史云

（中國(guó)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(lái)了嚴(yán)重威脅，同時(shí)也促進(jìn)了人們對(duì)烈性傳染性疾病病原體危害的認(rèn)識(shí)，我所正在承建的高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室（BSL4實(shí)驗(yàn)室）是國(guó)際上認(rèn)可的、可對(duì)烈性傳染病病原進(jìn)行安全性操作、培養(yǎng)、分離和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的有效設(shè)施。生物安全柜是生物安全實(shí)驗(yàn)室重要的設(shè)備之一，它的正確選用對(duì)生物實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)材料時(shí)，用來(lái)保護(hù)操作者本人、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)材料，使其避免暴露于上述操作過(guò)程中可能產(chǎn)生的感染性氣溶膠和濺出物而設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(jì)結(jié)構(gòu)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)等級(jí)，不同保護(hù)類(lèi)型及生物安全柜的選擇如下：

表 生物安全柜的類(lèi)型及選用

如果BSL-4實(shí)驗(yàn)室為正壓防護(hù)服型實(shí)驗(yàn)室，生物安全柜只選用Ⅰ、Ⅱ級(jí)即能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，如果BSL-4實(shí)驗(yàn)室為手套箱型實(shí)驗(yàn)室，生物安全柜必須選用Ⅲ級(jí)才能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，下面針對(duì)手套箱型實(shí)驗(yàn)室Ⅲ級(jí)生物安全柜進(jìn)行闡述。

Ⅲ級(jí)生物安全柜（見(jiàn)下圖）是為BSL4級(jí)實(shí)驗(yàn)室生物安全等級(jí)而設(shè)計(jì)的，是目前世界上最高安全防護(hù)等級(jí)的安全柜，用于操作危險(xiǎn)度4 級(jí)的微生物材料，適用于高風(fēng)險(xiǎn)的生物試驗(yàn)。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(gè)高效過(guò)濾器過(guò)濾，排風(fēng)則經(jīng)過(guò)兩個(gè)高效過(guò)濾器過(guò)濾或通過(guò)一道高效過(guò)濾器過(guò)濾再經(jīng)焚燒處理。Ⅲ級(jí)生物安全柜由一個(gè)外置的專(zhuān)門(mén)的排風(fēng)系統(tǒng)來(lái)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(duì)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)壓不低于120 Pa）。人員通過(guò)與柜體密閉連接的手套在安全柜內(nèi)實(shí)施操作，俗稱(chēng)手套箱(Golve box)，可以將幾個(gè)手套箱連在一起以增大工作面積，試驗(yàn)品通過(guò)雙門(mén)的傳遞箱進(jìn)出安全柜以確保不受污染。

圖 Ⅲ級(jí)生物安全柜

選用Ⅲ級(jí)生物安全柜的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求：

1 高效過(guò)濾器

安全柜里所使用的高效過(guò)濾器一定要有足夠的過(guò)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(duì)過(guò)濾器進(jìn)行測(cè)試，以確保它們?cè)诎惭b后是無(wú)泄漏的。因?yàn)?，過(guò)濾器是非常脆弱的材料（甚至落地或輕微碰撞就會(huì)損壞），所以，在運(yùn)輸和裝卸的過(guò)程中保證過(guò)濾器材不受損壞是非常重要的。同樣的原因，過(guò)濾器應(yīng)該在生物安全柜所安置的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(lái)自實(shí)驗(yàn)室的進(jìn)氣流必須是從安全柜前窗開(kāi)口處各個(gè)位置徑直流向安全柜的進(jìn)風(fēng)格柵。這一點(diǎn)應(yīng)該是從設(shè)計(jì)一開(kāi)始應(yīng)該考慮到，并且每臺(tái)安全柜都應(yīng)該在工廠組裝完畢后都經(jīng)過(guò)了氣流方向測(cè)試。② 氣流速度：安全柜的氣流速度一定要處在一個(gè)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(yàn)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(duì)其生產(chǎn)的所有型號(hào)安全柜進(jìn)行氣流測(cè)試以確定最佳值，并提供給用戶(hù)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(xiǎn)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(cè)試，是EN 12469：2000中所使用的物理測(cè)試方案KI-discus 測(cè)試。需要注意的是，一臺(tái)生物安全柜也許可以通過(guò)所有的氣流測(cè)試，但不一定能通過(guò)污染控制性能測(cè)試。

KI-Discus測(cè)試被認(rèn)為是歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12469優(yōu)于NSF49的一項(xiàng)測(cè)試，因KI-Discus測(cè)試是這個(gè)方面唯一可以當(dāng)場(chǎng)驗(yàn)證安全柜污染控制性能的測(cè)試。不像針對(duì)常規(guī)人員保護(hù)的微生物挑戰(zhàn)測(cè)試只可以提供Pass/Fail結(jié)果，KI-Discus測(cè)試可以測(cè)量直觀的APF指數(shù)（Aperture Protection Factor）來(lái)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(guò)10,000，也就是安全柜中逃逸的微粒比例需要低于萬(wàn)分之一。

4 柜體的氣密性

整個(gè)柜體應(yīng)該耐壓，氣密性好，確保任何生物危險(xiǎn)因子不會(huì)通過(guò)接口或縫隙泄漏出去，例如，雖然過(guò)濾器具有很高的過(guò)濾效果，但是有些生物安全柜的設(shè)計(jì)的問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致污染物繞過(guò)過(guò)濾器，經(jīng)過(guò)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(dòng)態(tài)柜體設(shè)計(jì)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(huì)經(jīng)過(guò)過(guò)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(cè)試的失敗。由于安全柜是由多部件組合而成的設(shè)備（超過(guò)100個(gè)部件），所以，保證這些零部件的精密性對(duì)于廠家來(lái)說(shuō)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(gòu)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(cè)。

6 電子和機(jī)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(jì)上防止機(jī)械傷害的產(chǎn)生，例如，要防止對(duì)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(xiǎn)物質(zhì)的傷害。同樣的，生產(chǎn)商也需要注意設(shè)計(jì)符合電子安全，以保護(hù)操作人員。

7 氣流控制和警報(bào)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(bào)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(gè)準(zhǔn)確和靈敏的氣流報(bào)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(cè)試和驗(yàn)證

從上面可以看出，安全柜不僅要從設(shè)計(jì)上注意操作的安全需求，也許要進(jìn)行許多物理檢測(cè)，以確保安全柜能滿(mǎn)足安全需求。這些測(cè)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(cè)試是一門(mén)精密學(xué)科，橫跨了很多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域（氣溶膠的產(chǎn)生、光強(qiáng)測(cè)定、氣流流速測(cè)定、定向流驗(yàn)證、污染控制性能測(cè)試等等）。

9 總結(jié)

生物安全柜一個(gè)性能參數(shù)的降低會(huì)危害到整個(gè)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(guó)際認(rèn)證，這兩種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全柜性能分級(jí)、安全性能檢測(cè)都有詳細(xì)的說(shuō)明和要求。安全柜標(biāo)準(zhǔn)對(duì)規(guī)范安全柜市場(chǎng)，保護(hù)研究人員起到重要的作用。選購(gòu)Ⅲ級(jí)生物安全柜時(shí)，除了了解安全柜各項(xiàng)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(gòu)買(mǎi)的安全柜是否獲得過(guò)以上兩項(xiàng)最主要的國(guó)際安全柜認(rèn)證，選購(gòu)時(shí)要求廠家出示必須是由獨(dú)立、合法的安全柜認(rèn)證機(jī)構(gòu)所簽署的獨(dú)立檢測(cè)報(bào)告。

參考資料：

[1] 生物安全柜（YY0569—2005）（2005.7.18）國(guó)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(guó)建設(shè)部發(fā)布.

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