生物安全柜的分类和基本工作原理

 

  生物安全柜为满足不同的生物研究和防疫要求而分为I级、Ⅱ级和Ⅲ级三大类生物安全柜与生物安全等级之间的相互关系见表5-2。
   
(1)I级生物安全柜
  可保护工作人员和环境而不保护样品。气流原理和实验室通风橱一样,不同之处在于排气口安装有HEPA过滤器。所有类型的
生物安全柜都在排气口和进气口使用HEPA过滤器。I级生物安全柜本身无风机,依赖外接通风管中的风机带动气流,由于不能对试验品或产品提供保护,目前已较少使用,如图5-3所示。
   
(2)Ⅱ级生物安全柜
  Ⅱ级生物安全柜是目前应用最为广泛的柜型。与I级生物安全柜一样,Ⅱ级生物安全柜也有气流流入前窗开口,被称作“进气流”,用来防止在微生物操作时可能生成的气溶胶从前窗逃逸。与I级生物安全柜不同的是,未经过滤的进气流会在到达工作区域前被进风格栅俘获,因此试验品不会受到外界空气的污染。Ⅱ级生物安全柜的一个独特之处在于经过HEPA过滤器过滤的垂直层流气流从安全柜顶部吹下,被称作“下降气流”。下降气流不断吹过安全柜工作区域,以保护柜中的试验品不被外界尘埃或细菌污染,如图5-4所示。


  按照NSF49的中的规定,Ⅱ级生物安全柜依照人口气流风速、排气方式和循环方式可分为4个级别:Al型、A2型(原B3型)、B1型和B2型。所有的Ⅱ级生物安全柜都可提供对工作人员、环境和产品的保护。
  A1型安全柜前窗气流速度最小量或测量平均值应至少为0.38 m/s。70%气体通过HEPA过滤器再循环至工作区,30%的气体通过排气口过滤排除。
  A2型安全柜前窗气流速度最小量或测量平均值应至少为O.5 m/s。70%气体通过HEPA过滤器再循环至工作区,30%的气体通过排气口过滤排除。A2型安全柜的负压环绕污染区域的设计,阻止了柜内物质的泄漏。
  Ⅱ级B型生物安全柜均为连接排气系统的安全柜。连接安全柜排气导管的风机连接紧急供应电源,目的在断电下仍可保持安全柜负压,以免危险气体泄漏到实验室。其前窗气流速度最小量或测量平均值应至少为0.5 m/s(10 fpm)。Bl型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医。B2型为100%全排型安全柜,无内部循环气流,可同时提供生物性和化学性的安全控制。
  Ⅱ级生物安全柜各柜体类型性能比较见表5-3。


    (3)Ⅲ级生物安全柜
  Ⅲ级生物安全柜是为四级
实验室生物安全等级而设计的,是目前世界上最高安全防护等级的安全柜。柜体完全气密,100%全排放式,所有气体不参与循环,工作人员通过连接在柜体的手套进行操作,俗称手套箱(golve box),试验品通过双门的传递箱进出安全柜以确保不受污染,适用于高风脸的生物试验,如图5-5所示。
  在允许循环化学气体的操作条件下,可以使用外接排放管道盖(exhaust clooar)的A2型Ⅱ级生物安全柜(图5-6)。排放管遭盖与一般硬管不同的是有可吸入空气的进气孔;排放管道盖与外排管道连接,然后接到一个外排风机。排放管道盖上的进气孔对于A2型Ⅱ级生物安全柜通过内置风机保持进气流和下沉气流的平衡至关重要。如果使用密封的外接风管,进气流将会过强可能导致安全柜对产品的保护实效;而排放管道盖上的进气孔可以从室内吸人空气,而不会影响安全柜内的气流平衡。此条件只适用于微量有毒化学物质。如果不允许循环化学气体,则必须使用装备硬管的B2型Ⅱ级生物安全柜。由于B型安全柜不是独立平衡系统,它的内置风机只能制造下沉气流,安全柜依赖外排风机制造进气流。这种型号的安全柜在安装和维护时较为复杂,因为外排风机必须与内置风机保持平衡,否则将导致对操作人员或产品的安全性能的失效。


    (4)细胞毒素安全柜
  如果生物试验中涉及细胞毒素类药物,例如一些化学疗法药物,这些细胞毒素类药物有极高的毒性;与微生物产品不同的是,它们不可以被福尔马林或过氧化氢中和,细胞毒素安全柜是专门高毒性的细胞毒素类药物试验与生产设计的,主要特点之一是可以在风机运行时更换HEPA过滤器,这样可以保持负压,确保了维修人员的安全。

 

 

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