バイオセーフティキャビネットと層流フード: 研究室の安全性における主な違い

2 つの研究所は、同じ月に、異なる国に、同じ予算で建設されました。 1 つは培地調製用の垂直層流フードを設置しました。もう 1 つは臨床サンプル処理用のクラス II バイオセーフティキャビネットを設置しました。どちらも毎日の粒子検査に合格しています。ただし、2 台のマシンを交換すると、数時間以内に汚染イベントが発生し、2 番目の部屋ではオペレーターの暴露リスクが発生します。

だからこそ、バイオセーフティキャビネットと層流フードの問題は語彙の練習ではありません。それはリスク分類の決定です。短いバージョン: 層流フードはワークのみを保護します。バイオセーフティキャビネットは、作業、オペレータ、周囲の部屋を保護します。この記事の他のすべては、その文を裏付ける詳細です。

主要な違い: 3 つの方向の保護

すべての汚染防止装置は同じ 3 つの質問で採点できます。それは人を保護しますか?製品を保護してくれるのでしょうか？それは環境を保護しますか?

層流フードは、製品の保護という 1 つのことに「はい」と答えます。空気は HEPA フィルターを通過し、作業面を平行に層流で移動します。サンプルはきれいなままですが、空気が開いた前面からオペレーターに向かってこぼれます。作業面で生成された粒子、ピペット、振盪したチューブ、またはこぼれた培養液からの液滴は、排気流に乗って呼吸ゾーンに流れ込みます。

バイオセーフティキャビネットは 3 つすべてに「はい」と答えます。室内の空気は前面開口部から内部に引き込まれ、HEPA フィルターで濾過された空気が作業面に流れ落ち、排気は再循環またはダクトの前に HEPA フィルターを通過します。前面開口部はエアカーテンのように機能し、エアロゾルは放出されるのではなく捕捉されます。これはエンジニアリング上の微妙なニュアンスではありません。それは暴露と封じ込めの違いです。

保護範囲: 層流フードとクラス II バイオセーフティキャビネットの比較

層流フードバイオセーフティキャビネット (クラス II)

層流フード: 製品保護のみ

層流フードはクリーンベンチとも呼ばれ、HEPA フィルターで濾過された空気を均一な平行流で供給する陽圧ベンチです。フィルターバンクはユニットの後部に取り付けられているため、空気がユーザーに向かって吹き出す水平ベンチ、または上部に取り付けられており、空気が作業面に吹き下ろされる垂直ベンチになります。どちらのデザインにも、空気が閉じ込められるのではなく外側に押し出されるという 1 つの特徴があります。

どこに当てはまるか

培地と寒天プレートの準備
滅菌バッファーと試薬の分注
非危険な医薬品の配合
滅菌装置およびコンポーネントの組み立て
エレクトロニクスおよびクリーンメカニック作業

使用してはいけない場所

人間の血液、体液、または患者由来のサンプル
エアロゾルを生成する細菌や真菌を含むあらゆる感染因子
排気には蒸気が捕捉されないため、揮発性化学物質または溶剤の蒸気

調達に関する注意事項: クリーンベンチは、バイオセーフティキャビネットよりもコストが低く、静かに動作します。また、気流速度のチェックには合格できますが、バイオハザード作業にはまったく適していません。予算を承認する前に資料を分類してください。

バイオセーフティキャビネット: オペレータ、サンプル、および部屋のための封じ込め

バイオセーフティキャビネットは、HEPA フィルターと制御された気流が連携して作業者、製品、部屋を保護する換気された格納装置です。形状がクリーンベンチとの違いです。前面開口部が空気を内側に引き込み、供給プレナムがきれいな空気を作業面の上に下方に送り、排気プレナムが空気が放出される前に粒子を捕捉します。

クラスI: オープンフロントの負圧キャビネット。オペレーターと環境は保護されますが、製品は保護されません。無菌の作業台を必要としない封じ込め手順に使用されます。
クラス II、タイプ A2: ライフサイエンス研究室にとって最も一般的な選択肢。空気の約 70% が HEPA フィルターを通して再循環され、約 30% が HEPA によって排出されて室内に戻されます。揮発性化学物質を使用しないBSL-2およびBSL-3の作業に適しています。
クラス II、タイプ B2: 空気の 100% はハードダクトで外部に排出されます。生物学的作業に微量の危険な化学物質が伴う場合、または最大限の排気安全性が必要な場合に使用されます。
クラスIII: 二重ドアのパススルーを備えた気密で負圧のグローブボックス。最もリスクの高い作業 (通常は BSL-4) を対象としています。

キャビネットをバイオセーフティレベルに合わせる

バイオセーフティレベルは実用的な近道を提供します。 BSL-1 病原体 (低リスク微生物) は、貴施設が承認したキャビネットで取り扱うことができます。ブドウ球菌、臨床大腸菌株、ヒト血液などの BSL-2 病原体には、少なくともクラス II キャビネットが必要です。封じ込めで研究される結核や浮遊ウイルスを含むBSL-3病原体には、クラスIIタイプB2またはクラスIIIが必要です。 BSL-4 病原体は、ほぼもっぱらグローブボックス内で取り扱われます。

バイオセーフティキャビネットと層流フード: 並べて比較

クリーンベンチとクラス II バイオセーフティキャビネットの行ごとの比較。正確な仕様はメーカーのデータシートで確認してください。
パラメータ	層流フード	バイオセーフティキャビネット (クラス II)
提供される保護	製品 only	製品, personnel, and environment
フロントオープンエアフロー	外側、オペレーターに向かって	内側、オペレーターから遠ざかる方向
内圧	ポジティブ	陰性（封じ込めゾーン）
排気経路	フィルターなしでお部屋へ	HEPAフィルター付き。再循環 (タイプ A2) またはハードダクト (タイプ B2)
揮発性化学物質の取り扱い	不適切	不適切; Type B2 with dedicated ducting covers trace amounts only
認証の根拠	バイオセーフティ認証基準がない	NSF/ANSI 49 または EN 12469
認定の頻度	推奨される年に一度のエアフローとフィルターのチェック	年次、および移転またはフィルター変更後
代表的な役割	培地準備、無菌の非危険作業	細胞培養、臨床微生物学、BSL-2/BSL-3研究
運営コスト	下位	より高い

エアフローと HEPA ろ過: 排気がすべてである理由

どちらのデバイスも HEPA フィルターに依存しているため、フィルター自体は差別化要因ではありません。エアフロー設計です。

クリーンベンチ内のエア経路はシンプルで、フィルターを作業面に供給し、前面を開放します。 H14 グレードの HEPA フィルターは、最も透過性の高い粒子サイズで少なくとも 99.995 パーセントの粒子を捕捉しますが、そのきれいな空気は排気口で濾過されずに室内に放出されます。プロセスでエアロゾルが生成される場合、エアロゾルは排気流とともに排出されます。

バイオセーフティキャビネットでは、3 つの気流が一度に設計されています。1 つは前部開口部から約 100 fpm で内向きの気流で、エアロゾルの流出を防ぎます。 HEPAフィルターで濾過された空気のダウンフローにより、作業面を清潔に保ちます。 HEPAフィルターを通る排気流。前面速度は慎重な妥協案です。低すぎると封じ込めが失敗します。高すぎると、乱流によって滅菌野が混乱します。

認証は、設計目標を検証されたパフォーマンスに変えるものです。クラス II キャビネットは、ダウンフロー速度、流入速度、フィルターの完全性、およびエアロゾル封じ込めをカバーする NSF/ANSI 49 または EN 12469 に従ってテストされます。クリーンベンチには同等の基準がありません。

部屋レベルでは、同じ HEPA 供給技術が天井グリッドに取り付けられたファンフィルターユニットを通じて分配され、ろ過された空気が単一のベンチではなくクリーンルーム全体に供給されます。

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長寿命遠心ファン付クリーンルーム用ファンフィルターユニットこの FFU は、HEPA フィルターで濾過された空気を天井に取り付けられたユニットを通して供給し、部屋全体を清潔に保ちます。ドイツ製 EBM ファンは 50,000 時間以上の動作時間、低騒音、無段階速度制御を備えており、モジュール式クリーンルームラインやクラス 100 アセンブリに適しています。製品を見る→

決定順序: あなたの研究室ではどれを選択しますか?

注文書を作成する前に、安全担当者と一緒にこの一連の手順を確認してください。

物質を分類します: それはバイオハザード (BSL-2 以降)、人間由来のもの、または揮発性化学物質との混合物ですか?
バイオハザードの答えが「はい」の場合、最低限必要なのはクラス II バイオセーフティキャビネットです。
作業が危険ではなく、製品の保護のみが重要な場合は、層流フードが防御可能です。
溶剤の蒸気やヒュームが存在する場合は、どちらの装置でもなく、化学ドラフトが必要です。カーボンフィルター付きキャビネットでは、短い痕跡のみが管理されます。
キャビネットのタイプを排気戦略に合わせます。標準的な微生物学的作業には再循環タイプ A2 を、100% の排気が必要な場合はハードダクト付きタイプ B2 を選択します。

主要な変数は人材です。制御された環境では、空中浮遊粒子の大部分はオペレータによって生成されます。公表されている推定では、一般的にこの数字は 60% を超えています。この統計は、オペレーターが製品汚染源である可能性が最も高く、製品がオペレーターの暴露源である可能性が最も高いという両方の側面を示しています。製品のみを保護するデバイスは、問題の半分を解決します。

管理された環境における典型的な空気感染源

職員 — 70%
表面 — 15%
空気浸透 — 10%
装備 — 5%

フードを単独で指定しないでください: クリーンルームへの統合

フードはその周りの空間と同様に機能します。適切なエアカーテンを備えたバイオセーフティキャビネットは、漏れのある壁、間違った圧力カスケード、またはろ過されていない補給空気のある部屋を補償することはできません。設置を指定する場合、キャビネット自体と同じように、次の 4 つの要素に注意が必要です。

部屋のエンベロープ: 密閉された接合部を備えた同一面で洗浄可能な壁および天井パネルにより、制御された容積を漏れのない状態に保ちます。
空気供給: プロセスに応じてクラス 100 からクラス 300,000 までの清浄度クラスに合わせたサイズの天井ファンフィルターユニットアレイまたはターミナル HEPA 供給。
プレフィルター: 最終 HEPA ステージの上流の一次フィルターは高価なフィルターを保護し、空気の流れを安定させます。
資材と人の移動: 通過窓、エアシャワー、ゾーン間の相互汚染を防ぐ連動ドア。

Modular Cleanroom Wall Panels for Contamination Control

汚染制御用モジュール式クリーンルーム壁パネルこれらの高性能パネルは、気密で滑らかな表面を確保し、ほこりやバクテリアの侵入を防ぎ、抗菌性と耐腐食性を備えています。軽量で断熱された設計により、設置とメンテナンスが容易になり、キャビネットの適切なパフォーマンスに必要な部屋レベルの完全性が実現します。製品を見る→

パネルの選択、フィルターステージ、ドア、パススルーの完全な手順については、クリーンルームシステム選択の完全ガイドをお読みください。このガイドでは、単一の調達フローで制御室のコンポーネントを取り上げています。

Aluminum Frame Primary Filter for HVAC Systems

HVAC システム用アルミフレーム一次フィルターこの一次フィルターは、抵抗が低く、通気量が多く、耐用年数が長いのが特徴です。これは、空調システムの最初の濾過段階として広く使用されており、より細かい濾過ステップの前にクリーンルームの全体的な空気品質をサポートします。製品を見る→

初めて使用する前に、サイト固有の認証記録 (気流速度、フィルターの漏れテスト、および部屋の圧力差) を作成します。その記録は、今後のすべてのテストのベースラインになります。

よくある質問

細胞培養にバイオセーフティキャビネットの代わりに層流フードを使用できますか?

感染性病原体が存在しないことが検証され、施設の承認を得た培養物のみが対象です。細胞株にはウイルスやマイコプラズマが潜伏している可能性があり、日常的な操作によりエアロゾルが発生するため、ほとんどのバイオセーフティプログラムでは細胞培養にクラス II キャビネットが必要です。

バイオセーフティキャビネットは化学煙を除去しますか?

いいえ、HEPA フィルターは蒸気ではなく粒子を捕捉します。大幅な溶剤暴露を伴う作業は、化学換気フード内で行われます。ハードダクト付きのタイプ B2 キャビネットは、生物学的研究における微量の化学副産物のみを処理します。

バイオセーフティキャビネットはどのくらいの頻度で認定されますか?

NSF/ANSI 49 または EN 12469 に少なくとも年に 1 回、移転後、HEPA フィルターの交換後、および室内の圧力バランスや排気構成が変更された場合には必ずもう一度。層流ベンチは、バイオセーフティ基準が適用されない場合でも、年に一度のエアフローとフィルターの完全性チェックからも恩恵を受けます。

運用コストが低いデバイスはどれですか?

通常、層流フードは購入価格が低く、フィルターも安価で、必須の認証プログラムはありません。クラス II キャビネットには、HEPA 交換、年次認証、およびダクトのコストが追加される可能性があります。しかし、危険な作業用に安価なデバイスを選択すると、通常は検査に不合格となり、2 回目の購入をすることになり、これが最も高価な方法となります。

最終的な推奨事項

決断がバイオセーフティキャビネットか層流フードかということになったら、最初に 1 つの質問に答えてください。何がリスクにさらされているのか?非危険製品を保護するために層流フードを使用します。オペレータに危害を及ぼす可能性のあるものにはクラス II バイオセーフティキャビネットを使用してください。見た目ではなく、信頼できる認証です。販売写真では 2 つのデバイスは似ていますが、エアフローの形状は根本的に異なります。

制御されたスペースを装備しており、クリーンパネル、FFU 供給、プレフィルター、パススルー、ドアシステムなどのフード周囲の要素に関するサポートが必要な場合は、アプリケーションの詳細を添えて当社のクリーンルームエンジニアリングチームにお問い合わせください。