Оснащение производства
Промышленный контроль
Лаборатория и Тестирование
Связь и Телекоммуникации
Безопасность и Спецтехника
Энергетика и Электротехника
Три задачи, которые решает бокс
Любой бокс микробиологической безопасности одновременно управляет тремя аспектами одного воздушного потока. Чтобы понять принцип работы, полезно разделить эти задачи:
- Не дать аэрозолю выйти из рабочей зоны наружу — защита оператора. Решается воздушным барьером через переднее отверстие: воздух из помещения всегда движется внутрь шкафа, унося с собой потенциальные капли от образца.
- Не дать воздуху из помещения попасть на образец — защита образца. Решается нисходящим стерильным потоком над рабочей поверхностью: воздух, прошедший через HEPA-фильтр, обдувает образец сверху и вытесняет внешний воздух.
- Не дать микроорганизмам уйти в систему вентиляции или в помещение — защита среды. Решается HEPA-фильтром на вытяжке: весь воздух, покидающий шкаф, предварительно очищается.
Разные классы БМБ решают этот набор задач по-разному. Класс I закрывает только две из трёх (оператор и среда). Класс II — все три. Класс III — все три, но за счёт полной физической изоляции через герметичную оболочку.
Что такое ламинарный поток и почему это важно
Ламинарный поток — это движение воздуха, в котором слои воздуха идут параллельно друг другу без завихрений и перемешивания. Противоположность — турбулентный поток, где воздух закручивается хаотично. Разница критична: турбулентный поток переносит частицы во все стороны, ламинарный — только в одном заданном направлении.
В БМБ Класса II ламинарный поток создаётся нагнетательным HEPA-фильтром. Воздух продавливается через большую площадь фильтра и выходит снизу с одинаковой скоростью по всей поверхности — около 0,30–0,45 м/с. Этот поток направлен строго вниз, на рабочую поверхность. Пока он сохраняет ламинарность, над образцом существует “воздушный зонт” стерильного воздуха, который не даёт частицам из помещения осесть на материал.
Если оператор слишком быстро двигает руками в рабочей зоне или рядом открывают дверь, создавая сквозняк, ламинарный поток разрушается. Появляются завихрения, и частицы из воздушного барьера могут попасть на образец. Именно поэтому современные БМБ (включая серии Kadamm ББК-А2, ББК-А2Е, ББК-А2П) оснащены датчиками скорости потока и подают звуковой сигнал при отклонении.
Как движется воздух в БМБ Класса II A2
A2 — самая распространённая схема в лабораториях. Воздух движется по замкнутому контуру с частичным отводом:
Пошагово:
- Воздух из помещения втягивается через переднюю решётку — создаётся воздушный барьер.
- Попадает в нижний пленум (пространство под рабочей поверхностью) и по боковым каналам поднимается вверх.
- В верхнем пленуме воздух смешивается: 70 % — рециркуляция из шкафа, 30 % — свежий из помещения через передний забор.
- Весь объём проходит через нагнетательный HEPA-фильтр и возвращается в рабочую зону как стерильный нисходящий поток.
- 30 % воздуха отводится через вытяжной HEPA — обратно в помещение либо в воздуховод.
Поскольку отвод происходит в то же помещение, A2 не подходит для работы с летучими токсичными веществами — они будут накапливаться в воздухе лаборатории. Для такой работы нужен Класс II B2 с 100 % отводом наружу.
Как движется воздух в БМБ Класса I
Класс I устроен проще и решает только две задачи — защиту оператора и защиту среды. Нагнетательного HEPA-фильтра нет, поэтому над образцом идёт не стерильный поток, а воздух из помещения со всеми его частицами.
Оператор защищён тем же воздушным барьером, что и в Классе II — воздух всегда идёт снаружи внутрь. Среда защищена вытяжным HEPA. Но между передней решёткой и вытяжкой воздух проходит над образцом, не фильтруясь, — поэтому стерильности нет. Класс I применяется там, где важно только не дать биологическому материалу уйти наружу: карантинные работы, гистология, формалиновая фиксация, обслуживание заражённого оборудования.
Как движется воздух в БМБ Класса II B2
B2 — это Класс II без рециркуляции. Вся схема работы такая же, как у A2: воздушный барьер на входе, нагнетательный HEPA над рабочей зоной, нисходящий ламинарный поток над образцом. Но возврата воздуха внутрь шкафа нет — весь воздух после прохода над образцом идёт на вытяжной HEPA и отводится наружу в вытяжную систему здания.
Главное практическое следствие этой схемы — B2 обязательно подключается к вытяжной системе здания. Нельзя поставить бокс B2 в помещение без вытяжки: прекратится воздушный барьер, и оператор перестанет быть защищён. Для B2 нужен проектный расчёт воздуховода, запорной арматуры и сигнализации по потере тяги. В серии Kadamm ББК-Б2 и ББК-Б2П — именно такие боксы с полным отводом.
Что такое HEPA H14 и почему именно он
HEPA (High Efficiency Particulate Air) — это класс воздушных фильтров, задерживающих микроскопические частицы. Маркировка по европейскому стандарту EN 1822 определяет эффективность:
| Класс | Тип | Эффективность | Где применяется |
|---|---|---|---|
| H10–H12 | EPA | 85–99,5 % | Предфильтры, бытовая техника |
| H13 | HEPA | 99,95 % | Базовые лабораторные установки, чистые помещения ISO 7 |
| H14 | HEPA | 99,995 % | Боксы биобезопасности, ламинары класса ISO 5, фармпроизводство GMP |
| U15–U17 | ULPA | 99,9995–99,999995 % | Микроэлектроника, чистые помещения ISO 3 и выше |
В БМБ используется именно H14 — он задерживает 99,995 % частиц размером 0,3 мкм (это размер частицы, которая хуже всего задерживается; более крупные и более мелкие частицы задерживаются ещё эффективнее за счёт инерционного, диффузионного и пересекающего механизмов). Для сравнения: диаметр большинства бактерий 0,5–5 мкм, спор грибов — 2–100 мкм, вирусов — 0,02–0,3 мкм.
Фильтр состоит из пакета микроволокнистого боросиликатного стекла, сложенного в W-образные складки. Между складками установлены разделители (обычно из алюминия или гофрированного стекловолокна), не дающие складкам слипнуться под напором воздуха. Всё это закрыто в алюминиевой рамке с герметизирующим уплотнением.
В серии Kadamm на всех моделях БМБ установлены сертифицированные HEPA H14 с возможностью проверки целостности фильтра методом тестирования аэрозолем — это стандартная процедура при ежегодной аттестации. У специализированных цитотоксических боксов (серии ББК-ЦТ и ББК-ЦТХ) применяется двойная HEPA-фильтрация с герметичной заменой фильтров — для работы с химиотерапевтическими препаратами, где любой выход частиц наружу опасен.
Датчики и контроль работы
Инженерия воздушных потоков — это только половина работы БМБ. Вторая половина — убедиться, что эти потоки действительно такие, какими должны быть. Современные боксы оснащены набором датчиков:
- Датчик скорости нисходящего потока — измеряет, с какой скоростью воздух идёт вниз над рабочей зоной. Норматив — 0,30–0,45 м/с. При выходе за пределы включается звуковая сигнализация.
- Датчик скорости входного потока — контролирует воздушный барьер. Нормативная скорость — не менее 0,40 м/с.
- Дифференциальный манометр — показывает перепад давления на HEPA-фильтре. Чем больше фильтр засорён, тем выше перепад. По значению манометра определяется момент замены фильтра.
- Датчик положения смотрового стекла — блокирует работу при неправильной высоте проёма.
- Датчик присутствия оператора (в части моделей с УФ-лампой) — отключает УФ при открытии стекла.
В профессиональных сериях Kadamm (ББК-А2П, ББК-Б2П) все показания выводятся на жидкокристаллическую панель в реальном времени. В сериях с EC-двигателем (ББК-А2Е, ББК-А2П) мотор автоматически подстраивает обороты при нарастании сопротивления фильтра — поток на рабочей зоне остаётся стабильным до самого конца ресурса фильтра.
Ключевые модели
Серии Kadamm, на которых отработаны описанные выше принципы:
Обслуживание и проверка работы
Схема потоков внутри БМБ задумана так, чтобы поддерживать защиту даже при лёгких нарушениях штатного режима. Но этот запас прочности не бесконечный. Плановое обслуживание включает три типа работ:
Ежесменный уход
Выполняется оператором до и после работы: визуальный осмотр, проверка индикации датчиков на панели, дезинфекция рабочей поверхности, включение УФ-лампы на заданное время (обычно 15–30 минут). Если звучит сигнал отклонения потока — работу прекращают и вызывают сервис.
Ежегодная аттестация
Обязательная процедура по ГОСТ ISO 14644 и EN 12469. Сертифицированный специалист проверяет:
- целостность HEPA-фильтров методом аэрозольного теста (в воздух подаётся тестовый аэрозоль, его концентрация измеряется до и после фильтра);
- скорость нисходящего потока в нескольких точках рабочей зоны;
- скорость воздушного барьера в плоскости проёма;
- уровень освещённости рабочей зоны;
- уровень шума;
- интенсивность УФ-излучения.
Для проведения аттестации используются счётчик частиц, анемометр, аэрозольный тестер, люксметр и шумомер — все эти приборы есть в каталоге Kadamm в разделе измерительных приборов для чистых помещений.
Замена HEPA-фильтров
Средний срок службы HEPA H14 в БМБ — 3–5 лет. Реальный критерий замены — показания дифференциального манометра (рост перепада давления выше паспортного значения) и результаты аэрозольного теста. В цитотоксических боксах (ББК-ЦТ, ББК-ЦТХ) замена фильтров проводится с помощью герметичной системы — старый фильтр упаковывается в полиэтиленовый рукав перед извлечением, чтобы исключить контакт оператора с опасными веществами.
Замена HEPA проводится только после обеззараживания шкафа. Стандартные методы — обработка парами формальдегида или парами перекиси водорода. Без этого замена опасна для сервисного инженера и не допускается по санитарным правилам.