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生物安全柜的工作原理是什么？

2025-10-27
生物安全柜的核心工作原理是通过定向气流控制和空气过滤系统，在柜内形成无菌、无污染的操作环境，同时防止有害气溶胶泄漏，实现对操作人员、实验样本和环境的三重保护。

一、核心组件：构建防护基础

生物安全柜的功能实现依赖于四个关键组件，它们协同工作形成完整的防护体系。
  1. 风机系统：提供稳定的气流动力，维持柜内负压或特定气流速度，是气流控制的核心动力源。
  2. 高效空气过滤器（HEPA）：分为进风 HEPA 和排风 HEPA，可过滤 99.97% 以上的 0.3 微米级颗粒，包括细菌、病毒等微生物。
  3. 气流分配系统：通过风道、风栅等结构，引导空气按预设路径流动，确保操作区气流均匀且无死角。
  4. 负压 / 气流监测系统：实时监测柜内气压和气流速度，一旦出现异常（如过滤器堵塞、门开启过大），立即发出警报。

二、工作流程：三步实现三重保护

生物安全柜的工作流程可分为 “空气进入 - 内部循环 - 空气排出” 三个阶段，每个阶段对应不同的防护目标。
  1. 空气进入：保障样本无菌
    • 外部空气经进风 HEPA 过滤器过滤后，以垂直或水平气流的形式进入操作区。
    • 洁净气流持续覆盖操作台面，防止外界空气中的微生物污染实验样本。
  2. 内部循环：控制气溶胶扩散
    • 操作过程中产生的气溶胶（如移液、离心时飞溅的液体）被定向气流捕获。
    • 部分污染空气会经过内部 HEPA 过滤器过滤后，重新参与柜内循环；未循环的污染空气则被导向排风系统，避免在操作区积聚。
  3. 空气排出：保护人员与环境
    • 最终排出的污染空气必须经过排风 HEPA 过滤器二次过滤，确保其中的有害微生物被彻底截留。
    • 过滤后的洁净空气，根据实验室等级可直接排至室内（低风险场景）或通过专用风道排至室外（高风险场景，如 BSL-3 实验室）。
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