賽默飛世爾科技（Thermo Fisher Scientific）是科學(xué)服務(wù)公司，其生物安全柜在實驗室中廣泛應(yīng)用，提供操作者、實驗材料及環(huán)境的多重保護(hù)。以下是賽默飛生物安全柜的詳細(xì)工作原理。

一、基本原理

生物安全柜通過控制氣流和過濾系統(tǒng)，防止操作者、實驗材料和環(huán)境受到有害微生物的污染。其主要功能包括：

1. 保護(hù)操作者：防止有害生物氣溶膠對操作者的傷害。

2. 保護(hù)實驗材料：防止樣品受到外界污染。

3. 保護(hù)環(huán)境：防止實驗過程中產(chǎn)生的有害生物氣溶膠擴(kuò)散到實驗室環(huán)境中。

二、氣流控制

生物安全柜的氣流控制是實現(xiàn)其保護(hù)功能的關(guān)鍵，主要包括以下幾部分：

1. 垂直氣流

   • 生物安全柜頂部安裝有一個高效微粒空氣（HEPA）過濾器，過濾后的潔凈空氣以垂直方向向下吹入工作區(qū)域。

   • 這種垂直氣流形成一個潔凈的空氣屏障，防止外部空氣進(jìn)入工作區(qū)域，同時也避免了內(nèi)部污染物逸出。

2. 水平氣流

   • 工作區(qū)域內(nèi)的空氣通過工作臺面的柵格孔進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng)，再次經(jīng)過HEPA過濾器過濾。

   • 過濾后的潔凈空氣一部分繼續(xù)循環(huán)，一部分通過排氣系統(tǒng)排出柜外。

三、過濾系統(tǒng)

HEPA過濾器是生物安全柜的核心部件，其過濾效率高達(dá)99.97%，能夠有效捕捉直徑大于0.3微米的微粒，包括細(xì)菌和病毒。賽默飛生物安全柜通常配備兩個HEPA過濾器：

1. 供氣過濾器：安裝在生物安全柜頂部，過濾進(jìn)入工作區(qū)域的空氣，確保其潔凈度。

2. 排氣過濾器：安裝在排氣系統(tǒng)中，過濾從工作區(qū)域排出的空氣，防止有害物質(zhì)進(jìn)入實驗室環(huán)境。

四、工作模式

根據(jù)氣流和過濾系統(tǒng)的配置，賽默飛生物安全柜主要分為以下幾種類型：

1. Class I 生物安全柜

   • 僅保護(hù)操作者和環(huán)境，不保護(hù)實驗材料。

   • 適用于初步處理或分裝有毒化學(xué)物質(zhì)。

2. Class II 生物安全柜

   • 空氣經(jīng)過HEPA過濾后直接排出柜外。

   • 適用于處理揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)或低劑量放射性物質(zhì)。

   • 70%的空氣再循環(huán)，30%的空氣經(jīng)過HEPA過濾后排出柜外。

   • 適用于大多數(shù)微生物和生物技術(shù)應(yīng)用。

   • 提供對操作者、實驗材料和環(huán)境的三重保護(hù)。

   • 進(jìn)一步分為A1、A2、B1和B2四種類型，其中A2和B2最為常見。

   • Class II A2：

   • Class II B2：

3. Class III 生物安全柜

   • 密閉的手套箱，提供最高等級的保護(hù)。

   • 適用于處理高風(fēng)險病原體（如BSL-4級實驗室中的操作）。

五、運行機(jī)制

1. 啟動和運行

   • 啟動生物安全柜時，風(fēng)機(jī)開始運轉(zhuǎn)，空氣通過供氣過濾器進(jìn)入工作區(qū)域，形成垂直氣流。

   • 操作者在工作區(qū)域內(nèi)進(jìn)行實驗操作時，氣流屏障防止外部空氣進(jìn)入，保證樣品的潔凈度。

   • 工作區(qū)域內(nèi)的空氣通過回風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入排氣過濾器，過濾后的空氣一部分再循環(huán)，一部分排出柜外。

2. 操作過程

   • 操作者應(yīng)避免阻礙氣流，盡量減少手臂的進(jìn)出動作，保持氣流的穩(wěn)定。

   • 使用無菌技術(shù)，防止樣品和環(huán)境的交叉污染。

   • 實驗結(jié)束后，清潔工作臺面，并啟動紫外燈進(jìn)行消毒（如果有配置）。

3. 安全機(jī)制

   • 生物安全柜配備壓差監(jiān)測系統(tǒng)，確保工作區(qū)域內(nèi)外的壓差保持在安全范圍內(nèi)。

   • 當(dāng)壓差異常或過濾器失效時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，提示操作者采取措施。

六、維護(hù)和校準(zhǔn)

1. 定期檢查

   • 每年至少進(jìn)行一次氣流速度和HEPA過濾器的完整性測試，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

   • 定期檢查壓差表、風(fēng)機(jī)和照明系統(tǒng)，確保其正常運行。

2. 過濾器更換

   • 根據(jù)使用頻率和環(huán)境要求，通常每3-5年更換一次HEPA過濾器。

   • 更換過濾器時，需在無菌環(huán)境下進(jìn)行，并進(jìn)行完整性測試。

3. 清潔和消毒

   • 每天使用70%酒精或適當(dāng)?shù)南緞┣鍧嵐ぷ髋_面和內(nèi)壁，保持工作區(qū)域的無菌狀態(tài)。

   • 每次使用前后，啟動紫外燈進(jìn)行消毒，確保內(nèi)部環(huán)境潔凈。

七、應(yīng)用場景

賽默飛生物安全柜廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

1. 微生物學(xué)實驗室：進(jìn)行細(xì)菌和病毒培養(yǎng)、基因重組實驗等。

2. 生物醫(yī)學(xué)研究：處理病原體樣品、細(xì)胞培養(yǎng)等。

3. 制藥和生物技術(shù)：藥物開發(fā)、基因工程實驗等。

4. 臨床檢測實驗室：診斷樣品處理、分子生物學(xué)檢測等。

結(jié)論

賽默飛生物安全柜通過先進(jìn)的氣流控制和高效過濾系統(tǒng)，為操作者、實驗材料和環(huán)境提供了多重保護(hù)。其設(shè)計和工作原理確保了實驗操作的安全性和準(zhǔn)確性，廣泛應(yīng)用于各類實驗室和研究機(jī)構(gòu)。通過定期維護(hù)和正確操作，生物安全柜可以有效防止生物污染，保障實驗的順利進(jìn)行。