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【专利摘要】一种生物安全柜，该生物安全柜在柜体壁面开有操作口，该生物安全柜还包括过滤器以及风机，并在该生物安全柜内形成有能在其内进行操作的工作区以及处于正压的过滤区，该生物安全柜外的气体经由操作口、通过风道被抽吸到风机的进风口，过滤区内的气体由风机的出风口提供，并在过滤之后排出到过滤区外部，处于负压的风道由位于生物安全柜内的双层囊体的内部形成，以使风道中的气体与柜体壁面隔离，从而负压包围过滤区内的正压。本实用新型的生物安全柜具有成本优势，密封更可靠，便于消毒和更换。
【专利说明】生物安全柜
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物安全柜，更具体地涉及以囊体作为整体风道的生物安全柜。【背景技术】
[0002]生物安全柜是为操作原代培养物、菌毒株以及诊断性标本等具有感染性的实验材料时，用来保护操作者本人、实验室环境以及实验材料，使其避免暴露于上述操作过程中可能产生的感染性气溶胶和溅出物而设计的。当操作液体或半流体，例如摇动、倾注、搅拌，或将液体滴加到固体表面上或另一种液体中时，均有可能产生气溶胶。在对琼脂板划线接种、用吸管接种细胞培养瓶、采用多道加样器将感染性试剂的混悬液转移到微量培养板中、对感染性物质进行匀浆及涡旋振荡、对感染性液体进行离心以及进行动物操作时，这些实验室操作都可能产生感染性气溶胶。由于肉眼无法看到直径小于5微米的气溶胶以及直径为5?100微米的微小液滴，因此实验室工作人员通常意识不到有这样大小的颗粒在生成，并可能吸入或交叉污染工作台面的其他材料。已经表明，正确使用生物安全柜可以有效减少由于气溶胶暴露所造成的实验室感染以及培养物交叉污染。生物安全柜同时也能保护环境。
[0003]目前，生物安全柜大致分为三个级别:1级生物安全柜只保护工作人员和环境而不保护样品。II级生物安全柜是目前应用最为广泛的柜型，是有前窗操作口 20的安全柜，操作者可以通过前窗操作口 20在安全柜内进行操作，对操作过程中的人员、产品及环境进行保护。III级生物安全柜是为4级实验室生物安全等级而设计的，柜体完全气密，工作人员通过连接在柜体的手套进行操作，俗称手套箱，试验品通过双门的传递箱进出安全柜以确保不受污染，适用于高风险的生物试验。
[0004]多年以来，生物安全柜的基本设计已经历了多次改进。主要的变化是在排风系统增加了高效空气净化器(HEPA过滤器)。对于直径0.3微米的颗粒，HEPA过滤器可以截留99.97%，而对于更大或更小的颗粒则可以截留99.99%。HEPA过滤器的这种特性使得它能够有效地截留所有已知传染因子，并确保从安全柜中排出的是完全不含微生物的空气。生物安全柜设计中的第二个改进是将经HEPA过滤的空气输送到工作台面上，从而保护工作台面上的物品不受污染。
[0005]生物安全柜检测现行的主要标准依据有欧盟EN12469、美国NSF/ANSI49以及中华人民共和国医药行业标准《生物安全柜》YY0569-2005。其中，中国的YY0569行业标准明确规定了安全柜的柜体结构的设计标准:安全柜的所有污染部位均应处于负压状态或被负压通道和负压通风系统包围。Π、ΙΙΙ级安全柜裸露工作区内三面侧壁板应为一体成型结构，内表面的拼接处必须做密封处理等等。
[0006]对于生物安全柜来说，柜体的密封性尤为重要。其一是考虑防止由结构缝隙外溢引起病原体传播。其二是考虑设计成可用甲醛蒸汽在不拆卸的条件下消毒。如已提及的，操作区域内侧壁板与外墙壁板间的中空部分为负压。由于柜体内部空间I是正压的，所以如果有壳体破损和泄漏点存在，就会产生向外的泄漏。因此在侧壁和背板形成负压保护可以有效降低泄漏的可能性。
[0007]此外，操作区域内侧壁板为一体设计，任何两平面相交处无接缝，且具有3mm圆弧。三平面相交处无接缝，且具有6mm圆弧。这样做的好处就是安全柜工作区的所有污染部位均没有藏匿危险因子的可能，所有试验产生的气溶胶粒子都会被负压气流吸进负压通风系统最后被过滤掉，也十分便于对柜体进行清洁和消毒。
[0008]例如，CN2843457Y公开了一种这种带有双层结构的生物安全柜。该生物安全柜包括由左侧壁、右侧壁、顶壁、底壁和后壁围成的柜体，柜体中部设置中横梁和沿中横梁水平设置的中间隔壁，中间隔壁将柜体分成上部过滤区和下部工作区，过滤区的前部设置密封挡板，工作区前部设置可上下推拉的门体，至少工作区的柜体部分由内胆和外壁形成中空的风道。在过滤区内设置有与风道连通的风机，柜体的顶壁和/或中间隔壁中设置可通过风机送风的透气过滤层，至少在工作区底壁内胆的外侧以及左侧壁和右侧壁内胆外侧的中下部设置与风道连通的进风口。所述左侧壁和右侧壁内胆的外侧的进风口延伸至顶部的横梁位置。
[0009]图1中示出了一种具有传统风道的生物安全柜。该生物安全柜为双层结构，并且包括由左壁、右壁、前壁、后壁、顶壁和底壁围成的柜体以及围绕柜体设置在柜体内部的隔壁，从而形成内胆结构。此外，该生物安全柜设有中间隔壁，并且在柜体内还设置有两个例如大致水平设置的高效空气净化器(HEPA过滤器)。例如，上方高效空气净化器设置在顶壁上，下方高效空气净化器可设置在柜体的中间隔壁上，从而将柜体分成上部过滤区和下部工作区。在过滤区中设置与风道连通的风机。位于中间隔壁上方的各个内胆隔壁与HEPA以及风机形成处于负压的过滤区，各个内胆隔壁与柜体隔壁形成处于负压的区域、也被称为生物安全柜的风道。
[0010]在使用生物安全柜时，启动风机，通过与风机连通的风道和进风口，工作区中的空气向上部过滤区中的风机流动，即，风机将吸入的空气通过风道送入柜体隔壁上部的过滤区。当如图1中所示在顶壁和中间隔壁内均设置有透气的HEPA过滤器时，过滤区中的空气一部分通过顶壁上的过滤器进入大气中，另一部分通过位于中间隔壁上的过滤器后进入柜体下部的工作区。带有病毒或病菌的空气通过过滤器的过滤后，其中的大部分病毒或病菌被吸附或杀灭，成为纯净的空气，同时可防止自柜体中进入大气的气体携带病毒或病菌，产生危害。
[0011]然而，目前已知的所有包含双层结构的生物安全柜都是将柜体内部所有空间都作为风道，从而造成气体正压和负压充满整个柜体。而生物安全柜的使用要求风道为密封的结构，不允许有任何泄漏，因此对整个柜体的要求是全部密封，任何拐角和接头的泄漏都不可接受。为了实现这种要求，通常是采用高强度的钣金作为柜体外壳(例如，美国生物安全柜的标准要求为钢结构柜体，同时要求负压保护)，用硅胶密封任何拐角和接头处，从而产生昂贵的材料和更多的生产成本。
[0012]因此，一直存在提供一种密封更为可靠、成本较低并且结构简单的生物安全柜的需求，尤其是要确保安全柜风道的气密性。
实用新型内容
[0013]要解决的技术问题[0014]本实用新型的生物安全柜解决现有技术中的生物安全柜的成本较高并且密封不够可靠的问题。
[0015]为此，本实用新型的目的是要提供一种具有成本优势，密封更可靠，便于消毒和更换的生物安全柜风道设计。
[0016]解决问题的技术手段
[0017]本实用新型提供一种生物安全柜，该生物安全柜在柜体壁面开有操作口，该生物安全柜还包括风机，并在该生物安全柜内形成有能在其内进行操作的工作区以及形成有过滤区，该生物安全柜外的气体经由操作口、通过风道被抽吸到该风机的进风口，其中，该气体通过该风机的出风口进入该过滤区内部，以在该过滤区内形成正压，该气体经过滤排出到该过滤区外部，该风道由位于该生物安全柜内的双层囊体的内部形成，以使得该风道中的负压气体与柜体壁面隔离，并使该负压包围该过滤区内的正压。特别是，过滤区借助该双层囊体密封。
[0018]此外，上述过滤区由过滤器、该风机以及该双层囊体包围而成，该过滤区内的气体通过该过滤器进行过滤。
[0019]特别是，该过滤器包括第一过滤器和第二过滤器，出自该风机的出风口的气体的一部分经由第一过滤器排到该生物安全柜外的环境中，另一部分经由第二过滤器排到该工作区内。
[0020]此外，该生物安全柜还可包括中间隔壁，该过滤区位于该中间隔壁上方，而该工作区位于该中间隔壁下方。例如，第一过滤器位于生物安全柜的顶壁内侧，第二过滤器设置在该中间隔壁上。
[0021]另外，在该工作区内设置有用于安放试验材料的下隔板，该下隔板与生物安全柜的底壁形成下风道，该下风道与由所述双层囊体形成的所述风道流体连通，因而也处于负压。
[0022]在所述下风道内还可设置有另一风机，以加强风道内的负压作用。一方面，工作区的气体经由所述下隔板上的孔进入所述下风道。另一方面，位于生物安全柜外的环境空气通过该操作口并经由该下隔板上的孔进入该下风道。
[0023]优选地，该双层囊体通过束扎的方式直接包到该过滤器和该风机处。
[0024]实用新型的有益效果
[0025]本实用新型的设计方案是采用例如柔性材料的双层囊体取代传统全部风道来形成整体风道，以使安全柜内部充满负压的区域被集中在此囊体的内外两层之中，而充满正压的区域被集中在由囊体与例如HEPA过滤区和风机等其它结构所包围的区域之中。
[0026]一方面，由于把需要密封的区域从原来的整个柜体集中为到高度集中的囊体，安全柜外部壳体不再需要提供密封功能，而只是提供一个框架结构，起到固定囊体式整体风道的作用，从而显著降低柜体材料和密封的成本，因此更经济。
[0027]另一方面，这种囊体具有结构便于定制，层数便于增加，用于定制不同结构和密封可靠性的风道特性。同时，由于受污染的区域高度集中在此囊体风道中，因此污染区域的消毒，甚至更换也变得更容易。
【专利附图】
【附图说明】[0028]图1示出包含传统风道的根据现有技术的生物安全柜的结构示意图，以及
[0029]图2示出根据本实用新型的将囊体作为整体风道的生物安全柜的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]本实用新型的生物安全柜包括柜体10，该柜体可以例如由诸如钢或玻璃等硬质材料制成，从而满足框架支撑的强度要求。例如，如图2中所示，该柜体10可包括左侧壁、右侧壁、前壁、后壁、顶壁和底壁，但不限于此。应注意到，在本文中出现的任何方位词，如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”均不是限制性的，仅仅起到说明结构和示意的作用。
[0031]通常，在柜体的上述各壁中的一个内开有操作口 20，用以使空气能够流入生物安全柜内，并用以通过该操作口 20将实验材料放入安全柜或从安全柜取出实验材料。该操作口 20较佳地位于生物安全柜的前壁上、特别是其下方，因此该操作口也被称为前窗操作口。根据需要，前壁的至少一部分也可设计成可上下推拉的门体，以仅在需要时形成操作口20，并在不需要时封闭该生物安全柜。较佳地，柜体的前壁自上而下向外倾斜。
[0032]例如，该生物安全柜还可包括过滤器30、40以及风机50。这些过滤器30、40可包括过滤气体的材料，特别是高效空气净化器(HEPA过滤区)。高效空气净化器30、40用于对出自风机50的气体进行过滤。通常，在生物安全柜内设有至少两个过滤器，一方面使工作区内的空气达到规定的洁净度并将试验时样品内产生的气溶胶等危险粒子过滤掉从而保护试验材料的交叉污染，另一方面防止生物安全柜将空气里的危险粒子直接排放到环境中去。换言之，设置过滤器用以保证外排和内部下降气流都是经过过滤的洁净气流。
[0033]与【背景技术】中描述的现有技术不同，本实用新型的生物安全柜用双层囊体来特别是从整体上取代传统的柜体内胆结构，以使安全柜的柜体不再需要提供密封功能。具体来说，在生物安全柜内设有处于正压的过滤区I。特别是，该过滤区I可以由过滤器30、40、风机50以及双层囊体60的一部分形成。如图2中所示，在某些情况下，该过滤区I由两个过滤器、一个风机50以及双层囊体的一部分包围而成。作为示例，用柔性囊体的一部分、例如是内层(相对于外部环境来说)、将各过滤器30、40和风机50的出风口包扎起来，以使得过滤区I内的空气由风机50的出风口提供，并且过滤区内的空气仅能通过过滤器30、40排到过滤区外。
[0034]此外，双层囊体60的内部、即囊体的内层60A和外层60B之间的区域与风机50的进风口相连通。由于风机50的抽风作用而形成在囊体60内部形成负压，能使负压包围过滤区I内的正压。在文中，处于负压的囊体60的内部形成生物安全柜的风道。因此，可以满足生物安全柜的认证要求，即，正压区域需要被负压区域包围的特性。这样，在生物安全柜内进行试验操作时，试验材料所释放地气溶胶等危险颗粒由于工作区内的下降气流和操作区底部的负压作用，在没扩散到周围或逸出柜体外之前就被直接吸入负压风道内，通过高效过滤器过滤后的洁净空气或者部分循环回到操作区内或者外排到环境中。由上述描述可知，上述风机50的进风口位于囊体60的内层60A和外层60B之间的区域内，而风机50的出风口位于过滤区I内。
[0035]在特别有利的实施方式中，在该柜体的高度方向上的中间部分处设置有中间隔壁70。该中间隔壁70较佳地与顶壁或底壁大致平行，并与左侧壁和右侧壁以已知的方式相连。特别是，至少一个过滤器30可设置在柜体的顶壁上，至少一个过滤器40可设置在中间隔壁70上，风机50或其出风口位于中间隔壁70的上方。因而，在柜体的位于中间隔壁70上方的区域内形成处于正压的过滤区1，在柜体的位于中间隔壁70下方的区域内形成工作区5。
[0036]通过过滤器中的至少一个、例如是顶壁内的第一过滤器30，来自风机50的出风口的气体可以经由该第一过滤器排出到生物安全柜外部。同样，通过过滤器中的至少另一个、例如是位于中间隔壁70内的第二过滤器40，来自风机50的出风口的气体可以经由该第二过滤器排出到生物安全柜的工作区5内。该工作区5在生物安全柜内位于过滤区I外。另夕卜，由操作口 20进入的气流速度的最小量或平均值满足生物安全柜的认证要求。
[0037]在一些较佳的实施方式中，在中间隔壁70内与侧壁间隔开，双层囊体的位于过滤区I外的那部分可在中间隔壁的下方区域内延伸。例如，如图2中的剖视图所示，风道3与形成过滤区的囊体60内部、即囊体的内层60A与外层60B之间的风道2、4在空间上是相通的、即是流体连通的，因而，整个风道均处于负压。
[0038]此外，工作区5与柜体的操作口 20、即柜体外部连通，操作者可将实验材料通过操作口 20放入该工作区内进行工作。在工作区内可设有与柜体的底壁间隔开的下隔板80，该下隔板用作安全柜的操作平台，可以放置需要操作的实验材料。特别是，该下隔板80与底壁一起形成生物安全柜的下风道。例如，可以在该下隔板80内设有至少一个供气口 82、84，以使来自柜体外部的气体以及从过滤区I循环到工作区5内的气体经由该至少一个供气口82、84、或者说该下风道流入双层囊体60内部、即双层囊体的内层60A和外层60B之间，以能被风机50抽吸。
[0039]另外，如图2中所示，风机50设置在柜体上部，以使其出风口位于过滤区内，但还可设想在柜体底部的下风道内也设有风机(未示出)，以加大抽吸强度，从而在囊体风道内产生更大的负压效应。
[0040]较佳地，如图2中所示，在该主风道3外部还设有可与工作区间隔开的侧隔板90，以使操作者对实验材料的操作不会直接影响到由柔性囊体60构成的风道，从而起到遮挡的作用。
[0041]文中的囊体总地涉及采用双层结构的、较佳由柔性材料制成的包裹物。囊体的材料包括但不限于是布、橡胶，只要满足所要求的密封性，并且能够承受一定压力即可。在囊体和风机或者过滤器连接的部分处，可以使用弹性体材料，以使其介于囊体和风机或者过滤器之间，从而保证连接部分的密封性。但也可以采用例如具有弹性的材料直接束扎。较佳地，双层囊体可以通过束扎的方式直接包到例如过滤器30、40和/或风机50上，以实现安装与密封。本领域技术人员还可设想其它的连接囊体的方式，例如以使囊体相对于柜体固体。
[0042]文中所述的将囊体作为“整体式风道”的含义在于，将囊体整个取代传统生物安全柜中的内胆隔板结构，而不是局部地取代隔板结构。换言之，将生物安全柜的风道从内胆隔板与柜体壁面之间的区域完全改为处于囊体内部、即囊体的内层与外层之间的区域，而该整体风道基本上无须借助生物安全柜的柜体内的任何隔板和壁面(除了起到遮挡作用的可选的侧隔板90外)形成。或者说，生物安全柜主要仅具有由双层囊体的内部形成的风道。
[0043]文中所述的囊体内部是指囊体的内层与外层之间的部分，而不是指生物安全柜内相对于囊体在内的部分。此外，囊体的内层与外层也是相对的概念，例如，面向过滤区内的那层被称为内层，远离过滤区的那层被称为外层。
[0044]接下来，借助图2的虚线箭头来描述将柔性囊体作为整体风道的生物安全柜的气流路径。
[0045]在使用生物安全柜时，将实验材料放入工作区5内，然后启动风机50。通过与风机50的进风口连通的双层囊体60内部，来自工作区5内的气体和/或从操作口 20进入安全柜的气体、例如向下经由下隔板内的至少一个开口流入双层囊体60内部，并例如向上部抽吸到风机50内。囊体60的内部、即囊体的内层60A与外层60B之间处于负压。然后，风机50将吸入的空气送入例如设置在柜体中间隔壁上方的过滤区I内，过滤区I的压力大于工作区5的压力，并处于正压，因此，囊体内的负压包围过滤区I内的正压。当如图2中所示在顶壁和中间隔壁70内均设置有透气的HEPA时，过滤区I中的一部分气体通过顶壁上的过滤器30进入大气中，另一部分通过位于中间隔壁70上的过滤器40后循环流入柜体下部的工作区。
[0046]尽管已参照其示例实施例描述了本实用新型，但本领域技术人员应当理解，可在不偏离本实用新型范围的条件下进行各种改变并且用等同构件来替换本实用新型的各构件。此外，可以作出许多修改以使特定情形或材料适应本实用新型的说明，而不脱离本实用新型的实质范围。因此，本实用新型并不局限于为实施本实用新型而被考虑作为最佳模式所披露的具体实施例，而本实用新型会包括所有落入所附权利要求范围的所有实施例。
【权利要求】
1.一种生物安全柜，所述生物安全柜在柜体壁面开有操作口，所述生物安全柜还包括风机，并在所述生物安全柜内形成有工作区以及过滤区，操作人员能在所述工作区内操作试验材料，所述生物安全柜外的气体经由所述操作口、通过风道被抽吸到所述风机的进风Π, 其特征在于，所述气体通过所述风机的出风口进入所述过滤区内部，以在所述过滤区内形成正压，所述气体经过滤排出到所述过滤区外部，所述风道由位于所述生物安全柜内的双层囊体的内部形成，以使得所述风道中的负压气体与柜体壁面隔离，并使负压包围所述过滤区内的正压。
2.如权利要求1所述的生物安全柜，其特征在于，所述过滤区借助所述双层囊体密封。
3.如权利要求1或2所述的生物安全柜，其特征在于，所述过滤区由过滤器、所述风机以及所述双层囊体的一部分形成，所述过滤区内的所述气体通过所述过滤器进行过滤。
4.如权利要求3所述的生物安全柜，其特征在于，所述过滤器包括第一过滤器和第二过滤器，出自所述风机的出风口的气体的一部分经由所述第一过滤器排到所述生物安全柜外的环境中，另一部分经由所述第二过滤器排到所述工作区内。
5.如权利要求4所述的生物安全柜，其特征在于，还包括中间隔壁，所述过滤区位于所述中间隔壁上方，而所述工作区位于所述中间隔壁下方。
6.如权利要求5所述的生物安全柜，其特征在于，所述第一过滤器位于生物安全柜的顶壁内侧，所述第二过滤器设置在所述中间隔壁上。
7.如权利要求1所述的生物安全柜，其特征在于，在所述工作区内设置有用于安放试验材料的下隔板，所述下隔板与生物安全柜的底壁形成下风道，所述下风道与由所述双层囊体形成的所述风道流体连通，因而也处于负压。
8.如权利要求7所述的生物安全柜，其特征在于，在所述下风道内还设置有另一风机，以加强风道内的负压作用。
9.如权利要求7所述的生物安全柜，其特征在于，所述工作区的气体经由所述下隔板上的孔进入所述下风道。
10.如权利要求7所述的生物安全柜，其特征在于，位于生物安全柜外的环境空气通过所述操作口并经由所述下隔板上的孔进入所述下风道。
11.如权利要求1所述的生物安全柜，其特征在于，所述双层囊体通过束扎的方式直接包到所述过滤器和所述风机处。
【文档编号】B01L1/00GK203816644SQ201320743930
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】吴华伟, 潘琳珊子, 顾向炜 申请人:赛默飞世尔（上海）仪器有限公司