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1、第五章实验室生物安全的主要设备与仪器,实验室生物安全的目的是减少实验室人员暴露于感染性物质的机会，避免感染性事件的发生和防止实验室废弃物对公众产生危害。熟悉并掌握实验室生物安全的主要设备与仪器的使用，可以降低实验室危险事件的发生概率。,第一节 生物安全柜,一、生物安全柜概述 生物安全柜（biological safety cabinet，BSC）是为操作具有感染性的实验材料时，用来保护操作者本人、实验室环境及实验材料，使其避免暴露于操作过程中可能产生的感染性气溶胶和溅出物而设计的负压排气柜。一种箱形空气净化负压安全装置,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
2、工作人员；外界空气经高效空气过滤器（HEPA）过滤后进入安全柜内，以避免处理样品被污染；柜内的空气经过HEPA过滤后再排放到大气中，以保护环境。,简单说，工作原理主要是：*送入柜内工作区的空气经HEPA过滤，保护操作人员；*安全柜内形成负压，防止气溶胶外泄，从而保护操作人员；*从柜内排出的空气经HEPA过滤后释放，保护外环境,由于肉眼无法看到直径小于5m的气溶胶以及直径为5m100m的微小液滴，因此实验室工作人员通常意识不到有这样大小的颗粒在生成，并可能被吸入或交叉污染工作台面的其他材料。,研究表明，正确使用生物安全柜可以有效减少由于气溶胶暴露所造成的实验室感染以及培养物交叉污染。生物安全柜同
3、时也能保护环境和实验对象。,多年以来，生物安全柜的基本设计已经历多次改进。主要改进是在排风系统增加了高效空气过滤器(HEPA)。对于直径0.3m的颗粒，HEPA可以截留99.97%，而对于更大或更小的颗粒则可以截留99.99%。高效空气过滤器的这种特性使其能够有效地截留所有已知的传染因子，并确保从安全柜中排出的空气完全不含微生物。,生物安全柜设计中的第2个改进是，将经高效空气过滤器过滤的空气输送到工作台面上，从而保护工作台面上的物品不受污染。这一特点通常被称为实验对象保护。,根据结构设计、排风比例及保护对象和程度的不同，可将生物安全柜分为级、级和级（表5-1）。,表5-1 级、级和级生物安全柜
4、间的差异,级生 物 安全 柜,二、各级生物安全柜的工作原理（一）级和级生物安全柜的工作原理 1.级生物安全柜的工作原理 图5-1为级生物安全柜的模式图。操作者的双臂可以从前面的开口伸到安全柜内的工作台面上，并可以通过玻璃窗观察工作台面的情况。,图5-1 级生物安全柜模式图A前开口；B窗口；C排风；D压力排风,房间空气从前面的开口处进入安全柜，经过工作台表面，经排风管排除柜外,操作者的双臂可以从前面的开口伸到安全柜内的工作台面上，并可以通过玻璃窗观察工作台面的情况。,安全柜内空气可通过高效空气过滤器按下方式排出：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；通过建筑物的排风系统排到建筑物
5、外面；直接排到建筑物外面。,级生物安全柜是最早得到认可的，并且由于其设计简单，目前仍在世界各地广泛使用。级生物安全柜能够为操作人员和环境提供保护，也可用于操作放射性核素和挥发性有毒化学品。但因未灭菌的房间空气通过生物安全柜正面开口处直接吹到工作台面上，因此级生物安全柜对操作对象（如标本）不能提供切实可靠的保护。,2.级生物安全柜的工作原理 级生物安全柜在设计上不但能提供个体防护，而且能保护工作台面的物品不受房间空气的污染。级生物安全柜有4种不同的类型，分别为A1、A2、B1和B2型，它们不同于级生物安全柜之处是，只让经高效空气过滤器过滤的（无菌的）空气流过工作台面。,级生物安全柜可用于危险度2
6、级和3级的感染性物质的操作。在使用正压防护服的条件下，级生物安全柜也可用于危险度4级感染性物质的操作。,（1）级A1型生物安全柜：如图5-2所示,图5-2 级A1 型生物安全柜模式图A前开口；B窗口；C排风HEPA；D压力排风；E供风HEPA；F风机,1.内置风机将房间空气（供给空气）经前面的操作面引入安全柜内并进入前面的排风格栅。,2.供气先通过供风高效空气过滤器，再向下流动通过工作台面。,3.空气在向下流动到距工作台面大约618cm 处分开，其中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。,图5-3 级B1 型生物安全柜模式图A前开口；B窗口；C排风HEPA；D 供风HEP
7、A；E负压排风；F风机；G送风,图5-3 级B1 型生物安全柜模式图A前开口；B窗口；C排风HEPA；D 供风HEPA；E负压排风；F风机；G送风,由级A1型演化而来。(1)维持穿过工作台开口面的最小平均吸入口风速；(2)经HEPA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；(3)经HEPA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；(4)所有被生物污染的风道和静压箱应保持负压。,（二）级生物安全柜的工作原理,级生物安全柜用于操作危险度4级的微生物材料，可以提供最好的个体防护。级生物安全柜的所有接口都是“密封的”，其送风经数个高效空气过滤器过滤，排风则经过2个高效空气过
8、滤器。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。只有通过连接在安全柜上的结实的橡胶手套，手才能伸到工作台面。,图5-4 级生物安全柜(手套箱)模式图 A连手套的开口；B窗口；C两个排风HEPA；D 送风HEPA；E双开门高压灭菌器；F化学浸泡槽,表5-2 不同保护类型及生物安全柜的选择,不同类型的级A型和级B型生物安全柜的详细介绍可参考生产商的说明手册。,（四）生物安全柜的选择,生物安全柜与超净工作台的区别？,超净工作台的工作原理通过风机将空气吸入，通过高效过滤器过滤，形成连续的无尘无菌的超净气层流，然后以垂直或水平气流的状态送出，使操作区域持续在洁净空气
9、的控制下。,三、生物安全柜的使用,（一）使用前的准备 工作之前，在安全柜内放置必需材料，本次实验不用的材料（如额外的手套、培养皿或培养瓶、培养基）应放在安全柜以外。放慢手臂的进出速度，以直角进出安全柜的开口。房间内减少非实验人员的活动，以免干扰安全柜的气幕屏障。,开始工作之前，应使生物安全柜的风机事先运转至少3min5min以净化柜内空气。手臂放进安全柜内约1min后，才能进行操作。,工作人员穿实验工作服，带乳胶手套保护双手。背扣式隔离衣比传统的实验服的防护效果好，手套应套在实验服衣袖外面。,生物安全柜的工作台面、内壁表面、观察窗内面，应以乙醇、次氯酸钠、过氧化氢、过氧乙酸等消毒剂擦拭。所有放
10、置于生物安全柜中的材料和容器的表面也应以70%乙醇擦拭，以免将外界环境中的可污染物带入。,（二）柜内材料的放置 工作台面上可放置一块塑料衬底的吸水毛巾（但不可放置于前格栅和后格栅通风口上）。这块毛巾可用于日常清洁，有液体洒出时能减少气溶胶和喷溅物的形成。工作结束后，将毛巾折叠放进生物安全柜灭菌包内进行高温高压消毒。,生物安全柜内一切材料应尽量放置在远离前格栅，靠近操作台面后缘的位置；易产生气溶胶的设备（如旋转搅拌机、台式离心机）也应安置在柜内操作台面后部。实际操作应按照沿工作面由清洁区流向污染区的方向进行。,（三）使用中的注意事项(1)平行摆放柜内物品，避开排风孔；(2)操作宜缓慢；(3)柜内
11、移动物品时应尽量避免交叉污染；(4)柜内尽量不要使用明火;(5)不需要紫外灯;(6)一旦安全柜中发生危害物品溢出时，应在安全柜处于工作状态下立即进行清理；(7)定期对安全柜的性能进行检查和认证（资质人员）,四、生物安全柜的操作流程 1.开启生物安全柜外排风机的电源开关。2.缓慢打开操作窗口，窗口开启距离20 cm或设定值，一般生物安全柜应有窗口极限报警。3.开启工作照明。4.10 min后即可以开始实验操作。5.生物安全柜内的操作平面上摆放实验用品时应注意避开排风孔，以免影响排气流。6.操作完毕后要注意对柜内进行消毒清洗工作。,第二节灭 菌 器,一、定义灭菌器泛指能达到灭菌要求的一切设备，即能
12、在一定时间内杀灭一切活的微生物（包括细菌芽胞）的设备，灭菌的保证水平为10-6（即物品经灭菌后仍然有微生物存活的概率为10-6）。现已被广泛应用于医疗、教学及科研单位。,二、灭菌器的种类与原理（一）高压蒸气灭菌器 1.概述 高压蒸气灭菌器应用最普遍，效果可靠。根据排放冷空气的方式和程度不同，分为下排气式和预真空压力蒸气灭菌器两大类。后者的灭菌时间短，对需要灭菌的物品的损害轻微，但价贵，应用未普及。目前在国内广泛应用的为下排气式灭菌器，灭菌时间较长。,2.下排气式高压蒸气灭菌器 这种灭菌器利用重力置换原理，使热蒸气在灭菌器中从上而下，将冷空气由下排气孔排出，排出的冷空气全部由饱和蒸气取代，蒸气的
13、压力增高，温度也随之增高。利用蒸气释放的潜热使物品达到灭菌的要求。这种灭菌器又分为手提式和卧式。,不同物品灭菌所需压力、温度及时间见表5-3。,表5-3 灭菌所需时间、温度和压力,旧制压力单位磅力每平方寸（lbf/in2），1kPa=0.145 lbf/in2,3预真空式高压蒸气灭菌器 抽真空，使灭菌柜室内形成负压，蒸气能迅速穿透到物品内部进行灭菌。预真空压力蒸气灭菌器由于要抽真空，故不适用于液体的灭菌。,灭菌时间短、效率高、节省人力、时间和能源，对需灭菌的物品损害较小等优点。缺点是设备昂贵，维修费用较高，存在小装量效应，即如果灭菌物品放的过少，灭菌效果反而较差。瓶装液体不能使用此法灭菌。,4
14、.使用高压蒸气灭菌器的注意事项（1）需要灭菌的包裹不应过大、过紧。（2）包裹放置不要太密、太挤，以免妨碍蒸气透入。,（3）定期进行灭菌效果监测，化学指示卡广泛用于高压蒸气灭菌效果的常规监测，卡上的色带在一定的温度及饱和蒸气结合条件下受热变色。,（4）易燃和易爆炸物品如碘仿、苯类等，禁用高压蒸气灭菌法。刀、剪等不宜用此法灭菌，以免变钝。（5）瓶装液体灭菌时，要用玻璃纸和纱布包扎瓶口，如用橡皮塞的，应插入针头排气。所盛液体为瓶体积的3/4，以免沸腾泄漏。（6）已灭菌的物品应做记号，注明有效日期，以便识别，并需与未灭菌的分开放置，以免弄错。,（7）每次灭菌前，专人负责应检查安全阀的性能，使用中也应密
15、切观察运行是否正常，以免发生意外。（8）应注意先排净灭菌器内的冷空气，即在升温到排汽且有连续水蒸气喷出10min15min时再关闭排汽孔。（9）达到灭菌时间后，关闭电源，使压力自然下降，压力指针到“0”后，打开锅盖。,（二）干热灭菌器（烤箱）1原理 干热是指相对湿度在20%以下的高热。它由空气导热，一般繁殖体在干热80100中经1h可以被杀死，芽胞需160170经2h方可被杀死。干热灭菌器能够对粉末状物体进行灭菌，这是其他灭菌设备所难以实现的。缺点是干热传导较慢，可有冷空气存留在烤箱内，需要较高温度和较长时间才能达到消毒的目的。,此法适用于瓷器、玻璃器皿、明胶海绵、液体石蜡、各种粉剂、软膏等。
16、,（三）环氧乙烷灭菌器 1原理 环氧乙烷是广谱气体杀菌剂，能杀灭细菌繁殖体及芽胞，以及真菌和病毒等。它穿透力强，对大多数物品无损害，消毒后可迅速挥发，特别适用于不耐高热和温热的物品，如精密器械、电子仪器、光学仪器、心肺机、起搏器、书籍文件等，均无损害及腐蚀等副作用。,（四）过氧化氢等离子体灭菌器 1原理 过氧化氢（双氧水）自身就是一种消毒剂，并且灭菌过程是低温、低湿、快速完成。过氧化氢等离子体灭菌最大特点是，低温无毒，灭菌完成后没有残留物，立即可以使用。,第三节其他仪器设备,一、使用中可能产生安全危害的仪器设备（一）离心机（二）振荡器,Thanks,5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老
17、;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。12、女人，要么有美貌，要么有智慧，如果两者你都不占绝对优
18、势，那你就选择善良。13、时间，抓住了就是黄金，虚度了就是流水。理想，努力了才叫梦想，放弃了那只是妄想。努力，虽然未必会收获，但放弃，就一定一无所获。14、一个人的知识，通过学习可以得到;一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生
19、命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你
20、会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历
21、幸福的人生。14、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。15、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。10、没人能让我输，除非我不想赢！11、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。13、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。14、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。,
