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屏障中基本的安全防護設(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)保持負壓狀態(tài)，通過垂直氣流來保護工作人員；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。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。它的工作窗口進風氣流和工作區(qū)垂直氣流混合后在內(nèi)置風機作用下經(jīng)前后格柵進入安全柜回風道，進而到達安全柜送、排風高效過濾器之間。借助于這兩個濾器相對尺寸的變化，約30%的氣流經(jīng)排風過濾器過濾后排至實驗室或通過排風管道排至室外；70%的氣流經(jīng)送風高效過濾器過濾后重新循環(huán)進入安全柜工作區(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)域可以沒有負壓的風道和靜壓箱包圍
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)保持負壓或者被負壓的風道和靜壓箱包圍。
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)風比例減少到30%，且安全柜內(nèi)所有污染部位均為負壓區(qū)域或者被負壓區(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道排入大氣中。
（4）所有被生物污染的部位均應(yīng)保持負壓，或被負壓的通道和負壓通風系統(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，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。送風機裝在安全柜的頂部一側(cè)，從室內(nèi)抽吸空氣，通過送風高效過濾器下行到工作區(qū)，所有進入柜內(nèi)的氣體都經(jīng)過格柵被排出。排風經(jīng)過安全柜頂部另一側(cè)設(shè)置的排風高效過濾器過濾后排放至室外或者排風總管內(nèi)。
技術(shù)要點：
1.B2型生物安全柜一般在排風管另一端單獨設(shè)置排風機以保證排風管道負壓。
2.一般B2型生物安全柜無循環(huán)風，其排風量較大，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風問題。
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)，所以其排風要求必須排至室外，排風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(yǎng)物、菌毒株以及診斷性標本等具有感染性的實驗材料時，用來保護操作者本人、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；當處理感染性材料時，應(yīng)使用部分或全部排風的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(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級全排風生物安全柜。當人員穿著正壓防護服時，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(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(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)會存在外逸風險；
對于在Ⅰ、Ⅱ級生物安全柜操作窗口進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)風的存在，并不適合進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，同時兼顧保護安全柜內(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、安全防護需求、實驗室本身狀況以及經(jīng)濟節(jié)能的需求，使其既能滿足實際實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(yīng)做好生物安全柜啟動前的準備工作。
實驗操作者應(yīng)提前佩戴好個人防護裝備；
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，但不得擋住回風格柵。
實驗操作應(yīng)規(guī)范。
技術(shù)要點如下：
正確運用微生物學(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、攪拌器等，應(yīng)將此設(shè)備放在安全柜的最里側(cè)，并在運行時停止其它的實驗操作；
通常來說，在安全柜內(nèi)不應(yīng)使用點火裝置，由于火焰產(chǎn)生的上升熱氣流會影響用以保護柜內(nèi)物品的垂直下降氣流，火焰還會產(chǎn)生氣流擾動，進而增加交叉污染的風險；
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)成良好操作習慣，杜絕違規(guī)操作，嚴格遵照微生物學(xué)標準操作規(guī)程和生物安全實驗室操作規(guī)程進行實驗操作，同時生物安全柜的日常維護和監(jiān)管工作應(yīng)落實到位，建立科學(xué)的管理制度并嚴格執(zhí)行，以確保實驗室生物安全。
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