生物安全柜（Biological safety cabinets，BSCs）是為操作原代培養(yǎng)物、菌毒株以及診斷性標本等具有感染性的實驗材料時，用來保護操作者本人、實驗室環(huán)境以及實驗材料，使其避免暴露于上述操作過程中可能產(chǎn)生的感染性氣溶膠和濺出物而設計的。當操作液體或半流體，例如搖動、傾注、攪拌，或?qū)⒁后w滴加到固體表面上或另一種液體中時，均有可能產(chǎn)生氣溶膠。在對瓊脂板劃線接種、用吸管接種細胞培養(yǎng)瓶、采用多道加樣器將感染性試劑的混懸液轉(zhuǎn)移到微量培養(yǎng)板中、對感染性物質(zhì)進行勻漿及渦旋振蕩、對感染性液體進行離心以及進行動物操作時，這些實驗室操作都可能產(chǎn)生感染性氣溶膠。由于肉眼無法看到直徑小于5μm 的氣溶膠以及直徑為5～100μm 的微小液滴，因此實驗室工作人員通常意識不到有這樣大小的顆粒在生成，并可能吸入或交*污染工作臺面的其他材料。已經(jīng)表明，正確使用生物安全柜可以有效減少由于氣溶膠暴露所造成的實驗室感染以及培養(yǎng)物交*污染。生物安全柜同時也能保護環(huán)境。

      多年以來，生物安全柜的基本設計已經(jīng)歷了多次改進。主要的變化是在排風系統(tǒng)增加了HEPA 過濾器。對于直徑0.3μm 的顆粒，HEPA 過濾器可以截留99.97%，而對于更大或更小的顆粒則可以截留99.99%。HEPA 過濾器的這種特性使得它能夠有效地截留所有已知傳染因子，并確保從安全柜中排出的是不含微生物的空氣。生物安全柜設計中的第二個改進是將經(jīng)HEPA 過濾的空氣輸送到工作臺面上，從而保護工作臺面上的物品不受污染。這一特點通常被稱為實驗對象保護（product protection ）。這些基本設計上的變化使得三種的生物安全柜都得到了改進，表1. 列出了各種安全柜所能的保護。

注：水平和垂直方向流出氣流的工作柜（ “凈工作臺”）不屬于生物安全柜，也不能應用于生物安全操作。

表1.不同保護類型及生物安全柜的選擇

Ⅰ級生物安全柜

    房間空氣從前面的開口處以0.38 m/s 的低速率進入安全柜，空氣經(jīng)過工作臺表面，并經(jīng)排風管排出安全柜。定向流動的空氣可以將工作臺面上可能形成的氣溶膠迅速帶離實驗室工作人員而被送入排風管內(nèi)。操作者的雙臂可以從前面的開口伸到安全柜內(nèi)的工作臺面上，并可以通過玻璃窗觀察工作臺面的情況。安全柜的玻璃窗還能抬起來，以便清潔工作臺面或進行其他處理。

安全柜內(nèi)的空氣可以通過HEPA 過濾器按下列方式排出：

（a）排到實驗室中，然后再通過實驗室排風系統(tǒng)排到建筑物外面；

（b） 通過建筑物的排風系統(tǒng)排到建筑物外面；

（c） 直接排到建筑物外面。HEPA 過濾器可以裝在生物安全柜的壓力排風系統(tǒng)（the exhaust plenum ）里，也可以裝在建筑物的排風系統(tǒng)里。有些Ⅰ級生物安全柜裝有一體式排風扇，而其他的則是借助建筑物排風系統(tǒng)的排風扇。

Ⅰ級生物安全柜是早得到認可的，并且由于其設計簡單，目前仍在世界各地廣泛使用。Ⅰ 級生物安全柜能夠為人員和環(huán)境保護，也可用于操作放射性核素和揮發(fā)性有毒化學品。但因未滅菌的房間空氣通過生物安全柜正面的開口處直接吹到工作臺面上，因此Ⅰ級生物安全柜對操作對象不能切實可行的保護。

Ⅱ級生物安全柜

      在應用細胞和組織培養(yǎng)物來進行病毒繁殖或其他培養(yǎng)時，未經(jīng)滅菌的房間空氣通過工作臺面是不符合要求的。Ⅱ級生物安全柜在設計上不但能個體防護，而且能保護工作臺面的物品不受房間空氣的污染。Ⅱ級生物安全柜有四種不同的類型（分別為A1、A2、B1 和B2 型），它們不同于Ⅰ級生物安全柜之處為，只讓經(jīng)HEPA 過濾的（ 無菌的）空氣流過工作臺面。Ⅱ級生物安全柜可用于操作危險度2 級和3 級的感染性物質(zhì)。在使用正壓防護服的條件下，Ⅱ級生物安全柜也可用于操作危險度4 級的感染性物質(zhì)。

Ⅱ 級A1 型生物安全柜

Ⅱ 級A1 型生物安全柜。內(nèi)置風機將房間空氣（供給空氣） 經(jīng)前面的開口引入安全柜內(nèi)并進入前面的進風格柵。在正面開口處的空氣流入速度少應該達0.38 m/s。然后，供氣先通過供風HEPA 過濾器，再向下流動通過工作臺面。空氣在向下流動到,  距工作臺面大約6～18 cm 處分開， 其中的一半會通過前面的排風格柵，而另一半則通過后面的排風格柵排出。所有在工作臺面形成的氣溶膠立刻被這樣向下的氣流帶走，并經(jīng)兩組排風格柵排出，從而為實驗對象的保護。氣流接著通過后面的壓力通風系統(tǒng)到達位于安全柜頂部、介于供風和排風過濾器之間的空間。由于過濾器大小不同，大約70%的空氣將經(jīng)過供風HEPA 過濾器重新返回到生物安全柜內(nèi)的操作區(qū)域，而剩余的30% 則經(jīng)過排風過濾器進入房間內(nèi)或被排到外面。

Ⅱ 級A1 型生物安全柜排出的空氣可以重新排入房間里，也可以通過連接到通風管道上的套管或通過建筑物的排風系統(tǒng)排到建筑物外面。

安全柜所排出的經(jīng)過加熱和∕或冷卻的空氣重新排入房間內(nèi)使用時，與直接排到外面環(huán)境相比具有降低能源消耗的優(yōu)點。有些生物安全柜通過與排風系統(tǒng)的通風管道連接，還可以進行揮發(fā)性放射性核素以及揮發(fā)性有毒化學品的操作（表1.）。

外排風式Ⅱ級A2 型以及Ⅱ級B1 型和Ⅱ級B2 型生物安全柜

     外排風式Ⅱ級A2 型以及Ⅱ級B1型（圖3.）和Ⅱ級B2 型生物安全柜都是由Ⅱ級A1 型生物安全柜變化而來，這些不同類型的Ⅱ級生物安全柜，連同Ⅰ級和Ⅲ級生物安全柜的特點見表9。生物安全柜設計上的每一種變化可以使不同的類型適用于特定的目的（參見表1） 。這些生物安全柜相互間都有一定的差異，包括從前面的開口吸入空氣的速度、在工作臺面上再循環(huán)空氣的量以及從安全柜中排出空氣的量、安全柜的排風系統(tǒng)（是通過專門的排風系統(tǒng)還是通過建筑物的排風系統(tǒng)？是排到房間內(nèi)還是排到建筑物的外面？）以及壓力設置（安全柜是負壓狀態(tài)下的生物學污染管道和壓力通風系統(tǒng)，還是由負壓管道和壓力通風系統(tǒng)所包圍的生物學污染管道和壓力通風系統(tǒng)？）。 

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