JJF1815-2020《Ⅱ級生物安全柜校準規范》將于4月27日正式實施。在抗擊疫情中，生物安全柜作為疫情檢測人員和科研人員安全防護屏障的最基本防護設備，性能可靠與否對使用人員安全起著至關重要的作用。為讓從事相關工作的計量人員更好的理解該規范，《中國計量》雜志社邀請JJF1815-2020的主要起草人，對JJF1815-2020進行了解讀。
一、規范制定的必要性和意義
2003年以來，隨著重癥急性呼吸綜合征（SARS）病毒、高致病性禽流感病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒、新型冠狀病毒等新發傳染病的不斷出現，我國一直都在加強對醫院、疾控部門、科研單位和高等院校等單位生物防護的監管，并把生物安全納入國家安全體系。因此，生物安全柜作為疫情檢測人員和科研人員安全防護屏障的最基本防護設備，在醫療衛生、疾病預防與控制、食品衛生、生物制藥、環境監測以及各類生物實驗室等領域的應用一直保持快速增長。
2013年國務院頒布的《計量發展規劃（2013-2020年）》明確將生物安全領域的計量溯源作為重點工作，生物安全柜作為生物安全領域重要的保障設備，其計量校準工作則顯得尤為重要。生物安全柜是一種基于高效過濾和氣流動力原理的負壓過濾排風設備，它的主要作用是在保護樣本不被外界污染的同時，能夠更好地保護檢測人員不被操作的病原微生物所感染。因此，生物安全柜的性能可靠與否，不僅關系著實驗的成敗，而且也關系著實驗操作人員和醫護人員的安危。
目前，我國市場上的生物安全柜品牌和規格型號眾多，因此如何對生物安全柜進行計量校準，以確保其參數數據準確和性能可靠顯得十分迫切與必要。JJF1815-2020《Ⅱ級生物安全柜校準規范》在此背景下制定，于2020年1月17日批準，自2020年4月17日實施。
二、主要內容及重點解讀
1.結構
JJF1815-2020依據JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》的要求進行編寫，共分范圍 、引用文件、術語和計量單位、概述、計量特性、校準條件、校準項目和校準方法、校準結果表達、復校時間間隔及附錄共10部分，其中附錄中包括碘化鉀法、校準原始記錄格式、校準證書（內頁）格式和Ⅱ級生物安全柜校準結果的測量結果不確定度評定示例等內容。
2.適用范圍
JJF1815-2020適用于Ⅱ級生物安全柜的校準，Ⅰ級和Ⅲ級生物安全柜相同原理部分的校準可以參照本規范執行。
3.起草原則與內容
（1）術語和計量單位
生物媒介 、生物危害、下降氣流流速、下降氣流流速柵格、單向氣流、流入氣流、非均勻下降氣流、均勻下降氣流、生物安全柜標稱寬度、生物安全等級、流速標稱值、傘形罩排氣連接、直接排氣連接、高效過濾器、多分散氣溶膠、工作區、工作臺、前窗引用于NSF/ANSI49-2018《生物安全柜 設計、結構、性能和現場認證（Biosafety Cabinetry: Design, Construction, Performance, and Field Certification）》中的定義；交叉污染、產品保護、生物安全柜、保護因子引用了BS EN12469-2000《生物技術 微生物安全柜的性能標準（Biotechnology—Performance criteria for microbiological safety cabinets）》中的定義，前窗操作口高度引用了YY0569-2011《Ⅱ級生物安全柜》的定義。
（2）概述
概述中主要介紹了生物安全柜的應用、分類，并對Ⅱ級生物安全柜的分型及其特點作了著重介紹，其中對Ⅰ級和Ⅲ級生物安全柜的描述有助于理解Ⅰ級和Ⅲ級生物安全柜與Ⅱ生物安全柜哪部分原理相同，當Ⅰ級和Ⅲ級生物安全柜作為被校準對象時可以參照本規范執行。之外，相比以往發布的生物安全柜標準中對Ⅱ級的分型，本規范新增Ⅱ-C1生物安全柜（NSF/ANSI49-2018新增類型，國內已有公司開始銷售此型號），它兼具了A型和B型II級生物安全柜的特點。
（3）計量特性的確定
通過對生產廠家和用戶的調研，確定了下降氣流流速、流入氣流流速、潔凈度、照度、噪聲、高效/超高效過濾器檢漏等在生物安全柜使用過程中對安全和工作舒適性影響較大的指標作為計量特性指標。此外，氣流模式、人員保護、產品保護和交叉污染保護對生物安全柜的防護性能評價至關重要，其技術要求在校準方法中予以規定，但沒有作為計量特性體現。計量特性的具體指標根據 WS233-2017《病原微生物實驗室生物安全通用準則》、YY0569-2011、BS EN12469-2000、NSF/ANSI49-2018、ISO14644-1:2015《潔凈室及相關受控環境 第1部分：依據粒子濃度對空氣潔凈度分級（Cleanrooms and associated controlled environments Part 1: Classification of air cleanliness by particle concentration）》、BS5726-3:1992《微生物安全柜規范 第3部分:安裝后性能規范（Microbiological safety cabinets Part 3: Specification for performance after installation）》、Clark R P, Goff M R. The Potassium Iodide Method for Determining Protection Factors in Open-fronted Microbiological Safety Cabinets[J]. Journal of Applied Bacteriology, 1981, 51(3):439、畢建軍, 溫占波, 趙建軍,等. 用粘質沙雷菌試驗評價Ⅱ級生物安全柜的研究[J]. 中國消毒學雜志, 2007, 24(1):4-8等標準和文獻確定。相比于BS EN12469-2000和NSF/ANSI49-2018兩個國際標準，本規范有一個特色是增加了潔凈度指標，這主要是因為WS233-2017中對生物安全設備的現場隔離檢查規定生物安全柜的潔凈度是必須檢測的指標。同時，相比YY0569-2011更多關注儀器注冊檢驗、型式評價或者產品設計的指標，本規范則主要考慮到校準現場的實際情況，重點參考了NSF/ANSI49-2018對現場測試指標的設定，如平均背景照度不大于160lx時，生物安全柜平均照度應不小于650lx，每個照度實測值應不小于430lx；實際噪聲應不大于70dB。
（4）校準條件
本部分主要規定了生物安全柜校準時需要滿足的環境條件，以及使用的校準用材料及設備，包括Ⅱ級鋼卷尺、風量計、風速儀、煙霧發生裝置、塵埃粒子計數器、照度計、聲級計、高效過濾器檢漏儀、高效過濾器計數檢漏儀、智能生物安全柜生物檢測儀（微生物法）、生物安全柜質量檢測儀（碘化鉀法）、微生物定量標準物質、Φ90培養皿和多分散氣溶膠，明確了標準器及配套設備的測量范圍和準確度等信息要求。相比以往的生物安全柜標準，本規范針對標準器及配套設備配置的指導性更清晰明確。
（5）校準方法
本部分主要針對生物安全柜的外觀、下降氣流流速、流入氣流流速、氣流模式、潔凈度、照度、噪聲、高效/超高效過濾器檢漏、人員保護、產品保護和交叉污染保護等指標的具體校準方法進行了具體說明和示意圖展示，同時對下降氣流流速、流入氣流流速、潔凈度、照度和噪聲進行了數學公式化處理，有助于后續校準數據的分析處理。其中流入氣流流速測試用風量計法或風速儀法，優先采用風量計法；高效/超高效過濾器檢漏測試用光度法或計數法；人員、產品和交叉污染保護測試用微生物法或碘化鉀法，仲裁時用微生物法。碘化鉀法具有快速高效，且方便的特點，彌補了微生物法的周期慢，測試麻煩，生物制備價格高的缺點，是目前世界上普遍被認可的先進方法。相比于YY0569-2011等國內生物安全柜標準僅在人員保護測試中采用碘化鉀法，本規范還在產品和交叉污染保護測試中增加了碘化鉀法。
（6）復校時間間隔
針對生物安全柜的檢測周期，國內外標準條例中都分別給出了相應規定。我國發布的GB19489-2008《實驗室生物安全通用要求》，要求將生物安全柜作為一種必不可少的保護實驗室工作人員的主要安全防護設備，在安裝或維修后應按照經確認的方法進行現場檢測，并且須按不大于12個月的周期進行管理評審每年開展驗證，同時要求實驗室操作人員具備規范化、標準化使用生物安全柜的能力。國家衛健委頒布的WS233-2017中規定，用于規范各級微生物和生物醫學實驗室的生物安全防護，要求生物安全隔離設備等需進行一年一度的常規檢測。CNAS-AL02：2018《醫學實驗室質量和能力認可申請書》的附表3（CNAS-CL02-A005）的5.3.1.4條款對自查評審內容的設備校準、驗證等應符合如下要求中的（c）部分：每12個月進行檢定或校準的設備至少應包括生物安全柜（高效過濾器、氣流、負壓等參數）等。此外，在《有害健康物質的控制（Control of Substances Hazardous to Health Regulations, COSHH）》條例中也規定，為保證生物安全柜工作的正常狀態，至少12個月要進行一次詳細的檢查和測試，如果使用頻率高，建議至少每6個月1次。本規范通過參考借鑒以上標準條例，給出了復校時間間隔不超過1年的建議。
（7）不確定度評定示例
附錄D給出了下降氣流流速、流入氣流流速、潔凈度、照度和噪聲等五個參數的測量不確定度評定示例，其中在具體分析每個參數測量不確定度時，示例中由標準器引入的標準不確定度分量均是根據校準用標準器的最大允許誤差進行分析，后續建標時各單位可根據各個實驗室配置的標準器溯源證書的準確度信息（如準確度等級、不確定度或最大允許誤差）確定各自實驗室由標準器引入的標準不確定度分量。
三、校準中的注意事項
1.附錄A的A.1中給出了碘化鉀法的基本原理，經過分析推導指出，一套測試系統的實際經驗值為：N≥3×108，s≥20 L/min，n≤4，由此確知Apf的最小值為1.5×105。在A.6中根據市場上常用測試系統確定的N、V、F、n值推算出的Apf技術要求為1.0×105，即相當于過濾膜上的斑點數為62。如果后續建標時所用測試系統的N、V、F、n值與附錄A的不一致，可根據所用測試系統的N、V、F、n值重新進行計算得出其Apf作為技術要求。
2.生物安全柜中空氣經過高效/超高效過濾器，垂直送風，定量試驗下的局部漏過率不超過0.01%，以保證內循環氣體的無菌狀態，不需要額外的紫外殺菌。同時在生物安全柜使用或校準過程中需要注意保持一定的自凈時間，一般為工作前和工作后（15~30）min。
3.實驗室安裝的生物安全柜應遠離門、窗、回風口和送風口，以免影響生物安全柜的正常使用，如流入氣流流速、人員保護等會受生物安全柜放置位置的影響。
4.生物安全柜的核心要點是實現氣流平衡（氣流穩定性）：當風機送風量不變，HEPA/ULPA泄漏時，下降風量變大，外排風量減小，循環風沒有經過過濾，污染樣本，此時循環風下降速度快，可能吹出生物安全柜，吹出的氣溶膠感染操作者；當風機送風量不變，HEPA/ULPA被堵時，下降風量變小，外排風量變大，窗口進風量增大，可能污染樣本。實際校準時，可根據校準結果參考以上原則給客戶提供調整或維修建議。
5.人員、產品和交叉污染保護測試的目的是確定氣溶膠是否保留在生物安全柜內、外部的污染物是否未進入生物安全柜的工作區域，以及生物安全柜中裝置之間的氣溶膠污染是否減到最小。這個指標是集高效過濾器檢漏、潔凈度、下降氣流流速、流入氣流流速和氣流模式的綜合指標，也是生物安全柜的核心指標，建議給具體客戶提供校準項目建議時對該項目做重點說明。
注：隋志偉和崔宏恩為共同第一作者，戴新華為通訊作者。
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本文刊發于《中國計量》雜志2020年第3期
作者：隋志偉 高運華 戴新華 中國計量科學研究院、崔宏恩 江蘇省計量科學研究院、 厲龍 蘇州市計量測試院
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