ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ В СФЕРЕ ЗАЩИТЫ ПРАВ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И БЛАГОПОЛУЧИЯ ЧЕЛОВЕКА


Из истории эпидемиологии: Защитные боксирующие устройства


26.06.2021 г.

В соответствии с требованиями биологической и химической безопасности действующих санитарно-эпидемиологических правил лаборатории должны быть оснащены  современным оборудованием, которое должно обеспечивать защиту персонала и окружающей среды от вредных и опасных факторов.

Одним из наиболее распространенных в настоящем защитных устройств при работе с производственными вредностями и опасностями биологической природы являются боксы микробиологической безопасности.

Бокс микробиологической безопасности (шкаф биобезопасности) – представляет собой локальную конструкцию, предназначенную для удержания внутри себя вредных и опасных веществ и выведения их через высокоэффективные очистные фильтры при проведении различных операций и процессов. Защитное действие боксов направлено на предотвращение возможности попадания этих веществ на поверхности кожи и слизистых, вдыхания их как непосредственно оператором, так и лицами, находящимися в данном помещении и защиту от попадания за пределы лаборатории.

На первых этапах становления и развития естествознания, все работы проводили на открытых лабораторных столах, часто без использования каких-либо средств индивидуальной защиты. Накопление знаний о свойствах исследуемых веществ, материалов, в том числе вредных и опасных для человека способствовало разработке и созданию эффективных способов защиты. В первую очередь, ученые осознали необходимость изоляции работника от прямого контакта с объектами, вызывающими болезни или смерть, а также необходимость создания условий, при которых вредные и опасные вещества не попадут в среду обитания человека и не вызовут заболеваний и гибели населения.

Прототипом современных защитных устройств – боксов микробиологической безопасности, стали вытяжные шкафы.

Вытяжные шкафы используются и в настоящем, но по сравнению с боксами микробиологической безопасности обеспечивают меньший процент защиты персонала и окружающей среды.

Вытяжной шкаф представляет собой локальное устройство, включающее рабочую камеру с вытяжным куполом, соединяемые с вентиляционной системой. Шкаф может быть дополнительно оборудован подводкой газа, электричества и воды, а также прозрачной стенкой. Столешницу изготавливают из материалов, которые устойчивы к химическим веществам. Воздух из лабораторных вытяжных шкафов удаляют гравитационным (естественным) либо механическим способом в зависимости от того, какой степени опасности технологические операции проводятся.

Потребность в вентиляции была очевидна с первых дней химических исследований. Некоторые ранние подходы к решению проблемы были адаптированы к обычному дымоходу. Очаг, построенный Томасом Джефферсоном в 1822-1826 годах в Университете Вирджинии, был оборудован песчаной баней и специальными дымоходами для выпуска токсичных газов.

В 1904 году новый химический факультет при Техническом университете в Гданьске был оборудован вытяжными шкафами из дерева и стекла в аудиториях, учебных и исследовательских лабораториях. Шкафы имели сдвигающуюся вверх и вниз переднюю панель со стеклом, защищенным от дыма и взрывов. Каждый вытяжной шкаф был освещен, оборудован газовой установкой и подводкой воды со сливом. Вредные и агрессивные газообразные побочные продукты реакций активно удалялись с помощью естественной тяги дымовой трубы камина.

Рис. 1. Деревянный вытяжной шкаф в Гданьском технологическом университете (фотография 2016 года установки 1904 года все еще используется).

Тяга дымохода также использовалась Томасом Эдисоном в качестве того, что было названо «первым вытяжным шкафом». Первая известная современная конструкция вытяжного шкафа с поднимающимися створками была представлена в Университете Лидса в 1923 году.

Вытяжные шкафы изначально изготавливались из дерева, но в 1970-х и 1980-х годах стала использоваться сталь с порошковым покрытием как материал более устойчивый к действию химически агрессивных соединений.

С развитием микробиологии и увеличением количества научно-исследовательских и производственных объектов, использующих бактерии и вирусы в своей деятельности, медицинских диагностических лабораторий, вытяжные шкафы стали применяться и для защиты от патогенных биологических агентов – возбудителей инфекционных болезней.

С целью повышения защиты от воздействия опасных факторов, вытяжные шкафы совершенствовались и в 70-80х годах XX века появились устройства, которые в разы превосходили по защитной эффективности вытяжные шкафы. Их назвали ламинарные шкафы или в англоязычной версии safety box. Англоязычный вариант произношения русифицировался до принятого в настоящем названия – бокс безопасности. Первыми разработками стали защитные боксы, применявшиеся при работе с химическими и радиоактивными веществами. В зависимости от степени защиты они имели разную конфигурацию. Наибольшую защиту обеспечивали перчаточные боксы.

В ходе научно-технического прогресса защитные боксы были адаптированы для работ с патогенными биологическими агентами. В частности, противогазовые угольные фильтры были заменены или дополнены высокоэффективными фильтрами, защищающими от микробных аэрозолей. Кроме защиты оператора появилась возможность создания условий для защиты исследуемого материала от внешних загрязнений.

В настоящем международная классификация делит боксы, в том числе и боксы микробиологической защиты на три класса защиты.

Выбор конструкции бокса зависит от степени опасности материала, с которым производят работы и опасность манипуляций с ним.

I класс – обеспечивает защиту оператора и окружающей среды при работе с опасными для здоровья оператора агентами, но нет защиты продукта от внешних загрязнений, среда внутри рабочей камеры – нестерильная.

Рис. 2. Схема движения воздуха в боксе микробиологической безопасности I класса защиты

(изображение взято с сайта http://www.vostokpost.ru/ru/articles/24-boxy-biobezopasnosti-expluatacia.html)

II класс – обеспечивает защиту оператора, окружающей среды и исследуемого материала за счет создания однонаправленного нисходящего воздушного потока внутри ламинарного бокса и воздушной завесы в переднем окне. Удаление патогенных биологических агентов из бокса происходит с помощью внутреннего воздушного потока и высокоэффективной фильтрации. Различают боксы II класса подразделяются на два подтипа А и B в зависимости от степени рециркуляции воздуха.


Тип А

Тип В

Рис. 3 Схема движения воздуха в боксе микробиологической безопасности

II класса защиты

(изображение взято с сайта http://www.lamsys.ru/pdf/equipment/)

III класс – изолирующие перчаточные боксы, рабочая зона которых полностью изолирована от внешней среды, а оператор отделен от рабочего места физическим барьером и может проводить манипуляции в рабочей камере бокса только через перчатки, механически соединенные с боксом. Профильтрованный воздух постоянно подается в бокс, а удаляемый воздух, очищенный минимум двойными высокоэффективными фильтрами, через собственную вытяжную систему выводится во внешнюю среду. 

Рис.4. Схема движения воздуха в боксе микробиологической безопасности III класса

(изображение взято с сайта http://www.vostokpost.ru/ru/articles/24-boxy-biobezopasnosti-expluatacia.html

Перчаточные боксы, как правило, включают в себя следующие элементы:

· корпус, изготовленный из нержавеющей, стали, пластика или стекловолокна;

· порты для перчаток, которые устанавливаются на фронтальную панель бокса;

· шлюзы (камеры загрузки), с помощью которых осуществляется загрузка или выгрузка исследуемых образцов;

· фильтры, предназначенные для тех видов боксов, в которых работают с радиоактивными, токсичными и другими опасными для здоровья материалами; фильтры устанавливаются не внутри камеры, а снаружи, что позволяет осуществлять их безопасную и быструю замену;

· шлюзы для утилизации отходов, через которые происходит извлечение материала из рабочей зоны;

· клапаны давления, поддерживающие требуемое для работы давление внутри рабочей среды.

Шкаф вытяжной рециркулярный ламинарный микробиологический разработан в СССР в 70-е годы ХХ века. Его уже можно считать прототипом современного бокса микробиологической безопасности. Шкаф был рассчитан на одно рабочее место. Изготавливался из нержавеющей стали и по современным характеристикам относился к боксам II класса безопасности.

Бокс перчаточный микробиологический на 1–2 рабочих места (4-БП-2М), относящийся к боксам III класса безопасности, разработан в СССР в 70-х годах ХХ века. Изготавливался из нержавеющей стали. Снабжался одной или двумя передаточными камерами (шлюзами), двумя фильтрами тонкой очистки ФТО-60 на притоке и вытяжке воздушного потока, двумя или четырьмя рукавами перчатками.

В 1986 году появилось Американское общество перчаточных боксов (AGS) –– некоммерческая организация, созданная в Денвере, для содействия безопасности и качеству систем перчаточных боксов. 

 

Рис. 5. Стандартный перчаточный бокс.

Кроме того, в комплектацию перчаточного бокса могут входить дополнительные полочки для оборудования, разъёмы для подключения аппаратуры, шлюзы для соединения нескольких боксов в ряд и перечень прочего вспомогательного оборудования, облегчающего задачу оператора.

Вытяжные шкафы, в частности вытяжные шкафы с рукавами, являются неотъемлемой частью любой лаборатории во многих отраслях промышленности. В них осуществляется работа с биологически и химически опасными веществами и смесями, лекарственными препаратами, наноматериалами, вакцинами, взрывоопасными веществами, оптическими волокнами. Перчаточные боксы совершенно незаменимы в биологических, медицинских, клинических исследованиях, в производстве и высокоточной промышленности. Перчаточные боксы широко используются для аргонной сварки в инертной атмосфере, для работы с литиево-ионными аккумуляторами, лазерной сварки, химического синтеза, в фармацевтике, для работы с химическими реактивами и во многих других сферах.

В настоящее время существуют следующие типы перчаточных боксов:

Акриловые перчаточные боксы используются в производстве светодиодов и лазеров, электронных компонентов и печатных плат, литиево-ионных батарей в фотогальванике, в процессах химического синтеза, лазерной сварке, фармацевтической индустрии, в нано технологиях, в биологических и бактериологических исследованиях, для упаковки особо чистых или агрессивных материалов, для изоляции чувствительных к загрязнению материалов в контролируемой среде.

Широкое применение вакуумные перчаточные боксы получили и в различных отраслях промышленности: в лазерной сварке, для 3D-принтеров, при работе с радиоактивными материалами и изотопами, при производстве литиевых батарей, при производстве светодиодных и жидкокристаллических панелей, при производстве оптического волокна, в фармацевтической отрасли и на предприятиях военно-промышленного комплекса, при работе с биологически или химически опасными материалами, для производства вакцин и лекарственных препаратов, в пищевой промышленности и т.д.

Перчаточный бокс с системой газоочистки используется для проведения научных исследований, технологических операций, фасовки и упаковки, лазерной сварки, химического катализа, поверхностного монтажа, подготовки сырья для 3Dпринтеров и т.д.

Для выполнения сложных технологических операций очень часто требуется комбинирование различного количества перчаточных боксов одной модели или разных моделей. В зависимости от потребностей, можно создавать различные линии перчаточных боксов, комбинировать их между собой, встраивать перчаточные боксы в существующие производственные технологические линии, учитывать геометрию пространства и особенности технологического производства.

Боксы микробиологической безопасности III класса разработаны для обеспечения высочайшего уровня защиты при работе с возбудителями особо опасных инфекций. 

Рис.6. Боксы микробиологической безопасности III класса (изображение взято с сайта http://www.lamsys.ru/catalog/boksy-mikrobiologicheskoy-bezopasnosti-klass-iii/)

Для проведения работ в полевых условиях ФКУЗ РосНИПЧИ «Микроб» Роспотребнадзора и ООО «Лаборатория Технологической Одежды» были разработаны и защищены патентом мобильные боксы.

Мобильный ПЦР-бокс предназначен для проведения ПЦР – диагностики и обеспечения защиты исследуемого материала от внешнего загрязнения, при этом бокс не обеспечивает надежную защиту оператора и окружающей среды. Боксами оснащаются отдельные рабочие места сотрудников, осуществляющих ПЦР – диагностику в полевых условиях.

Бокс оснащен: блоком розеток с тремя разъёмами для подключения дополнительного оборудования, лампой. Блок управления служит для управления всеми возможными функциями бокса: включение/выключение бокса, лампы ультрафиолетового облучения (УФО), освещения, настройка таймера срабатывания лампы УФО, выбор языка вывода информации на дисплей, управление информационным меню. Для проведения работ бокс устанавливают на рабочий стол, вставляют каркасные дуги для придания жесткости конструкции в поперечном сечении, накачивают воздухом жесткое основание, необходимое для создания ровной и твердой рабочей поверхности и фиксируют к нему бокс ремнями. Блок управления устанавливают на рабочем столе вблизи разъемов для подключения блока розеток, освещения и лампы УФО.

Рис.7. Мобильный ПЦР-бокс

(изображение взято с сайта http://www.lamsystems-lto.ru/katalog/protivochumnyie_kostyumyi_i_izoliruyuschie_sistemyi/izoliruyuschie_sistemyi/mob_izo.09)

Также для работы в полевых условиях разработан мобильный перчаточный бокс III класса

Мобильный бокс микробиологической безопасности III класса, предназначен для защиты оператора, воздуха рабочего помещения и окружающей среды от аэрозолей, возникающих при работе с ПБА, а также для защиты исследуемого материала от внешних загрязнений.

Бокс оснащен: фильтровентиляционной установкой (ФВУ), перчаточными портами для выполнения манипуляций в рабочей камере, герметичными молниями, блоком розеток с тремя разъёмами для подключения дополнительного оборудования, лампой УФО и передаточным шлюзом, позволяющим безопасно поместить в рабочую зону необходимое оборудование и инструменты, не выключая ФВУ.

Фильтровентиляционная установка оснащена HEPA-фильтрами для высокоэффективной очистки воздуха (2 наружных, 2 внутренних) служащими для очистки подаваемого и удаляемого из рабочей камеры воздуха. Блок управления служит для управления всеми возможными функциями бокса: включения/выключения ФВУ, лампы УФО, освещения, настройка таймера срабатывания лампы УФО, выбор языка вывода информации на дисплей, управления информационным меню. Информационный дисплей позволяет считывать информацию о состоянии системы (уровень перепада давления, заряд батареи, температура, влажность) и оперативно реагировать, опираясь на полученные данные.

Для проведения работ установить бокс на рабочий стол, вставить каркасные дуги для придания жесткости конструкции в поперечном сечении, накачать жесткое основание, необходимого для создания ровной и твердой рабочей поверхности, пристегнуть ремни, обеспечивающие надежную фиксацию бокса для работы в полевых условиях. Установить блок управления на рабочем столе вблизи разъемов для подключения блока розеток, освещения, лампы УФО и шлангов подачи/удаления воздуха.

Рис. 8. Мобильный бокс микробиологической безопасности III класса

(изображение взято с сайта http://www.lamsystems-lto.ru/katalog/protivochumnyie_kostyumyi_i_izoliruyuschie_sistemyi/izoliruyuschie_sistemyi/mob_izo08)

Для обеспечения защиты персонала боксированию подвергаются не только материалы и процессы. Подобный принцип защиты имеет техническое выражение и для изоляции непосредственно сотрудника внутри специального боксирующего устройства. Изолированный мобильный медицинский бокс для забора биологического материала с целью выявления заболевших коронавирусом предназначен для установки в общественных местах. Он защищает медицинского сотрудника или оператора при проведении мероприятий по контролю температуры тела человека или при заборе проб клинического материала для диагностики COVID-19. Изолированный мобильный медицинский бокс представляет собой кабину из алюминиевого профиля с защитным стеклом из акрила и рукавами-перчатками. 

Рис. 9. Изолированный мобильный медицинский бокс для выявления заболевших коронавирусом

Таким образом, защитные боксирующие устройства являются передовым оборудованием, широко распространенным в различных отраслях деятельности, позволяющем обеспечить надежную защиту персонала и окружающей среды при работе с вредными и опасными факторами*.

*Публикуется на основе материалов, предоставленных отделом генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» и РосНИПЧИ «Микроб» Роспотребнадзора. 






Главная | Cписок новостей