Ⅲ級生物安全柜氣流組織及控制策略研究.pdf

1、生物安全柜的主要功能是提供一個潔凈的操作空間，它是微生物實驗操作的重要潔凈設(shè)備，對操作人員、試驗環(huán)境和受試樣本起隔離保護(hù)作用。三級生物安全柜提供一級，二級安全柜無法提供的絕對安全保障。所有三級生物安全柜都可在涉及一、二、三、四級生物安全水平的微生物因子實驗中使用。尤其適用于產(chǎn)生致命因子的生物試驗。但是目前三級生物安全柜在研發(fā)過程中還存在許多問題，筆者主要針對其中三個問題進(jìn)行了研究。
　　 1)三級生物安全柜是一個全密閉的負(fù)壓空間

2、，工作人員通過手套對實驗樣本進(jìn)行操作。由于內(nèi)部是負(fù)壓，一旦手套脫落，外部空氣瞬間就會進(jìn)入內(nèi)部。外面未經(jīng)過濾的空氣極易造成實驗樣本的污染。假設(shè)改變回風(fēng)口格式能讓流入空氣在到達(dá)操作臺之前全部流走，就能避免實驗樣品被污染。筆者首先對這一問題進(jìn)行了fluent模擬，假設(shè)壓力出口邊界條件。模擬結(jié)果是這一假設(shè)不能實現(xiàn)，無論什么樣的風(fēng)口都會貫穿臺面。由于fluent模擬該問題時存在邊界條件設(shè)定的困難，假定的邊界條件模擬得出的結(jié)果不能保證其正確性。筆者

3、制造了一個三級生物安全柜的有機(jī)玻璃模型。手套脫落后在手套口處防煙霧并記錄風(fēng)速變化。得出結(jié)論:只通過改變回風(fēng)口的方式在手套口脫落后避免樣本被污染是行不通的。假設(shè)不能實現(xiàn)。
　　 2)三級生物安全柜需要通過傳遞窗與外界傳遞物品，當(dāng)傳遞窗打開時，操作區(qū)內(nèi)部的壓力會波動，如果內(nèi)部壓力長期處于波動狀態(tài)，勢必會對實驗樣本有影響。傳遞窗打開時，首先利用傳統(tǒng)PID控制操作區(qū)內(nèi)部壓力，記錄壓力隨時間變化情況。發(fā)現(xiàn)PID控制效果不佳。而后采用基于L

4、ABVIEW編程的虛擬儀器控制風(fēng)機(jī)變頻器的頻率。在打開傳遞窗時改變風(fēng)機(jī)頻率，記錄操作區(qū)內(nèi)部壓力隨時間變化情況。實驗發(fā)現(xiàn)采用采用LABVIEW的虛擬控制器控制效果較好，反應(yīng)速度較快。
　　 3)孔板出流方式比格柵出流方式更適用于作為三級生物安全柜的垂直下降氣流出口，但是小孔直徑大小對氣流組織的影響是未知的。本文利用CFD模擬對孔板回風(fēng)時小孔孔徑對氣流組織的影響進(jìn)行了研究。建立采用了不同孔徑孔板回風(fēng)口的三種模型。在氣流速度分別為0.