生物安全柜是為操作原代培養物、菌毒株以及診斷性標本等具有感染性的實(shí)驗材料時(shí),用來(lái)保護操作者本人、實(shí)驗室環(huán)境以及實(shí)驗材料,使其避免暴露于上述操作過(guò)程中可能產(chǎn)生的感染性氣溶膠和濺出物而設計的。
生物安全柜是為操作原代培養物、菌毒株以及診斷性標本等具有感染性的實(shí)驗材料時(shí),用來(lái)保護操作者本人、實(shí)驗室環(huán)境以及實(shí)驗材料,使其避免暴露于上述操作過(guò)程中可能產(chǎn)生的感染性氣溶膠和濺出物而設計的。
實(shí)驗室生物安全等級應用的生物安全柜等級 所能提供的保護人員 試驗品 環(huán)境
生物安全柜可分為一級、二級和三級三大類(lèi)以滿(mǎn)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(shí)驗室通風(fēng)櫥一樣,不同之處在于排氣口安裝有HEPA過(guò)濾器。所有類(lèi)型的生物安全柜都在排氣和進(jìn)氣口使用HEPA過(guò)濾器。一級生物安全柜本身無(wú)風(fēng)機,依賴(lài)外接通風(fēng)管中的風(fēng)機帶動(dòng)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(kāi)口,被稱(chēng)作“進(jìn)氣流”,用來(lái)防止在微生物操作時(shí)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(guò)濾的進(jìn)氣流會(huì )在到達工作區域前被進(jìn)風(fēng)格柵俘獲,因此試驗品不會(huì )受到外界空氣的污染。 Ⅱ級生物安全柜的一個(gè)獨特之處在于經(jīng)過(guò)HEPA過(guò)濾器過(guò)濾的垂直層流氣流從安全柜頂部吹下,被稱(chēng)作“下沉氣流”。下沉氣流不斷吹過(guò)安全柜工作區域,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(gè)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至少為0.38m/s。70%氣體通過(guò)HEPA過(guò)濾器再循環(huán)至工作區,30%的氣體通過(guò)排氣口過(guò)濾排除。A2型安全柜前窗氣流速度最小量或測量平均值應至少為0.5m/s。70%氣體通過(guò)HEPA過(guò)濾器再循環(huán)至工作區,30%的氣體通過(guò)排氣口過(guò)濾排除。A2型安全柜的負壓環(huán)繞污染區域的設計,阻止了柜內物質(zhì)的泄漏。
二級B型生物安全柜均為連接排氣系統的安全柜。連接安全柜排氣導管的風(fēng)機連接緊急供應電源,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(shí)驗室。其前窗氣流速度最小量或測量平均值應至少為0.5m/s(100fpm)。B1型70%氣體通過(guò)排氣口HEPA過(guò)濾器排除,30%的氣體通過(guò)供氣口HEPA過(guò)濾器再循環(huán)至工作區。B2型為100%全排型安全柜,無(wú)內部循環(huán)氣流,可同時(shí)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(lèi)型性能比
三級生物安全柜是為4級實(shí)驗室生物安全等級而設計的,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(guò)連接在柜體的手套進(jìn)行操作,俗稱(chēng)手套箱(Golve box),試驗品通過(guò)雙門(mén)的傳遞箱進(jìn)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(jìn)氣孔;排放管道蓋與外排管道連接,然后接到一個(gè)外排風(fēng)機。排放管道蓋上的進(jìn)氣孔對于A(yíng)2型二級生物安全柜通過(guò)內置風(fēng)機保持進(jìn)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(jìn)氣流將會(huì )過(guò)強可能導致安全柜對產(chǎn)品的保護實(shí)效;而排放管道蓋上的進(jìn)氣孔可以從室內吸入空氣,而不會(huì )影響安全柜內的氣流平衡。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,它的內置風(fēng)機只能制造下沉氣流,安全柜依賴(lài)外排風(fēng)機制造進(jìn)氣流。這種型號的安全柜在安裝和維護時(shí)會(huì )較為復雜,因為外排風(fēng)機必須與內置風(fēng)機保持平衡,否則將導致對操作人員或產(chǎn)品的安全性能的失效。
生物安全柜廣泛應用在醫療衛生、疾病預防與控制、食品衛生、生物制藥,環(huán)境監測以及各類(lèi)生物實(shí)驗室等領(lǐng)域,是保障生物安全和環(huán)境安全的重要基礎,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(kāi)展,目前主要依據歐盟或美國的標準。在國內,目前還沒(méi)有統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,既有建設部的標準,又有藥監局的標準,還有采用歐盟標準、美國標準或各生產(chǎn)廠(chǎng)的企業(yè)標準的。
鑒于生物安全柜危險的使用環(huán)境,在安裝時(shí)以及以后每隔一定時(shí)間,要由國家空調設備質(zhì)量監督檢驗中心的專(zhuān)業(yè)人員按照規定對每一臺生物安全柜的整體運行性能進(jìn)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(gè)方面,根據檢測性質(zhì)可分為首次檢測、后續檢測。 除生物安全柜的一年一度的常規檢測外,下列情況之一時(shí),如安裝后、移動(dòng)后、檢修后、更換過(guò)濾器后,也必須進(jìn)行現場(chǎng)生物安全柜檢測
根據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(lèi)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(shí)驗室通風(fēng)櫥基本相同,不同之處在于排氣口安裝有HEPA 過(guò)濾器,將外排氣流過(guò)濾進(jìn)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(wú)風(fēng)機,依賴(lài)外接通風(fēng)管中的風(fēng)機帶動(dòng)氣流,由于不能保護柜內產(chǎn)品,目前已較少使用。
二級生物安全柜是目前應用最為廣泛的柜型。按照《中華人民共和國醫藥行業(yè)標準YY0569-2005生物安全柜》中的規定,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(gè)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至少為0.38m/s。70%氣體通過(guò)HEPA 過(guò)濾器再循環(huán)至工作區,30%的氣體通過(guò)排氣口過(guò)濾排出。
A2 型安全柜前窗氣流速度最小量或測量平均值應至少為0.5m/s。70%氣體通過(guò)HEPA 過(guò)濾器再循環(huán)至工作區,30%的氣體通過(guò)排氣口過(guò)濾排出。
二級B型生物安全柜均為連接排氣系統的安全柜。連接安全柜排氣導管的風(fēng)機連接緊急供應電源,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(shí)驗室。其前窗氣流速度最小量或測量平均值應至少為0.5m/s(100fpm)。
B1 型70%氣體通過(guò)排氣口HEPA 過(guò)濾器排除,30%的氣體通過(guò)供氣口HEPA 過(guò)濾器再循環(huán)至工作區。
B2 型為100%全排型安全柜,無(wú)內部循環(huán)氣流,可同時(shí)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(shí)驗。
三級生物安全柜是為生物安全防護等級為4級實(shí)驗室而設計的,柜體完全氣密,工作人員通過(guò)連接在柜體的手套進(jìn)行操作,俗稱(chēng)手套箱(Golve box),試驗品通過(guò)雙門(mén)的傳遞箱進(jìn)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(jìn)行SARS、埃博拉病毒相關(guān)實(shí)驗等。
根據生物安全柜的強制性行業(yè)標準《中華人民共和國醫藥行業(yè)標準YY0569-2005生物安全柜》規定,只有獲得國家食品藥品監督管理局頒發(fā)的三類(lèi)醫療器械注冊證的產(chǎn)品才能真正保護操作人員、實(shí)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。
實(shí)驗室選擇生物安全柜時(shí)應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,根據給個(gè)人、環(huán)境、社會(huì )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(huì )經(jīng)常引發(fā)健康成人疾病,對實(shí)驗人員和環(huán)境潛在危險小,實(shí)驗室沒(méi)有必要和建筑物中的一般行走區分開(kāi),一般按照標準的分級生物操作在開(kāi)放的實(shí)驗室臺面上開(kāi)展工作。不要求一般也不使用特殊的抑制設備和設施(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的區別在于:①實(shí)驗人員均應接受過(guò)病源處理方面的特殊培訓,并由有資格的工作者指導。②進(jìn)行實(shí)驗時(shí)限制進(jìn)入實(shí)驗室。③對于污染的銳器應特別注意。④某些可能產(chǎn)生傳染性氣溶膠或飛濺物的過(guò)程應在生物安全柜中或其他物力抑制設備中進(jìn)行,可選用Ⅰ、Ⅱ級生物安全柜。
生物安全三級(BSL-3):應用于臨床、診斷、教學(xué)、研究或者生產(chǎn)設施,在該級別中開(kāi)展有關(guān)內源性和外源性病原的工作。若因暴露而吸入該病原會(huì )引發(fā)嚴重的可能致死的疾病。實(shí)驗人員應在處理致病性的可能使人致死的病原方面受過(guò)專(zhuān)業(yè)訓練,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(jìn)行,最好選用二級或二級以上生物安全柜,實(shí)驗室需要特殊設計和施工,室內為負壓。
生物安全四級(BSL-4)應用于對生命有高度危險的危險性病原或外源性病原??赏ㄟ^(guò)氣溶膠而致實(shí)驗室感染或未知傳染風(fēng)險,且引起致命的有關(guān)病原,應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在生物安全二級(BSL-2 )或二級以上實(shí)驗室中進(jìn)行,為了對操作人員和環(huán)境及樣品均提供有效的保護,實(shí)驗室應選用二級以上或全排風(fēng)式生物安全柜(B2型)。