史云

（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所，云南昆明 650118）

2003年發(fā)生的傳染性非典型肺炎（嚴(yán)重急性呼吸綜合征，SARS）及2009年的甲型H1N1流感給人民生命健康帶來了嚴(yán)重威脅，同時也促進(jìn)了人們對烈性傳染性疾病病原體危害的認(rèn)識，我所正在承建的高等級生物安全實驗室（BSL4實驗室）是國際上認(rèn)可的、可對烈性傳染病病原進(jìn)行安全性操作、培養(yǎng)、分離和動物實驗的有效設(shè)施。生物安全柜是生物安全實驗室重要的設(shè)備之一，它的正確選用對生物實驗的安全性有著重要意義。

生物安全柜是為操作原代培養(yǎng)物、菌毒株以及診斷性標(biāo)本等具有感染性的實驗材料時，用來保護(hù)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(shè)計的。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)物交叉污染。

生物安全柜根據(jù)氣流及隔離屏障設(shè)計結(jié)構(gòu)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級，不同保護(hù)類型及生物安全柜的選擇如下：

表 生物安全柜的類型及選用

如果BSL-4實驗室為正壓防護(hù)服型實驗室，生物安全柜只選用Ⅰ、Ⅱ級即能滿足實驗要求，如果BSL-4實驗室為手套箱型實驗室，生物安全柜必須選用Ⅲ級才能滿足實驗要求，下面針對手套箱型實驗室Ⅲ級生物安全柜進(jìn)行闡述。

Ⅲ級生物安全柜（見下圖）是為BSL4級實驗室生物安全等級而設(shè)計的，是目前世界上最高安全防護(hù)等級的安全柜，用于操作危險度4 級的微生物材料，適用于高風(fēng)險的生物試驗。安全柜柜體完全氣密連接，100%全排放式，所有氣體不參與循環(huán)，其送風(fēng)經(jīng)一個高效過濾器過濾，排風(fēng)則經(jīng)過兩個高效過濾器過濾或通過一道高效過濾器過濾再經(jīng)焚燒處理。Ⅲ級生物安全柜由一個外置的專門的排風(fēng)系統(tǒng)來控制氣流，使安全柜內(nèi)部始終處于負(fù)壓狀態(tài)（安全柜對實驗室的負(fù)壓不低于120 Pa）。人員通過與柜體密閉連接的手套在安全柜內(nèi)實施操作，俗稱手套箱(Golve box)，可以將幾個手套箱連在一起以增大工作面積，試驗品通過雙門的傳遞箱進(jìn)出安全柜以確保不受污染。

圖 Ⅲ級生物安全柜

選用Ⅲ級生物安全柜的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求：

1 高效過濾器

安全柜里所使用的高效過濾器一定要有足夠的過濾效率，否則就起不到防護(hù)生物危害的作用。另外，安全柜生產(chǎn)商應(yīng)該對過濾器進(jìn)行測試，以確保它們在安裝后是無泄漏的。因為，過濾器是非常脆弱的材料（甚至落地或輕微碰撞就會損壞），所以，在運輸和裝卸的過程中保證過濾器材不受損壞是非常重要的。同樣的原因，過濾器應(yīng)該在生物安全柜所安置的實驗室進(jìn)行現(xiàn)場測試。

2 精確的氣流控制

安全柜內(nèi)的氣流方式一定要在流向和速度方面符合相關(guān)性能標(biāo)準(zhǔn)要求。

① 定向流：來自實驗室的進(jìn)氣流必須是從安全柜前窗開口處各個位置徑直流向安全柜的進(jìn)風(fēng)格柵。這一點應(yīng)該是從設(shè)計一開始應(yīng)該考慮到，并且每臺安全柜都應(yīng)該在工廠組裝完畢后都經(jīng)過了氣流方向測試。② 氣流速度：安全柜的氣流速度一定要處在一個合適的數(shù)值。既不要太高也不要太低：氣流速度太高就容易引起湍流，導(dǎo)致試驗品失去保護(hù)；太低就不能發(fā)揮足夠的保護(hù)作用（柜內(nèi)的污染物很容易逃逸到柜外的房間了）。不同的生物安全柜的速度最佳設(shè)定值是不同的，最佳設(shè)定速度可使安全柜發(fā)揮最大的防護(hù)作用。生產(chǎn)廠商應(yīng)該對其生產(chǎn)的所有型號安全柜進(jìn)行氣流測試以確定最佳值，并提供給用戶以供參考。

3 柜體的污染控制性能

污染控制性能是指安全柜確保所有的危險顆粒不從操作窗口逃逸出去的能力。安全柜的防護(hù)作用基本取決于氣流方式，包括以上所介紹的適合的氣流方向和速度。

全世界公認(rèn)的最佳污染控制性能測試，是EN 12469：2000中所使用的物理測試方案KI-discus 測試。需要注意的是，一臺生物安全柜也許可以通過所有的氣流測試，但不一定能通過污染控制性能測試。

KI-Discus測試被認(rèn)為是歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12469優(yōu)于NSF49的一項測試，因KI-Discus測試是這個方面唯一可以當(dāng)場驗證安全柜污染控制性能的測試。不像針對常規(guī)人員保護(hù)的微生物挑戰(zhàn)測試只可以提供Pass/Fail結(jié)果，KI-Discus測試可以測量直觀的APF指數(shù)（Aperture Protection Factor）來鑒別安全柜的污染控制性能。EN12469規(guī)定安全柜的APF必須高過10,000，也就是安全柜中逃逸的微粒比例需要低于萬分之一。

4 柜體的氣密性

整個柜體應(yīng)該耐壓，氣密性好，確保任何生物危險因子不會通過接口或縫隙泄漏出去，例如，雖然過濾器具有很高的過濾效果，但是有些生物安全柜的設(shè)計的問題會導(dǎo)致污染物繞過過濾器，經(jīng)過安全柜接口縫隙泄漏出去，導(dǎo)致生物安全柜安全性能失效。最新的動態(tài)柜體設(shè)計用負(fù)壓包裹所有污染區(qū)域，即使柜體出現(xiàn)穿孔，裂縫，所有的污染性物質(zhì)仍然會經(jīng)過過濾器。

5 零部件的精密性

安全柜的零部件的精密性是極其重要的，例如，格柵氣孔（前后兩組進(jìn)風(fēng)格柵）發(fā)生1mm的差異，就能改變安全柜的性能參數(shù)，引起防護(hù)測試的失敗。由于安全柜是由多部件組合而成的設(shè)備（超過100個部件），所以，保證這些零部件的精密性對于廠家來說是至關(guān)重要的工作。為了確保產(chǎn)品的性能和安全，所有的原材料均采購自一流的供應(yīng)商，所有的產(chǎn)品出廠前均接受性能和安全檢測。

6 電子和機械安全

考慮到安全柜內(nèi)所進(jìn)行的操作的危害性質(zhì)，安全柜生產(chǎn)商要特別注意在設(shè)計上防止機械傷害的產(chǎn)生，例如，要防止對操作人員可能發(fā)生的擦傷或劃傷，否則，操作者就極容易受到危險物質(zhì)的傷害。同樣的，生產(chǎn)商也需要注意設(shè)計符合電子安全，以保護(hù)操作人員。

7 氣流控制和警報系統(tǒng)

為了確保安全柜發(fā)揮安全防護(hù)功能，應(yīng)該裝備氣流控制和報警系統(tǒng)，以便監(jiān)控所有的安全參數(shù)，特別是氣流方面。生產(chǎn)廠家必須提供一個準(zhǔn)確和靈敏的氣流報警和控制系統(tǒng)，以確保柜體內(nèi)的風(fēng)速不低于警戒速值。

8 物理測試和驗證

從上面可以看出，安全柜不僅要從設(shè)計上注意操作的安全需求，也許要進(jìn)行許多物理檢測，以確保安全柜能滿足安全需求。這些測試應(yīng)該由廠家在安全柜組裝完畢后就進(jìn)行。安全柜的物理測試是一門精密學(xué)科，橫跨了很多專業(yè)領(lǐng)域（氣溶膠的產(chǎn)生、光強測定、氣流流速測定、定向流驗證、污染控制性能測試等等）。

9 總結(jié)

生物安全柜一個性能參數(shù)的降低會危害到整個系統(tǒng)的安全性。NSF/ANSI49和EN12469是目前世界上最通用的生物安全柜國際認(rèn)證，這兩種標(biāo)準(zhǔn)對安全柜性能分級、安全性能檢測都有詳細(xì)的說明和要求。安全柜標(biāo)準(zhǔn)對規(guī)范安全柜市場，保護(hù)研究人員起到重要的作用。選購Ⅲ級生物安全柜時，除了了解安全柜各項性能指標(biāo)，最好最快最方便鑒別安全柜安全性能的方法是了解您購買的安全柜是否獲得過以上兩項最主要的國際安全柜認(rèn)證，選購時要求廠家出示必須是由獨立、合法的安全柜認(rèn)證機構(gòu)所簽署的獨立檢測報告。

參考資料：

[1] 生物安全柜（YY0569—2005）（2005.7.18）國家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)布 醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YY).

[2] 生物安全柜（JGl70—2005）（2005.3.25）中華人民共和國建設(shè)部發(fā)布.

[3] 生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范（GB50346-2004）（2004.8.3）中華人民共和國建設(shè)部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布.