層流是指在指定空間內(nèi)整個(gè)空氣在速度和方向上均勻的氣流。

什么是層流罩？

潔凈工作臺(tái)和生物安全柜是層流罩（又稱細(xì)胞培養(yǎng)罩或組織培養(yǎng)罩）的常見示例。它們是實(shí)驗(yàn)室的封閉空間，旨在精確引導(dǎo)經(jīng) HEPA 過濾的空氣。其中一些罩可以保護(hù)放置在工作臺(tái)面上的物品免受污染。另一些罩可以防止用戶暴露于工作區(qū)域的污染物中。層流罩通常用于處理生物樣本、半導(dǎo)體或其他敏感材料，在實(shí)驗(yàn)室中通常被稱為細(xì)胞培養(yǎng)罩或組織培養(yǎng)罩。

據(jù)美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心 (CDC) 介紹，層流氣流原理最早開發(fā)于 20 世紀(jì) 60 年代初。它至今仍對(duì)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室至關(guān)重要，它深刻地影響了多代實(shí)驗(yàn)室空間內(nèi)空氣的安全流動(dòng)方式。如今，層流罩種類繁多。盡管它們根據(jù)所執(zhí)行的科學(xué)任務(wù)而有所不同，但它們有一個(gè)共同點(diǎn)：所有層流罩都使用這種單向氣流來(lái)幫助維持無(wú)菌狀態(tài)、防止交叉污染并減少湍流。

層流究竟是什么？它為何有效？如今它在實(shí)驗(yàn)室中是什么樣子的？讓我們來(lái)探索一下。

不同類型的設(shè)備如何利用層流氣流？

II級(jí)生物安全柜，有時(shí)也稱為細(xì)胞或組織培養(yǎng)罩，通過工作區(qū)上方經(jīng)HEPA過濾的層流下行氣流來(lái)保護(hù)產(chǎn)品。根據(jù)NSF的定義，這些通風(fēng)型安全柜還具有前開口內(nèi)向氣流以保護(hù)操作員，并采用HEPA過濾的廢氣來(lái)保護(hù)環(huán)境。

• 除非需要連接頂篷，否則II 級(jí) A 型安全柜會(huì)將空氣循環(huán)回實(shí)驗(yàn)室。II 級(jí) A2 型安全柜是組織培養(yǎng)罩的常見類型。

• II 級(jí) B 型柜采用硬管道連接至外部，用于處理產(chǎn)生危險(xiǎn)蒸汽的化學(xué)品。

• II 級(jí) C1 型安全柜可在 A 型或 B 型模式下運(yùn)行。無(wú)論哪種型號(hào)適合您的應(yīng)用，生物安全柜內(nèi)的安全操作對(duì)于保障您的工作完整性和人身安全至關(guān)重要。

層流潔凈工作臺(tái)適用于需要產(chǎn)品保護(hù)的應(yīng)用，例如培養(yǎng)基平板制備或組織培養(yǎng)維護(hù)。潔凈工作臺(tái)有時(shí)也稱為層流罩或?qū)恿鳉饬鞴ぷ髡尽？諝馔ㄟ^位于潔凈工作臺(tái)頂部的預(yù)過濾器吸入，然后通過高效空氣過濾器 (HEPA)。這是一種可用于無(wú)害生物樣品的組織培養(yǎng)罩。

• 在水平潔凈工作臺(tái)中，層流空氣水平噴向操作員。在垂直潔凈工作臺(tái)中，層流空氣垂直噴向工作區(qū)域。在這兩種情況下，層流都能提供無(wú)顆粒的工作區(qū)域。

• PCR工作站是專為進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)的封閉空間，利用垂直流動(dòng)的HEPA過濾空氣來(lái)維持無(wú)顆粒的工作環(huán)境。工作站配備紫外線燈，可幫助使遺傳物質(zhì)（DNA、RNA等）變性，從而實(shí)現(xiàn)二次凈化。

（請(qǐng)注意，某些類別的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，例如帶有穿孔擋板的 I 類外殼或某些高性能通風(fēng)柜，采用層流流動(dòng)觀察：I 類外殼中的氣流。）

視頻演示，層流氣流作用：

什么是分區(qū)氣流？

分區(qū)氣流是一種用于描述II級(jí)生物安全柜（BSC）內(nèi)非真正層流或均勻氣流的分類方法。當(dāng)設(shè)備無(wú)法達(dá)到II級(jí)生物安全柜標(biāo)準(zhǔn)層流所需的所有防護(hù)要求時(shí)，可使用分區(qū)氣流。每個(gè)氣流區(qū)域（或氣流柱）都有明確的定義，并具有各自的風(fēng)速范圍。由于氣流速度不同，每個(gè)區(qū)域之間的邊界會(huì)呈現(xiàn)湍流。這種對(duì)高速屏障氣柱的操控，可作為一種工程解決方案，用于那些原本密封性或產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)較差的設(shè)備。

層流氣流與稀釋流有何不同？

稀釋氣流不同于層流氣流。稀釋氣流原理應(yīng)用于諸如過濾式非層流手套箱之類的設(shè)備。在這些情況下，高效空氣微粒子過濾器 (HEPA) 過濾的空氣由未覆蓋外殼或手套箱工作區(qū)域的過濾器產(chǎn)生。這些空氣與手套箱內(nèi)部的空氣污染物混合并稀釋，然后這些污染物通過過濾排氣系統(tǒng)去除。稀釋氣流通常呈湍流狀。在污染源被密封后，稀釋率（或每分鐘換氣次數(shù)）將決定從主腔室中移除物料所需的時(shí)間。

什么是湍流？

雖然層流有助于減少湍流，但湍流會(huì)通過產(chǎn)生無(wú)意的空氣旋渦來(lái)加劇湍流，從而將顆粒隨機(jī)地散布到外殼內(nèi)的表面上。湍流會(huì)對(duì)需要無(wú)塵環(huán)境的工作造成干擾，并可能導(dǎo)致污染。障礙物（例如留在外殼內(nèi)的物品）可能會(huì)造成這種不必要的湍流。