Бокс биологической безопасности ( БББ ) — также называемый шкафом биологической безопасности или шкафом микробиологической безопасности — это закрытое, вентилируемое лабораторное рабочее пространство для безопасной работы с материалами, загрязненными (или потенциально загрязненными) патогенами, требующими определенного уровня биологической безопасности . Существует несколько различных типов БББ, различающихся по степени биозащиты, которую они обеспечивают. БББ впервые появились в продаже в 1950 году. [1]
Основная цель БББ — служить средством защиты лабораторного работника и окружающей среды от патогенов. Весь отработанный воздух проходит через фильтр HEPA на выходе из бокса биологической безопасности, удаляя вредные бактерии и вирусы . [2] Это контрастирует с ламинарным потоком чистого воздуха, который направляет неотфильтрованный отработанный воздух к пользователю и небезопасен для работы с патогенными агентами. [3] : 13 [4] Большинство БББ также небезопасны для использования в качестве вытяжных шкафов . [2] Аналогичным образом, вытяжной шкаф не обеспечивает защиту окружающей среды, которую могла бы обеспечить фильтрация HEPA в БББ. [5] Однако большинство классов БББ имеют вторичную цель — поддерживать стерильность материалов внутри («продукта»).
Центры США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) классифицируют БББ на три класса. [3] : 6 Эти классы и типы БББ в них различаются по двум параметрам: по уровню предоставляемой защиты персонала и окружающей среды и по уровню предоставляемой защиты продукции. [6]
Боксы класса I обеспечивают защиту персонала и окружающей среды, но не защиту продукта. Фактически, входящий поток воздуха может способствовать загрязнению образцов. [7] Входящий поток воздуха поддерживается с минимальной скоростью 75 футов/мин (0,38 м/с). Эти БББ обычно используются для изоляции определенного оборудования ( например, центрифуг) или процедур ( например, аэрации культур), которые потенциально генерируют аэрозоли. БББ этого класса либо воздуховодные (подключенные к вытяжной системе здания), либо бесвоздуховодные (рециркулирующие отфильтрованный выхлоп обратно в лабораторию). [3] : 6
Боксы класса II обеспечивают оба типа защиты (образцов и окружающей среды), поскольку подпиточный 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 определены в Международном стандарте NSF 49, [3] : 31 , который в 2002 году переклассифицировал боксы A/B3 (классифицируемые по последнему типу, если подключены к вытяжному воздуховоду) как тип A2, [5] и добавил тип C1 в стандарт 2016 года. [8] Около 90% всех установленных боксов биологической безопасности являются боксами типа A2. [7]
Принцип работы использует вентиляторы с электроприводом, установленные в шкафу, для создания направленного массового воздушного потока вокруг пользователя и в воздушную решетку, защищая оператора. Затем воздух втягивается под рабочую поверхность и возвращается в верхнюю часть шкафа, где он проходит через фильтры HEPA. Столб стерильного воздуха, отфильтрованного через фильтр HEPA, также продувается вниз, над продуктами и процессами, чтобы предотвратить загрязнение. Воздух также выпускается через фильтр HEPA, и в зависимости от типа БББ класса II воздух либо рециркулируется обратно в лабораторию, либо вытягивается вытяжным вентилятором через воздуховод, где он выбрасывается из здания. [9]
Шкаф типа A1, ранее известный как тип A, имеет минимальную скорость притока 75 футов/мин. Воздух, идущий вниз, считающийся загрязненным, разделяется прямо над рабочей поверхностью (дым разделяется в БББ) и смешивается с притоком. Этот воздух втягивается через воздуховоды вверх по задней части шкафа, где он затем выдувается в загрязненную камеру с положительным давлением. Здесь воздух либо рециркулируется через фильтр HEPA, обратно вниз по рабочей зоне, либо выбрасывается из шкафа (также через фильтр HEPA). Для балансировки этих объемов воздуха используются размеры фильтров HEPA и внутренний демпфер. Этот тип небезопасен для работы с опасными химикатами, даже если вытяжка осуществляется с помощью «наперстка» или навеса, чтобы не нарушать внутренний поток воздуха. [3] : 8–9
Шкаф типа A2, ранее обозначенный как A/B3, имеет минимальную скорость притока 100 футов/мин. Отрицательное давление воздуха охватывает все загрязненные положительные давления. В остальном характеристики идентичны характеристикам шкафа типа A1. [3] : 9–11 [5]
Шкафы типа B1 и B2 имеют минимальную скорость притока 100 футов/мин, и эти шкафы должны быть жестко соединены с вытяжной системой, а не вытягиваться через соединение с насадкой. Их вытяжные системы также должны быть выделены (один BSC на каждый воздуховод, на каждый вентилятор). В отличие от шкафов типа A1 и A2, BSC типа B используют однопроходный поток воздуха (воздух, который не смешивается и не рециркулируется), чтобы также контролировать опасные химические пары. Шкафы типа B1 разделяют поток воздуха таким образом, что воздух за дымоотводом направляется в вытяжную систему, в то время как воздух между оператором и дымоотводом смешивается с приточным воздухом и рециркулируется как нисходящий поток. Поскольку отработанный воздух забирается из задней решетки, CDC рекомендует проводить работу с опасными химическими веществами в задней части шкафа. [3] : 10 Это сложно, поскольку разделение дыма (отмечающее «заднюю часть шкафа») представляет собой невидимую линию, которая простирается по ширине шкафа (примерно на 10–14 дюймов от передней решетки) и смещается по мере того, как внутренние фильтры HEPA заполняются частицами. [9]
Шкаф типа B2 (также известный как BSC с полным выхлопом) дорог в эксплуатации, поскольку внутри не происходит рециркуляции воздуха. [3] Поэтому этот тип в основном используется в таких приложениях, как токсикологические лаборатории, где важна возможность безопасного использования опасных химических веществ. [5] Кроме того, существует риск того, что загрязненный воздух попадет в лабораторию, если вытяжная система шкафа типа B1 или B2 выйдет из строя. Чтобы снизить этот риск, шкафы этих типов обычно контролируют поток выхлопных газов, отключая приточный вентилятор и подавая сигнал тревоги, если поток выхлопных газов недостаточен.
Шкаф класса III, обычно устанавливаемый только в лабораториях с максимальной изоляцией, специально разработан для работы с патогенными агентами BSL-4 , обеспечивая максимальную защиту. Корпус газонепроницаем, и все материалы входят и выходят через погружной бак или двухдверный автоклав . Перчатки, прикрепленные к передней части, предотвращают прямой контакт с опасными материалами (шкафы класса III иногда называют перчаточными боксами ). Эти изготовленные на заказ шкафы часто присоединяются к линии, и лабораторное оборудование, установленное внутри, обычно также изготавливается на заказ. [3] : 12–13
Биобезопасные шкафы используются ежедневно в течение нескольких часов. Помимо защиты пользователя и образцов материалов, все более важными становятся факторы человеческого дизайна (эргономика) работы. Это включает в себя снижение уровня шума (для более удобной рабочей атмосферы), регулируемую по высоте стойку или табурет и подставку для ног (для оптимизированного положения сидя), панорамные боковые окна (больше света внутри шкафа), наклонную на 10° переднюю створку (обеспечивает лучшее положение сидя), мощные источники света (лучший обзор внутри шкафа), опору для предплечья для комфорта и безопасности, а также расширенные отверстия для доступа и наклонные смотровые окна для улучшения условий работы. [10]
CDC не рекомендует устанавливать УФ-лампы в БББ. [3] : 12–13 Американская ассоциация биологической безопасности поддерживает эту позицию, ссылаясь на риск для безопасности персонала, неглубокое проникновение, сниженную эффективность при высокой относительной влажности и частую необходимость очистки и замены лампы. [11] УФ-лампы не следует использовать в качестве основного источника обеззараживания поверхности в БББ. [12] Однако эти утверждения были официально оспорены по крайней мере в одной рецензируемой статье, в которой указывается, что: [13]
Биологические боксы безопасности, как правило, должны соответствовать стандартам этой страны или региона. Это требование может регулироваться институциональным органом, таким как TGA, FDA или ВОЗ. Например, в Австралии боксы биологической безопасности II класса должны соответствовать стандартам строительства, озаглавленным 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. [14]
Существуют особые требования к полевым испытаниям для BSC класса II. В Соединенных Штатах основой для полевых испытаний является NSF49; Европа полагается на EN12469; а в Австралии есть серия методов испытаний AS1807 (ссылка на которые содержится в AS2252.2). [15] Требования к полевым испытаниям могут включать:
В общем виде график регулярного сервисного обслуживания может включать следующие задачи:
Как и при работе на открытых верстаках, работа, выполняемая в БББ, должна выполняться осторожно и безопасно. Чтобы избежать загрязнения и риска воздействия на персонал, CDC рекомендует исследователям следовать передовым методам для уменьшения и контроля образования брызг и аэрозолей, например, хранить чистые материалы на расстоянии не менее 12 дюймов (30 см) от действий, генерирующих аэрозоли, и организовывать рабочий процесс «от чистого к загрязненному». [3] : 22 В частности, открытый огонь, не являющийся необходимым в чистой среде БББ класса II или III, вызывает нарушение воздушного потока внутри. [3] : 22 После завершения работы внутри БББ необходимо дезактивировать поверхности БББ, как и другое лабораторное оборудование и материалы. [3] : 24
При обслуживании или перемещении БББ, включая замену фильтров HEPA, необходимо провести его газовую дезактивацию. Газовая дезактивация подразумевает заполнение БББ ядовитым газом, чаще всего формальдегидом . [3] : 25
