确认(IQ):验证设备安装位置、环境条件及结构完整性;

  2. 运行确认(OQ):验证电气、风机、控制及报警系统运行正常;

  3. 性能确认(PQ):在模拟实际使用条件下验证气流、过滤、防护与噪音等性能指标。

本文重点阐述 性能确认(PQ) 环节的内容与方法。


四、验证依据与标准

性能验证应参考以下标准与技术规范:

  • EN 12469:2000《微生物安全柜性能标准》;

  • NSF/ANSI 49《生物安全柜性能与安全标准》;

  • YY 0569-2011《医用生物安全柜》;

  • GB 4793.1《实验室电气设备安全要求》;

  • Thermo Scientific 1300 系列技术手册与验证指南。


五、性能验证的环境要求

为确保数据准确,验证应在以下条件下进行:

项目要求
室温20 ± 2 ℃
相对湿度45%–65%
大气压101 ± 5 kPa
背景噪音≤45 dB
环境洁净度ISO 8级或10万级
电压220V ± 10%
通风条件无强风或气流扰动

所有验证应在设备运行稳定30分钟后进行。


六、性能验证的主要项目

性能验证包括以下12项主要内容:

  1. 外观与结构检查

  2. 风速与气流分布测试

  3. 气流可视化(烟雾)测试

  4. HEPA过滤器完整性检测

  5. 生物防护性能验证

  6. 噪音与振动测试

  7. 照度与紫外强度检测

  8. 报警与互锁功能测试

  9. 电气安全验证

  10. 压差与风量检测

  11. 温湿度稳定性测试

  12. 长期运行性能评估

以下为各项目的详细说明。


七、外观与结构检查

检查内容

  • 外壳表面应无损伤、锈蚀或变形;

  • 前窗玻璃升降顺畅,密封条完整;

  • 内部不锈钢腔体光滑、无焊渣;

  • 控制面板显示正常,按钮灵敏;

  • 风机、灯具、传感器连接牢固;

  • 电缆、插头及接地标识清晰。

判定标准

结构完好、功能齐全,无物理缺陷或安全隐患为合格。


八、风速与气流分布测试

1. 测试目的

验证下送风与吸入风速度是否符合标准,确保层流均匀、无紊流区域。

2. 测试方法

  • 使用热式风速仪;

  • 测量点布置:操作区九点法(3×3);

  • 每点连续测量3次取平均值。

3. 标准要求

  • 下送风平均速度:0.33~0.53 m/s;

  • 吸入风速度:0.45 ± 0.05 m/s;

  • 各点偏差 ≤20%。

4. 判定

测量结果满足上述范围且稳定运行10分钟内波动不超过±5%,判定为合格。


九、气流可视化测试

1. 测试目的

通过烟雾显示验证气流流型,确保层流顺畅、无回流、无外泄。

2. 测试方法

  • 使用无毒可视烟雾发生器;

  • 检查下送风、操作口及排风方向;

  • 拍摄录像以保存记录。

3. 判定标准

  • 烟雾流动平稳,自上而下分布均匀;

  • 操作口气流稳定吸入,无外泄现象;

  • 无旋涡、逆流或紊流形成。


十、HEPA过滤器完整性检测

1. 检测目的

确认过滤器无泄漏、密封良好,确保过滤效率达标。

2. 检测方法

  • 使用PAO或DOP检漏仪;

  • 上游PAO浓度15–20 μg/L;

  • 检测下游气溶胶浓度。

3. 判定标准

泄漏率 ≤0.01%,过滤器及密封框无异常。


十一、生物防护性能验证

1. 目的

验证设备能有效防止样品泄漏及环境污染。

2. 方法

依据EN 12469标准采用气溶胶颗粒法:

  • 释放非病原气溶胶;

  • 测定柜外采样点颗粒数变化。

3. 标准

泄漏率应低于1×10⁻⁶(无可检测泄漏)。

4. 结论

Thermo Scientific 1300 系列在连续测试下防护性能稳定,达到二级生物安全柜标准。


十二、噪音与振动测试

1. 测试位置

距前窗30 cm处、操作者耳部高度。

2. 标准

  • 噪音 ≤67 dB;

  • 振动 ≤1 mm。

3. 测试结果(示例)

  • 噪音:63 dB;

  • 振动幅度:0.4 mm;
    均符合标准。


十三、照度与紫外强度检测

1. 照度

在操作区测量照明强度:≥800 lx;光线分布均匀。

2. 紫外强度

  • 波长254 nm;

  • 紫外灯表面距操作台30 cm处测量;

  • 强度≥70 μW/cm²。

低于标准时应更换灯管并重新验证。


十四、报警与互锁功能测试

1. 测试项目

  • 前窗高度报警;

  • 风速过低报警;

  • 紫外灯与风机互锁;

  • 紧急断电功能。

2. 判定标准

  • 报警反应时间 ≤3秒;

  • 声光信号清晰可见;

  • 紫外灯在风机运行时无法开启;

  • 紧急断电后系统安全关闭。


十五、电气安全验证

1. 检测内容

  • 漏电流;

  • 接地连续性;

  • 绝缘电阻;

  • 电源电压波动响应。

2. 判定标准

  • 绝缘电阻 ≥20 MΩ;

  • 漏电流 ≤0.5 mA;

  • 接地电阻 ≤4Ω。

测试通过即判定电气系统安全可靠。


十六、压差与风量检测

1. 检测方法

  • 通过压差计测量送风与排风过滤器两端压力;

  • 使用风量仪检测流量。

2. 标准值

  • 新过滤器压差:≤250 Pa;

  • 运行状态压差:≤450 Pa;

  • 若压差超过初始值50%以上,提示过滤器老化。


十七、温湿度稳定性测试

1. 测试目的

验证设备运行过程中不会显著改变操作区环境条件。

2. 测试标准

  • 温度变化 ≤ ±2℃;

  • 相对湿度变化 ≤ ±5%。


十八、长期运行性能测试

连续运行12小时监测风速、噪音与温湿度变化。

测试时间风速 (m/s)噪音 (dB)温度 (℃)结果
0小时0.426322.1稳定
6小时0.416322.3稳定
12小时0.426322.4稳定

结果表明设备性能稳定,无漂移或异常。


十九、验证结果与分析

验证项目测试结果标准要求判定
外观结构完好无损坏合格
风速0.42 m/s0.33–0.53 m/s合格
气流流型均匀无紊流合格
HEPA完整性泄漏率≤0.002%≤0.01%合格
噪音63 dB≤67 dB合格
振动0.4 mm≤1 mm合格
照度1020 lx≥800 lx合格
紫外强度110 μW/cm²≥70 μW/cm²合格
电气安全漏电0.22 mA≤0.5 mA合格
报警响应<3 s≤3 s合格

综合评价:
所有检测指标均符合或优于国际标准,设备运行性能稳定,防护效果可靠,判定为性能合格


二十、偏差分析与改进建议

在验证过程中,如出现以下偏差,应采取相应措施:

偏差类型原因分析改进措施
风速偏低过滤器堵塞、风机功率下降清洁或更换过滤器,调整风机参数
风速不均层流板污染或安装不当清洁并重新安装层流板
紫外灯强度不足灯管老化更换灯管并记录更换日期
报警延迟传感器漂移重新校准或更换传感器
噪音升高风机平衡失调检查风机叶片与支架

二十一、性能验证报告与归档

  1. 所有测试数据、照片、视频及仪器校准证书需统一归档保存;

  2. 性能验证报告应包括设备信息、验证日期、测试结果及结论;

  3. 报告由验证执行人、审核人及实验室负责人签字确认;

  4. 报告保存期限不少于五年;

  5. 当设备迁移或大修后,必须重新进行完整性能验证。


二十二、性能再验证与复测周期

为保持防护性能的持续稳定,Thermo Scientific 1300 系列建议以下周期性验证:

项目周期说明
风速与气流流型每6个月或设备搬迁后立即进行
HEPA完整性检测每12个月过滤器更换后需重测
噪音与照度每12个月与年度维护同步
电气安全与报警功能每12个月由认证工程师执行
生物防护测试每12个月确保无泄漏风险

二十三、性能验证的管理要求

  • 实验室应建立《生物安全柜性能验证管理制度》;

  • 每次验证前须确认仪器校准有效;

  • 验证结果应及时汇报并制定改进计划;

  • 验证数据不得随意修改,应具备完整可追溯性;

  • 所有验证人员应接受培训并持证上岗。