Hvad er Cleanroom?
Jeg har arbejdet omkring fremstilling af medicinsk udstyr i over 15 år nu, og et af de spørgsmål, jeg stadig får fra nye kunder, er: hvad er et renrum præcist, og har vi virkelig brug for et?
Det korte svar er - det afhænger af, hvad du laver. Men lad mig først forklare det grundlæggende.
Et renrum er simpelthen et rum, hvor luften filtreres og kontrolleres for at holde partikler ude. Definitionen stammer fra ISO 14644-1, som sætter internationale standarder for luftens renhed. I medicinsk fremstilling bruger vi renrum, fordi selv små partikler (vi taler om ting, du ikke kan se med dine øjne) kan forurene en enhed, der går ind i en persons krop.
Hvorfor bøvle med alt dette?
Her er sagen. Et støvkorn på et forbrugerelektronikprodukt? Det er nok ikke så meget. Et støvkorn på et implantat, der går ind i en andens bryst? Det er en potentiel infektion, en retssag, en tilbagekaldelse.
FDA fortæller dig ikke præcis, hvilken renrumsklasse du har brug for for hver enhed -, der ville være for let. Det, de gør, er at kræve, at du begrunder dit produktionsmiljø baseret på risiko. Du skal vise, at din facilitet passer til produktet. Dette er alt sammen under 21 CFR Part 820 (kvalitetssystemforordningen) og hænger sammen med ISO 13485 for kvalitetsstyring.
Jeg har set virksomheder forsøge at skære hjørner her. Det ender sjældent godt. En klient kom til os efter et FDA-advarselsbrev, fordi deres "kontrollerede miljø" dybest set var et almindeligt værelse med en bærbar HEPA-enhed i hjørnet. Revisoren var ikke imponeret.
ISO-klassifikationssystemet
Renrum er klassificeret efter, hvor mange partikler, der flyder rundt pr. kubikmeter. ISO 14644-1 giver os en skala fra ISO 1 (renest, praktisk talt umuligt at opnå i en arbejdsfacilitet) ned til ISO 9 (som stort set kun er et almindeligt rum).
For medicinsk udstyr ser du normalt på ISO 5 til ISO 8:
ISO 8 er start-niveau. Vi taler om 3.520.000 partikler (ved 0,5 mikron eller større) pr. kubikmeter. Det lyder af meget, men sammenlign det med et typisk kontor, som kan have 500.000 til 1.000.000 partikler pr. kubikfod. ISO 8-rum fungerer fint til emballering, ikke-steril montering, generelt forberedelsesarbejde. En masse medicinsk udstyr i klasse I (lav-risikomateriale som tungepressorer, bandager) kan laves her.
ISO 7 er det sted, hvor de fleste kontraktproducenter opererer for medicinsk arbejde. Du er nede på 352.000 partikler pr. kubikmeter. Kirurgiske kjoler, sårforbindinger, diagnostisk udstyr - dette er ISO 7-område. Rummet har brug for en luftsluse, positivt tryk (normalt +25 til +30 pascal over omgivende områder) og 60-90 luftskift i timen.
ISO 6 bliver mere seriøs. 35200 partikler pr. kubikmeter. Katetre, visse kirurgiske instrumenter. Du begynder at have brug for ensrettet luftstrøm på dette niveau.
ISO 5 er det, vi bruger til implanterbare - pacemakere, kunstige led, stents. Disse enheder går ind i kroppen og bliver der. Kun 3.520 partikler per kubikmeter tilladt. Luftskift kan overstige 240 i timen. Byggeomkostningerne stiger markant.
(Bemærk: du vil stadig se de gamle Federal Standard 209E-klassifikationer i nogle faciliteter - Klasse 100, Klasse 1.000, Klasse 10.000, Klasse 100.000. Disse svarer nogenlunde til ISO 5, 6, 7 og 8. Den gamle standard blev officielt annulleret1, men omkring 200.)
Hvordan fungerer luftfiltrering egentlig?
Hjertet i ethvert renrum er HEPA-filteret. HEPA står for High-Efficiency Particulate Air (eller Arrestor, afhængigt af hvem du spørger). Et ægte HEPA-filter fanger 99,97 % af partiklerne ved 0,3 mikron og større. Nogle faciliteter bruger ULPA-filtre (Ultra-Low Particulate Air) til endnu strammere kontrol, men det er mere almindeligt i halvlederfabrikker end butikker med medicinsk udstyr.
Ventilatorer trækker rumluft gennem disse filtre og skubber den ind igen. Luftændringshastigheden - hvor mange gange i timen hele rumvolumen passerer gennem filtrering - bestemmer, hvor hurtigt du kommer dig efter forureningshændelser. Nogen går gennem rummet, smider nogle hudceller, luftsystemet renser det op. Ved ISO 7 har du brug for, hvad der svarer til, at hele rummet filtreres 60-90 gange i timen. Ved ISO 5 er det 240+ gange i timen.
Positivt pres er den anden nøglebrik. Renrummet sidder ved højere lufttryk end omgivende rum. Når du åbner en dør, strømmer luften UD, ikke ind. Dette forhindrer korridorpartikler i at drive ind i dit produktionsområde.
Folkeproblemet
Her er noget, der overrasker mange mennesker: Den største forureningskilde i ethvert renrum er de mennesker, der arbejder i det.
En person i hvile udskiller noget i retning af 100.000 partikler i minuttet. Gå rundt? over en
million. Hudflager, hår, fibre fra tøj, olier, kosmetik - vi er dybest set gående forureningsgeneratorer.
Det er derfor, at kjole betyder så meget. I et ISO 8-rum slipper du måske afsted med skoovertræk, et hårnet og en laboratoriefrakke. ISO 7 tilføjer hel overtræksdragt og handsker. ISO 5 og 6? Hele kanindragter, hætter, støvletter, dobbelthandsker. Nogle faciliteter kræver luftbrusere (de blæser løse partikler af dit jakkesæt, før du går ind).
Og ja, ingen spisning, ingen drikke, ingen tyggegummi. Nogle steder forbyder visse kosmetikprodukter. Jeg kender en facilitet, der skiftede til renrums-kompatible penne, fordi almindelige kuglepenne udskiller for mange partikler fra blæk- og papirkontakten.
Opbygning af et renrum
Væggene, loftet og gulvet har alle betydning. Du vil have glatte, ikke-porøse overflader, der ikke udskiller partikler og let kan tørres af. FRP-paneler (glasfiberforstærket plast) er populære. Det samme er rustfrit stål og epoxy-belagte overflader. Hjørner er sædvanligvis afrundede -, der buede overgange i stedet for en skarp 90--graders vinkel - fordi skarpe hjørner samler snavs og er svære at rengøre.
Gulve i ISO 5 og 6 rum skal være sømløse. Normalt svejset vinylplade eller hældt epoxy. ISO 7 og 8 kan nogle gange bruge vinyl-kompositfliser (VCT), hvis det er korrekt vedligeholdt, men du bliver nødt til at strippe og vokse det regelmæssigt.
Alt, der går ind i rummet, skal være -renrumskompatibelt. Pap? Forbudt - det fælder fibre konstant. Træ? Samme problem. Alt udstyr har brug for lukkede motorer, rustfri ståloverflader, ikke-partikel-afgivende materialer.
Overvågning og validering
Du kan ikke bare bygge et renrum og antage, at det virker. Du skal bevise det, løbende.
Partikeltællere prøver luften med faste intervaller og steder. Dataene bliver logget og sammenlignet med dine klassifikationsgrænser. Hvis du er ISO 7 og dit partikelantal stiger over 352.000, har du et problem at undersøge.
Temperatur, luftfugtighed og differenstryk overvåges også - som regel konstant med alarmer, hvis tingene går ud af specifikationen. Overfladepodninger kontrollerer for mikrobiel kontaminering. Personaleovervågning (hovedsagelig handskeprøver) verificerer, at beklædningsprocedurer er effektive.
HEPA-filterets integritetstest udføres med jævne mellemrum med en aerosoludfordring. Du genererer en kendt aerosol opstrøms for filteret og kontrollerer nedstrøms for utætheder. Enhver gennemtrængning betyder, at filteret eller dets tætning er svigtet og skal udskiftes.
Alt dette genererer dokumentation. Masser og masser af dokumentation. Når FDA dukker op til en revision, vil de gerne se dine overvågningsregistre, dine vedligeholdelseslogfiler, dine SOP'er for påklædning, dine korrigerende handlingsrapporter, når noget gik galt.
Hvad koster dette?
Byggeomkostningerne varierer meget, men som en grov guide: ISO 8-konstruktion kan køre $200-400 per kvadratfod. ISO 7 skubber mod $400-600. ISO 5 kan nemt overstige $800-1.000 per kvadratfod eller mere afhængigt af kompleksiteten.
Driftsomkostningerne stiger også. Energi til al den luftbehandling er ikke billig. Filterudskiftninger, beklædningsartikler, kalibrering af overvågningsudstyr, personaleuddannelse - det hele spiller ind.
Mange producenter bygger et trin renere, end de har brug for i øjeblikket. Hvis du laver ISO 8-produkter i dag, men måske flytter ind i ISO 7-området næste år, er det billigere at bygge ISO 7-rummet nu end at eftermontere senere.
Modulære renrumssystemer (præfabrikerede paneler, loftgitre, ventilatorfilterenheder) tilbyder fleksibilitet, hvis dine behov måtte ændre sig. Softwall-renrum (dybest set vinylgardiner på aluminiumsrammer) kan fungere til ISO 8-applikationer eller midlertidige opsætninger, selvom de ikke er egnede til noget renere.
Praktiske takeaways
Match din renrumsklasse til din enhedsrisiko. Implantater har brug for ISO 5 eller 6. Enheder, der berører slimhinder eller ødelagt hud, har normalt brug for ISO 7. Ikke-kritiske ting kan fungere i ISO 8. FDA vil gerne se, at dit valg giver mening baseret på risikoanalyse -, ikke kun det, at du har valgt et tal.
Spar ikke på dokumentation. Dette er et af de områder, hvor papirarbejdet virkelig betyder noget. Mislykkede partikeltællinger, forpassede filterskift, overtrædelser af påklædning - Hvis du ikke har optegnelser, der viser, hvad der skete, og hvad du gjorde ved det, vil revisorer antage det værste.
Træn dine folk og genoptræn dem regelmæssigt. Jeg har set helt gode renrum gået på kompromis, fordi nogen ikke forstod, hvorfor de ikke kunne klø sig i næsen med handsken på. Den menneskelige faktor er altid det svage led.
Og hvis du bygger nyt, skal du planlægge mere kapacitet, end du tror, du har brug for. Eftermontering af renrum er dyrt og forstyrrende. Bedre at have plads til at vokse.