Бокс по правилам

Готовцева Юлия
Руководитель направления
лабораторной мебели

Во многих микробиологических и исследовательских лабораториях действуют жесткие правила: стерильность, отсутствие воздействия окружающей среды на образцы и реагенты. Поэтому помимо эффективности к лабораторному оборудованию предъявляются и другие важные требования — минимизация воздействия внешней среды, обеспечение безопасных условий труда при работе с любыми химическими веществами. Для этих задач используются ламинарные укрытия и боксы различных классов защиты.

Принцип работы ламинарного оборудования

Стандартный ламинарный бокс — это шкаф, в котором создается беспылевое стерильное рабочее пространство. Принцип работы оборудования основан на ламинарном потоке — движущихся с равномерной скоростью параллельно друг другу струях воздуха. Использование этого явления предотвращает смешивание токсичных веществ и хаотичное движения газов.

Механизм работы ламинарного бокса:

1. Забор воздуха. Со стороны верхней или задней части в ламинарный бокс с помощью вентиляторов из окружающей среды втягивается обычный воздух.
2. Фильтрация. Сначала воздух проходит через фильтр грубой очистки, а затем первично очищенный воздух проходит через HEPA- или ULPA-фильтры, которые задерживают бо́льшую часть посторонних частиц, аллергенов и других загрязнителей размером до 0,3 мкм.
3. Ламинарный поток. С помощью сетчатых или перфорированных перегородок формируются параллельные воздушные потоки, направленные в нижнюю или переднюю часть камеры. Очищенный воздух без посторонних элементов, завихрений и хаотичных движений поступает равномерными слоями и с постоянной скоростью в рабочую зону.
4. Поддержание стерильности. С помощью ламинарных потоков загрязнения и вредные пары удаляются в нижнюю часть камеры или в сторону оператора. Вместо них рабочую зону наполняет воздух, прошедший через фильтры. В самой камере действуют УФ-лампы, которые дополнительно стерилизуют рабочее пространство.

Некоторые модели такого оборудования содержат камеры, полностью изолированные от оператора прозрачной панелью. В этом случае они называются ламинарными боксами (шкафами). Если рабочая зона отделяется только вертикальными ПВХ-ламелями — это ламинарное укрытие. Несмотря на разные названия, принцип работы у таких моделей схожий. О различиях поговорим далее.

"В зависимости от класса защиты различаются конструкции ламинарных боксов,
а также перечень веществ и патогенов, с которыми может безопасно работать лаборант."

Классификация ламинарных боксов

Ламинарное укрытие (бокс) LFH VIKING LAB

При схожем предназначении (защита окружающей среды и обеспечение стабильных условий внутри камеры) ламинарные боксы отличаются степенью безопасности для оператора и уровнем стерильности камеры. Европейский комитет по стандартизации (CEN) выделяет несколько классов защиты ламинарных боксов:

• 0 (нулевой) класс — более характерен для ламинарных укрытий, которые применяются для защиты реагентов и образцов от воздействия окружающей среды, но при этом не обеспечивают безопасность лаборанту. Поэтому в моделях нулевого класса обычно работают с бактериологическими культурами, не представляющими опасности для оператора.
• I класс. У боксов этого класса в рабочей зоне не создаются достаточно стерильные условия, поэтому они предназначены для работы с образцами с низким уровнем биологической опасности. При этом образцы в камере подвержены воздействию внешних загрязнений, но оператор и окружающая среда защищены от вредных и токсичных паров.
• II класс. Такие боксы предназначены для обеспечения безопасности как оператора, так и содержимого камеры. Обычно их используют для работы с токсичными и патогенными веществами. Универсальность боксов этого класса защиты делает их самыми востребованными на рынке.
• III класс. Такая защита требуется при работе с вирусами и реагентами высокого уровня опасности. В данном случае конструкция обеспечивает полную изоляцию оператора от рабочей зоны, взаимодействие с веществами и предметами осуществляется с помощью специальных перчаток, встроенных во фронтальную стенку ламинарного бокса.

Нулевой класс защиты встречается редко. В качестве примера такого ламинарного бокса можно привести модель LFH линейки лабораторной мебели VIKING LAB (производство ГК «Диполь»).

В его конструкции предусмотрен фильтр HEPA H14, который обеспечивает в рабочей камере класс чистоты 5 ИСО по частицам размером больше или равным 0,5 мкм. Поскольку нулевой класс защиты не обеспечивает безопасность лаборанту, ламинарный бокс с подобным фильтром предназначен для работы с посевами бактериологических культур, не представляющих угрозы для здоровья оператора. Данная модель запоминается пользователям необычным дизайном и ярким бирюзовым цветом.

"Приобретение несколько ламинарных укрытий или боксов является более простым и экономичным вариантом,
чем переоборудование отдельных помещений для работы с реагентами, нанотехнологиями или исследовательскими образцами."

В зависимости от класса защиты различаются конструкции ламинарных боксов, а также перечень веществ и патогенов, с которыми может безопасно работать лаборант. Кроме того, существует классификация на основе конструктивных различий:

• С вертикальным потоком. Ламинарный поток в камере направлен сверху вниз, токсичные пары и посторонние частицы удаляются под рабочую поверхность. Таким образом обеспечивается безопасность не только образцов в камере, но и лаборанта. Зачастую именно такие боксы используются для работы с веществами и вирусами высокого уровня опасности.
• С горизонтальным потоком. Ламинарный поток идет от задней стенки камеры в сторону оператора. Модели этого типа проще в обслуживании, но менее безопасны для лаборанта, так как вредные пары удаляются в сторону передней части бокса.
• Биологические боксы. Разработаны специально для взаимодействия с различными опасными биологическими образцами, например, микроорганизмами, бактериями и тканями. Используются для защиты окружающей среды от биологических загрязнений.

Ознакомление с классификациями упрощает подбор модели для конкретных задач. Главные функции ламинарного бокса — защита от внешних воздействий и создание стерильной рабочей зоны, но подобные задачи способны решать не только ламинарные боксы. Почему же лаборатории лучше остановить свой выбор именно на ламинарном боксе?

"Область применения зависит от класса защиты, определяющего перечень веществ,
для работы с которыми используются те или иные модели ламинарных боксов."

Преимущества ламинарных боксов

Нередко лаборатории оборудуют «чистыми помещениями» — полностью стерильными комнатами, в которых можно работать, не боясь загрязнения образцов, реагентов и инструмента. В чем же отличие ламинарных боксов от подобных «чистых» комнат?

• Экономичность. В первую очередь организация полностью стерильного помещения требует огромных затрат. Для «чистой» комнаты необходимо закупить специальное оборудование, которое выделяет минимальное количество загрязнений, установить контроль за гигиеной персонала, приобрести специальную одежду. Ламинарные боксы дешевле и требуют меньше условий для полноценного функционирования.
• Универсальность. Обширная комплектация и различные классы защиты ламинарных боксов позволяют выбрать оптимальный вариант для конкретных задач.
• Высокая производительность. Благодаря современным технологиям полноценное функционирование оборудования не требует большого количества энергии. Кроме того, ламинарные боксы оснащены пультом управления, позволяющим регулировать параметры и повышать производительность при уменьшении затрат энергии.

Перечисленные преимущества позволяют сделать вывод, что приобретение для лаборатории несколько ламинарных укрытий или боксов является более простым и экономичным вариантом, чем переоборудование отдельных помещений для работы с реагентами, нанотехнологиями или исследовательскими образцами.

"За стабильные условия работы в камере отвечает ламинарный поток,
но при некорректной эксплуатации могут возникнуть турбулентные потоки и завихрения."

Область применения

Ламинарные боксы выполняют различные функции, в том числе и поддержание стерильной среды. Во многих отраслях востребованы создание и поддержка стабильной стерильной воздушной среды, исключение влияния посторонних частиц на образцы, защита персонала и окружающей среды от вредных и токсичных веществ. Поэтому область применения ламинарных боксов и укрытий достаточно широка:

• Фармацевтика. Стерильность важна на многих этапах производства в фармацевтической промышленности. В ламинарных боксах происходит взвешивание материалов, смешивание растворов, упаковка лекарств, контроль качества, исследование активных веществ.
• Биотехнология и генетика. Исследования стволовых клеток, ДНК, РНК, белков и других биомолекул должны производиться в условиях отсутствия посторонних частиц. Стерильные боксы предотвращают не только загрязнение образцов, но и перекрестное заражение.
• Пищевая промышленность. Здесь, как и в фармацевтике, на этапе упаковки необходимо стерильное пространство, чтобы товар не испортился до истечения срока годности, рассчитанного с учетом отсутствия посторонних бактерий в продукции.
• Наука. Для проведения различных исследований и экспериментов часто требуются стабильные условия, отсутствие влияния окружающей среды и других факторов на опытные образцы. Именно поэтому для получения более точных данных в исследовательских центрах используются ламинарные боксы.
• Электроника и нанотехнологии. В процессе сборки и ремонта микроэлектроники в схему могут попасть посторонние частицы, способные негативно повлиять на долговечность и качество продукции. Поэтому в данной отрасли важность ламинарных технологий также сложно переоценить.

Область применения зависит от класса защиты, определяющего перечень веществ, для работы с которыми используются те или иные модели ламинарных боксов. Для взаимодействия с опасными веществами выбирают более высокий класс защиты. Если речь идет о стабильных и стерильных условиях только для самих образцов, подойдут и низкие классы защиты.

Правила работы

В ламинарных боксах зачастую проводятся работы, которые требуют точности исполнения и не терпят малейших изменений условий окружающей среды. За стабильные условия работы в камере отвечает ламинарный поток, но при некорректной эксплуатации могут возникнуть турбулентные потоки и завихрения.

Во избежание подобных нарушений в рабочей зоне необходимо придерживаться ряда правил:

• Подготовка рабочего места. Необходимо заранее включить ламинарный бокс и дождаться стабилизации потока воздуха в камере. Затем следует продезинфицировать рабочую поверхность, посуду и инструмент антисептическим средством или спиртом, чтобы достичь максимальной стерильности в камере. Только после всех этих приготовлений работу можно продолжить.
• Использование специальной одежды и перчаток. Это условие необходимо не только для защиты оператора от воздействия вредных и токсичных веществ, но и для предотвращения попадания посторонних частиц в сам ламинарный бокс.
• Отсутствие резких движений. Ламинарный поток можно нарушить другим посторонним потоком воздуха, поэтому рекомендуется избегать сквозняков, возникающих в том числе из-за резких движений ладонями.

Стандартная комплектация

Конструктивные отличия ламинарных боксов и укрытий не позволяют привести общую комплектацию. При этом имеются составляющие, базовые для большинства моделей:

• Фильтр предварительной очистки. Используется для первичного очищения воздуха, поступающего в рабочую зону, от крупных посторонних частиц.
• Фильтр HEPA или ULPA. Задерживает мельчайшие посторонние частицы, обеспечивая стерильную чистоту поступающего в камеру воздуха.
• Ламинаризатор — сетчатые или перфорированные перегородки. Создают ламинарные потоки воздуха, выпрямляя его и делая движение более равномерным.
• УФ-лампы. Дополнительная дезинфекция камер ламинарных боксов.
• Манометр. Контроль давления в камере, влияющего на стабильность ламинарных потоков.
• Датчик контроля скорости потока. Позволяет избегать достижении критического значения скорости (пороговое число Рейнольдса), при котором происходит переход ламинарных потоков к состоянию турбулентности (для корректной работы бокса необходимы равномерные потоки).

Знание принципов действия, классификации, стандартного набора элементов, правил эксплуатации позволяет не ошибиться с выбором ламинарного оборудования и грамотно его использовать. Формируя локальные стерильные зоны, пользователи различных отраслей промышленности способны создать условия для выпуска качественной продукции и точных результатов исследовательской деятельности.