生物安全櫃（Biological safety cabinets，BSCs）是為操作原代培養物、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
於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、
傾註、攪拌，或將液體滴加到固體表麵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。由於肉眼無法看到直徑小於5μm 的氣溶膠以及直徑為5～100μm
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，並可能吸入或交叉污
染工作台面的其他材料。已經表明，正確使用生物安全櫃可以有效減少由於氣溶膠暴露所造成的
實驗室感染以及培養物交叉污染。生物安全櫃同時也能保護環境。
多年以來，生物安全櫃的基本設計已經歷瞭多次改進。主要的變化是在排風系統增加瞭HEPA
過濾器。對於直徑0.3μm 的顆粒，HEPA 過濾器可以截留99.97%，而對於更大或更小的
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，
並確保從安全櫃中排出的是完全不含微生物的空氣。生物安全櫃設計中的第二個改進是將經
HEPA 過濾的空氣輸送到工作台面上，從而保護工作台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 protection）。這些基本設計上的變化使得三種級別的生物安全櫃都得
到瞭改進，表8 列出瞭各種安全櫃所能提供的保護。
註：水平和垂直方向流出氣流的工作櫃（“超凈工作臺”）不屬於生物安全櫃，也不能應用
於生物安全操作。
表8 不同保護類型及生物安全櫃的選擇
保護類型 生物安全櫃的選擇
個體防護，針對危險度1～3 級微生物 Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級生物安全櫃
個體防護，針對危險度4 級微生物，手套箱型實驗室Ⅲ級生物安全櫃
個體防護，針對危險度4 級微生物，防護服型實驗室Ⅰ級、Ⅱ級生物安全櫃
實驗對象保護 Ⅱ級生物安全櫃，櫃內氣流是層流的Ⅲ級
生物安全櫃
少量揮發性放射性核素∕化學品的防護 Ⅱ級B1 型生物安全櫃，外排風式Ⅱ級A2
型生物安全櫃
揮發性放射性核素∕化學品的防護 Ⅰ級、Ⅱ級B2 型、Ⅲ級生物安全櫃
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Ⅰ級生物安全櫃
圖6 為Ⅰ級生物安全櫃的原理圖。房間空氣從前麵的開口處以0.38 m/s 的低速率進入安全櫃，
空氣經過工作臺表麵，並經排風管排出安全櫃。定向流動的空氣可以將工作台面上可能形成的氣
溶膠迅速帶離實驗室工作人員而被送入排風管內。操作者的雙臂可以從前麵的開口伸到安全櫃內
的工作台面上，並可以通過玻璃窗觀察工作台面的情況。安全櫃的玻璃窗還能完全抬起來，以便
清潔工作台面或進行其他處理。
安全櫃內的空氣可以通過HEPA 過濾器按下列方式排出：（a）排到實驗室中，然後再通過
實驗室排風系統排到建築物外麵；（b）通過建築物的排風系統排到建築物外麵；（c）直接排到
建築物外麵。HEPA 過濾器可以裝在生物安全櫃的壓力排風系統（the exhaust plenum）裡，也
可以裝在建築物的排風系統裡。有些Ⅰ級生物安全櫃裝有一體式排風扇，而其他的則是借助建築
物排風系統的排風扇。
Ⅰ級生物安全櫃是最早得到認可的，並且由於其設計簡單，目前仍在世界各地廣泛使用。Ⅰ
級生物安全櫃能夠為人員和環境提供保護，也可用於操作放射性核素和揮發性有毒化學品。但因
未滅菌的房間空氣通過生物安全櫃正麵的開口處直接吹到工作台面上，因此Ⅰ級生物安全櫃對操
作對象不能提供切實可靠的保護。
圖6 Ⅰ級生物安全櫃原理圖
A：前開口；B：窗口；C：排風HEPA 過濾器；D：壓力排風系統
Ⅱ級生物安全櫃
在應用細胞和組織培養物來進行病毒繁殖或其他培養時，未經滅菌的房間空氣通過工作台面是
不符合要求的。Ⅱ級生物安全櫃在設計上不但能提供個體防護，而且能保護工作台面的物品不受房
間空氣的污染。Ⅱ級生物安全櫃有四種不同的類型（分別為A1、A2、B1 和B2 型），它們不
第10 章 生物安全櫃
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同於Ⅰ級生物安全櫃之處為，隻讓經HEPA 過濾的（無菌的）空氣流過工作台面。Ⅱ級生物安全櫃
可用於操作危險度2 級和3 級的感染性物質。在使用正壓防護服的條件下，Ⅱ級生物安全櫃也可用
於操作危險度4 級的感染性物質。
Ⅱ級A1 型生物安全櫃
Ⅱ級A1 型生物安全櫃如圖7 所示。內置風機將房間空氣（供給空氣）經前麵的開口引入安
全櫃內並進入前麵的進風格柵。在正麵開口處的空氣流入速度至少應該達0.38 m/s。然後，供氣
先通過供風HEPA 過濾器，再向下流動通過工作台面。空氣在向下流動到距工作台面大約6～18
cm 處分開，其中的一半會通過前麵的排風格柵，而另一半則通過後麵的排風格柵排出。所有在工
作台面形成的氣溶膠立刻被這樣向下的氣流帶走，並經兩組排風格柵排出，從而為實驗對象提供
最好的保護。氣流接著通過後麵的壓力通風系統到達位於安全櫃頂部、介於供風和排風過濾器之
間的空間。由於過濾器大小不同，大約70%的空氣將經過供風HEPA 過濾器重新返回到生物安全
櫃內的操作區域，而剩餘的30%則經過排風過濾器進入房間內或被排到外麵。
Ⅱ級A1 型生物安全櫃排出的空氣可以重新排入房間裡，也可以通過連接到專用通風管道上
的套管或通過建築物的排風系統排到建築物外麵。
安全櫃所排出的經過加熱和∕或冷卻的空氣重新排入房間內使用時，與直接排到外麵環境相比
具有降低能源消耗的優點。有些生物安全櫃通過與排風系統的通風管道連接，還可以進行揮發性放
射性核素以及揮發性有毒化學品的操作（表8）。
圖7 Ⅱ級A1 型生物安全櫃原理圖
A：前開口；B：窗口；C：排風HEPA 過濾器；D：後麵的壓力排風系
統；E：供風HEPA 過濾器；F：風機
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外排風式Ⅱ級A2 型以及Ⅱ級B1 型和Ⅱ級B2 型生物安全櫃
外排風式Ⅱ級A2 型以及Ⅱ級B1 型（圖8）和Ⅱ級B2 型生物安全櫃都是由Ⅱ級A1 型生物
安全櫃變化而來，這些不同類型的Ⅱ級生物安全櫃，連同Ⅰ級和Ⅲ級生物安全櫃的特點見表9。生物
安全櫃設計上的每一種變化可以使不同的類型適用於特定的目的（參見表8）。這些生物安全櫃相互
間都有一定的差異，包括從前麵的開口吸入空氣的速度、在工作台面上再循環空氣的量以及從安全櫃
中排出空氣的量、安全櫃的排風系統（是通過專門的排風系統還是通過建築物的排風系統？是排到房
間內還是排到建築物的外麵？）以及壓力設置（安全櫃是負壓狀態下的生物學污染管道和壓力通風系
統，還是由負壓管道和壓力通風系統所包圍的生物學污染管道和壓力通風系統？）。
不同類型的Ⅱ級A 型和Ⅱ級B 型生物安全櫃的詳細介紹見參考文獻7 和8，也可參考生產商
的說明手冊。
圖8 Ⅱ級B1 型生物安全櫃原理圖
A：前開口；B：窗口；C：排風HEPA 過濾器；D：供風HEPA 過濾器；
E：負壓壓力排風系統；F：風機；G：送風HEPA 過濾器。安全櫃需要
有與建築物排風系統相連接的排風接口。
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表9 Ⅰ級、Ⅱ級以及Ⅲ級生物安全櫃之間的差異
生物安全櫃 正麵氣流速度氣流百分數（%）
（m/s） 重新循環部分排出部分
排風系統
Ⅰ級a 0.36 0 100 硬管
Ⅱ級A1 型 0.38～0.51 70 30 排到房間或套管連接處
外排風式Ⅱ級A2 型a 0.51 70 30 排到房間或套管連接處
Ⅱ級B1 型a 0.51 30 70 硬管
Ⅱ級B2 型a 0.51 0 100 硬管
Ⅲ級a NA 0 100 硬管
NA，不適用。
a 所有生物學污染的管道均為負壓狀態，或由負壓的管道和壓力通風系統圍繞。
Ⅲ級生物安全櫃
Ⅲ級生物安全櫃（圖9）用於操作危險度4 級的微生物材料，可以提供最好的個體防護。Ⅲ
級生物安全櫃的所有接口都是“密封的”，其送風經HEPA 過濾，排風則經過兩個HEPA 過濾器。
Ⅲ級生物安全櫃由一個外置的專門的排風系統來控制氣流，使安全櫃內部始終處於負壓狀態（大
約124.5 Pa）。隻有通過連接在安全櫃上的結實的橡膠手套，手才能伸到工作台面。Ⅲ級生物安
全櫃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級生物安全櫃可以與一個
雙開門的高壓滅菌器相連接，並用它來清除進出安全櫃的所有物品的污染。可以將幾個手套箱連
在一起以增大工作麵積。Ⅲ級生物安全櫃適用於三級和四級生物安全水平的實驗室。
生物安全櫃的通風連接
A1 型和外排風式A2 型Ⅱ級生物安全櫃的設計使用瞭“套管（thimble）”或“傘形罩（canopy
hood）”連接。套管安裝在安全櫃的排風管上，將安全櫃中需要排出的空氣引入建築物的排風管
中。在套管和安全櫃排風管之間保留一個直徑差通常為2.5 cm 的小開口，以便讓房間的空氣也可
以吸入到建築物的排風系統中。建築物排風系統的排風能力必須能滿足房間排風和安全櫃排風的
要求。套管必須是可拆卸的，或者設計成可以對安全櫃進行操作測試的類型。一般來講，建築物
氣流的波動對套管連接型生物安全櫃的功能不會有太大的影響。
Ⅱ級B1 型和Ⅱ級B2 型生物安全櫃通過硬管，亦即沒有任何開口地、牢固地連接到建築物的
排風系統，或者最好是連接到專門的排風系統。建築物排風系統的排風量和靜壓必須與生產商所
指定的要求正好一致。對硬管連接的生物安全櫃進行認證時，要比將空氣再循環送回房間或采用
套管連接的生物安全櫃更費時。
生物安全櫃的選擇
主要根據下列所需保護的類型來選擇適當的生物安全櫃：實驗對象保護；操作危險度1～4 級
微生物時的個體防護；暴露於放射性核素和揮發性有毒化學品時的個體防護；或上述各種防護的
不同組合。表8 列出瞭每一種防護類型所推薦使用的生物安全櫃。
操作揮發性或有毒化學品時，不應該使用將空氣重新循環排入房間的生物安全櫃，即不與建
築物排風系統相連接的Ⅰ級生物安全櫃，或Ⅱ級A1 型及Ⅱ級A2 型生物安全櫃。Ⅱ級B1 型安全
櫃可用於操作少量揮發性化學品和放射性核素。Ⅱ級B2 型安全櫃也稱為全排放型安全櫃，在需
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要操作大量放射性核素和揮發性化學品時，必須使用這一類型的安全櫃。
圖9 Ⅲ級生物安全櫃（手套箱）示意圖
A：用於連接等臂長手套的艙孔；B：窗口；C：兩個排風HEPA 過濾器；D：送風
HEPA 過濾器；E：雙開門高壓滅菌器或傳遞箱；

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