选择二级生物安全柜存在的问题和遵从的基本原则

选择二级生物安全柜存在的问题和遵从的基本原则

在复杂而有效的病原微生物实验室中，为了给有生物危害的工作提供一个理想和安全的工作环境，必须特别注重感染性病原微生物气溶胶对实验室环境的污染和扩散，即控制环境污染。在病原微生物实验室生物安全中，已经将环境污染控制作为对人员和实验对象保护的基本要求。控制实验室环境污染的主要方法有：一是感染性气溶胶与工作人员的隔离；二是控制实验室感染性材料工作区域内通风的方法、流量和方向。人员与感染性物质或气溶胶的隔离是实验室生物安全要素，通过适当选择和使用生物安全柜（biological safety cabinet，BSC）等安全设备，能够将实验室工作人员暴露于感染性病原微生物气溶胶的危险程度减小到小。
1　生物安全柜类型和工作原理
　　在微生物实验室使用的生物安全柜（biological safety cabinet，BSC）有三个级别，即Ⅰ级BSC、Ⅱ级BSC和Ⅲ级BSC。前开式的Ⅰ级BSC、Ⅱ级BSC是主要的防护屏障，在使用良好的微生物操作技术前提下，它们能够对工作人员和环境提供显著的防护水平；Ⅱ级BSC对在其中操作的材料（例如：细胞培养、血液等）也有保护和防止污染的作用；Ⅲ级BSC是一个密闭的袖套箱，同样具有保护人员、试验对象和环境的功能，更多的情况是在动物感染试验中使用。BSC基本参数见表1。
 

表1　Ⅱ级生物安全柜之间的差异
 
　　在美国，Ⅱ级生物安全柜的设计、结构和性能标准应该符合NSF49的要求；在欧洲，Ⅱ级生物安全柜的设计、结构和性能标准应该符合EN12469的要求；中国2005年已经颁布了生物安全柜的行业标准YY0569－2005《生物安全柜》，也就是说，今后国内企业生产生物安全柜应符合YY0569－2005《生物安全柜》的要求。
　　Ⅱ级生物安全柜在设计上不但能提供个体防护，而且能保护工作台面的物品不受房间空气的污染。它们不同于Ⅰ级生物安全柜之处在于只让经HEPA过滤器过滤的（无菌的）空气流过工作台面。Ⅱ级生物安全柜可用于操作2类和3类风险组的传染性材料。在使用正压服的条件下，Ⅱ级生物安全柜也可用于操作4类风险组的传染性材料（见图1～3）。

图1 Ⅱ级A1型BSC原理图
A：前开口，B：可视窗，C：排风HEPA过滤器，D：后面的压力排风系统，E：供风HEPA过滤器，F：风机。

图2 Ⅱ级A2和B1型BSC原理图
A：前开口，B：可视窗，C：排风HEPA过滤器，D：供风HEPA过滤器，E：负压压力排风系统，F：风机，G：用于送风的HEPA过滤器。安全柜需要有与建筑物排风系统相连接的排风接口。

图3 Ⅱ级B2型BSC原理图
A：前开口，B：可视窗，C：排风HEPA过滤器，D：供风HEPA过滤器，E：负压压力排风系统，F：风机，G：用于送风的HEPA过滤器。安全柜需要有与建筑物排风系统相连接的排风接口和送风口。
 
　　根据结构、气流动力学和排气系统的特点，Ⅱ级BSC又可以分为A1型、A2型、B1型和B2型。由于Ⅱ级A1型BSC内的空气是在柜内循环的，排出的空气又进入实验室的空间，因此，Ⅱ级A1型BSC适合于没有挥发或有毒的化学物质和放射性物质的工作；Ⅱ级B型生物安全柜内的污染空气经过滤器过滤后，通过管道系统部分或全部排出实验室，因此，Ⅱ级B型生物安全柜适合于某些挥发或有毒的化学物质和放射性物质的工作（见表2）。

表2　根据不同保护类型对生物安全柜的选择
 
　　综上所述，Ⅱ级BSC内的污染空气通过下列方式排出：（a）先经安全柜的HEPA过滤器排到实验室中，然后再通过实验室排风系统排到建筑物外面；（b）通过实验室排风系统的HEPA过滤器排到建筑物外面；（c）直接经安全柜的HEPA过滤器排到建筑物外面。HEPA过滤器可以装在生物安全柜的压力排风系统里，也可以装在建筑物的排风系统里。
2　Ⅱ级生物安全柜选择中存在的一些问题
2．1　不了解Ⅱ级BSC的性能，误认为型别越高越好
　　Ⅱ级BSC分为A1型、A2型、B1型和B2型四个型别（差异见表1），它们对微生物气溶胶的防护性能是一样的。根据国内外和世界卫生组织的相关要求和标准，微生物和生物医学实验室的生物安全防护等级（Biosafety level， BSL）的要求，可以分为BSL-1实验室、BSL-2实验室、BSL-3实验室和BSL-4实验室，其中BSL-1实验室防护等级低，BSL-4实验室防护等级高。BSL-1实验室一般选择I级BSC和Ⅱ级A1型BSC；BSL-2实验室一般选择Ⅱ级BSC分为A1型、A2型、B1型的三种BSC；BSL-3实验室和防护服型BSL-4实验室一般选择Ⅱ级BSC分为A2型、B1型、B2型的三种BSC。
　　但是，目前国内许多BSL-2实验室在选择Ⅱ级BSC时，都选择Ⅱ级B2型BSC。选购者认为在BSL-2实验室中使用Ⅱ级B2型BSC，生物安全防护更好。其实不然，所有Ⅱ级BSC的生物防护性能（人员保护、样品保护和交叉污染）是一致的，不存在越高越好的问题。正常情况下，Ⅱ级BSC的使用寿命为5年，如果使用这种全新风的Ⅱ级B2型BSC，其使用寿命将大大地缩短；此外，频繁更换粒子过滤器（HEPA），也将严重影响工作。
2．2　没有考虑实验室工作的性质
　　Ⅱ级BSC的A1型、A2型、B1型和B2型四个型别，对微生物气溶胶的防护性能是一样的，对化学试剂、放射性物质等物质的气溶胶或蒸气的防护性能存在着一定的差异（见表3）。

表3  Ⅱ级生物安全柜防护特征比较
 
　　有些微生物实验室、生物医学实验室在选择Ⅱ级BSC时，如果不考虑工作性质，仅考虑价格等非性能因素，是片面的，购置的Ⅱ级BSC为必满足工作的需要，或造成经费的浪费。
2．3　没有考虑实验室设施的状况
　　目前，国内微生物实验室和生物医学实验室，购置Ⅱ级BSC的实验室主要于BSL-2实验室和BSL-3实验室。但许多BSL-2实验室购置单位的实验室设施在建造时，没有考虑到给Ⅱ级BSC预留的位置和排风管道和室内空气净化系统。有的实验室在购置Ⅱ级BSC时没有考虑设施的问题，Ⅱ级BSC买回来后，没有合适的放置位置，或没有排风管道的位置，有额外花一笔经费改造实验室。
2．4　没有与实验室工作人员沟通
　　微生物实验室和生物医学实验室在购置Ⅱ级BSC时，没考虑实验室工作人员的素质，对Ⅱ级BSC的工作原理和防护性能是否了解，如何使用和维护等，仅凭Ⅱ级BSC销售商或生产厂家的介绍或推荐，进行选购。其结果是，买回来的Ⅱ级BSC不是自己想要的，或不能*工作的需要。有的Ⅱ级BSC的操作较为复杂，工作人员不会操作，甚至因误操作，导致Ⅱ级BSC在不正常的状态下工作，导致意外的事故发生。
3　选择Ⅱ级BSC遵从的基本原则
3．1　实验室危害评估
　　无论是微生物实验室，还是生物医学实验室；无论是BSL-2实验室，还是BSL-3实验室，在选择和购置Ⅱ级BSC之前，应根据实验室开展的研究工作的性质，进行实验室危害评估。实验室危害评估包括：病原微生物的危害评估、放射性核素的危害评估和挥发性有毒化学试剂的危害评估。在实验室危害评估的基础上，主要根据所需保护的类型来选择适当的生物安全柜：实验对象保护、对于1～4类危险组微生物的个体防护、暴露于放射性核素和挥发性有毒化学试剂时的个体防护、或上述各种防护的不同组合。表2和3列出了每一种防护类型所推荐的生物安全柜。
　　所有可能使致病微生物及其毒素溅出或产生气溶胶的操作，都必须在生物安全柜内进行。不得用超净工作台代替生物安全柜。在必要时，实验室还应配备其他安全设备，如设置配有排风净化装置的排气罩等，或采用其它不使致病微生物逸出，才能确保其安全。
　　通常Ⅱ级A型BSC是用于不涉及有害化学品的日常的微生物实验； Ⅱ级B型BSC是为了更好的除去有害气体、烟尘或限制其扩散的生物研究。为此，选Ⅱ级A型BSC，还是Ⅱ级B型BSC的关键：不是取决于病原微生物的因素，而是操作人员是否会用到挥发性的有害物质或放射性物质的因素来决定的。操作挥发性或有毒化学试剂时，不应该使用Ⅱ级A1型及A2型生物安全柜，Ⅱ级B1型BSC可用于操作少量挥发性化学试剂和放射性核素，Ⅱ级B2型BSC也称为全排放型安全柜，在需要操作大量放射性核素和挥发性化学试剂时，必须使用Ⅱ级B2型BSC（见表3）。因而，在选用Ⅱ级BSC时必须综合考虑，即要满足实际工作需求，又能达到安全的目的。
3．2　应考虑实验室设施的结构特征
　　有些实验室没有预留专门的排风管道，或其他管道；有的实验室是中央空调送风系统，实验室房间天花板上有固定的送风口；有的实验室空气的补充是通过开窗或开门来实现的，因此，在选择和购置Ⅱ级BSC时，应充分考虑和分析这些因素，选择合适的Ⅱ级BSC。
3．3　应考虑Ⅱ级BSC使用时消毒的简捷性
　　Ⅱ级BSC在每天使用完毕后，都应进行工作区域表面消毒，消毒时应能够保证工作人员的手臂能够方便地伸到工作区的各个角落，进行消毒处理。
3．4　应考虑Ⅱ级BSC工作时的噪音问题
　　因为，Ⅱ级BSC是实验室生物安全的道防护屏障，有时工作人员要在Ⅱ级BSC中工作很长时间。因而，Ⅱ级BSC的噪音大小非常重要，应尽可能选择噪音小的Ⅱ级BSC。