生物安全柜(biological safety cabin.BSC)是能防止實驗操作處理過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(fù)壓安全裝置。其廣泛應(yīng)用于微生物學(xué)、生物醫(yī)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，是實驗室生物安全中一級防護(hù)屏障中基本的安全防護(hù)設(shè)備。
生物安全柜的工作原理主要是將柜內(nèi)空氣向外抽吸，使柜內(nèi)保持負(fù)壓狀態(tài)，通過垂直氣流來保護(hù)工作人員；外界空氣經(jīng)空氣過濾器( high-efficiency particulate air filter, HEPA過濾器)過濾后進(jìn)入安全柜內(nèi)，以避免處理樣品被污染；柜內(nèi)的空氣也需經(jīng)過HEPA過濾器過濾后再排放到大氣中，以保護(hù)環(huán)境。
生物安全柜等級
生物實驗室在操作原代培養(yǎng)物、菌毒株以及診斷性標(biāo)本等具有感染性的實驗材料時，用生物安全柜來提供對樣品和工作人員的雙重保護(hù)。生物安全柜根據(jù)氣流及隔離屏障設(shè)計結(jié)構(gòu)，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(tǒng)總流量的比例及內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)，將其劃分為A1、A2、B1、B2四個類型，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(qū)垂直氣流混合后在內(nèi)置風(fēng)機(jī)作用下經(jīng)前后格柵進(jìn)入安全柜回風(fēng)道，進(jìn)而到達(dá)安全柜送、排風(fēng)高效過濾器之間。借助于這兩個濾器相對尺寸的變化，約30%的氣流經(jīng)排風(fēng)過濾器過濾后排至實驗室或通過排風(fēng)管道排至室外；70%的氣流經(jīng)送風(fēng)高效過濾器過濾后重新循環(huán)進(jìn)入安全柜工作區(qū)。
A1型生物安全柜參數(shù)：
（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(nèi)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)高效空氣過濾器過濾后送至工作區(qū)，即安全柜內(nèi)70%氣體通過高效空氣過濾器過濾后再循環(huán)至工作區(qū)，30% 氣體通過排氣口的高效空氣過濾器排出。
（3）安全柜內(nèi)的污染氣流經(jīng)過高效空氣過濾器過濾后可以排到實驗室或經(jīng)安全柜的外排接口通過排風(fēng)管道排到大氣中。
（4）安全柜內(nèi)的污染部位可以處于正壓狀態(tài)，并且這些正壓區(qū)域可以沒有負(fù)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，其也是利用70%的循環(huán)空氣，30%經(jīng)排風(fēng)高效過濾器過濾后排至外部環(huán)境。
A2型生物安全柜參數(shù)：
（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(nèi)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)高效空氣過濾器過濾后送至工作區(qū)，即安全
柜內(nèi)70%氣體通過高效空氣過濾器過濾后再循環(huán)至工作區(qū)，30% 氣體通過排氣口的高效空氣過濾器排出。
（3）安全柜內(nèi)的污染氣流經(jīng)過高效空氣過濾器過濾后可以排到實驗室或經(jīng)安全柜的外排接口通過排風(fēng)管道排到大氣中。
（4）安全柜內(nèi)所有生物污染部位均應(yīng)保持負(fù)壓或者被負(fù)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(nèi)所有污染部位均為負(fù)壓區(qū)域或者被負(fù)壓區(qū)域包圍，即沒有正壓污染區(qū)。Ⅱ級B1型生物安全柜工作原理圖見圖。圖片
B1型生物安全柜參數(shù)：
A2型生物安全柜參數(shù)：
（1）前窗操作口流入氣流的最低平均流速為0.50m/s。
（2）柜內(nèi)氣體中30%氣體通過高效空氣過濾器過濾后再循環(huán)使用，70%氣體排出。
（3）排出的氣體過濾后通過專用風(fēng)道排入大氣中。
（4）所有被生物污染的部位均應(yīng)保持負(fù)壓，或被負(fù)壓的通道和負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)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,其工作原理圖見下圖，其沒有氣流在柜內(nèi)循環(huán)。這種安全柜能提供基本的生物和化學(xué)防護(hù)，但有些化學(xué)物質(zhì)在安全柜內(nèi)操作時能損壞過濾器介質(zhì)、框架、墊圈導(dǎo)致泄漏，應(yīng)多加注意。送風(fēng)機(jī)裝在安全柜的頂部一側(cè)，從室內(nèi)抽吸空氣，通過送風(fēng)高效過濾器下行到工作區(qū)，所有進(jìn)入柜內(nèi)的氣體都經(jīng)過格柵被排出。排風(fēng)經(jīng)過安全柜頂部另一側(cè)設(shè)置的排風(fēng)高效過濾器過濾后排放至室外或者排風(fēng)總管內(nèi)。
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(dú)設(shè)置排風(fēng)機(jī)以保證排風(fēng)管道負(fù)壓。
2.一般B2型生物安全柜無循環(huán)風(fēng)，其排風(fēng)量較大，因而在配有Ⅱ級B2型生物安全柜的實驗室或房間需要考慮補(bǔ)風(fēng)問題。
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(fù)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(yǎng)物、菌毒株以及診斷性標(biāo)本等具有感染性的實驗材料時，用來保護(hù)操作者本人、實驗材料、實驗室環(huán)境及室外環(huán)境，使其避免暴露于上述實驗操作過程中可能產(chǎn)生的感染性生物氣溶膠和濺出物而設(shè)計的重要的一級屏障隔離設(shè)備。其主要是通過柜體和氣流形成的物理隔離來保護(hù)操作者本人、實驗材料、實驗室環(huán)境及室外環(huán)境。影響生物安全柜綜合使用性能和防護(hù)性能的因素綜合起來主要有以下幾個方面：
1.生物安全柜的選型原則
當(dāng)實驗室級別為一級時一般無須使用生物安全柜，或使用Ⅰ級生物安全柜。實驗室級別為二級時，當(dāng)可能產(chǎn)生微生物氣溶膠或出現(xiàn)濺出的操作時，可使用Ⅰ級生物安全柜；當(dāng)處理感染性材料時，應(yīng)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。實驗室級別為三級時，應(yīng)使用Ⅱ級或Ⅲ級生物安全柜；所有涉及感染材料的操作，應(yīng)使用全排風(fēng)型Ⅱ-B級(B2型)或Ⅲ級生物安全柜。實驗室級別為四級時，應(yīng)使用Ⅲ級全排風(fēng)生物安全柜。當(dāng)人員穿著正壓防護(hù)服時，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(fù)壓氣流或垂直下降氣流形成的氣流屏障起到保護(hù)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(xiàn)在以下幾個方面：
Ⅰ、Ⅱ級生物安全柜均靠從操作窗口吸入氣流形成負(fù)壓氣流屏障，一旦生物安全柜停止運(yùn)行或故障，這種氣流的隔離作用就不復(fù)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)行操作的實驗人員應(yīng)盡量減少手臂在安全柜內(nèi)的大幅度的動作或者頻繁的進(jìn)出動作，這也會擾動安全柜窗口吸入氣流，削弱安全柜的氣流屏障作用；
對于附著于手或者器具上的病原體，這種氣流隔離作用也會失效；
空氣中的氣體成分可以穿透高效過濾器，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(hù)操作人員和外部環(huán)境，同時兼顧保護(hù)安全柜內(nèi)實驗物品。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物。
綜上，在進(jìn)行生物安全柜的選型時必須綜合考慮實驗操作對象的性質(zhì)類別、安全防護(hù)需求、實驗室本身狀況以及經(jīng)濟(jì)節(jié)能的需求，使其既能滿足實際實驗工作的需求又能達(dá)到安全的目的。
2.生物安全柜的使用及注意事項
應(yīng)做好生物安全柜啟動前的準(zhǔn)備工作。
實驗操作者應(yīng)提前佩戴好個人防護(hù)裝備；
安全柜開啟前用75%的酒精或其它消毒劑全面擦試安全柜內(nèi)的操作臺面和其它平面；
打開前操作窗至規(guī)定高度后開啟生物安全柜，開啟后要運(yùn)行一段時間，以保證安全柜氣流穩(wěn)定，并將工作區(qū)空氣中的污染物完全清除；
實驗開始前應(yīng)將本次實驗需要的所有物品擦拭干凈后提前放入安全柜內(nèi)，以避免在實驗過程中頻繁拿取物品造成安全柜氣流波動；
安全柜內(nèi)不放與本次實驗無關(guān)的物品，柜內(nèi)物品擺放應(yīng)做到清潔區(qū)、半污染區(qū)與污染區(qū)基本分開，操作過程中物品取用方便，且三區(qū)之間無交叉，物品應(yīng)盡量靠后放置，但不得擋住回風(fēng)格柵。
實驗操作應(yīng)規(guī)范。
技術(shù)要點(diǎn)如下：
正確運(yùn)用微生物學(xué)實驗技術(shù)；
操作期間如果需要取出或移入物品，應(yīng)盡量緩慢地移出或移入手臂，盡量減小空氣的攪動，從而避免因手臂的移動破壞安全柜氣流而導(dǎo)致危險氣溶膠的逸出；
柜內(nèi)移動物品時應(yīng)盡量避免交叉污染，需按照低污染物品向高污染物品移動的原則，應(yīng)避免高污染物品在移動過程中對柜內(nèi)產(chǎn)生大面積的污染；
在實驗操作時，不可打開玻璃視窗，應(yīng)保證操作者臉部在工作窗口之上；在安全柜中應(yīng)盡量避免使用產(chǎn)生振動的設(shè)備，如使用此類設(shè)備，如離心機(jī)、攪拌器等，應(yīng)將此設(shè)備放在安全柜的最里側(cè)，并在運(yùn)行時停止其它的實驗操作；
通常來說，在安全柜內(nèi)不應(yīng)使用點(diǎn)火裝置，由于火焰產(chǎn)生的上升熱氣流會影響用以保護(hù)柜內(nèi)物品的垂直下降氣流，火焰還會產(chǎn)生氣流擾動，進(jìn)而增加交叉污染的風(fēng)險；
任何灑濺在柜內(nèi)的東西都應(yīng)立即清除干凈，并放在專用的垃圾袋中；
在安全柜工作時盡量減少背后人員走動以及快速開關(guān)實驗室房門，以防止干擾安全柜內(nèi)氣流；如果在正常狀態(tài)下，安全柜報警，則應(yīng)立即停止柜內(nèi)的一切工作，并對報警進(jìn)行檢查，在查明原因并解決問題前不應(yīng)再使用此安全柜。
實驗操作完成應(yīng)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(nèi)各面，關(guān)閉安全柜前再運(yùn)行一段時間，以便將工作區(qū)操作過程中產(chǎn)生的微生物氣溶膠排出，同時開啟紫外線照射至少半小時以上；
妥善處理所有實驗過程中產(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。
實驗操作人員應(yīng)樹立生物安全意識，養(yǎng)成良好操作習(xí)慣，杜絕違規(guī)操作，嚴(yán)格遵照微生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程和生物安全實驗室操作規(guī)程進(jìn)行實驗操作，同時生物安全柜的日常維護(hù)和監(jiān)管工作應(yīng)落實到位，建立科學(xué)的管理制度并嚴(yán)格執(zhí)行，以確保實驗室生物安全。
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