Introduction to Biological Safety Cabinets (BSC) …nih.dmsc.moph.go.th/data/data/58/10_2_58/1.pdf · 9-10 กุมภาพันธ์ 2558 ความรู้เบื˙องต้นในการใช้งานและตรวจรับรองตู้ชีวนิรภัย

9-10 กมภาพนธ 2558

ความรเบ �องตนในการใชงานและตรวจรบรองต ชวนรภย 1

Introduction to Biological Safety Cabinets (BSC)

ความรเบ�องตนสาหรบตชวนรภย

Tippawan Tephassadin Na AyuttayaBiosurety Officer, [email protected]

ความรเบ�องตนสาหรบตชวนรภย (BSC)

วตถประสงค และ ขอบเขตเน�อหา

�เขาใจหลกการทางานของ BSC

�เขาใจหลกการทางานของ HEPA filters

�เขาใจหลกการทางานของพดลมของใน BSC

�เขาใจความแตกตางของอปกรณระบายอากาศชนดตางๆ

�เขาใจหลกการทางานของ BSC ชนดตางๆ

�ชมวดโอเก+ยวกบการทางานกบ BSC

2



ตวอยางมาตรฐานเกAยวกบ BSC ทAมอยในประเทศตางๆ

International BSC Standards

NSF/ANSI 49: เปนมาตรฐานสาหรบต ชวนรภย class II มาตรฐานประกอบไปดวยขอกาหนดของ การออกแบบ การสราง การทางานของต ชวนรภยโดยมวตถประสงคเพ4อปกปองผปฏบตงาน ผลตภณฑหรอส4งท4อยภายในต ชวนรภยและส4งแวดลอม

www.nsf.org

EN 12469: เปนมาตรฐานท4รวมมาตรฐานของประเทศตางๆของยโรปไวดวยกนซ4งมาแทนท4มาตรฐานเดมท4มอยไดแก British Standard BS 5726, French Standard NF X44-201: 1984 and German

Standard DIN 12950.

www.cenorm.be

JIS K3800: เปนมาตรฐาน ของญ4ป น มาตรฐานประกอบไปดวยขอกาหนดของการทางานของต ชวนรภย class II การออกแบบ การสราง

www.jisc.go.jp

No Test Field EN & NSF

Production Per EN

Production Per NSF

Type Per EN

Type Per NSF

1 Inflow velocity √ √ √ √ √ 2 Downflow velocity √ √ √ √ √ 3 HEPA / ULPA filter leak test √ √ √ √ √ 4 Smoke pattern / airflow visualization √ √ √ √ √ 5 Site installation assessment (ex: alarm) √ √ √ √ √ 6 Light intensity √ √ √ √ 7 Noise level √ √ √ √ 8 Vibration level √ √ √ √ 9 Electrical safety testing to IEC 61010 √ √ √ √

10 Pressure retention / soap bubble √ √ √ 11 Microbiological personnel protection √ √ 12 Microbiological product protection √ √ 13 Microbiological cross-contamination √ √ 14 Microbiological performance envelope √ 15 Motor / blower performance √ 16 Drain spillage trough leakage √ 17 Resistance to overturning √ 18 Resistance to distortion √ 19 Resistance to deflection √ 20 Resistance to tipping √ 21 Secondary inflow velocity correlation to DIM √ 22 Powder coating chemical resistance √ 23 Powder coating abrasive resistance √ 24 Cabinet design evaluation √

เปรยบเทยบตวอยาง การทดสอบ NSF 49 VS EN 12469



ตชวนรภย (BSC) คออะไร

5

Sash

HEPA Filter

Blower

คอต ท4มระบบหมนเวยนอากาศ ประกอบไปดวย:o แผนกรอง HEPA filter

o ระบบมอเตอรพดลม motor/blower system

ตชวนรภย (BSC) คออะไร

Biosafety Cabinet (BSC) หรอตชวนรภย

ทศทางการไหลของอากาศชวยในการปกปอง ได 3 ทางคอ

A. Inward airflow เพ+อปกปองผปฏบตงาน

B. Downward HEPA filtered laminar flow เพ+อปกปองส+งท+อยในตชวนรภยไมใหปนเป� อน

C. HEPA filtered exhausted air เพ+อปองกนเช�อจลชพท+อยภายในตไมใหออกไปสส+งแวดลอมภายนอก

6

AA

BB

CC



สวนประกอบหลกของตชวนรภย

o แผนกรอง HEPA Filter

o มอเตอรพดลม (Motor/Blower)

7

HEPA Filter

Blower

8

HEPA FILTER



HEPA FILTER

9

HEPA (High Efficiency Particulate Air) Filter คอ แผนกรองอากาศเพ4อกรองอนภาค (particle) โดยท4แผนกรองน �จะถกบรรจไวในกรอบแขง แผนกรองน �จะถกพบซอนไวสามารถแผขยายออกไดและมคณสมบตท4มประสทธภาพในการกรองอนภาค ขนาด 0.3 ไมครอนได 99.97 เปอรเซนต

อนภาคขนาด 0.3 ไมครอนเปนอนภาคท4มอานาจทะลทะลวงสง (Most Penetrating Particle Size: MPPS) ดงน �นจงเปนอนภาคท4จบยากท4สด สวนอนภาคเลกหรอใหญกวา

ประสทธภาพการกรองของอนภาคท4มขนาด ใหญ หรอเลกกวา 0.3 ไมครอน จะมคามากกวา 99.97 เปอรเซนตประสทธภาพ HEPA จะวดเปนเปอรเซนต ทก ๆ 10,000 อนภาคจะมอนภาค 0.3 ไมครอนหลดออกมาอยางมาก 3 อนภาคเทาน �น น4นหมายถงอนภาค 9,997 อนภาคถกจบอยใน HEPA Filter

HEPA FILTERขนาดของอนภาคมผลตอกลไกของ HEPA Filterในการจบอนภาค อนภาคขนาดใหญจะถกจบโดยกลไกของ

Impaction: การปะทะ ถกอดแนนInterception: การสกดก�น ขดขวาง

อนภาคขนาดเลกกวา 0.3 ไมครอนจะถกจบโดยกลไกของ

Diffusion: การแพร

HEPA filters กรองไดแตอนภาค (particle) ดงน�นจงไมสามารถกรอง gas และไอระเหย (Vapor)



HEPA Filter ทAใชสาหรบต BSC (ตามขอกาหนดของ-NSF)

o คอ แผนกรองอนภาค (particle) โดยแผนกรองน�จะถกพบจบซอนไว สามารถแผขยายออกได บรรจไวในกรอบแขง

o มประสทธภาพในการกรองอนภาคขนาด 0.3 ไมครอนได 99.99 เปอรเซนตโดยการทดสอบดวย monodisperse Di–Octal Phthalate (DOP) smoke particles หรอ PAO (Poly Alpha Olefin) มขนาดเสนผาศนยกลาง 0.3ไมครอน

o คาความดนลด (pressure drop) ไมเกน 1 น�วน�าในกรณท+เปนแผนกระดาษกรองอากาศท+ยงไมไดใชในอตราการไหลของอากาศท+กาหนด

o วดการร+วของอนภาคผานแผนกระดาษกรอง ไดนอยกวา 0 .01 เปอรเซนต(upstream concentration leak)

11

NSF: National Sanitation FoundationNSF: National Sanitation Foundation

HEPA Filter

12

http://en.wikipedia.org/wiki/HEPA

คณคดวาอยางไร?Q: ถาหากวา HEPA filter มอนภาคเกาะอยเปนจานวนมาก ประสทธภาพและความตานทานของมนเปนอยางไร?

A: ประสทธภาพในการกรองจะเพ+มข�น(ในชวงแรกๆแตจะลดลงในชวงท+มการใชไปแลวเปนระยะเวลานานๆ) และความตานทานมากข�น

• อนภาคอดอยท+เสนใยของแผนกรอง ทาใหตานการไหลของอากาศผาน• ตองเปล+ยนFilter เม+อแรงตานท+เพ+มมากข�นสงผลทาใหอากาศผานไมไดตามคาท+ตองการ



Role of Motor Blower

13

• Compensate for filter loadingปรบหรอชดเชยการไหลของอากาศเม+อแผนกรอง HEPA มอนภาคเกาะอยเพ+มข�น

• Provide a constant volumetric flow rate of airทาใหปรมาตรการไหลของอากาศคงท+

MOTOR BLOWERS

14

NSF กาหนดประสทธภาพของพดลมดงน�

เม+อทางานท+ระดบความเรวลมท+ต�งไวโดยไมไดมการปรบระดบควบคมความเรวของพดลม หากคาความดนลด (Pressure Drop)ระหวาง หนาและหลง แผนกรอง HEPA เพ+มข�น 50 เปอรเซนต ไมควรทาใหปรมาณอากาศท�งหมดท+ผานลดเกน 10 เปอรเซนต



15

Ventilation Equipment

BSC

Class I BSC Class II BSC

Type A1 Type A2 Type B1 Type B2

Class III BSC

Fume HoodClean Bench Isolator

o ปกปองช�นงาน (Product) แตไมไดปกปองผปฏบตงานo ไมใชกบเช�อจลชพ หรอสารเคมo อากาศไหลผาน พ�นท+ปฏบตงานมายงผปฏบตงานo อตราการไหลของอากาศอยางนอย 90 ฟตตอนาท

Clean bench/Laminar Flow Cabinets

16



17


BSC



Class III BSC

Fume Hood

Clean Bench

Isolator

o ใชสาหรบดดไอสารเคม ออกทางระบบทอ หรอ แบบไมมทอ (ducting system/ductless)

o ไมม HEPA filter -> ไมเหมาะกบการทางานกบเช�อจลชพ o Air velocity : เฉล+ยอยางนอย100 ฟตตอนาทท+ระดบหนา

บานเปด 12 น�ว

Fume Hoods

18



19


BSC



Class III BSC

Fume Hood

Clean Bench

Isolator

Isolator

o Positive Pressure Isolator (ความดนบวก)

o Negative Pressure Isolator (ความดนลบ)

20



21


BSC



Class III BSC

Fume Hood

Clean Bench

Isolator

22

BSC

Class I BSC Class II BSCClass III BSC



Class I Biological Safety Cabinet� อากาศออกจากตจะผาน HEPA filter

กอนปลอยออก� ไมปกปองช�นงาน (Product) แต

ปกปองผปฏบตงาน� ใชกบเช�อจลชพ ไมใชกบสารเคม� ความเรวอากาศผานเขาต อยางนอย

75 ฟตตอนาท

Biological Safety Cabinet (BSC)Class I

http://ehs.uky.edu/

23

NSF Definition of Class II BSCs• ตท+มระบบระบายอากาศ ซ+งปกปอง

ผปฏบตงาน ช�นงาน และส+งแวดลอม• มทางเปดอยทางดานหนา• Inward airflow อากาศท+เขาทางดานหนา

เพ+อปกปองผปฏบตงาน• Downward HEPA filtered อากาศท+เขา

ทางดานบนผาน HEPA filter ลงมา เพ+อปกปองช�นงาน

• อากาศท+ระบายออกผานทาง HEPA filter กอนออก เพ+อปกปองส+งแวดลอม

Biological Safety Cabinet (BSC)Class II

http://www.ars.usda.gov

http://ehs.uky.edu.html

24



25

Class II A1

• ระบายอากาศออกประมาณ 30 เปอรเซนต ของอากาศท�งหมด และหมนเวยนกลบมาใชในต 70 เปอรเซนต • ความเรวลมผานเขาหนาต อยางนอย 75 ฟตตอนาท

Biological Safety Cabinet (BSC)Class II A1

ไมเหมาะใชสาหรบการทางานกบสารกมมนตรงสและสารเคมเปนพษทAระเหยงาย

26


Class II A1 (Cont.)

• อากาศท+ระบายออกผาน HEPA filter ปลอยออกสส+งแวดลอม หรอ อาจมทอระบายอากาศแบบชดฝาครอบดดควน เปนระบบระบายอากาศเฉพาะจด



27


Class II A1 (Cont.)• รนเกาพบวาจะมความดนอากาศเปนบวกอยภายในชองทางเดนอากาศและplenumภายในตซ+งมการปนเป� อนอยภายใน (contaminated duct and plenum) ซ+งทาใหมความเส+ยงของการร+วไหลออกมาสส+งแวดลอมภายในหองได

Type A1(Pre 2008)

Type A1After 2008 and A2

28


Class II A2o ระบายอากาศออกประมาณ 30 เปอรเซนต ของอากาศท�งหมด และหมนเวยนกลบมาใชในต 70 เปอรเซนตo ความเรวลมผานเขาหนาต อยางนอย 100 ฟตตอนาทo อากาศท+ระบายออกผาน HEPA filter ปลอยออกสส+งแวดลอม หรอ อาจมทอระบายอากาศแบบชดฝาครอบดดควน เปนระบบระบายอากาศเฉพาะจด



29


Class II A2oจะมความดนอากาศเปนลบอยภายในชองทางเดนอากาศและ plenumภายในตซ+ งมการปนเป� อนอยภายใน (contaminated ducts and plenums) ซ+ งทาใหไมมความเส+ยงของการร+วไหลออกมาสส+งแวดลอมภายในหองได

สามารถใชทางานกบเช�อจลชพทAตองใชสารเคมเปนพษทAมปรมาณเลกนอย หรอ สารกมมนตรงสทAมปรมาณนอยมาก ซAงตองไมสงผลเสยกบงานจากอากาศทAหมนเวยนกลบมาใช และมการเชAอมตอของการระบายอากาศออกอยางเหมาะสม

30

ความแตกตาง ระหวาง Class II A1 and A2

A1-75 fpm intake airflow velocity minimumType A1(Pre 2008)

A2-100 fpm intake airflow velocity minimum



Class II Type A1 vs A2

อนตราย: ถาPlenum หรอ

Gasket รAวอากาศทAอยภายในซAงปนเป� อนจะไหลออกสสAงแวดลอม

A1 Type A1 After 2008 and A2ESCO

ปลอดภย: ถาPlenum หรอ

Gasket รAวอากาศทAอยภายในซAงปนเป� อนจะไมไหลออกสสAงแวดลอม

32

Class II A Exhaust Characteristics (ลกษณะของการดดอากาศออก)

พดลมภายในทาหนาท+ดนอากาศออก และสงอากาศส down flow

อากาศท+ระบายออกผาน HEPA filter ปลอยออกสส+งแวดลอม หรอ อาจมทอระบายอากาศแบบชดฝาครอบดดควน เปนระบบระบายอากาศเฉพาะจด



33

Class II B มลกษณะทAวไปดงน�

o ความเรวลมผานเขาหนาต อยางนอย 100 ฟตตอนาท

o ไมมพดลมภายในต BSC ท+ทาหนาท+ดนลมออกผาน HEPA filter กอนปลอยออกสส+งแวดลอม (exhaust)

o ตองระบายอากาศ ออกสภายนอกโดยตอกบ hard duct connection

Biological Safety Cabinet (BSC)Class II B

34

Biological Safety Cabinet (BSC)Class II B1

o ความเรวลมผานเขาหนาต อยางนอย 100 ฟตตอนาทo ระบายอากาศออกท�งประมาณ 70 เปอรเซนต ของอากาศท�งหมด และหมนเวยนกลบมาใชในต 30 เปอรเซนต o จาเปนตองมสญญานเตอนแบบ audiovisual alarm เพ+อเตอนในกรณท+ปรมาณของอากาศท+ระบายอากาศออกลดลงจากเดม 20 เปอรเซนต และจะส+งใหตวพดลมของ BSC หยดการทางานภายใน 15 วนาท



35


oทอทางเดนอากาศปนเป� อนภายในตและplenum จะอยภายใตสภาวะความดนเปนลบเพ+อปองกนไมใหเกดร+วไหลของเช�อจลชพ

สามารถใชสาหรบการทางานกบเช�อจลชพทตองใชสารเคมเปนพษและสารกมมนตรงสทAมปรมาณเลกนอย หากวางานน�นไดทาตรงบรเวณทAมการการระบายอากาศออกจากตโดยตรง, หรอ การทางานกบสารเคม หรอ สารกมมนตรงสน�นๆตองไมสงผลเสยกบงานจากอากาศทAหมนเวยนกลบมาใช

36


o ความเรวลมผานเขาหนาต อยางนอย 100 ฟตตอนาทo ระบายอากาศท+เขาทางหนาต กรองออกผาน HEPA filter ออก 100 เปอรเซนต ทาง Hard Ducto จาเปนตองมสญญานเตอนแบบ audiovisual alarm เพ+อเตอนในกรณท+ปรมาณของอากาศท+ระบายอากาศออกลดลงจากเดม 20 เปอรเซนต และจะส+งใหตวพดลมของBSC หยดการทางานภายใน 15 วนาท



37


oทอทางเดนอากาศปนเป� อนภายในตและplenum จะอยภายใตสภาวะความดนเปนลบเพ+อปองกนไมใหเกดร+วไหลของเช�อจลชพออกสภายนอก

สามารถใชสาหรบการทางานกบเช�อจลชพทตองใชสารเคมเปนพษและสารกมมนตรงส

Class III BSCso เปนตท+เปนระบบปดท+กกอากาศท+ร+วไดอยาง

สมบรณo ปกปองผปฏบตงาน ช�นงาน และส+งแวดลอมo อากาศจะตองระบายออกนอกหองo อากาศท+ระบายออกม HEPA filter กรอง 2 ช�น

หรอช�นเดยวควบคกบระบบ incinerationo การทางานในตทาโดยการสวมถงมอท+ตดอยกบต o อากาศเขา (Supply Air) ผาน HEPA filter

Biological Safety Cabinet (BSC)Class III

http://www.ars.usda.gov/Services/docs.htm?docid=14605&page=3

38



39

ขอผดพลาดของการใช BSC ทAมกพบไดบอย

o การใช และการบารงรกษาไมถกวธ

o เลอกซ�อ BSC ไมเปนไปตามความตองการทAแทจรงของการใชงาน

o Class II B2 cabinet ไมไดปลอดภยกวา Class II A2 cabinet เสมอ (Class II A2 cabinet สามารถเชAอมกบระบบระบายอากาศออกเมAอจาเปน)

o ตาแหนงทAตดต�ง BSC ในหองปฏบตการไมเหมาะสม



o การฆาเช�อดวยหลอด UV ไมสามารถนามาใชแทนการทาความสะอาด พ�นผวการทางาน (work surface)ได

o ไมแนะนาใหใชหลอด UV สาหรบต BSC หากจะใชตองทาความสะอาดทกสปดาห ตรวจวดความเขมแสงทกสปดาห ความเขมแสง UV ตองไมนอยกวา 40 ไมโครวตตตอตารางเซนตเมตร

o อาจกอใหเกดอนตรายตอผใชหากไมระมดระวง

ขอควรระวง: หลอด UV

ขอควรระวง: ตะเกยงบนเสนและเปลวไฟ

o แผนกรอง HEPA Filter ไมสามารถดกจบกาซไวไฟ การใชตะเกยงบนเสน และเปลวไฟอาจจะทาใหกาซหมนวนอยภายในตชวนรภย หากระดบความเขมขนของกาซข�นไปถงจดต+าสดท+เกดระเบดไดเอง (Lower

Explosive Level, LEL) จะทาใหเกดการระเบดหรอไฟไหมได ควรหาสารทดแทน หรอใชแหลงความรอนอ+นทดแทน เพ+อปองกนปญหาการรบกวนการไหลของอากาศในต



43

o ปฏบตตามคมอของผผลตo ตดต�งใหหางจาก..o แหลงท+มการไหลของอากาศซ+ งอาจมผลตอตชวนรภยo ประต หนาตาง (Doors and windows)o ผคนสญจรไปมา (Personnel traffic)o หวจายแอร (Supply air diffusers)o อปกรณอ+นท+มผลตอการไหลของอากาศในหอง lab

ตาแหนงทAเหมาะสมของการต�งตชวนรภย

Physical Testing

44

o การทดสอบทางกายภาพ (Physical Testing) ของตชวนรภยเรยกวาการตรวจรบรอง (Certification) ซ+ งทาภายใตขอกาหนดของ NSF International Standard 49

o ใชขอมลอางองจาก test report ท+มาจากบรษทผผลตในการตรวจรบรอง

o ตองทาโดยผท+มคณสมบตผานการฝกอบรมตามขอกาหนด โดยใชเคร+องมอท+ไดรบการสอบเทยบตามมาตรฐานของ the National Institute of Standards and Technology (NIST)



o การทางานของตชวนรภยตองไดรบการตรวจสอบยนยนความสมบรณเม+อใดo กอนตดต�งo ทาการซอม หรอเปล+ยน HEPA filtero เคล+อนยายไปท+อ+นo ทกๆ 1 ป

Certification

45

Field Testing การทดสอบท+พ�นท+การใชงาน o Down flow Velocity Profileo Inflow Velocityo Airflow Smoke Patterns (รปแบบการไหลของอากาศ)o HEPA Filter Leak (ทดสอบหารอยร+วของ HEPA Filter)o Site Assessment Alarm Test (ทดสอบสญญาณเตอนระบบความปลอดภย)o Cabinet Integrity (ทดสอบหารอยร+วของต ทาเฉพาะ BSC Class II A1)o Electrical Leakage and Ground Circuit Resistance and Polarity (ตรวจไฟร+ว)o Lighting Intensity (ความเขมแสง)o Vibration (ความส+นสะเทอน)o Noise Level (ความดง)

Certification

46

Pri

ma

ry

Op

tio

na

l



ส+งท+เราควรจะไดรบจากการตรวจรบรอง

• รายงาน

− ขอมลของเคร+องมอท+ใชในการตรวจรบรอง รวมถงระบวนท+ของการปรบเทยบของเคร+องมอเหลาน�น

− วธการ

− ขอมล

− วธการคานวณ

− ระบการซอม (หากม)

− สรป(ผาน/ไมผาน)

47

• สตกเกอรการตรวจรบรอง

− ระบวนท+ท+ตรวจรบรอง

− ระบวนท+ท+จะตองทาการตรวจรบรองในคร� งตอไป

− Report number

− ช+อผรบผดชอบในการตรวจรบรอง เบอรตดตอลายเซน

ตวอยาง สตกเกอรการตรวจรบรอง



สรป

ตชวนรภย(BSC) ไดรบการออกแบบมาเพAอปกปองผปฏบตงาน ช�นงาน และสAงแวดลอม เมAอผปฏบตทาตามข�นตอนการปฏบตอยางถกตองและเหมาะสม

ตชวนรภยตองไดรบการดแลเพAอใหการทางานเปนไปอยางเหมาะสม เพAอความปลอดภยของผปฏบตงาน

49

Reference

• Biosafety in Microbiological and Biomedical

Laboratories (Fifth Edition). CDC-NIH, 2007.

• Placement of a Biological Safety Cabinet in the

Laboratory. NIH, 2010

• Primary Containment for Biohazards (Third Edition),

CDC-NIH

• Safety Cabinet Technology, Eagleson Institute,

Training Hand out, Oct 2012

50

Documents

Introduction to Biological Safety Cabinets (BSC) …nih.dmsc.moph.go.th/data/data/58/10_2_58/1.pdf · 9-10 กุมภาพันธ์ 2558 ความรู้เบื˙องต้นในการใช้งานและตรวจรับรองตู้ชีวนิรภัย