CN113019481A - 生物安全柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物安全柜。本发明所述的生物安全柜针对生物样本，所述生物安全柜内部设计完备的生物安全过滤系统用以保证外排和内部下降气流都是经过过滤的洁净气流，围绕工作区间上侧、下侧、左侧、右侧均设置有高效过滤器，并形成完全贯通的气流流入流出循环风道，使得气体在柜体内持续过滤循环，多次过滤，提高了工作台操作空间的洁净度。所述过滤系统符合生物安全要求，可有效控制分子污染源用于生物样本。本发明通过人性化的设计，提供更好的人员保护，更有效避免了产品受污染以及产品间的交叉污染。

Description

生物安全柜

技术领域

本发明涉及生物安全净化技术领域，具体而言，涉及具有自净功能的生物安全柜。

背景技术

生物安全柜(Biological Safety Cabinet，BSC)，也称为生物或微生物安全柜，是在操作或检验时具有感染性的微生物实验，用来保护人员、实验室环境以及外界自然环境、实验的样品，避免暴露于上述操作过程中可能产生的气溶胶和溅出物质而设计的一个完全封闭的通风实验室工作空间，用于安全处理被污染(或可能受到污染)的病原体需要具有确定生物安全水平的材料。存在几种不同类型的生物安全柜(即I类，II类或III类)，它们通过所需的生物防护程度彼此区分。生物安全柜的主要目的是作为保护实验室工作人员和周围环境免受病原体侵害的主要手段。

现有技术中广泛使用生物安全柜为II级B2或者A2型生物安全柜。使用这类生物安全柜目前来说对于环境有着一定要求，比如需在具有净化的实验室中操作，或者在医院的配液中心操作，而有些医院使用的安全柜是在普通的环境中操作的，背景环境很差，即使通风也得不到更好的排风。大大增加了医护人员感染的风险。目前A2型生物安全柜是具有一个独立风机，气流的走向是前窗吸入风，和顶上排出风，70％外排30％流入。B2型是比A2型多了一个外排风机连接在顶层过滤器口上的连接管道经过外排独立风机将其排出的风排出，是100％全排的。洁净室目前采用较多的形式是送风在上，排风在下侧的安装方式。鼓风机单元设置在生物安全柜内工作区域上方的机柜中。鼓风机用于向下循环空气。该向下气流的一部分在橱柜工作区域的前部形成气帘，并从工作区域的地板下方通过。但现有技术中的生物安全柜中，A2型生物安全柜前窗进气，容易引入较多的污染物且不易控制，B2型生物安全柜经过柜体工作区间排出的气体过滤效率较低，洁净气体的利用率不足，对过滤器的磨损较为迅速，上进下排的洁净室的空气可能被工作区域中使用的材料污染。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于针对生物样本，如DNA、RNA、Protein、细菌、支原体、内毒素等，设计一种更有效的保证生物安全柜内流通气体的洁净度并提高过滤效率以及洁净气体利用度的生物安全柜。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明涉及一种生物安全柜，包括柜体、离心风机、过滤系统和柜门，所述柜体的前挡板上设置有柜门，所述柜体下侧设置有工作台，所述柜体上侧设置有上挡板，所述柜体的工作台、上挡板以及侧挡板共同组成工作区间。

在一些具体的实施方式中，进气单元包括离心风机，所述离心风机安装在所述生物安全柜的上部右侧，便于向所述工作区间送风。

在一些具体的实施方式中，所述过滤系统包括排风高效过滤器、送风高效过滤器以及回风高效过滤器。

在一些具体的实施方式中，所述送风高效过滤器对进入所述工作区间的下降气流进行过滤，以确保通过气流的洁净度符合实验操作要求；所述送风高效过滤器下方设置有气体检测器，用于检测气体内微生物的含量。

在一些具体的实施方式中，所述回风高效过滤器包括第一回风高效过滤器、第二回风高效过滤器和第三回风高效过滤器；所述第一回风高效过滤器分别位于工作区间下方的左右两侧侧板上，所述第二回风高效过滤器位于工作区间下方的背部侧板上，所述第三回风高效过滤器位于所述工作台下方；所述第一回风高效过滤器、所述第二回风高效过滤器和所述第三回风高效过滤器之间形成连通的气流通道。

在一些具体的实施方式中，所述排风高效过滤器位于生物安全柜的上方，用于对生物安全柜排走的气流进行净化处理，所述离心风机位于所述排风高效过滤器的右侧；所述排风高效过滤器的上方设置有单向排风口；所述气体经气流通道上升与所述排风高效过滤器与所述送风高效过滤器之间的气体通道贯连连通；所述排风高效过滤器对经气流通道上升回流的气体的一部分进行过滤后排放，同时另一部分气体经所述送风高效过滤器再次进入所述工作区间。

在一些具体的实施方式中，所述生物安全柜还包括差压传感器，用于检测工作空间中的压力与生物安全柜外部的压力之间或工作空间中的压力与过滤器下游的压力之间的压差。所述生物安全柜的排风口处还包括挡板，所述挡板为具有可变风量平衡的挡板，进入柜体的空气通过风扇负压流动通道送到正压室，并且在正压室中通过空气供应过滤器将洁净空气从工作区间经由气流通道配置为两条路劲，其中一方面输送到空气供应路径，另一方面经由排风高效过滤器将清洁空气从正压室输送到排气管的排气路径。空气量检测构件设置在空气排出路径和空气供应路径的每个HEPA过滤器的下游侧。控制单元，用于根据从差压传感器输入的压差信号控制进气单元的输入；根据排气量检测构件的数据控制可变风量平衡的挡板的运动方向。

在一些具体的实施方式中，所述生物安全柜还包括结果显示模块，所述结果显示模块用于显示所述生物安全柜内的气体检测构件得出的检测结构，优选的，所述结果显示模块通过屏幕显示、声音播报或打印的方式显示检测结果。

在一些具体的实施方式中，所述过滤系统的过滤器均为高效微粒空气过滤器或HEPA过滤器；所述过滤器的过滤膜满足生物安全要求，以便至少99％截留直径1.0微米以上的生物颗粒。

在一些具体的实施方式中，所述的过滤膜为丙烯酸高聚物滤膜或聚乙烯膜，所述过滤膜是独立式膜，或膜具有层压在所述过滤膜的至少一个表面上的可透气的支撑构件。

在一些具体的实施方式中，所述柜体顶端的进气单元还设有供空气进风的进风口，进风口处设有空气进行初步过滤的进风预滤器；所述预滤器位于所述离心风机的上游，所述离心风机的下游还设置有紫外灯。

在一些具体的实施方式中，所述送风高效过滤器下游还设置有空气扩散器，所述空气扩散器为金属扩散器。

在一些具体的实施方式中，所述排风高效过滤器还包括有护罩，所述护罩倾斜安装在所述排风高效过滤器上方，以防止材料储存在机柜顶部阻塞所述排气高效过滤器并对气流产生不利影响。必须对生物安全柜进行认证，以确认排气HEPA过滤器及其安装框架密封件没有泄漏，这些泄漏会导致微生物通过并污染实验室环境。

在一些具体的实施方式中，所述排风高效过滤器还包括活性炭滤网。

在一些具体的实施方式中，所述柜门的材质为透明玻璃，所述柜门是可移动的。

在一些具体的实施方式中，所述柜体上设有对称的两竖槽，在所述柜门的两侧设有滑轮，所述柜门通过滑轮上下活动式安装在所述柜体的竖槽中。

在一些具体的实施方式中，所述柜门包括一个可纵向移动的窗口，沿轨道可以上升到特定位置，轨道上设置循环风开关，当窗口移动到循环风开关位置，排风启动。

术语定义

本发明的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。

有益效果

本发明所述的生物安全柜主要针对生物样本，如DNA、RNA、Protein、细菌、支原体、内毒素等。与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的生物安全柜采用左右后下四个过滤器配合形成气流流出循环风道，气流流出循环风道与工作区域上部的气体流入循环通道连通，使得气体在柜体内持续过滤循环，并且前部进风口基本无流入气流，减少外部污染气体进入；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，另一方面多级过滤器联用也可以防止安全密封的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。

(2)本发明的生物安全柜可以减少对过滤器的污染，提高过滤器的使用寿命，并且气体在柜体内循环，多次过滤，提高了工作台操作空间的洁净度，可兼做超级洁净台。

(3)本发明的生物安全柜配备有完整的生物安全过滤系统，过滤器材材料满足生物安全要求，而且过滤材料的材质和孔径可以确保分子污染源的有效控制。

(4)本发明生物安全柜的进风口设置有根据压差调节的离心风机，排风口还设置根据气体检测构件数据调节的具有可变风量平衡的挡板，共同配合可保证柜体内外气体进出的平衡。

(5)本发明的生物安全柜通过人性化的设计，例如柜门的结构，从而减少前窗操作口的气体交换，提供更好的人员保护，更有效避免了产品受污染以及产品间的交叉污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为生物安全柜的主视图；

图2为生物安全柜的侧视图；

图3为生物安全柜工作区域的局部视图；

其中，1.排风高效过滤器，2.离心风机，3.送风高效过滤器，4.第一回风高效过滤器，5.第二回风高效过滤器，6.第三回风高效过滤器。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

请参考图1-图3，本发明涉及一种生物安全柜，包括柜体、离心风机2、过滤系统和柜门，所述柜体的前挡板上设置有柜门，所述柜体下侧设置有工作台，所述柜体上侧设置有上挡板，所述柜体的工作台、上挡板以及侧挡板共同组成工作区间。

进气单元包括离心风机2，所述离心风机2安装在所述生物安全柜的上部右侧，便于向所述工作区间送风。所述柜体顶端的进气单元还设有供空气进风的进风口，进风口处设有空气进行初步过滤的进风预滤器；所述预滤器位于所述离心风机的上游，所述离心风机的下游还设置有紫外灯，用于对空气中的微生物进行有效控制。

所述过滤系统包括排风高效过滤器1、送风高效过滤器3以及第一回风高效过滤器4、第二回风高效过滤器5、第三回风高效过滤器6。所述过滤系统的过滤器均为高效微粒空气过滤器或HEPA过滤器；所述过滤器的过滤膜满足生物安全要求，以便至少99％截留直径1.0微米以上的生物颗粒。所述的过滤膜为丙烯酸高聚物滤膜或聚乙烯膜，所述过滤膜是独立式膜，或膜具有层压在所述过滤膜的至少一个表面上的可透气的支撑构件。

所述送风高效过滤器3对进入所述工作区间的下降气流进行过滤，以确保通过气流的洁净度符合实验操作要求。所述送风高效过滤器下方设置有气体检测器，用于检测气体内微生物的含量。所述送风高效过滤器下游还设置有空气扩散器，所述空气扩散器为金属扩散器，用于均匀分布进入工作区间的洁净气体。

工作台的台面上设置有网孔，可以实现气体在工作台工作空间和回风高效过滤器之间的气体单向流动。所述回风高效过滤器包括第一回风高效过滤器4、第二回风高效过滤器5和第三回风高效过滤器6；如图3所示，所述第一回风高效过滤器4分别位于工作区间下方的左右两侧侧板上，用于过滤从工作台左右两侧进入气流通道的气体；如图2所示，所述第二回风高效过滤器5位于工作区间下方的背部侧板上，用于过滤从工作台后方进入气流通道的气体；所述第三回风高效过滤器6位于所述工作台下方，用于过滤从工作台下方进入气流通道的气体；所述第一回风高效过滤器4、所述第二回风高效过滤器5和所述第三回风高效过滤器6之间形成贯连连通的气流通道，以保证工作区间空气的洁净度。

所述排风高效过滤器1位于生物安全柜的上方，用于对生物安全柜排走的气流进行净化处理，所述离心风机2位于所述排风高效过滤器1的右侧；所述排风高效过滤器1的上方设置有单向排风口；所述气体经气流通道上升与所述排风高效过滤器与所述送风高效过滤器之间的气体通道贯连连通；所述排风高效过滤器1对经气流通道上升回流的气体的一部分进行过滤后排放，同时另一部分气体经所述送风高效过滤器3再次进入所述工作区间。这样循环流动形成对流，气体在柜体内多次被过滤，得到更好的洁净效果。

所述排风高效过滤器还包括有护罩，所述护罩倾斜安装在所述排风高效过滤器上方，以防止材料储存在机柜顶部阻塞所述排气高效过滤器并对气流产生不利影响。必须对生物安全柜进行认证，以确认排气HEPA过滤器及其安装框架密封件没有泄漏，这些泄漏会导致微生物通过并污染实验室环境。所述排风高效过滤器还包括活性炭滤网。

所述生物安全柜还包括差压传感器，用于检测工作空间中的压力与生物安全柜外部的压力之间或工作空间中的压力与过滤器下游的压力之间的压差。所述生物安全柜的排风口处还包括挡板，所述挡板为具有可变风量平衡的挡板，进入柜体的空气通过风扇负压流动通道送到正压室，并且在正压室中通过空气供应过滤器将洁净空气从工作区间经由气流通道配置为两条路劲，其中一方面输送到空气供应路径，另一方面经由排风高效过滤器将清洁空气从正压室输送到排气管的排气路径。空气量检测构件设置在空气排出路径和空气供应路径的每个HEPA过滤器的下游侧。控制单元，用于根据从差压传感器输入的压差信号控制进气单元的输入；根据排气量检测构件的数据控制可变风量平衡的挡板的运动方向，从而保证柜体内外气体输送的平衡。

所述生物安全柜还包括结果显示模块，所述结果显示模块用于显示所述生物安全柜内的气体检测构件得出的检测结构，优选的，所述结果显示模块通过屏幕显示、声音播报或打印的方式显示检测结果。

所述柜门的材质为透明玻璃，所述柜门是可移动的，封闭的玻璃门可以将进风口遮挡，减少柜体外部的气体进入工作台的工作空间。所述柜体上设有对称的两竖槽，在所述柜门的两侧设有滑轮，所述柜门通过滑轮上下活动式安装在所述柜体的竖槽中。或者，所述柜门包括多个可横向移动的小窗口，它们像分层的滑动门一样重叠，多个小窗口中的一个在其工作空间侧设置有一对手套端口，用于在工作空间中操作的一对手套可以气密地附接到所述手套端口，通过移动的小窗口便于移动到需要操作的区域，可形成相对密闭的环境，并且减少人员首部与外部污染空气接触的可能性，达到超级洁净台的效果。

综上所述，由于采用了以上的技术特征，使得本发明相比于现有技术，具有如下的优点和积极效果：本发明采用柜体内部形成完全贯通的气流流入流出循环风道，使得气体在柜体内持续过滤循环，并且前部进风口基本无流入气流，减少外部污染气体进入；设置完备的过滤系统用以保证外排和内部下降气流都是经过过滤的洁净气流。本发明可以减少对过滤器的污染，提高过滤器的使用寿命，并且气体在柜体内循环，多次过滤，提高了工作台操作空间的洁净度，可兼做超级洁净台。本发明的生物安全柜配备有完整的生物安全过滤系统，过滤器材材料满足生物安全要求，确保分子污染源的有效控制。本发明通过人性化的设计，提供更好的人员保护，更有效避免了产品受污染以及产品间的交叉污染。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种生物安全柜，包括柜体、离心风机、过滤系统和柜门，所述柜体的前挡板上设置有柜门，所述柜体下侧设置有工作台，所述柜体上侧设置有上挡板，所述柜体的工作台、上挡板以及侧挡板共同组成工作区间，其特征在于：

进气单元包括离心风机，所述离心风机安装在所述生物安全柜的上部右侧，便于向所述工作区间送风；

所述过滤系统包括排风高效过滤器、送风高效过滤器以及回风高效过滤器；

所述送风高效过滤器对进入所述工作区间的下降气流进行过滤，以确保通过气流的洁净度符合实验操作要求；

所述回风高效过滤器包括第一回风高效过滤器、第二回风高效过滤器和第三回风高效过滤器；所述第一回风高效过滤器分别位于工作区间下方的左右两侧侧板上，所述第二回风高效过滤器位于工作区间下方的背部侧板上，所述第三回风高效过滤器位于所述工作台下方；所述第一回风高效过滤器、所述第二回风高效过滤器和所述第三回风高效过滤器之间形成连通的气流通道；

所述排风高效过滤器位于生物安全柜的上方，用于对生物安全柜排走的气流进行净化处理，所述离心风机位于所述排风高效过滤器的右侧；所述排风高效过滤器的上方设置有单向排风口；所述气体经气流通道上升与所述排风高效过滤器与所述送风高效过滤器之间的气体通道贯连连通；所述排风高效过滤器对经气流通道上升回流的气体的一部分进行过滤后排放，同时另一部分气体经所述送风高效过滤器再次进入所述工作区间；

所述生物安全柜还包括差压传感器，所述差压传感器用于检测工作空间中的压力与生物安全柜外部的压力之间或工作空间中的压力与过滤器下游的压力之间的压差；控制单元，用于根据从差压传感器输入的压差信号控制进气单元的输入。

2.根据权利要求1所述的生物安全柜，其特征在于，所述过滤系统的过滤器均为高效微粒空气过滤器或HEPA过滤器；所述过滤器的过滤膜满足生物安全要求，并具有至少99％的1.0微米直径颗粒截留率。

3.根据权利要求2所述的生物安全柜，所述的过滤膜为丙烯酸高聚物滤膜或聚乙烯膜，所述过滤膜是独立式膜，或膜具有层压在所述过滤膜的至少一个表面上的可透气的支撑构件。

4.根据权利要求1所述的生物安全柜，其特征在于，所述柜体顶端的进气单元还设有供空气进风的进风口，进风口处设有空气进行初步过滤的进风预滤器；所述预滤器位于所述离心风机的上游，所述离心风机的下游还设置有紫外灯。

5.根据权利要求1所述的生物安全柜，其特征在于，所述送风高效过滤器下方设置有气体检测器，用于检测气体内微生物的含量；所述送风高效过滤器下游还设置有空气扩散器，所述空气扩散器为金属扩散器。

6.根据权利要求2所述的生物安全柜，其特征在于，所述排风高效过滤器还包括有护罩，所述护罩倾斜安装在所述排风高效过滤器上方，以防止材料储存在机柜顶部阻塞所述排气高效过滤器并对气流产生不利影响。

7.根据权利要求1所述的生物安全柜，其特征在于，所述排风高效过滤器还包括活性炭滤网；所述生物安全柜的排风口处还包括挡板，所述挡板为具有可变风量平衡的挡板，空气量检测构件设置在空气排出路径和空气供应路径的每个HEPA过滤器的下游侧；控制单元，还用于根据空气量检测构件的数据控制可变风量平衡的挡板的运动方向。

8.如权利要求1所述的生物安全柜，其特征在于：所述柜门的材质为透明玻璃，所述柜门是可移动的。

9.如权利要求8所述的生物安全柜，其特征在于：所述柜体上设有对称的两竖槽，在所述柜门的两侧设有滑轮，所述柜门通过滑轮上下活动式安装在所述柜体的竖槽中。

10.如权利要求8所述的生物安全柜，所述柜门包括一个可纵向移动的窗口，沿轨道可以上升到特定位置，轨道上设置循环风开关，当窗口移动到循环风开关位置，排风启动。。

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