層流是指在指定空間內整個空氣在速度和方向上均勻的氣流。

什么是層流罩？

潔凈工作臺和生物安全柜是層流罩（又稱細胞培養罩或組織培養罩）的常見示例。它們是實驗室的封閉空間，旨在精確引導經 HEPA 過濾的空氣。其中一些罩可以保護放置在工作臺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域的污染物中。層流罩通常用于處理生物樣本、半導體或其他敏感材料，在實驗室中通常被稱為細胞培養罩或組織培養罩。

據美國疾病控制與預防中心 (CDC) 介紹，層流氣流原理最早開發于 20 世紀 60 年代初。它至今仍對現代實驗室至關重要，它深刻地影響了多代實驗室空間內空氣的安全流動方式。如今，層流罩種類繁多。盡管它們根據所執行的科學任務而有所不同，但它們有一個共同點：所有層流罩都使用這種單向氣流來幫助維持無菌狀態、防止交叉污染并減少湍流。

層流究竟是什么？它為何有效？如今它在實驗室中是什么樣子的？讓我們來探索一下。

不同類型的設備如何利用層流氣流？

II級生物安全柜，有時也稱為細胞或組織培養罩，通過工作區上方經HEPA過濾的層流下行氣流來保護產品。根據NSF的定義，這些通風型安全柜還具有前開口內向氣流以保護操作員，并采用HEPA過濾的廢氣來保護環境。

• 除非需要連接頂篷，否則II 級 A 型安全柜會將空氣循環回實驗室。II 級 A2 型安全柜是組織培養罩的常見類型。

• II 級 B 型柜采用硬管道連接至外部，用于處理產生危險蒸汽的化學品。

• II 級 C1 型安全柜可在 A 型或 B 型模式下運行。無論哪種型號適合您的應用，生物安全柜內的安全操作對于保障您的工作完整性和人身安全至關重要。

層流潔凈工作臺適用于需要產品保護的應用，例如培養基平板制備或組織培養維護。潔凈工作臺有時也稱為層流罩或層流氣流工作站。空氣通過位于潔凈工作臺頂部的預過濾器吸入，然后通過高效空氣過濾器 (HEPA)。這是一種可用于無害生物樣品的組織培養罩。

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

• PCR工作站是專為進行聚合酶鏈式反應實驗而設計的封閉空間，利用垂直流動的HEPA過濾空氣來維持無顆粒的工作環境。工作站配備紫外線燈，可幫助使遺傳物質（DNA、RNA等）變性，從而實現二次凈化。

（請注意，某些類別的實驗室設備，例如帶有穿孔擋板的 I 類外殼或某些高性能通風柜，采用層流流動觀察：I 類外殼中的氣流。）

視頻演示，層流氣流作用：

什么是分區氣流？

分區氣流是一種用于描述II級生物安全柜（BSC）內非真正層流或均勻氣流的分類方法。當設備無法達到II級生物安全柜標準層流所需的所有防護要求時，可使用分區氣流。每個氣流區域（或氣流柱）都有明確的定義，并具有各自的風速范圍。由于氣流速度不同，每個區域之間的邊界會呈現湍流。這種對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品防護等級較差的設備。

層流氣流與稀釋流有何不同？

稀釋氣流不同于層流氣流。稀釋氣流原理應用于諸如過濾式非層流手套箱之類的設備。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域的過濾器產生。這些空氣與手套箱內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）將決定從主腔室中移除物料所需的時間。

什么是湍流？

雖然層流有助于減少湍流，但湍流會通過產生無意的空氣旋渦來加劇湍流，從而將顆粒隨機地散布到外殼內的表面上。湍流會對需要無塵環境的工作造成干擾，并可能導致污染。障礙物（例如留在外殼內的物品）可能會造成這種不必要的湍流。