Ⅱ級生物安全柜使用及測試問題探討

李 崢

(北京佳宸弘生物技術有限公司，北京 100176)

20世紀初期,出于保護實驗室科研人員及檢驗樣品的目的,生物安全柜問世。隨著科學進步的發展，生物安全柜廣泛應用在食品、化工、醫療衛生、環境監測以及各類實驗室等重要領域的科研、生產、教學、檢驗當中，是保障實驗室生物安全和環境安全的重要基礎。生物安全柜可以防止實驗室中科研人員和環境暴露于實驗過程中產生的有害物質的負壓過濾排柜?？捎行Х乐褂泻腋∥⒘?、生物氣溶膠的擴散。在對環境的監測中，一些致病微生物廣泛存在于水體(飲用水、地下水、生活污水、化工廢水、海水等)、大氣、固體廢料及土壤中，加之污染物的排放可能出現特殊變異的致病菌，使得環境監測樣品可能富含一種或多種致病微生物,故要合理選用生物安全柜[1];利用生物安全柜監測食品添加劑、農藥殘留、微生物等；針對具有揮發性或有毒性化學品物質的實驗監測，當選用Ⅱ級A1、A2、CI型生物安全柜時，必須連接到外部排氣系統，可選擇Ⅱ級B1、B2型生物安全柜[2-3]。生物安全柜用來保護實驗室環境和實驗人員的人身安全，同時避免檢驗樣品與樣品間的交叉感染，是各類生物實驗室安全一級防護屏障中最基本的安全防護設備。以往，超凈臺是做一般對人體沒有直接傷害、實驗對象為已知的的常規細菌的操作實驗,只保護操作對象而不保護工作人員和實驗室環境，對于未知樣本或檢測致病性、傳染性微生物樣本時應選用生物安全柜[1]。近年來，隨著實驗室規范化程度的不斷提高，生物安全柜逐步取代通風櫥、超凈臺等簡易設備，應用量逐年遞增，占比越來越大。因此，對生物安全柜進行定期檢測，加強對其質量管理的規范性，具有重要意義。2003年—2004年相繼在新加坡、臺灣、北京發生三起實驗室感染事件，使政府、各行業科研工作者對實驗室生物危害有了深刻的認識。隨著各級實驗室的建立和防護水平的提高，生物安全柜作為直接隔離實驗樣品和科研人員的第一道安全防線，是實驗室的主要安全設備。所以，實驗室操作人員必須具備規范化、標準化的操作能力，嚴格按章操作；各級檢驗人員要熟悉并掌握國內外相關標準，采用正確的方法對生物安全柜進行安全性能檢測評價。

1 Ⅱ級生物安全柜國內外標準比對

20世紀70年代，美國標準NSF/NSI49公布，被認為是生物安全柜領域最完善的標準，2002年獲得美國國家標準學會(American National Standard Institute)的官方認可，成為美國生物安全柜的統一標準;1982年澳大利亞頒布生物安全柜標準AS 2252;2003年3月日本空氣清凈協會頒布了JIS K3800-2000;2000年5月歐洲標準化委員會(CEN)頒布歐洲標準BS EN12469-2000,替代德國DIN12950、英國BS5726、法國NFX-44-201等歐盟成員國的標準，成為歐盟區域內生物安全柜的統一標準[4]；2005年3月25日我國建設部發布行業標準JG170-2005；2005年7月18日國家食品藥品監管局(SFDA)發布行業強制性標準YY0569-2005(參照BS EN12469-2000、NSF/NSI49-2002編制,吸收和采納兩個標準中的重要部分,對其中相對薄弱部分做出了提高修改,是該領域的權威標準);2011年12月31日國家食品藥品監管局發布行業標準YY0569-2011(替代YY0569-2005);2020年1月17日國家市場監管總局發布Ⅱ級生物安全柜國家計量技術規范JJF1815-2020。

對于Ⅱ級生物安全柜，我國標準與歐、美標準之間存有聯系和區別，從基本方面都在于對操作人員、實驗樣品和工作環境提供保護，但在生物安全柜分類及性能指標上存有異同。首先在分類方面，YY0569和JG170與NSF/NSI49一樣，按相關內容將Ⅱ級生物安全柜分為四個類型(A1型、A2型、B1型和B2型)，NSF/NSI49-2018、JJF1815-2020在原來四個類型的基礎上，又增加C1型。而BS EN12469-2000只對Ⅱ級生物安全柜有個基本定義。其次，在性能指標方面存有異同，下面列舉其中幾個指標的對比，見表1所示[3,5-8]。

表1 Ⅱ級生物安全柜美標、歐標、國內標準幾項性能指標比較表[3，5-8]

通過對比可以看出，我國標準和歐、美標準總體上擁有很大的相似性，但在一些主要性能指標方面，我國標準既吸收了歐、美標準中的優點，又提出了更加精確、嚴謹的測試要求，優于國外標準(如：下降氣流流速等)，可以說，我國Ⅱ級生物安全柜的標準是世界上現行標準中比較嚴格的標準。

2 Ⅱ級生物安全柜使用及測試情況分析

生物安全柜是實驗室中保護廣大科學實驗人員和實驗樣品不受污染的重要器材，設備安裝之后并非一勞永逸。有不少生物安全柜自安裝后長期服役，使用人員日常維護保養不科學不到位，設備缺乏監測，部分操作者沒能接受良好的技能培訓，使得一些生物安全柜“帶病”工作，對實驗室的人員和環境造成潛在的危害，下面列舉了部分省市相關部門近年來對Ⅱ級生物安全柜使用情況的抽查情況，如表2所示[9-13]。

從表2統計情況看出，“流入氣流流速”和“下降氣流流速”兩項合格率偏低，直接關系到設備對實驗室工作者和實驗樣品的保護性能，情況不容樂觀。生物安全柜能夠保護實驗人員、實驗樣品和實驗環境，其功能主要是通過頂部下降氣流和前窗流入氣流共同作用完成。二者在前窗最大開啟高度處交匯，如果這兩項指標達不到要求，就有可能在交匯處發生反流，使柜內實驗樣品顆粒外溢或者污染物向柜體上部流動，直接關系到設備對實驗室工作者和實驗樣品的保護性能。如果前窗流入氣流流速過大，則前窗流入氣流會進入操作區，由于前窗空氣未經過任何過濾設備的凈化，對實驗樣品具有很大危害；如流入氣流流速過小，垂直下降氣流則會通過前窗操作口外溢，安全柜內的氣溶膠粒子會溢出安全柜，對實驗室人員和環境造成威脅。分析其主要原因:生物安全柜安裝位置不合理、實驗時實驗室窗戶打開、有人員開關門、操作人員身后有人員走動等，都會對流入氣流流速產生影響，對實驗樣品造成威脅。下降氣流流速過低，將使安全柜工作區域內的氣流流向紊亂，造成交叉污染，影響試驗結果的判定；若流速過高，可能將微生物氣溶膠從工作前窗吹出安全柜之外，危害實驗者和實驗室環境安全[1]，分析其主要原因：高效過濾器堵塞或密封性差、使用時間過長、未及時更換、風機老化及柜體安裝不合理致使進氣格柵堵塞等。

表2 我國部分地區生物安全柜抽樣調查情況[9-13]

在對Ⅱ級生物安全柜其中一些主要性能指標的檢驗測試方法上，國內幾個標準之間也存在不同(例如：對于“下降氣流流速”測點的要求)，如表3所示。

表3 國內標準對“下降氣流流速”測點要求的區別

所以在生物安全柜實際生產、使用和檢驗檢測中，要明確所采用的標準，按不同標準的要求采用相應的檢測方法，對檢測結果進行評價。

3 應對措施

(1) 生物安全柜的生產廠家應認真執行國家標準和行業標準，合理設計，精心制造，嚴格出廠檢測；

(2) 設備的安裝必須按相關要求進行，選擇位置符合要求，由專業人員施工，確保安裝質量，做好安裝后的現場檢測驗收工作。

(3) 加強對實驗室操作人員的技能培訓，堅決不允許未經培訓或培訓不合格的人員上崗使用生物安全柜，嚴格執行操作規程，設備使用前、使用中和使用后按章操作，做好設備的日常維護保養；

(4) 按規定對生物安全柜進行定期檢驗檢測，發現異常情況及時消除，確保設備正常運行，杜絕隱患，加強第三方的技術支持；

(5) 行政監督管理部門應加強對生物安全柜使用和監測的監管工作，清除死角、盲區，使生物安全柜能夠安全有效地服務于各行各業的生產、科研活動。

4 結 語

生物安全柜是保障實驗室生物安全的重要設備，是各類實驗室生物安全的一級防護屏障中最基本的安全防線，其設備性能直接影響實驗室人員、實驗樣品結果和實驗室環境的安全。抽樣調查國內生物安全柜性能檢測結果顯示，“流入氣流流速”和“下降氣流流速”兩項合格率偏低，存在安全防護隱患，需要在設計制造、安裝、使用、檢測和行政監管環節加強管理，確保我國生物安全柜的安全使用。