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生物安全柜3Q验证

物安全柜通过定向气流控制和高效过滤系统实现生物污染防控。目前市售的生物安全柜品牌有:赛默飞 (ThermoFisher)、新加坡Esco、力康 (HealForce)、Telstar。

那么如何设计生物安全柜的验证?如何证明生物安全柜在运行过程中可以保护产品或者样本不受污染?

一、生物安全柜类型与特点

二、工作原理

核心工作原理:生物安全柜通过三重防护机制实现生物污染控制:负压环境、定向气流和高效过滤系统,其协同作用可同时保护操作者、实验样本及环境。

1. 负压系统

  • 内部负压设计:柜内压力低于实验室环境(如Ⅲ级柜入口负压达-120 Pa),确保空气单向流入,阻止污染物外泄

  • 梯度压差控制:通过多级负压区(如Ⅲ级柜入口-出口压差60 Pa)形成气流屏障,即使柜体存在微小泄漏,气流仍由外向内流动

2. 气流控制

  • 垂直层流(Ⅱ级柜)

  • 顶部HEPA过滤后的洁净空气以0.36-0.54 m/s速度垂直向下流动,形成单向气流覆盖操作区,捕获气溶胶并引导至吸前窗气幕屏障:前窗开口处形成速度≥0.5 m/s的向内气流,阻挡外部污染物进入,同时将操作产生的气溶胶吸入排风系统

  • 循环与排风比例:Ⅱ级A2型柜70%空气循环利用,30%外排;B2型则全排风,适用于挥发性试剂

3. 过滤系统

  • HEPA过滤器

过滤效率:对0.3μm颗粒截留率≥99.97%(H14级),可拦截细菌、病毒等微生物。双重配置:Ⅱ级柜配备送风端(保护样本)和排风端(保护环境)双层过滤

  • ULPA过滤器

超高效过滤(U15级):对0.12μm颗粒截留率≥99.9995%,用于Ⅲ级柜或高风险病原体操作

生物安全柜首次验证一般按照4Q(DQ/IQ/OQ/PQ)完成,对生物安全柜的自动控制系统按照3类软件进行确认,记录版本号,并对功能按照设计文件进行简单确认。

三、生物安全柜常见的一些测试项目,本部分仅以为例Ⅱ级B2 ,工作区尺1210×600×660mm的生物安全柜 3Q测试为例,作为简要说明

安装确认

1.文件确认:供应商提供的所有文件,包括但不限于操作类文件、维护保养类文件、出厂合格证明类文件等。

2.设备/仪表校准:设备/设备自带仪表经过校准且在有效期内,设备/仪表校准可追溯至国家/国际基准,正确粘贴计量标识。

3.设备及其部件:设备外观,各部件是否完整且位置正确, 不存在异常损伤、裂缝等

4.安装环境:设备安装位置是否与客户要求一致,安装区域条件是否能满足说明书等技术文件要求。

5.公用系统连接设备接入电源电压符合要求,电源线路连接情况,确认电源安全连接并接地

运行确认

1.按键功能:设备按键功能与说明书一致

2.参数设置功能:备参数设置功能与设计说明一致

3.报警及互锁功能:设备报警及互锁功能正常且符合使用说明书

4.高效过滤器完整性目的:确认设备的高效过滤器安装结构的完整性符合规定要求接受标准:可扫描检测过滤器在任何点的漏过率应不超过0.01%,不可扫描检测过滤器检测点的漏过率应不超过0.005%。注意:检漏时,需先扫描边框,再扫描过滤器。边框位置不合格,可以采用更换液槽果冻胶或者更换过滤器的方式。扫描过滤器有报警的时候,可以采用十字扫描法精确到位置,防止有漏报。此测试项不合格时,会影响至风速、悬浮粒子、浮游菌微生物、沉降菌、表面微生物结果,此项测试为生物安全柜验证时首个测试项。

5.下降气流流速目的:确认设备下降气流平均流速应在0.25m/s~0.50m/s之间;各测量点实测值与平均流速最大相差应不超过±20%或±0.08m/s。(取最大值)按下列方式在工作区上方高于前窗操作口上沿100mm的水平面上确定测量点位置,多点测量穿过该平面的下降气流流速(见下图,)为例6.流入气流流速目的:确认流入气流平均风速应不低于0.50m/s,前窗操作口流入气流工作区每米宽度的流量应不低于0.1m3/s。注意:风速不符合标准,会影响至后阶段悬浮粒子、浮游菌微生物、沉降菌、表面微生物测试结果,此测试需在高效检漏完成之后,洁净度测试之前。

7.气流流型目的:设备工作区内的气流应向下,不产生旋涡和向上气流且无死点;气流不从设备中逸出;设备前窗操作口整个周边气流应向内,无向外逸出的气流;设备的前窗操作口流入气流不进入工作区。注意:此测试需在高效检漏,风速确认合格后进行,对于一些关键操作的生物安全柜,此测试会与PQ三静三动同步,动态时需要人员模拟操作执行。

8.噪声:设备在运行时的噪声符合规定要求。(当背景噪声大于57 dB(A)时,实测值参照噪声测量值修正表进行修正。)

9.照度:设备工作台面的照度符合相关规定要求。(布点:测量点之间的距离不超过300mm,与侧壁最小距离为150mm)。布点图如下

10.温升:设备的的温升值符合相关规定要求(温升值=工作区中心温度—环境温度)

11.紫外线辐射强度:紫外线辐射强度符合相关规定要求(布点:测量点之间的距离不超过300mm,与侧壁最小距离为150mm),布点图如下

注意: 紫外的结果会影响设备的灭菌效果,此测试项需在浮游菌,沉降菌,表面微生物测试之前执行

性能确认(行业常规是三静三动,静态也可以在OQ中测试。静态时,设备处于正常运行状态,无人员使用:动态时,设备处于工作状态,人员模拟使用)

1.悬浮粒子:设备正常运行状态下工作区域内的悬浮粒子符合规定要求。粒子计数器的采样口置于设备工作台面200mm高度位置,测量点按下图所示布置接受标准:结果按照用户需求或洁净室级别接受标准判定是否合格

注意:此测试需在运行确认全部结束后,结果均合格才能执行,默认为A级标准,参照行业标准需要采样1000升,以常规100L/min的粒子计数器计算,测试完一个点需要10分钟,整个项目测试结束需要1小时。

2.浮游菌:设备正常运行状态下工作区域内的浮游菌符合规定要求。测量点分布于工作台面的中心及4个角,测量点按下图所示布置,需要φ90培养基数量5只

接受标准:结果按照用户需求或洁净室级别接受标准判定是否合格注意:此测试需在悬浮粒子结果合格后执行,默认为A级标准,参照行业标准需要采样1000升,以常规100L/min的浮游菌采样器计算,测试完一个点需要10分钟,整个项目测试结束需要1小时。

3.沉降菌:设备正常运行状态下工作区域内的沉降菌符合规定要求。测量边界距离内表面或工作窗 150mm。将装有营养琼脂的φ90mm 培养皿置于工作台操作面上,测量点按下图所示布置,需要φ90培养基量14只接受标准:结果按照用户需求或洁净室级别接受标准判定是否合格

注意:此测试需在悬浮粒子结果合格后执行,按照相关法规,此测试项需要4个小时

4.表面微生物:设备正常运行状态下工作区域内的表面微生物符合规定要求,测量点按下图所示布置,需要φ55培养基量5只接受标准:结果按照用户需求或洁净室级别接受标准判定是否合格

注意:此测试需在悬浮粒子结果合格后执行。

四、行业标准推荐的常规项目再确认复检周期

下图为验证周期:

五、总结

1.关键测试项目及注意事项:

  • 下降气流:均匀分布测试点(如II级BSC需测25个点),风速通常要求0.25-0.5 m/s。

  • 流入气流:前窗开口处风速需达标(如II级A1型≥0.38 m/s),测试时避免人体阻挡。

  • 气流烟雾测试:使用烟雾发生器观察气流模式,确保无回流或外泄。

  • 上游气溶胶挑战:PAO/DOP浓度均匀(如10-100 μg/L),扫描过滤器表面及边框,下游泄漏率≤0.01%。

  • 修复与复测:发现泄漏需密封或更换过滤器后重新测试。

2.人员安全与操作规范

  • 培训要求:操作人员需熟悉BSC使用及验证流程,穿戴适当防护装备。

  • 气溶胶安全:使用无毒气溶胶(如PAO),避免在污染环境下测试。

  • 应急措施:准备消毒剂和应急预案,防止测试意外导致污染

3.验证后的记录与报告

  • 数据记录:详细记录测试条件、仪器型号、校准信息、测试结果及异常情况。

  • 报告签发:由授权人员审核报告,注明有效期(通常1年),并存档备查。

通过系统化的验证流程和严格遵循注意事项,可确保生物安全柜持续为实验室提供可靠防护,保障人员、样本及环境的安全。

参考法规/指南文件

  • 国家食品药品监督管理局.卫生部令第79号,药品生产质量管理规范[S].2010.

  • 药品生产验证指南[M]. 国家食品药品监督管理局,2003.

  • 国家食品药品监督管理局. YY 0569-2011,Ⅱ级生物安全柜[S]. 2011.

  • 国际标准化组织.ISO146441:2015,洁净室和相关受控环境.第一部分:根据粒子浓度划分空气洁净度等级[S]. 2015.

  • 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局&中国国家标准化管理委员会.

  • GB/T 16292-2010,医药工业洁净室(区)悬浮粒子的测试方法 [S]. 2010.

  • 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局&中国国家标准化管理委员会.

  • GB/T 16293-2010,医药工业洁净室(区)浮游菌的测试方法[S]. 2010.

  • 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局&中国国家标准化管理委员会.

  • GB/T 16294-2010,医药工业洁净室(区)沉降菌的测试方法 [S]. 2010.

  • BSC-Ⅱ A2使用说明书

旦霆科技案例(以下为部分相关案例)

  • 华道(上海)生物医药有限公司设备验证;(生物安全柜)

  • 南京金斯瑞生物科技有限公司设备验证;(生物安全柜)

  • 上海细胞治疗集团有限公司;(生物安全柜)

  • 上海瑞宏迪医药有限公司;(生物安全柜)

  • 思埃然医疗系统(苏州)有限公司设备验证;(生物安全柜)

  • 上海碳酸钙厂有限公司;(生物安全柜)

  • 上海新菲尔生物科技有限公司;(生物安全柜)

  • 北京基因启明生物科技有限公司;(生物安全柜)

  • 上海凯莱英生物技术有限公司;(生物安全柜)

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