第 8 章、バイオセーフティマニュアル: バイオセーフティのための実験室換気

従来の実験室用化学 (またはヒューム) フードは、化学蒸気を捕捉および制御し、作業者から遠ざけるように設計されています。 空気の内向きの流れはユーザーを保護しますが、化学フードは製品 (操作される目的の微生物) を保護しません。 高効率微粒子空気 (HEPA) フィルターが追加されない限り、化学フードは生存微生物の環境への放出を防ぐことはできません。 化学フード内の空気の流れは多少乱流であることが多く、その結果、使用者が使用されている微生物にさらされる可能性があります。 つまり、化学フードは生物学的安全キャビネットではないため、病原体の取り扱いや操作には使用すべきではありません。

水平層流クリーンベンチでは、HEPA フィルターで濾過された空気が作業スペースを横切って直接ユーザーに向かって水平に流れます (この章の最後にある図を参照)。 これらのクリーン ベンチは製品を保護し、元々は半導体コンポーネントの製造に微粒子のない環境を提供するために設計されました。 クリーンベンチは微生物汚染から製品を保護しますが、個人や環境を保護するものではありません。 実際、水平方向の空気の流れにより、生物剤がユーザーに向かって直接吹き付けられ、実験室内に吹き込まれます。 クリーンベンチは生物学的安全キャビネットではないため、人員や環境の保護のために封じ込めが必要な物質 (生物学的、化学的、または放射性物質) を使用してはなりません。 クリーンベンチは、研究室従事者（研究室に頻繁に出入りする可能性のある免疫不全患者を含む）にとってリスクが低いと考えられる細胞株（BSL-1病原体）を使用する組織培養作業にのみ許容されます。 ヒト細胞株および非ヒト霊長類細胞株は一般に BSL-2 因子であると考えられており、クリーンベンチでの使用には適していません。

生物学的安全キャビネット (BSC) には、クラス I、II、III の 3 つのクラスがあります (以下の概略図を参照)。 すべての BSC は人員と環境の保護を提供し、クラス II およびクラス III の BSC は製品の保護も提供します。 人員の保護は、キャビネットの前面を通る内向きの空気の流れによって実現されます。 製品の保護は、HEPA フィルターで濾過されたキャビネット上部からの下向きの空気流によって実現されます。 排気のHEPA濾過により環境保護が実現します。 クラス II BSC は生物医学研究室で使用される最も一般的なキャビネットですが、現在ネバダ大学リノ校ではクラス I または III の BSC は使用されていません。

図の説明: バイオセーフティキャビネットは、クラス I、クラス II、またはクラス III の 3 つのクラスのいずれかに属します。 クラス II 内では、キャビネットはタイプごとにさらに分類されます。 タイプ A キャビネットは、タイプ A1 またはタイプ A2 として存在します。 タイプ B キャビネットは、タイプ B1 またはタイプ B2 として存在します。 タイプ C キャビネットはタイプ C1 としてのみ存在します。

クラス I BSC は、流入空気がキャビネットの前面から入り、作業エリアを横切って流れ、キャビネットの背面から出て屋外に排出されるという点で化学フードに似ています。 主な違いは、化学フードには通常、汚染物質が外部に放出されるのを防ぐための濾過機構がないのに対し (フィルターまたはスクラバーが追加されない限り)、クラス I BSC から排出される空気はすべて HEPA フィルターを通過してから排気される必要があることです。屋外で疲れ果てた。 クラス I BSC への空気の流入は人員の保護を提供し、排気の HEPA 濾過は環境保護を提供します。 ただし、クラス I BSC は製品を保護しません。 クラス I BSC は、製品の保護が必要ない場合に、BSL-1、-2、または -3 エージェントが関与する作業に適しています。 クラス I BSC は通常、感染性エアロゾルが放出される可能性がある場合に機器を収容するためにのみ使用されます。

クラス II キャビネットは、人員、製品、環境を保護するように設計されています。 すべてのクラス II BSC は、BSL-1、BSL-2、および BSL-3 生物が関与する作業用に設計されています。 クラス II BSC は、構造、エアフロー、排気システムに基づいてタイプ A とタイプ B のキャビネットに分類されます (この章の最後にある図を参照)。

タイプ A1 キャビネットは、75 フィート/分 (fpm) の内向き空気流を備えており、排気の約 70% を供給 HEPA フィルターを通して作業ゾーンに再循環させます。 一部のタイプ A1 キャビネットには、正圧がかかる汚染された可能性のある空気プレナムがあります。 正圧プレナムまたはダクトが破損すると、封じ込めが失われ、物質が放出される可能性があります。 すべての排気は、室内に排気されるか、キャノピー接続を介して屋外にダクトを通して排気される前に、HEPA フィルターで濾過され、室内の気流の変動によるキャビネットの性能への影響を最小限に抑えることができます。 キャビネット内の空気の再循環と排気の室内への直接排出により、タイプ A1 キャビネットを揮発性化学物質または揮発性放射性核種に使用できなくなります。 キャノピー接続を介して外部に排出される場合、微量の揮発性有毒化学物質または放射性核種がタイプ A2 BSC で使用される可能性があります。

タイプ A2 キャビネットはタイプ A1 キャビネットに似ていますが、2 つの顕著な違いがあります。 タイプ A2 BSC は、平均面速度 100 フィート/分を維持し、すべての排気ダクトとプレナムは負圧下に維持されます。 BSC からの空気は、HEPA フィルターを通って室内に排出されるか、キャノピー接続を介してダクトを通して屋外に排出されます。 BSC が外部にダクト接続されている場合にのみ、以前のクラス II、タイプ B3 BSC の要件を満たします。 キャノピー接続を介して外部に排出される場合に限り、微量の揮発性有毒化学物質または放射性核種をタイプ A2 BSC で使用できます。

タイプ B1 キャビネットは、平均面速度 100 フィート/分を維持し、微生物の研究に必要な少量の発がん物質や揮発性放射性核種を安全に取り扱えるように設計されています。 これらの化学物質がキャビネット内に蓄積するのを防ぐために、ダウンフロー空気はキャビネットの前面に向かう部分とキャビネットの背面に向かう部分に「分割」され、HEPA フィルターを通って直接排気され、屋外に排出されます。キャビネット内を再循環せずにハードダクト経由で。 再循環を防ぐため、揮発性化学物質はキャビネットの直接排気 (背面) 部分で取り扱う必要があります。 流出空気の約 30% は、HEPA フィルターを通過したダウンフロー空気として再循環されます。 タイプ B1 キャビネットは、作業が BSC の直接排気 (後部) 部分で行われる場合、微生物学的研究で使用される揮発性有毒化学物質および揮発性放射性核種で処理された BSL-1、-2、または -3 薬剤に適しています。

タイプ B2 キャビネットは、平均面速度 100 フィート/分を維持します。 これらのキャビネットは、すべての流入空気と下流空気が (再循環なしで) キャビネットを 1 回だけ通過し、HEPA フィルターを通ってハード ダクトを介して外部に直接排気されるため、「全排気キャビネット」と呼ばれます。 キャビネット内では空気の再循環がないため、下降流の空気を部屋 (キャビネットの上部) から引き込み、キャビネットに入る前に HEPA フィルターで濾過する必要があります。 タイプ B2 キャビネットは、微生物研究で使用される揮発性有毒化学物質および揮発性放射性核種で処理された BSL-1、-2、または -3 薬剤に適しています。 キャビネット内に空気の再循環がないため、タイプ B2 キャビネットは運用コストが高くつくため、揮発性有毒化学物質および揮発性放射性核種の使用が必要な場合にのみ指定する必要があります。 タイプ B2 キャビネットは、他のクラス II BSC に比べて追加のバイオセーフティ保護を提供しません。

クラス III BSC は、最高レベルの人員保護と製品および環境保護を提供するグローブボックス設計 (気密封じ込め) です。 給気と排気の両方が HEPA フィルターでろ過されています。 これらのキャビネットは、最小負圧 0.5 インチ wg に維持する必要があります。 排気は、二重 HEPA フィルター (または HEPA と空気焼却) を通じて屋外に排出されます。 クラス III BSC への材料の出入りには、ダンク タンクまたはダンク タンクを通過する必要があります。除染可能な両開きドアのパススルーボックス (オートクレーブなど) クラス III キャビネットは最高レベルの封じ込めを提供し、あらゆる感​​染性病原体を含む作業に使用できますが、BSL-4 病原体を含む作業に最も適しています。 。

市販の BSC は、国家衛生財団 (NSF) の基準に従ってキャビネット メーカーによってテストされます。 生物学的封じ込め、換気、キャビネットの漏れ、HEPA フィルターの漏れなどの性能特性に関する NSF 基準を満たすキャビネットは、NSF 認定を受けています。 キャビネットが工場で NSF 認証を取得したときと同じように機能することを確認するには、BSC の現場認証も必要です。 フィールド認証は、次の状況で CDC および NIH によって要求されます: 1) 新しい BSC の設置時、2) その後は毎年、3) 修理またはメンテナンスの実行後、4) BSC の移設後。

NSF 規格 49 は、BSC の構築、メーカーによるテスト (生物学的封じ込めテストを含む)、および現場認証に関する基準を規定しています。 NSF は、最低限のレベルの能力とプロフェッショナリズムを確保するために、フィールド認証者向けの認証プログラムも確立しました。 BSC のフィールド認証には NSF フィールド認証者を使用することをお勧めします。 フィールド認定テストには次のものが含まれます。

大学は、大学キャンパスでの BSC 認証に最も競争力のある価格を確保するために、承認された BSC 認証機関と唯一の BSC 認証契約を結んでいます。 この契約により、BSC の年 1 回の認証が研究イノベーション室と EH&S 部門によって行われ、費用が支払われます。 年間認証を超えた BSC の修理とメンテナンスの支払いは、個々の研究室または部門の責任となります。 このプログラムは EH&S のチェストン カーペンターによって調整されており、BSC の認証に関する質問や問題はチェストン カーペンター ([email protected] または (775)-784-4342) に送信してください。

BSC の設置と使用は、汚染や感染を防ぐために安全な作業慣行が必要であることを示しています。 最新の BSC は広範囲に設計されており、優れた微生物の封じ込めを実現します。 ただし、これらは適切な労働慣行に代わるものではなく、安全な労働者を補完する役割を果たすだけです。 BSC の使用に関する一般的な推奨事項は次のとおりです。

BSC でクリーンからダーティ (左から右) に作業するための一般的なレイアウト

図の説明: 室内空気はクリーンベンチ上部に移動し、供給 HEPA フィルターに流入します。 HEPAで濾過された空気はクリーンベンチの作業エリアに流入し、装置前面のサッシ開口部から出ます。 一部の垂直流クリーンベンチでは、前面および/または背面のグリルを介して空気が再循環されます。

図の説明: 室内の空気は、サッシの下の前面開口部を通ってバイオセーフティ キャビネットの前面に移動します。 その後、空気は排気プレナムを通ってキャビネットの背面に向かって移動し、一部の空気は装置の作業領域内で再循環します。 空気は最終的にキャビネット上部の排気 HEPA フィルターを通過し、HEPA フィルターで濾過された空気が室内に排出されます。

キャノピー接続を介して部屋または屋外に排気できます。図の説明: 室内の空気は、サッシの下にあるバイオセーフティ キャビネットの前面開口部に移動します。 次に、空気は作業面の前面下部と背面下部のグリルを通過し、共通プレナムを通って排気ブロワーに向かって移動します。 その後、空気は分割され、一部は供給用 HEPA フィルターを通ってキャビネットの作業エリアに送られ、一部は排気用 HEPA フィルターを通って室内に排出されます。 2010 年以降、クラス II、タイプ A1 とクラス II、タイプ A2 の間には、流入速度を除いて最小限の違いがあります。

外部へのハードダクト。図の説明: 室内空気は、サッシの下の前面開口部を通ってクラス II タイプ B1 バイオセーフティ キャビネットの前面に移動します。 一部の空気は、装置後部にある負圧専用の排気プレナムを通って移動し、そこで排気 HEPA フィルターを通過します。 HEPA フィルターで濾過された空気は、建物の排気システムに直接接続されてキャビネットから排出されます。 バイオセーフティ キャビネットの作業エリア内のその他の空気は、供給 HEPA フィルターを通って移動し、ブロワーによって正圧化されます。 供給空気用の追加の HEPA フィルタが装備されているため、BSC の作業領域に移動する空気は HEPA フィルタ処理されます。

外部へのハードダクト。図の説明: 室内空気は、サッシの下の前面開口部を通って、クラス II、タイプ B2 バイオセーフティ キャビネットの前面に移動します。 室内空気も装置上部の開口部から装置に入り、供給 HEPA フィルターを通ってからバイオセーフティ キャビネットの作業エリアに移動します。 BSC 内の空気は、負圧排気プレナムを通って機器の外に排出され、そこで排気 HEPA フィルターを通過してから、建物の排気システムに直接接続されます。

建物の排気システムには接続されていません。図の説明: 室内空気は、サッシの下の前面開口部を通って、クラス II、タイプ C1 バイオセーフティ キャビネットの前面に移動します。 BSC の作業領域内の空気は分割され、一部の空気は供給ブロワーと供給フィルターに戻り、他の空気は排気ブロワーと排気 HEPA フィルターを通過します。 HEPAフィルターで濾過された空気は直接室内に排出されます。

建物の排気システムに接続されています。図の説明: 室内空気は、サッシの下の前面開口部を通って、クラス II、タイプ C1 バイオセーフティ キャビネットの前面に移動します。 BSC の作業領域内の空気は分割され、一部の空気は供給ブロワーと供給フィルターに戻り、他の空気は排気ブロワーと排気 HEPA フィルターを通過します。 HEPAフィルターで濾過された空気は直接室内に排出されます。 BSC の前面上部にあるキャノピー開口部/ギャップにより、室内空気が BSC を通らずに建物の排気ダクトに流入できます。 オプションのフレキシブル ダクトは、排気ダクトを施設の排気システムに接続します。

すべての図は、BMBL、2020 年第 6 版、疾病管理センターから引用されました。

第9章: ヒト組織と細胞培養