1、生物安全柜的选型及安装要求

(1)Ⅰ级生物安全柜适用于操作样品不需要进行特殊保护的微生物操作;

(2)Ⅱ级生物安全柜使用的最为广泛,其可提供对操作者、实验样品和环境的综合性防护,主要用于临床、诊断、教学和对群体中出现的与人类严重疾病有关的广谱内源性中度风险生物因子进行操作的实验,如乙型肝炎病毒、人类的免疫缺陷病毒、沙门氏菌属等,其中Ⅱ级B1型安全柜可用于操作少量挥发性化学试剂和放射性核素,全排型的II级B2型安全柜还可以用于以挥发性有毒化学品和放射性核素为辅助剂的微生物实验,但是需要注意,II级B2型安全柜排风量较大,在选用时须保证实验室有足够的补偿送风,否则会导致实验室出现较大负压,并可能导致安全柜窗口吸入风速过低,引起报警并严重降低其生物安全性,此外,从经济节能角度来看,II级B2型安全柜排风量较大,其耗能要高于II级A型安全柜。

需要特别指出的是,Ⅰ、Ⅱ级生物安全柜主要是靠操作窗口吸入的负压气流或垂直下降气流形成的气流屏障起到保护人员或操作样品的作用,但这种由气流作用形成的局部隔离环境并不是绝对安全的。主要体现在以下几个方面:

①Ⅰ、Ⅱ级生物安全柜均靠从操作窗口吸入气流形成负压气流屏障,一旦生物安全柜停止运行或故障,这种气流的隔离作用就不复存在,若安全柜处理危险度很高的病原体或化学物质会存在外逸风险;

②对于在Ⅰ、Ⅱ级生物安全柜操作窗口进行操作的实验人员应尽量减少手臂在安全柜内的大幅度的动作或者频繁的进出动作,这也会扰动安全柜窗口吸入气流,削弱安全柜的气流屏障作用;

③对于附着于手或者器具上的病原体,这种气流隔离作用也会失效;

④空气中的气体成分可以穿透高效过滤器,所以非全排型的Ⅰ、Ⅱ级生物安全柜由于有循环风的存在,并不适合进行高浓度的危险气体物质操作。

(3)Ⅲ级生物安全柜可以最高程度的保护操作人员和外部环境,同时兼顾保护安全柜内实验物品。Ⅲ级安全柜适用于操作危险度4级的病原微生物或感染动物。

综上,在进行生物安全柜的选型时必须综合考虑实验操作对象的性质类别、安全防护需求、实验室本身状况以及经济节能的需求,使其既能满足实际实验工作的需求又能达到安全的目的。

生物安全柜是否正确的安放也同样影响安全柜的防护性能,理论上应按照实验室操作工艺流程来确定生物安全柜的安装位置。安全柜的安装位置一定要注意实验室内气流。

(1)生物安全柜一般设于实验室内排风口附近,使安全柜周围的气流不致回流到室内洁净区域;

(2)为了不影响安全柜前窗操作口的流入气流,安全柜不要设置在气流激烈变化和人走动多的地方,在进行安全柜实际现场检测时,仍然发现个别安全柜由于实验室空间的限制安装在实验室送风口下面,送风气流影响安全柜前窗操作口的流入气流甚至有破坏前窗操作口气流的屏障作用而导致安全柜操作台面洁净度不合格的情况发生;

(3)如果实验室有窗户,应时刻处于关闭状态;

(4)考虑到生物安全柜的日常清洁、维修方便或进行电气安全测试,在空间允许条件下安全柜周围应至少预留300mm的距离。

Ⅰ级及ⅡA型安全柜设计的外排气流通常返回实验室而不必向外部排风,室内循环方式的优点在于安全柜容易安置、减少空调系统负荷、安全柜的启停对对实验室内气流的影响也较小,且不用接外排风管也便于室内设备的移动,但是在操作化学物质时应外接排风管道向室外排风。因此,生物安全柜的排风管道设置方式根据使用要求可分为密闭式和开放式两种。

(1)所谓密闭式即用密闭管道连接的方式将安全柜的排风全部排入排风管道;

(2)开放式是排风管道和安全柜排风口之间采用非密闭连接形式,这种方式排风管道的排风量远大于安全柜的排风,使安全柜和室内同时向外排风,并且由于采用非密闭式连接,安全柜的启停对排风管道内总的排风量影响不大,所以对室内气流状态影响也不大;

(3)ⅡB型安全柜的排风须采用密闭式连接方式,不允许向实验室内排风;

(4)当实验室内安全柜采用密闭式连接方式向排风管道内排风时,通风空调系统和自控系统的设计应考虑安全柜排风引起的变风量影响。

2、生物安全柜的现场性能验证

(1)生物安全柜在运输过程中可能引起易损部件损坏,如高效过滤器在运输、安装等过程中极易受到损坏;

(2)长期动力通风及频繁消毒也会导致高效过滤器发生泄漏,故需要对高效过滤器进行安装后的完整性测试,即安装后的现场原位检漏测试;

(3)对于全排型的Ⅲ级生物安全柜、II级B2型生物安全柜,一般都需要和实验室空调系统相匹配,尤其II级B2型生物安全柜排风量很大,对实验室的风量平衡影响很大,这都需要和空调系统进行整体的现场调试才能满足安全柜的运行要求;

(4)生物安全柜虽然在出厂前已进行出厂合格检验,但从实际现场检测情况来看,具体到每一台生物安全柜,其送/排风的平衡、垂直气流流速、窗口进风气流流速、手套口风速、气流流向等往往都需要在现场进行调试才能满足要求。

现场检测性能参数主要包括:垂直下降气流风速、窗口进风气流流速、洁净度、噪声、照度、送风高效过滤器检漏、排风高效过滤器检漏、安装距离、气流模式、Ⅲ级生物安全柜运行时与实验室间的负压、手套口风速、Ⅲ级生物安全柜箱体严密性测试等。根据美国经验,没有进行以上现场检测项目的生物安全柜,常有60%出现问题,从现场实测情况来看,以上现场检测项目均有不合格情况存在。

(1)噪声:生物安全柜噪声超标情况比较普遍,国产或进口生物安全柜都普遍存在这一状况,其中一部分是由于安全柜风速过大导致、一部分是安全柜风机本身噪声过大导致,且II级B2型安全柜噪声超标情况要高于II级A2型安全柜,虽然噪声对生物安全没有直接影响,但对实验操作人员为有一定干扰,主要影响实验操作人员舒适性。

(2)照度:生物安全柜照度不足情况并不多,工作台面照度不足会影响操作人员的舒适性,同时也影响操作人员操作准确性。

(3)洁净度:即安全柜操作面的含尘浓度,洁净度不合格会导致操作材料的污染,进而影响实验结果准确性,洁净度不合格往往是由这几个方面导致:送风高效过滤器老化破损、高效过滤器运输或安装过程中损坏、高效过滤器边框安装不严存在泄漏、生物安全柜垂直气流流速过小不能充分净化工作区、生物安全柜窗口进风气流过大或实验室送风口设置在生物安全柜上方,导致实验室内未净化气流穿越生物安全柜工作区。

(4)送风高效过滤器原位检漏:送风高效过滤器是维持生物安全柜洁净度的关键部件,若过滤器出现损坏或过滤器安装不严均可能导致操作工作面洁净度不合格,进而导致操作材料的污染,影响实验结果准确性,实际检测中送风高效过滤器均有损坏或边框安装不严的情况出现。

(5)垂直下降气流流速,实验样品的安全性主要通过垂直下降气流来保证,相关标准中要求0.2m/s~0.4m/s,如果过低则达不到带走操作过程中产生的生物气溶胶的作用,同时在进行实验操作时对污染的抗干扰性会较差,甚至发生实验材料间的交叉污染,过大可能会引起安全柜内气流外逸。相关标准中在规定垂直下降气流风速的同时,也规定了垂直下降气流的不均匀度,要求各测点气流流速与平均风速间偏差不超过±20%或0.08m/s,气流的不均匀度过大会减弱安全柜防止实验样品间交叉污染的能力,此外气流不均匀度过大也可能导致安全柜内局部产生气流涡流。

(6)气流模式,通过发烟法可以直观的看到生物安全柜的气流流向,即使安全柜气流流速满足要求,仍可能出现由于结构设计不合理或流速不均衡导致气流模式不符合要求的情况出现,如操作窗口气流外逸或有气流穿越工作区等。

(7)窗口进风气流流速,生物安全柜对操作人员的保护主要是通过从前窗吸入气流形成负压防止安全柜内气流外逸来实现的,相关标准中要求不低于0.4m/s或0.5m/s,如果过低可能导致安全柜操作时产生的危险气溶胶外逸,进而对操作人员和实验室环境产生危害,过大则会导致实验室内未净化气流穿越安全柜工作区,引起操作材料被污染的风险。

(8)排风高效过滤器原位检漏,排风高效过滤器是生物安全的重要保障,也是生物安全柜形成一级隔离屏障的重要组成部分,在各个安全柜相关标准中都明确规定生物安全柜的排风必须经过排风高效过滤器过滤后才能排放到环境中。如果排风高效过滤器出现泄漏可导致生物危险因子外逸到实验室或室外环境中,进而对操作人员和环境产生危害。和送风高效过滤器的情况相同,在实际检测过程中也有过滤器破损或边框安装不严的情况出现。

(9)Ⅲ级生物安全柜箱体严密性,柜体严密性是Ⅲ级生物安全柜物理隔离的重要组成部分,也是现场检测的重要指标。Ⅲ级生物安全柜在正常运行时处于负压运行状态,一般不会出现危险生物气溶胶的外逸,但是安全柜或排风系统如果突然故障导致停机,这种负压作用形成的屏障作用将会消失,而良好的柜体气密性可以保证突发状况下的物理隔离,最大程度的防止危险生物气溶胶外逸。目前,柜体气密性的现场检测方法通常采用压力衰减法。

(10)Ⅲ级生物安全柜运行时柜体内负压,Ⅲ级生物安全柜由于用于操作危险度4级的微生物或实验动物,所以其安全防护的要求是最严格的,正常工作时内部负压值要求不低于-120Pa,负压运行实质是对柜体形成的物理防护的双重保障,负压运行可进一步保证出现意外状况,如手套破损或柜体有微小泄漏时,生物气溶胶不发生外逸。

(11)Ⅲ级生物安全柜手套口气流流速,由于Ⅲ级生物安全柜主要操作致命生物因子的生物实验,所以生物安全是其主要考虑的关键问题,Ⅲ级生物安全柜是一个负压密闭箱体,主要通过前面的橡胶手套口进行操作,在操作过程中可能出现手套意外破损或手套脱落的突发状况,在发生意外状况时操作口仍须保证一定的流入气流流速,这样可以防止危险生物气溶胶的外逸。

生物安全柜的现场检测属于静态性能验证,实际使用过程中还需要进行关键性能参数的连续监测,如高效过滤器阻力监测及报警、垂直下降气流和窗口进风气流流速监测及报警、前窗打开位置报警等。

3、生物安全柜的使用及注意事项

(1)应做好生物安全柜启动前的准备工作。

①实验操作者应提前佩戴好个人防护装备;

②安全柜开启前用75%的酒精或其它消毒剂全面擦试安全柜内的操作台面和其它平面;

③打开前操作窗至规定高度后开启生物安全柜,开启后要运行一段时间,以保证安全柜气流稳定,并将工作区空气中的污染物完全清除;

④实验开始前应将本次实验需要的所有物品擦拭干净后提前放入安全柜内,以避免在实验过程中频繁拿取物品造成安全柜气流波动;

⑤安全柜内不放与本次实验无关的物品,柜内物品摆放应做到清洁区、半污染区与污染区基本分开,操作过程中物品取用方便,且三区之间无交叉,物品应尽量靠后放置,但不得挡住回风格栅。

(2)实验操作应规范。

①正确运用微生物学实验技术;

②操作期间如果需要取出或移入物品,应尽量缓慢地移出或移入手臂,尽量减小空气的搅动,从而避免因手臂的移动破坏安全柜气流而导致危险气溶胶的逸出;

③柜内移动物品时应尽量避免交叉污染,需按照低污染物品向高污染物品移动的原则,应避免高污染物品在移动过程中对柜内产生大面积的污染;

④在实验操作时,不可打开玻璃视窗,应保证操作者脸部在工作窗口之上;在安全柜中应尽量避免使用产生振动的设备,如使用此类设备,如离心机、搅拌器等,应将此设备放在安全柜的最里侧,并在运行时停止其它的实验操作;

⑤通常来说,在安全柜内不应使用点火装置,由于火焰产生的上升热气流会影响用以保护柜内物品的垂直下降气流,火焰还会产生气流扰动,进而增加交叉污染的风险;

⑥任何洒溅在柜内的东西都应立即清除干净,并放在专用的垃圾袋中;

⑦在安全柜工作时尽量减少背后人员走动以及快速开关实验室房门,以防止干扰安全柜内气流;如果在正常状态下,安全柜报警,则应立即停止柜内的一切工作,并对报警进行检查,在查明原因并解决问题前不应再使用此安全柜。

(3)实验操作完成应妥善关闭安全柜。

①将所有的物品取出,并用75%的洒精擦拭柜内各面,关闭安全柜前再运行一段时间,以便将工作区操作过程中产生的微生物气溶胶排出,同时开启紫外线照射至少半小时以上;

②妥善处理所有实验过程中产生的废弃物,如有必要,将所有害生物废料进行高压消毒。

实验操作人员应树立生物安全意识,养成良好操作习惯,杜绝违规操作,严格遵照微生物学标准操作规程和生物安全实验室操作规程进行实验操作,同时生物安全柜的日常维护和监管工作应落实到位,建立科学的管理制度并严格执行,以确保实验室生物安全。

(聊城荣恒医疗器械有限公司)