Защитная одежда нового поколения для работы в микробиологической лаборатории

Статья опубликована в научно–практическом рецензируемом журнале «Биозащита и биобезопасность»

Аброськина Е.А. ¹ , Тараканов А.А.¹ ,
Плеханова Н.Г.² , Ротов К.А.² , Снатенков Е.А.² ,
Ляпин М.Н.³ , Шарова И.Н.³ , Костюкова Т.А.³, Головко Е.М.³ ,
Тюрин Е.А.⁴

¹ «Лаборатория Технологической Одежды» (LAMSYSTEMS), г. Миасс;
² ФКУЗ Волгоградский научно-исследовательский противочумный институт Роспотребнадзора
³ФКУЗ РосНИПЧИ «Микроб» Роспотребнадзора г. Саратов
⁴ФБУН «ГНЦ ПМБ» Роспотребнадзора п. Оболенск, Московская область

Работы с микроорганизмами I-IV групп патогенности (опасности) проводят в микробиологических лабораториях различного уровня безопасности с использованием средств индивидуальной защиты - в частности, противочумного костюма, состоящего из рабочей и защитной одежды [1 – 2].

Рабочая одежда - комплект, состоящий из пижамы (комбинезона), носков, тапочек.

Комплект защитной одежды представлен противочумным халатом, косынкой (шапочкой, капюшоном), средствами защиты органов дыхания (ватно-марлевой маской, респиратором), глаз (очками или полнолицевой маской, заменяющей очки и респиратор), средствами защиты кожи рук (перчатками) и защитной обувью (галошами, сапогами, водонепроницаемыми бахилами).

При работе с ПБА в микробиологических лабораториях комплекты защитной одежды должны соответствовать уровню биологической опасности, определяемой принадлежностью микроорганизма к группе патогенности, характером выполняемых манипуляций, объемами и концентрациями исследуемого материала.

Полный противочумный костюм или противочумный комплект I типа  обеспечивает защиту кожных покровов, органов дыхания органов зрения. Он включает в себя: пижаму/комбинезон, капюшон или большую косынку, противочумный халат/капюшон, ватно-марлевую маску/респиратор, очки или полнолицевую маску, резиновые перчатки, носки, резиновые сапоги/водонепроницаемые бахилы, полотенце. Противочумный костюм II ти-па обеспечивает защиту кожных покровов, органов дыхания; костюм III типа, обеспечивает защиту кожных покровов рук и поверхности тела, IV типа – обеспечивает защиту поверхности тела.

Защитная одежда на сегодняшний день изготавливается из хлопчатобумажной ткани, бязи и является многоразовой. Ее обеззараживание после использования проводят автоклавированием или замачиванием в растворе соответствующего дезинфектанта. После указанных обработок костюм стирается и возвращается в лабораторию.

Современный подход к защите персонала при выполнении работ с ПБА предусматривает разные пути повышения уровня защиты, в частности, путем внедрения современных достижений: заменой используемых в настоящее время элементов комплекта защит-ной одежды (халата, косынки, шапочки, выполненных из хлопка или бязи) на аналоги из тканей, обладающих улучшенными эксплуатационными характеристиками (обеспечивающих удобство, длительность эксплуатации), позволяющих обеспечить более надежную защиту персонала от проницаемости микроорганизмов. Основные свойства, на которые обращено внимание: ткань должна обладать меньшей по сравнению с хлопковым материалом проницаемостью для биологических жидкостей, микробных взвесей, обеспечивая тем самым повышенную защиту работника от проникновения микроорганизмов в случае их попадания на защитную одежду. Ранее были предприняты шаги по созданию защитной одежды из новых материалов для специалистов микробиологических лабораторий (костюм Кварц, одноразовые костюмы, выполненные из разных материалов, др.), использованию уже имеющейся на рынке защитной одежды фирмы Du Pont (Tyvek, Tychem), предназначенной для защиты работника от химических агрессивных жидкостей (например, кислот, щелочей).

Специалисты ООО «Лаборатория Технологической Одежды» (LAMSYSTEMS), занимающиеся разработкой конструкторских решений и подготовкой к серийному выпуску комплектов защитной одежды нового поколения (одноразового и многоразового применения), разработали модели защитной одежды с использованием новых тканей для работы с микроорганизмами I-IV группы патогенности. Комплекты создавались с учетом требований к защитной одежде, регламентированных действующими санитарными правилами [1]. На момент создания первых противочумных костюмов, аналогов современных, в силу технологий того времени, не было уделено внимание такому параметру как размер пор ткани. В действительности размер пор хлопчатобумажных тканей (бязи), применяемых сегодня в качестве основного материала для противочумных костюмов, варьируется от 24 до 85 мкм (т.е. не является препятствием для проникновения микроорганизмов при попадании на него). При этом данный материал сам является источником образования частиц, к которым в свою очередь могут прикрепляться клетки микроорганизмов и рас-пространяться по воздушному пространству, что является одной из угроз для здоровья персонала работающего с ПБА, т.к. установлено, что частицы размером от 3 до 25 мкм способны переносить микроорганизмы [3]. Материалы таблицы № 1 наглядно демонстри-руют, что размеры клеток микроорганизмов значительно меньше, чем поры хлопковых тканей и, следовательно, могут беспрепятственно проникать в «подкостюмное простран-ство» через поры хлопчатобумажной ткани.

Таблица №1 – Размеры клеток микроорганизмов

Выбор материала

Современные комплекты защитной одежды должны отвечать общим медико-техническим требованиям нормативно-регламентирующих документов и соответствовать существующим стандартам, определяющим защитные свойства и уровень комфорта. На настоящий момент единого российского стандарта, определяющего требования к защит-ной одежде для работы в микробиологических лабораториях, в частности, с особо опасными инфекциями нет. Поэтому разработчики обращались к положениям ряда стандартов, касающихся вопросов определения защитных свойств ткани для изготовления защитной одежды. Выбор материала является одной из ключевых задач при производстве защитной одежды, поскольку от материала зависит не только качество защиты оператора при контакте с инфицированным биологическим материалом, но и самочувствие, работоспособность работника.

Работа над созданием современной защитной одежды для работы с микроорганизмами I-IV группы патогенности (опасности) была развернута по следующим направлениям: исследование эксплуатационных характеристик ткани (улучшенные барьерные свой-ства по отношению к проникновению микроорганизмов, жидкостей бытового и биологического происхождения, механическому воздействию, износостойкость) и костюма из нее.

Основные направления работы:

1. Подбор материалов для изготовления легкой, удобной и прочной защитной одежды для работы с микроорганизмами I-IV группы патогенности;
2. Анализ существующих критериев и методик оценки тканей для пошива защитной одежды,
3. Апробация разработанных вариантов защитной одежды при работе с ПБА: эргонометрические характеристики, удобство в работе, устойчивость к дезобработке.

Разработчиками ООО «Лаборатория Технологической Одежды» основное внимание было уделено подбору качественного материала с высокими барьерными свойствами.

В качестве основного материала выбраны специализированные антистатические ткани из микрофиломентных нитей (100% полиэфир с добавлением антистатической нити) с отделкой АКВО (антимикробная крове- и водоотталкивающая отделка). Антистатические свойства костюмов из данной ткани снижают вероятность возникновения статического электричества при работе с современными приборами.

В качестве основной отделки применяется АКВО — это специальная отделка, ко-торая обеспечивает тканям отличные кровеводоотталкивающие и пятнозащитные свойст-ва, а также защиту от брызг и грязи. Интересен принцип действия данной отделки: вокруг каждого волокна создается невидимая глазу защитная оболочка на молекулярном уровне. Она не позволяет волокну впитывать влагу и притягивать частички пыли и грязи. Чем плотнее поверхность ткани, тем лучше защита. Поскольку покрытие воздействует на каж-дое волокно оно не «запечатывает» ткань, позволяя ей дышать, предотвращает возмож-ность образования «прелостей», гнилостных участков, бактериальных скоплений. Отделка АКВО не имеет цвета, запаха и неопределима на ощупь, минимизирует поверхностное трение, увеличивая срок службы ткани, не влияет на выцветание рисунка, выдерживает любые режимы автоклавирования и стирок, химчистку; глажение ткани со средней темпе-ратурой лишь оптимизирует свойства защитного покрытия. Пролитая на поверхность тка-ни жидкость, скатывается в капельку и легко удаляется движением руки. Уход за реко-мендуемой тканью намного легче, чем за обычной тканью, а защитная одежда не теряет способности «дышать».

Нормативные документы и методики испытаний

Работа по проверке физических свойств материалов, подобранных специалистами ООО «Лаборатория Технологической Одежды», проводилась испытательным лабораторным центром ФГУ «НИИ ФХМ» ФМБА России.

Для выбора и утверждения методик испытания ткани были использованы следующие нормативные документы (стандарты):

1. ЕН ИСО 22612 (оценка микробной проницаемости в сухом состоянии).
   Примечание - Стандарт определяет максимально допустимое значение на уровне 300 КОЕ.
2. ЕН ИСО 11737-1 (оценка микробной чистоты изделия).
   Примечание
   Стандарт ЕН ИСО 11737-1 не устанавливает конкретного метода испытаний, но устанавливает требования к методам испытаний и испытательным устройствам. Требования стандарта ЕН ИСО 11737-1 должны быть такими, чтобы различные методы испытаний, разработанные в соответствии с данным стандартом, давали сопоставимые результаты. Результат должен быть выражен в КОЕ/100 см.
3. ИСО 9073-10 (оценка чистоты в части инородных частиц изделия).
   Примечание.
   Международный стандарт ИСО 9073-10 предусматривает проведение испытаний в ламинарном шкафу. Важно подтвердить, что ламинарный поток сохраняется в том случае, когда оборудование, необходимое для проведения испытаний, располагается в шкафу.
   В настоящем стандарте применяют нижеследующие специальные поправки для оценива-ния чистоты в части инородных частиц.В данной процедуре не делают различия между частицами и корпией в период проведения процедуры, поэтому она включает в себя оба компонента: должны быть подсчитаны час-тицы размером от 3 до 25 мкм.
   Считается, что частицы размером от 3 до 25 мкм способны переносить микроорганиз-мы: - число частиц, подсчитанное с пошаговым интервалом 30, 60 и 90 с, суммируется для определения содержания частиц (РМ): РМ=С30 + С30 + С90.
   Результат испытаний должен быть представлен в виде индекса содержания частиц (Число дюймов в минуту), выраженного десятичным логарифмом от содержания частиц.
4. ИСО 9073-10 (оценка пылеворсоотделения изделия, испытание проводится с использованием ламинарного шкафа). Для оценивания пылеворсоотделения изделие должно быть испытано в соответствии со стандартом ИСО 9073-10.
   Примечание
   Международный стандарт ИСО 9073-10 предусматривает проведение испы-таний в ламинарном шкафу. Важно подтвердить, что ламинарный поток сохраняется в том случае, когда оборудование, необходимое для проведения испытаний, располагается в шкафу. Результат испытания, т.е. коэффициент пылеворсоотделения, должен быть подсчитан для частиц размером от 3 до 25 мкм и представлен в виде десятичного логарифма от полученного значения.
   Примечание
   Считается, что частицы размером от 3 до 25 мкм способны переносить микроорганизмы.
5. ЕН 20811 (оценка водоупорности изделия)
   Для оценивания водоупорности изделие должно быть испытано в соответствии со стандартом ЕН 20811. Применяют следующие специальные поправки к процедуре, изложенной в стандарте ЕН 20811, для использования ее в настоящем стандарте:
   a) площадь испытаний должна составлять 100 см²;
   b) скорость увеличения давления воды должна составлять (10,0±0,5) см/мин;
   c) сторона изделия, находящаяся в контакте с испытательной жидкостью, должна быть внешней стороной.
6. ЕН ИСО 13938-1 (оценка прочности на разрыв изделия).
   Примечания.
   1. Условия, в которых проводятся испытания, должны быть приведены в протоколе испытаний.
   2. Если существуют различия в результатах испытаний двух сторон материала, то должны быть проведены испытания обеих сторон и результаты должны быть отражены в протоколе.
7. ЕН 29073-3 (метод подготовки образцов к проведению испытаний во влажном со-стоянии). Примечания.
   1. Условия, в которых проводятся испытания, должны быть приведены в протоколе испы-таний.
   2. Если существуют различия в результатах испытаний двух сторон материала, то должны быть проведены испытания обеих сторон и результаты должны быть отражены в протоколе
8. ЕН 29073-3 (оценка прочности на растяжение изделия в сухом состоянии в продольном и поперечном направлениях).
9. Метод испытаний для оценивания впитываемости:
   а)в качестве испытательной жидкости используют дистиллированную или деионизиро-ванную воду;
   б) результаты должны быть выражены в процентном содержании стекшей жидкости (%RO) и процентном содержании удержанной жидкости (% Retention), вычисленной сле-дующим образом: % Retention=10-%RO, где % Retention – процентное содержание жидкости, удержанной материалом.
10. ISO 22612:2005 «Одежда для защиты от носителей инфекции. Метод испытания для определения устойчивости к проникновению сухих бактериальных сред»
11. ISO 22610:2006 «Хирургические простыни, халаты и костюмы для чистых помеще-ний для пациентов, медицинского персонала и оборудования, используемые как медицин-ские изделия. Метод испытания для определения устойчивости к проникновению влаж-ных бактериальных сред».

Результаты
Тестирование ткани Результаты тестирования ткани из микрофиломентных нитей приведены в таблице №2. Исследования проницаемости ткани проводили с использованием микроорганизмов, перечень которых дан в таблице №1.

Таблица №2 – Результаты испытания образцов ткани из микрофиломентных нитей

В соответствии с требованиями стандартов EN ISO 22612:2005 и EN ISO 22610:2006 проведена оценка микробной проницаемости выбранной ткани в сухом и во влажном состоянии. Выявлено: полученный при испытании показатель «микробная проницаемость ткани в сухом состоянии» равен 154 КОЕ, что укладывается в допустимые стандартом значения (до 300 КОЕ). Референтное значение показателя «микробной проницаемости во влажном виде» составляет ≥2,8, полученное при испытании ткани – 2,9, что также соответствует допустимым значениям. Проведена оценка микробной чистоты изделия, чистоты в части инородных частиц изделия, пылеворсоотделения, водоупорности прочности на разрыв в сухом и во влажном состоянии, прочности на растяжение в сухом и во влажном состоянии. Результаты испытаний, представленные в таблице №2, свидетельствуют, что все изученные характеристики ткани из микрофиломентных нитей (100% полиэфир с добавлением антистатической нити) с отделкой АКВО отвечают требованиям стандартов по испытанию тканей. Это позволило перейти к этапу изготовления комплектов защитной одежды для работников микробиологических лабораторий и их тестированию.

Испытание комплектов защитной одежды
Пошив любой модели начинается с подбора тканей с учетом специфики работы.

Исходя из требований потребителя, обращают внимание на:

1. Долговечность, крепость материалов и надежность в носке. Срок службы зависит от интенсивности эксплуатации и обработки изделий, но не должен превышать 50 (пятидесяти) циклов «дезинфекция+стирка+автоклавирование». После 50 (пятиде-сяти) циклов изделия должны быть проверены на сохранение барьерных свойств в аккредитованной лаборатории.
2. Для одежды, которая применяется в сложном производственном процессе, ткань должна быть прочной на разрыв, нити для швов - термостойкие или армированные.
3. Климатическое соответствие. Весь комплект защитной одежды должен соответст-вовать условиям климата и сезону.
4. Полное соответствие профессиональной области и специфике работы. Защитная одежда должна быть эргономичной и удобной в процессе носки. Для каждой про-фессиональной области применения учитывается покрой костюма, декорирование, количество карманов, варианты застежек и др.
5. Способность к ремонту и надежность. Защитная одежда должна хорошо восстанав-ливаться, быть устойчивой к усадке или стирке
6. Степень гигиеничности. Защитная одежда должна обязательно быть воздухопроницаемой и гигроскопичной. От этого зависит комфорт во время работы и сохранность здоровья работника.
7. Эстетичность внешнего вида одежды.
   Изделия для работы с патогенами I-IV групп должны быть устойчивыми:
   • к проникновению микроорганизмов (бактерий, вирусов, грибов);
   • к проникновению жидкостей бытового и биологического происхождения (вода, кровь, йод и др.);
   • к стиркам, воздействию растворов дезинфектантов и автоклавированию;
   • ко всем видам механического воздействия.

В основу работы над изделиями был положен принцип непосредственного участия исследователей в создании защитной одежды нового поколения. Сотрудничество со спе-циалистами учреждений Роспотребнадзора (Управлений, Центров гигиены и эпидемиоло-гии, РосНИПЧИ «Микроб», Волгоградского научно-исследовательского противочумного института, ФБУН «ГНЦ ПМБ», противочумных станций), федеральных государственных учреждений науки, научно-исследовательских институтов РАМН, профильных научно-исследовательских институтов России приблизило теоретические разработки конструкто-ров защитной одежды к исследованию в лабораторных условиях. Практическое испыта-ние макетных образцов комплектов защитной одежды позволило разработчикам, исполь-зуя замечания и рекомендации, оперативно проводить доработку изделий, тем самым приблизить их к условиям эксплуатации при выполнении конкретного типа работ в лаборатории.

В РосНИПЧИ «Микроб» проведено тестирование комплектов защитной одежды, изготовленных из ткани из микрофиломентных нитей, при выполнении различных видов работ в лаборатории. В первую очередь внимание уделялось удобству предложенных комплектов, состоящих традиционно из халата и шапочки, или комбинезонов, ранее не имевших использования в качестве защитной одежды для работы с ПБА в микробиологи-ческих лабораториях. Были сделаны замечания по отдельным элементам кроя и фасона халата, которые в ходе испытаний устранены. В результате взаимодействия сторон (раз-работчика и потребителя) созданы комплекты защитной одежды из современного мате-риала с использованием ряда новых деталей (например, эластичные манжеты и ворот, обеспечивающие плотное прилегание халата и облегчающие его надевание и снятие), отвечающие требованиям санитарных правил [1] по защите сотрудника при работе с ПБА.

Проведенная апробация в условиях лаборатории показала, что по физиолого-гигиеническим требованиям комплекты защитной одежды из новой ткани обеспечивают создание комфортного микроклимата пододежного пространства (температура, влажность, паро-, воздухопроницаемости) при температуре в помещении не выше 23-25 ◦С, что соответствует Санитарным правилам и нормам СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений"

В соответствии с требованиями санитарных правил комплекты защитной одежды после окончания работ с ПБА подвергали обеззараживанию погружением в дезраствор (3% раствор хлорамина, 3% раствор перекиси водорода с 0,5% моющего средства) и последующей стирке. Визуально элементы комплектов не изменили первоначального вида после 3-4 обработок.

ФКУЗ Волгоградский научно-исследовательский противочумный институт Роспот-ребнадзора прицельно провел тестирование изделий из микрофиломентных нитей на оп-ределение устойчивости костюмных тканей и сохранение свойств материала (целостности материала), исправности фурнитуры (молнии, кнопок) после воздействия на них различ-ных дезинфектантов и различных способов обработки.

Результаты представлены в Таблице № 3 и свидетельствуют о сохранении свойств выбранных тканей при воздействии на них указанных дезинфицирующих средств и мето-дов обеззараживания.

Специалисты ООО «Лаборатория Технологической Одежды», опираясь на методы ФКУЗ Волгоградский научно-исследовательский противочумный институт Роспотребнад-зора, провели дополнительные аналогичные испытания материала и фурнитуры на устой-чивость к указанным в Таблице №3 способам обработки, в результате которых было вы-явлено, что ткань и фурнитура не меняют свои первоначальные свойства после 50 циклов обработки.

Таблица № 3 – Способы дезинфекционной обработки

В результате проведенной работы и с учетом полученных рекомендаций был изготовлен комплект защитной одежды (капюшон, шапочка, халат, комбинезон) из материалов нового поколения для работы в микробиологической лаборатории с микроорганизмами I-IV группы патогенности, прототипом которых явился противочумный костюм (рисунки 1 и 2).

Выводы

1. Проведена проверка свойств ткани из непрерывных микрофиломентных нитей с заданными барьерными свойствами и отсутствием пылеворсоотделения в соответ-ствии с требованиями стандартов. Выбранный материал по изученным параметрам соответствует требованиям стандарта ISO 22612:2005 «Одежда для защиты от но-сителей инфекции» и может быть использован для изготовления многоразовой одежды по типу противочумного костюма.
2. Улучшена модель «противочумного» халата: используются кнопки для фик-сации ворота и пол халата; манжеты рукавов и ворот выполнены из эластичного безворсового материала, устойчивого к воздействию высоких температур (автокла-вированию) и табельных дезсредств.
3. Созданный комплект защитной одежды из ткани из непрерывных микрофи-ломентных нитей с заданными барьерными свойствами и отсутствием пылеворсо-отделения отвечает санитарно-гигиеническим требованиям при условии проведе-ния работы с ПБА в помещении с температурой 23-25 ◦С, что соответствует Сани-тарным правилам и нормам СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений".
4. Выбранная ткань выдерживает многократные обработки автоклавированием или замачиванием в растворах дезинфектантов, сохраняя первоначальный вид и барьерные свойства, и может использоваться для изготовления комплектов защит-ной одежды для работы в микробиологической лаборатории с микроорганизмами I-IV группы патогенности.

Список литературы:

1. Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп патогенности (опасности). Санитарно-эпидемиологические правила. СП 1.2.1285-03. - М.: Госсанэпиднадзор России, 2003. - 82 с.
2. Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасно-сти) и возбудителями паразитарных болезней. Санитарно-эпидемиологические правила СП 1.3.2322-08.- М.: Роспотребнадзор, 2008. - 76 с.
3. Буянов В.В., Супрун И.П. Средства индивидуальной защиты для работ в микро-биологических и вирусологических лабораториях. Черноголовка, 2001. - 324 с.