選擇二級生物安全柜存在的問題和遵從的基本原則

選擇二級生物安全柜存在的問題和遵從的基本原則

在復雜而有效的病原微生物實驗室中，為了給有生物危害的工作提供一個理想和安全的工作環境，必須特別注重感染性病原微生物氣溶膠對實驗室環境的污染和擴散，即控制環境污染。在病原微生物實驗室生物安全中，已經將環境污染控制作為對人員和實驗對象保護的基本要求。控制實驗室環境污染的主要方法有：一是感染性氣溶膠與工作人員的隔離；二是控制實驗室感染性材料工作區域內通風的方法、流量和方向。人員與感染性物質或氣溶膠的隔離是實驗室生物安全要素，通過適當選擇和使用生物安全柜（biological safety cabinet，BSC）等安全設備，能夠將實驗室工作人員暴露于感染性病原微生物氣溶膠的危險程度減小到小。
1　生物安全柜類型和工作原理
　　在微生物實驗室使用的生物安全柜（biological safety cabinet，BSC）有三個級別，即Ⅰ級BSC、Ⅱ級BSC和Ⅲ級BSC。前開式的Ⅰ級BSC、Ⅱ級BSC是主要的防護屏障，在使用良好的微生物操作技術前提下，它們能夠對工作人員和環境提供顯著的防護水平；Ⅱ級BSC對在其中操作的材料（例如：細胞培養、血液等）也有保護和防止污染的作用；Ⅲ級BSC是一個密閉的袖套箱，同樣具有保護人員、試驗對象和環境的功能，更多的情況是在動物感染試驗中使用。BSC基本參數見表1。
 

表1　Ⅱ級生物安全柜之間的差異
 
　　在美國，Ⅱ級生物安全柜的設計、結構和性能標準應該符合NSF49的要求；在歐洲，Ⅱ級生物安全柜的設計、結構和性能標準應該符合EN12469的要求；中國2005年已經頒布了生物安全柜的行業標準YY0569－2005《生物安全柜》，也就是說，今后國內企業生產生物安全柜應符合YY0569－2005《生物安全柜》的要求。
　　Ⅱ級生物安全柜在設計上不但能提供個體防護，而且能保護工作臺面的物品不受房間空氣的污染。它們不同于Ⅰ級生物安全柜之處在于只讓經HEPA過濾器過濾的（無菌的）空氣流過工作臺面。Ⅱ級生物安全柜可用于操作2類和3類風險組的傳染性材料。在使用正壓服的條件下，Ⅱ級生物安全柜也可用于操作4類風險組的傳染性材料（見圖1～3）。

圖1 Ⅱ級A1型BSC原理圖
A：前開口，B：可視窗，C：排風HEPA過濾器，D：后面的壓力排風系統，E：供風HEPA過濾器，F：風機。

圖2 Ⅱ級A2和B1型BSC原理圖
A：前開口，B：可視窗，C：排風HEPA過濾器，D：供風HEPA過濾器，E：負壓壓力排風系統，F：風機，G：用于送風的HEPA過濾器。安全柜需要有與建筑物排風系統相連接的排風接口。

圖3 Ⅱ級B2型BSC原理圖
A：前開口，B：可視窗，C：排風HEPA過濾器，D：供風HEPA過濾器，E：負壓壓力排風系統，F：風機，G：用于送風的HEPA過濾器。安全柜需要有與建筑物排風系統相連接的排風接口和送風口。
 
　　根據結構、氣流動力學和排氣系統的特點，Ⅱ級BSC又可以分為A1型、A2型、B1型和B2型。由于Ⅱ級A1型BSC內的空氣是在柜內循環的，排出的空氣又進入實驗室的空間，因此，Ⅱ級A1型BSC適合于沒有揮發或有毒的化學物質和放射性物質的工作；Ⅱ級B型生物安全柜內的污染空氣經過濾器過濾后，通過管道系統部分或全部排出實驗室，因此，Ⅱ級B型生物安全柜適合于某些揮發或有毒的化學物質和放射性物質的工作（見表2）。

表2　根據不同保護類型對生物安全柜的選擇
 
　　綜上所述，Ⅱ級BSC內的污染空氣通過下列方式排出：（a）先經安全柜的HEPA過濾器排到實驗室中，然后再通過實驗室排風系統排到建筑物外面；（b）通過實驗室排風系統的HEPA過濾器排到建筑物外面；（c）直接經安全柜的HEPA過濾器排到建筑物外面。HEPA過濾器可以裝在生物安全柜的壓力排風系統里，也可以裝在建筑物的排風系統里。
2　Ⅱ級生物安全柜選擇中存在的一些問題
2．1　不了解Ⅱ級BSC的性能，誤認為型別越高越好
　　Ⅱ級BSC分為A1型、A2型、B1型和B2型四個型別（差異見表1），它們對微生物氣溶膠的防護性能是一樣的。根據國內外和世界衛生組織的相關要求和標準，微生物和生物學實驗室的生物安全防護等級（Biosafety level， BSL）的要求，可以分為BSL-1實驗室、BSL-2實驗室、BSL-3實驗室和BSL-4實驗室，其中BSL-1實驗室防護等級低，BSL-4實驗室防護等級高。BSL-1實驗室一般選擇I級BSC和Ⅱ級A1型BSC；BSL-2實驗室一般選擇Ⅱ級BSC分為A1型、A2型、B1型的三種BSC；BSL-3實驗室和防護服型BSL-4實驗室一般選擇Ⅱ級BSC分為A2型、B1型、B2型的三種BSC。
　　但是，目前國內許多BSL-2實驗室在選擇Ⅱ級BSC時，都選擇Ⅱ級B2型BSC。選購者認為在BSL-2實驗室中使用Ⅱ級B2型BSC，生物安全防護更好。其實不然，所有Ⅱ級BSC的生物防護性能（人員保護、樣品保護和交叉污染）是一致的，不存在越高越好的問題。正常情況下，Ⅱ級BSC的使用壽命為5年，如果使用這種全新風的Ⅱ級B2型BSC，其使用壽命將大大地縮短；此外，頻繁更換粒子過濾器（HEPA），也將嚴重影響工作。
2．2　沒有考慮實驗室工作的性質
　　Ⅱ級BSC的A1型、A2型、B1型和B2型四個型別，對微生物氣溶膠的防護性能是一樣的，對化學試劑、放射性物質等物質的氣溶膠或蒸氣的防護性能存在著一定的差異（見表3）。

表3  Ⅱ級生物安全柜防護特征比較
 
　　有些微生物實驗室、生物學實驗室在選擇Ⅱ級BSC時，如果不考慮工作性質，僅考慮價格等非性能因素，是片面的，購置的Ⅱ級BSC為必滿足工作的需要，或造成經費的浪費。
2．3　沒有考慮實驗室設施的狀況
　　目前，國內微生物實驗室和生物學實驗室，購置Ⅱ級BSC的實驗室主要于BSL-2實驗室和BSL-3實驗室。但許多BSL-2實驗室購置單位的實驗室設施在建造時，沒有考慮到給Ⅱ級BSC預留的位置和排風管道和室內空氣凈化系統。有的實驗室在購置Ⅱ級BSC時沒有考慮設施的問題，Ⅱ級BSC買回來后，沒有合適的放置位置，或沒有排風管道的位置，有額外花一筆經費改造實驗室。
2．4　沒有與實驗室工作人員溝通
　　微生物實驗室和生物學實驗室在購置Ⅱ級BSC時，沒考慮實驗室工作人員的素質，對Ⅱ級BSC的工作原理和防護性能是否了解，如何使用和維護等，僅憑Ⅱ級BSC銷售商或生產廠家的介紹或推薦，進行選購。其結果是，買回來的Ⅱ級BSC不是自己想要的，或不能*工作的需要。有的Ⅱ級BSC的操作較為復雜，工作人員不會操作，甚至因誤操作，導致Ⅱ級BSC在不正常的狀態下工作，導致意外的事故發生。
3　選擇Ⅱ級BSC遵從的基本原則
3．1　實驗室危害評估
　　無論是微生物實驗室，還是生物學實驗室；無論是BSL-2實驗室，還是BSL-3實驗室，在選擇和購置Ⅱ級BSC之前，應根據實驗室開展的研究工作的性質，進行實驗室危害評估。實驗室危害評估包括：病原微生物的危害評估、放射性核素的危害評估和揮發性有毒化學試劑的危害評估。在實驗室危害評估的基礎上，主要根據所需保護的類型來選擇適當的生物安全柜：實驗對象保護、對于1～4類危險組微生物的個體防護、暴露于放射性核素和揮發性有毒化學試劑時的個體防護、或上述各種防護的不同組合。表2和3列出了每一種防護類型所推薦的生物安全柜。
　　所有可能使致病微生物及其毒素濺出或產生氣溶膠的操作，都必須在生物安全柜內進行。不得用超凈工作臺代替生物安全柜。在必要時，實驗室還應配備其他安全設備，如設置配有排風凈化裝置的排氣罩等，或采用其它不使致病微生物逸出，才能確保其安全。
　　通常Ⅱ級A型BSC是用于不涉及有害化學品的日常的微生物實驗； Ⅱ級B型BSC是為了更好的除去有害氣體、煙塵或限制其擴散的生物研究。為此，選Ⅱ級A型BSC，還是Ⅱ級B型BSC的關鍵：不是取決于病原微生物的因素，而是操作人員是否會用到揮發性的有害物質或放射性物質的因素來決定的。操作揮發性或有毒化學試劑時，不應該使用Ⅱ級A1型及A2型生物安全柜，Ⅱ級B1型BSC可用于操作少量揮發性化學試劑和放射性核素，Ⅱ級B2型BSC也稱為全排放型安全柜，在需要操作大量放射性核素和揮發性化學試劑時，必須使用Ⅱ級B2型BSC（見表3）。因而，在選用Ⅱ級BSC時必須綜合考慮，即要滿足實際工作需求，又能達到安全的目的。
3．2　應考慮實驗室設施的結構特征
　　有些實驗室沒有預留專門的排風管道，或其他管道；有的實驗室是中央空調送風系統，實驗室房間天花板上有固定的送風口；有的實驗室空氣的補充是通過開窗或開門來實現的，因此，在選擇和購置Ⅱ級BSC時，應充分考慮和分析這些因素，選擇合適的Ⅱ級BSC。
3．3　應考慮Ⅱ級BSC使用時消毒的簡捷性
　　Ⅱ級BSC在每天使用完畢后，都應進行工作區域表面消毒，消毒時應能夠保證工作人員的手臂能夠方便地伸到工作區的各個角落，進行消毒處理。
3．4　應考慮Ⅱ級BSC工作時的噪音問題
　　因為，Ⅱ級BSC是實驗室生物安全的道防護屏障，有時工作人員要在Ⅱ級BSC中工作很長時間。因而，Ⅱ級BSC的噪音大小非常重要，應盡可能選擇噪音小的Ⅱ級BSC。