多参数自动检测仪对生物安全柜气流流速的快速检测.docx

1、iocchnooAtMo=坦挝WHS魏贤莉'胡良勇肖建勇之1广州计最检测技术研究院，广东广州510030;2.广州中医药大学基础医学院，广东广州510006WEIXian-li1,HULiang-yongXIAOJlanyong21.GuangzhouInstituteofMeasuringandTestingTechnology,GuangzhouGuangdong510030,China;2.SchoolofBasicMedicine,GuangzhouUniversityofChineseMedicine,GuangzhouGuangdong510006,China多参数自动检测

2、仪对生物安全柜气流流速的快速检测FastAirflowVelocityTestingofBiologicalSafetyCabinetwithAutomaticMulti-ParameterDetector摘要采用生物安全柜多参数自动检测仪(BSCO1-1OS)对各级实验室生物安全柜的气流流速进行检测。检测结果表明：该自动检测仪操作简便、快速，而且能实时检测流速，检测结果准确、数据重复性好；检测数据还证实，它能完成III级生物安全柜气流流速的自动准确检测。关键词生物安全柜；气流流速检测；多参数自动检测仪；热式风速仪；流速传感器Abstract：Theairflowvelocitiesofthe

3、biologicalsafetycabinetsoflabswithdifferentlevelsweredetectedwithautomaticmulti-parameterdetector(BSC01-10S).Thedetectionresultsindicatedthattheautomaticdetectorwithsimpleoperationstepscanaccomplishthereal-timedetectionofairflowvelocitywithhighaccuracyandgoodrepeatability.Inaddition,theexperimentalr

4、esultsconfirmedthatthedetectorcouldtesttheairflowvelocityofClassIIIbiologicalsafetycabinetautomaticallyandaccurately.Keywords：biologicalsafetycabinet;airflowvelocitydetection;automaticmulti-parameterdetector;thermalanemometer;flowvelocitysensor中图分类号R197.39文献标志码Bdoi：10.3969/j.issn.l674-1633.2014.07.0

5、18文章编号1674-1633(2014)07-0050-03Z.0.ON6N.1OAISZ0那6ICMIM出寸LOE生物安全柜是一种负压过滤排风柜。它利用空气净化技术实现第一道物理隔离，并在操作原代培养物、菌毒株以及诊断性标本等具有感染性的实验材料时，用来保护操作者、实验室环境以及实验材料，使其避免露于上述操作过程中可能产生的感染性气溶胶和溅出物中A%生物安全柜是保障生物安全和环境安全的重要物质基础，目前已广泛应用在医疗卫生、疾病预防与控制、食品卫生、生物制药、环境监测等领域心生物安全柜气流流速检测分为下降气流流速和前窗操作口流入气流流速。所谓下降气流是来自生物安全柜上方，经高效过滤器过滤的

6、垂直向下流向工作区的气流，下降气流用以保护工作台的样品不受污染。所以对下降气流的流速有严格的要求。由于I、级生物安全柜操作区为乱流，下降气流流速的测试仅针对II级生物安全柜。而流入气流是从安全柜前窗操作口进收稿日期：2014-0575修回日期：2014-06-30基金项目：国家自然科学基金面上项目(81274145);广东省自然科学基金(S2012()40007()05)支助；国家质量监督检验检疫总局质检公益性行业科研专项项目(201110045);教育布高等学校博士学科点专项科研基金(20124425120012)支助。本文作者：魏贤莉，工程师，主要从事医疗器械计量器具的检定/校准和研究工祚

7、。通讯作者：肖建勇，副教授，主要从事生物化学与分子生物学研究。入安全柜的气流。生物安全柜最主要的作用就是保护工作人员,保护产品和环境。它的功能主要是通过顶部下降气流和前窗流入气流共同作用完成的您因此，气流流速的准确测量在很大程度上影响了生物安全柜的正常运行C目前，国内外很多厂家、科研机构都致力于生物安全柜气流流速的高精度、快速测量技术及仪器的研究。传统的气流流速测量方法，如叶轮式法、皮托管式法等存在工况不稳定、精度低、测试空间受限制等问题。采用热式风速仪直接测量，无须进行温I母曜，稳定可靠，信嗓比好，并且有较大的测量范围和宽量程比，可以很好地解决传统测量方法在气流流速测量中存在的不足叫国内外学

8、者对生物安全柜气流流速的测试方法及内部流场进行了一系列的研究，如MelvinW.FiiBt和JanetM.Macher等人采用微生物法研究了前窗流入气流速度、前窗开口大小、操作者手的位置和运动幅度对于气溶胶污染物的影响等。东华大学的赵明琪通过分析流入气流与实际前窗操作口的关系，下降气流与前窗流入气流的关系，采用模拟和试验相结合的方法,利用单向探头热式风速仪和万向探头风速仪分别实际测量了IT级生物安全柜气流流速，并作进一步数据分析，最终得出万向探头风速仪测量的优越性。随后东华大学的姜胜男、李斌等人191在此基础上对m级生物安全柜气流流速测量作了进一步的研究，他们通过在线测量方法，对单向探头和万向

9、探头进行比对，同时还研究了测量人员和仪器设备在线测虽时对于气流模式的影响。这些研究为生物安全柜气流流速自动检测技术奠定了良好的理论基础。但未见关于气流流速的自动检测装置的相关研究。本文介绍一种生物安全柜流速检测装置对生物安全柜内部流速的自动检测。1实验部分1.1实验仪器BSC01-10S生物安全柜多参数自动检测仪实物图，见图1。检测仪由主机单元、从机单元和PC机组成。主机是以AVR单片机为核C?的嵌入式系统，实现密闭空间精密充气与检测，存储测试结果并分析，以及人机交互等操作。主要包括气密性检测、串门通信、无线通信、液晶显示及按键输入等模块。从机为/移动单元实现极低风速动态实时测量，二轴运动平台

10、精确控制。由运动机构、气流检测单元和定位模块等组成。主机通过无线通信模块向从机发送检测指令，从机接收成功后选择相应的检测模式，实现气流流速的检测。从机中的无线通信模块将每个测量点检测到的流速值发送给主机，实现主从机之间的无线通讯。待检测完毕，主机将从机发送的气流流速值及柜体泄漏气压值通过RS232串口传至PC机（上位机），实验人员可在PC机上（上位机）提取数据报告或进行数据处理等。仪器由浙江省计量院进行校准和检测，浙江省计量科学研究院对6项检测指标进行了校准测试，结果证明样机测量误差在允许范围内。气流流速范围为扳3m/s,分辨率为0.01m/s,测量精度为3%ES。图1生物安全柜多参数自动检测

11、仪实物图1.2测定方法按照DB44/F833-2010生物安全柜快速测评方法要求对流入气流流速进行测试。运行安全柜，在前窗曰操作台均匀分布10个点，每个点读取气流探头流速至少3次，得到相应的气体速度测量值，计算出风速的平均值。由于每个测量点的间距小，且流入气流测试点分布在二维度上。因此须选择探头精巧、灵敏度高的流速传感器，设计系统时要确保气流传感器能在二维平面上精确运动。流入气流流速测试示意图，见图2。枷IWWWfi枷IWWWfi气流传0卷探头冲出!山邸皿心图2流入气流流速删试示意图2结果与讨论生物安全柜多参数自动检测仪对各级实验室不同级生物安全柜的流速进行了检测,结果见表12。表1II级生物

12、安全柜的流速检测结果（m/s）表2III级生物安全柜的流速检测编号检测地点分布点（m）次数（Z?）-平均值重复性（合并样本标准偏差SJ12311.761.621.691.690.05121.721.711.781.7431.631.741.561.6441.741.851.781.791附属第二医院中心实51.831.761.811.801验室61.781.811.861.8271.751.791.851.8081.801.781.761.7891.761.801.781.78101.711.761.791.7511.871.791.811.820.032521.781.841.831.823

13、1.811.791.781.7941.781.761.801.78职业病防治院一31.811.851.861.84261.851.831.811.8371.801.761.811.7981.791.761.771.7791.781.801.761.78101.791.761.791.78编号检测地点分布点(m)次数(72)平均值重复性(合并样本标准偏差所)12311.921.941.881.910.03021.941.972.031.9831.971.931.991.9641.921.981.911.941附属第一医院中心51.992.012.032.011实验室62.011.961.991.

14、9971.971.951.941.9581.951.931.901.9391.971.941.901.94101.891.931.941.9212.022.142.092.070.03922.132.012.082.0732.032.062.072.0542.012.072.112.062附属第三医院中心82.10实验室62.142.092.122.1272.022.102.042.0582.012.051.992.0292.011.981.971.99101.961.992.021.99由于W10,采用合并样本标准差岛作为重复性的体现削，计算_)=1曰p|从表12的结

15、果来看，BSC01-10S生物安全柜多参数自动检测仪的流速检测灵敏度高，重复性好。由于m级生物安全柜柜体完全气密，(X)%全排放式，工作人员通过连接在柜体的手套进行操作，无法进行气流流速的检测，但BSC01-10S生物安全柜多参数自动检测仪具有自动化程度高，并适用所有等级的生物安全柜的流速检测，很好地解决了这个难题。另外可以看出,各级实验室的各级生物安全柜的流速都能符合DB44/r833-2010生物安全柜快速测评方法的气流流速要求，说明生物安全柜的使用确实能有效地达到防止微生物的物理指标，从而保证防止微生物的生化指标，保护实验室工作人员的生命安全叫。3结束语生物安全柜检测仪的小型化、多功能、

16、低功耗、高性价比、易操作是智能检测产品的发展趋势。目前国内外使用的相关生物安全柜流速的检测仪器或装置，都具有检测参数单一、价格高、外形体积庞大、检测手段复杂等缺点，而这些缺点限制了生物安全柜参数检测仪应用于前窗无法开启的m级生物安全柜的流速检测。同时我国检测仪器设备的精度及稳定性、环境条件的控制等方面，与发达国家还存在一定差距。提高仪器的检测能力、提供更为准确的检测数据，可以更好地指导企业生产,促进产品质量提高，同时为实验人员提供一个安全的实验操作环境。可以预见，生物安全柜多参数自动检测仪在生物安全意识不断提高的同时应用于生物制药、食品工业以及各级实验室,将具有广阔的产业化前景。参考文献王清勤

17、，张彦国,许钟耕，等.生物安全实验室建筑技术规范的编制背景和主要内容介绍).建筑科学,2004,20：1-7.1 许钟麟，王清勤.生物安全实验室与生物安全柜M|.北京:中国建筑工业出版社,2004:2-5.2 马飞，武文军,熊陆平，等.生物安全柜的质量控制山.医疗卫生装备,2012,33(5):113-115.3 何欣,唐敏然，胡良勇，等.生物安全柜性能检测的依据及关键技术U.中国测试,2009,35(5):91-94.|5胡良勇.生物安全柜的性能和质量控制J.医疗保健器具,2008,15(8):18-20.6 GilchristJI<,HmdlerJ,FlemingDO.Laboratorysafetymanagementandupdate,inisenbergHDclinicalmicrobiologyprocedureshaiidbookM.USA:AmericanSocietyMicrobiology,1992:29-42.7 刘正先，孟庆国,梁永超，等.气体涡轮流量计的改进级实验测量山.流体机械,2003,31(5):8-10.8 MelvinWJanetMacher,RobertGussman,etal.NebulizerCharacteristicsforCe