生物安全柜分為幾級(jí)防護(hù)

   在細(xì)胞培養(yǎng)、病原微生物檢測(cè)和基因工程等實(shí)驗(yàn)操作中，生物安全柜是保障實(shí)驗(yàn)人員安全、樣品安全及環(huán)境安全的一道關(guān)鍵屏障。然而，面對(duì)市面上種類繁多的生物安全柜，不少初入實(shí)驗(yàn)室的新手會(huì)感到困惑：生物安全柜分為幾級(jí)防護(hù)？不同級(jí)別的安全柜到底能保護(hù)什么、不能保護(hù)什么？實(shí)驗(yàn)室該選哪一級(jí)別的安全柜？

   這些問(wèn)題直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)操作的安全合規(guī)性。用錯(cuò)安全柜的級(jí)別或型號(hào)，輕則造成樣品交叉污染，重則可能讓實(shí)驗(yàn)人員暴露在病原微生物氣溶膠的風(fēng)險(xiǎn)之中。本文將從防護(hù)對(duì)象、氣流原理、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以及選型思路等角度，系統(tǒng)梳理生物安全柜的分級(jí)防護(hù)體系，幫助大家建立對(duì)這一核心安全設(shè)備的完整認(rèn)知。

一、先看結(jié)論：生物安全柜共分三級(jí)防護(hù)，二級(jí)常見

   根據(jù)目前通行的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（如美國(guó)NSF49、歐洲EN12469）和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，生物安全柜分為幾級(jí)防護(hù)？答案是明確的：共分為一級(jí)（Ⅰ級(jí)）、二級(jí)（Ⅱ級(jí)）和三級(jí)（Ⅲ級(jí)）三個(gè)防護(hù)等級(jí)。其中，二級(jí)生物安全柜又進(jìn)一步細(xì)分為A1型、A2型、B1型和B2型四個(gè)子型別。

   三個(gè)等級(jí)的核心差異可以概括為保護(hù)對(duì)象的不同：

   一級(jí)生物安全柜僅保護(hù)操作人員和環(huán)境，不保護(hù)樣品。由于柜內(nèi)下降氣流未經(jīng)HEPA過(guò)濾，樣品存在被外界空氣污染的風(fēng)險(xiǎn)，目前已較少使用。

   二級(jí)生物安全柜是目前應(yīng)用最為廣泛的柜型，可同時(shí)保護(hù)操作人員、樣品和環(huán)境。不同子型之間的區(qū)別主要體現(xiàn)在氣流循環(huán)比例、進(jìn)氣流速以及化學(xué)安全控制能力上。

   三級(jí)生物安全柜為氣密的“手套箱"，提供高級(jí)別的防護(hù)，適用于操作高危病原體（如埃博拉病毒、類天花病毒等），一般用于生物安全四級(jí)實(shí)驗(yàn)室。

   一級(jí)生物安全柜：僅保護(hù)人員與環(huán)境，不保護(hù)樣品

   一級(jí)生物安全柜是較早出現(xiàn)的生物安全柜類型。它的氣流原理與實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)櫥相似，不同之處在于排氣口安裝了HEPA高效過(guò)濾器，能夠?qū)ε懦龅目諝膺M(jìn)行過(guò)濾，防止微生物氣溶膠擴(kuò)散造成污染。

   核心特點(diǎn)與氣流模式

   一級(jí)安全柜本身無(wú)風(fēng)機(jī)，依賴外接通風(fēng)管中的風(fēng)機(jī)帶動(dòng)氣流。操作者的雙臂可以從前面開口伸入安全柜進(jìn)行操作，同時(shí)通過(guò)玻璃觀察窗口觀察工作臺(tái)面的情況。柜內(nèi)氣流通過(guò)排氣口HEPA過(guò)濾后排出，從而保護(hù)操作人員不吸入柜內(nèi)的有害氣溶膠，也保護(hù)環(huán)境不受污染。

   為什么不保護(hù)樣品？

   一級(jí)安全柜的一個(gè)明顯局限，在于未經(jīng)過(guò)濾的房間空氣會(huì)通過(guò)前窗操作口直接吹到工作臺(tái)面上。也就是說(shuō)，柜內(nèi)的下降氣流并非潔凈氣流，而是直接引入的室內(nèi)空氣。因此，雖然柜內(nèi)排出的氣體經(jīng)過(guò)了HEPA過(guò)濾，但柜內(nèi)操作區(qū)的樣品無(wú)法獲得潔凈保護(hù)，存在被外界空氣污染的風(fēng)險(xiǎn)。

   正是由于不能對(duì)樣品提供切實(shí)保護(hù)，一級(jí)生物安全柜目前已較少使用。

二、二級(jí)生物安全柜：同時(shí)保護(hù)人員、樣品和環(huán)境

   二級(jí)生物安全柜是目前實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用最為廣泛的柜型，也是回答“生物安全柜分為幾級(jí)防護(hù)"時(shí)重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。它能同時(shí)為操作人員、實(shí)驗(yàn)樣品和外部環(huán)境提供三重保護(hù)，按照入口氣流風(fēng)速、排氣方式和循環(huán)方式的不同，進(jìn)一步細(xì)分為A1、A2、B1、B2四個(gè)型別。

   二級(jí)安全柜的氣流設(shè)計(jì)核心

   與一級(jí)安全柜相比，二級(jí)安全柜的設(shè)計(jì)有明顯升級(jí)。未經(jīng)過(guò)濾的室內(nèi)空氣在到達(dá)工作區(qū)域前，會(huì)被進(jìn)風(fēng)格柵俘獲，因此樣品不會(huì)受到外界空氣的污染。柜內(nèi)配備HEPA過(guò)濾器，經(jīng)過(guò)過(guò)濾的潔凈空氣以垂直層流的方式從頂部吹下，被稱為“下沉氣流"，持續(xù)保護(hù)柜內(nèi)樣品不被外界塵埃或細(xì)菌污染。

   同時(shí)，前窗操作口維持一定的進(jìn)氣流速（即“進(jìn)氣流"），形成氣幕屏障，防止操作過(guò)程中產(chǎn)生的氣溶膠從前窗逃逸，保護(hù)操作人員安全。柜內(nèi)排出的空氣也經(jīng)過(guò)HEPA過(guò)濾，保護(hù)環(huán)境不受污染。

   A1型：基礎(chǔ)款，進(jìn)氣流速0.38m/s

   A1型是二級(jí)安全柜中較早出現(xiàn)的型號(hào)。其前窗操作口氣流的流速為0.38m/s。柜內(nèi)氣流分配為70%氣體通過(guò)HEPA過(guò)濾器再循環(huán)至工作區(qū)，30%的氣體通過(guò)排氣口過(guò)濾排出。

   需要注意的是，A1型不能保證所有生物學(xué)污染的管道均為負(fù)壓狀態(tài)，或被負(fù)壓管道環(huán)繞。這意味著在管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)方面，A1型的防護(hù)能力相對(duì)有限，目前已逐漸被A2型取代。

   A2型：實(shí)驗(yàn)室主力，70%循環(huán)+30%外排

   A2型是目前臨床實(shí)驗(yàn)室和基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室中使用較廣的型號(hào)。其前窗操作口氣流的流速提升至0.5m/s，氣流分配與A1型相同——70%氣體通過(guò)HEPA過(guò)濾器再循環(huán)至工作區(qū)，30%的氣體通過(guò)排氣口過(guò)濾排出。

   A2型的一個(gè)重要特點(diǎn)是采用了負(fù)壓環(huán)繞污染區(qū)域的設(shè)計(jì)，能夠有效阻止柜內(nèi)物質(zhì)的泄漏。國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，A2型安全柜可以用于進(jìn)行微量揮發(fā)性有毒化學(xué)品和痕量放射性核素為輔助劑的微生物實(shí)驗(yàn)，但必須加裝外排管道。

   B1型：30%循環(huán)+70%外排

   B1型屬于連接排氣系統(tǒng)的安全柜，氣流分配為70%氣體通過(guò)排氣口HEPA過(guò)濾器排出，30%的氣體通過(guò)供氣口HEPA過(guò)濾器再循環(huán)至工作區(qū)。前窗氣流速度不低于0.5m/s，所有被生物污染的部位均應(yīng)保持負(fù)壓。B1型在實(shí)際應(yīng)用中相對(duì)少見，主要適用于某些特定化學(xué)兼容需求的場(chǎng)景。

   B2型：全排型，100%外排零循環(huán)

   B2型為100%全排型安全柜，無(wú)內(nèi)部循環(huán)氣流。柜內(nèi)氣流過(guò)濾后全部排入大氣，不再進(jìn)入安全柜循環(huán)，可同時(shí)提供生物性和化學(xué)性的安全控制。前窗操作口氣流的流速同樣為0.5m/s。

   B2型的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)在于可操作揮發(fā)性化學(xué)品和揮發(fā)性核放射物作為添加劑的微生物實(shí)驗(yàn)。如果實(shí)驗(yàn)中涉及的有毒化學(xué)品或放射性核素用量較大，則應(yīng)優(yōu)先考慮B2型。不過(guò)，B2型因全外排設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)要求較高，運(yùn)行能耗和維護(hù)成本也相對(duì)更高。

三、二級(jí)安全柜各型別核心參數(shù)一覽

   為方便快速對(duì)比，以下是二級(jí)安全柜四個(gè)型別的關(guān)鍵參數(shù)：

   A1型進(jìn)氣流速不低于0.38m/s，氣流分配70%循環(huán)、30%外排，不強(qiáng)制要求外接排風(fēng)管道，化學(xué)安全控制能力較低。A2型進(jìn)氣流速不低于0.5m/s，氣流分配與A1相同，可外排到室內(nèi)或套管連接，允許微量揮發(fā)性化學(xué)品操作但須加裝外排管道。B1型進(jìn)氣流速不低于0.5m/s，氣流分配30%循環(huán)、70%外排，須硬管連接排風(fēng)系統(tǒng)，具有中等化學(xué)安全控制能力。B2型進(jìn)氣流速不低于0.5m/s，氣流分配0%循環(huán)、100%外排，須硬管全外排，可處理大量揮發(fā)性有毒化學(xué)品和放射性核素，化學(xué)安全控制能力較強(qiáng)。

   三級(jí)生物安全柜：最高防護(hù)，氣密的手套箱

   三級(jí)生物安全柜是目前生物安全柜中防護(hù)等級(jí)最高的類型，專為操作四級(jí)生物安全水平的病原微生物而設(shè)計(jì)。

   氣密與手套操作

   三級(jí)安全柜的柜體氣密，所有氣體不參與循環(huán)，100%全排放式。工作人員不直接接觸柜內(nèi)物品，而是通過(guò)連接在柜體上的橡膠手套進(jìn)行操作，因此也被俗稱為“手套箱"。試驗(yàn)品通過(guò)雙門的傳遞箱進(jìn)出安全柜，以確保不受污染。安全柜維持至少120Pa的負(fù)壓，送入氣流和排出氣流均經(jīng)過(guò)超高效過(guò)濾器過(guò)濾。

四、適用場(chǎng)景與操作對(duì)象

   三級(jí)生物安全柜適用于對(duì)高危病原體進(jìn)行操作，如埃博拉病毒、類天花病毒、朊病毒等病原病毒，炭疽芽孢桿菌、布魯氏菌等病原細(xì)菌，以及粗球孢子菌、馬皮疽組織胞漿菌等真菌的具有高危險(xiǎn)度的操作。一般用于生物安全四級(jí)實(shí)驗(yàn)室，在基層醫(yī)院和常規(guī)研究實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用較少。

   生物安全柜分級(jí)與實(shí)驗(yàn)室生物安全等級(jí)的關(guān)系

   在理解了生物安全柜分為幾級(jí)防護(hù)之后，還需要了解一個(gè)重要概念：生物安全柜的分級(jí)與實(shí)驗(yàn)室的生物安全等級(jí)（BSL，BiosafetyLevel）是兩個(gè)不同維度的概念，但兩者之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。

   實(shí)驗(yàn)室生物安全等級(jí)分為BSL-1至BSL-4四級(jí)，分別對(duì)應(yīng)從低到高的生物危害風(fēng)險(xiǎn)：BSL-1適用于對(duì)健康成年人已知無(wú)致病作用的微生物；BSL-2適用于對(duì)人或環(huán)境具有中等潛在危害的微生物；BSL-3適用于通過(guò)呼吸途徑使人傳染上嚴(yán)重疾病的致病微生物；BSL-4適用于對(duì)人體具有高度危險(xiǎn)性的致病微生物及其毒素。

   生物安全柜與實(shí)驗(yàn)室等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：一級(jí)和二級(jí)生物安全柜可用于BSL-1至BSL-3級(jí)實(shí)驗(yàn)室；三級(jí)生物安全柜用于BSL-4級(jí)實(shí)驗(yàn)室。

   如何根據(jù)防護(hù)需求選擇合適的安全柜等級(jí)？

   面對(duì)“生物安全柜分為幾級(jí)防護(hù)"的認(rèn)知，最終的落腳點(diǎn)在于實(shí)際選型。以下判斷流程可供參考：

   第一步：明確實(shí)驗(yàn)是否涉及生物危害物質(zhì)。如果實(shí)驗(yàn)不涉及病原微生物或潛在感染性材料，僅需無(wú)菌操作環(huán)境，超凈工作臺(tái)可能已經(jīng)滿足需求。但凡涉及生物危害物質(zhì)，就必須選用生物安全柜。

   第二步：判斷危害等級(jí)和樣品保護(hù)需求。如果樣品不需要無(wú)菌保護(hù)（如某些環(huán)境樣品前處理），且危害等級(jí)較低，可考慮一級(jí)安全柜（但此類場(chǎng)景較少）。大多數(shù)生物實(shí)驗(yàn)需要同時(shí)保護(hù)人員、樣品和環(huán)境，此時(shí)應(yīng)選擇二級(jí)生物安全柜。

   第三步：評(píng)估是否涉及揮發(fā)性有毒化學(xué)品或放射性核素。在確定選擇二級(jí)安全柜后，還需進(jìn)一步判斷化學(xué)安全需求：如不涉及揮發(fā)性化學(xué)品，A2型是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇；如涉及微量揮發(fā)性化學(xué)品，A2型加裝外排管道后可使用；如涉及大量揮發(fā)性有毒化學(xué)品或放射性核素，則應(yīng)選擇B2型。

   第四步：確認(rèn)實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)條件。B2型需要硬管連接排風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)量和靜壓有明確要求，選型前需確認(rèn)實(shí)驗(yàn)室是否具備相應(yīng)的安裝條件。A2型在不涉及化學(xué)品時(shí)無(wú)需外排管道，安裝更為靈活。

   第五步：涉及BSL-4級(jí)病原體時(shí)，必須選擇三級(jí)安全柜。這一場(chǎng)景通常僅出現(xiàn)在高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室，常規(guī)科研和臨床實(shí)驗(yàn)室較少涉及。

總結(jié)

   生物安全柜分為幾級(jí)防護(hù)？答案是一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)共三個(gè)防護(hù)等級(jí)。一級(jí)僅保護(hù)人員與環(huán)境，不保護(hù)樣品，已較少使用；二級(jí)同時(shí)保護(hù)人員、樣品和環(huán)境，是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室的主力設(shè)備，進(jìn)一步分為A1、A2、B1、B2四個(gè)子型；三級(jí)為氣密的手套箱，提供高級(jí)別防護(hù)，用于操作高危病原體。

   在實(shí)際選型中，安全始終應(yīng)當(dāng)放在前面位置。根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料的生物危害等級(jí)、是否需要樣品保護(hù)、是否涉及揮發(fā)性化學(xué)品等因素，逐級(jí)判斷、對(duì)號(hào)入座，才能選對(duì)適合的安全柜型號(hào)。如果對(duì)具體選型仍有疑問(wèn)，建議咨詢?cè)O(shè)備廠商的技術(shù)支持人員，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際需求和現(xiàn)場(chǎng)條件做出合理判斷。實(shí)驗(yàn)室安全無(wú)小事，選對(duì)安全柜、用對(duì)安全柜，既是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的負(fù)責(zé)，更是對(duì)自身健康和環(huán)境的負(fù)責(zé)。

如果您有采購(gòu)生物安全柜的需求，點(diǎn)擊跳轉(zhuǎn)商品頁(yè)并聯(lián)系我們。