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一個理想和安全的工作環(huán)境,必須特別注重感染性病原微生物氣溶膠對實驗室環(huán)境的污染和擴散,即控制環(huán)境污染。在病原微生物實驗室生物安全中,已經(jīng)將環(huán)境污染控制作為對人員和實驗對象保護的基本要求??刂茖嶒炇噎h(huán)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(qū)域內(nèi)通風的方法、流量和方向。人員與感染性物質(zhì)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(shè)備,能夠?qū)嶒炇夜ぷ魅藛T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,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(shù)前提下,它們能夠?qū)ぷ魅藛T和環(huán)境的防護水平;Ⅱ級BSC對在其中操作的材料(例如:細胞培養(yǎng)、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(huán)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(shù)見表1。
表1?、蚣壣锇踩裰g的差異
在美國,Ⅱ級生物安全柜的設(shè)計、結(jié)構(gòu)和性能標準應(yīng)該符合NSF49的要求;在歐洲,Ⅱ級生物安全柜的設(shè)計、結(jié)構(gòu)和性能標準應(yīng)該符合EN12469的要求;中國2005年已經(jīng)頒布了生物安全柜的行業(yè)標準YY0569-2005《生物安全柜》,也就是說,今后企業(yè)生產(chǎn)生物安全柜應(yīng)符合YY0569-2005《生物安全柜》的要求。
?、蚣壣锇踩裨谠O(shè)計上不但能個體防護,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(jīng)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(tǒng),E:供風HEPA過濾器,F(xiàn):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(tǒng),F(xiàn):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(tǒng)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(tǒng),F(xiàn):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(tǒng)相連接的排風接口和送風口。
根據(jù)結(jié)構(gòu)、氣流動力學和排氣系統(tǒng)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(nèi)的空氣是在柜內(nèi)循環(huán)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(fā)或有毒的化學物質(zhì)和放射性物質(zhì)的工作;Ⅱ級B型生物安全柜內(nèi)的污染空氣經(jīng)過濾器過濾后,通過管道系統(tǒng)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(fā)或有毒的化學物質(zhì)和放射性物質(zhì)的工作(見表2)。
表2 根據(jù)不同保護類型對生物安全柜的選擇
綜上所述,Ⅱ級BSC內(nèi)的污染空氣通過下列方式排出:(a)先經(jīng)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(tǒng)排到建筑物外面;(b)通過實驗室排風系統(tǒng)的HEPA過濾器排到建筑物外面;(c)直接經(jīng)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(tǒng)里,也可以裝在建筑物的排風系統(tǒng)里。
2?、蚣壣锇踩襁x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
?、蚣塀SC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(jù)外和世界衛(wèi)生組織的相關(guān)要求和標準,微生物和生物醫(yī)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(zhì)
?、蚣塀SC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(zhì)等物質(zhì)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、生物醫(yī)學實驗室在選擇Ⅱ級BSC時,如果不考慮工作性質(zhì),僅考慮等非性能因素,是片面的,購置的Ⅱ級BSC為必滿足工作的需要,或造成經(jīng)費的浪費。
2.3 沒有考慮實驗室設(shè)施的狀況
目前,微生物實驗室和生物醫(yī)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(shè)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(nèi)空氣凈化系統(tǒng)。有的實驗室在購置Ⅱ級BSC時沒有考慮設(shè)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(jīng)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醫(yī)學實驗室在購置Ⅱ級BSC時,沒考慮實驗室工作人員的素質(zhì),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(chǎn)的介紹或,進行選購。其結(jié)果是,買回來的Ⅱ級BSC不是自己想要的,或不能滿足工作的需要。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(tài)下工作,導致意外的事故發(fā)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,還是生物醫(yī)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(yīng)根據(jù)實驗室開展的工作的性質(zhì),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(fā)性有毒化學試劑的危害評估。在實驗室危害評估的基礎(chǔ)上,主要根據(jù)所需保護的類型來選擇適當?shù)纳锇踩瘢簩嶒瀸ο蟊Wo、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(fā)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的生物安全柜。
所有可能使致病微生物及其毒素濺出或產(chǎn)生氣溶膠的操作,都必須在生物安全柜內(nèi)進行。不得用凈工作臺生物安全柜。在必要時,實驗室還應(yīng)配備其他安全設(shè)備,如設(shè)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。為此,選Ⅱ級A型BSC,還是Ⅱ級B型BSC的關(guān)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(fā)性的有害物質(zhì)或放射性物質(zhì)的因素來決定的。操作揮發(fā)性或有毒化學試劑時,不應(yīng)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(fā)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(fā)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(yīng)考慮實驗室設(shè)施的結(jié)構(gòu)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(diào)送風系統(tǒng),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(xiàn)的,因此,在選擇和購置Ⅱ級BSC時,應(yīng)充分考慮和分析這些因素,選擇合適的Ⅱ級BSC。
3.3 應(yīng)考慮Ⅱ級BSC使用時消毒的簡捷性
?、蚣塀SC在每天使用完畢后,都應(yīng)進行工作區(qū)域表面消毒,消毒時應(yīng)能夠保證工作人員的手臂能夠方便地伸到工作區(qū)的各個角落,進行消毒處理。
3.4 應(yīng)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(yīng)盡可能選擇噪音小的Ⅱ級BSC。
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