バイオセーフティキャビネット

バイオセーフティキャビネット

バイオセーフティキャビネット内でインフルエンザの研究を行っている微生物学者
頭字語	BSSC について
その他の名前	生物学的安全キャビネット、微生物学的安全キャビネット
用途	バイオコンテインメント
関連商品	層流キャビネット ヒュームフード グローブボックス

バイオセーフティキャビネット（BSC ）は、生物学的安全キャビネットまたは微生物学的安全キャビネットとも呼ばれ、定義されたバイオセーフティレベルを必要とする病原体に汚染された（または汚染されている可能性がある）材料を安全に扱うための密閉された換気された実験室作業スペースです。BSCにはいくつかの異なるタイプがあり、それらが提供する生物学的封じ込めの程度によって区別されます。BSCは1950年に初めて市販されました。^[1]

BSC の主な目的は、実験室の作業員と周囲の環境を病原体から保護することです。バイオセーフティキャビネットから排出される排気はすべてHEPAフィルターでろ過され、有害な細菌やウイルスが除去されます。^[2]これは、ろ過されていない排気をユーザーに向けて吹き付けるため、病原体を扱う作業には安全ではない層流クリーンベンチとは対照的です。 ^{[3] : 13  [4]また、ほとんどの BSC は}ドラフトとして使用しても安全ではありません。^[2]同様に、ドラフトは BSC の HEPA フィルターが提供するような環境保護を提供できません。^[5]ただし、ほとんどのクラスの BSC には、内部の材料 (「製品」) の無菌性を維持するという二次的な目的があります。

米国疾病予防管理センター（CDC）は、BSCを3つのクラスに分類しています。^{[3] : 6}これらのクラスとクラス内のBSCの種類は、提供される人員および環境保護のレベルと、提供される製品保護のレベルの2つの方法で区別されます。^[6]

クラス I キャビネットは人員と環境を保護しますが、製品の保護は行いません。実際、空気の流入はサンプルの汚染に寄与する可能性があります。^[7]流入気流は、最低 75 フィート/分 (0.38 m/秒) の速度で維持されます。これらの BSC は、エアロゾルを生成する可能性のある特定の機器 (例:遠心分離機) または手順 (例:曝気培養) を囲むためによく使用されます。このクラスの BSC は、ダクト付き (建物の排気システムに接続) またはダクトなし (フィルターされた排気を研究室に再循環) のいずれかです。^{[3] : 6}

クラス II キャビネットは、補給空気も HEPA フィルターで濾過されるため、サンプルと環境の両方の保護を提供します。タイプ A1 (旧 A)、タイプ A2 (旧 A/B3)、タイプ B1、タイプ B2、タイプ C1 の 5 つのタイプがあります。各タイプの要件はNSF 国際規格 49, ^{[3] : 31}で定義されており、2002 年に A/B3 キャビネット (排気ダクトに接続されている場合は後者のタイプに分類) がタイプ A2, ^[5]に再分類され、2016 年の規格ではタイプ C1 が追加されました。^[8]設置されているバイオセーフティキャビネットの約 90% はタイプ A2 キャビネットです。^[7]

動作原理は、キャビネット内に設置されたモーター駆動の送風機（ファン）を使用して、ユーザーの周囲とエアグリルに方向性のある大量の空気の流れを引き込み、オペレーターを保護します。次に、空気は作業面の下に引き込まれ、キャビネットの上部に戻り、HEPAフィルターを通過します。HEPAフィルターでろ過された滅菌空気の柱も、汚染を防ぐために製品とプロセスの上に下向きに吹き付けられます。空気はHEPAフィルターからも排出され、クラスII BSCのタイプに応じて、空気は実験室に再循環されるか、排気ファンによってダクトを通って建物から排出されます。^[9]

タイプ A1 キャビネット (以前はタイプ A と呼ばれていました) の最小流入速度は 75 フィート/分です。汚染されているとみなされる下降気流は、作業面のすぐ上で分岐し (BSC の煙が分岐)、流入気流と混ざります。この空気はダクトを通ってキャビネットの背面に吸い上げられ、正圧の汚染されたプレナムに吹き込まれます。ここで、空気は HEPA フィルターを通して再循環され、作業ゾーンに再び流されるか、キャビネットから排出されます (これも HEPA フィルターを通して)。HEPA フィルターのサイズと内部ダンパーは、これらの空気量のバランスをとるために使用されます。このタイプは、内部の空気の流れを妨げないように「シンブル」またはキャノピーで排気したとしても、危険な化学物質を扱う作業には安全ではありません。^{[3] : 8–9}

タイプA2キャビネット（以前はA/B3と呼ばれていた）の最小流入速度は100フィート/分です。負圧プレナムがすべての汚染された正圧プレナムを囲んでいます。その他の点では、仕様はタイプA1キャビネットと同じです。^{[3] : 9–11  [5]}

タイプ B1 および B2 のキャビネットの最小流入速度は 100 フィート/分で、これらのキャビネットはシンブル接続で排気するのではなく、排気システムにハードダクトで接続する必要があります。また、排気システムも専用にする必要があります (ダクト経路ごと、ブロワーごとに 1 つの BSC)。タイプ A1 および A2 のキャビネットとは対照的に、タイプ B の BSC はシングルパスの気流 (混合および再循環しない空気) を使用して、危険な化学物質の蒸気も制御します。タイプ B1 のキャビネットは気流を分割して、スモークスプリットの後ろの空気が排気システムに送られ、オペレーターとスモークスプリットの間の空気が流入空気と混合され、下向きの流れとして再循環します。排気は背面グリルから取り込まれるため、CDC は危険な化学物質を扱う作業はキャビネットの背面で行うことを推奨しています。^{[3] : 10}これは複雑です。なぜなら、煙の分岐（「キャビネットの背面」を区切る）は、キャビネットの幅（フロントグリルから約10〜14インチ）に広がる目に見えない線であり、内部のHEPAフィルターに粒子が詰まると漂うからです。^[9]

タイプ B2 キャビネット (全排気 BSC とも呼ばれる) は、内部で空気が再循環されないため、運用コストが高くなります。^[3]そのため、このタイプは主に、危険な化学物質を安全に使用できることが重要な毒物学研究室などの用途で使用されます。 ^[5]さらに、タイプ B1 または B2 キャビネットの排気システムが故障した場合、汚染された空気が研究室に流入するリスクがあります。このリスクを軽減するために、これらのタイプのキャビネットは通常、排気流量を監視し、排気流量が不十分な場合は供給ブロワーを停止してアラームを鳴らします。

クラス III キャビネットは、通常、最大限の封じ込めが求められる実験室にのみ設置され、BSL-4病原体を扱う作業用に特別に設計されており、最大限の保護を提供します。筐体は気密で、すべての物質はダンクタンクまたは二重扉のオートクレーブを介して出入りします。前面に取り付けられた手袋により、危険物質との直接接触を防ぎます (クラス III キャビネットはグローブボックスと呼ばれることもあります)。これらの特注キャビネットはラインに接続されることが多く、内部に設置される実験装置も通​​常は特注です。^{[3] : 12–13}

バイオセーフティキャビネットは、毎日何時間も使用されます。ユーザーとサンプル材料の保護に加えて、作業の人間工学的要素がますます重要になっています。これには、騒音レベルの低減（より快適な作業環境のため）、高さ調節可能なスタンドまたはスツールとフットレスト（最適な座位のため）、パノラマサイドウィンドウ（キャビネット内の光量増加）、10°角度のフロントサッシ（より良い座位を可能にする）、強力な光源（キャビネット内の視界向上）、快適性と安全性のための前腕サポート、および作業環境を改善するための拡張されたアクセス開口部と傾斜した観察窓が含まれます。^[10]

CDCはBSCにUVランプを設置することを推奨していない。^{[3] : 12–13}アメリカ生物安全協会は、人への安全上のリスク、浸透が浅い、相対湿度が高いと効果が低下する、電球を頻繁に清掃して交換する必要があることなどを挙げて、この立場を支持している。^[11] UVランプは、BSC内の表面除染の主な光源として使用すべきではない。^[12]しかし、これらの主張は、少なくとも1つの査読済み論文で正式に反論されており、次のことを指摘している。^[13]

• 電球からほこりや汚れを取り除く必要があるという根拠は示されていない。
• 適切に機能するバイオセーフティキャビネット内の空気は非常に清浄なので、ほこりがたまる可能性は低い。
• 研究室は一般的に空調設備が整っているため、湿度による紫外線の効力低下の心配はありません。
• 適切に使用すれば、ユーザーへの紫外線曝露リスクは非常に低くなります。
• UV消毒は殺菌や殺ウイルスに効果的であり、PCRのDNA汚染を抑制する。
• UV消毒は、物理的な消毒剤のように残留物を残さないという利点がある。
• UVと他の消毒技術（これもリスクを伴う）の相対的な安全性とリスクを考慮する必要がある。

生物学的安全キャビネットは、一般的にその国または地域の基準に準拠する必要があります。この要件は、TGA、FDA、WHOなどの機関によって管理される場合があります。たとえば、オーストラリアでは、クラスIIのBSCはAS2252.2という建設基準を満たす必要があります。これらの基準は、AS2243.3などの他のいくつかの基準を参照しています。AS2243.3は、微生物の病原性、感染モード、宿主範囲、および現在の予防措置と効果的な治療法に基づいて、微生物がもたらすリスクのレベルを分類します。^[14]

クラスII BSCには特定のフィールドテスト要件があります。米国のフィールドテストの基準はNSF49です。ヨーロッパはEN12469に依存しており、オーストラリアにはAS1807シリーズのテスト方法があります（AS2252.2内で参照されています）。^[15]フィールドテスト要件には以下が含まれます。

• 作業区域内の空気の速度。
• 空気バリア試験（オペレーターと製品間のバリア。一部の規格では代わりに内向き速度試験が使用される）
• フィルターの完全性（リークテストまたはフィルターが通過できるエアロゾルの量）
• 作業区域内の粒子カウント
• ガスの密閉性
• 作業区域の漏れテスト（作業区域の完全性テスト）
• 作業区域内の照度
• UVライトの効果
• 音量レベル

一般的に、定期的なサービスメンテナンススケジュールには次のタスクが含まれます。

• 気流とフィルターの容量は検証されています。フィルターの寿命には限りがあり、実験室内の空気の質、BSC 作業ゾーン内で発生する粒子とエアロゾルの量、フィルターを通過する空気の量によって決まります。フィルターが負荷をかけると、内部ファンは、同じ量の空気をフィルターに押し込んだり引き込んだりするために、より多くの作業を行う必要があります。新しいキャビネットは、常に気流を測定し、フィルターとキャビネットを通過する空気の量が一定になるようにファンの性能を自己補正します。ただし、自己調整キャビネットは、性能が適切なレベルに維持されるように、校正された機器で相互検証する必要があります。流量が望ましい性能を下回ると、音声と視覚のアラームがオペレーターに警告します。フィルターは汚染されている可能性があるため、フィルターの交換は訓練を受けた人に限定する必要があります。これは、ガス手順 (ホルムアルデヒド、二酸化塩素、または気化過酸化水素を使用) または「バッグイン/バッグアウト」手順を使用してキャビネットを除染した後に行うことができます。
• UV ライトは点検され、交換されます。UV ライトは時間の経過とともに出力が低下し、作業エリアの消毒効果が低下します。

オープンベンチトップでの作業と同様に、BSC 内での作業は注意深く安全に行う必要があります。汚染と人員の曝露のリスクを回避するために、CDC は研究者に、清浄な材料をエアロゾル発生活動から少なくとも 12 インチ (30 cm) 離して置き、作業の流れを「清浄なものから汚染されたものへ」と整えるなど、飛沫とエアロゾルの発生を減らして制御するためのベストプラクティスに従うようアドバイスしています。^{[3] : 22}特に、クラス II または III BSC の清浄な環境では必要のない裸火は、内部の空気の流れを乱す原因となります。^{[3] : 22} BSC 内での作業が完了したら、他の実験装置や材料と同様に、BSC の表面を除染する必要があります。^{[3] : 24}

HEPAフィルターの交換を含め、BSCのメンテナンスや移設を行う際には、ガス除染を行う必要がある。ガス除染には、BSCに有毒ガス（最も一般的なのはホルムアルデヒド）を充填することが含まれる。^{[3] : 25}

ウィキメディア・コモンズには、バイオセーフティキャビネットに関連するメディアがあります。

• ヒュームフード
• ラミナーフローキャビネット