实验室中的层流：您需要了解的内容

什么是层流？

层流被定义为指定空间内的整个空气在速度和方向上都是均匀的气流。在实验室和洁净室环境中，这种单向气流可最大限度地减少空气中的颗粒，减少湍流，并有助于维持高度受控的工作区域。

层流气流广泛应用于制药制造、微生物实验室、电子组装、半导体生产以及其他污染控制至关重要的行业。通过以平稳、一致的方式持续供应 HEPA 过滤的空气，层流系统有助于保护敏感材料、实验和过程免受空气污染。

什么是层流罩？

洁净工作台和生物安全柜是常见的例子层流罩（又名细胞培养罩或组织培养罩）。

这些实验室外壳旨在以受控的单向模式小心地将 HEPA 过滤的空气引导穿过工作区域。根据设备设计，层流罩可以保护产品、操作员、环境或三者的组合。

层流罩通常用于：

• 细胞和组织培养
• 药物制剂
• 无菌配制
• 微生物检测
• 半导体处理
• 医疗器械组装
• PCR 和分子生物学应用

层流气流的概念于 20 世纪 60 年代初首次引入实验室污染控制系统。如今，它仍然是现代洁净室工程和实验室设备设计中使用的最重要的气流原理之一。

尽管不同类型的层流罩适用于不同的应用，但它们都有一个基本特征：使用 HEPA 过滤的单向气流来保持无菌、减少空气污染并最大限度地减少工作空间内的湍流。

不同类型的设备如何利用层流气流？

II级生物安全柜有时称为细胞或组织培养罩，通过工作区上方经过 HEPA 过滤的层流下流来维持产品保护。根据 NSF 的定义，这些通风柜还具有开放式前端向内气流的特点，以保护操作员和 HEPA 过滤的废气，以保护环境。

• II 类，A 型 除非需要天篷连接，否则机柜会将空气再循环回实验室。 II 类 A2 型柜是组织培养罩的常见类型。

• II 级，B 型 柜子通过硬管道连接到外部，以便与产生危险蒸气的化学品一起使用。

• II 级，C1 型 机柜可以在 A 型或 B 型模式下运行。无论哪种型号适合您的应用，生物安全柜内的安全操作对于保护您工作的完整性和人身安全至关重要。

层流洁净工作台适用于需要产品保护的应用，例如培养基板制备或组织培养维护。洁净工作台有时被称为层流罩或层流工作站。空气通过位于超净工作台顶部的预过滤器吸入，然后通过 HEPA 过滤器。这是一种可用于无害生物样品的组织培养罩。

• 在水平洁净工作台中，层流空气水平地投射向操作员。在垂直洁净工作台中，层流空气垂直投射到工作区域上方。在这两种情况下，层流都提供了无颗粒的工作区域

• PCR 站，专为容纳聚合酶链式反应实验而设计的外壳，利用 HEPA 过滤空气的垂直流动来维持无颗粒的工作环境。随附的紫外线可帮助遗传物质（DNA、RNA 等）变性，从而提供二次净化。

什么是分区气流？

分区气流是指某些生物安全柜内不完全均匀或不真正层流的气流模式。

机柜不是一个一致的气流柱，而是包含多个不同速度的气流区域。这些区域的设计目的是在传统层流不足以满足的情况下提高遏制和保护性能。

然而，气流区域之间的边界可能会产生局部湍流，因为相邻空气柱以不同的速度移动。

分区气流通常用作专业生物安全柜设计中的先进工程解决方案。

层流与稀释流

层流气流和稀释气流是根本不同的气流概念。

层流

层流：

• 使用单向气流
• 最大限度地减少湍流
• 持续扫除颗粒
• 创造更清洁的工作环境

稀释流量

稀释流量：

• 将清洁空气与污染空气混合
• 取决于空气汇率
• 产生湍流气流模式
• 随着时间的推移降低污染浓度

稀释气流常见于过滤手套箱和一些安全壳中。

与层流系统不同，稀释流不会在工作表面上形成持续清洁的气流幕。

什么是湍流？

当气流变得不规则并在外壳内产生随机漩涡或涡流时，就会发生湍流。

湍流可以：

• 破坏无菌条件
• 造成交叉污染
• 增加颗粒沉积
• 降低洁净室性能

湍流的常见原因包括：

• 设备放置不当
• 气流路径受阻
• 操作员快速移动
• 引擎盖内有大型物体
• 洁净室布局设计不佳

在洁净室工程中，减少湍流对于维持 ISO 清洁标准和确保稳定的环境控制至关重要。

结论

层流气流技术在现代实验室、洁净室和受控环境中发挥着至关重要的作用。通过提供均匀的 HEPA 过滤气流，层流罩有助于保持无菌、最大限度地减少污染并提高操作可靠性。

从生物安全柜和洁净工作台到 PCR 工作站和先进的洁净室设备，层流气流仍然是污染控制最有效的工程方法之一。

随着实验室标准的不断发展，高性能层流系统对于全球制药、生物技术研究、医疗保健应用和洁净室工程仍然至关重要。