ข้อกำหนดในการรักษาความสะอาดสำหรับห้องปลอดเชื้อมีอะไรบ้าง?

ห้องปลอดเชื้อ หรือที่เรียกว่าห้องปราศจากฝุ่น ใช้สำหรับกำจัดมลพิษ เช่น ฝุ่นละออง อากาศเสีย และแบคทีเรียในอากาศภายในพื้นที่ที่กำหนด และควบคุมอุณหภูมิ ความสะอาด ความดันอากาศ ความเร็วและการกระจายลม เสียง การสั่นสะเทือน แสงสว่าง และไฟฟ้าสถิตภายในห้องให้อยู่ในขอบเขตที่กำหนด ต่อไปนี้จะอธิบายถึงเงื่อนไขที่จำเป็น 4 ประการสำหรับการบรรลุข้อกำหนดด้านความสะอาดในมาตรการการทำให้บริสุทธิ์ของห้องปลอดเชื้อ

1. ความสะอาดของอากาศที่จ่ายเข้าระบบ

เพื่อให้มั่นใจว่าความสะอาดของอากาศที่จ่ายเข้าระบบเป็นไปตามข้อกำหนด หัวใจสำคัญคือประสิทธิภาพและการติดตั้งตัวกรองขั้นสุดท้ายของระบบฟอกอากาศ โดยทั่วไปแล้ว ตัวกรองขั้นสุดท้ายของระบบห้องปลอดเชื้อจะใช้ตัวกรอง HEPA หรือตัวกรอง Sub-HEPA ตามมาตรฐานแห่งชาติ ประสิทธิภาพของตัวกรอง HEPA แบ่งออกเป็นสี่ระดับ ได้แก่ ระดับ A คือ ≥99.9%, ระดับ B คือ ≥99.99%, ระดับ C คือ ≥99.999%, ระดับ D คือ (สำหรับอนุภาค ≥0.1μm) ≥99.999% (หรือที่เรียกว่าตัวกรอง Ultra-HEPA); และตัวกรอง Sub-HEPA คือ (สำหรับอนุภาค ≥0.5μm) 95~99.9%

2. การจัดระเบียบการไหลเวียนของอากาศ

การจัดระบบการไหลเวียนของอากาศในห้องปลอดเชื้อแตกต่างจากห้องปรับอากาศทั่วไป โดยจำเป็นต้องส่งอากาศที่สะอาดที่สุดไปยังพื้นที่ปฏิบัติงานก่อน หน้าที่ของมันคือการจำกัดและลดการปนเปื้อนของวัตถุที่กำลังดำเนินการ การจัดระบบการไหลเวียนของอากาศแบบต่างๆ มีลักษณะและขอบเขตการใช้งานที่แตกต่างกัน: การไหลแบบทิศทางเดียวในแนวตั้ง: ทั้งสองแบบสามารถสร้างการไหลของอากาศลงด้านล่างอย่างสม่ำเสมอ ช่วยให้การจัดวางอุปกรณ์กระบวนการง่ายขึ้น มีความสามารถในการกรองตัวเองสูง และสามารถลดความซับซ้อนของสิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไป เช่น สิ่งอำนวยความสะดวกในห้องปลอดเชื้อส่วนบุคคล วิธีการจ่ายอากาศทั้งสี่แบบก็มีข้อดีและข้อเสียเช่นกัน: ตัวกรอง HEPA แบบปิดสนิทมีข้อดีคือความต้านทานต่ำและรอบการเปลี่ยนตัวกรองยาวนาน แต่โครงสร้างเพดานซับซ้อนและต้นทุนสูง ข้อดีและข้อเสียของการจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยตัวกรอง HEPA แบบปิดด้านข้างและการจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยแผ่นรูพรุนแบบเต็มแผ่นนั้นตรงกันข้ามกับการจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยตัวกรอง HEPA แบบปิดสนิท ในจำนวนนี้ การจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยแผ่นรูพรุนแบบเต็มแผ่นมีแนวโน้มที่จะเกิดการสะสมของฝุ่นบนพื้นผิวด้านในของแผ่นรูพรุนเมื่อระบบไม่ได้ทำงานอย่างต่อเนื่อง และการบำรุงรักษาที่ไม่ดีจะส่งผลกระทบต่อความสะอาด ระบบจ่ายอากาศแบบกระจายหนาแน่นด้านบน (Dense Diffuser Top Delivery) จำเป็นต้องมีชั้นผสมอากาศ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับห้องปลอดเชื้อที่มีความสูงเกิน 4 เมตรเท่านั้น และคุณลักษณะจะคล้ายกับระบบจ่ายอากาศแบบแผ่นเต็มรู (Full-hole Plate Top Delivery) ส่วนระบบจ่ายอากาศแบบส่งกลับ (Return Air Delivery) สำหรับแผ่นที่มีตะแกรงทั้งสองด้านและช่องส่งกลับที่จัดเรียงอย่างสม่ำเสมอที่ด้านล่างของผนังทั้งสองด้านนั้น เหมาะสำหรับห้องปลอดเชื้อที่มีระยะห่างสุทธิระหว่างผนังน้อยกว่า 6 เมตรเท่านั้น ช่องส่งกลับที่ด้านล่างของผนังด้านเดียวเหมาะสำหรับห้องปลอดเชื้อที่มีระยะห่างระหว่างผนังน้อย (เช่น ≤2~3 เมตร) การไหลแบบทิศทางเดียวในแนวนอน: เฉพาะพื้นที่ทำงานแรกเท่านั้นที่จะมีความสะอาดระดับ 100 เมื่ออากาศไหลไปยังอีกด้านหนึ่ง ความเข้มข้นของฝุ่นจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับห้องปลอดเชื้อที่มีข้อกำหนดด้านความสะอาดที่แตกต่างกันสำหรับกระบวนการเดียวกันเท่านั้น การติดตั้งแผ่นกรอง HEPA กระจายเฉพาะจุดบนผนังจ่ายอากาศสามารถลดการใช้แผ่นกรอง HEPA และประหยัดการลงทุนเริ่มต้นได้ แต่จะมีกระแสลมวนในบางพื้นที่ การไหลของอากาศแบบปั่นป่วน: ลักษณะของการส่งอากาศด้านบนโดยใช้แผ่นรูพรุนและการส่งอากาศด้านบนโดยใช้ตัวกระจายอากาศแบบหนาแน่นนั้นเหมือนกับที่กล่าวไว้ข้างต้น ข้อดีของการส่งอากาศด้านข้างคือ การวางท่อทำได้ง่าย ไม่ต้องมีขั้นตอนทางเทคนิคเพิ่มเติม ต้นทุนต่ำ และเอื้อต่อการปรับปรุงโรงงานเก่า ข้อเสียคือ ความเร็วลมในพื้นที่ทำงานสูง และความเข้มข้นของฝุ่นในด้านที่อยู่ใต้ลมจะสูงกว่าด้านที่อยู่เหนือลม การส่งอากาศด้านบนโดยใช้ช่องระบายอากาศของตัวกรอง HEPA มีข้อดีคือ ระบบเรียบง่าย ไม่มีท่ออยู่ด้านหลังตัวกรอง HEPA และอากาศสะอาดถูกส่งไปยังพื้นที่ทำงานโดยตรง แต่การกระจายตัวของอากาศสะอาดจะช้า และการไหลของอากาศในพื้นที่ทำงานจะมีความสม่ำเสมอน้อยกว่า อย่างไรก็ตาม เมื่อจัดเรียงช่องระบายอากาศหลายช่องอย่างสม่ำเสมอ หรือใช้ช่องระบายอากาศของตัวกรอง HEPA ร่วมกับตัวกระจายอากาศ การไหลของอากาศในพื้นที่ทำงานก็จะมีความสม่ำเสมอมากขึ้นได้เช่นกัน แต่เมื่อระบบไม่ได้ทำงานอย่างต่อเนื่อง ตัวกระจายอากาศก็มีแนวโน้มที่จะสะสมฝุ่นได้ง่าย

3. ปริมาณหรือความเร็วลมที่จ่าย

ปริมาณการระบายอากาศที่เพียงพอมีไว้เพื่อเจือจางและกำจัดอากาศเสียภายในอาคาร ตามข้อกำหนดด้านความสะอาดที่แตกต่างกัน เมื่อความสูงสุทธิของห้องปลอดเชื้อสูงขึ้น ความถี่ในการระบายอากาศควรเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสม ในจำนวนนี้ ปริมาณการระบายอากาศของห้องปลอดเชื้อระดับ 1 ล้าน จะพิจารณาตามระบบห้องปลอดเชื้อประสิทธิภาพสูง และห้องอื่นๆ ก็พิจารณาตามระบบห้องปลอดเชื้อประสิทธิภาพสูงเช่นกัน เมื่อตัวกรอง HEPA ของห้องปลอดเชื้อระดับ 100,000 ถูกรวมไว้ในห้องเครื่อง หรือใช้ตัวกรอง Sub-HEPA ที่ส่วนท้ายของระบบ ความถี่ในการระบายอากาศสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างเหมาะสม 10% ถึง 20%

4. ความแตกต่างของความดันสถิต

การรักษาระดับความดันบวกในห้องปลอดเชื้อเป็นเงื่อนไขสำคัญประการหนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าห้องปลอดเชื้อจะไม่ปนเปื้อนหรือปนเปื้อนน้อยที่สุด เพื่อรักษาระดับความสะอาดตามที่ออกแบบไว้ แม้แต่ห้องปลอดเชื้อที่มีความดันลบ ก็จำเป็นต้องมีห้องหรือชุดที่อยู่ติดกันซึ่งมีระดับความสะอาดไม่ต่ำกว่าระดับของตนเอง เพื่อรักษาระดับความดันบวกไว้ เพื่อรักษาระดับความสะอาดของห้องปลอดเชื้อที่มีความดันลบ ค่าความดันบวกของห้องปลอดเชื้อหมายถึงค่าที่ความดันสถิตภายในห้องมากกว่าความดันสถิตภายนอกเมื่อปิดประตูและหน้าต่างทั้งหมด ซึ่งทำได้โดยวิธีที่ปริมาณอากาศที่ส่งเข้าสู่ระบบการฟอกอากาศมากกว่าปริมาณอากาศที่ไหลกลับและปริมาณอากาศที่ระบายออก เพื่อให้แน่ใจว่าค่าความดันบวกของห้องปลอดเชื้ออยู่ในระดับที่เหมาะสม ควรเชื่อมต่อพัดลมจ่ายอากาศ พัดลมไหลกลับ และพัดลมระบายอากาศเข้าด้วยกัน เมื่อเปิดระบบ พัดลมจ่ายอากาศจะเริ่มทำงานก่อน จากนั้นจึงเริ่มทำงานพัดลมไหลกลับและพัดลมระบายอากาศ เมื่อระบบปิดลง พัดลมดูดอากาศจะถูกปิดก่อน จากนั้นพัดลมส่งอากาศกลับและพัดลมจ่ายอากาศจะถูกปิดตามไปด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้ห้องปลอดเชื้อปนเปื้อนเมื่อระบบเปิดและปิด ปริมาณอากาศที่จำเป็นในการรักษาระดับความดันบวกของห้องปลอดเชื้อนั้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความแน่นหนาของโครงสร้าง ในช่วงแรกของการสร้างห้องปลอดเชื้อในประเทศจีน เนื่องจากความแน่นหนาของโครงสร้างที่ไม่ดี จึงต้องใช้ปริมาณอากาศจ่าย 2-6 ครั้งต่อชั่วโมงเพื่อรักษาระดับความดันบวกที่ ≥5 Pa ในปัจจุบัน ความแน่นหนาของโครงสร้างได้รับการปรับปรุงอย่างมาก และใช้ปริมาณอากาศจ่ายเพียง 1-2 ครั้งต่อชั่วโมงเพื่อรักษาระดับความดันบวกเท่าเดิม และใช้เพียง 2-3 ครั้งต่อชั่วโมงเพื่อรักษาระดับความดันบวกที่ ≥10 Pa ข้อกำหนดการออกแบบระดับประเทศระบุว่า ความแตกต่างของความดันสถิตระหว่างห้องปลอดเชื้อที่มีระดับต่างกัน และระหว่างพื้นที่ปลอดเชื้อกับพื้นที่ไม่ปลอดเชื้อ ต้องไม่น้อยกว่า 0.5 มิลลิเมตรน้ำ (~5 ปาสคาล) และความแตกต่างของความดันสถิตระหว่างพื้นที่ปลอดเชื้อกับภายนอกอาคาร ต้องไม่น้อยกว่า 1.0 มิลลิเมตรน้ำ (~10 ปาสคาล)