生物安全柜（biosafety cabinet，BSC）是一种为了保护操作人员及其周围环境，把处理病原体时发生的污染空气隔离在操作区域内的一种防御性负压过滤排风柜。在操作原代培养物、菌（毒）株以及其他感染性实验材料过程中会产生感染性气溶胶，正确使用生物安全柜可以有效减少气溶胶对实验室或培养物的污染，同时能保护工作环境及外部环境。

在进行实验活动中，如菌毒株的接种、病原微生物培养物的振摇和搅拌、培养物的转移、感染性标本的匀浆、振荡或离心以及进行动物实验等，均可产生不同程度的感染性气溶胶。在实验操作过程中产生的气溶胶或微小液滴直径大小为0.01～100μm，远低于肉眼所能分辨的颗粒（100～200μm），而实验工作人员往往会忽略气溶胶或微小液滴的存在。因此上述相关操作均应在生物安全柜中进行。生物安全柜是防止实验室获得性感染的主要设备。

根据结构设计，正面气流速度，送风、排风方式，将生物安全柜分为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级。

生物安全柜具体分类和相互间的差异见表5-1。

Ⅰ级生物安全柜可保护操作人员和环境而不保护样品。其气流原理和实验室通风橱基本相同，不同之处在于排气口安装有HEPA 过滤器，将外排气流过滤，进而防止微生物气溶胶扩散造成污染。Ⅰ级生物安全柜的原理见图5-1。空气从前面的开口处以大于0.38m/s的速率进入安全柜，经过工作台表面并经排风管排出安全柜。定向流动的空气可以将工作台面可能形成的气溶胶迅速送入排风管内。

Ⅰ级生物安全柜与负压排风柜的不同在于，其排风口安装有高效空气过滤器。安全柜内的空气通过HEPA 过滤器按下列方式排出：①排到实验室中；②排到实验室中，然后再通过实验室排风系统排到建筑物外面；③直接排到建筑物外面。HEPA 过滤器可以装在生物安全柜的压力排风系统（the exhaust plenum）里，也可以装在建筑物的排风系统里。有些Ⅰ级生物安全柜装有一体式排风机，而其他的则是借助建筑物排风系统的排风机。

Ⅰ级生物安全柜能够为人员和环境提供保护。当Ⅰ级生物安全柜的排风排到室外时，也可用于操作放射性核素和挥发性有毒化学品。但Ⅰ级生物安全柜是直接将房间空气通过生物安全柜正面的开口处吸入到生物安全柜内，可能带入房间空气中存在的微生物或其他不需要的颗粒物，因此Ⅰ级生物安全柜对操作对象不能提供切实可靠的保护。然而，Ⅰ级生物安全柜本身无风机，需要单独配置风机带动气流，但不能保护柜内产品，Ⅰ级生物安全柜主要应用于某些设备（如离心机、振荡培养箱或小型发酵设备等）或可能产生气溶胶的操作（如通气培养或组织搅拌）的防护。

Ⅱ级生物安全柜是目前应用最为广泛的类型。按照中华人民共和国医药行业标准《生物安全柜》（YY0569）的规定，Ⅱ级生物安全柜依照入口气流风速、排气方式和循环方式可分为4个类型：A1 型、A2 型、B1 型和B2 型。Ⅱ级生物安全柜均可保护操作人员、环境和操作对象。A1 型生物安全柜前窗气流速度最小量或测量平均值应至少为0.38m/s，70%气体通过HEPA 过滤器再循环至工作区，30%的气体通过排气口过滤排出。A2 型生物安全柜前窗气流速度最小量或测量平均值应至少为0.5m/s，70%气体通过HEPA 过滤器再循环至工作区，30%的气体通过排气口过滤排出。Ⅱ级B 型生物安全柜均为连接排气系统的安全柜（包括排风机、排风管道及阀门等），其前窗气流速度最小量或测量平均值应至0.5m/s（100fpm），70%气体通过排气口HEPA 过滤器排出，30%的气体通过供气口HEPA过滤器再循环至工作区。B2 型为100%全排型安全柜，无内部循环气流，可同时提供生物性和化学性的安全控制，可以操作挥发性化学品和挥发性核放射物作为添加剂的微生物实验。

工作原理见图5-2。

内置风机将房间空气（供给空气）经前面的开口引入安全柜内并进入前面的进风格栅。在正面开口处的空气流入速度至少应该达0.38m/s。供气通过送风HEPA 过滤器，向下流动通过工作台面。空气在向下流动到距工作台面6～18cm 处分开，其中的一半会通过前面的排风格栅，而另一半则通过后面的排风格栅排出。所有在工作台面形成的气溶胶被向下的气流带走，并经两组排风格栅排出，从而为实验对象提供保护。气流通过后面的负压通风系统到达位于安全柜顶部介于送风和排风过滤器之间的空间。由于过滤器大小不同，大约70%的空气将经过送风HEPA 过滤器重新返回到生物安全柜内的操作区域，其余的30%则经过排风过滤器进入房间内或被排到室外。

Ⅱ级A1 型生物安全柜排出的空气可以重新排入房间里，也可以通过连接到专用通风管道上的套管或通过建筑物的排风系统排到建筑物外。生物安全柜通过与排风系统的通风管道连接，还可以进行少量挥发性放射性核素以及挥发性有毒化学品的操作。

外排风式Ⅱ级A2 型以及Ⅱ级B1型（图5-3）和Ⅱ级B2 型生物安全柜都是由Ⅱ级A1 型生物安全柜变化而来，这些不同类型的Ⅱ级生物安全柜，连同Ⅰ级和Ⅲ级生物安全柜的特点见表5-1。

Ⅲ级生物安全柜是一种完全封闭的、不泄漏的通风安全柜，通过连着的橡胶手套进行安全柜内的操作，是目前最高安全防护等级的安全柜。柜体完全气密，100%全排放，所有气体不参与循环，工作人员通过连接在柜体的手套进行操作。通过双门的传递桶进出安全柜以确保不受污染，适用于高风险的生物实验，如进行埃博拉病毒等一类病原微生物相关的实验等。

当操作一类病原微生物和相关材料时，采用Ⅲ级生物安全柜可以提供很好的防护（图5-4）。Ⅲ级生物安全柜的所有接口均为“密封”，其送风经HEPA 过滤器，排风则经过两级HEPA 过滤器。Ⅲ级生物安全柜由一个外置的专门的排风系统来控制气流，使安全柜内部始终处于负压状态（约-120Pa）。仅通过连接在安全柜上的橡胶手套，手才能伸到工作台面。Ⅲ级生物安全柜配备了可以经过压力蒸汽灭菌或经化学消毒灭菌、并装有HEPA 过滤排风装置的密闭传递桶。Ⅲ级生物安全柜也可与一个双扉压力蒸汽灭菌器相连接，以对进出安全柜的所有污物进行灭菌处理。必要时，也可以将几个手套箱连接在一起形成完全密闭的操作系统，以满足工作需要。

Ⅱ级A1 型和Ⅱ级A2 型生物安全柜通常不需向实验室外部排放，为防止天花板阻碍排气而增大系统阻力，减少进入安全柜前窗操作口的气流量，生物安全柜顶部的排风口和天花板之间的间距建议不小于30cm，以满足生物安全柜的排气气流计算流入气流流速和对排风HEPA 过滤器的检测的空间要求。

若向实验室外部排放，需设置独立于安全柜的排风系统。安全柜的排风口应通过功能合适的排风罩与外排风管连接，外排系统的排风量必须大于安全柜的排风量，以完全收集安全柜排出的空气并排至室外。套管式排风罩连接方式的示意图（图5-5）。排风罩安装在安全柜排风口的上方，套管包围安全柜排风过滤器的卡圈，将安全柜排出的空气吸入排风管道中。在套管和排风过滤器的卡圈之间应保留3cm的间隙和1.5cm 深度的交接，以使房间的空气可以被自由地吸入到外排系统中，避免外排系统强制抽吸安全柜内的空气，干扰安全柜自身的气流分配，破坏安全柜的性能。套管排风罩设计应不影响对安全柜进行检测的类型，采用适当的方式。用软管连接利于排风套管位置的微调和减少对排风管的影响，为方便消毒、更换和防止泄漏，应将软管连接部分置于实验室内部。采用套管式排风罩连接方式，可有效减少建筑物外部气流波动对生物安全柜运行工况的影响。

Ⅱ级B1 型和Ⅱ级B2 型生物安全柜的排风应排至实验室外部，设置外排风机时应充分考虑到排风管阻力等因素对生物安全柜性能影响，排风机的配置应满足生物安全柜排风量和静压要求，并留有冗余。用于生物二级实验室的Ⅱ级B2 型生物安全柜，其排风应符合国家生物安全相关标准的要求。排风口及排风管道应使用硬管，通过合理设计的弯头或三通直接牢固、密封地连接到独立于建筑物其他公共通风系统的排风管道上。

主要根据下列所需保护类型选择适当的生物安全柜：保护实验对象、操作病原微生物的危害程度时的个体防护、暴露于放射性核素和挥发性有毒化学品时的个体防护，或上述各种防护的不同组合。生物安全柜的选择可参照表5-2。

操作挥发性或有毒化学品时，不应该使用将空气重新循环排入房间的生物安全柜。Ⅱ级B1 型和Ⅱ级A2 型安全柜可用于操作少量挥发性学品和放射性核素。Ⅱ级B2 型安全柜也称为全排放型安全柜，适用于操作放射性核素和挥发性化学品。在提取核酸时，为避免交叉污染宜选用此类全排放型安全柜。

应按产品的设计要求安装生物安全柜，生物安全柜应安装在远离门、开放的窗户、走动比较频繁的区域，以及压力蒸汽灭菌器等其他有潜在影响生物安全柜性能的位置，以保证生物安全柜的正常运行。

在生物安全柜的四周应尽可能留有30～50cm的空间，以利于对生物安全柜的维护。在生物安全柜的上面应留有30～35cm的空间，以便对排风高效过滤器进行扫描检漏、准确测量空气通过排风过滤器的速度，并便于排风高效过滤器的更换。

生物安全柜应在安装后、投入使用前（包括生物安全柜被移动位置后）、更换高效空气过滤器或内部部件维修后，均应进行性能检测并开展年度的维护检测。检测项目至少应包括垂直气流平均速度、气流模式、工作窗口气流平均速度、送风高效过滤器检漏、排风高效过滤器检漏、柜体内外的压差（适用于Ⅲ级生物安全柜）、工作区洁净度、工作区气密性（适用于Ⅲ级生物安全柜）等，检测方法和评价要求参照RT/T 199等标准要求。