Arbeitsschutz

Sicherheit geht vor!

Wägen toxischer, pulverförmiger Substanzen im Labor

Dr. Thomas Pertsch, Göttingen

Aktive Forschung und Entwicklung in der pharmazeutischen und chemischen Industrie bescheren Patienten immer effektivere Medikamente und Zubereitungen. Die neuen Arzneien besitzen eine bessere und länger anhaltende Wirksamkeit bei gleichzeitig verringerter Dosis. Zugleich bedeutet dieser Vorteil aber auch für Forscher und Labormitarbeiter eine zunehmende Gefährdung im täglichen Umgang mit hochwirksamen bzw. gesundheitsgefährdenden Substanzen. Von diesen Stoffen können luftgetragene Partikel freigesetzt werden, die oft kleiner als 10 µm sind. Durch Inhalation gelangen diese Feinstäube in die Lunge und gehen von dort schnell in die Blutbahn über.

Neben der Aufnahme über den Verdauungstrakt, die bei Probenverschleppung oder nicht sorgfältigem Arbeiten eine große Rolle spielt, sind zwei weitere Wege der Aufnahme relevant: Der Hautkontakt, der durch die Verwendung organischer Lösemittel verstärkt wird sowie die Aufnahme über die Schleimhäute.

Besonders gefährdend: Das Wägen toxischer und hochwirksamer Substanzen

Insbesondere der Wägeprozess hochwirksamer Substanzen oder toxischer Chemikalien stellt eine Gefährdung dar. Dabei werden die Substanzen offen gehandhabt, z.B. mit einem Spatel aus ihrem Behältnis entnommen, in ein Wägeschiffchen auf der Waage zu Bestimmung genauester Mengen eingebracht und anschließend gegebenenfalls in ein anderes Behältnis umgefüllt. Auf diesem Weg können Partikel jederzeit aus der Substanzmenge entweichen und luftgetragen zum Laboranten gelangen. Elektrostatische Aufladung, die bei feinen Pulvern aufgrund äußerer Einflüsse (z.B. trockener Luft, Kleidung des Laborpersonals, Fußböden usw.) und innerer Reibung in der Substanz nie auszuschließen ist, begünstigt darüber hinaus ein Zerstäuben der Substanzen. Die Herausforderung beim Wiegen liegt deshalb darin, ein möglichst sicheres Arbeitsumfeld für den Labormitarbeiter zu schaffen und zugleich ein effektives und ergonomisches Arbeiten möglichst wenig einzuschränken.
Zum Schutz der Labormitarbeiter werden häufig Laborabzüge verwendet. Diese bieten einen belüfteten Raum für das Arbeiten mit toxischen Dämpfen. Durch die Arbeitsöffnung tritt ein gerichteter Luftstrom ein, der Dämpfe aus dem Abzug durch ein Filtersystem abzieht. Grundsätzlich können Laborabzüge, bei ausreichend hoher Luftgeschwindigkeit, auch luftgetragene Partikel entfernen, allerdings besteht hier ein entscheidender Nachteil darin, dass die gerichtete Luftströmung in der Regel nicht als laminar, also frei von Turbulenzen, bezeichnet werden kann. Dies können nur große mikrobiologische, kosten- und wartungsintensive Sicherheitswerkbänke leisten. Dagegen entstehen in Laborabzügen bei der alltäglichen Arbeit mit anorganischen und organischen Stoffen Verwirbelungen und Querströmungen. Die auftretenden Luftturbulenzen können das „Mikroklima“ im Windschutz einer hochauflösenden Waage empfindlich stören und auf die Qualität der Wägeergebnisse deutlich Einfluss nehmen. Eindrücklich gewarnt wird allerdings davor, die beim hochgenauen Wägen störende Luftströmung in dem Abzug während des Wägens abzustellen, da der Personenschutz dann nicht mehr gewährleistet ist.

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Darüber hinaus sind Laborabzüge aus ergonomischer Sicht für das Arbeiten mit hochauflösenden Waagen wenig geeignet. Sie sind von ihren Abmessungen überdimensioniert und die vertikale Anordnung der Frontscheibe ermöglicht nicht immer die optimale Sicht auf die Waage und ihr direktes Umfeld. Dies ist insbesondere beim Arbeiten mit allerkleinsten, aber hochwirksamen Probenmengen hinderlich. Ein ganz wesentlicher Nachteil ist, dass das Filtersystem direkt in Verbindung (in der Regel oberhalb) mit der Abzugkammer steht. Vibrationen vom Ventilator werden auf den Abzug übertragen und können Einfluss auf die Analysenwaage bzw. die Wägeergebnisse haben.

Zwei Probleme – eine Lösung

Speziell für das Wägen toxischer oder hochwirksamer Substanzen entwickelte Sartorius die Sicherheitswägekabinen SWC, die auf die speziellen Sartorius Laborwaagenmodelle abgestimmt sind. Besondere Aufmerksamkeit galt dabei der Luftströmung, die zur Gewährleistung des Personenschutzes eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit nicht unterschreiten, aber auch nicht überschreiten darf, um eine einwandfreie Messfunktionalität der Waage zu gewährleisten. Dieser Aspekt wurde bei der Sicherheitswägekabine SWC sorgsam berücksichtigt – Personenschutz und hochpräzises Wägen sind damit perfekt kombiniert.

Doch die SWC-Sicherheitswägekabinen überzeugen noch durch weitere Vorteile: Die mechanisch sehr stabile Konstruktion aus 10 mm Acrylglas bietet eine perfekte Sicht auf die Waage und erlaubt durch die abgewinkelte Frontscheibe auch ein Arbeiten im Stehen mit Aufsicht von oben. Das ergonomische Design erlaubt es, eine Laborwaage – auch bei Mikromengen – ohne Einschränkungen zu bedienen. Die aerodynamische Luftleitvorrichtung, die den Luftstrom in die Sicherheitswägekabine leitet, erleichtert zudem das Arbeiten, da der Arm beim Hantieren mit kleinsten Proben dort bequem abgestützt werden kann.

Die Wägekabine kann gereinigt und dekontaminiert werden, ohne dabei den Sicherheitsbereich öffnen zu müssen. Alle internen Teile der Kabine lassen sich von außen durch die Frontöffnung erreichen. Durch die Abfallentsorgungsöffnung können kontaminierte Reinigungstücher sicher entsorgt werden.

Stabilität und Vibrationsfreiheit – die Garantie für beste Wägeergebnisse

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Sicherheitswägekabine ist die Entkopplung der Filtereinheit von der Kabine; eine direkt mit der Kabine verbundene Filtereinheit beeinflusst in der Regel die Waage bzw. die Wägeergebnisse durch den integrierten Lüfter und die daraus folgenden Vibrationen. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass die Filtereinheit separat von der Kabine aufgestellt wird.

Die Grundplatte der Kabine ist aus Granit und sorgt für Stabilität und zusätzliche Schwingungsdämpfung. Auf dem schwarzen Untergrund erkennt der Anwender zudem feinste Verschüttungen von kleinsten Pulvermengen.

Das Filtersystem beinhaltet einen HEPA-Filter mit einem Rückhaltegrad besser als 99,995 %. Durch das einfache „Bag in Bag out“-System kann der Filter schnell und kontaminationsfrei gewechselt werden. Die Einheit verfügt über eine Kontrolle des konstanten Luftstroms und der Filterbeladung. Bei Unterschreitung der minimal zulässigen Einströmgeschwindigkeit, die durch zwei Sensoren an der Frontöffnung der Kabine gemessen wird, wird ein optischer und akustischer Alarm ausgelöst. Mit der Audit-trail Funktion des Alarmsystems lassen sich alle Zeitpunkte einer Fehlbedienung des Systems sicher und nachvollziehbar dokumentieren.


Sicher mit Nachweis

Um sowohl dem Benutzer als auch der Sicherheitsabteilung Informationen über ein nachvollziehbares Leistungsniveau an die Hand zu geben, wurde in Übereinstimmung mit den Testprinzipien gemäß BS EN 689 ein Testprotokoll entwickelt. Benutzer, die keine Erfahrung mit dem Wägevorgang, aber eine kurze Schulung über den sicheren Umgang mit gesundheitsgefährdenden Stoffen und über sichere Wägetechniken erhalten hatten, mussten im Test 20 Proben mit einem Gewicht von je ein Gramm wiegen. Als Testmaterial wurde ersatzweise Naproxen-Natrium (Surrogatsubstanz) verwendet – eine Substanz mit der sich sämtliche Containment-Systeme sehr wirksam erproben lassen. Aufgrund seiner kristallinen Struktur und seiner elektrostatischen Eigenschaften wird Naproxen-Natrium sehr leicht durch die Luft übertragen, so dass sich eine Kontamination problemlos nachweisen lässt. Zudem ist Naproxen-Natrium in ausgesprochen geringen Konzentrationen (0,25 ng je Probe) nachweisbar. Die Testergebnisse zeigten, dass mit den geschlossenen Systemen der SWC-Modelle beim Verwiegen von Grammmengen des Arzneimittels Naproxen-Natrium eine Expositionskontrolle von 32 ng/m³ oder besser erzielt werden können.

Flexible Lösungen durch verschiedene Größen

Sartorius Sicherheitswägekabinen SWC werden in vier unterschiedlichen Abmessungen angeboten. Damit erhält der Anwender eine große Flexibilität hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Laborplatzes und der wägetechnischen Ausgestaltung des Arbeitsplatzes. Darüber hinaus stellen die Sicherheitswägekabine aber auch eine mobile Lösung dar, da sie – falls erforderlich – ohne größeren Aufwand an einem anderen Ort aufgestellt werden kann.

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