生物安全柜原理

第21章生物安全柜学习要求

了解生物安全柜的：安装要求维护与保养

熟悉生物安全柜的：基本结构生物安全实验室选用生物安全柜的原则

Ⅰ级生物安全柜的主要性能特点及应用范围

Ⅲ级生物安全柜的主要性能特点及应用范围

掌握生物安全柜:

基本工作原理、分类

Ⅱ级生物安全柜（包括A、A2、B1、B2四个类型）的主要性能特点及应用范围

日常操作注意事项前言生物安全柜是防止操作者和环境暴露于实验过程中产生的生物气溶胶的负压过滤排风柜，是防止实验室获得性感染的主要设备。气溶胶是指悬浮于气体介质中、粒径一般为0.001μm～100μm的固态、液态微粒所形成的胶溶态分散体系。第一节生物安全柜的

工作原理和分类一、生物安全柜的基本工作原理

生物安全柜的工作原理主要是将柜内空气向外抽吸，使柜内保持负压状态、安全柜内的气体不能外泄从而保护工作人员；外界空气经高效空气过滤器过滤后进入安全柜内，以避免处理样品被污染；柜内的空气也需经过高效空气过滤器过滤后再排放到大气中以保护环境。一、生物安全柜的基本工作原理生物安全柜的工作原理――气流示意图生物安全柜的工作原理

――气流示意图房间空气污染空气经滤过器过滤气体二、生物安全柜的分类

生物安全柜领域执行的重要标准有欧洲标准EN12469:2000和美国国家卫生基金会的第49号标(NSF49)等我国于2006年正式实施《中华人民共和国医药行业标准：生物安全柜》(YY0569-2005)根据气流及隔离屏障设计结构，将生物安全柜分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级(YY0569-2005)Ⅰ级生物安全柜

Ⅰ级生物安全柜是指用于保护操作人员与环境安全、而不保护样品安全的通风安全柜Ⅰ级生物安全柜结构示意图房间空气过滤后排出气体Ⅰ级生物安全柜因不考虑处理样品是否会被进入柜内的空气污染，故对进入柜内的空气洁净度要求不高。空气通过前窗操作口进入柜内，流过工作台表面后被过滤并经排气口排到大气。空气的流动为单向、非循环式。前窗操作口向内吸入的负压气流保护操作人员的安全。从安全柜内排出的气流经高效空气过滤器过滤后排出，保护环境不受污染。二、生物安全柜的分类

（一）Ⅱ级生物安全柜

Ⅱ级生物安全柜是指用于保护操作人员、处理样品安全与环境安全的通风安全柜前窗操作口向内吸入的气流用以保护操作人员的安全；工作空间为经高效空气过滤器净化的垂直下降气流用以保护产品的安全；柜内的气流经高效空气过滤后排出，以保护环境不受污染。Ⅱ级生物安全柜按排放气流占系统总流量的比例及内部设计结构，将其划分为A1、A2、B1、B2四个类型。1、Ⅱ级A1型生物安全柜

1）结构示意图

供风过滤器排风过滤器房间空气风机2）Ⅱ级A1型生物安全柜气流原理图3）Ⅱ级A1型生物安全柜参数前窗操作口流入气流的最低平均流速为0.40m/s。安全柜内的下降气流为部分流入气流和部分下降气流的混合气体，经高效空气过滤器过滤后送至工作区，即安全柜内70%气体通过高效空气过滤器过滤后再循环至工作区，30%气体通过排气口的高效空气过滤器排出。安全柜内的污染气流经过高效空气过滤器过滤后可以排到实验室或经安全柜的外排接口通过排风管道排到大气中。安全柜内的污染部位可以处于正压状态，并且这些正压区域可以没有负压的风道和静压箱包围。2、Ⅱ级A2型生物安全柜

1）结构示意图

排风过滤器供风过滤器压力排风系统风机2）Ⅱ级A2型生物安全柜气流示意图房间空气经过滤器过滤空气负压区未过滤空气正压区未过滤空气

3）A2型生物安全柜参数前窗操作口流入气流的最小平均流速为0.50m/s。安全柜内的下降气流为部分流入气流和部分下降气流的混合气体，经高效空气过滤器过滤后送至工作区；即安全柜内70%气体通过高效空气过滤器过滤后再循环至工作区，30%气体通过排气口的高效空气过滤器过滤后排出。安全柜内的污染气流经过高效空气过滤器过滤后可以排到实验室或经安全柜的外排接口通过排风管道排到大气中安全柜内所有生物污染部位均应保持负压或者被负压的风道和静压箱包围。3、

Ⅱ级B1型生物安全柜

1）结构示意图风机前操作口观察窗负压压力排风系统2）B1型生物安全柜参数前窗操作口流入气流的最低流速为0.50m/s。柜内气体中30%气体通过高效空气过滤器过滤后再循环使用，70%气体排出。排出的气体过滤后通过专用风道排入大气中所有被生物污染的部位均应保持负压，或被负压的通道和负压通风系统包围4、Ⅱ级B2型生物安全柜（也称为“全排”型）

1）结构示意图供风过滤器排风过滤器负压压力排风系统供风过滤器排风过滤器负压压力排风系统供风过滤器排风过滤器负压压力排风系统供风过滤器排风过滤器负压压力排风系统供风过滤器排风过滤器2）Ⅱ级B2型生物安全柜气流示意图房间空气经过滤器过滤空气污染空气3）B2型生物安全柜

参数前窗操作口流入气流的最低流速为0.5m/s。柜内下降气流全部是由柜外供给，即安全柜排出的气体不再循环使用。柜内外流的气流过滤后排入大气，不允许再进入安全柜循环或返流回实验室。所有污染部位均应处于负压状态或者被负压区包围二）Ⅲ级生物安全柜

1、结构示意图双开门高压灭菌器或传递箱手套两个排风过滤器双开门高压灭菌器或传递箱手套两个排风过滤器双开门高压灭菌器或传递箱2、Ⅲ级生物安全柜气流示意图房间空气经过滤器过滤空气污染空气3、Ⅲ级生物安全柜参数工作空间为经高效空气过滤器净化的无涡流的单向流空气在安全柜内的操作是通过与安全柜密闭连接的手套完成的安全柜内对实验室的负压应不低于120Pa，下降气流经高效空气过滤器过滤后进入安全柜，而排出的气流应经过双层高效空气过滤器过滤或通过一层高效空气过滤器过滤和焚烧来处理。第二节生物安全柜的结构与功能生物安全柜一般均由箱体和支架两部分组成箱体部分包括有前玻璃门、风机、门电机、进风预过滤罩、净化空气过滤器、外排空气预过滤器、照明源和紫外光源等设备。正面示意图侧面示意图1.前玻璃门操作时安全柜正面玻璃门推开一半，上部为观察窗，下部为操作口。操作者的手臂可通过操作口伸到柜子里，并且通过观察窗观察工作台面。2.空气过滤系统是保证设备性能的最主要的系统主要功能是保证洁净空气不断地进入工作室，使工作室内的垂直气流保持一定的流速，保证工作室内的洁净度达到100级。同时使外排的气体也被净化，防止环境污染。3.高效空气过滤器是生物安全柜的主要生物防护结构过滤效率可达99.99%～100%，对直径≥23nm的病毒颗粒也可完全拦截。4.外排风箱系统外排风机提供排气的动力，将工作室的不洁净气体抽出，并由外排过滤器净化，起保护所操作的样品或标本的目的。由于工作室内为负压，使玻璃门处向内的补给空气平均风速达到一定程度，防止安全柜内空气外溢，起到保护操作者的目的。5.前玻璃门驱动系统

由门电机、前玻璃门、牵引机构、传动轴和限位开关等组成。6.紫外光源

位于前玻璃门内侧，固定在工作室的顶端，装有紫外灯管，用于消毒。7.照明光源

位于前面板内侧，保证工作室内有一定的亮度。

8.控制面板

有电源开关，紫外灯、照明灯开关，风机开关，控制前玻璃门上下移动的开关，及有关功能设定和系统状态显示的液晶显示屏等。第三节生物安全柜的临床应用、

维护与保养一、生物安全柜的临床应用

按照《实验室-生物安全通用要求》（GB19489-2008）,根据对所操作生物因子采取的防护措施，将实验室生物安全防护水平分为一级、二级、三级和四级。在各级生物安全实验室选用生物安全柜的原则见下表。二、仪器的安装生物安全柜在搬运过程中，严禁将其横倒放置和拆卸，宜在搬入安装现场后拆开包装。生物安全柜应安装于排风口附近，不应安装在气流激烈变化和人员走动多的地方，不应安装在门口。生物安全柜应处于空气气流方向的下游。生物安全柜的背面、侧面离墙的距离宜保持不小于150㎜～300㎜的检修距离，顶部也应留有不小于300㎜的空间。排风系统应能保证生物安全柜内相对于其所在房间为负压，且安装时需注意必须方便排风高效空气过滤器的更换。如果安全柜内需要其他气体，应同时安装气体管道。三、生物安全柜内实验操作

注意事项

1.做好相应个人防护2.安全柜内物品摆放原则3.紫外灯的使用4.避免使用明火5.操作宜缓慢6.柜内移动物品时应尽量避免交叉污染7.避免震动8.操作结束后选用合适的消毒剂清洁安全柜内表面9.安全柜只有在工作正常时才能使用四、维护与保养

1、每次实验结束后应对工作室进行清洗和消毒。2、预过滤器一旦受损，应及时更换。3、高效空气过滤器有一定的使用寿命，随着使用期的延长，细菌和尘埃积聚在过滤器上，会导致高效空气过滤器压力损失的增大。高效空气过滤器的使用寿命到期后，应立即更换。由于过滤器可能带有污染物，操作时应注意安全防护，最好请专业人员来更换。4、有下列情况时，应对生物安全柜进行现场检测生物安全实验室竣工后及使用前，生物安全柜安装完毕生物安全柜移动位置对生物安全柜进行检修生物安全柜更换HEPA过滤器后一年一度常规检测对生物安全柜进行现场测试内容1）垂直气流平均风速检测

在高效过滤器以下0.15米处用风速仪均匀布点测量截面风速，点距≤0.15m,每列至少测3点，每行至少测5点。评价标准：平均风速不低于0.25m/s，且单点风速与平均风速之差≤±20%。2）工作窗口的气流流向检测

可采用发烟法或丝线法在操作窗口的四周边缘和中间区域的断面检测，评价标准：所有位置的气流流向内。3）工作窗口的气流流速检测

采用风速计检测操作窗口断面风速，测点间距≤0.19m,每列至少测2点，每行至少测3点。各断面测定结果均不低于产品标准。其它测试内容还有：工作区洁净度检测、噪声检测、光照度检测及在有条件时进行箱体的漏泄检测等内容。它们均须符合产品标准。五、Ⅱ级生物安全柜常见错误信息和处理常见的错误情况有：1、照明灯或紫外线灯不亮2、风机不运行但指示灯亮3、启动风机后无风吹出4、平均风速偏低5、玻璃门高度低于安全线仍报警6、蜂鸣器连续报警处理：参考说明书或咨询、商请厂家修理人员处理。本章小结生物安全柜是防止操作者和环境暴露于实验过程中产生的生物气溶胶的负压过滤排风柜。其工作原理是将柜内空气向外抽吸，使柜内保持负压状态，通过垂直气流来保护工作人员；外界空气经高效空气过滤器过滤后进入安全柜内，以避免处理样品被污染；柜内的空气也需经过高效空气过滤器过滤后再排放到大气中，以保护环境。我国执行的生物安全柜标准是《中华人民共和国医药行业标准：生物安全柜》(YY056