TWM326441U - Biological safety cabinet with air curtain - Google Patents

Description

06. 10. 25 / : ..，，1一mj .丫· ··」W、… M326441 :八、新型說明： ' 【新型所屬之技術領域】 本創作係有關於一種氣簾式生物安全櫃，利用 在氣門開口處形成一道氣簾，可以有效達到櫃内與 櫃外氣流隔絕，並獲得櫃内無迴流之功效，且該櫃 内氣流亦不會逸散，進而可加強防護櫃内污染物不 至）¾漏。 【先前技術】 生物安全櫃（biosafety cabinet，BSC)研發設 计之主軸係為了在進行細胞培養時，保持細胞株之 無菌化過程，並避免操作人員與細胞株作交互污 染。在許多微生物試驗或使用微生物為媒介之製程 都隱含著生物性危害之風險，進而影響到操作人員 之健康與安全，因此生物安全櫃之發展除了保護細 胞株無菌化之外，更需要確保操作者在使用生物安 全櫃時免受櫃内反應物感染之危害。 微生物實驗室要求污染物必須隔絕於生物安 全櫃内’然而仍有生物安全櫃操作人員死於細菌感 染之事件，而且這種類似事件—直持續發生，顯: 習用之生物安全櫃有很多弱點。在實際操作造成有 M326441 ua 6: η - 害物逸散之狀況，常見之問題大約可以分為ϋ .· 、 （1 )設計未達到最適當狀況··如抽氣量不足、插 氣槽縫位置不適當、補氣抽氣配置不當、視窗開口 (front opening )風速分布不均勻及開口邊緣設計 不當等。（2 )未在最適當狀況下操作：如有害物 、 釋放量過大、拉門開啟面積過大及抽氣量未隨操作 狀況調整等。 各式生物安全櫃依適用之生物危害層級分為 二級。其中第二級之生物安全櫃又依美國2〇〇2年 最新修正之第二級生物安全櫃標準NSF /ANSI 49 可分為Al、A2、Bl、B2四種型式。

Clark and Mullan, Rake，Kennedy，Kruse 有做出 其他相關之生物安全櫃排除污染物性能測試，皆發 1 現第二級生物安全櫃之排除污染物能力不足以抵 抗突然之室内壓力變化，故生物安全櫃排除污染能 力有待加強。 第二級B2型之生物安全櫃為1〇〇〇/〇全排氣且益 循％氣流。在氣體排出室外前，所有氣體需通過排 氣高效率過濾器，且安全櫃之排氣需連結至建築物 之排氣系統。其頂端係裝置一含有高過濾效果之高 7 M326441 丨 ，、卜月日說 - 政率過濾器，藉由一吹氣機通過高效hr過濾器補氣 ~ 進入櫃内，再於於櫃内前後（或其他位置）各開一 槽以抽風機大量抽氣（至少應達到0 57m3/s)， &成櫃内形成負壓而將汙染物抽離櫃體，而櫃頂補 氣不足之部份會由櫃門（sash)開口自然補氣進入 櫃内仁如此一來，櫃内污染物極易在櫃門開口處 , 受到外部干擾氣流及/或櫃門開關動作的影響而 Λ漏因此，傳統之生物安全櫃抗側流干擾以及櫃 門開關動作之能力係有不足。 【新型内容】 本創作之主要目的係在於，避免生物安全櫃内 之有害物逸散至外界，且櫃内之氣流不會互相交 流。 ，為達以上之目的，本創作係一種氣簾式生物安 纟櫃’ m括有-櫃體、—氣門、—送風機、一 吸氣槽、一抽氣機、一橫流扇及一高效率過濾器 (High Efficiency particulate Air(HEpA) FUter )。該 櫃體内係设有排除有害氣體之容置空間，而該櫃體 之側及上方係形成開放空間；該氣門活動結合於 該櫃體—側，以供控制氣Η開度，該氣Η上係設有 8 M326441

櫃體上·方，藉由該送風機通 利用在氣門開口處形成一道 過以提供補氣；藉此， 氣簾，可有效達到櫃内與櫃外氣流隔絕，使安全櫃 人員之 /亏柒性軋膠不僅不會散逸而造成對操作 健康危害，並且可使櫃外之污染性氣膠在生物安全 櫃操作時不會進入櫃内而對產品造成污染。 【實施方式】 μ 否月參閱『第1圖〜第3圖』所示，係分別為本 創作之立體示意圖、本創作之側面示意圖及本創作 之設備與儀器配置示意圖。如圖所示··本創作至少 係由一櫃體1 1、一氣門1 2、——送風機1 3、一 吸氣槽1 4、一抽氣機丄5、一橫流扇2 0及一高 效率過濾态（High Efficiency Particulate Air(HEPA)

Filter ) 1 6所構成。藉此，可有效達到櫃内與櫃外 氣流隔絕’並獲得櫃内無迴流之情形，且該櫃内氣 9 M326441 流亦不會逸散，進而可加強防護櫃β污染物之洩 漏。 吕亥概體1 1之櫃内係設有排除有害氣體之容 置空間，而該櫃體1 1之一側及上方係形成開放空 間。 该氣門1 2係活動結合於該櫃體1 1 一側，設 有把手1 2 1以供移動該氣門1 2，進而成為控制 氣門開度者。該氣門1 2上係設有一橫流扇2 0， 為一兩節式之拉門機構，可依照櫃門開度之變化延 長吹氣口之位置。在該氣門1 2吹出氣體之供應方 面主要疋由氣罩上裝置一排橫流扇（Cr〇SS fans) 2 0，提供穩定之吹氣氣流，以橫流扇控制 器2控制檢流扇2 〇，使氣流經該氣門1 2上端至 整流段（honeycombs ) 1 2 3後，再經穩定區1 2 4消散部分奮流能量而到達該氣門1 2之開口區 下吹氣流方面的提供，主要係以一變頻器丄7 a(inverter)控制該送風機1 3，並經由繞性管子 連接一設置在該南效率過、、舍 个蹲/慮為1 6頂端之進氣口 1 1 1 ’用以提供乾淨空氣· M326441 處 Γ§〇Γ5Ι^;:. +年月u g 該吸氣槽1 4係設於該櫃體1[一 :下緣 且設有一吸氣槽縫1 4 1，該吸氣槽縫1 4 1 係對應該氣門1 2。 該抽氣機1 5係配設於該吸氣槽1 4之出口 端，以供排除有害氣體，而該抽氣機1 5係以一變 頻為1 7 b改變並控制抽氣機i 5轉速及吸氣戴面 平均速度。 另’該抽氣機1 5與吸氣槽1 4之出口端之間 係設有一文氏管（venturi fl〇w meter)丄8，以供 1測吸氣速度，而該文氏管1 8係配合設置一壓力 轉換计1 9 ( pressure transducer )，俾利量得壓差 者。

該高效率過濾器J 6係設置於該櫃體i i上 方’以提供補II，而該高效率過濾器i 6係以該送 風機1 3通過後以提供平均補氣速度。藉由上述之 結構構成一種氣簾式生物安全櫃丄。 本創作之特點如下： 该櫃體1 1 一側，且該氣 2 〇 ’而以變頻器1 7 a 繞性管子連接進氣口 1 1 6玄氣門1 2係活動結合於 門1 2上係設有一橫流扇 控制送風機1 3，並經由 進氣口 111設置在 11 M326441 高效率過濾器1 6頂端，氣流通過高效" 6提供補氣。氣門1 2上係設有一橫流扇2 0，為 一兩節式之拉門機構，可依照櫃門開度之變化延長 吹氣口之位置。在該氣門1 2吹出氣體之供應方 面’主要是由氣罩上裝置一排橫 fans) 2 0，提供穩定之吹氣氣流，以橫流扇控制 器2控制橫流扇2 0，使氣流經該氣門1 2上端至 整流段（honeycombs) 1 2 3後，再經穩定區1 2 4消散部分紊流能量而到達該氣門1 2之開口區 1 2 5，並同時在該吸氣槽^ 4之該櫃體1丨前端 下緣處設有一吸氣槽縫i 4 i，而該吸氣槽縫丄4 1係對應該氣門i 2 ，進而形成一吹吸式 之空氣簾幕（air‘丨at〇r)(即氣簾）。 藉由流場可視化診測生物安全櫃流場，來分辨在不 同吹吸速度下之氣簾流場模 俱t進而有效控制生物 文全櫃流場，以達到可士私β 、 運到了加強防護櫃内污染 漏，並且改變抽氣之彳w /曳 u孔之位置’以便靠近櫃 有效之局部抽氣動作；另外 ，、 ^ ^ ^ , J错由该櫃體Ί 1卜 所設置之高效率過據器丄 流，以符合抽氣與補氣 、適'乾淨氣 孔之物理機制;藉此，氣簾式 12 M326441 rnruiir；' g ^ /- 近做即時：:乂兼具抽氣及補氣m在污染 放之局部抽氣動作， 生物安全櫃1 源附 _ ，+丄 效阻隔污染物：二之局部抽氣動作’且形成氣簾有 阻隔有害氣體及_使侍本創作具有快速排除、 便利性及=…源等效果，增加其實用性、 請進一步參閱『第 弟4圖〜第7 C圖』所示，係 分別為本創你+ 之不同吹吸配比下筆直模態示意

圖、本創作之；^ A 同尸人吸配比下輕微内凹模態示意 0本創作之不同吹吸配比下嚴重内凹模態示意圖 及^創作之不同吹吸配比下搖擺模態隨時間演化 不意圖。如圖所示··在流場模態之判別上，係以流 场可視化診測將觀察到之流場型態與相配合之吹 吸速度做紀錄，並以此做為模態分區之依據。在吹 吸式氣簾模態分區辱用於生物安全櫃上，主要區分 成四種模態’分別為筆直模態（ straight curtain ) 7 1、fe 微内凹模態（slightly concave curtain ) 7 2、 嚴重内凹模態（severely concave curtain ) 7 3、搖 擺模態（oscillating curtain) 7 4。定義此四種模 態之條件除了不同之吹吸速度及補氣速度造成不 同之氣簾流場型態之外，還定義生物安全櫃頂部為 13 M326441

3 a 11. 29 年月R 高效率過濾器製造ΤΑ 一 ：: 由氣門i 2製造氣流、吸氣位置為前下吸、 、、六θ t 噴氣氣流，來做為定義這些不同 机％杈怨之附帶條件。 f本創作於薄‘ τ (、乍時，該櫃體11内部之流場說 )輕微内凹模態（slightly c〇ncave curtain) 7 2 ·去 k .虽口人氣速度、補氣速度及吸氣速度 调配到適當之L卜彳1 田之比例時，氣門1 2吹出之氣簾會呈現 往櫃内輕微内凹之趨勢，當氣流流至接近吸氣端 時s又到下吸之吸力拉住，而不會繼續凹向櫃内 或流至櫃外；（b )筆直模態（straight curtain) 7 1 ··當吸氣速度相對上述情況小很多時，由於吸氣 力道不足’所以氣門丄2吹出之氣簾流場沒有内凹 之形fe而呈現比較筆直之狀態，但不會在櫃内產生 迴流；（C )嚴重内凹模態（severely concavecurtain) 7 3 :係吸氣速度加大，使氣簾氣流往櫃内移動， 並且呈現嚴重内凹現象，使櫃内產生明顯迴流； (d )搖擺模態（oscillating curtain) 7 4 ··櫃内 與櫃外產生明顯之迴流，並且隨時間之不同還會呈 現左右擺動之現象。 综合以上四種氣簾之流場模態而言，生物安全 14 9a 11· 2 9^：： ；：! 年月q匕亏·-丨 'Z^B i 建議使用該輕微内凹襄'態

M326441 ^ 櫃在吹吸速度之操作上 12。 然而氣簾式生物安全櫃1吹吸速度之改變，氣 簾及櫃内都會形成許多不同之流場型態。這些不同 型態之流場容易令Λ產生混淆且難以掌握重點，所 以必須藉由多次之實驗及參數調整，整理出一套有 系統之流場模態，才能釐清在各種吹吸速度及氣門 開度下之氣簾流場型態’並定出適用之特性區域及 範圍。 綜上所述，本創作係一種氣簾式生物安全櫃， 可有效改善習用之種種缺點，利甩在氣門開口處形 成一道氣簾，可有效達到櫃内與櫃外氣流隔絕，使 安f櫃内污染性氣膠不僅不會散逸而造成對操作 人貝之健康危害，並可使櫃外之污染性氣耀在生 物安全櫃操作時不會進入櫃内而對產品造成污 染，進而使本創作之產生能更進步、更實用、更符 ,使用者之所須’確已符合新型專利申請之要件， 爰依法提出專利申請。 已 惟以上所述者’僅為本創作之較佳 當不能以此限定本創作實施之範圍，· 實施例而 故，凡依

M326441 本創作申請專利範圍及新型說明書内容所作之簡 單的等效變化與修飾，皆應仍屬本新型專利涵蓋之 範圍内。 16 M326441

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【圖式簡單說明】 第1圖，係本創作之立體示意圖。 j 2圖，係本創作之側面示意圖。 第3圖’係本創作之設備與儀器配置示意圖。 第4圖，係本創作之不同吹吸配比下筆直模態示意 圖。 第5圖’係本創作 之不同吹吸配比下輕微内凹模態 示意圖。 第6圖，係本創作夕 F <不同吹吸配比下嚴重内凹模態 示意圖。 第 7 A ^ 7 C 圖，γ ° ，係本創作之不同吹吸配比下搖擺 模態隨時間演 【主要元件魏說明】 氣簾式生物安全櫃1 櫃體1 1 進氣口111 氣門1 2 把手1 2 1 整流段1 2 3 穩定區1 2 4： 17

泌· 6:B M326441 7 b 開口區1 2 5 送風機1 3 吸氣槽1 4 吸氣槽縫1 4 1 抽氣機1 5 高效率過濾器1 6 變頻器1 7 a 、1 文氏管1 8 壓力轉換計1 9 橫流扇2 0 橫流扇控制器2 筆直模態7 1 輕微内凹模態7 2 嚴重内凹模態7 3 搖擺模態7 4 18

Claims (1)

1. 96· 6, Η

   M326441 ； 九、申請專利範圍： 一種軋簾式生物安全櫃，係包括有： 櫃肢4櫃體之櫃内係設有排除有害氣體之 谷置空間，而該描：^ 櫃肢之一側及上方係形成開放空 間； 一虱門，該氣門活動結合於該櫃體一側，以供 控制氣門開度’該氣門上係設有-吹氣罩； - ( High Efficiency Particulate Air _ΡΑ” lher ) ’該高效率過濾器係設置於該櫃 體上方’用以提供補氣； -送風機，該送風機係連接於一設置在該高效 率過遽器頂端之進氣口，用以提供乾淨空氣； -吸氣槽，該吸氣槽係設於該櫃體前端下緣 處，且設有-吸氣槽縫’該吸氣槽縫係對應該氣門 之吹氣罩設置；以及 端 一抽氣機，該抽氣機係 以供排除有害氣體。 配設於該吸氣槽之出 依據申請專利範圍第！項所述之氣簾式生物安入 櫃，其中’該氣n係可為單節、兩節或多節式二 付合製作及使用之需求與方便性。 19 “月曰’一 M326441 I 于月 El $ 一 —^ J 3 ·依據申請專利鈴HI楚L——__________________________^ rJyU： 月寺^把圍第1項所 Γ~~7 ^ — ^ 、岍述之軋簾式生物安全 、 櫃’其中，該氣門吹出氣髀夕视鹿 孔體之供應方式，主要係以 直接松置於惫門卜 曰 、 口處之送風機供應者，吹出 4 風量或吹出口風速的調整可以變頻器控制者。 依據申請專利範圍第1項所述之氣簾式生物安全 櫃，其中，該氣門係可以設有把手，以供移動氣門， Φ 進而控制氣門開度者。 6 5依據申請專利範圍第1項所述之氣簾式生物安全 櫃’其中，抽氣係以一抽氣機配合管線達成，吸氣 風量或吸入口風速係可以使用一變頻器改變者。 依據申請專利範圍第1項所述之氣簾式生物安全 植’其中，該高效率過濾器係通過該送風機以提供 平均補氣速度者。 20