اتاق تمیز

اتاق تمیز یا کلین روم یکی از نیازهای اساسی صنایعی است که در آن بهداشت در سطوح بسیار بالا در نظر گرفته می شود. در این اتاق تجهیزات تهویه به صورتی استفاده می شوند که محیط را عاری از هر گونه میکروب و ذرات مضر کنند. اگر قصد استفاده از اتاق تمیز را دارید، مطلب پیش رو را برای شما آماده کرده ایم تا اطلاعات کامل در این زمینه را کسب کنید.

اتاق تمیز چیست

نخست بهتر است بررسی کنیم که كلين روم چيست و چرا این نام برای آن انتخاب شده است. اتاق تمیز یک محیط کنترل شده است که برای به حداقل رساندن آلودگی ناشی از ذرات، گرد و غبار، میکروب ها و سایر ناخالصی ها طراحی شده است. این اتاق ‌های تخصصی در صنایعی که حتی کوچک ‌ترین آلاینده‌ ها می ‌توانند کیفیت و عملکرد محصولات را به خطر بیندازند، مانند تولید نیمه‌رسانا، داروسازی، بیوتکنولوژی، هوافضا و اپتیک بسیار مهم هستند.

هدف اصلی یک اتاق تمیز حفظ سطح ثابتی از تمیزی با کنترل عواملی مانند کیفیت هوا، دما، رطوبت و فشار است. این امر از طریق ترکیبی از سیستم های پیشرفته فیلتراسیون، تکنیک های گردش هوا و پروتکل های سختگیرانه برای پرسنل و تجهیزاتی که وارد فضا می شوند به دست می آید.

اتاق تمیز اصولا به محیطی گفته می‌شود که جهت تولید یا تحقیقات علمی و صنعتی در آن فعالیت‌هایی صورت می‌گیرد و در این محیط مقدار آلاینده‌های زیست‌محیطی بسیار پایین‌تر از حد معمول فضای یک محیط بسته است. آلاینده‌های معمول عبارتند از: گرد و غبار، میکروبهای معلق در فضا و بخار مایعات محیطی. به‌طور دقیق تر اتاق تمیز محیطی با آلایش کنترل شده ذرات معلق در فضاست که در هر متر مکعب آن تعداد معینی ذره موجود است. به‌طور مثال در ساختار تعریف شده در سازمان بین‌المللی استانداردسازی برای اتاق‌های تمیز تعداد کمتر از ۳۵ میلیون ذره در هر متر مکعب تشریح شده‌است

یکی از ویژگی های تعیین کننده اتاق تمیز طبقه بندی آن بر اساس تعداد و اندازه ذرات مجاز در هر حجم هوا است. این طبقه بندی معمولا توسط استانداردهای بین المللی مانند ISO 14644 یا استاندارد فدرال ایالات متحده ۲۰۹E تعیین می شود. اتاق‌ های تمیز به کلاس‌ های مختلف از کلاس ۱ (تمیزترین) تا کلاس ۹ (کم‌ترین تمیزترین) طبقه‌بندی می‌شوند که هر طبقه حداکثر تعداد مجاز ذرات را مشخص می‌کند.

اجزای کلیدی یک اتاق تمیز شامل فیلترهای هوای ذرات با راندمان بالا، فیلتر هپا (HEPA) یا هوای بسیار کم نفوذ (ULPA) است که ذرات معلق در هوا را حذف می کند و همچنین سیستم های جریان هوای آرام که توزیع یکنواخت هوای پاک را در سراسر اتاق تضمین می کند. علاوه بر این، کف‌ها، دیوارها، سقف ‌ها و وسایل تخصصی با استفاده از موادی ساخته می ‌شوند که به راحتی تمیز و نگهداری خواهند شد تا تولید ذرات را به حداقل برسانند. اتاق های تمیز معمولاً برای تولید مواد نیمه رسانا مانند ژرمانیوم، سیلیکون یا برای تولید لوازم فنی پزشکی و زمینه‌های دیگر که تولیدات مربوط به آن‌ها نیاز به محیطی کنترل شده دارند.

جریان هوای هدایت شده به داخل اتاق‌های تمیز توسط دستگاه مخصوص تصفیه و فیلتر می‌شوند و همچنین هوای داخل محیط به‌طور دائم در چرخش و تصفیه مجدد قرار می‌گیرد و توسط دستگاه‌های تمیزکننده ذرات هوابرد با اثر بر ذرات بسیار ریز میکرونی (HEPA) یا (ULPA) پردازش می‌شوند تا ذرات ایجاد شده در محیط اتاق تمیز در فیلترها تله شوند.

کارکنان از اتاق‌های تعویض لباس وارد اتاق تمیز می‌شوند و همواره از لباس‌های مخصوص و پوشیده مانند کلاه و ماسک و دستکش و روپوش و کفش ویژه و… بسته به کلاس‌بندی استفاده می‌کنند. حتی وسایل کار و دستگاه‌های موجود در اتاق تمیز نیز به شکلی طراحی شده‌اند تا کمترین تعداد ذرات معلق در هوا از نتیجه کارشان حاصل شود. قابل توجه‌است که اتاق تمیز محیط استریل نیست و الزاماً به دلیل تعداد کنترل شده ذرات معلق در هوای محیط، اتاق تمیز نامیده می‌شود. این ذرات توسط دستگاه شمارنده این ذرات قابل اندازه‌گیری هستند.

از نظر جریان هوا می‌توان اتاق‌های تمیز را به دودسته کلی تقسیم نمود:

• اتاق تمیز با جریان لامینار (یک سویه)
• اتاق تمیز با جریان غیر لامینار (غیر یک سویه)

انتخاب نوع جریان اتاق تمیز با توجه به کلاس اتاق تمیز و کاربرد اتاق تمیز مورد نظر صورت می‌گیرد. اتاق‌های تمیز با جریان لامینار یا یک سویه کلاس بالاتر و یا به عبارتی اتاق تمیز با درجه تمیزی بالاتری را فراهم می سازند در نتیجه در صنایع حساس تر به آلودگی‌های ذره‌ای و میکروبی از این نوع اتاق تمیز استفاده می نمایند.

برخی اتاق‌های تمیز دارای فشار مثبت هوا هستند و در این موارد در صورت وجود هرگونه درز و شیار در محیط اتاق تمیز به هوای بیرون، هوا از محیط اتاق تمیز خارج می‌شود و با این فشار مثبت هوا، از ورود هوای بیرون از این شیارها به داخل اتاق پیشگیری صورت می‌گیرد. برخی اتاق های تمیز نیز به دستگاه‌های ویژه کنترل رطوبت هوا مجهز هستند که تلاش می‌کنند تا در موارد مورد نیاز رطوبت محیط را پایین نگه دارند. اتاقهای تمیز در هر رده بنا بر تعریف اولیه و مشخص باید دما، رطوبت، فشار، ذرات معلق را پایش کنند.

رده بندی اتاق های تمیز

اتاق تمیز بر اساس تعداد و حجم ذرات معلق در هر واحد از هوا در کلاس‌های مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند. اعداد بزرگی مانند کلاس ۱۰۰ یا کلاس ۱۰۰۰ مربوط به سیستم آمریکایی رده‌بندی می‌باشند و اجازه حضور ذرات با سایز ۰٫۵ میکرومتر یا بزرگتر را در هر فوت مکعب نمی‌دهند. این نوع استاندارد آمریکایی اجازه درج بالاتر را می‌دهد پس می‌توان پیش‌بینی کرد که ممکن است کلاس ۲۰۰۰ نیز پدید آید. اعداد کوچک‌تر به سیستم بین‌المللی ایزو ۱-۱۴۶۶۴ مربوط می‌شوند که از سیستم لگاریتم اعشاری برای تعیین تعداد ذرات معلق در هوا استفاده می‌کنند که از پایه ۰٫۱ میکرومتر آغاز می‌شوند و برای نمونه اتاق تمیز کلاس ۵ در بیشترین تعداد مجازش دارای ۱۰۰٬۰۰۰ عدد ذره می‌باشد. هر دو این استانداردها یک رابطه معکوس دوطرفه بین تعداد و اندازه ذرات معلق در هوا ایجاد کرده‌اند. به همین دلیل هرگز چیزی به عنوان تعداد صفر ذره معلق در هوا نخواهیم داشت. در جداول مربوط به این استانداردها، خانه‌های خالی کاربردی نیستند و عدم وجود عدد در آن‌ها نمایانگر عدد صفر نیست.

قابل ذکر است که در یک اتاق معمولی (محیط خانه) در حدود یک میلیون ذره موجود است.

سیستم بین‌المللی ISO 14644

استاندارد اتاق تمیز ISO 14644 به‌طور عمومی مربوط به اتاق‌های تمیز می‌باشد. جدول زیر مبنای کلاس بندی در این استاندارد است.

Class	بیشترین ذرات معلق /m3 a						FED STD 209E معادل در استاندارد از رده خارج شده
	≥۰٫۱ µm	≥۰٫۲ µm	≥۰٫۳ µm	≥۰٫۵ µm	≥۱ µm	≥۵ µm
ISO 1	۱۰b	d	d	d	d	e
ISO 2	۱۰۰	۲۴b	۱۰b	d	d	e
ISO 3	۱,۰۰۰	۲۳۷	۱۰۲	۳۵b	d	e	Class 1
ISO 4	۱۰,۰۰۰	۲,۳۷۰	۱,۰۲۰	۳۵۲	۸۳b	e	Class 10
ISO 5	۱۰۰,۰۰۰	۲۳,۷۰۰	۱۰,۲۰۰	۳,۵۲۰	۸۳۲	d,e,f	Class 100
ISO 6	۱,۰۰۰,۰۰۰	۲۳۷,۰۰۰	۱۰۲,۰۰۰	۳۵,۲۰۰	۸,۳۲۰	۲۹۳	Class 1,000
ISO 7	c	c	c	۳۵۲,۰۰۰	۸۳,۲۰۰	۲,۹۳۰	Class 10,000
ISO 8	c	c	c	۳,۵۲۰,۰۰۰	۸۳۲,۰۰۰	۲۹,۳۰۰	Class 100,000
ISO 9	c	c	c	۳۵,۲۰۰,۰۰۰	۸,۳۲۰,۰۰۰	۲۹۳,۰۰۰	Room air

سیستم بین‌المللی BS

	حداکثر تعداد ذرات معلق در هر فوت مکعب
Class	≥۰٫۵ µm	≥۱ µm	≥۵ µm	≥۱۰ µm	≥۲۵ µm
Class 1	۳،۰۰۰
Class 2	۳۰۰،۰۰۰		۲،۰۰۰	۳۰
Class 3		۱،۰۰۰،۰۰۰	۲۰،۰۰۰	۴،۰۰۰	۳۰۰
Class 4			۲۰۰،۰۰۰	۴۰،۰۰۰	۴،۰۰۰

اتاق های تمیز و فضاهای کلاس بندی شده

اندازه گیری میزان ذرات معلق در هوا و همچنین باکتر های موجود در هوای محیط مبنا و اساس کنترل فضای تولید داروها مخصوصا داروهای استریل و همچنین برخی از مواد موثره بایوتک می باشد. بر مبنای میزان حداکثر موارد فوق الذکر در هوا می توان فضاها را با درجات مختلف تمیزی تقسیم بندی کرد. به این عمل طبقه بندی یا classification می گویند. برای طبقه بندی فضا ها سیستم های مشابه بسیاری وجود دارند در اینجا به انها اشاره ای می کنیم.

یکی از استانداردهایی که برای طبقه بندی فضاها از آن استفاده می شود استاندارد EMEA است که واژه گرید برای دسته بندی استفاده می کند. این شماره گذاری با شمار گذاری استاندارد ISO مطابقت دارد. بنابر این اتاق تمیز گرید ۷ (Grade 7) با اتاق تمیز ISO 7 مطابقت دارد. ستاندارد های اروپایی و همچنین ISPE برای یکسان سازی طبقه بندی فضا ها از کلاس بندی (A,B,C,D) استفاده می کند که در جدول بالا آورده شده است.

به جهت تامین کلاس مورد نیاز در فضای کلین روم طراح ها از قانون شصت در تهویه استفاده می کنند. البته ناگفته نماند که طراحان نام آشنا از این روش تنها برای طراحی در فاز پایه استفاده می کنند. در طراحی سیستم تهویه اتاق تمیز باید به رابطه بین عدد تعویض هوا، نرخ تهویه، نرخ ذرات در فضا و همچنین ریکاوری از حالت رست کلین روم به حالت در حال کار توجه کرد. البته که نرخ عدد تعویض هوا در اتاق تمیز و رسیدن به کلاس مورد نظر بسیار مهم است ولی باید به قابلیت فضا جهت رسیدن از حالت خارج از پارامترهای مورد نظر به فضای تمیز نیز توجه کرد. به عنوان مثال سایز اتاق جهت انتخاب عدد تعویض هوا بسیار پارامتر مهمی است یعنی اگر فضای اتاق کلین روم کوچک باشد برای رسیدن به پارامترهای مورد نظر تمیزی نیاز به عدد تعویض هوای کمتری هست یا در حالتی که فضا بزرگ است. انتخاب درست عدد تعویض هوا در اتاق تمیز در میزان و نرخ ذرات معلق در هوا تاثیری نمی گذارد و فقط در هزینه های ایجادی و نگهداری اتاق تمیز تاثیر می گذارد.

نرخ تولید ذره در کلین روم ها

یکی از مواردی که در اتاقهای تمیز و رسیدن به کلاس مورد نظر باید مد نظر قرارداد نرخ تولید ذرات (PGR) است. یعنی اینکه با توجه به اینکه چه نوع فرآیند یا رفت و آمد در داخل فضا در حال انجام است این عدد مشخص می گردد که باید در طراحی سیستم تهویه اتاق تمیز مورد توجه قرار گیرد. این اعداد از طریق اندازه گیری های انجام شده در گذشته و در فرآیندهای مشابه تعیین شده اند و می توان از آنها در طراحی سیستم تهویه اتاق تمیز استفاده کرد. ماشین آلات به عنوان اولین و افراد به عنوان دومین منبع تولید ذرات در داخل کلین روم مورد شناخته می شوند.

نرخ تهویه موثر (Effective ventilation Ratio)

ارتباط بین عدد تعویض هوا، محل نصب دریچه های ورود و خروج هوا، استفاده از ترمینالهای توضیع هوا و فیلتراسیون در اتاق های تمیز و همچنین محل قرارگیری منابع تولید ذرات در کلین روم ها در مفهومی به نام نرخ تهویه موثر مورد سنجش قرار می گیرد. مقایسه بین نرخ تاثیر در طراحی های طراح های به نام نشلن میدهد که محل صحیح قرارگیری دریچه های ورود و خروج هوا و فیلتراسیون موثر از مهمترین عوامل در رسیدن به نرخ تاثیر بالاتر در طراحی های اتاق های تمیز است. استفاده از نرخ موثر بالا در طراحی تهویه می تواند جایگزین استفاده از عدد تعویض هوای بالا باشد که به صورت سنتی در طراحی ها مورد استفاده قرار می گیرد.

تاثیر هودهای UFH (Unidirectional Flow Hood) بر عدد تعویض هوا در اتاق تمیز

در طراحی اتاق های تمیز یکی از مواردی که به تاثیر آنها بر طراحی می بایستی توجه کرد دستگاه های UFH است. همواره هوایی که از هودها به داخل اتاق تمیز جریان پیدا می کند از هوایی که در داخل فضای کلین روم است تمیزتر است. هوایی که از همو خارج می شود می تواند در کاهش ذرات معلق موجود در هوا به سیستم تهویه اتاق تمیز کمک کند. همچنین این دستگاه ها می توانند به فرآیند رسیدن به پارامترهای مورد نظر در تمیزی هوا کمک کنند. البته نباید که جریان هوای هودها در محاسبه عدد تعویض هوا در نظر گرفت چرا که هوای تمیز هودها به صورت منطقه ای بوده و فقط فضای اطراف هود را تحت تاثیر قرار می دهد و جایگزین عدد تعویض هوا نیست.

کاربرد اتاق تمیز

Cleanroom در صنایع بسیاری کاربرد دارد که در آن ها عدم وجود ذرات و بهداشت در اولویت قرار دارند. در ادامه این صنایع را نام می بریم.

داروسازی و بیوتکنولوژی

اتاق های تمیز نقش مهمی در صنایع دارویی و بیوتکنولوژی ایفا کرده و از تولید استریل داروها، واکسن ها و سایر محصولات پزشکی اطمینان حاصل می کنند. محیط کنترل شده از آلودگی هایی که می تواند ایمنی و کارایی داروها را به خطر بیندازد، جلوگیری می کند. در بیوتکنولوژی، اتاق‌ های تمیز برای تولید مواد بیولوژیک مانند آنتی ‌بادی ‌های مونوکلونال و ژن‌درمانی ضروری هستند.

میکروالکترونیک و نیمه هادی ها

صنایع میکروالکترونیک و نیمه هادی ها برای تولید مدارهای مجتمع، ریزتراشه ها و سایر قطعات الکترونیکی به محیط های فوق العاده تمیز نیاز دارند. حتی ذرات میکروسکوپی نیز می توانند منجر به نقص در این دستگاه های بسیار حساس شوند. اتاق های تمیز با کیفیت هوا و سطوح ذرات کنترل شده برای اطمینان از قابلیت اطمینان و عملکرد محصولات الکترونیکی ضروری هستند.

دستگاه های پزشکی

اتاق های تمیز به طور گسترده ای در تولید وسایل پزشکی استفاده می شود، از ابزار ساده گرفته تا ایمپلنت های پیچیده. حفظ نظافت در حین ساخت برای جلوگیری از آلودگی هایی که می تواند به بیماران آسیب برساند یا عملکرد دستگاه های پزشکی را به خطر بیندازد، بسیار مهم است. استانداردهای اتاق تمیز تضمین می کند که دستگاه های پزشکی الزامات نظارتی را برای ایمنی و کیفیت رعایت می کنند.

اپتیک و فوتونیک

اتاق های تمیز برای ساخت اجزای نوری مانند لنزها، آینه ها و دستگاه های فوتونیک ضروری هستند. حتی ذرات ریز می توانند سطوح نوری را تخریب کنند یا در عملکرد سیستم های نوری اختلال ایجاد کنند. امکانات کلین روم محیط کنترل شده لازم برای تولید محصولات نوری باکیفیت مورد استفاده در کاربردهای مختلف از جمله مخابرات، تصویربرداری و سیستم های لیزری را فراهم می کند.

تحقیقات زیست پزشکی

اتاق های تمیز به طور گسترده در آزمایشگاه های تحقیقاتی زیست پزشکی برای انجام آزمایش های مربوط به کشت سلولی، مهندسی بافت و مهندسی ژنتیک استفاده می شود. این محیط ‌های کنترل ‌شده به حفظ شرایط استریل لازم برای کشت سلولی و بافتی و همچنین برای جابجایی نمونه‌ های بیولوژیکی بدون آلودگی کمک می ‌کنند. اتاق های تمیز همچنین از فعالیت های تحقیقاتی در زمینه هایی مانند میکروبیولوژی، ایمونولوژی و زیست شناسی مولکولی پشتیبانی می کند.

غذا و آشامیدنی

در صنعت غذا و نوشیدنی، اتاق های تمیز برای تولید محصولات استریل و فاسد شدنی مانند لبنیات، نوشیدنی ها و مکمل های غذایی با درجه دارویی استفاده می شود. این محیط‌ ها به جلوگیری از آلودگی میکروبی در طول پردازش و بسته‌بندی مواد غذایی کمک کرده و ایمنی محصول را تضمین می‌کنند و عمر مفید را افزایش می ‌دهند. اتاق های تمیز همچنین برای فعالیت های تحقیق و توسعه با هدف توسعه محصولات غذایی و فرمولاسیون های جدید استفاده می شود.