Шкаф биобезопасности - Biosafety cabinet

Шкаф биобезопасности
Исследование вируса гриппа.jpg
Микробиолог выполняет грипп исследования в шкафу биобезопасности
АкронимBSC
Другие именаШкаф биологической безопасности, шкаф микробиологической безопасности
ИспользуетБиосдерживание
Похожие материалыШкаф ламинарного потока
Вытяжной шкаф
Бардачок

А шкаф биобезопасности (BSC) - также называется шкаф биологической безопасности или же шкаф микробиологической безопасности- закрытый, вентилируемый лаборатория рабочее место для безопасной работы с материалами, загрязненными (или потенциально загрязненными) патогены требуя определенного уровень биобезопасности. Существует несколько различных типов BSC, различающихся степенью поражения. биосдерживание требуется. Впервые BSC стали доступны в 1950 году.[1]

Цели

Основная цель BSC - служить средством защиты лабораторного работника и окружающей среды от патогенов. Весь отработанный воздух HEPA - фильтруется при выходе из шкафа биобезопасности, удаляя вредные бактерии и вирусы.[2] Это в отличие от ламинарный поток чистый стол, который выдувает нефильтрованный отработанный воздух в сторону пользователя и небезопасен для работы с патогенными агентами.[3]:13[4] Также большинство BSC не безопасны для использования в качестве вытяжные шкафы.[2] Точно так же вытяжной шкаф не может обеспечить защиту окружающей среды, которую может обеспечить фильтрация HEPA в BSC.[5] Однако большинство классов BSC имеют второстепенное назначение - поддерживать стерильность материалов внутри («продукта»).

Классы

В Центры США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) классифицирует BSC на три класса.[3]:6 Эти классы и типы БББ в них различаются двумя способами: по уровню защиты персонала и окружающей среды и по уровню защиты продукции.

I класс

Шкафы класса I обеспечивают защиту персонала и окружающей среды, но не обеспечивают защиту продукта. Фактически, входящий поток воздуха может способствовать загрязнению образцов.[6] Входящий воздушный поток поддерживается с минимальной скоростью 75 футов / мин (0,38 м / с). Эти BSC обычно используются для ограждения определенного оборудования (например центрифуги) или процедуры (например аэрация культур), которые потенциально могут образовывать аэрозоли. BSC этого класса могут быть канальными (подсоединены к вытяжной системе здания) или неконтролируемыми (рециркуляция отфильтрованных выхлопных газов обратно в лабораторию).[3]:6

II класс

Шкаф биобезопасности класса II, используемый для перемещения Лейшмания

Шкафы класса II обеспечивают оба вида защиты (образцов и окружающей среды), поскольку свежий воздух также фильтруется HEPA. Существует пять типов: тип A1 (ранее A), тип A2 (ранее A / B3), тип B1, тип B2 и тип C1. Требования каждого типа определяются NSF International Стандарт 49,[3]:31 которые в 2002 году реклассифицировали шкафы A / B3 (классифицированные под последний тип, если они подключены к вытяжному каналу) как тип A2,[5] и добавил Type C1 в стандарт 2016 года.[7] Около 90% всех установленных шкафов биобезопасности - это шкафы типа A2.[6]

Принципы работы используют воздуходувки с приводом от двигателя (вентиляторы), установленные в шкафу, для направления массового воздушного потока вокруг пользователя и в воздушную решетку, защищая оператора. Затем воздух втягивается под рабочую поверхность и обратно вверх к верхней части шкафа, где он проходит через фильтры HEPA. Колонна стерильного воздуха, прошедшего через фильтр HEPA, также направляется вниз над продуктами и процессами для предотвращения загрязнения. Воздух также удаляется через фильтр HEPA, и в зависимости от типа BSC класса II воздух либо рециркулируется обратно в лабораторию, либо вытягивается вытяжным вентилятором через воздуховоды, откуда он удаляется из здания. [8][нужна цитата ]

Шкафы биобезопасности класса II. Типы шкафов с использованием цвета для иллюстрации того, где безопасно обращаться с опасными химическими веществами с помощью микробиологии. (Синий - рециркулируемый воздух, где НЕ безопасно использовать опасные химические вещества. Красный - однопроходный воздух и безопасен для химического использования. Фиолетовый - неопределенность из-за расположения дымовых отсеков BSC)

Шкаф типа A1, ранее известный как тип A, имеет минимальную скорость притока 75 футов / мин. Нисходящий воздух, который считается загрязненным, разделяется прямо над рабочей поверхностью (дым от BSC раскалывается) и смешивается с притоком. Этот воздух втягивается через воздуховоды вверх по задней стенке шкафа, где затем выдувается в загрязненную камеру с положительным давлением. Здесь воздух либо рециркулирует через фильтр HEPA, либо возвращается в рабочую зону, либо удаляется из шкафа (также через фильтр HEPA). Размеры HEPA-фильтров и внутренней заслонки используются для балансировки этих объемов воздуха. Этот тип небезопасен для работы с опасными химическими веществами, даже если он истощен «наперстком» или навесом, чтобы избежать нарушения внутреннего воздушного потока.[3]:8–9

Шкаф типа A2, ранее обозначавшийся как A / B3, имеет минимальную скорость притока 100 футов / мин. Камера с отрицательным давлением окружает все загрязненные камеры с положительным давлением. В остальном технические характеристики идентичны характеристикам шкафа типа A1.[3]:9–11[5]

Шкафы типов B1 и B2 имеют минимальную скорость притока 100 футов / мин, и эти шкафы должны быть жестко подключены к вытяжной системе, а не вытягиваться через соединение с коушами. Их выхлопные системы также должны быть выделенными (один BSC на каждый участок воздуховода на каждый вентилятор). В отличие от шкафов типа A1 и A2, в BSC типа B используется однопроходный воздушный поток (воздух, который не смешивается и не рециркулирует), чтобы также контролировать опасные химические пары. Шкафы типа B1 разделяют воздушный поток таким образом, что воздух за дымоотводом направляется в вытяжную систему, а воздух между оператором и дымоотводом смешивается с приточным воздухом и рециркулирует как нисходящий поток. Поскольку отработанный воздух забирается через заднюю решетку, CDC рекомендует проводить работы с опасными химическими веществами в задней части шкафа.[3]:10 Это сложно, поскольку разделение дыма (обозначающее «заднюю часть шкафа») представляет собой невидимую линию, которая расширяет ширину шкафа (примерно на 10–14 дюймов от передней решетки) и смещается, когда внутренние фильтры HEPA загружаются твердыми частицами. .[8]

Шкаф типа B2 (также известный как BSC с полным выхлопом) дорог в эксплуатации, потому что в нем нет рециркуляции воздуха.[3] Поэтому этот тип в основном встречается в таких приложениях, как токсикология лаборатории, где важна возможность безопасного использования опасных химических веществ.[5] Кроме того, существует риск того, что загрязненный воздух попадет в лабораторию в случае выхода из строя вытяжной системы шкафа типа B1 или B2. Чтобы снизить этот риск, шкафы этих типов обычно контролируют поток выхлопных газов, отключают приточный вентилятор и подают сигнал тревоги, если поток выхлопных газов недостаточен.[3]:10–11

BSC типа C1 был создан из-за необходимости контролировать инфекционные материалы, химические опасности, снижать эксплуатационные расходы и повышать гибкость современных лабораторий. Тип C1 перемещает воздух, смешивая приточный воздух с воздухом в колоннах нисходящего воздуха, предназначенных для рециркуляции. Воздух над четко очерченным участком рабочей поверхности втягивается вторым внутренним вентилятором, откуда он удаляется через HEPA-фильтр. C1 отличается от типа A тем, что он может использовать этот однопроходный воздушный поток и при установке в канальном режиме работы может защищать от опасных химических веществ, как и тип B. C1 также несколько отличается от BSC типа B; (1) для работы не требуется жестко подключенная выделенная выхлопная система и нагнетатель, (2) в ожидании оценки риска BSC может работать в течение продолжительного времени, чтобы повысить защиту оператора во время отказа удаленной выхлопной системы, и (3) BSC типа C1 могут работать без подключения к выхлопной системе.[9]

Шкафы класса II широко используются в клинических и исследовательских лабораториях.

III класс

Исследователь наблюдает за образцом через встроенный микроскоп в шкафу биобезопасности класса III.
Аэрозоль Платформа управления внутри шкафа биобезопасности класса III

Шкаф класса III, обычно устанавливаемый только в лабораториях максимальной защиты, специально разработан для работы с BSL-4 патогенные агенты, обеспечивающие максимальную защиту. Корпус является газонепроницаемым, и все материалы входят и выходят через резервуар для замораживания или двойную дверь. автоклав. Перчатки, прикрепленные к передней части, предотвращают прямой контакт с опасными материалами (иногда называются шкафы класса III. бардачки ). Эти шкафы, изготовленные на заказ, часто соединяются в линию, и установленное внутри лабораторное оборудование также обычно изготавливается на заказ.[3]:12–13

Эргономика

Шкафы биобезопасности используются ежедневно в течение нескольких часов. Помимо защиты пользователя и образца материала, все большее значение приобретает человеческий фактор (эргономика) работы. Это включает снижение уровня шума (для более удобной рабочей атмосферы), регулируемую по высоте подставку или табурет (для оптимального положения сидя), панорамные боковые окна (больше света в шкафу), переднюю створку под углом 10 ° (позволяет лучше сидеть) а также сильные источники света (лучший обзор внутри шкафа) для улучшения условий работы.

Ультрафиолетовые лампы

CDC не рекомендует установку УФ-ламп в BSC.[3]:12–13 В Американская ассоциация биологической безопасности поддерживает эту позицию, ссылаясь на риск для безопасности персонала, неглубокое проникновение, снижение эффективности при высоких относительная влажность, и частая необходимость чистить и заменять лампочку.[10] УФ-лампы не должны использоваться в качестве основного источника дезактивации поверхности внутри БББ.[11] Однако эти утверждения были официально оспорены по крайней мере в одной рецензируемой статье, в которой указывается, что:[12]

  • Отсутствует указание на необходимость удаления пыли и грязи с лампочек.
  • Правильно функционирующие шкафы биобезопасности имеют очень чистый воздух, поэтому вероятность скопления пыли меньше.
  • Лаборатории, как правило, оборудованы кондиционерами, что устраняет опасения по поводу снижения влажности и эффективности УФ-излучения.
  • При правильном использовании риск воздействия ультрафиолета для пользователей очень низок.
  • УФ-дезинфекция эффективна в отношении гермицидов и вирулицидов, а также предотвращает загрязнение ДНК от ПЦР
  • Ультрафиолетовая дезинфекция не оставляет следов, таких как физические дезинфицирующие средства.
  • Следует учитывать относительную безопасность и риски УФ-излучения по сравнению с другими методами дезинфекции (которые также влекут за собой риски).

Техобслуживание и сервис

Шкафы биологической безопасности обычно должны соответствовать стандартам этой страны или региона. Это требование может регулироваться институциональным органом, таким как TGA, FDA или ВОЗ. В Австралии, например, BSC класса II должны соответствовать строительным стандартам AS2252.2. Эти стандарты ссылаются на несколько других стандартов, таких как AS2243.3. AS2243.3 классифицирует уровень риска, который представляют микроорганизмы, на основе их патогенности, способа передачи и диапазона хозяев, а также текущих профилактических мер и эффективных методов лечения.[13]

Существуют особые требования к полевым испытаниям для BSC класса II. База Соединенных Штатов для полевых испытаний - NSF49; Европа полагается на EN12469; а в Австралии существует серия методов испытаний AS1807 (на которые имеется ссылка в AS2252.2).[14] Требования к полевым испытаниям могут включать:

  • Скорость воздуха в рабочей зоне
  • Тестирование воздушного барьера (барьер между оператором и продуктом; в некоторых стандартах вместо этого используется тестирование внутренней скорости)
  • Целостность фильтра (проверка на герметичность или количество аэрозолей, которые фильтр позволяет проходить через него)
  • Подсчет частиц в рабочей зоне
  • Газонепроницаемость
  • Проверка герметичности рабочей зоны (проверка целостности рабочей зоны)
  • Освещенность в рабочей зоне
  • Эффективность УФ-излучения
  • Уровень звука

В общих чертах, график регулярного сервисного обслуживания может включать в себя следующие задачи:

  • Производительность воздушного потока и фильтра проверена.. Срок службы фильтров ограничен, что определяется качеством воздуха в лабораторном пространстве, количеством частиц и аэрозолей, образующихся в рабочей зоне BSC, и объемом воздуха, проходящего через фильтры. Поскольку эти фильтры загружаются, внутренний вентилятор должен выполнять больше работы, чтобы протолкнуть / протянуть через них тот же объем воздуха. Новые шкафы постоянно измеряют воздушный поток и автоматически компенсируют производительность вентилятора, чтобы обеспечить постоянный объем воздуха, проходящего через фильтры и шкаф. Тем не менее, саморегулирующиеся шкафы должны быть проверены откалиброванными приборами, чтобы гарантировать, что рабочие характеристики поддерживаются на правильном уровне. Если поток упадет ниже желаемой производительности, оператор будет предупрежден звуковой и визуальной сигнализацией. Замена фильтра должна выполняться только обученным персоналом, поскольку фильтр потенциально загрязнен. Это можно сделать либо после дезактивации шкафа с помощью газовой процедуры (с использованием формальдегид, диоксид хлора, или испарился пероксид водорода ) или процедура "внесение / выдача".
  • УФ-лампы проверены и заменены. Мощность УФ-излучения со временем уменьшается, что приводит к снижению степени дезинфекции рабочей зоны.

Практика работы

Как и при работе с открытыми столешницами, работа, выполняемая в BSC, должна выполняться осторожно и безопасно. Чтобы избежать заражения и риска облучения персонала, CDC рекомендует следователям следовать передовым методам по сокращению и контролю разбрызгивания и образования аэрозолей, таким как хранение чистых материалов на расстоянии не менее 12 дюймов (30 см) от объектов, генерирующих аэрозоль, и организация рабочего процесса. «от чистого к загрязненному».[3]:22 В частности, открытый огонь, который не нужен в чистой среде BSC класса II или III, вызывает нарушение воздушного потока внутри.[3]:22 После завершения работы внутри BSC необходимо обеззаразить поверхности BSC, как и другое лабораторное оборудование и материалы.[3]:24

Когда BSC обслуживается или перемещается, включая замену HEPA-фильтров, его необходимо обеззаразить от газа. Обеззараживание газом включает заполнение БББ ядовитым газом, чаще всего формальдегид газ.[3]:25

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ведум, А.Г. (1969), «Опыт Детрика как руководство к вероятной эффективности средств микробиологического сдерживания P4 для исследований молекул рекомбинантной ДНК микробов»; J Am Biol Safety Assoc;1:7-25.
  2. ^ а б Государственный университет Айовы (2005). «Шкафы биобезопасности». Получено 24 апреля, 2010.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о Центры США по контролю и профилактике заболеваний; Национальные институты здравоохранения США (2000 г.). Первичное сдерживание биологической опасности: выбор, установка и использование боксов биологической безопасности (PDF). Центры США по контролю и профилактике заболеваний.
  4. ^ Университет Пенсильвании (6 ноября 2009 г.). «Чистые скамейки и шкафы биобезопасности». Архивировано из оригинал 11 июня 2010 г.. Получено 24 апреля, 2010.
  5. ^ а б c d Компания Бейкер (2010). «Введение в шкафы биологической безопасности». Получено 26 апреля, 2010.
  6. ^ а б ДеПальма, Анджело (7 октября 2009 г.). «Фокус продукта: шкафы биологической безопасности». Руководитель лаборатории. Получено 26 апреля, 2010.
  7. ^ «3 вывода из обновления стандарта 49 NSF / ANSI 2016 - Labconco». www.labconco.com. Получено 2017-05-30.
  8. ^ а б "Кабинет биобезопасности, не требующий умственного труда - Labconco". www.labconco.com. Получено 2017-05-30.
  9. ^ "Пробелы в безопасности шкафа биобезопасности - Labconco". www.labconco.com. Получено 2017-05-30.
  10. ^ Американская ассоциация биологической безопасности (декабрь 2000 г.). "Позиционный документ по использованию ультрафиолетового излучения в шкафах биологической безопасности" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 11 октября 2010 г.. Получено 26 апреля, 2010.
  11. ^ «Биобезопасность в микробиологических и биомедицинских лабораториях» (PDF).
  12. ^ Мичан, Пол; Кристина Уилсон (2006). «Использование ультрафиолетового света в шкафах биологической безопасности: противоположная точка зрения». Прикладная биобезопасность. 11 (4): 222–227.
  13. ^ AS2252.2-2009 Часть II. Шкафы биологической безопасности, класс II - конструкция, стандарты Австралии, 2009 г., Сидней.
  14. ^ "AES Environmental". AES Environmental. Архивировано из оригинал 21 марта 2019 г.