کلین روم یا اتاق تمیز | آشنایی با استانداردها ونحوه ساخت آن

کلین روم اصطلاحی است جا افتاده که البته صرفا برای اتاق های تمیز ( میزان کنترل شده ای از ذرات معلق موجود در هر مترمکعب و یا فوت مکعب ) بکار میرود. باید دقت داشت شرایط کار در کلین روم اجباری و سخت گیرانه به‌نظر می‌آید؛چرا که این محیط های ایزوله به هیچ عنوان نباید در معرض آلودگی قرار بگیرند.

الزامات و قوانین سخت گیرانه در طراحی کلین روم!

• قبل از ورود به اتاق تمیز Clean Room  دست­ ها، ناخن‌ها و صورت را باید تمیز کرد .
• درست کردن و یا شانه کردن موها در اتاق تمیز Clean Room بطور کل ممنوع است .
• استفاده از جواهر آلات بر روی دست و یا آویز های سینه ای در اتاق تمیز Clean Room مجاز نیست.
• کلید، سیگار، سکه، مداد، دستمال، شانه، موبایل ، آدامس، لوازم آرایش، چرم،سیلیکا ژل، پاکت پلاستیکی، پلاستیک حباب دار بسته بندی، انواع پودرها، اسپری ها، و ورود هر گونه جسم خارجی دیگر به اتاق تمیز Clean Room   ممنوع است .
• آشامیدن و غذا خوردن در اتاق تمیز Clean Room  ممنوع می‌باشد .
• باید توجه داشت از هر حرکتی که جریان هوا را در اتاق تمیز Clean Room بر هم بزند و یا کمک به برخواستن ذرات معلق نماید باید جلوگیری کرد، از کارهایی مانند: خاراندن، مالیدن و ساییدن دستها و یا بازی کردن با موها و اعمال مشابه آن .
• در محیط اتاق تمیز Clean Room باید از لباس مخصوص استفاده کرد و استفاده از این لباس‌بیرون از اتاق تمیز ممنوع می‌باشد .
• ورود هر قطعه و یا نفر به محیط کلین روم Clean Room مراحل و ضوابط خاصی دارد و باید از قبل تمیز شود.
• راه رفتن و یا حرکت دادن در اتاق تمیز Clean Room باید به آرامی و بسیار آهسته صورت پذیرد .
• و بسیاری استاندارد های دیگر که باید رعایت شوند.

بنا به همین دلایل در بسیاری از موارد بهتر است از شرایط میز های کار تمیز Clean Bench  استفاده نمود. باید توجه داشت که اینگونه میز های کار تمیز Clean Bench دارای استاندارد ها و مشخصات مختلفی میباشند.

ویژگی اتاق تمیز Clean Room از نظر کارآیی 

• حفاظت از کارمند : برای مثال ترکیب شیمیایی گازی سمی متصاعد می کند.
• حفاظت از قطعه : برای مثال نباید هیچ باکتری و یا آلودگی به مواد کار ما وارد شود.

شرایط داخل میز های کار تمیز Clean Bench و یا اتاق تمیز Clean Room نیز استاندارد های خاص خودش را دارد. برای مثال از نظر گردش هوا ما دو نوع جریان هوا را در کلین روم یا اتاق تمیز داریم.

۱- جریان جریان هوای تمیز خطی و یکنواخت: لایه های موازی هوای تمیز بصورت ثابت و مداوم، که به دو صورت زیر وجود دارد:

• جریان هوای عمودی
• جریان هوای افقی

  

خوب تا اینجا به نکات و ویژگی های مختلف یک کلین روم بصورت خلاصه نگاهی انداختیم و متوجه شدیم که برای بسیاری از کارهای دقیق نیاز به محیطی عاری از ذرات معلق وجود دارد. این ذرات معلق خواه باکتری باشند و یا غبار و کثیفی ممکن است در کار ما اخلال ایجاد نمایند. عموما” ما از کلین روم  Clean Room  و یا میز تمیز Clean Bench برای مصارف مختلفی بهره میبریم.

• Aerospace
• Optics
• Nanotechnology
• University Labs & Research Facilities
• Biological Safety
• Military Applications

البته من این صنایع را که به خاطر داشتم  که حتما نیاز به کلین روم  Clean Room  و یا میز تمیز دارند را نام بردم و بسیار کلی هستند  برای مثال صنایع زیستی Biological  تمامی موارد دارویی و پزشکی و … شامل میشود. و یا صنایع هوافضا بطور کلی تمام صنایع الکترونیک را نیز پوشش می دهد از ساخت ویفر ها جهت چیپ های الکترونیک تا حتی هارد دیسک و… .

استاندارد های کلین روم چیست؟

در آخر قصد دارم اشاره ای داشته باشم به استاندارد های مختلف کلین روم  Clean Room  و یا میز تمیز Clean Bench. بطور کلی ما xx استاندارد را داریم که در زیر جداول آنها را نیز بررسی می نماییم:

• استاندارد امریکایی S. Federal Standard 209D to E Cleanroom Standards
• استاندارد امریکایی IEST ISO 14644-1 International Standard for Cleanrooms
• استاندارد بر پایه سطوح بیولوژیکی Biosafety Levels
• استاندارد اروپایی European Standard
• استاندارد انگلیسی British Standard 5295:1989 BS 5295 Environmental cleanliness classes
•  

بطور مثال در ساختار تعریف شده در ISO 9 برای اتاق‌های تمیز تعداد کمتر از ۳۵ میلیون ذره در هر متر مکعب تشریح شده‌است. سازمان جهانی استاندارد ISO اتاق تمیز را اینگونه بیان می کند : اتاق تمیز ،اتاقی است که غلظت ذرات موجود در هوای آن تحت کنترل بوده و طوری طراحی و استفاده شود که حداقل ورود و تولید و حفظ ذرات را در داخل اتاق داشته باشد و همچنین پارامتر های مرتبط دیگر در آن نظیر دما،فشار و رطوبت کاملا” تحت کنترل باشد. کلاس های اتاق تمیز اتاق تمیز بر اساس تعداد و حجم ذرات معلق در هر واحد از هوا در کلاسهای مختلف تقسیم بندی می‌شوند.

در سیستم امریکایی استاندارد ها بر اساس اعداد ۱ ، ۱۰ ، ۱۰۰  و … کلاسه بندی میشوند. در سیستم آمریکایی اجازه حضور ذرات با سایز ۰٬۵ میکرومتر یا بزرگتر را در هر فوت مکعب نمی‌دهند. این نوع استاندارد آمریکایی اجازه درج اعداد بالاتر را می‌دهد پس می‌توان پیش بینی کرد که ممکن است کلاس ۲۰۰۰ نیز پدید آید. کلاس ۱۰۰ :به فضاهایی گفته می شود که تعداد ذرات با اندازه ۰.۵ میکرون و بالاتر در هر فوت مکعب آن حداکثر ۱۰۰ عدد باشد. کلاس ۱۰۰۰: به فضاهایی گفته می شود که تعداد ذرات با اندازه ۰.۵ میکرون و بالاتر در هر فوت مکعب آن حداکثر ۱۰۰۰ عدد باشد. کلاس ۱۰۰۰۰: به فضاهایی گفته می شود که تعداد ذرات با اندازه ۰.۵ میکرون و بالاتر در هر فوت مکعب آن حداکثر ۱۰۰۰۰ عدد باشد. کلاس ۱۰۰۰۰۰: به فضاهایی گفته می شود که تعداد ذرات با اندازه ۰.۵ میکرون و بالاتر در هر فوت مکعب آن حداکثر ۱۰۰۰۰۰ عدد باشد. فضای کنترل شده : چنانچه در یک فضا تعداد ذرات با اندازه ۰.۵ میکرون و بالاتر در آن بیش از ۱۰۰۰۰۰ عدد باشد فضای مورد نظر را محیط کنترل شده می گویند.

جدول استاندارد کلین روم امریکایی در مقایسه با استاندارد ISO

اعداد کوچک تر 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 بعنوان 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.

یادگرفتیم استانداردهای مختلفی برای کلین روم وجود داردکه بصورت Class، ISO،Grade  بر اساس ذرات در فوت یا متر مکعب و یا تست و میزان جابجایی هوا تعیین مقدار میشوند. آنچه برای استفاده در جراحی هارد دیسک لازم به نظر میرسد کلین روم با استاندارد کلاس ۱۰۰ میباشد. هرچند شما میتوانید انواع تمیز تر از نظر ذرات معلق را انتخاب نمایید اما هزینه اولیه و نگه داری آنها نیز به مراتب بالاتر خواهند رفت.

جنس فیلتر کلین ورم

فیلتر های هوا دستگاه ها یا سیستم هایی هستند که ذرات کوچک معلق در هوا را مانند گرد و غبار، خاک، کثیفی، باکتری و ویروس ها را حذف می کنند. پروژه هایی با حساست بالا که نیاز به هوای با کیفیت و تمیز دارند غالبا” از این فیلتر ها استفاده میکنند. البته به این دلیل که هر کدام دارای الزامات خاص خود هستند ما نیز فیلتر های متفاوتی نیازخواهیم داشت. انواع فیلترهای هوای یونی Ionic، هپا HEPA، کربن  carbon و نور یو وی UV light  معمولا در بخش های صنعتی، تجاری و پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند.

۱- فیلترهای هوای یونی Ionic Air Filters-یونیزه کننده هوا نیز نامیده می شود، فیلترهای هوای یونی برپایه ولتاژ برای شارژ مولکول های هوا بنا شده است. به طور معمول، آنها یونهای شارژ منفی را تولید می کنند که همچنین آنیون نامیده می شوند، و سپس ذرات را در هوا جذب می کنند، دقیقا” به همان صورتی که الکتریسیته ساکن آنها را جذب می کنند. درنتیجه تماس ذرات ریز با آنیونها ، آنها از جریان و مسیر هوا حذف شده به سطح خاصی میچسبند. فیلترهای هوای یونی معمولا در فیلتراسیون هوای تجاری استفاده می شود.

۲- فیلترهای هوا HEPA- فیلترهای HEPA  فیلترهای جذب ذرات با کارایی بالا  (High Efficiency Particulate Absorbing )  قوی تر و کارآمدتر از فیلترهای هوای یونی هستند و به همین دلیل توسط پروژه های حساس ترجیح داده می شوند. فیلترهای HEPA می توانند تا ۹۹.۹۷ درصد ذرات معلق در هوا را حذف کنند در نتیجه این نوع فیلتر ها را به عنوان مواد ضدعفونی کننده بسیار موثر مورد استفاده قرار دهند. فیلترها عمدتا مانند رشته های در هم تنیده شده فایبرگلاس از جنس الیاف بوروسیلیکات ساخته می شوند که ذرات معلق ، در گذر جریان هوا از لابلای آنها را به دام می اندازند. فضای خالی بین الیاف سه دهم میکرو متر است .با این حال قابلیت جذب ذرات معلق تا یک دهم میکرون را هم دارا می باشد.  درصد راندمان و حذف ذرات معلق در فیلتر هپا HEPA به میزان زیادی به قطر رشته ها و ضخامت کلی فیلتر (چند لایه بودن رشته ها) بستگی دارد. فیلترهای هپا امروزه به جزء مهمی در دستگاه های تصفیه هوا تبدیل شده اند. با وجود آنکه اغلب افراد از اهمیت واژه هپا (HEPA) آگاه هستند، ولی بسیاری نمی دانند که این فیلترها چگونه عمل می کنند و چرا چنین عملکرد خوبی دارند.

تاریخچه فیلتر هپا

استفاده از کلمه “هپا” حدودا از دهه ۱۹۴۰ رایج شده است. این کلمه در زبان انگلیسی از حروف اول کلماتی گرفته شده است که به معنی “فیلتر ذرات معلق هوا با راندمان بالا” می باشد. این فیلترها در آن زمان در پروژه تحقیقاتی معروف به پروژه مانهتن استفاده می شدند تا دانشمندان را در مقابل ذرات معلق رادیواکتیو محافظت کنند. این تشعشعات برای بدن بسیار مضر و خطرناک بوده و باید افراد را در مقابل آن کاملا ایمن می کردند. راه حل ابداعی در آن زمان فیلتر هپا بود که به کمک آن می توان ذرات بسیار ریز آلوده را به دام انداخت و مانع از پراکنده شدن آنها شد.

فیلتر هپا با چندین روش مختلف موجبات جذب ذرات آلاینده را فراهم می نماید:

(Impact) گیرافتادن ذرات به علت تراکم بافت الیافی –  برخورد ذرات و آلاینده های درشت معلق در هوا می باشد که عمدتا بر روی ذرات بزرگتر از ۱ میکرون اثر می گذارد. در این روش وقتی هوا از میان الیاف درون فیلتر عبور می کند، ذرات درشت که نمی توانند به سرعت تغییر جهت دهند مستقیما به خود الیاف برخورد کرده و درون آن گیر می کنند. این مکانیزم با پخش شدن و از هم بازشدن الیاف ، کاهش میابد و با سرعت جریان هوا افزایش می یابد.

(interception) جلوگیری از عبور ذرات –  مربوط به ذرات با اندازه متوسط است ذرات کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر با برخورد به تقاطع الیاف ها به آن گیرکرده و می چسبند که در واقع توسط الیاف سد معبر می شوند.  علاوه بر روش گیرافتادن آلاینده ها در فیلتر، افزایش سرعت مکش و ایجاد انحنا در جریان هوا می تواند عامل محرکه جمع شدن و فشردگی آلاینده ها در فیلتر شوند.عامل دوم فشردگی و تراکم فیلتر می باشد که بطور واضح باعث بالا رفتن میزان تصادم آلاینده و جذب آن می گردد.

(Diffiusion )انتشار – جهت حرکت ذرات ریز تر از یک دهم میکرون ، بعلت برخورد با مولکولهای گازی به طور مداوم تغییر می کند و یک مسیر نامنظم و پر از انحنا را طی می کنند که باعث کاهش سرعت آنها شده و این تاخیر باعث بالا رفتن احتمال توقف و گیرکردن ذرات معلق در درون فیلتر می شود. این روش در جذب ذرات معلق با قطر کمتر از ۰٫۱ میکرون ، بسیار موثر است. همانطور که گفته شد ، ذرات بزرگتر از ۰٫۴ میکرون نیز با دو روش مسدود کردن و تراکم جذب می شوند. ذرات بین این دو اندازه (حدود ۰٫۳ میکرون) بیشترین آمار جذب شوندگی در لابلای الیاف فیلتر را دارند که توسط هر سه عامل ذکر شده ، درفیلتر گیر می افتند.

استفاده از فیلتر هوا به علت درجه تأثیر بالای آن در جذب باکتری ها و جلوگیری از انتشار آلودگی و حفظ اصول بهداشتی در بخش های پزشکی و اطاق پاک ((Cleans Room رایج می باشند.

۳- فیلتر کربن اکتیو- کربن توان عمل آورده شدن با اکسیژن را دارد که خلل و فرج سطح فیلتر آن را قادر به جذب بالای آلاینده ها می کند. بعد از عمل آورده شدن کربن با اکسیژن محصول بدست آمده کربن اکتیو نامیده می شود چرا که به آسانی توانایی جذب آلاینده ها ی گازی و بو را دارد.کربن اکتیو می تواند آلاینده های شیمیایی و گازها را در خود جذب نماید و دود سیگار را کاملاً از بین ببرد.با عبور جریان هوا از فیلتر، کربن اکتیو شده بو و گازهای سمی موجود در آن خنثی و بی اثر می نماید.برای از بین بردن بوهای بسیار قوی و بخارات منتشر شده در محیط، با بالا رفتن میزان اکتیویته کربن توان جذب گاز ها را به میزان بسیار بالایی می توان افزایش داد.فیلترهای کربن اکتیو با وجود سازگاری با محیط زیست بهترین گزینه برای حذف مواد شیمایی منتشر شده در هوا می باشند

۴- تصفیه هوا بوسیله اشعه مادون بنفش (UV) و فیلتر TIO2- این روش تصفیه هوا از طریق واکنش ناشی از قرار گرفتن  فیلترتیتانیوم دی اکساید در مقابل نور مادون بنفش بوجود می آید . رویارویی جریان هوا با پروسهPhoto Chemical  (شیمی نور)، آلاینده های زیان باری مانند مایت (Mite) مولد Mold (قارچ های انگلی) و باکتری های بیماری زا را از بین برده و محیطی بهداشتی ایجاد می گردد.در این روش تصفیه هوا همچنین، ترکیبات آلی کربنی فرار VOCها مانند بَنزَن، فرمالدِئید و … در مجاورت یو وی شکسته شده و از محیط حذف می گردند.

مقایسه اندازه ذرات معلق

حالا که تا کلیات و جزیات اتاق تمیز را بررسی کردیم بد نیست مقایسه ای هم داشته باشیم بین ذرات معلق در هوا. واقعا چه ذراتی را با فیلتر کردن میتوان جدا نمود و این ذرات معلق که همگی آنها را به عنوان گرد و غبار نام میبریم چه ماهیتی دارند. در شمایل زیر میتوانید مقایسه ای از اندازه موی انسان و یک ماکرون ، همچنین انواع گرد و غبار ها را مشاهده بفرمایید. بسیاری از این غبارها از جنس حشرات بسیار ریز ، یا گرده های گل و ویروس ها و باکتری ها  میباشند.