生物安全柜

生物安全柜

生物安全柜是為操作原代培養(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、實驗室環(huán)境以及實驗材料，使其避免暴露于上述操作過程中可能產(chǎn)生的感染性氣溶膠和濺出物而設(shè)計的。

生物安全柜分類

實驗室生物安全等級應(yīng)用的生物安全柜等級 所能提供的保護

生物安全柜可分為一級、二級和三級三大類以滿足不同的生物研究和防疫要求。
一級生物安全柜可保護工作人員和環(huán)境而不保護樣品。氣流原理和實驗室通風(fēng)櫥一樣，不同之處在于排氣口安裝有HEPA過濾器。所有類型的生物安全柜都在排氣和進氣口使用HEPA過濾器。一級生物安全柜本身無風(fēng)機，依賴外接通風(fēng)管中的風(fēng)機帶動氣流，由于不能對試驗品或產(chǎn)品提供保護，目前已較少使用。
二級生物安全柜是目前應(yīng)用最為廣泛的柜型。 與Ⅰ級生物安全柜一樣，Ⅱ級生物安全柜也有氣流流入前窗開口，被稱作“進氣流”，用來防止在微生物操作時可能生成的氣溶膠從前窗逃逸。與Ⅰ級生物安全柜不同的是，未經(jīng)過濾的進氣流會在到達工作區(qū)域前被進風(fēng)格柵俘獲，因此試驗品不會受到外界空氣的污染。 Ⅱ級生物安全柜的一個獨特之處在于經(jīng)過HEPA過濾器過濾的垂直層流氣流從安全柜頂部吹下，被稱作“下沉氣流”。下沉氣流不斷吹過安全柜工作區(qū)域，以保護柜中的試驗品不被外界塵?；蚣毦廴?。
按照NSF49的中的規(guī)定，二級生物安全柜依照入口氣流風(fēng)速、排氣方式和循環(huán)方式可分為4個級別：A1型，A2型(原B3型),B1型和B2型。所有的二級生物安全柜都可提供工作人員、環(huán)境和產(chǎn)品的保護。
A1型安全柜前窗氣流速度最小量或測量平均值應(yīng)至少為0.38m/s。70%氣體通過HEPA過濾器再循環(huán)至工作區(qū)，30%的氣體通過排氣口過濾排除。A2型安全柜前窗氣流速度最小量或測量平均值應(yīng)至少為0.5m/s。70%氣體通過HEPA過濾器再循環(huán)至工作區(qū)，30%的氣體通過排氣口過濾排除。A2型安全柜的負壓環(huán)繞污染區(qū)域的設(shè)計，阻止了柜內(nèi)物質(zhì)的泄漏。
二級B型生物安全柜均為連接排氣系統(tǒng)的安全柜。連接安全柜排氣導(dǎo)管的風(fēng)機連接緊急供應(yīng)電源，目的在斷電下仍可保持安全柜負壓，以免危險氣體泄漏如實驗室。其前窗氣流速度最小量或測量平均值應(yīng)至少為0.5m/s(100fpm)。B1型70%氣體通過排氣口HEPA過濾器排除，30%的氣體通過供氣口HEPA過濾器再循環(huán)至工作區(qū)。B2型為100%全排型安全柜，無內(nèi)部循環(huán)氣流，可同時提供生物性和化學(xué)性的安全控制。
二級生物安全柜各柜體類型性能比
三級生物安全柜是為4級實驗室生物安全等級而設(shè)計的，是目前世界上最高安全防護等級的安全柜。柜體完全氣密，100%全排放式，所有氣體不參與循環(huán)，工作人員通過連接在柜體的手套進行操作，俗稱手套箱(Golve box)，試驗品通過雙門的傳遞箱進出安全柜以確保不受污染，適用于高風(fēng)險的生物試驗。
在允許循環(huán)化學(xué)氣體的操作條件下，可以使用外接排放管道蓋（Exhaust Collar）的A2型二級生物安全柜。排放管道蓋與一般硬管不同的是有可吸入空氣的進氣孔；排放管道蓋與外排管道連接，然后接到一個外排風(fēng)機。排放管道蓋上的進氣孔對于A2型二級生物安全柜通過內(nèi)置風(fēng)機保持進氣流和下沉氣流的平衡至關(guān)重要。如果使用密封的外接風(fēng)管，進氣流將會過強可能導(dǎo)致安全柜對產(chǎn)品的保護實效；而排放管道蓋上的進氣孔可以從室內(nèi)吸入空氣，而不會影響安全柜內(nèi)的氣流平衡。此條件只適用于微量有毒化學(xué)物質(zhì)。
如果不允許循環(huán)化學(xué)氣體，則必須使用裝備硬管的B2型二級生物安全柜。由于B型安全柜不是獨立平衡系統(tǒng)，它的內(nèi)置風(fēng)機只能制造下沉氣流，安全柜依賴外排風(fēng)機制造進氣流。這種型號的安全柜在安裝和維護時會較為復(fù)雜，因為外排風(fēng)機必須與內(nèi)置風(fēng)機保持平衡，否則將導(dǎo)致對操作人員或產(chǎn)品的安全性能的失效。

生物安全柜依據(jù)標準

生物安全柜廣泛應(yīng)用在醫(yī)療衛(wèi)生、疾病預(yù)防與控制、食品衛(wèi)生、生物制藥，環(huán)境監(jiān)測以及各類生物實驗室等領(lǐng)域，是保障生物安全和環(huán)境安全的重要基礎(chǔ)，屬于“民生”計量的范疇。早在30年前，生物安全柜檢測已經(jīng)在國外開展，目前主要依據(jù)歐盟或美國的標準。在國內(nèi)，目前還沒有統(tǒng)一的生物安全柜檢測國家標準，生物安全柜檢測方法十分混亂，既有建設(shè)部的標準，又有藥監(jiān)局的標準，還有采用歐盟標準、美國標準或各生產(chǎn)廠的企業(yè)標準的。
生物安全柜檢測現(xiàn)行的主要標準依據(jù)有：
(1)歐盟EN 12469：2000《Biotechnology-Peformance Criteria for Microbiological Safety Cabinets》
(2)美國NSF/ANSI 49—2002《Class II(Laminar Flow) Biosafety Cabinetry》；
(3)JG 170-2005中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標準《生物安全柜》；
(4)YY 0569-2011中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標準《生物安全柜》。
鑒于生物安全柜危險的使用環(huán)境，在安裝時以及以后每隔一定時間，要由國家空調(diào)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的專業(yè)人員按照規(guī)定對每一臺生物安全柜的整體運行性能進行性能檢測，以檢查其是否符合國家及國際的性能標準保證使用者的安全。生物安全柜檢測主要包括物理學(xué)檢測和生物學(xué)檢測兩個方面，根據(jù)檢測性質(zhì)可分為首次檢測、后續(xù)檢測。 除生物安全柜的一年一度的常規(guī)檢測外，下列情況之一時，如安裝后、移動后、檢修后、更換過濾器后，也必須進行現(xiàn)場生物安全柜檢測。

生物安全柜優(yōu)點

WHO《實驗室生物安全手冊》提出，生物安全柜可以有效減少由于氣溶膠暴露所造成的實驗室感染以及培養(yǎng)物交叉污染。生物安全柜同時也能保護工作環(huán)境。
事實上，生物安全柜更側(cè)重于保護操作人員和環(huán)境，防止操作的病原微生物擴散造成人員傷害和環(huán)境污染。

生物安全柜安全級別

根據(jù)生物安全防護水平的差異，生物安全柜可分為一級、二級和三級三種類型。一級生物安全柜可保護工作人員和環(huán)境而不保護樣品。其氣流原理和實驗室通風(fēng)櫥基本相同，不同之處在于排氣口安裝有HEPA 過濾器，將外排氣流過濾進而防止微生物氣溶膠擴散造成污染。一級生物安全柜本身無風(fēng)機，依賴外接通風(fēng)管中的風(fēng)機帶動氣流，由于不能保護柜內(nèi)產(chǎn)品，目前已較少使用。
二級生物安全柜是目前應(yīng)用最為廣泛的柜型。按照《中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標準YY0569-2005生物安全柜》中的規(guī)定，二級生物安全柜依照入口氣流風(fēng)速、排氣方式和循環(huán)方式可分為4 個級別：A1 型，A2 型，B1 型和B2 型。所有的二級生物安全柜都可提供工作人員、環(huán)境和產(chǎn)品的保護。
A1 型安全柜前窗氣流速度最小量或測量平均值應(yīng)至少為0.38m/s。70%氣體通過HEPA 過濾器再循環(huán)至工作區(qū)，30%的氣體通過排氣口過濾排出。
A2 型安全柜前窗氣流速度最小量或測量平均值應(yīng)至少為0.5m/s。70%氣體通過HEPA 過濾器再循環(huán)至工作區(qū)，30%的氣體通過排氣口過濾排出。
二級B型生物安全柜均為連接排氣系統(tǒng)的安全柜。連接安全柜排氣導(dǎo)管的風(fēng)機連接緊急供應(yīng)電源，目的在斷電下仍可保持安全柜負壓，以免危險氣體泄漏出實驗室。其前窗氣流速度最小量或測量平均值應(yīng)至少為0.5m/s(100fpm)。
B1 型70%氣體通過排氣口HEPA 過濾器排除，30%的氣體通過供氣口HEPA 過濾器再循環(huán)至工作區(qū)。
B2 型為100%全排型安全柜，無內(nèi)部循環(huán)氣流，可同時提供生物性和化學(xué)性的安全控制，可以操作揮發(fā)性化學(xué)品和揮發(fā)性核放射物作為添加劑的微生物實驗。
三級生物安全柜是為生物安全防護等級為4級實驗室而設(shè)計的，柜體完全氣密，工作人員通過連接在柜體的手套進行操作，俗稱手套箱(Golve box)，試驗品通過雙門的傳遞箱進出安全柜以確保不受污染，適用于高風(fēng)險的生物試驗，如進行SARS、埃博拉病毒相關(guān)實驗等。
根據(jù)生物安全柜的強制性行業(yè)標準《中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標準YY0569-2005生物安全柜》規(guī)定，只有獲得國家食品藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的三類醫(yī)療器械注冊證的產(chǎn)品才能真正保護操作人員、實驗室環(huán)境和操作樣本。
生物安全柜提供對人樣品和環(huán)境的三重保護。

生物安全柜選購指南

實驗室選擇生物安全柜時應(yīng)詳細了解從事傳染性微生物工作中的生物安全級別所包括的主要要素，根據(jù)給個人、環(huán)境、社會提供的保護情況選取不同級別的生物安全柜。
生物安全一級（BSL-1）：適合用于非常熟悉的病源，該病源不會經(jīng)常引發(fā)健康成人疾病，對實驗人員和環(huán)境潛在危險小，實驗室沒有必要和建筑物中的一般行走區(qū)分開，一般按照標準的分級生物操作在開放的實驗室臺面上開展工作。不要求一般也不使用特殊的抑制設(shè)備和設(shè)施（生物安全柜）。
生物安全二級（BSL-2）：適合于對人和環(huán)境有中度潛在危險的病源。與BSL-1的區(qū)別在于：①實驗人員均應(yīng)接受過病源處理方面的特殊培訓(xùn)，并由有資格的工作者指導(dǎo)。②進行實驗時限制進入實驗室。③對于污染的銳器應(yīng)特別注意。④某些可能產(chǎn)生傳染性氣溶膠或飛濺物的過程應(yīng)在生物安全柜中或其他物力抑制設(shè)備中進行，可選用Ⅰ、Ⅱ級生物安全柜。
生物安全三級（BSL-3）：應(yīng)用于臨床、診斷、教學(xué)、研究或者生產(chǎn)設(shè)施，在該級別中開展有關(guān)內(nèi)源性和外源性病原的工作。若因暴露而吸入該病原會引發(fā)嚴重的可能致死的疾病。實驗人員應(yīng)在處理致病性的可能使人致死的病原方面受過專業(yè)訓(xùn)練，并由對該病原工作有經(jīng)驗的有資格的科學(xué)工作者監(jiān)督。所有與傳染源操作有關(guān)的步驟都在生物安全柜或其他物理抑制裝置中進行，最好選用二級或二級以上生物安全柜，實驗室需要特殊設(shè)計和施工，室內(nèi)為負壓。
生物安全四級（BSL-4）應(yīng)用于對生命有高度危險的危險性病原或外源性病原?？赏ㄟ^氣溶膠而致實驗室感染或未知傳染風(fēng)險，且引起致命的有關(guān)病原，應(yīng)選用三級生物安全柜及正壓防護服，如SARS病毒對人或環(huán)境具有中度潛在危險，對攜帶該病毒的患者樣本處理均應(yīng)在生物安全二級（BSL-2 ）或二級以上實驗室中進行，為了對操作人員和環(huán)境及樣品均提供有效的保護，實驗室應(yīng)選用二級以上或全排風(fēng)式生物安全柜（B2型）。

生物安全柜安全水平

生物安全柜的選擇需要根據(jù)所涉及微生物試驗品或產(chǎn)品的致命性，傳播媒介等因素，這些因素可劃分為一至四級生物安全水平(BSL)：
生物安全水平 致命性 媒介 可治愈性 范例
BSL-1 無或極低 液體 可以 BS*
BSL-2 一般 液體 可以 HIV
BSL-3 高 空氣 可以 TBC
BSL-4 極高　 空氣　 不可　 Ebola
* Bacillus subtilis (草芽孢桿菌)
被分類為生物安全水平一級和二級的微生物試驗品或產(chǎn)品不會產(chǎn)生氣溶膠，因此在開放的實驗臺面上開展工作；而對于一些可能涉及或者產(chǎn)生有害生物物質(zhì)的操作過程都應(yīng)該在生物安全柜內(nèi)進行，在這些條件下最好使用二級的生物安全柜。二級生物安全水平的試驗品或產(chǎn)品是可以通過液體傳播，所以操作人員必須對于污染的銳器要特別注意?？蛻粼谶x購安全柜時，也因注意確保沒有突出的銳角，在使用時也需要每天清理工作臺面。
在三級生物安全水平的生物實驗室中，所有與傳染源操作有關(guān)的步驟，都在二級或者三級生物安全柜中進行，并由穿戴合適防護服的實驗人員進行；對于四級生物安全水平，所有工作應(yīng)限制在三級生物安全柜中；假若在二級生物安全柜中進行，必須使用裝備生命支持系統(tǒng)的一體正壓防護服。值得特別注意的是，當(dāng)出現(xiàn)新型不明微生物時，也必須在四級生物安全防護實驗室中進行。待有充分數(shù)據(jù)后再決定此種微生物或毒素應(yīng)在四級還是在較低級別的實驗室中處理。

生物安全柜特殊情況

細胞毒素安全柜

如果生物試驗中涉及了細胞毒素類藥物，例如一些化學(xué)療法藥物，這些細胞毒素類藥物有極高的毒性；與微生物產(chǎn)品不同的是，它們不可以被福爾馬林或過氧化氫中和。而細胞毒素安全柜是專門高毒性的細胞毒素類藥物試驗與生產(chǎn)設(shè)計的，主要特點之一是可以在風(fēng)機運行時更換HEPA過濾器，這樣負壓可以保持，確保了維修人員的安全。
在2000年5月，歐洲標準化委員會(CEN)頒布了生物安全柜歐洲標準EN12469:2000，正式替代了德國DIN 12950、英國BS5726和法國NF X-44-201等歐盟成員國生物安全柜的標準，成為歐盟區(qū)域內(nèi)生物安全柜的統(tǒng)一標準。
NSF49在上世紀70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，被公認為目前生物安全柜領(lǐng)域最完善的標準。在2002年，ANSI/NSF49正式獲得了美國國家標準學(xué)會（American National Standard Institute,ANSI）的官方認可，成為美國生物安全柜的統(tǒng)一標準。
NSF/ANSI49和EN12469是目前世界上最通用的生物安全柜國際認證，這兩種標準對安全柜性能分級、安全性能檢測都有詳細的說明和要求。安全柜標準對規(guī)范安全柜市場，保護研究人員起到重要的作用?？蛻粼谶x購生物安全柜時，除了了解安全柜各項性能指標，最好最快最方便鑒別安全柜安全性能的方法是了解您購買的安全柜是否獲得過以上兩項最主要的國際安全柜認證。
以上兩項最主要的國際安全柜認證中，最重要的是測試安全柜保護性能的微生物測試，就是使用細菌芽孢的微生物挑戰(zhàn)測試，包括以下三個方面：
1、人員保護：細菌芽孢放置在工作區(qū)域，它們將不允許從前窗逃逸；
2、產(chǎn)品保護：從工作區(qū)域外向前窗開口處釋放細菌芽孢，通過測試的安全柜將可以防止細菌芽孢進入工作區(qū)域污染試驗品；
3、交*感染：細菌芽孢在安全柜內(nèi)從一個位置釋放，它們將不允許落到超過20cm的臨近區(qū)域；
在微生物測試后，將可以得到安全柜的安全性能范圍圖 (Performance Envelope) ，可以明確顯示生物安全柜通過所有以上三種微生物挑戰(zhàn)試驗的風(fēng)速設(shè)定點(Airflow setpoints)[進氣流速率范圍和下沉氣流速率范圍]。為了確保安全柜在不同運行狀態(tài)下的安全性，用戶有必要向廠家索取相應(yīng)型號安全柜的安全性能范圍圖。 在尋求生產(chǎn)商產(chǎn)品認證的同時，用戶也需要注意以下事項：
1. 當(dāng)生產(chǎn)商聲稱自己生產(chǎn)的安全柜符合某項國際標準時，可要求其出示證明-合法的認證機構(gòu)所簽署的獨立檢測報告；
2. 一些標準可能與安全柜安全性能無直接關(guān)聯(lián)，例如生物安全柜生產(chǎn)商聲稱獲得ISO9001質(zhì)量認證，而ISO9001并不會對安全柜性能進行以上國際安全柜標準的檢測；
3. 認證必須是由獨立、合法的安全柜認證機構(gòu)測試和頒布的。

生物安全柜注意事項

生物安全柜操作者

生物安全柜如果使用不當(dāng)，其防護作用就可能大大受到影響。

生物安全柜紫外燈

生物安全柜中不需要紫外燈。如果使用紫外燈的話，應(yīng)該每周進行清潔，以除去可能影響其殺菌效果的灰塵和污垢。

生物安全柜明火

在生物安全柜內(nèi)所形成的幾乎沒有微生物的環(huán)境中，應(yīng)避免使用明火。

生物安全柜溢出

實驗室中要張貼如何處理溢出物的實驗室操作規(guī)則，每一位使用實驗室的成員都要閱讀并理解這些規(guī)程。

生物安全柜認證

在安裝時以及每隔一定時間以后，應(yīng)由有資質(zhì)的專業(yè)人員按照生產(chǎn)商的說明對每一臺生物安全柜的運行性能以及完整性進行認證，以檢查其是否符合國家及國際的性能標準。

生物安全柜清潔消毒

由于剩余的培養(yǎng)基可能會使微生物生長繁殖，因此在實驗結(jié)束時，包括儀器設(shè)備在內(nèi)的生物安全柜里的所有物品都應(yīng)清除表面污染，并移出安全柜。

生物安全柜清除污染

生物安全柜在移動以及更換過濾器之前，必須清除污染。

生物安全柜個體防護

在使用生物安全柜時應(yīng)穿著個體防護服。

生物安全柜警報器

可以在兩種警報器中選擇一種來裝備生物安全柜。

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