生物安全柜

临床实验室安全管理（二）第二节实验室安全设备和用品中南大学湘雅三医院检验科彭怀燕教授按照《病原微生物实验室生物安全管理条例》所规定：①具有与采集病原微生物样本所需要的生物安全防护水平相适应的设备。②具有掌握相关专业知识和操作技能的工作人员。③具有有效地防止病原微生物扩散和感染。④具有保证病原微生物样本质量的技术方法和手段。一.生物安全柜一.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（biosafetycabinet；biologicalsafetycabinet）是防止操作处理过程中某些含有危险性或未知性生物微粒发生气溶胶散逸的箱形空气净化负压安全装置※生物安全柜的基本设计的两个重要改进：1、HEPA过滤器2、HEPA过滤器+层流技术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，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（high-efficiencyparticulateairfilter,HEPAfilter）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HEPA过滤器过滤后再排放到大气中，以保护环境。生物安全柜的工作原理――气流示意图(二)、生物安全柜的分类生物安全柜领域执行的最重要的标准是欧洲标准EN12469和美国国家卫生基金会的第49号标准（NSF49）NSF49在上世纪70年代就已经出现，被公认为目前生物安全柜领域最完善的标准。2002年，NSF49正式获得了美国国家标准学会（ANSI）的认可，成为美国生物安全柜的统一标准欧洲标准化委员会（CEN）于2000年5月颁布了生物安全柜欧洲标准EN12469:2000，成为欧盟区域内生物安全柜的统一标准这两个标准对生物安全柜的分类、性能和检测均有明确规定(二)、生物安全柜的分类根据防护程度的不同，通常将生物安全柜分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，可适用于不同生物安全等级的媒质的操作按照美国1992年版NSF49标准生物安全等级1级（P1）的媒质是指普通无害细菌、病毒等微生物生物安全等级2级（P2）的媒质是指一般性可致病细菌、病毒等微生物生物安全等级3级（P3）的媒质是指烈性/致命细菌、病毒等微生物，但感染后可治愈生物安全等级4级（P4）的媒质是指烈性/致命细菌、病毒等微生物，感染后不可治愈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适用于对处理样品安全性无要求且生物危险度等级为1、2、3的媒质的操作Ⅰ级生物安全柜结构示意图无手套型有手套型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空气的流动为单向、非循环式，空气流经HEPA过滤器后进入柜内，通过工作台面后又被过滤、经排气口排出为保护操作人员安全，其向内的非循环吸入气流必须远离操作者，故要求在使用前方有操作窗口、无手套的Ⅰ级生物安全柜时，避免人员在安全柜前快速走动或操作人员完成操作后将手臂快速从柜内抽出为保护环境，安全柜中的气体在外排到大气以前必须先经过HEPA过滤器过滤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通常适用于生物危险度等级为1、2、3的媒质的操作。当有毒化学物质或放射性核物质被用于微生物研究或制药的添加物时，应使用专为此目的设计制造的II级生物安全柜Ⅱ级生物安全柜为临床生物防护中应用最普遍的一类生物安全柜临床中处理高浓度或大容量感染性材料时，以Ⅱ级生物安全柜应用最多Ⅱ级生物安全柜至少需装置一个HEPA空气过滤器对外排气体进行净化，工作空间为经HEPA过滤器净化的无涡流的单向流垂直空气工作时正面玻璃推拉窗打开一半，上部为观察窗，下部为操作窗口由于外排风机将安全柜内空气不断地向外抽吸，使柜内保持负压状态，故操作窗口处虽然处于开放状态，外部空气只可能经操作窗口被吸入，而柜内的空气不可能由操作窗口逸出，避免了气溶胶污染，保护了操作人员的安全操作窗口内侧垂直气流和外部吸入气流交汇点的平衡是生物安全柜的一个设计关键。若外部吸入气流过强，此未经过滤的空气有可能越过前方的回风隔栅而污染操作平台；若垂直气流过强，则有可能使柜内含有微生物的空气逸出Ⅱ级生物安全柜分为A1、A2（原B3）、B1、B2四个类型Ⅱ级生物安全柜--A1型生物安全柜A1型生物安全柜结构示意图A1型生物安全柜维持穿过工作台开口面的最小平均吸入口风速（计算或测量值）为0.38m/s(75ft/min)由静压箱送出的，经HEPA过滤器过滤的垂直气流是垂直气流和吸入气流混合后的一部分（即柜内70%气体通过HEPA过滤器再循环至工作区，30%的气体通过排气口HEPA过滤器过滤排除）允许经排出口HEPA过滤器过滤后的气流返回实验室允许有正压的污染风道和静压箱Ⅱ级生物安全柜--A2型生物安全柜Ⅱ级A2型生物安全柜结构示意图A2型生物安全柜维持穿过工作台开口面的最小平均吸入口风速（计算或测量值）为0.5m/s（100ft/min）经HEPA过滤器过滤后的垂直气流是由静压箱排出的垂直气流和吸入气流混合后的一部分（即柜内30%气体通过排气口HEPA过滤器排除，70%的气体通过供气口HEPA过滤器再循环至工作区）必须经HEPA过滤器过滤后，所有废气才能排到室外，但废气不可再进入安全柜循环或返回实验室所有被生物污染的风道和静压箱应保持负压或者被负压的风道和静压箱包围Ⅱ级生物安全柜--B1型生物安全柜当使用微量挥发性有毒化学物质和痕量放射性核素用于微生物学研究时，可采用B1型生物安全柜，但是对这些化学物质和放射性核素的处理应在安全柜的直接排风区内进行Ⅱ级B1型生物安全柜结构示意图B1型生物安全柜维持穿过工作台开口面的最小平均吸入口风速（计算或测量值）为0.5m/s（100ft/min）经HEPA过滤器过滤后的垂直气流中的绝大部分是由未污染的循环吸入气流组成（即柜内70%气体通过排气口HEPA过滤器排除，30%的气体通过供气口HEPA过滤器再循环至工作区）经HEPA过滤器过滤后的大部分污染的垂直气流，通过专用风道过滤后排入大气所有被生物污染的风道和静压箱应保持负压，或被负压的风道和静压箱包围Ⅱ级B2型生物安全柜（也称为“全排”型）Ⅱ级B2型生物安全柜结构示意图适用于处理感染性样品、使用挥发性有毒化学物质和以放射性核素作为微生物学研究的工作场合Ⅱ级B2型生物安全柜维持穿过工作台开口面的最小平均吸入口风速（计算或测量值）为0.5m/s（100ft/min）经HEPA过滤器过滤后的垂直气流是由实验室或室外空气送入的（即：安全柜中排出的气体不进入垂直气流的循环过程）所有的吸入气流和垂直气流经HEPA过滤器过滤后排入大气，不再进入安全柜循环或返回实验室所有污染的风道和静压箱应保持负压，或是被直接排风的风道和静压箱包围Ⅲ级生物安全柜Ⅲ级生物安全柜是完全密闭、不漏气结构的通风安全柜工作空间内为经HEPA过滤器净化的无涡流的单向流空气安全柜正面上部为观察窗，下部为手套箱式操作口。在安全柜内的操作是通过与安全柜相连接的橡皮手套进行的Ⅲ级生物安全柜安全柜应维持至少120Pa的负压，方可确保人体与柜内物品完全隔绝进入气流经数个HEPA过滤器过滤后送入安全柜，排出气流应经双层HEPA过滤器过滤或通过HEPA过滤器过滤和焚烧来处理Ⅲ级生物安全柜适用于生物危险度等级为1、2、3和4的媒质的操作(三).生物安全柜的应用(生物安全实验室选用生物安全柜的原则)实验室级别生物安全柜选用原则一级一般无须使用生物安全柜，或使用Ⅰ级生物安全柜二级当可能产生微生物气溶胶或出现溅出的操作时，可使用I级生物安全柜；当处理感染性材料时，应使用部分或全部排风的Ⅱ级生物安全柜；若涉及处理化学致癌剂、放射性物质和挥发性溶媒，则只能使用Ⅱ-B级全排风(B2型)生物安全柜。三级应使用II级或Ⅲ级生物安全柜；所有涉及感染材料的操作，应使用全排风型Ⅱ-B级(B2型)或Ⅲ级生物安全柜。四级应使用Ⅲ级全排风生物安全柜。当人员穿着正压防护服时，可使用Ⅱ-B级生物安全柜。小结生物安全柜是防止操作处理过程中某些含有危险性或未知性生物微粒发生气溶胶散逸的箱形空气净化负压安全装置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HEPA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过滤器过滤后再排放到大气中，以保护环境小结目前世界上生物安全柜领域最重要的标准是欧洲EN12469标准和美国NSF49标准。根据防护程度的不同，通常将生物安全柜分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级小结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，适用于对处理样品安全性无要求且生物危险度等级为1、2、3的媒质的操作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，柜内保持负压状态，适用于生物危险度等级为1、2、3的媒质的操作Ⅲ级生物安全柜是完全密闭、不漏气结构的通风安全柜，适用于生物危险度等级为1、2、3和4的媒质的操作小结Ⅱ级生物安全柜为临床生物防护中应用最普遍的一类生物安全柜临床中处理高浓度或大容量感染性材料时，以Ⅱ级生物安全柜应用最多Ⅱ级生物安全柜划分为A1、A2、B1、B2四个类型，每一类型的性能指标不同（三）实验室生物安全防护水平危险度安全水平实验室类型实验操作安全设施4级BSL4最高防护（P4）实验室危险病原体研究BSL3+气锁入口、出口淋浴+污染品特殊处理III级或II级生物安全柜+正压服，双开门高压灭菌锅（穿过墙壁、墙体）、经过滤空气，人员安全监控3级BSL3防护（P3）实验室专门特殊的诊断研究BSL2+特殊防护服+准入制度+定向气流生物安全柜：密闭消毒；通风系统；密闭消毒；通风系统；双门入口；人员安全监控。2级BSL2基础（P2）实验室初级卫生服务，诊断研究微生物操作规范（GMT）、防护服、生物危险标志开放实验台；生物安全柜；（BSC）[防护可能产生的气溶胶]；现场高压灭菌锅；建议向内气流通风系统（HEPA过滤排风）。1级BSL1基础（P1）实验室基础教学、研究GMT开放实验台；不需要安全设施。基础实验室：一级生物安全防护水平（BSL1）实验室实例：基础教学实验室微生物实例：枯草杆菌、大肠埃希氏杆菌R12无须特殊选址，普通物即可，但应有防止节肢动物和啮齿动物入口的设计。每个实验室应设有洗手池，宜设置靠近出口处在实验室门口处应设挂衣装置，个人便装应与实验室工作服分开设置实验室墙壁、天花板和地面应平整，易洁净，不渗水，耐化学品和消毒水的腐蚀，地面应防滑，不得铺设地毯。实验台面应防水、基础实验室：二级生物安全水平（BSL2）实验室实例：初级卫生服务；诊断、研究、诊断和卫生保健实验室（以公共卫生、临床或医院为基础的）必须设计成二级或以上生物安全水平。微生物实例：伤寒沙门氏菌、乙型肝炎病毒、结核分支杆菌、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒。开放实验室，有洗手池（靠近出口）在生物安全柜中进行可能发生气溶胶颗粒操作程序。配有高压灭菌设备必要时配备个人防护的机械密闭设备。门可保持关闭，并贴上适当的危险标志。有可靠稳定的应急供电系统。防护实验室：三级生物安全水平（BSL3）实验室实例：专门特殊诊断，研究实验室，密闭型。微生物实例：布鲁氏菌属、拉沙热病毒、荚膜组织胞浆菌。选址：应在建筑物中自成隔离区（如出入控制），或为独立建筑物。在BSL2基础上增加特殊防护服，准入剂，定向气流。配备II级或III级生物安全柜，形成向内气流而且涉及感染性材料的全部工作应在生物安全柜内进行。生物安全柜旋转在远离污染区入口和频繁走动的位置。应有非手控水槽。实验室与公共通道分开，并通过缓冲间（双门入口或二级生物安全水平的基础实验室）或气锁室进入。处理废弃物前，实验室内先行高压灭菌，以清除污染。最高防护实验室：四级生物安全水平（BSL4）危险病原体单位，高度密闭型。