生物安全柜(包含原理、结构、分级、选用及国标解读)

生物安全柜(包含原理、结构、分级、选用及国标解读)

超净工作台≠生物安全柜

超净工作台不等同于生物安全柜，超净工作台只保护工作区的样品免受外来污染，适用于需要局部洁净无菌工作环境的试验操作。生物安全柜可以为人员，样品提供双重保护，是一种能防止实验操作处理过程中含有危险性或未知性生物微粒发生气溶胶散逸的安全防护设备。

在临床实验室，操作感染性标本时或作病原体分离培养、制备菌种时会因为样品的振荡、摇动、倾注、搅拌、移液等操作或液体的洒落，产生肉眼看不见的直径<5/zrn的气溶胶或产生直径为5～100肿的液滴，这些微粒中含有活的致病微生物，可以被操作者吸入或污染工作台面上的其他样品。

生物安全柜是一种设备，它的作用就是有效地降低实验室获得性感染的机会，减少人与样品或样品与样品之间交叉污染的机会，用于保护操作人员，保护实验室环境，保护实验材料的生物安全。

那生物安全柜的种类和特点都有哪些？

在过去的几年中，生物安全柜的设计已有经过几次改进，主要的改进包括两方面：

一是在排风系统增加高效微粒空气过滤器，HEPA滤器可以捕捉99.97%的直径在0.3ban的粒子，对>0.3肿粒子的捕获达99.9%。这使所有已知的感染因子均可被有效地截留，保证排出的气体中不含微生物。

二是经HEPA滤过的气体覆盖工作台表面，使台面上操作器材免受污染。

那生物安全柜的种类和特点都有哪些

根据对生物遏制程度的不同，目前设计的生物安全柜有3种类型：I级、II级(A1、A2、B1、B2型)、III级。选用时可根据各自工作性质确定需要防护的类型，来选择相应的生物安全柜。

I级生物安全柜

I级生物安全柜(图1)允许实验室内空气从前面开口处以0.38m/s的最小速率进入生物安全柜，并经排风管排出安全柜。定向流动的空气可以将工作台上形成的气溶胶迅速带离，不与操作人员接触，直接经管道再经HEPA过滤后排出。

那生物安全柜的种类和特点都有哪些

有3种排放形式：

1.排入实验室，再通过实验室排风系统排到建筑物外面。

2.直接通过建筑物的排风系统排到建筑物外面。

3.直接排到建筑物外面。

HEPA滤器可以装在生物安全柜的压力排风系统内或装在建筑物的排风系统内，有的生物安全柜有一体式排风扇，其他的借助建筑物排风系统的排风扇。I级生物安全柜的设计简单，应用广泛，可提供个人和环境的保护作用，也可用于接触放射性核素或挥发性化学物质的操作，由于进入的气体是实验室未净化的空气，因此对操作物品不具防污染保护作用。

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II级生物安全柜

II级生物安全柜又称为层流生物安全柜。与I级生物安全柜不同之处是进入的空气先经HEPA过滤，保证覆盖台面上的空气是无菌的，不仅提供个人防护，也保护样品不受污染。II级生物安全柜共分II级A和II级B型2种，又可进一步再分为II级A1、II级A2、II级B1、II级B2型。II级生物安全柜是自遏型的，流动空气中的70%可以反复循环再利用。

此种生物安全柜适合于细胞或组织培养、接触2～3级危险等级病原体的操作，如果穿正压防护服可在II级生物安全柜上从事接触4级危险等级感染因子的操作。

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1.II级A型生物安全柜

II级A型生物安全柜(图2)有1个内置风机将实验室空气以0.38 m/s的速率吸入安全柜，通过HEPA滤器后向下，在距工作台表面6.18cm处分开，一半通过前面的排风格栅，另一半通过后面的排风格栅。所有实验中产生的气溶胶或液滴均被向下气流带走，气流经排出通道到达安全柜顶部的2个HEPA滤器之间，此时，约70%的气体经供风HEPA过滤器重新返回柜内操作区域被再利用，其余30%的气体经排风过滤器后被排到实验室再反复利用，或通过建筑物的排风系统排到外界。

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2.外排风II级

A2型、B1型、B2型生物安全柜外排风II级A2型、B1型、B2型生物安全柜都由II级A1型生物安全柜变化而来。这些生物安全柜各有特点，包括从开口吸人空气的速度、工作台面上再循环的空气量、柜内空气的排出量、安全柜的排风系统、压力装置，不同型别的生物安全柜可用于不同的实验目的(表1)。

那生物安全柜的种类和特点都有哪些

II级生物安全柜A型与B型的差异在于：覆盖工作台表面的循环气体和排出气体的量不同，排出系统不同，详细材料可以从制造商的说明书中获得(图3)。

那生物安全柜的种类和特点都有哪些

III级生物安全柜

III级生物安全柜(图4)整个环境是全密闭的，进入的气体经HEPA过滤，排出的气体经2层HEPA过滤。有1个专门的系统保持柜内压力在124.5Pa，呈负压状态，可提供好的个人防护作用，用于4级危险程度病原体的操作。实验时可容2位操作人员将手伸人手套箱内进行操作，柜旁配备1个可以灭菌的装有HEPA过滤排风装置的传递箱，柜底下有化学消毒剂浸泡的盒子，安全柜可与双门的高压灭菌器连接，接受已灭菌的物品并将用过的材料移出安全柜作灭菌处理，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III级或IV级生物安全水平的实验室。

那生物安全柜的种类和特点都有哪些

生物安全柜的通风连接

II级A1型和A2型外排式生物安全柜有“套管式"或“伞形排气罩式"的连接，套管安装在安全柜的排风管上，将安全柜内排出的气体，引入建筑物的排气系统。在套管与安全柜排风管之间留有1个直径差为2.5 cm的开口，以便让实验室内的空气一起抽人建筑物的排风系统中，建筑物的排风能力必须能满足房间和柜中排风的要求。套管必须是可拆卸的或设计成可对生物安全柜进行操作测试类型，通常建筑物气流的波动对套管式连接的生物安全柜的功能不会有太大的影响。

II级B1和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，对硬管道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。

那生物安全柜的种类和特点都有哪些

生物安全柜的选择

选用购买生物安全柜时应考虑所提供的生物防护作用是针对操作人员个人的还是针对实验样品的，若是针对操作人员的防护应明确是针对病原微生物的还是针对有毒化学物质或两者兼而有之;若是针对病原微生物的还应强调微生物的生物危害级别;若是针对有毒化学物质的可按照以下原则作选择：I级或II级A型生物安全柜中不进行挥发性或毒性化学物质操作。II级B1型生物安全柜只可用于少量的挥发性或毒性化学物质的操作，如要进行一定量的挥发性或毒性化学物质的操作必须使用II级B2型生物安全柜。不同型别的生物安全柜排气特点不同，见表2.

那生物安全柜的种类和特点都有哪些

 生物安全柜新国标解读如下：

新增关键术语

操作区(operating area) 定义：明确为工作区内供人员操作的区域，由制造商根据 “人员 - 产品 - 交叉污染" 三重保护需求界定。解决此前 “工作区" 定义模糊导致的操作边界不清晰问题。

高效空气过滤器(HEPA)  表述：补充 “刚性外壳包裹皱褶滤料" 的结构要求，明确滤材 “不应为纸质"，强化过滤器耐腐蚀性和机械强度要求。

修订 工作区(working area) 定义为：从 “高于前窗玻璃下沿约 5cm 到工作台面" 调整为 “从高效空气过滤器 / 散流罩到工作台面"，更精准覆盖气流保护的核心区域。

新增强制性防护要求

柜体结构：强制要求 Ⅱ 级安全柜工作区采用 “四面双层结构"(左右侧、后部、底部)，Ⅲ 级安全柜 “气密部分连续焊接"，提升柜体防泄漏能力，减少生物气溶胶外溢风险。

传递装置：强制 Ⅱ 级安全柜单侧设传递装置(传递窗 / 药液箱)，两台串联时需带 “两门互锁"，解决物料传递过程中的交叉污染问题，符合生物安全实验室操作规范。

手套接口(Ⅲ 级)：明确 “手套脱落时，接口中心风速不低于 0.7m/s"“手套材质需耐酸碱"，强化 Ⅲ 级安全柜的全封闭防护能力，避免高风险生物因子泄漏。

生物安全柜分类

Ⅰ级生物安全柜（BSC-I）

保护对象：操作人员和环境

不保护：样品（因空气未过滤）

应用：教学实验室、低风险实验

风速要求：前窗进气风速 ≥ 0.7 m/s

Ⅱ级生物安全柜（BSC-II）

分为四种亚型：A1、A2、B1、B2，区别如下：

类型

下沉风速

进气风速

排风方式

是否可排风

适用场景

A1

0.25 m/s

0.40 m/s

内循环为主

可接排风

一般实验

A2

0.25 m/s

0.50 m/s

内循环+部分外排

可接排风

医院、药企

B1

0.25 m/s

0.50 m/s

70%外排

必须外排

有挥发性化学品

B2

0.25 m/s

0.50 m/s

100%外排

必须外排

高毒性/放射性物质

Ⅲ级生物安全柜（BSC-III）

密闭，通过手套箱操作

100%外排，需独立排风系统

适用于：BSL-4实验室、埃博拉、SARS等高风险病原体

核心技术要求

气流性能要求

项目

要求

下沉风速

0.25~0.50 m/s（视类型）

进气风速

0.40~0.50 m/s（Ⅱ级）

风速均匀性

±20% 或 ±0.08 m/s（取较小者）

气流可视化

烟雾测试无逆流、无死区

 生物防护性能（微生物挑战试验）

人员保护试验：

使用 枯草芽孢杆菌(10^8 CFU/mL)

模拟操作失误，检测前窗是否泄漏

合格标准：≤10 CFU(对照组为300 CFU)

样品保护试验：

检测柜内是否污染样品

合格标准：≤5 CFU

交叉污染试验：

模拟左右操作区交叉污染

合格标准：≤2 CFU(360mm距离)

测试方法

新国标提供了一整套测试方法，包括：

1. 气流测试

风速仪多点测试（9点法、25点法）

烟雾可视化测试（使用甘油或钛四氯化物）

气流方向判定：是否形成单向流、是否存在逆流

2. HEPA过滤器扫描测试

使用 DOP/PAO 气溶胶

扫描探头距过滤器表面：25 mm

扫描速度：≤5 cm/s

合格标准：泄漏率 ≤0.01%

3. 微生物挑战试验（生物防护性能）

菌种：枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）

浓度：10^8 CFU/mL

喷雾时间：5 分钟

采样器：采样器

培养条件：37℃，48小时