生物安全柜標(biāo)準(zhǔn)-歐盟EN12469:2000和美國NSF49:2002的比較

在2000年5月，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CEN)頒布了生物安全柜歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12469:2000，正式替代了德國DIN 12950、英國BS5726和法國NF X-44-201等歐盟成員國生物安全柜的標(biāo)準(zhǔn)，成為歐盟區(qū)域內(nèi)生物安全柜的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

NSF49在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，被*為目前生物安全柜領(lǐng)域zui完善的標(biāo)準(zhǔn)。在2002年，ANSI/NSF49正式獲得了美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（American National Standard Institute, ANSI）的認(rèn)可，成為美國生物安全柜的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

EN12469和NSF49是目前世界生物安全柜領(lǐng)域zui重要的標(biāo)準(zhǔn)，在這篇文章中，我們會著重介紹和討論兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之間的區(qū)別，以供業(yè)內(nèi)人士參考。

1、安全柜型號的規(guī)定

EN12469對一級、二級和三級生物安全柜的分類、性能和檢測有明確的規(guī)定：

一級生物安全柜可保護(hù)工作人員和環(huán)境而不保護(hù)樣品。氣流原理和實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)櫥一樣，不同之處在于排氣口安裝有HEPA過濾器。所有類型的生物安全柜都在排氣和進(jìn)氣口使用HEPA過濾器。一級生物安全柜本身無風(fēng)機(jī)，依賴外接通風(fēng)管中的風(fēng)機(jī)帶動氣流，由于不能保護(hù)柜內(nèi)產(chǎn)品，目前已較少使用。

二級生物安全柜是目前應(yīng)用的柜型，通過HEPA過濾器的潔凈氣流從安全柜頂部垂直吹下，通過工作區(qū)域，在到工作人員的呼吸區(qū)域前被俘獲。氣流在放將被過濾。所有的二級生物安全柜都可提供工作人員、環(huán)境和產(chǎn)品的保護(hù)。

三級生物安全柜是為4級實(shí)驗(yàn)室生物安全等級而設(shè)計(jì)的，柜體*氣密，工作人員通過連接在柜體的手套進(jìn)行操作，俗稱手套箱(Golve box)，試驗(yàn)品通過雙門的傳遞箱進(jìn)出安全柜以確保不受污染，適用于高風(fēng)險(xiǎn)的生物試驗(yàn)。

目前市面上大多數(shù)生物安全柜都是二級的，而一臺“歐洲標(biāo)準(zhǔn)二級生物安全柜"和一臺“美國標(biāo)準(zhǔn)二級生物安全柜"是不同的：zui基本的方面來說，兩種類型安全柜都可以提供對操作人員、試驗(yàn)品和工作環(huán)境的保護(hù)；工作原理也相同。zui大的區(qū)別是EN12469只對“二級生物安全柜"有一個(gè)基本的定義，而NSF49將二級生物安全柜依照入口氣流風(fēng)速、排氣方式和循環(huán)方式等分為4個(gè)類型：A1型，A2型(原B3型),B1型和B2型：

A1型安全柜前窗氣流速度zui小量或測量平均值應(yīng)至少為0.38m/s。70%氣體通過HEPA過濾器再循環(huán)至工作區(qū)，30%的氣體通過排氣口過濾排除。

A2型安全柜前窗氣流速度zui小量或測量平均值應(yīng)至少為0.5m/s。70%氣體通過HEPA過濾器再循環(huán)至工作區(qū)，30%的氣體通過排氣口過濾排除。

二級B型生物安全柜均為連接排氣系統(tǒng)的安全柜。連接安全柜排氣導(dǎo)管的風(fēng)機(jī)連接緊急供應(yīng)電源，目的在斷電下仍可保持安全柜負(fù)壓，以免危險(xiǎn)氣體泄漏如實(shí)驗(yàn)室。其前窗氣流速度zui小量或測量平均值應(yīng)至少為0.5m/s(100fpm)。B1型70%氣體通過排氣口HEPA過濾器排除，30%的氣體通過供氣口HEPA過濾器再循環(huán)至工作區(qū)。B2型為100%全排型安全柜，無內(nèi)部循環(huán)氣流，可同時(shí)提供生物性和化學(xué)性的安全控制。

A1型和B1型二級生物安全柜目前在美國已經(jīng)很少使用；B2二級生物安全柜在美國特定的生物研究領(lǐng)域有著廣泛的使用，而在歐洲幾乎沒有使用。有趣的是，歐洲市場上符合EN12469的二級生物安全柜在結(jié)構(gòu)要求方面基本等同于美國A2型生物安全柜（除了一些小的區(qū)別），而這兩種類型的生物安全柜是目前世界上各類生物安全柜（無論一級、二級或三級）中zui普遍使用的。

2、對安全柜性能和測試的規(guī)定

EN12469和NSF49都是以規(guī)范性能為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，換句話說，標(biāo)準(zhǔn)并不側(cè)重安全柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不是通過細(xì)節(jié)規(guī)格要求去規(guī)定生產(chǎn)商如何制作安全柜；相反的，生產(chǎn)商擁有很大的自由去設(shè)計(jì)自己的安全柜，只要可以符合性能測試標(biāo)準(zhǔn)。EN12469和NSF49的主要內(nèi)容是規(guī)定各項(xiàng)測試的參數(shù)和合格標(biāo)準(zhǔn)（大約70%的內(nèi)容），測試包括有人員、試驗(yàn)品和環(huán)境保護(hù)的微生物測試 、氣流速度數(shù)據(jù)（進(jìn)氣流速率、進(jìn)氣流體積、下沉氣流速率和均勻性測試 ）和氣流煙霧測試測試等，下文將會著重介紹各項(xiàng)測試以及兩大標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別。

3、物理性能測試和合格標(biāo)準(zhǔn)

EN12469和NSF49都詳細(xì)規(guī)定了安全柜的各項(xiàng)測試方法和合格標(biāo)準(zhǔn)，兩者的區(qū)別介紹如下：

a. 人員、試驗(yàn)品和環(huán)境保護(hù)的微生物挑戰(zhàn)測試
在這個(gè)測試項(xiàng)目中，EN12469基本采用NSF49的測試方法，合格標(biāo)準(zhǔn)也基本相同。 但EN12469在人員保護(hù)測試中有一處明顯的不同，被認(rèn)為常規(guī)微生物挑戰(zhàn)測試基礎(chǔ)上的另一種物理測試方案(KI-Discus測試)。

KI-Discus測試被認(rèn)為是歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12469優(yōu)于NSF49的一項(xiàng)測試，因?yàn)镵I-Discus測試是這個(gè)方面*可以當(dāng)場驗(yàn)證安全柜污染控制性能的測試。不像針對常規(guī)人員保護(hù)的微生物挑戰(zhàn)測試只可以提供Pass/Fail結(jié)果，KI-Discus測試可以測量直觀的APF指數(shù)(Aperture Protection Factor)來鑒別安全柜的污染控制性能。EN12469規(guī)定安全柜的APF必須高過10,000，也就是安全柜中逃逸的微粒比例需要低于萬分之一。

[在英國應(yīng)用微生物學(xué)研究中心(CAMR UK)獨(dú)立進(jìn)行的多輪測試中，ESCO生物安全柜的APF指數(shù)平均值超過100,000，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的10,000。]

b. 下沉氣流速率測試
下沉氣流速率對安全柜試驗(yàn)品保護(hù)和交叉感染防護(hù)性能起到重要的影響，例如氣流速率太小將導(dǎo)致試驗(yàn)品失去保護(hù)。EN12469規(guī)定了下沉氣流速率的許可范圍為0.25-0.5m/s，而NSF49沒有給出任何下沉氣流速率要求。但是介于歐洲和美國生物安全柜必須通過同樣的產(chǎn)品和交叉感染的微生物挑戰(zhàn)測試，這點(diǎn)的不同并無實(shí)質(zhì)上的區(qū)別。

兩種標(biāo)準(zhǔn)的下沉氣流速率測試方法十分接近（原理是一致的）。NSF49規(guī)定了數(shù)量更多的測試點(diǎn)(test points)，這代表更高的測量精度要求；NSF49還規(guī)定了測試中使用的溫差式風(fēng)速儀的精度標(biāo)準(zhǔn)，而EN12469沒有對測量儀器的準(zhǔn)確度和類型進(jìn)行規(guī)定。大體上說，NSF49嘗試通過規(guī)范有關(guān)測試儀器的精度和型號來提高測試的精度，這個(gè)特點(diǎn)在其他各項(xiàng)性能測試中有都體現(xiàn)。

[ESCO歐洲型號的生物安全柜所進(jìn)行的下沉氣流速率測試中，我們依據(jù)的是NSF49標(biāo)準(zhǔn)，以確保測量結(jié)果擁有更高的準(zhǔn)確度]

c. 進(jìn)氣流速率測試
筆者認(rèn)為NSF49標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)氣流速率測試的測量方法大大優(yōu)于EN12469：NSF49采用的是直接的進(jìn)氣流速率測試方法，比起EN12469通過外排氣流估算進(jìn)氣流速率的方法擁有很高的準(zhǔn)確度和重復(fù)性。其實(shí)EN12469的外排氣流估算法在美國上世紀(jì)80-90年代的安全柜認(rèn)證中曾經(jīng)廣泛采用。

EN12469和NSF49都對zui低進(jìn)氣流速率有規(guī)定。在這里我們僅比較A2型二級生物安全柜和歐洲“普通型"二級生物安全柜的要求：NSF49對A2型二級生物安全柜的zui底進(jìn)氣流速要求是0.5m/s，而EN12469對二級安全柜的要求是0.4m/s。

[ESCO多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明，NSF49進(jìn)氣流速率測方法比起EN12469更加準(zhǔn)確可靠。ESCO歐洲型號的安全柜進(jìn)氣流速率測試均采用NSF49測量方法]

d. 安全性能范圍
安全性能范圍(Performance Envelope)是指生物安全柜通過所有微生物挑戰(zhàn)試驗(yàn)的風(fēng)速設(shè)定點(diǎn)(Airflow setpoints)[進(jìn)氣流速率范圍和下沉氣流速率范圍]。NSF49對這方面有著嚴(yán)格的規(guī)定，它要求生產(chǎn)商在安全柜出廠前的質(zhì)量控制測試中需要將進(jìn)氣流和下沉氣流風(fēng)速設(shè)定點(diǎn)至+0.025m/s；EN12469沒有這樣的要求（EN12469只要求安全柜的風(fēng)速屬于上述所規(guī)定的范圍之內(nèi)）

[作為ESCO內(nèi)部質(zhì)量控制計(jì)劃的一部分，歐洲型號的安全柜也提供氣流和下沉氣流風(fēng)速設(shè)定點(diǎn)，并確保每一臺出廠的安全柜符合要求]

e. 工作舒適度有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：噪音、光強(qiáng)和震動測試
在這個(gè)方面NSF49和EN12469也有類似的測試。

噪音測試，EN12469中規(guī)定了特定的測試點(diǎn)(距安全柜工作區(qū)域1m處)，而NSF49的測試點(diǎn)為工作時(shí)操作人員的頭部位置。結(jié)果方面EN12469允許zui高噪音為65dBA而NSF49為67dBA，因此在市場上歐洲生產(chǎn)商的產(chǎn)品目錄中都有較低的噪音水平。ESCO內(nèi)部研發(fā)部門的實(shí)驗(yàn)表明，EN12469與NSF49的測量方法所達(dá)到的噪音要求標(biāo)準(zhǔn)基本是等效的（也就是如果安全柜通過了NSF的噪音標(biāo)準(zhǔn)，它也將通過EN的；反之亦然）。

震動測試方面EN12469與NSF49內(nèi)容*一致。

在光強(qiáng)測試方面NSF49允許光強(qiáng)度較低，為650lux；EN12469要求為750lux。在這個(gè)方面，EN的標(biāo)準(zhǔn)在背景光亮度、測試儀器的準(zhǔn)確度以及測量點(diǎn)方面沒有明確的要求。

[ESCO Airstream 二級生物安全柜的基本噪音(潔凈過濾器，額定設(shè)定風(fēng)速)下，NSF噪音值為61.5dBA，EN噪音值為57.0dBA，達(dá)到并超過兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的要求]

f. 過濾器泄漏測試(氣溶膠挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn))
NSF49規(guī)定的過濾器泄漏測試中使用的是氣溶膠噴發(fā)劑(例如DOP,Emery3004/PAO)；另一方面歐洲標(biāo)準(zhǔn)（使用一樣的測試方法）允許另一種使用自然氣溶膠(自然空氣)的測試方法。ESCO內(nèi)部研發(fā)實(shí)驗(yàn)表明，使用自然氣溶膠測試方法不能確保檢測到所有漏隙。

[ESCO所有的安全柜都使用氣溶膠噴發(fā)劑進(jìn)行過濾器檢測]

g. 氣流煙霧測試
EN12469與NSF49擁有同樣的檢測方法和合格要求。

h. 皂泡法泄漏測試
NSF49規(guī)定皂泡法泄漏測試為生產(chǎn)商對所有安全柜的例行檢測，EN12469規(guī)定為獨(dú)立的認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室的檢測項(xiàng)目。

I. 其他各類測試
NSF49也明確了其他各類認(rèn)證過程中所進(jìn)行測試項(xiàng)目。這些測試包括安全柜外表面化學(xué)品測試和防腐性能測試，馬達(dá)/風(fēng)機(jī)性能測試。這些測試建立了安全柜zui基本的材料標(biāo)準(zhǔn)，而對安全性能沒有直接的影響。

4、安全柜材料要求
NSF49有更多對材料方面要求的條款，其中強(qiáng)調(diào)了“潔凈性"(Cleanability)的要求。與EN12469相比一個(gè)重要的區(qū)別是NSF49不允許在"污染區(qū)域"放置隔音材料(美國安全柜可能因此噪音較高)。另外NSF49沒有要求氣流報(bào)警裝置，而EN12469對此有明確的要求。

這個(gè)特點(diǎn)與兩個(gè)區(qū)域市場環(huán)境有關(guān)。美國市場具有很好的統(tǒng)一性，安全柜認(rèn)證技術(shù)人員可以隨時(shí)隨地提供技術(shù)支援；相反歐洲市場有很強(qiáng)的區(qū)域性，這使安全柜在某種程度上必須依賴氣流報(bào)警裝置。

[ESCO所有的生物安全柜都安裝氣流報(bào)警系統(tǒng)]