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生物安全柜（BSC）的核心工作原理及使用关键注意事项！

2026-02-13 13:54阅读：

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生物安全柜（BSC）的核心工作原理及使用关键注意事项！





百欧博伟生物：生物安全柜（BSC）的核心工作原理是通过定向气流控制和高效空气过滤，在柜内形成负压环境，既能防止柜内有害微生物泄漏到外界，又能保护实验样品不受外界污染，同时过滤排出的空气以避免环境污染。

一、核心工作机制：三大关键系统协同

生物安全柜的防护功能依赖于“气流组织”“空气过滤”和“负压维持”三个系统的协同作用，不同级别（ 级、 级、 级）的 BSC 在细节上有差异，但核心逻辑一致。

1、气流组织：构建“保护屏障”

气流是 BSC 的第一道防线，通过精确控制气流方向和速度，形成“向内吸”的负压环境，阻止有害气溶胶逃逸。以最常用的 级生物安全柜（占实验室使用量 90% 以上）为例，气流分为三部分：

外部进风（前向气流）：柜面操作口（人伸手的位置）会吸入外部空气，形成一道“空气屏障”。通常风速控制在0.38 m/s左右，这个速度能确保柜内产生的气溶胶被牢牢“吸回”柜内，不会从
操作口飘向实验人员。

内部循环气流：吸入的外部空气与柜内原有空气混合后，会先经过柜内的初效过滤器（过滤大颗粒灰尘），再进入风机，随后一部分气流被送到柜内工作台面，为实验样品提供洁净空气（避免样品被外界污染），另一部分则进入高效过滤器。

排气气流：柜内产生的含菌空气会被强制送入HEPA 过滤器（高效空气过滤器，过滤效率≥99.97%），过滤掉所有微生物（包括病毒、细菌芽孢等）后，再通过两种方式排出：

级 A1/A2 型：部分过滤后的空气循环回柜内，剩余部分通过管道排到实验室外（或室内，但需确保无泄漏）；

级 B1/B2 型：全部过滤后的空气通过专用管道直接排到室外（不循环回室内），适用于处理高毒性或易挥发的微生物。

2、空气过滤：HEPA 过滤器是“核心心脏”

HEPA 过滤器是 BSC 实现空气净化的关键部件，其过滤原理是“机械拦截 + 惯性碰撞 + 扩散吸附”：

过滤器的滤材由超细玻璃纤维制成，孔径仅0.3 微米左右，能直接拦截大部分微生物（如细菌直径约 0.5-5 微米，病毒虽小但常附着在气溶胶颗粒上，也能被拦截）；

对于微小的气溶胶颗粒，气流通过滤材时会发生“惯性碰撞”（颗粒因惯性撞到纤维上）或“布朗扩散”（小颗粒随机运动被纤维吸附），最终被捕获；

HEPA 过滤器需定期检测（通常每 6-12 个月一次），若出现破损或过滤效率下降，必须立即更换，否则会导致有害空气泄漏。

3、负压维持：确保“只进不出”

所有级别 BSC 的柜内工作区都保持负压状态（压力低于外界环境），这是防止泄漏的关键：

负压由风机的“抽风量大于送风量”实现：风机抽出的空气量比送入柜内的洁净空气量多，使柜内形成轻微负压，外界空气会主动“补入”柜内，而柜内的含菌空气无法向外逃逸；

级和 级 BSC 还会在柜体缝隙处设计“负压夹层”，即使柜体有微小泄漏，外界空气也会先进入夹层，再被风机抽走，进一步杜绝风险。

二、不同级别 BSC 的工作原理差异

根据防护能力，BSC 分为 级、 级（细分为 A1/A2/B1/B2 型）、 级，主要差异体现在“气流循环方式”和“防护范围”，对应不同生物安全级别的实验室需求。

级别 核心特点 适用场景 关键差异（与 级对比）

级 仅保护人员和环境，不保护样品；气流从操作口吸入，经 HEPA 过滤后直接排出，无内部循环。 BSL-1/BSL-2 实验室，处理对样品洁净度要求不高的微生物。 无样品保护功能，结构最简单，价格最低。

级 同时保护人员、样品和环境；有内部循环气流，HEPA 过滤后部分排气。 BSL-2/BSL-3 实验室，处理新冠病毒、乙肝病毒等中度风险微生物。 新增样品保护，气流设计更复杂，是实验室主流型号。

级 全密闭负压设计，操作通过手套箱进行；所有气流均经 HEPA 过滤，排气需双重 HEPA 过滤，且柜内可灭菌。 BSL-4 实验室，处理埃博拉病毒、马尔堡病毒等极高风险微生物。 完全隔离人员与柜内，防护等级最高，价格昂贵且操作复杂。

三、使用中的关键注意事项（影响工作原理有效性）

BSC 的工作原理需要配合正确操作才能发挥作用，错误使用会直接破坏气流屏障：

禁止阻挡气流通道：柜内的进风口（通常在工作台面两侧或后部）和回风口不能被实验器材、耗材遮挡，否则会导致气流紊乱，出现“涡流”（气溶胶可能在涡流中滞留并泄漏）。

操作口不能过大： 级 BSC 的操作口高度通常限制在20 厘米以内（部分型号有自动感应，超过高度会报警），过高会破坏前向气流屏障，导致含菌空气逃逸。

定期维护过滤器：HEPA 过滤器的使用寿命通常为 2-5 年（取决于使用频率），若长期不更换，过滤器会堵塞，导致负压下降、气流速度降低，防护效果失效。

启动后需“空载平衡”：每次使用前，需先启动 BSC 并空载运行5-10 分钟，待气流稳定（负压和风速达到标准）后再进行实验，避免初始气流不稳定导致泄漏。

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