1

生物安全櫃(BSC)

基本原理及功能確效檢測介紹

杜松林

世福科技有限公司/技術經理

2017 .08 .30

2

前言

■ 生物安全櫃可說不但是進行生物性相關試驗的基

礎工具，更是最為廣泛使用的安全設備主要屏障

(Primary Barrier)，與實驗室安全息息相關

■ 生物安全櫃為一個在傳染性微生物作業環境下仍

能提供安全保障作業環境，其安全性的設計考量

在遵守適當運作及程序之下可提供人員、環境及

產品三方面的隔絕效果。

3

生物安全櫃國際標準

■ National Sanitation Foundation

-NSF/ANSI 49

■ European Standard

-EN 12469

■ Australian Standard

-AS 2252.2 , AS 1807

■ JIS K 3800：2000

■ 中華民國國家標準(CNS 15970：2017)

4

生物安全櫃分級

• 第一級生物安全櫃

Class I (中低度風險)

• 第二級生物安全櫃

Class II (中度風險)

• 第三級生物安全櫃 Class III應用在操作高度風險的微生物、氣閉式，或稱為

內置手套操作櫃，人員與櫃內物品完全隔離。

Type A1

Type A2

Type B1

Type B2

人員

試料環境

試料環境

人員

污染

污染

××

×

×

污染

×

×

×

5

BSC 面速度 流量(%) 排氣系統

(m/s) 循環 排出

Class I ≧ 0.38 0 100 硬管

Class II / A1 ≧ 0.38 70 30 排到室內或套管連接

Class II / A2 ≧ 0.51 70 30 排到室內或套管連接

Class II / B1 ≧ 0.51 30 70 硬管

Class II / B2 ≧ 0.51 0 100 硬管

Class III ≧ 0.70 0 100 硬管

Class I、II and III 生物安全櫃(BSC)之差異

Class I BSC

第一級安全櫃提供人員和環境的保護，但未考慮到櫃

內試驗材料的潔淨保護。

櫃體在回風系統中裝設一個HEPA過濾器以保護環境空

氣，在操作空間需保持最小的送風速度至少應達到

0.38 m/sec（75 ft/min）。

第一級安全櫃對於大樓排氣系統依賴是硬導管或再循

環回空間。

–使用硬導管，大樓的排氣風扇需提供固定的壓力以

吸取室內空間的空氣至櫃內。

–排氣系統設計時，需因應可能的氣膠量與維護的考

量，可設置第二層HEPA過濾器於大樓的排氣系統。6

7

A. 視窗開口(front opening) B. 視窗(sash)C. 排氣HEPA FILTER

(exhaust HEPA filter)

D. 排氣室(exhaust Plenum)E. 工作臺面F. 格狀開口(grille)

Class I BSC

Class II BSC

外氣以不流經過試料為原則，藉以藉以保護試料產品的安全。

氣流設計發展情況是以單向的空氣在穩定的速度下沿著平行線移動(即層流)，用以擷取和移除空氣中的污染物

氣體的排出口需通過一個保證可排放的HEPA過濾器，它可以被再循環回實驗室裡(型式A的安全櫃)或被排出至建築物外(型式B的安全櫃)。

所有的第二級安全櫃應使用在與微生物有關的工作上，並適用於生物安全第一、第二與第三級實驗室內。

第二級安全櫃可提供細胞培植所必須有的無菌環境，以及可被使用於無揮發性的防腫瘤或化學療法的藥物試驗中與調配中。

8

Class II / Type A BSC

型式A1安全櫃要求風機在安全櫃所應提供於視窗開口氣流最小量或量測平均量應至少0.38m/sec(75fpm)，型式A2安全櫃要求則為0.51m/sec。

型式A1的安全櫃風機置於櫃體下側，造成櫃璧間迴風氣流為相對正壓，型式A2安全櫃之風機則置於櫃體上方，櫃璧間迴風氣流為相對負壓，櫃體若有破損時，較無洩漏之虞。

氣體的循環比一般為30%經排氣口HEPA排除、70%通過回風HEPA再循環回到工作區，大部分此類型安全櫃設有調節閥，可以調整30%與70%的氣流分配，

其供氣應在流經HEPA過濾器後以層流的氣流型態至工作臺面，目的在於降低在操作區的亂流(turbulent flow)程度及減少交叉污染的可能性。

9

10

Class II / A1 BSC

A. 視窗開口B. 視窗C. 排氣HEPA FILTERD. 供氣HEPA FILTER

(Supply HEPA filter)

E. 後氣室(Rear plenum)F. 風機

11

Class II / A2 BSC

A. 視窗開口B. 視窗C. 排氣HEPA FILTERD. 供風HEPA FILTERE. 正壓氣室(Positive pressure plenum)F. 負壓氣室(Negative pressure plenum)

12

13

第二級 型式A 生物安全櫃的導管套管裝置

Class II / Type B BSC

一些生物醫療的研究需要使用到小量危險的化學製品，

如致癌化學蒸汽等，這些物質應當被操作在穩定的氣流

區間(如層流空間)以隔離人員，並在操作空間的排氣導

管中連結氣罩並過濾至建物排氣系統中釋放。

B型式的安全櫃可具有附加的HEPA過濾器以消除由操作

空間產生的微粒與化學物質對下游風機的污染，來避免

二次污染。此型式之生物安全櫃操作空間的入口氣流至

少需達0.51m/sec(100fpm)或以上，依排氣比例又分為

型式B1及B2兩種。

14

Class II / B1 BSC

型式B1的安全櫃必須連結排氣導管，與空調排

氣系統分離的專屬的排氣系統，氣流分流比為

30%迴風經HEPA再循環至工作檯面，70%則經出

風HEPA排出。

為了維持嚴格的安全操作方式，實驗室人員使

用型式B的安全櫃進行試驗時，連結安全櫃排氣

導管的排風風機應連接至緊急的供應電源，目

的在斷電下仍能有足夠電力排出危害氣體至排

氣系統中，免於洩漏進入實驗室。15

16

Class II / B1 BSC

（Bench Top型設計，本型安全櫃的排氣需連接至建築物的排氣系統）

A. 視窗開口B. 視窗C. 排氣HEPA FILTERD. 負壓排氣室E. 供風HEPA FILTERF. 風機G. 供風室(Supply plenum)

Class II / B2 BSC

此形式的安全櫃為一100%全排氣之生物安全櫃

，無內部循環氣流，可同時提供生物性及化學

性的安全控制。當試驗之化學蒸汽可能會破壞

HEPA過濾材料、框架、襯墊或危害人體健康時

應考慮使用此型式的安全櫃。

在安全櫃頂部的供氣風機吹進正壓室內，空氣

經過HEPA過濾器並往下進入安全櫃的工作平面

，安全櫃操作區將氣體引導通過前及後的開口

網格，該形式安全櫃入口供風風速至少需達到

0.51m/sec(100fpm)。17

18

Class II / B2 BSC （本型安全櫃的排氣需連接至建築物的排氣系統）

A. 視窗開口B. 視窗C. 排氣HEPA FILTERD. 供風HEPA FILTERE. 負壓排氣室F. 風機G. 供風分佈口

(Supply Diffuser)

Note: 建築物的排氣系統及活性碳過濾器不列於本圖上

19

20

Class III BSC (本型安全櫃的排氣需連接至建築物的排氣系統)

A. 手套端的O形環(glove ports with

O-ring for attaching

arm-length gloves

to cabinet)

B. 視窗C. 排氣HEPA FILTERD. 供風HEPA FILTERE. 兩頭型滅菌鍋或傳遞箱(Doubleended autoclave or

pass-through box)

Note: 在安全櫃中化學浸泡槽應被裝置在工作臺面之下。

21

22

生物安全櫃設置

生物安全櫃不應為室內唯一的排氣系統

生物安全櫃排氣不應連接於建築體整體排氣系統

安裝遠離供/排氣口、門、窗 戶與人員進出頻繁之區域

彈性、清潔與性能測試規劃預留

排氣管燻蒸閥門

生物安全櫃必須依照規定進行現場測試

安全櫃導管連接

Hard Connect

套管連接

23

生物安全櫃檢測時機

現場安裝檢測

年度檢測

維修設備或是更換內部零配件

更換高效過濾網(HEPA)

更換生物安全櫃放置地點

24

第二等級生物安全櫃認證與確效測試項目

25

生物安全櫃之銘牌 -- Baker 生物安全櫃之銘牌 -- Nuaire

生物安全櫃之銘牌 -- Thermo(Forma) 生物安全櫃之銘牌 -- ESCO

26

生物安全櫃之櫃體銘牌內容

27

生物安全櫃(Class II)確效檢測項目

(NSF/ANSI 49 附錄 F)

(1)(燻蒸消毒)

(2) 下吹氣流測試

(3) 入口氣流測試

(4) 高效過濾網(HEPA)洩漏測試

(5) 煙流型態測試

(6) 噪音測試

(7) 照明測試

(8) 振動測試

(9) U.V.強度測試

28

(1) 燻蒸消毒(二氧化氯)

(a)測試方式： NSF/ANSI 49 之 Annex G。

(b)合格標準： 以30℃~35℃恆溫培養滅菌組之生物指示劑經48小時後，與對照組比

對，滅菌組若顏色不變，顯示106枯草桿菌株已完全滅菌完成。

※ 生物指示劑放置位置： a).工作檯面之後牆中央 b).排氣HEPA下游處

櫃體燻蒸滅菌時之外觀 生物指示劑之滅菌組及對照組

29

(2) 下吹氣流測試

(a)測試方式： 在操作台水平平面(窗戶框架底緣上方10cm處)，於橫跨工作空間的各格點位置量測氣流風速，量測格點為15cm x 15cm，整個網格至少為3(列)x 7(行)。

(若出廠認證測試有指定方式及範圍，則須依指定方式測試)

(b)合格標準： 平均風速值應達出廠設定值，其速度平均值誤差應在±的0.025m/s以內；

各格點讀值與平均值的誤差不應超過±25%。

30

(3) 入口氣流測試

(a)測試方式： 量測位於開口處的垂直平面，以風罩型風量計(DIM方法)直接量測5次入口氣流風量或以熱線式風速計量測通過漸縮管開口(3”SASH)可測定氣流速度。

(b)合格標準： A2及B2型式櫃體的測試實際平均風速值至少應達到0.51m/s(100 FPM)。

入口氣流速度應達預設速度的±0.025m/s (±5 FPM)。

31

(4) 煙流型態測試

(a)測試方法：

a. 下吹氣流測試：

煙源應在操作檯面的中心線位置由側端移動到另一端位置，前端移動到後

端，高度為視窗開口底緣上方10cm處。

b. 視窗保持度測試：

煙霧應在視窗內2.5cm，視窗開口上方15cm高度處從櫃體側端移動至另一端。

c. 操作區邊緣保持度測試：

煙霧應沿者視窗開口邊緣，距櫃體外約3.8cm處的周圍動。

d. 視窗密封測試：

煙霧源應距視窗內5cm，並由視窗開口一端由低點移動至操作區最高高度，

該高度下移動至另一端，再往下移動。

(b)合格標準： (煙霧不應與預定型態之方向逆流或外洩)

a. 煙霧應平順的向下流動，且無停滯點、漩渦或逆向流動。

b. 不應有任何煙霧流出櫃外。

c. 沿開口周圍的煙霧均應被完全的吸入櫃內。

d. 煙霧不應有翻滾或向外散逸的現象。

32

a. 下吹氣流測試 b. 視窗保持度測試

c. 操作區邊緣保持度測試 d. 視窗密封測試

33

(5) 高效過濾網(HEPA)洩漏測試

(a)測試方式： 由安全櫃操作台引入PAO氣膠微粒，使用氣膠光度計在供氣HEPA下游

2.5公分處掃描，掃描速度不可超過 5cm/sec；及排氣HEPA下游掃描

(或取樣孔採樣)。

(b)合格標準： 掃描供氣HEPA及排氣HEPA下游各點位置，持續的微粒穿透力不應超過

上游濃度的 0.01%；若為不可掃描之排氣HEPA下游取樣孔採樣之持續

的微粒穿透力不應超過上游濃度的 0.005%。

供氣濾網洩漏測試 排氣濾網洩漏測試

34

(6) 噪音測試

(a)測試方式： 開啟設備，在櫃體開口前緣的前方30 cm與工作檯面的櫃體垂直中心

線上方38cm處量測運轉噪音值。關閉設備，依樣量測環境噪音程度獲

得背景噪音值。

(b)合格標準： 環境背景噪音60dBA以下，運轉噪音值應小於70dBA。

註： 當週遭環境聲音大小超過60dBA時，應使用下表進行修正。

運轉與背景噪音值之差(dBA) 0–2 3 4–5 6–10 >10

須從運轉噪音值扣除的數目 降低背景值 3 2 1 0

35

(7) 照明測試

(a)測試方式： 將安全櫃照明關閉，沿著工作區的中心線由一端 (距側邊牆面15cm)處以≦30cm為格點的順序進行量測背景光源。完成後打開安全櫃照明，依樣進行運轉時光源量測。

(b)合格標準： 背景光強度在160Lux以下時，安全櫃照明度應大於背景光源至少480Lux

以上。

36

(8) 振動測試

(a)測試方式： 將振動收集感測器緊密固定於工作檯面的幾何中心上，測量運作狀態及關機狀態之淨振幅。

(b)合格標準： 工作檯面中心處的頻率介於10Hz與10kHz之間，淨振幅不應超過50μm rms。

37

(9) U.V.強度測試

(a)測試方式： 關閉安全櫃拉窗及照明開關，並打開U.V.開關，將感測器放置於工作檯中央位置進行量測作業。

(b)合格標準： 40μw/cm2 以上。

38

報告完畢請多指教