Ⅱ級生物安全柜使用與維護(hù)工作中存在的重點(diǎn)問題

蘇建程，王會如

北京市醫(yī)療器械檢驗(yàn)所 （北京 101111）

目前在用的Ⅱ級生物安全柜主要為A2型和B2型，且被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)、疾控中心、生物醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測及各類科研實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域。生物安全柜在醫(yī)療器械分類目錄中被界定為Ⅲ類醫(yī)療器械管理，其原因是在此設(shè)備中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)具有已知和未知的感染性危害。由于生物安全柜在國內(nèi)的應(yīng)用時(shí)間較國外晚，且多數(shù)相關(guān)人員未接受過專業(yè)的學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，對該設(shè)備的認(rèn)知仍然停留在通風(fēng)柜和潔凈工作臺的管理經(jīng)驗(yàn)上和使用習(xí)慣上。我們在日常檢驗(yàn)工作中能經(jīng)常聽到或見到各種不規(guī)范的使用和維護(hù)行為，這些行為已成為實(shí)驗(yàn)內(nèi)的危險(xiǎn)因子被傳播的主要潛在因素之一。

1 Ⅱ級生物安全柜的使用

生物安全柜驗(yàn)收時(shí)，其使用和維護(hù)保養(yǎng)的技術(shù)交接工作通常是被忽視的重要環(huán)節(jié)。原因有兩方面，首先是甲方不能提出專業(yè)的需求，其對于生物安全柜的認(rèn)知不夠?qū)I(yè)。我們在檢驗(yàn)工作中，常能聽到一些類似于“我通常是在實(shí)驗(yàn)之前開一會風(fēng)機(jī)，實(shí)驗(yàn)之后開一會風(fēng)機(jī)”的說法。另一方面為乙方不能提供專業(yè)的服務(wù)，其對于產(chǎn)品技術(shù)的認(rèn)知也僅限一本說明書。通常甲乙雙方僅共識只要風(fēng)機(jī)運(yùn)行就是正常的，新設(shè)備就是正常的。雖然有甲方會選擇對進(jìn)場驗(yàn)收后的生物安全柜進(jìn)行檢驗(yàn)，但其目的多數(shù)時(shí)還僅是為完成實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)備的計(jì)量校準(zhǔn)管理工作，包含安裝檢驗(yàn)意義的極少。

以下將通過一組圖片（圖1、圖2、圖3）反映出生物安全柜使用中存在的重點(diǎn)問題，并結(jié)合Ⅱ級生物安全柜的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY0569進(jìn)行闡述。該標(biāo)準(zhǔn)對安全柜內(nèi)工作區(qū)的定義為安全柜內(nèi)部從一側(cè)到另一側(cè)、從后側(cè)到前窗內(nèi)側(cè)，高于前窗玻璃下沿約5 cm到工作臺面的區(qū)域[1]。圖1和圖2中的共性問題是實(shí)驗(yàn)過程對生物安全柜工作區(qū)的需求。圖1突出的是人員對于工作區(qū)的需求，前窗操作口區(qū)域被2名操作人員占據(jù)；圖2突出的是實(shí)驗(yàn)設(shè)備對于工作區(qū)的需求，工作臺面擺滿了設(shè)備和耗材。圖3涉及物品擺放和空間利用。

圖1 使用情形一

圖2 使用情形二

圖3 使用情形三

1.1 圖1情形分析

圖1的情形會觸發(fā)生物安全柜的一項(xiàng)報(bào)警和聯(lián)鎖現(xiàn)象。當(dāng)流入氣流流速波動超過其標(biāo)稱值的±20%時(shí)，一臺功能完好的生物安全柜應(yīng)用聲光報(bào)警器來提示。氣流是保障生物安全柜安全防護(hù)的重要基礎(chǔ)，氣流的異常變化直接關(guān)乎實(shí)驗(yàn)中污染因子的擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。圖1中，當(dāng)操作人員的手臂進(jìn)入生物安全柜的工作區(qū)操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，其肘臂剛好要置于生物安全柜的前窗操作口的進(jìn)氣格柵上方，此時(shí)的肘臂勢必會堵塞進(jìn)氣格柵的部分開孔，且穿著防護(hù)衣物后會增加堵塞面積，寬松的布料很容易被格柵孔吸附。操作人員越多，堵塞進(jìn)氣格柵開孔的比例會越高，對氣流的影響越大。當(dāng)氣流流速波動超過生物安全柜流入氣流標(biāo)稱值的±20%時(shí)，就會降低生物安全柜的防護(hù)系數(shù)，氣流流速的最小波動值僅為0.1 m/s。模擬不同情形下單臂堵塞開孔，裸臂時(shí)堵塞的孔數(shù)48個(gè)，穿著防護(hù)服時(shí)堵塞的孔數(shù)72個(gè)。

針對圖1中的情形，處理措施如下：（1）在選購生物安全柜前做好規(guī)劃確認(rèn)，確保工作區(qū)的最小尺寸能夠滿足實(shí)驗(yàn)中人員和設(shè)備的需求；（2）加裝肘臂支架，預(yù)防肘臂堵塞開孔；（3）增強(qiáng)操作人員對進(jìn)氣格柵開孔區(qū)的保護(hù)意識，可將衣袖束縛后操作。

1.2 圖2情形分析

圖2的情形會觸發(fā)生物安全柜的窗高異常報(bào)警。當(dāng)生物安全柜的前窗開啟高度超過或低于標(biāo)稱高度時(shí)，聲音報(bào)警器應(yīng)報(bào)警。前窗開啟高度的變化會導(dǎo)致流入氣流流速異常，流入氣流流速是保護(hù)人員安全的重要基礎(chǔ)，氣流異常直接關(guān)乎操作人員受污染因子危害的風(fēng)險(xiǎn)。圖2中主要存在以下4個(gè)問題。

1.2.1 生物安全柜的安裝

圖2中是1臺Ⅱ級A2型生物安全柜，觀察外觀發(fā)現(xiàn)其外排風(fēng)已連接密閉的管道排至室外，不符合Ⅱ級A2型生物安全柜的正確安裝要求。

1.2.2 工作區(qū)內(nèi)的擺放

生物安全柜對樣品的保護(hù)是在其工作區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，工作區(qū)的正上方為送風(fēng)的下降氣流，在YY0569標(biāo)準(zhǔn)5.4.7.2中要求各測量點(diǎn)實(shí)測值與平均值相差均應(yīng)不超過±20%或±0.08 m/s。YY0569標(biāo)準(zhǔn)5.4.7.2的要求近似單向流，單向流定義為通過潔凈區(qū)整個(gè)斷面、風(fēng)速穩(wěn)定、大致平行的受控氣流[2]。生物安全柜工作區(qū)內(nèi)與潔凈工作臺的氣流均為單向流，這也是導(dǎo)致維護(hù)工作中出現(xiàn)問題的原因之一。單向流的最大特點(diǎn)是氣流內(nèi)的污染粒子在不受外界干擾的情況下，不會改變其運(yùn)動軌跡，各粒子間的運(yùn)動軌跡呈平行狀。然而當(dāng)生物安全柜的工作區(qū)內(nèi)擺放物品后，不規(guī)則的物體表面會改變原有的氣流形態(tài)，破壞氣流的單向流型，此時(shí)氣流內(nèi)污染粒子的平行軌跡被打破，繼而污染粒子在工作區(qū)內(nèi)會發(fā)生無規(guī)則的運(yùn)動，導(dǎo)致交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)增加。YY0569標(biāo)準(zhǔn)中要求的交叉污染保護(hù)試驗(yàn)也是基于對工作區(qū)的氣流流型是否符合5.4.7.2要求的再評價(jià)。

1.2.3 操作口的前窗開啟高度

前窗操作口上沿沿前窗玻璃到前格柵欄的距離為前窗操作口高度。YY0569標(biāo)準(zhǔn)5.3.2條款要求操作口的標(biāo)稱高度應(yīng)在160～250 mm，圖2中操作人員將前窗完全打開，已偏離標(biāo)稱高度。前窗操作口的高度變化直接影響流入氣流流速，流入氣流流速在前窗操作口會形成一個(gè)負(fù)壓屏障氣幕，以保證工作區(qū)內(nèi)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的污染因子不會通過前窗操作口擴(kuò)散，從而保護(hù)環(huán)境和人員的安全。操作口的標(biāo)稱高度值可通過流入氣流流速標(biāo)定，受制于生物安全柜的風(fēng)機(jī)性能（負(fù)壓風(fēng)量）。一臺成型的生物安全柜，其操作口的寬度和風(fēng)機(jī)性能在定型后就被開發(fā)者固定，根據(jù)風(fēng)量公式（表1）中的變量因數(shù)可判定，操作口的高度（b）與流入氣流流速（V）成反比。圖2中的因數(shù)b被增加，導(dǎo)致V降低。流入氣流流速的降低將破壞負(fù)壓屏障氣幕，工作區(qū)內(nèi)的污染因子通過前窗開口被擴(kuò)散的系數(shù)增加，危及環(huán)境和人員的安全。我們在檢驗(yàn)工作中常常被問及 “是不是前窗操作口越低越安全呢？”，答案是否定的。b的減小會導(dǎo)致V的升高，V應(yīng)在其標(biāo)稱值的±0.025 m/s內(nèi)波動才符合YY0569標(biāo)準(zhǔn)5.4.8.1條款的要求。標(biāo)稱值是在生物安全柜設(shè)計(jì)開發(fā)階段經(jīng)過理論驗(yàn)證的，是在型式檢驗(yàn)中經(jīng)過微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)（人員、產(chǎn)品和交叉污染保護(hù)）驗(yàn)證的。因此，改變標(biāo)稱值后，生物安全柜的安全性將無科學(xué)依據(jù)。

表1 風(fēng)量公式

1.2.4 實(shí)驗(yàn)過程的操作位置

生物安全柜內(nèi)操作實(shí)驗(yàn)樣品時(shí)，影響結(jié)果的主要因素之一是樣品是否受到良好的保護(hù)。圖2中樣品被放置在前窗開口的進(jìn)氣格柵處，未受到工作區(qū)內(nèi)潔凈氣流的保護(hù)，反而受到了進(jìn)氣格柵處的負(fù)壓氣流污染，負(fù)壓氣流中的粒子和微生物均未受控。進(jìn)氣格柵處的負(fù)壓氣流形成的負(fù)壓屏障氣幕，其目的是防護(hù)工作區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的污染因子，將樣品放置于進(jìn)氣格柵上方操作時(shí)打破了完整的負(fù)壓屏障氣幕，且樣品暴露于非受控區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的污染因子也將不能受控。實(shí)驗(yàn)過程中，操作人員將頭部探進(jìn)生物安全柜的前窗開口區(qū)域，直接置身于生物危險(xiǎn)之中，同時(shí)也會污染工作區(qū)的潔凈氣流。玻璃前窗能夠隔離生物安全柜內(nèi)的受控氣流，其良好的透光性可以滿足操作人員的觀察需求，正確的操作是將視窗置于標(biāo)稱值的高度，通過視窗觀察工作區(qū)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)過程。

1.3 圖3情形分析

圖3的情形也會觸發(fā)生物安全柜的一項(xiàng)報(bào)警和聯(lián)鎖現(xiàn)象。當(dāng)下降氣流流速波動超過其標(biāo)稱值的±20%時(shí)，一臺功能完好的生物安全柜應(yīng)用聲光報(bào)警器來提示氣流的波動。圖3中為1臺Ⅱ級A2型生物安全柜，其送排風(fēng)的工作動力共同依靠其內(nèi)部的同一風(fēng)機(jī)提供，從能量守恒定律思考，下送風(fēng)量和排風(fēng)量成反比。

圖3中，實(shí)驗(yàn)室在長期使用過程中會出現(xiàn)空間不足的矛盾，其內(nèi)部可利用的空間會被逐步開發(fā)。由于生物安全柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其柜體支架下方的空間多數(shù)會被開發(fā)利用，更有部分實(shí)驗(yàn)室會選擇在柜體上方放置物品。柜體頂端為生物安全柜的排風(fēng)口，Ⅱ級A2型生物安全柜的排風(fēng)口處會安裝擋板或格柵，目的是調(diào)控排風(fēng)口的開口面積而達(dá)到調(diào)配排風(fēng)量，進(jìn)而控制下降氣流流速的目的。圖3的行為破壞了生物安全柜的原有風(fēng)量平衡，放置物品后其出風(fēng)面的面積被壓制，導(dǎo)致排風(fēng)量下降，下降氣流流速升高。YY0569標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下降氣流流速應(yīng)在0.25～0.50 m/s，所以下降氣流流速的最小波動值僅為0.05 m/s時(shí)就可觸發(fā)聲光報(bào)警器。

2 Ⅱ級生物安全柜的維護(hù)

生物安全柜的維護(hù)工作是保障其安全使用的前提和基礎(chǔ)，長時(shí)間的運(yùn)行必然會影響設(shè)備原有的平衡，嚴(yán)重時(shí)會致使其喪失固有的安全性能。我們結(jié)合工作中發(fā)現(xiàn)的重點(diǎn)問題，推薦可將生物安全柜的維護(hù)工作劃分為3個(gè)階段，即常規(guī)消毒、定期清潔和周期確認(rèn)。

2.1 常規(guī)消毒

常規(guī)消毒指實(shí)驗(yàn)室操作人員在完成批次實(shí)驗(yàn)工作后及時(shí)對安全柜工作區(qū)的內(nèi)表面進(jìn)行消毒處理。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常規(guī)消毒的主要技術(shù)手段是紫外線燈照射，少數(shù)情況下會選擇擦拭。YY0569標(biāo)準(zhǔn)5.1.1要求柜體表面應(yīng)無明顯銹斑，表面光潔。我們發(fā)現(xiàn)部分實(shí)驗(yàn)室中的在用生物安全柜是不符合此條款要求的，調(diào)研后發(fā)現(xiàn)原因是在實(shí)驗(yàn)過程中使用的強(qiáng)酸堿類試劑會遺撒或潑濺到操作區(qū)的表面，而紫外線燈消毒無法去除試劑殘留，長期的腐蝕積累導(dǎo)致工作區(qū)表面出現(xiàn)了銹斑，影響了光潔。殘留的化學(xué)試劑只能通過擦拭清除，在選擇擦拭消毒時(shí)應(yīng)評價(jià)擦試劑的殘留對工作區(qū)表面是否有腐蝕，必要時(shí)可選擇純化水去殘留。

2.2 定期清潔

定期清潔指結(jié)合生物安全柜的使用情況，對其需要潔凈的關(guān)鍵部位做定期清掃，保持潔凈狀態(tài)。但目前生物安全柜內(nèi)應(yīng)定期清潔的關(guān)鍵部位尚未被使用者廣泛識別。

2.2.1 紫外燈的清潔

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多數(shù)使用者對于紫外線燈的錯(cuò)誤認(rèn)知是燈亮即消毒。穿透能力差是紫外線燈的一個(gè)較為典型的缺點(diǎn)，但目前對其進(jìn)行清潔維護(hù)的使用者寥寥無幾。我們在檢驗(yàn)工作中隨機(jī)抽取了1臺在用生物安全柜做紫外線燈的輻射強(qiáng)度比對，清潔前測量值為382 mW/m2，擦拭后為496 mW/m2。YY0569標(biāo)準(zhǔn)5.4.14.4要求紫外線燈輻射強(qiáng)度不低于400 mW/m2。

2.2.2 負(fù)壓區(qū)的清潔

負(fù)壓區(qū)位于生物安全柜工作區(qū)的臺面下方，Ⅱ級A2型生物安全柜的送風(fēng)過濾器的上游風(fēng)量依靠風(fēng)機(jī)吸取工作區(qū)的格柵開口處的氣流，氣流需流經(jīng)負(fù)壓區(qū)后到達(dá)過濾器的上游，所以負(fù)壓區(qū)的衛(wèi)生狀況會影響送風(fēng)過濾器的上游氣流雜質(zhì)成分，還會增加氣流運(yùn)動過程中的摩擦阻力，阻力增加后風(fēng)機(jī)需要更多的動能來平衡損失。污物含量高的氣流對生物安全柜內(nèi)部風(fēng)機(jī)的性能也會產(chǎn)生負(fù)荷，風(fēng)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)被污物附著后會降低風(fēng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率。圖4為一臺生物安全柜負(fù)壓區(qū)的衛(wèi)生狀況，雜物多污垢重，下降氣流流速檢測結(jié)果僅為0.11 m/s，經(jīng)確認(rèn)從未做過清潔工作。

圖4 負(fù)壓區(qū)的衛(wèi)生

2.3 周期確認(rèn)

生物安全柜的氣流流速是保證其防護(hù)功能安全完好的重要基礎(chǔ)，YY0569標(biāo)準(zhǔn)對其精度要求高，允差控制范圍小，又因在使用過程中干擾因素多，所以應(yīng)是重點(diǎn)監(jiān)測的技術(shù)指標(biāo)。圖5是某實(shí)驗(yàn)室的自檢報(bào)告，檢測依據(jù)為YY0033，將生物安全柜視為潔凈工作臺進(jìn)行檢測。涉及生物安全柜的檢測標(biāo)準(zhǔn)包括GB50349《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》、JG170《生物安全柜》和YY0569《Ⅱ級型生物安全柜》，采用其他標(biāo)準(zhǔn)檢測均是不科學(xué)的。在《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》中第六條要求，醫(yī)療器械產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)符合醫(yī)療器械強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，尚無強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)當(dāng)符合醫(yī)療器械強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。YY0569正是Ⅱ級型生物安全柜的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以在國內(nèi)銷售的生物安全柜（含進(jìn)口）均應(yīng)符合YY0569標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測方法和要求理應(yīng)采納YY0569標(biāo)準(zhǔn)。

選擇將周期確認(rèn)的檢測工作委托給檢測技術(shù)服務(wù)商也是部分實(shí)驗(yàn)室的一種管理方式。圖6是某檢測技術(shù)服務(wù)商出具的報(bào)告，其檢測依據(jù)為YY0569，但是檢測項(xiàng)目卻與YY0569標(biāo)準(zhǔn)大相徑庭，該報(bào)告中出現(xiàn)的“潔凈度”“浮游菌”“沉降菌”項(xiàng)并非是在YY0569標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目，所以其檢測方法和條款要求均無依據(jù)可尋。其次是“下降氣流流速”“流入氣流流速”項(xiàng)，在YY0569標(biāo)準(zhǔn)中分別為3項(xiàng)條款要求，且這3項(xiàng)條款是并列關(guān)系，所以判定結(jié)果時(shí)要求報(bào)出值應(yīng)同時(shí)滿足才可視為合格。在依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢測時(shí)，對條款要求的理解如果斷章取義則會導(dǎo)致檢測結(jié)論與實(shí)際不符。

YY0569標(biāo)準(zhǔn)是生物安全柜的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是產(chǎn)品開發(fā)的輸入標(biāo)準(zhǔn)，是產(chǎn)品技術(shù)的參考標(biāo)準(zhǔn)，是生物安全柜（取得醫(yī)療注冊證）的唯一檢測依據(jù)。因此，建議廠家對生物安全柜進(jìn)行周期確認(rèn)工作時(shí)，要保證檢測依據(jù)是準(zhǔn)確的，檢測方法是科學(xué)的，人員能力是完備的，以確保周期確認(rèn)的結(jié)果是準(zhǔn)確的，生物安全柜的狀態(tài)是可靠的。

圖5 某實(shí)驗(yàn)室的自檢報(bào)告

圖6 某實(shí)驗(yàn)室的委托檢測報(bào)告

我們結(jié)合典型案例，主要以圖文的形式對目前Ⅱ級生物安全柜在使用與維護(hù)工作中存在的重點(diǎn)問題做出了詳細(xì)的解讀，期望能為生物安全柜的使用和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。