生物安全柜的核心工作原理是通過定向氣流控制和空氣過濾系統(tǒng)，在柜內(nèi)形成無菌、無污染的操作環(huán)境，同時防止有害氣溶膠泄漏，實(shí)現(xiàn)對操作人員、實(shí)驗(yàn)樣本和環(huán)境的三重保護(hù)。
生物安全柜的功能實(shí)現(xiàn)依賴于四個關(guān)鍵組件，它們協(xié)同工作形成完整的防護(hù)體系。
- 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)：提供穩(wěn)定的氣流動力，維持柜內(nèi)負(fù)壓或特定氣流速度，是氣流控制的核心動力源。
- 高效空氣過濾器（HEPA）：分為進(jìn)風(fēng) HEPA 和排風(fēng) HEPA，可過濾 99.97% 以上的 0.3 微米級顆粒，包括細(xì)菌、病毒等微生物。
- 氣流分配系統(tǒng)：通過風(fēng)道、風(fēng)柵等結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)空氣按預(yù)設(shè)路徑流動，確保操作區(qū)氣流均勻且無死角。
- 負(fù)壓 / 氣流監(jiān)測系統(tǒng)：實(shí)時監(jiān)測柜內(nèi)氣壓和氣流速度，一旦出現(xiàn)異常（如過濾器堵塞、門開啟過大），立即發(fā)出警報。
生物安全柜的工作流程可分為 “空氣進(jìn)入 - 內(nèi)部循環(huán) - 空氣排出” 三個階段，每個階段對應(yīng)不同的防護(hù)目標(biāo)。
- 空氣進(jìn)入：保障樣本無菌
- 外部空氣經(jīng)進(jìn)風(fēng) HEPA 過濾器過濾后，以垂直或水平氣流的形式進(jìn)入操作區(qū)。
- 潔凈氣流持續(xù)覆蓋操作臺面，防止外界空氣中的微生物污染實(shí)驗(yàn)樣本。
- 內(nèi)部循環(huán)：控制氣溶膠擴(kuò)散
- 操作過程中產(chǎn)生的氣溶膠（如移液、離心時飛濺的液體）被定向氣流捕獲。
- 部分污染空氣會經(jīng)過內(nèi)部 HEPA 過濾器過濾后，重新參與柜內(nèi)循環(huán)；未循環(huán)的污染空氣則被導(dǎo)向排風(fēng)系統(tǒng)，避免在操作區(qū)積聚。
- 空氣排出：保護(hù)人員與環(huán)境
- 最終排出的污染空氣必須經(jīng)過排風(fēng) HEPA 過濾器二次過濾，確保其中的有害微生物被徹底截留。
- 過濾后的潔凈空氣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室等級可直接排至室內(nèi)（低風(fēng)險場景）或通過專用風(fēng)道排至室外（高風(fēng)險場景，如 BSL-3 實(shí)驗(yàn)室）。