生物安全和生物安全柜指南

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1、ESCO生物安全和生物安全柜指南生物安全和生物安全柜指南引言作为生物安全柜使用指南，本手册提供有关生物安全和生物安全柜的基本知识。同时，本手册由具有多年工作经验的微生物学家，工程师以及生物安全柜用户共同协作编制而成，其内容准确，可被广泛使用。I. 生物危害和生物安全等级生物危害一词是由“生物学的”和“危害”两个词的缩写构成。其定义为: “一个或其中部分具有直接或潜在危害的传染因子，通过直接传染或者破坏周围环境间接危害人，动物以及植物的正常发育过程”。生物安全水平(1-4级)是由美国疾病预防控制中心(CDC)和国家健康研究院(NIH) 共同颁布，涉及实验室操作规范与技术，安全设备与设施的综合规章

2、制度。本手册涉及的所有生物安全等级均对应于相应的由传染性生物因子或实验室活动引起的生物危害。一级生物安全水平实验室结构和设施、安全操作规程、安全设备适用于对健康成年人已知无致病作用的微生物，如用于教学的普通微生物实验室等。实验室一般不需要进行防污染设计，而且无需与建筑物的一般通道隔离。实验室工作人员经过特殊培训，并且由微生物或相关科学领域受过专业训练的科学人员领导下进行工作。 一般不需要使用生物安全柜。二级生物安全水平实验室结构和设施，安全操作规程，安全设备适用于对人或环境具有中等潜在危害的微生物。与一级生物安全水平相比，二级生物安全水平的不同之处在于：a)实验室工作人员必须在处理致病因子方面

3、受过特殊训练，而且要有科研人员直接领导b)必须经过管理人员的批准才能进入实验室c)对极易污染的物品要高度警惕d)对容易产生气溶胶的操作要在生物安全柜或是其他防感染设备内进行，并且要严格按照正确的操作步骤进行操作。强烈推荐在此类实验室中使用一级和二级生物安全柜。三级生物安全水平实验室结构和设施，安全操作规程，安全设备适用于主要通过呼吸途径使人传染上严重的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素，通常已有预防传染的疫生物安全和生物安全柜指南苗。实验室设计的重心在保护工作人员在受感染区域，人群或是暴露在气溶胶范围内免受细菌的侵害。此类实验室必须使用一级或二级生物安全柜。四级生物安全水平实验室结构和设施、安

4、全操作规程、安全设备适用于对人体具有高度的危险性，通过气溶胶途径传播或传播途径不明，目前尚无有效的疫苗或治疗方法的致病微生物及其毒素。实验室工作人员都是经过精心挑选，能够处理极为有害的传染因子。他们熟知标准和一般的操作，防感染设备以及实验室设计特征。实验室工作人员在受过专业训练的资深科学家指导下进行工作。工作人员必须经过实验室管理人员的同意进入实验室。实验室的建立要么与一般建筑物完全分开，要么建在一般建筑物内部的一个控制区域。实验室必须配备专业设施操作手册并且使用三级生物安全柜。摘自 : Biosafety in Microbiology and Biomedical Laboratories

5、, U.S. Department of Health and Human Services, HHS publication (CDC) 99-8395, 4th ed. April 1999. p 11-14.生物安全和生物安全柜指南生物安全水平易感染因子举例操作和技术安全设备(初级防护)安全设施(二级防护)1不会导致健康工作者或 动物致病的细菌，真 菌，病毒以及寄生虫等 生物因子枯草芽孢杆菌，狂犬病毒，大肠杆菌标准微生物实验不需要需要安装开放式水槽2能引起人或动物发病的 生物因子。主要通过肌 肉注射，食物摄取以及 粘膜接触进行传染麻疹病毒，沙门氏 菌，弓形虫，乙型肝 炎病毒1级生物安全水

6、平的相关内容再加 上： -限制无关人员进入实验室 -生物危险警告标示 -“锐器”警告 -生物安全手册 (定义所有需要处理 的污染物和化学品监测政策) -必要的呼吸防护初级防护： 一级，二级或是其他物理防污染设备用于可 能导致外溅或者产生可感染性气溶胶的生物 因子操作BSL-1相关安全设施以及 高压灭菌器3本土的或外来的可能导 致气溶胶的传播，致病 甚至致命的生物因子结核分枝杆菌, 圣路 易脑炎病毒, 伯氏考 克斯体, 炭疽芽孢杆 菌 (生成阶段)BSL-2的所有操作和技术以及： 非相关人员不得进入实验室 对废弃物进行去污处理 对实验室防护服进行去污处理 抽取实验室操作人员的血清样本初级防护：

7、一级，二级生物安全柜或其他物理防污染器 材用于所有开放式生物因子操作 个人防护设备： 实验室防护服，手套，必要的呼吸防护BSL-2安全设施以及： 与公共走廊分隔 自动连锁装置，双门结构 设计 外排气体不能循环负压实 验室4高危险/外来的对生命 造成严重威胁的生物 因子。 以雾状传导的污染物或 者其他以不可知的传染 方式传播生物因子伊波拉萨伊病毒， 辛诺柏病毒, 裂谷 热病毒BSL-3的相关操作和技术再加上 - 进入实验室前穿戴防护服 - 离开实验室时沐浴 - 将所有的物品进行去污处理后再 离开实验室初级防护： 所有的操作步骤必须包括3级，1级或者2级 生物安全柜操作步骤，工作人员个体防护， 供

8、气以及正压防护服的要求BSL-3相关安全设施以及： 与一般建筑物分开/或者建 筑物内单独区域 专用供气排气及去污系统 微生物和生物化学实验室制 定的其他要求摘自: Biosafety in Microbiology and Biomedical Laboratories,U.S. Department of Health and Human Services, HHS publication (CDC) 99-8395, 4th ed. p 52-53.图表1：生物安全水平与易感染物质生物安全和生物安全柜指南表2：生物安全柜级别安全柜类型进气流速度V (m/s)循环气体 (%)外排气体 (%)

9、周围压力控制 排风选择生物安全水平IUS:0.38 EN:0.700 100 外界空气 室内/安全管1, 2 & 3II A1US:0.38 EN:0.4070 30 外界空气 室内/套管1, 2 & 3II A2US:0.50 EN:0.4070 30 负压 室内/套管1, 2 & 3II B1US:0.50 EN:0.4030 70 负压 安全管1, 2 & 3II B2US:0.50 EN:NA0 100 负压 安全管1, 2 & 3摘自 : Laboratory Biosafety Manual. Second Edition (revised). Interim guidelines

10、. World Health Organization. p32.II. 生物安全柜“biological safety cabinet”与“biosafety cabinet”被广泛用来描述一系列配备HEPA过滤器，用于个体防护或是个体与产品防护相结合的抗感染设备。上述两个术语只适用于那些设计结构，气流速度和方式以及风机排气系统都同时满足1级，2级和3级生物安全标准的设备。生物安全柜的主要国际标准：美国标准 NSF 49:2002欧洲标准 EN 12469:2000澳大利亚标准 AS 2252日本标准 JIS K 3800:2000生物安全和生物安全柜指南一级生物安全柜 一级生物安全柜是市面

11、上所见的设计最简单，最基本的一类生物安全柜。微生物操作时产生的气溶胶混合外界空气进入安全柜，经过滤系统将粉尘颗粒或是感染因子过滤，最后将干净无污染的气体排到外界环境中。过滤系统通常包含预过滤器和HEPA(高效空气过滤)过滤器。虽然一级安全生物柜能够确保操作人员和环境免受危害，但是它不能确保实验中使用的样品不会被实验室内的空气所污染。当然，也不能完全排除交叉感染的可能性。因此，一级生物柜的使用范围极为有限，而且此类生物安全柜已经落后于现代生物安全水平的防护需要。所有一级生物安全柜都可以对达到生物安全水平一，二，三级的微生物因子操作中使用。二级生物安全柜同一级生物安全柜一样，气体也是从外部流入二级

12、生物安全柜，通常称为进流。进流能够防止微生物操作时产生的气溶胶从安全柜前面操作窗口逃逸到实验室内。然而，它们不同于一级生物安全柜之处为，只让经HEPA过滤的(无菌的)空气流过工作台面。内置风机将空气经前面的开口引入安全柜内并进入前面的进风格栅。因此没有经过过滤器过滤的空气不会直接进入工作区，从而保护安全柜内部存放的样品和仪器不被外界空气所污染。二级生物安全柜的一个独有特征就是由垂直层状薄片的(无定向的)HEPA过滤器过滤后，再安全柜内部形成向下流动的气流。气流不断地冲能可产生空气传播感染的安全柜内部，从而避面存放在柜体内的样品受到感染。这样的气流被称作下沉气流。不同型号的二级生物安全柜的主要区

13、别在于：排气的比例以及气体经过空气高压再循环的比例不同。另外，不同的二级生物安全柜具有不同的排气方式：有的安全柜将空气过滤后直接排到室内，有的是通过连接到专用通风管道上的套管或通过建筑物的排风系统排到建筑物外面。除了以上所提及的不同之外，所有的二级生物安全柜同1级生物安全柜一样，能够保护操作人员和实验室环境免受危害。另外，二级安全柜也能够保护产品样本在微生物操作过程中免受污染。二级生物安全柜可以在一，二，三级生物安全水平的生物因子操作中使用。生物安全和生物安全柜指南二级A型（A1/A2)生物安全柜二级A型生物安全柜是使用最为普遍的2级生物安全柜。同时，它也是各类型生物安全柜中最受欢迎的生物安全

14、柜。30%的空气经过一般空气压力排到房间或是外面，70%的空气在将经过供风HEPA过滤器重新返回到生物安全柜内的操作区域。A型安全柜排出的气体重新排入实验室，它们可能含有正气压形成的污染源。当在微生物操作过程中需要添加有毒化学品的时候，此类生物安全柜不能被使用。排气HEPA高效过滤器只能消除空气气溶胶的危害，而不能过滤掉化学毒雾。二级A1型安全柜周边的压强高于周围环境的压强，这与二级A2型负压相比，安全性相对较低。一旦正压区域出现泄漏，泄漏的气溶胶将被负气压再次吸进负气压区域，不会造成外界空气污染。为了安全，A1型生物安全柜的设计已经过时。就A2级生物安全柜而言，大约70%的空气经正向压力重新

15、回到生物柜内的操作区域，而剩余的30%则经过排风过滤器进入房间内或被排到外面。二级B型生物安全柜Fig 2. 二级A2型 安全柜 Class II Type A2A型和B型生物安全柜的主要区别在于：B型安全柜必须安装外接风机，并且气体通过导管建筑物的排风系统直接排到实验室外。如果没有外接风机，安全柜的内部风机会将工作区内的空气（和微生物因子）经过前台操作人员，吹向操作人员的脸上，从而导致极为危险的状况。此类安全柜不能算作性能平衡的安全柜，因为内置的风机只能产生下沉气流，安全柜的工作还依赖外接风机产生进流。生物安全和生物安全柜指南对于所有B型生物安全柜，可以考虑在风机的排气出口端和建筑物排气端口

16、之间安装空气净化系统，用以中和稀释排气中的化学毒雾，从而加强安全柜的环保性能。虽然B型生物安全柜在对进行化学物品操作时被广泛使用，但是从理论上说，它的安全水平相对于A型安全柜已经大大提高。通过将空气直接排到外界环境，它们提供更为妥善的安全防护，尤其是当HEPA高效过滤器出现故障时。二级B1型生物安全柜二级B1型生物安全柜最早由美国国家癌症研究中心指定。70%的空气经普通高压外排，而剩余的30%的空气在安全柜操作区域内循环使用。B1型安全柜具有独特的排气性能，即在安全柜操作内靠近后墙位置工作时，它可以停止气体的再循环。当空气循环时，如果要在微生物操作过程中添加有毒化学品，这些有毒化学品必须是在不干扰实验的情况下被使用。二级B2型生物安全柜 二级B2型生物安全柜，所有流入和下沉气流都经过HEPA过滤器过滤后直接排到外界环境，在安全柜内部没有再循环的气体。因为没有循环气体，所以B2型生物安全柜适用于任何需要有毒化学品作为添加剂加入微生物操作的试验。理论上，即使HEPA过滤系统停止正