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(hù)工作人員和環(huán)境而不保護(hù)樣品。氣流原理和實(shí)驗(yàn)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(jìn)氣口使用HEPA過濾器。一級生物安全柜本身無風(fēng)機(jī),依賴外接通風(fēng)管中的風(fēng)機(jī)帶動氣流,由于不能對試驗(yàn)品或產(chǎn)品提供保護(hù),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(jìn)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(jìn)氣流會在到達(dá)工作區(qū)域前被進(jìn)風(fēng)格柵俘獲,因此試驗(yàn)品不會受到外界空氣的污染。 Ⅱ級生物安全柜的一個獨(dú)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(hù)柜中的試驗(yàn)品不被外界塵?;蚣?xì)菌污染。
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(hù)。
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(fù)壓環(huán)繞污染區(qū)域的設(shè)計(jì),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(jī)連接緊急供應(yīng)電源,目的在斷電下仍可保持安全柜負(fù)壓,以免危險(xiǎn)氣體泄漏如實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室生物安全等級而設(shè)計(jì)的,是目前世界上最高安全防護(hù)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(jìn)行操作,俗稱手套箱(Golve box),試驗(yàn)品通過雙門的傳遞箱進(jìn)出安全柜以確保不受污染,適用于高風(fēng)險(xiǎn)的生物試驗(yàn)。
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,然后接到一個外排風(fēng)機(jī)。排放管道蓋上的進(jìn)氣孔對于A2型二級生物安全柜通過內(nèi)置風(fēng)機(jī)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)氣流將會過強(qiáng)可能導(dǎo)致安全柜對產(chǎn)品的保護(hù)實(shí)效;而排放管道蓋上的進(jìn)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(dú)立平衡系統(tǒng),它的內(nèi)置風(fēng)機(jī)只能制造下沉氣流,安全柜依賴外排風(fēng)機(jī)制造進(jìn)氣流。這種型號的安全柜在安裝和維護(hù)時會較為復(fù)雜,因?yàn)橥馀棚L(fēng)機(jī)必須與內(nèi)置風(fēng)機(jī)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。
選購指南
實(shí)驗(yàn)室選擇生物安全柜時應(yīng)詳細(xì)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(hù)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(shí)驗(yàn)人員和環(huán)境潛在危險(xiǎn)小,實(shí)驗(yàn)室沒有必要和建筑物中的一般行走區(qū)分開,一般按照標(biāo)準(zhǔn)的分級生物操作在開放的實(shí)驗(yàn)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(xiǎn)的病源。與BSL-1的區(qū)別在于:①實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)時限制進(jìn)入實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(yán)重的可能致死的疾病。實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(jìn)行,最好選用二級或二級以上生物安全柜,實(shí)驗(yàn)室需要特殊設(shè)計(jì)和施工,室內(nèi)為負(fù)壓。
生物安全四級(BSL-4)應(yīng)用于對生命有高度危險(xiǎn)的危險(xiǎn)性病原或外源性病原。可通過氣溶膠而致實(shí)驗(yàn)室感染或未知傳染風(fēng)險(xiǎn),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(hù)服,如SARS病毒對人或環(huán)境具有中度潛在危險(xiǎn),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(shí)驗(yàn)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(hù),實(shí)驗(yàn)室應(yīng)選用二級以上或全排風(fēng)式生物安全柜(B2型)。