Laminar Airflow Cabinet ตู้ปลอดเชื้อสำหรับห้องปฏิบัติการชีวภาพ
เรียบเรียงโดย เอกดนัย กอกิมพงษ์
ตู้ปลอดเชื้อ (Laminar Flow Cabinet) เป็นเครื่องมือพื้นฐานจำเป็นสำหรับห้องปฏิบัติการ โดยเฉพาะห้องปฏิบัติการทางชีววิทยา ตู้ปลอดเชื้อมักใช้กับงานที่ต้องการความปลอดภัยทางชีววิทยาสูง เช่น การเขี่ยเชื้อ และการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ โดยสามารถแบ่งประเภทของตู้ปลอดเชื้อได้ตามระดับความปลอดภัยของตู้ได้เป็น 3 Class สิ่งสำคัญที่จำเป็นสำหรับตู้ปลอดเชื้อคือแผ่นกรอง HEPA ซึ่งจะช่วยกรองอากาศที่ผ่าน เข้า-ออก ภายในตู้ ซึ่งมีการไหลเวียนแบบ Laminar Flow ปัจจุบันตู้ปลอดเชื้อได้รับการออกแบบตามหลักของ Ergonomic ทำให้สามารถทำงานได้สะดวกสบายยิ่งขึ้น และมีส่วนช่วยให้งานออกมาอย่างมีประสิทธิภาพ และปลอดภัยจากการปนเปื้อน
บทนำ
การทำงานในห้องปฏิบัติการทางชีววิทยา โดยเฉพาะงานที่เกี่ยวข้องกับเชื้อจุลินทรีย์ หรืองานที่เสี่ยงต่อการปนเปื้อน มักจะการเกิดการฟุ้งกระจายของเชื้อหรือเกิดฝุ่นละอองในอากาศ ซึ่งสามารถทำให้เกิดอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานหากสูดดมเข้าไป และอาจเกิดการปนเปื้อนต่อวัสดุต่างๆ ที่ใช้ในงานวิจัยได้ Laminar Flow Cabinet จึงถูกนำมาใช้กับงานที่เสี่ยงต่อการปนเปื้อน เพื่อป้องกันบุคลากรในห้องปฏิบัติการและการปนเปื้อนลงในสิ่งแวดล้อม ที่สำคัญคือสามารถป้องกันการปนเปื้อนลงในงานที่ทำอยู่ให้ลดน้อยลง จนกระทั่งไม่เกิดการปนเปื้อนเลยได้
Laminar Airflow
Laminar Airflow คือ การไหลเวียนของอากาศที่ผ่านการกรอง หรือผ่านการบำบัดมาแล้ว และมีอัตราการไหลเวียนอากาศในระดับคงที่ การไหลของอากาศจะเป็นแบบขนานและรักษาระดับของความปั่นป่วนของอากาศให้อยู่ในระดับต่ำสุด Laminar Airflow มี 2 รูปแบบ คือ Vertical Laminar Airflow ซึ่งเป็นการไหลเวียนอากาศตามแนวดิ่ง และ Horizontal Laminar Airflow ซึ่งเป็นการไหลเวียนอากาศตามแนวราบ สำหรับ Laminar Airflow ในตู้ปลอดเชื้อ จะหมายถึง อากาศที่ผ่านการกรองโดยแผ่นกรอง HEPA แล้ว ก่อนที่อากาศจะกลับสู่สิ่งแวดล้อม หรือไหลเวียนภายในตู้
HEPA filters
แผ่นกรอง HEPA (High Efficiency Particular Air) เป็นหัวใจสำคัญของตู้ปลอดเชื้อ เพราะเป็นส่วนประกอบของตู้ที่ทำให้อากาศที่ไหลเวียนภายในหรือไหลเวียนออกจากตู้เป็นอากาศที่ปลอดเชื้อ หรือเป็น Laminar Airflow แผ่นกรอง HEPA มีลักษณะเป็นตัวกรองแบบแห้งที่สามารถถอดเปลี่ยนได้ มีโครงสร้างทำมาจากเส้นใยของโบรอนซิลิเกตแล้วหลอมเป็นแผ่นบางจนคล้ายกระดาษ และแม้ว่าแผ่นกรอง HEPA จะมีลักษณะเป็นแผ่นบาง แต่ก็ยังคงสามารถสร้างรูปแบบให้มีลักษณะเป็นโครงสร้าง 3 มิติเชิงซ้อนที่สามารถดักอนุภาคต่างๆได้ แผ่นกรอง HEPA จะมีการพับเป็นชั้นจำนวนมาก เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับดักจับ โดยมี Aluminum separator ซึ่งมีลักษณะคล้ายลูกฟูวางอยู่ระหว่างชั้นของแผ่นกรอง เพื่อให้อากาศสามารถแทรกซึมเข้าไปถึงส่วนของรอยจีบได้ สำหรับในตู้ปลอดเชื้อ แผ่นกรอง HEPA จะทำหน้าที่กรองอากาศที่ออกจากตู้เพื่อป้องกันการปนเปื้อนลงสู่สิ่งแวดล้อม และกรองอากาศที่จะไหลเวียนผ่านเข้ามาในตู้ ซึ่งแผ่นกรองสามารถดักจับฝุ่นละอองขนาดเล็กและจุลินท รีย์ ได้โดยที่อากาศสามารถผ่านได้อย่างอิสระ
ปัจจุบันแผ่นกรองแผ่นกรอง HEPA มีความสามารถดักจับอนุภาคได้ขนาดเล็กที่สุดถึง 0.3 ไมครอน ( แบคทีเรียมีขนาดประมาณ 0.4 ไมครอน ) จึงทำให้มั่นใจได้ว่าสามารถกรองอากาศให้ปราศจากการปนเปื้อนได้ อายุการใช้งานของแผ่นกรอง HEPA ขึ้นอยู่กับชั่วโมงการทำงาน ความสะอาดของห้องปฏิบัติการ และชนิดของงานที่ทำ แต่โดยทั่วไปแล้วแผ่นกรอง HEPA จะมีอายุการใช้งานประมาณ 3-5 ปี แล้วต้องเปลี่ยน โดยที่ไม่สามารถนำมาล้างและใช้ใหม่ได้
แผ่นกรอง HEPA
Laminar Airflow Cabinet
ตู้ปลอดเชื้อ (Laminar Airflow Cabinet) เป็นเครื่องมือที่ใช้เพื่อทำงานที่เกี่ยวข้องกับเชื้อจุลินทรีย์และงานที่เสี่ยงต่อการปนเปื้อน โดยทั่วไปจะเรียกตู้ปลอดเชื้อว่า Biological Safety Cabinet (BSC) ( ในที่นี้ผู้เขียนสรุปว่า Laminar Airflow Cabinet และ Biological Safety Cabinet เป็นตู้ปลอดเชื้อเหมือนกัน และมีการแบ่งประเภทเหมือนกัน ) โดยสามารถแบ่งตู้ปลอดเชื้อได้เป็น 3 Class ตามระดับความปลอดภัย ดังนี้
Class I Cabinet
ตู้ประเภทนี้มีการไหลเวียนของอากาศคล้ายการทำงานของ Fume Hood คือ อากาศที่เข้ามาในตู้จะเป็นอากาศจากภายนอกไหลเข้ามาทางด้านหน้าตู้ และไหลเวียนออกภายนอกโดยตัวดูดอากาศภายในตู้ แต่ต่างกันที่อากาศที่ไหลเวียนออกจากตู้จะถูกกรองผ่านแผ่นกรอง HEPA ก่อน จึงจะกลับออกสู่สิ่งแวดล้อม ตู้ประเภทนี้ปลอดภัยต่อผู้ทำงานแต่ไม่ปลอดภัยกับงาน เพราะอากาศที่เข้ามาในตู้เป็นอากาศจากภายนอก จึงอาจมีจุลินท รีย์ จากภายนอกผ่านเข้ามาในตู้ขณะทำงานได้ ตู้ประเภทนี้จึงเหมาะกับงานที่เสี่ยงต่อการปนเปื้อนต่ำ และไม่เหมาะจะใช้งานกับสารระเหยมีพิษ หรือสารกัมมันตรังสี
Class I Cabinet
|
Class II Cabinet |
ตู้ประเภทนี้อากาศจากจากภายนอกจะไม่ผ่านพื้นที่ทำงานโดยตรงแต่จะถูกกรองผ่านแผ่นกรอง HEPA ก่อน อาจมีอากาศภายนอกตู้บางส่วนเข้ามาทางด้านหน้าตู้ได้เหมือนตู้ Class I แต่จะน้อยกว่า ส่วนอากาศที่จะไหลออกจากตู้ ส่วนหนึ่งจะไหลย้อนผ่านแผ่นกรอง HEPA และกลับลงสู่พื้นที่ปฏิบัติงาน อีกส่วนหนึ่งจะไหลกลับสู่สิ่งแวดล้อมโดยผ่านแผ่นกรอง HEPA เช่นเดียวกับตู้ปลอดเชื้อ Class I
ตู้ปลอดเชื้อ Class II สามารถแบ่งย่อยได้อีกเป็น ตู้ปลอดเชื้อ Class II: type A, B1, B2 และ B3 ซึ่งมีความแตกต่างกันเล็กน้อย ตามตารางที่ 1
Class III Cabinet
Class III Cabinet
ตู้ประเภทนี้เป็นตู้ระบบปิด ด้านหน้าตู้จะมีถุงมือสำหรับใส่เพื่อใช้ทำงานภายในตู้ อากาศภายนอกจะเข้าสู่ภายในตู้ผ่านทางช่อง Supply air เท่านั้น ซึ่งจะมีแผ่นกรอง HEPA อยู่ด้วย ส่วนอากาศที่ปล่อยออกจะถูกกรองแผ่นกรอง HEPA ถึง 2 ชั้น ทำให้แรงดันอากาศภายในตู้น้อยกว่าภายนอกตู้ (negative air pressure) ตัวอย่างงานและอุปกรณ์ต่างๆที่จะนำเข้า-ออกจากตู้จะต้องผ่านทาง Double-ended Autoclave ที่ด้านข้างตู้ก่อน ซึ่งของที่จะนำออกมาจากตู้จะต้องถูกฆ่าเชื้อก่อนเท่านั้นจึงจะนำออกมาได้ ตู้ประเภทนี้เหมาะสมกับงานที่เกี่ยวข้องกับเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคติดต่อร้ายแรง หรือมีระดับความอันตรายทางชีวภาพถึงระดับ 4 (Biohazard Level 4)
การเลือกใช้ตู้ปลอดเชื้อ
ความปลอดภัย
สิ่งที่ต้องคำนึงถึงเป็นอันดับแรกในการเลือกใช้ตู้ปลอดเชื้อคือ ความปลอดภัยในการใช้ตู้ ทั้งความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน ชิ้นงาน และสิ่งแวดล้อม โดยระดับความปลอดภัยของตู้นั้นสามารถดูได้จากองค์ประกอบเหล่านี้ ได้แก่ 1. ลักษณะของการป้องกันที่ต้องการ เช่น ป้องกันเฉพาะผู้ทำงาน หรือป้องกันทั้งผู้ทำงานและชิ้นงาน และการป้องกันความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม 2. ความแตกต่างของงานที่ทำภายในตู้ หรือระดับความอันตรายทางชีวภาพของงานที่ทำ 3. ชนิดของสารมีพิษที่ใช้ในการทำงาน 4. ลักษณะของระบบดูดอากาศที่ต้องการ นอกจากนี้ยังต้องคำนึงถึงสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการด้วย เพื่อให้การทำงานภายในตู้มีความปลอดภัยมากที่สุด
ราคา
ควรตรวจสอบราคากับลักษณะของตู้ว่าเหมาะสมกันหรือไม่ โดยเปรียบเทียบราคากับองค์ประกอบต่างๆภายในตู้ เช่น ตัวดูดอากาศ ช่องดักการปนเปื้อน ชนิดของแผ่นกรอง HEPA รวมทั้งอุปกรณ์อื่นๆ เช่น ออดสัญญาณ หลอด UV เป็นต้น นอกจากนี้แล้วการติดตั้งตู้เข้ากับระบบดูดอากาศ การบำรุงรักษา และค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนแผ่นกรอง HEPA ก็เป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึงเช่นกัน
การรับรองมาตรฐาน
การรับรองมาตรฐานของตู้ปลอดเชื้อเป็นสิ่งสำคัญที่แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพและศักยภาพของตู้ โดยมาตรฐานการทดสอบที่ได้รับการแนะนำคือ NSF Standard No. 49 การเลือกตู้ที่ได้รับการรับรองอย่างถูกต้องจึงเป็นสิ่งที่สำคัญมาก เพราะเป็นการแสดงให้เห็นว่าตู้ปลอดเชื้อสามารถทำงานได้เต็มประสิทธิภาพตามที่ได้รับการออกแบบมาจริง และมีความปลอดภัยสูงจนเป็นที่ยอมรับ และหากตู้ปลอดเชื้อไม่ได้มาตรฐานจริงก็สามารถทวนสอบได้
ตรารับรองมาตรฐาน NSF
การรับรองมาตรฐานของ NSF จะมีการทดสอบหลักอยู่ 3 อย่างคือ 1.การทดสอบความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน โดยวัดปริมาณของสปอร์ของแบคทีเรียที่ออกมาจากพื้นที่การทำงานภายในตู้สู่สิ่งแวดล้อม 2.ทดสอบความปลอดภัยของชิ้นงาน โดยวัดปริมาณของสปอร์ของแบคทีเรียภายนอกที่เข้ามาในพื้นที่การทำงานภายในตู้ และสุดท้าย 3. ทดสอบการป้องกันการเกิด Cross Contamination โดยวัดปริมาณสปอร์ของแบคทีเรียที่ตกค้างภายในตู้หลังจากการทำงาน
การทดสอบต่างๆนี้จะวัดทั้งความเร็วของการไหลเวียนอากาศภายในและภายนอกตู้ วัดความเร็วของอากาศที่หมุนเวียนในห้องปฏิบัติการ ทดสอบการรั่วของแผ่นกรอง HEPA นอกจากนี้ยังทดสอบไปถึง การสั่นและความดังของตู้ขณะทำงาน และวัดปริมาณความเข้มแสงในห้องปฏิบัติงานด้วย
Ergonomic
สิ่งสุดท้ายที่ต้องคำนึงถึงในการเลือกใช้ตู้ปลอดเชื้อคือ การออกแบบตู้ตามหลักของ Ergonomic ความหมายของ Ergonomic คือวิทยาศาสตร์ของงานที่เหมาะสมกับผู้ทำงาน มักใช้เพื่อออกแบบสภาพแวดล้อม เครื่องมือ และวิธีการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติงาน การออกแบบตามหลักของ Ergonomics จึงเป็นสิ่งสำคัญเพราะจะมีผลต่อความปลอดภัยและความสะดวกสบายของผู้ปฏิบัติงาน ตู้ปลอดเชื้อที่ออกแบบมาตามหลักของ Ergonomic จะช่วยให้การใช้งานตู้สะดวกขึ้น เช่น การเอื้อมมือ วางมือ ยกมือ ทำได้ง่ายขึ้น การมองเห็นภายในตู้จะอยู่ในระยะที่มองเห็นได้ชัดเจน และอยู่ในระยะห่างจากสายตาที่พอเหมาะ นอกจากนี้ หากมีเก้าอี้ที่สามารถปรับระดับความสูงได้ หรือมีที่วางเท้าก็จะเป็นส่วนช่วยให้การทำงานภายในตู้สะดวกสบายขึ้นด้วยเช่นกัน
การออกแบบตู้ปลอดเชื้อตามหลัก ergonomic
การติดตั้งตู้ปลอดเชื้อ
ตู้ปลอดเชื้อควรอยู่ในตำแหน่งที่ห่างจากพัดลม หรือเครื่องปรับอากาศ รวมทั้งควรอยู่ให้ห่างจากประตูพอสมควร และขณะใช้งานตู้จะต้องปิดหน้าต่างทุกบาน เพื่อลดการรบกวนจากการไหลเวียนของอากาศภายในห้องปฏิบัติการ ดังนั้น ตู้ปลอดเชื้อจึงควรวางอยู่ในตำแหน่งที่มีอากาศไหลเวียนในระดับต่ำที่สุด และไม่อยู่ในส่วนที่ต้องมีการเดินผ่านบ่อยๆ หรืออยู่ในตำแหน่งที่เป็นจุดอับ (Dead End) นอกจากนี้ ตู้ปลอดเชื้อยังต้องติดตั้งเข้ากับช่องระบายอากาศของห้องปฏิบัติการเพื่อให้อากาศที่ออกมาจากตู้หมุนเวียนกลับเข้าสู่สิ่งแวดล้อม โดยไม่มีการหมุนเวียนกลับเข้าสู่ห้องปฏิบัติการ และหากห้องปฏิบัติการที่ตู้ปลอดเชื้อวางอยู่นั้นเป็นห้องปลอดเชื้อ (Clean Room) ด้วยแล้ว จะยิ่งช่วยทำให้การทำงานภายในตู้ปลอดภัยมากขึ้นด้วย
ตำแหน่งการวางตู้ปลอดเชื้อ
สรุป
ตู้ปลอดเชื้อเป็นเครื่องมือที่ใช้กับการทำงานที่เกี่ยวข้องกับเชื้อจุลินทรีย์ หรือเสี่ยงต่อการปนเปื้อน การเลือกใช้งานตู้ปลอดเชื้อควรเลือกให้เหมาะสมกับประเภทของงาน และไม่ใช่แต่เพียงคำนึงถึงตู้เท่านั้น ผู้ปฏิบัติงานกับตู้ก็ต้องทำงานอย่างระมัดระวัง และรักษาความสะอาดของตู้ปลอดเชื้ออยู่อย่างสม่ำเสมอ เพราะจะช่วยให้สามารถใช้งานตู้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปลอดภัยทั้งผู้ทำงาน ชิ้นงาน และสิ่งแวดล้อม
เอกสารอ้างอิง
1. เกรียงศักดิ์ เลิศประภามงคล , ความปลอดภัยทางชีวภาพในห้องทดลอง , LAB.TODAY ปีที่ 2 ฉบับที่ 12 ; 12-17
2. Personal & Product Protection: A Guide to Biosafety Enclosures, Labconco Corporation
3. Terri Erickson-Harper, Human Factors, Designing a biosafety cabinet to optimize user ergonomics and safety: a review of the Labconco Purifier ® Delta ® Series Biological Safety Cabinet, Labconco Corporation
4. Controlled Environment Equipment Solutions for the Lab, Forma ® Class II Biological Safety Cabinets
Forma Laminar Airflow Workstations, Thermo Electron Corporation
5. http://ehs.unc.edu/manuals/LabManual/lsm14.htm
6. http://www.bellcoglass.com/intl/hoods-guide.shtml
7. http://pubs.acs.org/subscribe/journals/mdd/v 04/ i 09/ html/ 09 toolbox_tab 1. html |
