生物安全柜使用維護的需求分析與技術選擇

生物安全柜使用維護的需求分析與技術選擇:生物安全柜(Bio-safety cabinets，BSCs)是利用空氣凈化技術，實現第一道物理隔離的技術產品，為操作原代培養物、菌毒株以及診斷性標本等具有感染性的實驗材料時，用來保護操作者本人、實驗室環境以及實驗材料，使其避免暴露于上述操作過程中可能產生的感染性氣溶膠和濺出物而設計的。當操作液體或半流體，例如搖動、傾注、攪拌，或將液體滴加到固體表面上或另一種液體中時，均有可能產生氣溶膠。在對瓊脂

生物安全柜(Bio-safety cabinets，BSCs)是利用空氣凈化技術，實現第一道物理隔離的技術產品，為操作原代培養物、菌毒株以及診斷性標本等具有感染性的實驗材料時，用來保護操作者本人、實驗室環境以及實驗材料，使其避免暴露于上述操作過程中可能產生的感染性氣溶膠和濺出物而設計的。當操作液體或半流體，例如搖動、傾注、攪拌，或將液體滴加到固體表面上或另一種液體中時，均有可能產生氣溶膠。在對瓊脂板劃線接種、用吸管接種細胞培養瓶、采用多道加樣器將感染性試劑的混懸液轉移到微量培養板中、對感染性物質進行勻漿及渦旋振蕩、對感染性液體進行離心以及進行動物操作時，這些實驗室操作都可能產生感染性氣溶膠。由于肉眼無法看到直徑小于5 p．m的氣溶膠以及直徑為(5—1o0)pan的微小液滴，因此實驗室工作人員通常意識不到有這樣大小的顆粒在生成，并可能吸人或交叉污染工作臺面的其他材料。已經表明，正確使用生物安全柜可以有效減少由于氣溶膠暴露所造成的實驗室感染以及培養物交叉污染。生物安全柜同時也能保護環境。

1 生物安全柜基本現狀

我國在2003年SARS之前，僅有農業部、疾病控制中心、微生物研究機構等接觸強致病性病原體的機構用到生物安全柜，所使用的生物安全柜主要從歐美或新加坡進口，我國沒有自己的生物安全柜生產廠家。

SARS以后，生物安全柜的使用受到極大的重視，由于WHO《實驗室生物安全手冊》第3版、CNAS—CL05—2006《實驗室生物安全認可準則》、WS 233—2002《微生物和生物醫學實驗室生物安全通用準則》、GB 19781—2005／ISO 15190：2003《醫學實驗室安全要求》及GB 19489—2004《實驗室生物安全通用要求》、YY0569—2005《生物安全柜》等標準要求和準則的出臺，近年來醫療衛生機構和疾病預防控制機構對生物安全防護設施日益重視，作為生物安全防護設備的生物安全柜，它的需求量Ft漸增大。

現在國內生物安全柜大量應用在醫療衛生、疾病預防控制、醫療保健、食品衛生等領域和實驗室級研究機構，在生物制藥、環境監測、科研機構也有應用，至今生物安全柜的在用量約2萬臺。在初期，主要解決的還是填補空白，滿足用戶需求的問題，并未對生物安全柜用戶使用中的安全維護引起足夠的重視。作為絕大部分制造商，其工作重點在于產量和市場，并沒有很好地開展現場安裝檢驗和使用期間的維護檢驗；作為使用單位，由于對產品結構和防護原理知識的缺乏，沒有安裝驗收和期間維護檢查的安全防護意識，認為使用了安全柜就安全了，一勞永逸。

事實上為了規范生物安全柜的質量，北京市醫療器械檢驗所早于2004年就著手生物安全柜標準的制定。YY 0569—2005《生物安全柜》行業標準于2005年發布并已于2006年6月1日起正式實施，該標準綜合借鑒了NSF／ANSI 49—2002和EN12469：2000的要求和檢測手段，如采用NSF／ANSI49—2002標準對二級生物安全柜的分類要求，分為A1、A2、Bl、B2四種類型；借鑒EN 12469：2000中針對人員防護檢測的特色檢測KI—Discus(碘化鉀)測試法。同時，還針對中國市場的現狀，參考兩大標準創新性地提出了部分性能要求，如實時氣流顯示、警報系統、工作區三面一體成形及負壓設計等；在標準中對安裝和年度維護檢驗均提出了明確的技術要求。

2 生物安全柜(Biological safety cabinets。BSCs)特點、分類及應用選擇

多年以來，生物安全柜的基本設計已經歷了多次改進。主要的變化是在排風系統增加了HEPA過濾器。對于直徑0．3tan的顆粒，HEPA過濾器可以截留99．9r7％，而對于更大或更小的顆粒則可以截留99．99％。HEPA過濾器的這種特性使得它能夠有效地截留所有已知傳染因子，并確保從安全柜中排出的是完全不含微生物的空氣。生物安全柜設計中的第二個改進是將經HEPA過濾的空氣輸送到工作臺面上，從而保護工作臺面上的物品不受污染。這一特點通常被稱為實驗對象保護 
(product protee．tion)o

生物安全柜是微生物實驗過程中提供人員保護、環境保護的通風裝置，有些類型的生物安全柜還可以為實驗提供潔凈的局部環境來保護實驗材料和防止實驗材料間的交叉污染。生物安全柜按照其結構和實現保護的能力分為I級生物安全柜、Ⅱ級生物安全柜和Ⅲ級生物安全柜三個級別。

I級生物安全柜，進風從前窗操作口處(稱流入氣流)以不低于O．40 m／s的低速率進人生物安全柜，空氣經過工作臺表面，并經排風管排出生物安全柜，來提供人員保護，被實驗污染的氣流經高效過濾器過濾后排出實驗室從而保護實驗室環境不受微生物因子的污染。但由于實驗室空氣經操作前窗直接進入實驗操作區，I級生物安全柜不能為實驗操作區提供潔凈環境，沒有保護實驗材料的功能，所以目前已經很少使用。

表1 I級、Ⅱ級以及Ⅲ級生物安全柜之間的差異 

注：水平和垂直方向流出氣流的工作柜(“超凈工作臺”)不屬于生物安全柜。也不能應用于生物安全操作。

Ⅱ級生物安全柜，與檢驗醫學網I級生物安全柜相似，通過生物安全柜的前窗操作口進風來提供人員保護，被實驗污染的氣流經高效過濾器過濾后排出實驗室從而保護環境不受微生物因子的污染。但由于窗操作口進風不直接進入實驗操作區，而是在生物安全柜內經工作區頂部的高效過濾器過濾后，以層流的形式往下單向流向操作區(稱下降氣流)，這樣既為實驗操作區提供了潔凈環境，使得實驗材料免受環境污染，同時層流又防止了操作區不同區域間材料產生氣溶膠的相互交叉污染。

Ⅱ級生物安全柜按照結構特點、氣流模式又分為A1、A2、B1和B2四種類型。其中，A1、A2型生物安全柜的氣流由安全柜內單個風機提供動力，風機風量的70％在安全柜柜體內循環，形成下降氣流，30％直接排到實驗室，或經套管式軟連接管排出實驗室外。這30％的風量由流人氣流補充。由于A1型生物安全柜的排風通道為正壓，一旦發生，污染氣流直接泄漏到實驗室中，結構上存在缺陷，現在已經基本被A2型生物安全柜替代。B1型生物安全柜的氣流有30％在生物安全柜柜體內循環，形成下降氣流，70％經全封閉硬連接管道直接排出實驗室外，這70％的風量由流人氣流補充，其動力主要來源于實驗室外的排風風機。B2型生物安全柜的流入氣流和下降氣流由實驗室外風機通過封閉的硬連接管道完全排出室外，下降氣流由生物安全柜內風機提供動力，而流入氣流靠兩個風機提供的氣流量差來保證。從防止微生物氣溶膠污染的保護能力上看，Al、A2、Bl和B2四種類型生物安全柜是相同的。由于B1和B2型生物安全柜是直接將氣流排出實驗室外，則對在實驗過程中產生有毒氣體時，顯示出它們的優勢。一方面，毒性氣體可以完全排出實驗室而防止對實驗人員的危害，特別是B2型生物安全柜沒有氣體在柜體內循環，還可以避免實驗中產生的對實驗有影響的氣體循環進入實驗區。目前廣泛使用的是Ⅱ級A2型和B2型生物安全柜。

Ⅲ級生物安全柜用于操作危險度4級的微生物材料，可以提供最好的個體防護。Ⅲ級生物安全柜的所有接口都是“密封的”，其送風經HEPA過濾，排風則經過兩個HEPA過濾器，進一步提高了對環境的保護。Ⅲ級生物安全柜由一個外置的專門的排風系統來控制氣流，使安全柜內部始終處于負壓狀態(不低于120 Pa)。只有通過連接在生物安全柜上的結實的橡膠手套，手才能伸到工作臺面。Ⅲ級生物安全柜應該配備一個可以滅菌的、裝有HEPA過濾排風裝置的傳遞箱。Ⅲ級生物安全柜可以與一個雙開門的高壓滅菌器相連接，并用它來清除進出生物安全柜的所有物品的污染。可以將幾個手套箱連在一起以增大工作面積。Ⅲ級生物安全柜適用于三級和四級生物安全水平的實驗室。

3 生物安全柜使用維護中存在的主要問題生物安全柜已大量應用在醫療衛生機構、疾病預防與控制機構、醫療保健、食品衛生領域和實驗室級研究機構，這其中醫院和研究性實驗室使用量占很大比例。通過調研，可以發現直接或間接影響生物安全柜使用和維護的安全問題主要有三個方面，一是制造商，二是使用單位，三是第三方檢測機構。

1)制造商方面存在的問題

(1)技術基礎薄弱

制造商生產工藝技術條件參次不齊，從產品注冊檢驗情況看，多數生產企業原來是從事凈化設備生產的，投入生物安全柜生產是看到了廣闊的市場發展前景，在產品定型時，盡管制造商的企業標準是依據YY 0569—2005《生物安全柜》制訂的，但制造商自己沒有微生物保護等很多檢測條件，送檢注冊的產品一般很難一次性通過檢驗，經常是處于整改到恢復檢驗的多次反復狀態，把檢測當成了一種驗證設計。而且，由于生物安全柜標準是參照NSF／ANSI 49—2002和EN 12469：2000標準制訂的，國內制造商對標準的認知程度非常有限，因此在產品設計上經常存在缺陷，這些缺陷不通過微生物保護等相關檢測是很難發現。在注冊檢驗中我所也發現，首次注冊的生物安全柜產品產品問題最突出、最多；即使拿到注冊證的制造商采用新工藝設計生產的新型號生物安全柜產品時也會面臨一些技術問題，需要整改，各種安全性能的設計理念不能有效地體現在產品的總體性能操作中，當然也影響到生物安全柜安全屏障的作用。

(2)缺乏自我監管意識和技術服務能力

生物安全柜尚處于產品入市前的注冊檢驗階段和產品質量的穩型階段，對于安裝檢驗、維護檢驗及周期檢驗領域均處于顧及不上階段。

生物安全柜如果沒有經過專業的安裝、周期和維護檢驗，運行參數很難保證在正常狀態下，是起不到生物安全柜安全屏障的作用，也無法保證操作者、實驗室環境和實驗材料的安全。盡管進VI的生物安全柜制造商起步較早，而且有豐富的生物安全柜測試維護經驗，但是由于進口的生物安全柜主要是代理制度，同時出于銷售服務成本和中國政策法規并未強制要求安裝和周期檢驗的因素，導致進口制造商的生物安全柜并未按照其所屬國的安全法規要求對國內客戶進行全面的安裝檢驗和日常維護檢驗。更有甚者將其淘汰型號的產品和不滿足YY O569—2005《生物安全柜》要求的產品在中國銷售。后期有效監管力度的缺失，加上國外制造商自身對后續服務也缺乏重視，存在嚴重的安全隱患。

國內制造商在型式檢驗中精心準備，隨后，為了招標、市場競爭等因素，壓低生產成本，隨意改變產品關鍵部件(如風機和過濾器)，導致產品失去或降低安全屏障性能；由于周期檢驗需要技術投入，利潤也低，制造商積極性不高，而且多數國內企業不具備現場檢驗能力，無法滿足客戶的需求。這些都嚴重影響了生物安全柜在國內的生產質量，也破壞了生物安全柜銷售的大環境。

大多數制造商在銷售生物安全柜時，均承諾要在生物安全柜安裝到位后，會進行安裝調試并檢測生物安全柜各項參數正常；也承諾會有一年的保修期。但實際上，由于缺乏相應的后續監管，以及使用機構和實驗室對技術監控和維護手段的缺乏，大多數的制造商并沒有對售后安裝維修工程師進行有效的培訓，安裝維修工程師的實際檢驗操作能力普遍較低，且能力參差不齊，也沒有配置安裝和維護檢驗的專業設備，安裝調試檢驗根本不到位，安裝后的設備有形無神，不能保證正常運行狀態。

2)使用單位問題

(1)使用部門重視程度差

對生物安全柜安裝位置、使用狀態、保養維護及周期檢驗等方面的監控，是對使用機構和實驗室相關操作人員安全使用和對試驗操作安全性的一個重要環節，也是對環境及其他人員健康安全保證的一種有效手段。但由于使用部門本身對安全柜的認識尚處于初級階段，對安裝、調試、維護及周期檢驗的重要性和必要性認識不夠，這主要表現在：現場安裝前，缺少與www.med126.com制造商的溝通，在生物安全柜的放置環境、擺放位置和相關配置上出現不匹配和先期缺陷，導致生物安全柜使用壽命的降低和操作的不安全。

對產品安裝檢驗、維護檢驗及周期檢驗技術指標不了解，自身沒有確認能力，也沒有委托第三方有資質檢驗機構測試的意識。

醫療機構是生物安全柜使用的主體，由于缺乏安全防護制度和法規意識上的缺乏，甚至會使用無醫療器械注冊證的生物安全柜，更不用說對產品技術指標上的掌控，無法保障實驗室的安全。中國食品藥品網曾曝光，
11月5日安丘市食品藥品監督管理局一舉查獲了兩起使用無醫療器械產品注冊證生物安全柜案件，兩家大型醫療機構用于艾滋病檢查的儀器競無《醫療器械產品注冊證》，經查，一家醫院無法提供生物安全柜的《醫療器械產品注冊證》，另一家醫院生物安全柜的《醫療器械產品注冊證》系偽造。安丘市食品藥品監督管理局依法對兩家醫院進行了處罰并展開進一步追查。

(2)培訓力度不夠

對相關操作人員和維護監控人員的培訓不到位，操作人員對生物安全柜的正確操作和保養不熟悉，會導致生物安全柜正常使用壽命大大降低，埋下安全隱患，提供安全屏障的專用設備其實并不安全。

3)第三方檢測機構問題

由于生物安全柜的結構功能和使用要求的特殊性，所以需要有授權資質的第三方檢測機構進行測試。但目前為止，有資質的第三方檢測機構非常少，由于需要必要的生物防護和制造商的配合，出于對檢驗人員安全的考慮，能夠實施現場檢驗服務的機構和人員更為匱乏。

4)其他問題

4 解決生物安全柜使用維護問題的思路和技術需求重點

1)解決思路

我們認為，解決生物安全柜使用維護問題的主要思路是：

一方面通過政策保障及第三方技術支持，來協助使用機構、實驗室進行對即將投入使用和在用的生物安全柜進行動態監測和維護，提高生物安全柜使用的安全性，減少不良事件的發生。另一方面通過對生物安全柜安裝、維護和周期的監測和評價，問接地促使制造商在產品設計驗證、后期測試維護上加大人員和技術服務上的投入，建立有效的質量管理體系，保障售后產品質量，提升產品競爭力、促進產業合理、有效、健康地發展。

2)技術需求重點

(1)增強生物安全柜使用機構的安全風險意識、提高操作人員能力。

加強生物安全柜設備管理部門管理，加大投入，通過培訓使每一個操作者明確操作技能和自身職責；

提高設備管理部門安全風險意識，盡心履行職責，對安裝、出現問題的維護、每年的周期檢驗嚴格按技術標準執行；

要做到正確有效的與醫學.全在線www.med126.com制造商溝通。

(2)加強制造商對生物安全柜的服務能力和意識。

要嚴格出廠檢驗，出廠安全柜應臺臺檢測，臺臺合格；

安裝前應主動與用戶溝通，科學合理安裝生物安全柜；

應積極提升安裝維修工程師的能力，配備必要的專用儀器，確保生物安全柜安裝檢驗的條件。

(3)發揮第三方檢測機構的作用

盡快健全政策法規，可完全依據YY0569—2005《生物安全柜》標準的要求，保障安裝、使用維護和周期檢驗的順