生物安全柜( Biological safety cabinets,BSCs) 是为操作原代培养物、菌毒株以及诊断性标本等具有感染性的实验材料时,用来保护操作者本人、实验室环境以及实验材料,使其避免暴露于上述操作过程中可能产生的感染性气溶胶和溅出物而设计的。当操作液体或半流体,例如摇动、倾注、搅拌,或将液体滴加到固体表面上或另一种液体中时,均有可能产生气溶胶。在对琼脂板划线接种、用吸管接种细胞培养瓶、采用多道加样器将感染性试剂的混悬液转移到微量培养板中、对感染性物质进行匀浆及涡旋振荡、对感染性液体进行离心以及进行动物操作时, 这些实验室操作都可能产生感染性气溶胶。由于肉眼无法看到直径小于 5μm 的气溶胶以及直径为5～100μm 的微小液滴, 因此实验室工作人员通常意识不到有这样大小的颗粒在生成,并可能吸入或交叉污染工作台面的其他材料。已经表明,正确使用生物安全柜可以有效减少由于气溶胶暴露所造成的实验室感染以及培养物交叉污染。生物安全柜同时也能保护环境。

多年以来,苏州净化设备有限公司生产的生物安全柜的基本设计已经历了多次改进。主要的变化是在排风系统增加了 HEPA 过滤器。对于直径 0.3μm 的颗粒,HEPA 过滤器可以截留 99.97%,而对于更大或更小的颗粒则可以截留 99.99%。HEPA 过滤器的这种特性使得它能够有效地截留所有已 知 传 染因子,并确保从安全柜中排出的是完全不含微生物的空气。苏州净化生物安全柜设计中的第二个改进是将经 HEPA 过滤的空气输送到工作台面上,从而保护工作台面上的物品不受污染。这一特点通常被称为实验对象保护( productprotection) 。这些基本设计上的变化使得三种级别的生物安全柜都得到了改进,表 1 列出了各种安全柜所能提供的保护。

注:水平和垂直方向流出气流的工作柜( “超净工作台”) 不属于生物安全柜,也不能应用于 生 物 安 全 操作。

1 Ⅰ级生物安全柜

图 1 为Ⅰ级生物安全柜的原理图。房间空气从前面的开口处以 0.38 m/s 的低速率进入安全柜, 空气经过工作台表面,并经排风管排出安全柜。定向流动的空气可以将工作台面上可能形成的气溶胶迅速带离实验 室 工作人员而被送入排风管内。操作者的双臂可以从前面的开口伸到安全柜内的工作台面上,并可以通过玻璃窗观察工作台面的情况。安全柜的玻璃窗还能完全抬起来,以便清洁工作台面或进行其他处理。

安全柜内的空气可以通过 HEPA 过滤器按下列 方式排出:( a) 排到实验室中,然后再通过实验室排风系统排到建筑物外面;( b) 通过建筑物的排风系统排到建筑物外面;( c) 直接排到建筑物外面。HEPA 过滤器可以装在生物安全柜的压力排风系统( the exhaust plenum) 里,也可以装在建筑物的排风系统里。有些Ⅰ级生物安全柜装有一体式排风扇,而其他的则是借助建筑物排风系统的排风扇。

Ⅰ级生物安全柜是最早得到认可的,并且由于其设计简单,目前仍在世界各地广泛使用。Ⅰ级生物安全柜能够为人员和环境提供保护,也可用于操作放射性核素和挥发性有毒化学品。但因未灭菌的房间空气通过生物安全柜正面的开口处直接吹到工作台面上,因此Ⅰ级生物安全柜对操作对象不能提供切实可靠的保护。

2 Ⅱ级生物安全柜

在应用细胞和组织培养物来进行病毒繁殖或其他培养时,未经灭菌的房间空气通过工作台面是不符合要求的。Ⅱ级生物安全柜在设计上不但能提供个体防护,而且能保护工作台面的物品不受房间空气的污染。Ⅱ级生物安全柜有四种不同 的 类 型 ( 分 别 为 A1、A2、B1 和B2 型) , 它们不同于Ⅰ级生物安全柜之处为, 只 让 经HEPA 过滤的( 无菌的) 空气流过工作台面。Ⅱ级生物安全柜可用于操作危险度 2 级和 3 级的感染性物质。在使用正压防护服的条件下,Ⅱ级生物安全柜也可用于操作危险度 4 级的感染性物质。

3 Ⅲ级生物安全柜

Ⅲ级生物安全柜( 图 4) 用于操作危险度 4 级的微生物材料,可以提供最好的个体防护。Ⅲ级生物安全柜的所有接口都是“密封的”,其送风经 HEPA 过滤,排风则经过两个 HEPA 过滤器。Ⅲ级生物安全柜由一个外置的专门的排风系统来控制气流,使安全柜内部始终处于负压状态( 大约 124.5 Pa) 。只有通过连接在安全柜上的结实的橡胶手套,手才能伸到工作台面。Ⅲ级生物安全柜应该配备一个可以灭菌的、装有 HEPA 过滤排风装置的传递箱。Ⅲ级生物安全柜可以与一个双开门的高压灭菌器相连接,并用它来清除进出安全柜的所有物品的污染。可以将几个手套箱连在一起以增大工作面积。Ⅲ级生物安全柜适用于三级和四级生物安全水平的实验室。生物安全柜的通风连接

A1 型和外排风式 A2 型Ⅱ级生物安全柜的设计使用 了“套 管( thimble) ”或“伞 形 罩( canopy hood) ”连接。套管安装在安全柜的排风管上,将安全柜中需要排出的空气引入建筑物的排风管中。在套管和安全柜排风管之间保留一个直径差通常为 2.5 cm 的小开口,以便让房间的空气也可以吸入到建筑物的排风系统中。建筑物排风系统的排风能力必须能满足房间排风和安 全 柜 排风的要求。套管必须是可拆卸的,或者设计成可以对安全柜进行操作测试的类型。一般来讲,建筑物气流的波动对套管连接型生物安全柜的功能不会有太大的影响。

Ⅱ级 B1 型和Ⅱ级 B2 型生物安全柜通过硬管,亦即没有任何开口地、牢固地连接到建筑物的排风系统,或者最好是连接到专门的排风系统。建筑物排风系统的排风量和静压必须与生产商所指定的要求正好一致。对硬管连接的生物安全柜进行认证时,要比将空气再循环送回房间或采用套管连接的生物安全柜更费时。