生物安全柜(biological safety cabin.BSC)是能防止實(shí)驗操作處理過(guò)程中某些含有危險性或未知性生物微粒發(fā)生氣溶膠散逸的箱型空氣凈化負壓安全裝置。其廣泛應用于微生物學(xué)、生物醫學(xué)、基因工程、生物制品等領(lǐng)域的科研、教學(xué)、臨床檢驗和生產(chǎn)中，是實(shí)驗室生物安全中一級防護屏障中基本的安全防護設備。
生物安全柜的工作原理主要是將柜內空氣向外抽吸，使柜內保持負壓狀態(tài)，通過(guò)垂直氣流來(lái)保護工作人員；外界空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器( high-efficiency particulate air filter, HEPA過(guò)濾器)過(guò)濾后進(jìn)入安全柜內，以避免處理樣品被污染；柜內的空氣也需經(jīng)過(guò)HEPA過(guò)濾器過(guò)濾后再排放到大氣中，以保護環(huán)境。
生物安全柜等級
生物實(shí)驗室在操作原代培養物、菌毒株以及診斷性標本等具有感染性的實(shí)驗材料時(shí)，用生物安全柜來(lái)提供對樣品和工作人員的雙重保護。生物安全柜根據氣流及隔離屏障設計結構，將生物安全柜分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。Ⅱ級生物安全柜按排放氣流占系統總流量的比例及內部設計結構，將其劃分為A1、A2、B1、B2四個(gè)類(lèi)型，這里主要重點(diǎn)介紹II級生物安全柜的工作原理。
A1型生物安全柜
A1型生物安全柜的工作原理如圖所示。它的工作窗口進(jìn)風(fēng)氣流和工作區垂直氣流混合后在內置風(fēng)機作用下經(jīng)前后格柵進(jìn)入安全柜回風(fēng)道，進(jìn)而到達安全柜送、排風(fēng)高效過(guò)濾器之間。借助于這兩個(gè)濾器相對尺寸的變化，約30%的氣流經(jīng)排風(fēng)過(guò)濾器過(guò)濾后排至實(shí)驗室或通過(guò)排風(fēng)管道排至室外；70%的氣流經(jīng)送風(fēng)高效過(guò)濾器過(guò)濾后重新循環(huán)進(jìn)入安全柜工作區。
A1型生物安全柜參數：
（1）前窗操作口流入氣流的最低平均流速為0.40m/s。
（2）安全柜內的下降氣流為部分流入氣流和部分下降氣流的混合氣體，經(jīng)高效空氣過(guò)濾器過(guò)濾后送至工作區，即安全柜內70%氣體通過(guò)高效空氣過(guò)濾器過(guò)濾后再循環(huán)至工作區，30% 氣體通過(guò)排氣口的高效空氣過(guò)濾器排出。
（3）安全柜內的污染氣流經(jīng)過(guò)高效空氣過(guò)濾器過(guò)濾后可以排到實(shí)驗室或經(jīng)安全柜的外排接口通過(guò)排風(fēng)管道排到大氣中。
（4）安全柜內的污染部位可以處于正壓狀態(tài)，并且這些正壓區域可以沒(méi)有負壓的風(fēng)道和靜壓箱包圍
A2型生物安全柜
A2型生物安全柜的工作原理如圖所示。A2型生物安全柜是由A1型生物安全柜的發(fā)展而來(lái)，其也是利用70%的循環(huán)空氣，30%經(jīng)排風(fēng)高效過(guò)濾器過(guò)濾后排至外部環(huán)境。
A2型生物安全柜參數：
（1）前窗操作口流入氣流的最低平均流速為0.50m/s。
（2）安全柜內的下降氣流為部分流入氣流和部分下降氣流的混合氣體，經(jīng)高效空氣過(guò)濾器過(guò)濾后送至工作區，即安全
柜內70%氣體通過(guò)高效空氣過(guò)濾器過(guò)濾后再循環(huán)至工作區，30% 氣體通過(guò)排氣口的高效空氣過(guò)濾器排出。
（3）安全柜內的污染氣流經(jīng)過(guò)高效空氣過(guò)濾器過(guò)濾后可以排到實(shí)驗室或經(jīng)安全柜的外排接口通過(guò)排風(fēng)管道排到大氣中。
（4）安全柜內所有生物污染部位均應保持負壓或者被負壓的風(fēng)道和靜壓箱包圍。
B1型生物安全柜
Ⅱ級B型生物安全柜又分為B1型和B2型兩種。其中Ⅱ級B1型生物安全柜也為非全排型生物安全柜，但相比于Ⅱ級A型生物安全柜，其循環(huán)風(fēng)比例減少到30%，且安全柜內所有污染部位均為負壓區域或者被負壓區域包圍，即沒(méi)有正壓污染區。Ⅱ級B1型生物安全柜工作原理圖見(jiàn)圖。圖片
B1型生物安全柜參數：
A2型生物安全柜參數：
（1）前窗操作口流入氣流的最低平均流速為0.50m/s。
（2）柜內氣體中30%氣體通過(guò)高效空氣過(guò)濾器過(guò)濾后再循環(huán)使用，70%氣體排出。
（3）排出的氣體過(guò)濾后通過(guò)專(zhuān)用風(fēng)道排入大氣中。
（4）所有被生物污染的部位均應保持負壓，或被負壓的通道和負壓通風(fēng)系統包圍。
B2型生物安全柜
Ⅱ級B2型生物安全柜是一種全排式生物安全柜,其工作原理圖見(jiàn)下圖，其沒(méi)有氣流在柜內循環(huán)。這種安全柜能提供基本的生物和化學(xué)防護，但有些化學(xué)物質(zhì)在安全柜內操作時(shí)能損壞過(guò)濾器介質(zhì)、框架、墊圈導致泄漏，應多加注意。送風(fēng)機裝在安全柜的頂部一側，從室內抽吸空氣，通過(guò)送風(fēng)高效過(guò)濾器下行到工作區，所有進(jìn)入柜內的氣體都經(jīng)過(guò)格柵被排出。排風(fēng)經(jīng)過(guò)安全柜頂部另一側設置的排風(fēng)高效過(guò)濾器過(guò)濾后排放至室外或者排風(fēng)總管內。
技術(shù)要點(diǎn)：
1.B2型生物安全柜一般在排風(fēng)管另一端單獨設置排風(fēng)機以保證排風(fēng)管道負壓。
2.一般B2型生物安全柜無(wú)循環(huán)風(fēng)，其排風(fēng)量較大，因而在配有Ⅱ級B2型生物安全柜的實(shí)驗室或房間需要考慮補風(fēng)問(wèn)題。
3.由于B2型生物安全柜可以處理更危險的病原體和化學(xué)物質(zhì)，所以其排風(fēng)要求必須排至室外，排風(fēng)管道采用密閉式連接，并且為負壓管道。
生物安全柜選型及注意事項
生物安全柜，是一種為操作原代培養物、菌毒株以及診斷性標本等具有感染性的實(shí)驗材料時(shí)，用來(lái)保護操作者本人、實(shí)驗材料、實(shí)驗室環(huán)境及室外環(huán)境，使其避免暴露于上述實(shí)驗操作過(guò)程中可能產(chǎn)生的感染性生物氣溶膠和濺出物而設計的重要的一級屏障隔離設備。其主要是通過(guò)柜體和氣流形成的物理隔離來(lái)保護操作者本人、實(shí)驗材料、實(shí)驗室環(huán)境及室外環(huán)境。影響生物安全柜綜合使用性能和防護性能的因素綜合起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：
1.生物安全柜的選型原則
當實(shí)驗室級別為一級時(shí)一般無(wú)須使用生物安全柜，或使用Ⅰ級生物安全柜。實(shí)驗室級別為二級時(shí)，當可能產(chǎn)生微生物氣溶膠或出現濺出的操作時(shí)，可使用Ⅰ級生物安全柜；當處理感染性材料時(shí)，應使用部分或全部排風(fēng)的Ⅱ級生物安全柜；若涉及處理化學(xué)致癌劑、放射性物質(zhì)和揮發(fā)性溶媒，則只能使用Ⅱ-B級全排風(fēng)(B2型)生物安全柜。實(shí)驗室級別為三級時(shí)，應使用Ⅱ級或Ⅲ級生物安全柜；所有涉及感染材料的操作，應使用全排風(fēng)型Ⅱ-B級(B2型)或Ⅲ級生物安全柜。實(shí)驗室級別為四級時(shí)，應使用Ⅲ級全排風(fēng)生物安全柜。當人員穿著(zhù)正壓防護服時(shí)，可使用Ⅱ-B級生物安全柜。
需要特別指出的是，Ⅰ、Ⅱ級生物安全柜主要是靠操作窗口吸入的負壓氣流或垂直下降氣流形成的氣流屏障起到保護人員或操作樣品的作用，但這種由氣流作用形成的局部隔離環(huán)境并不是絕對安全的。主要體現在以下幾個(gè)方面：
Ⅰ、Ⅱ級生物安全柜均靠從操作窗口吸入氣流形成負壓氣流屏障，一旦生物安全柜停止運行或故障，這種氣流的隔離作用就不復存在，若安全柜處理危險度很高的病原體或化學(xué)物質(zhì)會(huì )存在外逸風(fēng)險；
對于在Ⅰ、Ⅱ級生物安全柜操作窗口進(jìn)行操作的實(shí)驗人員應盡量減少手臂在安全柜內的大幅度的動(dòng)作或者頻繁的進(jìn)出動(dòng)作，這也會(huì )擾動(dòng)安全柜窗口吸入氣流，削弱安全柜的氣流屏障作用；
對于附著(zhù)于手或者器具上的病原體，這種氣流隔離作用也會(huì )失效；
空氣中的氣體成分可以穿透高效過(guò)濾器，所以非全排型的Ⅰ、Ⅱ級生物安全柜由于有循環(huán)風(fēng)的存在，并不適合進(jìn)行高濃度的危險氣體物質(zhì)操作。
Ⅲ級生物安全柜可以最高程度的保護操作人員和外部環(huán)境，同時(shí)兼顧保護安全柜內實(shí)驗物品。Ⅲ級安全柜適用于操作危險度4級的病原微生物或感染動(dòng)物。
綜上，在進(jìn)行生物安全柜的選型時(shí)必須綜合考慮實(shí)驗操作對象的性質(zhì)類(lèi)別、安全防護需求、實(shí)驗室本身狀況以及經(jīng)濟節能的需求，使其既能滿(mǎn)足實(shí)際實(shí)驗工作的需求又能達到安全的目的。
2.生物安全柜的使用及注意事項
應做好生物安全柜啟動(dòng)前的準備工作。
實(shí)驗操作者應提前佩戴好個(gè)人防護裝備；
安全柜開(kāi)啟前用75%的酒精或其它消毒劑全面擦試安全柜內的操作臺面和其它平面；
打開(kāi)前操作窗至規定高度后開(kāi)啟生物安全柜，開(kāi)啟后要運行一段時(shí)間，以保證安全柜氣流穩定，并將工作區空氣中的污染物完全清除；
實(shí)驗開(kāi)始前應將本次實(shí)驗需要的所有物品擦拭干凈后提前放入安全柜內，以避免在實(shí)驗過(guò)程中頻繁拿取物品造成安全柜氣流波動(dòng)；
安全柜內不放與本次實(shí)驗無(wú)關(guān)的物品，柜內物品擺放應做到清潔區、半污染區與污染區基本分開(kāi)，操作過(guò)程中物品取用方便，且三區之間無(wú)交叉，物品應盡量靠后放置，但不得擋住回風(fēng)格柵。
實(shí)驗操作應規范。
技術(shù)要點(diǎn)如下：
正確運用微生物學(xué)實(shí)驗技術(shù)；
操作期間如果需要取出或移入物品，應盡量緩慢地移出或移入手臂，盡量減小空氣的攪動(dòng)，從而避免因手臂的移動(dòng)破壞安全柜氣流而導致危險氣溶膠的逸出；
柜內移動(dòng)物品時(shí)應盡量避免交叉污染，需按照低污染物品向高污染物品移動(dòng)的原則，應避免高污染物品在移動(dòng)過(guò)程中對柜內產(chǎn)生大面積的污染；
在實(shí)驗操作時(shí)，不可打開(kāi)玻璃視窗，應保證操作者臉部在工作窗口之上；在安全柜中應盡量避免使用產(chǎn)生振動(dòng)的設備，如使用此類(lèi)設備，如離心機、攪拌器等，應將此設備放在安全柜的最里側，并在運行時(shí)停止其它的實(shí)驗操作；
通常來(lái)說(shuō)，在安全柜內不應使用點(diǎn)火裝置，由于火焰產(chǎn)生的上升熱氣流會(huì )影響用以保護柜內物品的垂直下降氣流，火焰還會(huì )產(chǎn)生氣流擾動(dòng)，進(jìn)而增加交叉污染的風(fēng)險；
任何灑濺在柜內的東西都應立即清除干凈，并放在專(zhuān)用的垃圾袋中；
在安全柜工作時(shí)盡量減少背后人員走動(dòng)以及快速開(kāi)關(guān)實(shí)驗室房門(mén)，以防止干擾安全柜內氣流；如果在正常狀態(tài)下，安全柜報警，則應立即停止柜內的一切工作，并對報警進(jìn)行檢查，在查明原因并解決問(wèn)題前不應再使用此安全柜。
實(shí)驗操作完成應妥善關(guān)閉安全柜：
技術(shù)要點(diǎn)如下：
將所有的物品取出，并用75%的灑精擦拭柜內各面，關(guān)閉安全柜前再運行一段時(shí)間，以便將工作區操作過(guò)程中產(chǎn)生的微生物氣溶膠排出，同時(shí)開(kāi)啟紫外線(xiàn)照射至少半小時(shí)以上；
妥善處理所有實(shí)驗過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，如有必要，將所有害生物廢料進(jìn)行高壓消毒。
實(shí)驗操作人員應樹(shù)立生物安全意識，養成良好操作習慣，杜絕違規操作，嚴格遵照微生物學(xué)標準操作規程和生物安全實(shí)驗室操作規程進(jìn)行實(shí)驗操作，同時(shí)生物安全柜的日常維護和監管工作應落實(shí)到位，建立科學(xué)的管理制度并嚴格執行，以確保實(shí)驗室生物安全。
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