生物安全柜如何選擇和安裝使用
1.引言
病原體的研究對人類診斷、預防與控制疾病，特別是傳染性疾病，起到了至關重要的作用。?但是，隨著感染性微生物研究的不斷深入，科學家們發(fā)現(xiàn)研究人員的實驗室感染事件日益增多，嚴重影響了科研人員和周邊環(huán)境的安全以及相關科研的順利進行。為了解決實驗室感染以及實驗對周邊環(huán)境的影響，保障實驗室工作人員的安全，在不斷探索與實踐中，生物安全實驗室應運而生。
生物安全實驗室是指通過規(guī)范的實驗室設計建造、實驗設備的配置、個人防護裝備的使用，嚴格遵守標準化的工作操作程 序和管理規(guī)程，確保操作生物危害因子的工作人員不受實驗對 象的傷害、周圍環(huán)境不受其污染、實驗因子保持原有本性的實驗室，適用于人和脊椎動物生物病原體的臨床實驗、培養(yǎng)分離、純化鑒定，各種生物因子的基礎研究、診斷，以及防止用藥品和試劑的應用性研究等工作。
生物安全柜正是為了滿足生物安全實驗室的發(fā)展而誕生的。生物安全柜是在操作具有感染性實驗材料時，用來保護操作者、實驗環(huán)境和實驗對象，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計的。
2.生物安全柜的選擇
2.1生物安全柜的工作原理
通過?HEPA?過濾器過濾及阻斷塵埃。根據(jù)美國?NSF49標準，對于直徑大于0.3?μm的顆粒，HEPA過濾器的截留率應為99.99%。通過安全柜內(nèi)置風機或外排風機驅動氣流，產(chǎn)生定向定流速氣流。Ⅱ級生物安全柜的進風風速為（0.53?±?0.025）?m/s，下風風速為（0.28±0.025）m/s。通過內(nèi)置風機產(chǎn)生均勻分散及單一方向的氣流———層流[1]。
2.2生物安全柜的分類
根據(jù)生物安全柜的氣流方向和模式、?排氣系統(tǒng)及結構，生物安全柜分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ?3?個級別[2]。
（1）Ⅰ級生物安全柜?（見圖?1）為帶方向性氣流的開放前板，負壓下操作：進風風速為?75~100?fpm（0.38~0.51?m/s）；HEPA?過濾外排；?對操作人員和環(huán)境提供保護。
（2）Ⅱ級生物安全柜?（見圖?2）為帶方向性氣流的開放前板，負壓下操作：進風風速為?100~110?fpm（0.51~0.56?m/s）；HEPA?過濾后向下層流風速為?50~55?fpm；HEPA?過濾后外排；?對操作人員、環(huán)境及操作對象提供保護。
Ⅱ級生物安全柜又可分為 A2 及 B2 2 種：
①A2 型Ⅱ級生物安全柜（見圖 3）：柜內(nèi)氣體的 70%用于安 全柜內(nèi)部過濾后循環(huán)，30%氣體過濾后外排到室內(nèi)或通過外排 管道排到室外。 此類安全柜適用于常規(guī)微生物研究。
②B2 型Ⅱ 級生物安全柜（見圖 4）：柜內(nèi)全部氣體經(jīng)過濾后，通過外排風機 強制排出室外。 此類安全柜適用于使用放射性或揮發(fā)性有毒化學物質樣品的操作。
（3）Ⅲ級生物安全柜（見圖 5）：全部封閉；密封結構；戴手套工作；至少 120 Pa 的負壓；對操作人員、環(huán)境及操作對象提供保護；雙倍 HEPA 過濾排出，且常與高 壓滅菌鍋相連。
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2.3 生物安全的選擇
選擇生物安全柜的類型劃分主 要是依據(jù)所從事的操作類型，包括實 驗對象的保護、對 1~4 級病原微生物 的個體防護、暴露于揮發(fā)性有毒化學 試劑和放射性同位素的個體防護，或者以上各種防護的不同組合。
一般情況下對A型及B型生物安全柜的選擇主要取決于操作對象是否是揮發(fā)性有毒化學品或放射性物質，而不是生物因素，因此在選擇生物安全柜時要綜合考慮實際工作需要并確保安全。通常在操作揮發(fā)性有毒化學品時，不可將空氣重新循環(huán)排入房間的Ⅰ級生物安全柜、Ⅱ級A2型和A1生物安全柜；操作少量揮發(fā)性有毒化學品或放射性物質時，選擇Ⅱ級B1型生物安全柜；如需要操作大量揮發(fā)性有毒化學品或放射性物質時，選擇Ⅱ級 B2 型生物安全柜才能確保操作人員的安全。
在生物安全實驗室中必須考慮生物安全柜對操作對象的保 護， 通常在三級實驗室中選擇Ⅱ級 A2 或 B2 型生物安全柜，在 四級實驗室則必須使用Ⅱ級 B2 或Ⅲ級生物安全柜。
3.生物安全柜的安裝
3.1生物安全柜的安裝位置
生物安全柜是為了在操作感染性微生物期間對人員、 產(chǎn)品 和環(huán)境提供有效的保護，因此安全柜在負壓下工作。 負壓的形成 是由于空氣通過前玻璃懸窗開口，以 0.53 m/s 的速度被吸入，而 如此速度的定向氣流是極易被干擾的。 當人員在通道上來回走 動時， 安全柜懸窗進風口附近有空調(diào)等送風口氣流的擾流，開 窗、開門等都可能對其造成影響，因此生物安全柜應盡量安裝在 遠離實驗室門口和送風口的位置（見圖 6）。
另外，為了便于安裝與維修安全柜，安全柜的后面及兩側應 留出 30 cm 的清潔通道。 在安全柜的上部應留有 30~50 cm 的空 間，以便于進行安全柜排風量的測定和過濾器的更換[3-5]。
3.2 ?生物安全柜的安裝（見圖 7）
當 B2 型生物安全柜放置在 P3 級生物安全實驗室內(nèi)時，要 非常嚴格地控制安全柜處于開、關狀態(tài)下 P3 實驗室內(nèi)的負壓變化，一般而言，4B2 生物安全柜外排風量是 1 261~1 450 m3/h， 6B2 生物安全柜外排風量是 1 900~2 100 m3/h。 當安全柜工作時， 需要實驗室內(nèi)的送風系統(tǒng)補入與安全柜外排風量等量的風，以 保持實驗室內(nèi)負壓的穩(wěn)定。 而當安全柜停止工作后，實驗室自動 控制系統(tǒng)要立即減少送風量，保持實驗室的負壓。
實現(xiàn)上述風量風壓的平衡系統(tǒng)需要許多相關設備的配合，例如：生物安全柜的安裝位置、生物安全柜內(nèi)置系統(tǒng)正常工作、生物安全柜外排管道的正確安裝與密封；風量及全壓壓頭均滿足生物安全柜需 求的外排風機、定風量閥、精密壓力監(jiān)測及反饋裝置、 反應迅速的調(diào)壓閥門以及功能完善的 自動控制系統(tǒng)。
4.生物安全柜使用的 安全注意事項
進入實驗室前，務必認真學習生物安全實驗室標準操作規(guī)范，并參考下列注意事項[5]：
（1）操作者應避免手臂橫向快速地進出安全柜，否則會干擾 安全柜氣幕并破壞安全柜提供的局部防護屏障。 因此，建議在工 作開始之前準備一張實驗工作所需材料的清單， 在生物安全柜 內(nèi)放置必要的實驗材料，這樣可以減少手臂穿越氣幕的次數(shù)。
（2） ?在開始工作前， 要讓安全柜內(nèi)置及外排風機至少運行3~5 min，以凈化安全柜內(nèi)的空氣。
（3）在實驗操作前，操作者應該調(diào)整凳子高度，使自己的面 部在玻璃懸窗開口之上， 在手臂放進安全柜內(nèi) 1 min 后才能進 行實驗操作。停留的目的是為了使安全柜穩(wěn)定， 并且能讓氣流 “清掃”手套和手臂表面的微生物污染。
（4）在實驗結束前，將實驗材料適當?shù)奶幚砗笞尠踩裨龠\ 行 5 min，以完成內(nèi)部的凈化。
（5） 安全柜要避免使用可燃性氣體或溶劑， 確實需要使用 時，要密切注意可燃性氣體或爆炸性氣體及其蒸汽的濃度。
（6）安全柜內(nèi)謹慎使用明火。 因為明火會干擾安全柜內(nèi)氣流 流動方式，點燃 HEPA 過濾器和損壞過濾器的周邊設施。安全柜 內(nèi)也不要使用高壓氣體， 因為高壓氣體同樣會干擾柜內(nèi)氣流流 動方式。
（7）HEPA 過濾器只對顆粒物質起過濾作用。 如果操作中會 產(chǎn)生一些有害氣體或蒸汽，如有毒的化學品或放射性物質，就需 要特別小心地估算其可能對安全柜及環(huán)境造成的污染和危害水 平，并且一定要按照適當?shù)囊?guī)則進行操作。
（8）HEPA 過濾器會逐漸積累很多空氣中以及安全柜工作 區(qū)域中的灰塵顆粒，積累的速率主要依據(jù)空氣的潔凈度、安全柜 的工作時間以及在安全柜內(nèi)所要做工作的性質。 一般來說， HEPA 過濾器至少要使用 5 年才需要更換。
（9）避免將塑料制品或塑料涂布材料直接裸露在 UV 射線 下，千萬不要取消安全柜內(nèi)部安全連鎖裝置及在 UV 燈打開狀 態(tài)下進行操作。
（10）當對安全柜表面進行滅菌時，應注意以下幾點：①避免 消毒液濺到手上或皮膚上；②要有良好的通風；③進行滅菌工作時， 一定要嚴格遵照消毒液制造商的安全指南并根據(jù)本地政府或國家的法律排放消毒液； ④不要讓含有高濃度游離態(tài)氯氣的 消毒液長時間接觸安全柜內(nèi)的不銹鋼部件， 這是因為長時間的 接觸游離態(tài)氯氣會腐蝕不銹鋼表面。
（11）當出現(xiàn)下列問題時，應用有效消毒劑對安全柜進行消毒：①需要進入到被污染區(qū)域進行性能保養(yǎng)之前；②更換HEPA 之前；③需要進入到被污染區(qū)域進行性能測試之前；④移動安全 柜之前；⑤改變研究課題時；⑥生物性危害物質溢出后。
5.結語
生物安全柜主要應用于微生物學、生物醫(yī)學、基因組學、動 物實驗及生物制品等領域的科研、教學、臨床檢驗和生產(chǎn)中，是實驗室生物安全一級防護屏障中最基本的安全防護設備。只有了解生物安全柜的選型、安裝要求并正確使用操作生物安全柜，才能確保實驗工作人員、操作對象和周圍環(huán)境的安全。
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