第二节 实验室安全设备和用品 中南大学湘雅三医院检验科 彭怀燕教授 临床实验室安全管理（二） 第二节 实验室安全设备和用品 中南大学湘雅三医院检验科 彭怀燕教授

按照《病原微生物实验室生物安全管理条例》所规定： ①具有与采集病原微生物样本所需要的生物安全防护水平相适应的设备。 ②具有掌握相关专业知识和操作技能的工作人员。 ③具有有效地防止病原微生物扩散和感染。 ④具有保证病原微生物样本质量的技术方法和手段。

一. 生物安全柜

一.生物安全柜的工作原理和分类 (一)、生物安全柜的基本工作原理 生物安全柜（biosafety cabinet；biological safety cabinet）是防止操作处理过程中某些含有危险性或未知性生物微粒发生气溶胶散逸的箱形空气净化负压安全装置 ※生物安全柜的基本设计的两个重要改进： 1、HEPA过滤器 2、HEPA过滤器+层流技术

生物安全柜的工作原理主要是将柜内空气向外抽吸，使柜内保持负压状态，通过垂直气流来保护工作人员；外界空气经高效空气过滤器（high-efficiency particulate air filter, HEPA filter）过滤后进入安全柜内，以避免处理样品被污染；柜内的空气也需经过HEPA过滤器过滤后再排放到大气中，以保护环境。

生物安全柜的工作原理――气流示意图

(二)、生物安全柜的分类 生物安全柜领域执行的最重要的标准是欧洲标准EN12469和美国国家卫生基金会的第49号标准（NSF49） NSF49在上世纪70年代就已经出现，被公认为目前生物安全柜领域最完善的标准。2002年，NSF49正式获得了美国国家标准学会（ANSI）的认可，成为美国生物安全柜的统一标准 欧洲标准化委员会（CEN）于2000年5月颁布了生物安全柜欧洲标准EN12469:2000，成为欧盟区域内生物安全柜的统一标准 这两个标准对生物安全柜的分类、性能和检测均有明确规定

(二)、生物安全柜的分类 根据防护程度的不同，通常将生物安全柜分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，可适用于不同生物安全等级的媒质的操作 按照美国1992年版NSF49标准 生物安全等级1级（P1）的媒质是指普通无害细菌、病毒等微生物 生物安全等级2级（P2）的媒质是指一般性可致病细菌、病毒等微生物 生物安全等级3级（P3）的媒质是指烈性/致命细菌、病毒等微生物，但感染后可治愈 生物安全等级4级（P4）的媒质是指烈性/致命细菌、病毒等微生物，感染后不可治愈

Ⅰ级生物安全柜 Ⅰ级生物安全柜是指用于保护操作人员与环境安全、而不保护样品安全的通风安全柜 适用于对处理样品安全性无要求且生物危险度等级为1、2、3的媒质的操作

Ⅰ级生物安全柜结构示意图 无手套型 有手套型

Ⅰ级生物安全柜 因不考虑处理样品是否会被进入柜内的空气污染，故对进入柜内的空气洁净度要求不高 空气的流动为单向、非循环式，空气流经HEPA过滤器后进入柜内，通过工作台面后又被过滤、经排气口排出 为保护操作人员安全，其向内的非循环吸入气流必须远离操作者，故要求在使用前方有操作窗口、无手套的Ⅰ级生物安全柜时，避免人员在安全柜前快速走动或操作人员完成操作后将手臂快速从柜内抽出 为保护环境，安全柜中的气体在外排到大气以前必须先经过HEPA过滤器过滤

Ⅱ级生物安全柜 Ⅱ级生物安全柜是指用于保护操作人员、处理样品安全与环境安全的通风安全柜 通常适用于生物危险度等级为1、2、3的媒质的操作。当有毒化学物质或放射性核物质被用于微生物研究或制药的添加物时，应使用专为此目的设计制造的II级生物安全柜

Ⅱ级生物安全柜为临床生物防护中应用最普遍的一类生物安全柜 临床中处理高浓度或大容量感染性材料时，以Ⅱ级生物安全柜应用最多

Ⅱ级生物安全柜至少需装置一个HEPA空气过滤器对外排气体进行净化，工作空间为经HEPA过滤器净化的无涡流的单向流垂直空气 工作时正面玻璃推拉窗打开一半，上部为观察窗，下部为操作窗口 由于外排风机将安全柜内空气不断地向外抽吸，使柜内保持负压状态，故操作窗口处虽然处于开放状态，外部空气只可能经操作窗口被吸入，而柜内的空气不可能由操作窗口逸出，避免了气溶胶污染，保护了操作人员的安全

操作窗口内侧垂直气流和外部吸入气流交汇点的平衡是生物安全柜的一个设计关键。若外部吸入气流过强，此未经过滤的空气有可能越过前方的回风隔栅而污染操作平台；若垂直气流过强，则有可能使柜内含有微生物的空气逸出 Ⅱ级生物安全柜分为A1 、A2（原B3） 、B1、B2四个类型

Ⅱ级生物安全柜--A1型生物安全柜 A1型生物安全柜结构示意图

A1型生物安全柜 维持穿过工作台开口面的最小平均吸入口风速（计算或测量值）为0.38m/s(75ft/min) 由静压箱送出的，经HEPA过滤器过滤的垂直气流是垂直气流和吸入气流混合后的一部分（即柜内70%气体通过HEPA过滤器再循环至工作区，30%的气体通过排气口HEPA过滤器过滤排除） 允许经排出口HEPA过滤器过滤后的气流返回实验室 允许有正压的污染风道和静压箱

Ⅱ级生物安全柜-- A2型生物安全柜 Ⅱ级A2型生物安全柜结构示意图

A2型生物安全柜 维持穿过工作台开口面的最小平均吸入口风速（计算或测量值）为0.5m/s（100ft/min） 经HEPA过滤器过滤后的垂直气流是由静压箱排出的垂直气流和吸入气流混合后的一部分（即柜内30%气体通过排气口HEPA过滤器排除，70%的气体通过供气口HEPA过滤器再循环至工作区） 必须经HEPA过滤器过滤后，所有废气才能排到室外，但废气不可再进入安全柜循环或返回实验室 所有被生物污染的风道和静压箱应保持负压或者被负压的风道和静压箱包围

Ⅱ级生物安全柜-- B1型生物安全柜 Ⅱ级B1型生物安全柜结构示意图

B1型生物安全柜 维持穿过工作台开口面的最小平均吸入口风速（计算或测量值）为0.5m/s（100ft/min） 经HEPA过滤器过滤后的垂直气流中的绝大部分是由未污染的循环吸入气流组成（即柜内70%气体通过排气口HEPA过滤器排除，30%的气体通过供气口HEPA过滤器再循环至工作区） 经HEPA过滤器过滤后的大部分污染的垂直气流，通过专用风道过滤后排入大气 所有被生物污染的风道和静压箱应保持负压，或被负压的风道和静压箱包围

Ⅱ级B2型生物安全柜（也称为“全排”型） Ⅱ级B2型生物安全柜结构示意图 适用于处理感染性样品、使用挥发性有毒化学物 质和以放射性核素作为微生物学研究的工作场合

Ⅱ级B2型生物安全柜 维持穿过工作台开口面的最小平均吸入口风速（计算或测量值）为0.5m/s（100ft/min） 经HEPA过滤器过滤后的垂直气流是由实验室或室外空气送入的（即：安全柜中排出的气体不进入垂直气流的循环过程） 所有的吸入气流和垂直气流经HEPA过滤器过滤后排入大气，不再进入安全柜循环或返回实验室 所有污染的风道和静压箱应保持负压，或是被直接排风的风道和静压箱包围

Ⅲ级生物安全柜 Ⅲ级生物安全柜是完全密闭、不漏气结构的通风安全柜 工作空间内为经HEPA过滤器净化的无涡流的单向流空气 安全柜正面上部为观察窗，下部为手套箱式操作口。在安全柜内的操作是通过与安全柜相连接的橡皮手套进行的

Ⅲ级生物安全柜 安全柜应维持至少120Pa的负压，方可确保人体与柜内物品完全隔绝 进入气流经数个HEPA过滤器过滤后送入安全柜，排出气流应经双层HEPA过滤器过滤或通过HEPA过滤器过滤和焚烧来处理 Ⅲ级生物安全柜适用于生物危险度等级为1、2、3和4的媒质的操作

(三).生物安全柜的应用 (生物安全实验室选用生物安全柜的原则) (三).生物安全柜的应用 (生物安全实验室选用生物安全柜的原则) 实验室级别 生物安全柜选用原则 一级 一般无须使用生物安全柜，或使用Ⅰ级生物安全柜 二级 当可能产生微生物气溶胶或出现溅出的操作时，可使用I级生物安全柜；当处理感染性材料时，应使用部分或全部排风的Ⅱ级生物安全柜；若涉及处理化学致癌剂、放射性物质和挥发性溶媒，则只能使用Ⅱ-B级全排风(B2型)生物安全柜。 三级 应使用II级或Ⅲ级生物安全柜；所有涉及感染材料的操作，应使用全排风型Ⅱ-B级(B2型)或Ⅲ级生物安全柜。 四级 应使用Ⅲ级全排风生物安全柜。当人员穿着正压防护服时，可使用Ⅱ-B级生物安全柜。

小 结 生物安全柜是防止操作处理过程中某些含有危险性或未知性生物微粒发生气溶胶散逸的箱形空气净化负压安全装置 小 结 生物安全柜是防止操作处理过程中某些含有危险性或未知性生物微粒发生气溶胶散逸的箱形空气净化负压安全装置 其工作原理是将柜内空气向外抽吸，使柜内保持负压状态，通过垂直气流来保护工作人员；外界空气经HEPA过滤器过滤后进入安全柜内，以避免处理样品被污染；柜内的空气也需经过过滤器过滤后再排放到大气中，以保护环境

小 结 目前世界上生物安全柜领域最重要的标准是欧洲EN12469标准和美国NSF49标准。根据防护程度的不同，通常将生物安全柜分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级

小 结 Ⅰ级生物安全柜是指用于保护操作人员与环境安全、而不保护样品安全的通风安全柜，适用于对处理样品安全性无要求且生物危险度等级为1、2、3的媒质的操作 Ⅱ级生物安全柜是指用于保护操作人员、处理样品安全与环境安全的通风安全柜，柜内保持负压状态，适用于生物危险度等级为1、2、3的媒质的操作 Ⅲ级生物安全柜是完全密闭、不漏气结构的通风安全柜，适用于生物危险度等级为1、2、3和4的媒质的操作

小 结 Ⅱ级生物安全柜为临床生物防护中应用最普遍的一类生物安全柜 临床中处理高浓度或大容量感染性材料时，以Ⅱ级生物安全柜应用最多 小 结 Ⅱ级生物安全柜为临床生物防护中应用最普遍的一类生物安全柜 临床中处理高浓度或大容量感染性材料时，以Ⅱ级生物安全柜应用最多 Ⅱ级生物安全柜划分为A1 、A2 、B1、B2四个类型 ，每一类型的性能指标不同

（三）实验室生物安全防护水平 危险度 安全水平 实验室类型 实验操作 安全设施 4级 BSL4 最高防护（P4）实验室危险病原体研究 III级或II级生物安全柜+正压服，双开门高压灭菌锅（穿过墙壁、墙体）、经过滤空气，人员安全监控 3级 BSL3 防护（P3）实验室专门特殊的诊断研究 BSL2+特殊防护服+准入制度+定向气流 生物安全柜：密闭消毒；通风系统；密闭消毒；通风系统；双门入口；人员安全监控。 2级 BSL2 基础（P2）实验室初级卫生服务，诊断研究 微生物操作规范（GMT）、防护服、生物危险标志 开放实验台；生物安全柜；（BSC）[防护可能产生的气溶胶]；现场高压灭菌锅；建议向内气流通风系统（HEPA过滤排风）。 1级 BSL1 基础（P1）实验室基础教学、研究 GMT 开放实验台；不需要安全设施。

基础实验室：一级生物安全防护水平（BSL1） 实验室实例：基础教学实验室 微生物实例：枯草杆菌、大肠埃希氏杆菌R12 无须特殊选址，普通物即可，但应有防止节肢动物和啮齿动物入口的设计。 每个实验室应设有洗手池，宜设置靠近出口处 在实验室门口处应设挂衣装置，个人便 装应与实验室工作服分开设置 实验室墙壁、天花板和地面应平整，易洁净，不渗水，耐化学品和消毒水的腐蚀，地面应防滑，不得铺设地毯。 实验台面应防水、

实验室实例：初级卫生服务；诊断、研究、诊断和卫生保健实验室（以公共卫生、临床或医院为基础的）必须设计成二级或以上生物安全水平。 基础实验室：二级生物安全水平（BSL2） 实验室实例：初级卫生服务；诊断、研究、诊断和卫生保健实验室（以公共卫生、临床或医院为基础的）必须设计成二级或以上生物安全水平。 微生物实例：伤寒沙门氏菌、乙型肝炎病毒、结核分支杆菌、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒。 开放实验室，有洗手池（靠近出口） 在生物安全柜中进行可能发生气溶胶颗粒操作程序。 配有高压灭菌设备 必要时配备个人防护的机械密闭设备。 门可保持关闭，并贴上适当的危险标志。 有可靠稳定的应急供电系统。

防护实验室：三级生物安全水平（BSL3） 实验室实例：专门特殊诊断，研究实验室，密闭型。 微生物实例：布鲁氏菌属、拉沙热病毒、荚膜组织胞浆菌。 选址：应在建筑物中自成隔离区（如出入控制），或为独立建筑物。 在BSL2基础上增加特殊防护服，准入剂，定向气流。 配备II级或III级生物安全柜，形成向内气流而且涉及感染性材料的全部工作应在生物安全柜内进行。 生物安全柜旋转在远离污染区入口和频繁走动的位置。 应有非手控水槽。 实验室与公共通道分开，并通过缓冲间（双门入口或二级生物安全水平的基础实验室）或气锁室进入。 处理废弃物前，实验室内先行高压灭菌，以清除污染。

最高防护实验室： 四级生物安全水平（BSL4） 危险病原体单位，高度密闭型。 病原体实例：埃波拉病毒、口蹄疫病毒、SARS病毒。 选址：实验室应建造在独立物内或建筑物中独立的完全隔离区域内，该建筑物应远离城区。 配备II级或III级生物安全柜、正压服 形成向内气流而且涉及感染性材料的全部工作应在生物安全柜内进行。 处理废弃物前，实验室内先行高压灭菌以清除污染。 应有非手控的水槽。

二、超净工作台 超净工作台与生物安全柜无论是在工作原理上还是在实际的用途方面都有本质的区别，两种设备工作时的气流模式截然不同，超净工作台的气流是由外部径HEPA过滤后进入操作区，通过操作区后由超净工作台前侧开口区流向操作者一侧进入实验室。 生物安全柜除了能保护实验材料免受污染外，还可以保护工作人员及环境；而超净工作台只能保护实验材料，不能保护人员及环境。 超净工作台只适于无毒、无味、无刺激性挥发性气体以及无感染的实验材料操作。如微生物倒培养基、分装试剂等。

三、通风柜 实验室特别在操作时往往会产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了防止污染物质向实验室扩散，保护工作人员安全在污染源附近要使用排风设备。通风柜可起到后备安全保障作用。

四、消毒设施及用品 临床实验室生物安全防护工作中常用 的消毒方法有三种： 化学消毒 高压消毒 焚烧 可根据具体情况选 用不同的消毒方式

（一）化学消毒 许多化学品可以用作消毒剂，在使用与储存时要特别注意： 1、化学杀菌剂的有效期：许多化学品在高温时其杀菌效果又快又好，但也要看到另一面好较高的温度能加速其挥发和降解而失效。 2、许多化学杀菌剂对人和环境有害：所以一定要严格按厂商的说明小心进行选择、储存、操作、使用和废弃。操作时做好个人防护。 3、实验室应提供消毒剂的配制方法，明确有效浓度、配制日期、配制尝试及有效期，相关人员均应掌握（采用操作卡）。 4、配制、使用均应有记录。

（二）高压消毒 1、高压灭菌器的种类： （1）重力置换式（“下排气式”）高压灭菌器 蒸汽在压力作用下进入灭菌器，由上而下转换较重的空气并通过灭菌器的排气阀（装有HEPA过滤器）排出。 （2）预真空式高压灭菌器 蒸汽进入前使空气从灭菌器通过装有HEPA过滤器的排气阀排出。灭菌结束时，蒸汽自动排出。其特点： ①此高压灭菌器可在134℃下进行，灭菌周可缩短至3分钟。 ②对于多孔性物品的灭菌很理想。 ③不能用于液体的灭菌（要抽真空）

（3）燃料加热压力锅式高压灭菌器： 把要消毒灭菌的物品装载在顶部，通过燃气、电力或其他燃料来加热。通过加热窗口询问的水来产生蒸汽，由下而上转换空气并经排气孔排出。当所有的空气排出后，关闭排气孔的阀门，缓慢加热使压力和温度上升到安全阀预置的水平。此时记为开始灭菌的时间。灭菌结束后停止加热，让温度下降到80 ℃以下再打盖子。

2、高压灭菌器使用注意事项 （1）人员素质 应由受过培训的人员负责操作与日常维护。 （2）预防性的维护：应包括由有资历人员定期检查灭菌器柜腔、门的密封性以及所有的仪表和控制器。 （3）应使用饱和蒸汽，其中不含腐蚀性抑制剂或其他化学品。 （4）灭菌柜腔装载要松散，以便蒸汽可以均匀作用于被消毒物品，确保灭菌的效果。

（6）当高压灭菌液体时应采用慢排式设置。（如插排气针等）。 （ 5）互锁安全装置一定要（因当灭菌器内部加压时，其可防止门被打开。），如果没有，必须关闭主要蒸汽阀并待温度降到80 ℃以下再打开。 （6）当高压灭菌液体时应采用慢排式设置。（如插排气针等）。 （7）操作者在打开高压灭菌器门时，即使温度下降到80 ℃以下仍然要戴手套和面罩来进行防护。 （8）灭菌效果的常规监测，生物指示剂或热电偶计应置于每件高压灭菌物品的中心。“最大”装载时，最好用热电偶计或记录仪进行定时监测，以确定灭菌程序是否恰当。 （9）灭菌器的排水过滤器应每天拆下清洗；应保证安全阀不被堵塞。 （10）高压灭菌操作，效果的监测应及时观察并记录、妥善保存。

（三）焚烧 是医疗废弃物消毒的终末环节。一般由其他部门完成。对于事先未经清除污染的动物尸体以及解剖组织或其他实验室废弃物，焚烧是一种有效方法。 理想的焚烧炉是：一级焚烧室的温度至少达800℃，二级焚烧室温度至少应达到1000 ℃。 应提醒：焚烧炉的操作是否有效主要取决于对需要处理的废弃物中物品的正确混合。

五、安全防护用具 安全防护用具是避免操作人员暴露于气溶胶、喷溅物以及意外接种等危险的一个屏障。可根据工作的性质来选择。 （一）实验服 实验服包括一般操作服即工作服、隔离衣、连体衣的防护效果较一般操作服好，因此更适用于在微生物学实验室以及生物安全柜中的操作。需进一步防护时应在实验服或隔离衣外面穿上围裙。注意这些防护服、裙不能穿离实验室区域。

（二）护目镜和面罩 （三）手套 1、一次性手术用手套（用于实验室一般操作和处理感染性物质、血液、体液时）。 2、替代加粉乳胶手套（用于可发生皮炎及速发型超敏反应等变态反应者）。 3、不锈钢网孔手套（在进行尸体解剖等可能接触尖锐器械情况时）。

（四）鞋 应防滑，从事可能出现液体材料漏出的工作应穿防水鞋。进入特殊区域（需防静电）或SBL3和SBL4实验室要求使用专用鞋。（一次性或橡胶鞋）

第三节 安全操作规范 一、安全管理制度 1.首先明确安全管理的目标。 2、明确安全管理的范围及内容。 3、制定标准操作程序。 第三节 安全操作规范 一、安全管理制度 1.首先明确安全管理的目标。 2、明确安全管理的范围及内容。 3、制定标准操作程序。 4、建立相应的紧急预案。 5、成立安全管理小组。 6、配备必要的防护设备及用品。 7、培训上岗。 8、安全检查与自查方式 。 9、总结、持续改进、记录完整，妥善保管。

二、安全操作规程 三、安全培训 1、员工的健康监护。 2、危害评估。 3、化学品、危害物品的确认、安全存放与处置及监控程序。 4、操作安全行为程序。 5、防高风险和污染材料失窃的程序。 6、确认培训需求和教材的方法。 7、安全数据单（MSDS）的程序。 8、设备维护程序。 9、废弃物处理。 10、事件记录、报告及调查。 三、安全培训

第四节 、废弃物处理 医疗废弃物是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他产生的具有直接或间接感染性、毒性以及其他危害性的废弃物。 ①化学废弃物。 ②感染性废弃物。 ③放射性废弃物。

废物处理的首要原则 废物处理的首要原则是：所有感染材料必须在实验室内清除污染。 1、污染物一律置于专用的有标记的容器内。 2、利器的处置。 3、注意使用防护装备。 4、处置之前的存放、运走、应达到生物学安全水平，要密封。 5、严格的记录，要妥善保管。

第五节 化学品、火、电辐射等安全 一、化学品使用安全 危险化学品分为八大类：爆炸品、压缩气体和液化气体、易燃液体、易燃固体、氧化剂和有机过氧化物、毒害品、放射性物品、腐蚀品。 二、消防安全。 三、用电安全。

四、电离辐射安全防护 （一）辐射防护的管理应遵循四项原则。 （二）电离辐射保护性措施。 （三）电离辐射监测。

本章小结 临床实验安全管理主要包括生物安全、化学品安全、用电安全、消防安全和辐射安全等，其中重点为生物安全。 在本章中，引用了部分国家法律法规或标准中的条款和名词，准确描述了与临床实验室安全有关的定义及要求。首先要求实验室在实验室建筑设计与施工前就应进行危害评估。根据评估结果确定实验室的生物安全防护水平。按照国家公认的标准对生物安全防护水平的具体描述进行实验室设计与施工、配置必要的生物安全防护设备及服务器并正确使用。建立健全安全管理规章制度及安全操作规程，加强实验室人员的培训工作，加强日常安全监督，确保硬件和软件充分发挥应有的作用。将实验室安全问题带来的不必要的损失降至最低。