W artykule umówiono zagadnienia związane z oddziaływaniem w laboratoriach czynników biologicznych na zdrowie pracowników, przedstawiono klasyfikację laboratoriów w oparciu o zasady Dobrej Techniki Mikrobiologicznej, bazującej na ryzyku indywidualnym i środowiskowym (grupy ryzyka mikrobiologicznego). Zamieszczono informacje dotyczące stopni hermetyczności laboratoriów mikrobiologicznych, będące podstawą ich organizacji i działania. Przedstawiono podstawowe zasady projektowania systemów wentylacji laboratoriów, w których znajdują się komory bezpiecznej pracy mikrobiologicznej.
W kolejnym artykule zostaną przedstawione przykładowe rozwiązania urządzeń stosowanych w laboratoriach, takich jak komory bezpiecznej pracy mikrobiologicznej, moduły laminarne, dygestoria. 

Podstawowe rodzaje laboratoriów
     Ze względu na przeznaczenie rozróżnia się następujące, podstawowe, rodzaje laboratoriów badawczych [1]:
● biologiczne,
● chemiczne,
● weterynaryjne,
● fizyczne.

     Zależnie od przeznaczenia oraz od rodzaju eksperymentów, jakie się w laboratoriach przeprowadza, wykonywane są one w różnorodny sposób. Mogą to być niewielkie pomieszczenia wielkości pokoju mieszkalnego, jak i ogromne hale o kubaturze zbliżonej do małych fabryk lub nawet wielkie kompleksy badawcze [5]. Aby odizolować konkretne stanowiska pracy od otaczającego środowiska, w celu zapewnienia odpowiednich warunków dla przeprowadzanego procesu, ochrony pracowników lub otoczenia przed emisją szkodliwych substancji biologicznych czy chemicznych emitowanych podczas pracy, w laboratoriach wykorzystuje się komory bezpiecznej pracy mikrobiologicznej (wśród których są komory o przepływie laminarnym powietrza, zwane zazwyczaj komorami laminarnymi) oraz dygestoria.
     Komory laminarne stanowiące wyposażenie laboratoriów służą do zapewnienia specjalnych warunków w zakresie wysokiej czystości powietrza, którą uzyskuje się stosując wielostopniowy układ filtracji powietrza, zakończony umieszczonym w komorze (lub w przewodzie doprowadzającym powietrze blisko jego wlotu do komory) filtrem wysokoskutecznym HEPA lub ULPA oraz laminarny przepływ powietrza w przestrzeni wewnętrznej komory. Rozwiązania te mają na celu zapewnienie większej ochrony produktu, operatora i środowiska. Dodatkowo komory wyposażone są w lampy ultrafioletowe, które włącza się przed rozpoczęciem pracy w celu dodatkowego wyjałowienia przestrzeni roboczej. Przepływający przez przestrzeń roboczą komory laminarny strumień powietrza tworzy barierę ograniczającą napływ zanieczyszczeń z zewnątrz. Komory laminarne stosuje się w laboratoriach: mikrobiologicznych, wirusologicznych, hematologicznych, biologii molekularnej, kultur komórkowych, amplifikacji DNA/RNA, kontroli jakości w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym, genetyce, podczas prac z tkankami oraz prac z substancjami niebezpiecznymi dla ludzi i zwierząt, itd.

     Natomiast dygestoria, nazywane także wyciągami laboratoryjnymi, są to przeszklone komory o kształcie dużej szafy, wyposażone w wentylator wyciągowy odprowadzający z przestrzeni roboczej powietrze poza obszar laboratorium. Ich podstawowym zadaniem jest zapobieganie przedostawania się do laboratorium szkodliwych substancji, takich jak trucizny, gazy o nieprzyjemnym zapachu, a także ochrona przed powstaniem pożaru lub przed eksplozją. Dygestoria stosuje się w laboratoriach chemicznych, biologicznych, analitycznych i w niektórych procesach przemysłowych.
     W typowej komorze laminarnej powietrze przepływa w odwrotnym kierunku niż w dygestorium [5].
     Warto zauważyć, że stosowana dotychczas powszechnie nazwa „laminarny przepływ powietrza” jest, zgodnie z zapisem znajdującym się w polskiej normie PN EN ISO 14644-4: 2006 [14], zastępowana przez sformułowanie „jednokierunkowy przepływ powietrza”, czyli kontrolowany przepływ powietrza przez cały przekrój strefy czystej, o stałej prędkości i w przybliżeniu równoległych liniach prądu.

Klasyfikacja laboratoriów zgodnie z zasadami Dobrej Techniki Mikrobiologicznej
(...)

Analiza ryzyka podczas pracy w laboratorium
     Zgodnie z normą PN EN 12460:2002 [17], podczas oszacowywania ryzyka stosuje się podział na następne rodzaje ryzyka:
● nieistotne,
● niskie,
● średnie,
● wysokie, z uwzględnieniem zagrożenia emisji z wyposażenia oraz narażenia pracowników i środowiska.

     W odniesieniu do mikroorganizmów ryzyko klasyfikuje się w następujący sposób:
● Kategoria 1 – ryzyko nieistotne,
● Kategoria 2 – ryzyko niskie,
● Kategoria 3 – ryzyko średnie,
● Kategoria 4 – ryzyko wysokie.
     W odniesieniu do stopnia ekspozycji kategorie te można opisać następująco:
● Nieistotna ekspozycja – nie ma możliwości kontaktu (np. systemy statyczne lub zdalnie kierowane),
● Niska i średnia ekspozycja – znaczne prawdopodobieństwo narażenia (np. przy bezpośrednim pobieraniu próbek),
● Wysoka ekspozycja – występuje nieunikniony kontakt (np. gdy wytwarzany jest aerozol lub etap procesu przebiega na „otwartym powietrzu”).

     W tabeli 3 i 4 przedstawiono przykładowy sposób określania stopnia ryzyka.

Stopnie hermetyczności laboratoriów mikrobiologicznych
(...)

Komory bezpiecznej pracy mikrobiologicznej
     Podczas pracy w laboratorium zaleca się minimalizować uwalnianie aerozoli do pomieszczenia. Jeśli przewiduje się możliwość uwalniania niebezpiecznych aerozoli do otoczenia, podczas pracy należy zastosować komory bezpiecznej pracy mikrobiologicznej.
     W normie PN-EN 12741:2002 [19] podano wytyczne dotyczące postępowania w laboratoriach biotechnologicznych – badawczych, rozwojowych i analitycznych o hermetyczności 1., 2., 3. i 4. stopnia. Zastosowanie zamieszczonych w normie zaleceń pozwoli na skuteczną ochronę pracowników, jak również środowiska obejmującego rośliny i zwierzęta, przed zagrożeniami biologicznymi.
     Kryteria działania komór bezpiecznej pracy mikrobiologicznej (MSC – Microbiology Safety Gabinet) zostały przedstawione w normie PN-EN 12469:2002 [18]. Dla uproszczenia zapisu w normie polskiej posłużono się angielskim skrótem nazwy komór, czyli MSC.
     MSC definiuje się jako wentylowane, obudowane miejsce, które ma chronić użytkownika i otoczenie przed aerozolami powstającymi w wyniku pracy z potencjalnie niebezpiecznymi i z niebezpiecznymi mikroorganizmami i powietrzem, które jest filtrowane przed odprowadzeniem do atmosfery.
     W normie wyróżniono następujące trzy klasy komór bezpiecznej pracy mikrobiologicznej [18]:
● MSC klasy I – komora z otworem w ścianie frontowej (przez który osoba pracująca może wykonywać czynności w jej wnętrzu), która jest tak skonstruowana, aby chroniła pracownika i jednocześnie tak, aby podlegało kontroli wydostawanie się makrocząstek zanieczyszczeń powstających w komorze i przenoszonych za pośrednictwem powietrza dzięki wymuszonemu przepływowi do wnętrza komory przez otwór w ścianie komory i filtracji powietrza wylotowego.
● MSC klasy II – komora z otworem w ścianie frontowej, przez który osoba pracująca może wykonywać czynności w jej wnętrzu i która jest tak skonstruowana, aby zagrożenie ze strony produktu i możliwość zanieczyszczenia krzyżowego były niskie i aby podlegało kontroli wydostawanie się makrocząstek zanieczyszczeń powstających w komorze i przenoszonych za pośrednictwem powietrza dzięki filtracji powietrza wewnątrz komory i filtracji powietrza wylotowego. Należy jednak wziąć pod uwagę, że zastosowanie komory otwartej klasy I lub II umożliwia częściowe uwalnianie materiałów przenoszonych za pośrednictwem powietrza. Także wewnętrzny przepływ może być zakłócony, na przykład na skutek przechodzenia innych pracowników za plecami osoby pracującej przy danej komorze, w wyniku zawirowań powietrza wokół aparatury umieszczonej wewnątrz komory lub raptownych zmian ciśnienia powietrza w pomieszczeniu. Zakłócenia te mogą obniżyć poziom ochrony operatora i dlatego, w konkretnych przypadkach, może być wymagana walidacja bezpieczeństwa pracownika [19] Typowym przekładem osiągnięcia najważniejszego celu (czyli zapewnienia warunków bezpiecznej pracy w komorze MSC klasy II) jest zastosowanie wewnątrz komory jednokierunkowego, skierowanego ku dołowi, laminarnego przepływu powietrza i kurtyny powietrznej przy otworze komory.
● MSC klasy III – komora bezpiecznej pracy, w której przestrzeń robocza jest całkowicie zamknięta, osoba pracująca jest oddzielona od miejsca pracy fizyczną barierą (np. rękawicą mechanicznie przymocowaną do komory). Do komory dostarcza się powietrze filtrowane w sposób ciągły, a wylotowe powietrze jest poddawane obróbce, tak, aby zapobiec uwalnianiu mikroorganizmów. (...)

Dobór komory bezpieczeństwa mikrobiologicznego
     Poza zamieszczoną w normie PN-EN 12469:2002 [18] trzystopniową klasyfikacją komór bezpiecznej pracy mikrobiologicznej, w praktyce korzysta się z poszerzonej systematyzacji, rekomendowanej przez WHO [12], uwzględniającej ich konstrukcję, prędkości i wielkości strumienia przepływającego powietrza oraz rozwiązanie wywiewu powietrza (tabela 9, 10, 11).
     Komory I, II, III klasy bezpieczeństwa mikrobiologicznego zapewniają ochronę operatora podczas pracy z niebezpiecznym materiałem biologicznym.
     Komory II klasy służą do zapewnienia bezpieczeństwa pracy operatora oraz ochrony badanego materiału przed kontaminacją. Komory III klasy przeznaczone są do pracy z patogenami 4 kategorii [10].
     Zamieszczone w tabeli 9 zalecenia świadczą o tym, ze w przypadku lotnych lub toksycznych substancji chemicznych nie należy stosować komór MSC z recyrkulacją powietrza do pomieszczenia, w którym dana komora jest ustawiona. Oznacza to, że w takim przypadku nie należy stosować komory klasy I, która nie jest podłączona do instalacji wywiewnej w budynku lub komory klasy II typ A1 oraz klasy II typ A1. Zastosowanie komory klasy II typ B1 jest dopuszczalne, podczas pracy ze stężeniami chwilowymi lotnych substancji chemicznych i radionuklidów, w przypadku substancji chemicznych nieprzekraczającymi dolnej granicy wybuchowości. Komory klasy II typ B2, nazywana także komorą z całkowitym wywiewem powietrza, jest niezbędna, gdy planuje się stosowanie znaczącej ilości radionuklidów i lotnych związków chemicznych.
     Na rysunkach 1-7 przedstawiono w sposób schematyczny budowę komór bezpiecznej pracy mikrobiologicznej.

System przygotowania powietrza
     Wiele elementów instalacji przygotowujących powietrze nawiewane do tak specyficznych pomieszczeń i obszarów, jakimi są laboratoria mikrobiologiczne, naukowo-badawcze, obszary produkcji czystej, wymaga ścisłej kontroli w celu sprawdzenia poprawności ich działania. I tak np. konieczne jest spełnienie wymagań producenta, aby uzyskać właściwy przepływ powietrza w kabinach biologicznych. Musi zostać przeprowadzona całościowa kontrola filtrów wysokoskutecznych HEPA, aby upewnić się, czy nie występują nieszczelności w medium filtracyjnym, uszczelkach lub w uszczelnieniu wokół działki filtracyjnej. Także kontroli ze względu na możliwość pojawienie się nieszczelności poddaje się przewody wentylacyjne.
     Ze względu na konieczność zapewnienia bezpiecznej pracy dla operatora, jak również ochronę produktu lub procesu przed zanieczyszczeniem oraz ochronę środowiska otaczającego przed dostawaniem się do niego szkodliwych substancji używanych podczas pracy w laboratorium, niezwykle istotnym elementem instalacji w laboratoriach są filtry powietrza. (...)

wydanie 1-2/2008 

CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ:

TRADYCYJNĄ                         E-WYDANIE