Sicherheitswerkbank
Eine Sicherheitswerkbank für gentechnische oder mikrobiologische Arbeiten oder Arbeiten mit Zellkulturen ist ein Arbeitstisch in einem Gehäuse, das so belüftetet wird, dass das Ausdringen von Mikroorganismen und Aerosolen mit dem Luftstrom erschwert wird. Neben dem Schutz der an ihr Arbeitenden kann eine Sicherheitswerkbank auch dem Schutz des Arbeitsgegenstands vor Kontamination dienen. Sicherheitswerkbänke werden auch als Sterilbank oder Sterilkammer bezeichnet. Im Englischen wird zwischen dem einfachen Laminar flow cabinet (auch als Flow bezeichnet) und dem Biological Safety Cabinet oder Microbiological Safety Cabinet unterschieden (siehe Schutzklassen).
Schutzklassen
Es gibt Sicherheitswerkbänke in unterschiedlichen Sicherheitsstufen:
- Klasse I – Schutz der Arbeitenden
- Klasse II – Schutz der Arbeitenden und des Arbeitsgegenstands
- Klasse III – erhöhter Schutz der Arbeitenden, Schutz des Arbeitsgegenstands
Funktion
Um zu verhindern, dass luftgetragene Organismen, Sporen oder Aerosole ausdringen, wird Luft aus dem Innenraum der Sicherheitswerkbank durch einen Schwebstofffilter abgesaugt. Ein Teil der abgesaugten Luft wird entlang der (zum Arbeiten offenen) Front wieder in den Arbeitsraum eingeblasen. Hierzu ist oberhalb des Arbeitsbereiches ein leistungsstarkes Lüftungssystem eingebaut.
In Sicherheitswerkbänken der Klasse I wird dabei Raumluft in den Arbeitsbereich gesogen.
In Sicherheitswerkbänken der Klasse II (Biological Safety Cabinet) wird ein Teil der gefilterten Abluft in laminarer Strömung als „Luftvorhang“ entlang der teilweise geöffneten Frontscheibe nach unten geblasen und zusammen mit der angesaugten Raumluft wieder dem Filter zugeführt, so dass die angesaugte Frischluft gereinigt wird, bevor sie mit dem Arbeitsmaterial in Berührung kommt. Zugleich wird hiermit das Risiko minimiert, dass Partikel aus dem Inneren der Werkbank (Sicherheitskammer) durch die teilweise geöffnete Frontscheibe in die Laborumgebung gelangen können. Sensoren lösen einen Alarmton aus, wenn die laminare Strömung so erheblich gestört wird, dass Innen- und Außenluft durch Wirbel vermischt werden. Dies kann passieren, wenn die Frontscheibe zu weit geöffnet ist. Eine weitere mögliche Ursache liegt in der Lagerung von zu vielen Gegenständen innerhalb der Sicherheitswerkbank. Diese Gegenstände können den Luftstrom negativ beeinflussen. Klasse II Sicherheitswerkbänke sind mit zwei oder drei Filtern (meistens HEPA) ausgestattet. Die Dreifiltersysteme werden primär für die Herstellung von Cytostatika verwendet. Eine Sicherheitswerkbank Klasse II A nutzt ca. 30% der gefilterten Abluft zur erneuten Belüftung der Sicherheitskammer. Klasse II B Geräte führen die Luft zu 100% (gefiltert) ab. Hierzu müssen diese Geräte an ein gebäudeinternes Abluftsystem angeschlossen werden. Dies ist in verschiedenen Europäischen Ländern Pflicht.
Sicherheitswerkbänke der Klasse III (Engl.: Glove Box) sind vollständig geschlossen. Sie verfügen über fest eingebaute Handschuhe und Schleusen, durch die Werkzeuge und Arbeitsmaterial eingebracht werden. Sowohl Zuluft als auch Abluft werden durch Schwebstofffilter geführt, wobei im Innern ein Unterdruck aufrechterhalten wird, so dass bei Undichtigkeiten keine, potentiell kontaminierte, Innenluft austritt. Diese Sicherheitswerkbänke werden in der EU als Dual-Use-Geräte gelistet und unterliegen ggf. einer Exportbeschränkung.
Regularien
Sicherheitswerkbänke dienen dem Schutz der arbeitenden Person (sowie des Arbeitsgegenstandes). Es gibt verschiedene Normen, die eine Sicherheitswerkbank einhalten soll. Hierzu gehört in Europa die EN 12469 sowie in den USA die NSF49. Eine Zertifizierung durch ein unabhängiges Prüfinstitut ist zu empfehlen. Nach dem Aufbau der Sicherheitswerkbank im Labor ist eine Abnahmeprüfung durch eine zertifizierte Stelle zu empfehlen. Die WHO empfiehlt eine maximale Verwendungsdauer von 15 Jahren.
Sonstige Ausstattung
Die Inneneinrichtung von Sicherheitswerkbänken wird modular aus Edelstahl oder anderen geeigneten Materialien so gestaltet, dass die Arbeitsfläche herausgenommen werden kann, um sie und den Raum darunter zu reinigen. Oftmals gibt es im Innern der Sicherheitswerkbank Absaugvorrichtungen für Flüssigkeiten, Steckdosen und Gasanschlüsse. Sicherheitswerkbänke können mit UV-Lampen ausgestattet sein, um den Innenraum zu sterilisieren. Diese müssen ausgeschaltet bleiben, wenn darin gearbeitet wird, da sie schnell zu Hautschädigungen (Sonnenbrand) führen. Auch würden sie die Zellen, mit denen gearbeitet wird, schädigen oder töten. Die Frontseite von Sicherheitswerkbänken ist mit einer Glasscheibe ausgestattet, die komplett geschlossen werden kann. Diese Frontscheibe wird bei älteren Geräten manuell bewegt, bei modernen Geräten erfolgt dies elektrisch über einen Motor. Die Frontscheibe wird heruntergefahren, wenn nicht darin gearbeitet wird, insbesondere, wenn mit ultraviolettem Licht sterilisiert wird.
Ergonomie
Sicherheitswerkbänke werden von Labormitarbeiter meistens täglich und tw. mehrere Stunden benutzt. Neben dem Schutz der arbeitenden Person und des Probenmaterials wird der Aspekt des ergonomischen Arbeitens immer wichtiger. Hierzu gehören eine möglichst geringe Lärmbelastung durch die Lüftungsanlage, eine höhenverstellbare Arbeitsfläche sowie starke aber blendfreie Lichtquellen.
Wartung
Sicherheitswerkbänke müssen regelmässig gewartet werden. Hierbei wird überprüft, ob die Luftströmung den Vorschriften entspricht, also die Sicherheit von arbeitender Person sowie, wenn nötig, des Probenmaterials. Die Schwebstofffilter haben eine limitierte Gebrauchsdauer. Abhängig von der Reinheit der Laborluft sowie der Reinheit der Proben wird die Durchlässigkeit der Filter mit der Zeit reduziert. Moderne Sicherheitswerkbänke messen den Filterluftdurchfluss. Ist dieser zu niedrig, so ertönt ein Alarm. Die Filter sollten nur von fachkundigen Personen ausgetauscht werden, da die Filter potentiell als infektiösen Material anzusehen sind. Bei Verwendung einer UV-Lampe sollte auch diese, abhängig von der täglichen Gebrauchsdauer, nach einem bestimmten Zeitintervall ausgetauscht werden. Die Strahlungsleistung einer UV-Lampe läßt mit der Zeit nach, so dass eine vollständige Sterilisierung der Arbeitsfläche u.U. nicht mehr gewährleistet ist.
Einbau im Labor
Im Gegensatz zu anderen Laborgeräten (Pipette, Zentrifuge, Thermocycler) sind Sicherheitswerkbänke sehr groß (ca. 2,40 m hoch, 80 cm tief, bis zu 2 m lang), und schwer (bis zu 350 kg). Ein genaues Ausmessen des Labors, ggf. die Überprüfung der Traglast von Decken und Fahrstühlen sowie der Flure und Türen zwischen Gebäudeeingang und geplantem Standort der Sicherheitswerkbank sind essentiell. Die Positionierung der Sicherheitswerkbank innerhalb eines Laborraumes ist abhängig von der Position der Türen sowie der Lüftungsanlage. Der Arbeitsplatz an einer Sicherheitswerkbank sollte möglichst wenig externe Luftturbulenzen aufweisen.
Abgrenzung
Sicherheitswerkbänke werden mitunter mit Abzügen verwechselt. Sicherheitswerkbänke gewähren jedoch im Gegensatz zu Abzügen nur Schutz vor Partikeln und Aerosolen, Gase und Dämpfe werden nicht in ihren Filtern zurückgehalten.
Reinraumwerkbänke dienen nicht, wie Sicherheitswerkbänke, vornehmlich dem Schutz der daran Arbeitenden, sondern dem Schutz des Produkts beziehungsweise Arbeitsgegenstands.
Sicherheitswerkbänke werden auch für nicht biotechnische Arbeiten unter Reinraumbedingungen genutzt, etwa in der Halbleiter-Fertigung.
Ein Handschuhkasten dient dazu, unter möglichst vollkommenen Abschluss des zu behandelnden Materials meist unter spezieller Atmosphäre zu arbeiten.