Hva er Cleanroom?
Jeg har jobbet rundt produksjon av medisinsk utstyr i over 15 år nå, og et av spørsmålene jeg fortsatt får fra nye kunder er: hva er egentlig et renrom, og trenger vi egentlig et?
Det korte svaret er - det avhenger av hva du lager. Men la meg forklare det grunnleggende først.
Et renrom er ganske enkelt et rom hvor luften filtreres og kontrolleres for å holde partikler ute. Definisjonen kommer fra ISO 14644-1, som setter internasjonale standarder for luftrenslighet. I medisinsk produksjon bruker vi renrom fordi selv små partikler (vi snakker ting du ikke kan se med øynene dine) kan forurense en enhet som går inn i noens kropp.
Hvorfor bry seg med alt dette?
Her er greia. Et støvkorn på et forbrukerelektronikkprodukt? Sannsynligvis ingen stor sak. Et støvkorn på et implantat som går inn i brystet til noen? Det er en potensiell infeksjon, et søksmål, en tilbakekalling.
FDA forteller deg ikke nøyaktig hvilken renromsklasse du trenger for hver enhet - som ville vært for enkelt. Det de gjør er å kreve at du begrunner produksjonsmiljøet ditt basert på risiko. Du må vise at anlegget ditt er passende for produktet. Alt dette er under 21 CFR Part 820 (kvalitetssystemforordningen) og knytter seg til ISO 13485 for kvalitetsstyring.
Jeg har sett selskaper prøve å kutte hjørner her. Det ender sjelden godt. En klient kom til oss etter et FDA-varselbrev fordi deres "kontrollerte miljø" i utgangspunktet var et vanlig rom med en bærbar HEPA-enhet i hjørnet. Revisor var ikke imponert.
ISO-klassifiseringssystemet
Renrom er klassifisert etter hvor mange partikler som flyter rundt per kubikkmeter. ISO 14644-1 gir oss en skala fra ISO 1 (renest, praktisk talt umulig å oppnå i et arbeidsanlegg) ned til ISO 9 (som i utgangspunktet bare er et vanlig rom).
For medisinsk utstyr ser du vanligvis på ISO 5 til ISO 8:
ISO 8 er inngangs-nivå. Vi snakker 3 520 000 partikler (ved 0,5 mikron eller større) per kubikkmeter. Høres ut som mye, men sammenlign det med et typisk kontor som kan ha 500 000 til 1 000 000 partikler per kubikkfot. ISO 8-rom fungerer fint for pakking, ikke-steril montering, generelt forberedelsesarbeid. Mange medisinske utstyr i klasse I (lav{17}}risiko som tungepressere, bandasjer) kan lages her.
ISO 7 er der de fleste kontraktsprodusenter opererer for medisinsk arbeid. Du er nede i 352 000 partikler per kubikkmeter. Kirurgiske kjoler, sårbandasjer, diagnostisk utstyr - dette er ISO 7-området. Rommet trenger en luftsluse, positivt trykk (vanligvis +25 til +30 pascal over omkringliggende områder), og 60-90 luftskifter per time.
ISO 6 blir mer alvorlig. 35,200 partikler per kubikkmeter. Katetre, visse kirurgiske instrumenter. Du begynner å trenge ensrettet luftstrøm på dette nivået.
ISO 5 er det vi bruker for implanterbare - pacemakere, kunstige ledd, stenter. Disse enhetene går inn i kroppen og blir der. Kun 3520 partikler per kubikkmeter tillatt. Luftskift kan overstige 240 per time. Byggekostnadene går betydelig opp.
(Merk: du vil fortsatt se de gamle Federal Standard 209E-klassifiseringene i noen anlegg - Klasse 100, Klasse 1000, Klasse 10,000, Klasse 100,000. Disse tilsvarer omtrent ISO 5, 6, 7 og 8. Den gamle standarden ble offisielt kansellert1, men rundt 20.)
Hvordan fungerer luftfiltrering egentlig?
Hjertet i ethvert renrom er HEPA-filteret. HEPA står for High-Efficiency Particulate Air (eller Arrestor, avhengig av hvem du spør). Et ekte HEPA-filter fanger opp 99,97 % av partiklene ved 0,3 mikron og større. Noen anlegg bruker ULPA-filtre (Ultra-Low Particulate Air) for enda tettere kontroll, men det er mer vanlig i halvlederfabrikker enn butikker med medisinsk utstyr.
Vifter trekker romluft gjennom disse filtrene og skyver den inn igjen. Luftskiftehastigheten - hvor mange ganger i timen hele romvolumet passerer gjennom filtrering - bestemmer hvor raskt du kommer deg etter forurensningshendelser. Noen går gjennom rommet, fjerner noen hudceller, luftsystemet renser det. Ved ISO 7 trenger du tilsvarende at hele rommet filtreres 60-90 ganger i timen. Ved ISO 5 er det 240+ ganger i timen.
Positivt trykk er den andre nøkkelen. Renrommet sitter med høyere lufttrykk enn omkringliggende rom. Når du åpner en dør, strømmer luft UT, ikke inn. Dette hindrer korridorpartikler fra å drive inn i produksjonsområdet ditt.
Folkeproblemet
Her er noe som overrasker mange: den største forurensningskilden i ethvert renrom er menneskene som jobber i det.
En person i hvile kaster ut noe sånt som 100 000 partikler per minutt. Gå rundt? Over a
million. Hudflak, hår, fibre fra klær, oljer, kosmetikk - vi er i utgangspunktet forurensingsgeneratorer.
Dette er grunnen til at kjolen er så viktig. I et ISO 8-rom slipper du kanskje unna med skotrekk, et hårnett og en laboratoriefrakk. ISO 7 legger til full kjeledress og hansker. ISO 5 og 6? Hele kanindresser, hetter, støvletter, doble hansker. Noen fasiliteter krever luftdusjer (de blåser løse partikler av drakten din før du går inn).
Og ja, ikke å spise, ikke drikke, ikke tyggegummi. Noen steder forbyr visse kosmetikkprodukter. Jeg kjenner et anlegg som gikk over til-renromskompatible penner fordi vanlige kulepenner slipper for mange partikler fra blekk- og papirkontakten.
Bygge et renrom
Veggene, taket og gulvet betyr noe. Du vil ha glatte, ikke-porøse overflater som ikke avgir partikler og som enkelt kan tørkes av. FRP-paneler (glassfiberarmert plast) er populære. Det samme er rustfritt stål og epoksy-belagte overflater. Hjørner er vanligvis buktet - som buer overgangen i stedet for en skarp 90--graders vinkel – fordi skarpe hjørner samler opp rusk og er vanskelige å rengjøre.
Gulv i ISO 5 og 6 rom må være sømløse. Vanligvis sveiset vinylplate eller hellet epoksy. ISO 7 og 8 kan noen ganger bruke vinylkomposittflis (VCT) hvis den er riktig vedlikeholdt, men du må strippe og vokse den regelmessig.
Alt som går inn i rommet må være renromskompatibelt-. Kartong? Forbudt - den avgir fibre konstant. Tre? Samme problem. Alt utstyr trenger lukkede motorer, overflater i rustfritt stål, ikke-partikkel-avstøtende materialer.
Overvåking og validering
Du kan ikke bare bygge et renrom og anta at det fungerer. Du må bevise det, kontinuerlig.
Partikkeltellere prøver luften med faste intervaller og steder. Dataene blir logget og sammenlignet med klassifiseringsgrensene dine. Hvis du er ISO 7 og partikkelantallet ditt stiger over 352 000, har du et problem å undersøke.
Temperatur, fuktighet og differensialtrykk overvåkes også - vanligvis kontinuerlig med alarmer hvis ting går ut av spesifikasjonene. Overflatepinner sjekker for mikrobiell forurensning. Personalovervåking (hovedsakelig prøvetaking av hanske) bekrefter at prosedyrene for kappe er effektive.
HEPA-filterintegritetstesting utføres med jevne mellomrom med en aerosolutfordring. Du genererer en kjent aerosol oppstrøms for filteret og sjekker nedstrøms for lekkasjer. Enhver penetrering betyr at filteret eller dets tetning har sviktet og må skiftes ut.
Alt dette genererer dokumentasjon. Mye og mye dokumentasjon. Når FDA dukker opp for en revisjon, vil de se overvåkingspostene dine, vedlikeholdsloggene dine, SOP-ene for klærne dine, korrigerende handlingsrapporter når noe gikk galt.
Hva koster dette?
Byggekostnadene varierer mye, men som en grov guide: ISO 8-konstruksjon kan koste $200-400 per kvadratfot. ISO 7 presser mot $400-600. ISO 5 kan lett overstige $800-1000 per kvadratfot eller mer, avhengig av kompleksiteten.
Driftskostnadene øker også. Energi for all luftbehandling er ikke billig. Filterbytte, kappeutstyr, kalibrering av overvåkingsutstyr, opplæring av personell - alt er med på det.
Mange produsenter bygger ett trinn renere enn de trenger for øyeblikket. Hvis du lager ISO 8-produkter i dag, men kanskje flytter inn i ISO 7-området neste år, er det billigere å bygge ISO 7-rommet nå enn å ettermontere senere.
Modulære renromsystemer (prefabrikerte paneler, takgitter, viftefilterenheter) tilbyr fleksibilitet hvis behovene dine kan endre seg. Softwall-renrom (i utgangspunktet vinylgardiner på aluminiumsrammer) kan fungere for ISO 8-applikasjoner eller midlertidige oppsett, selv om de ikke er egnet for noe renere.
Praktisk takeaway
Tilpass renromsklassen din til enhetens risiko. Implantater trenger ISO 5 eller 6. Enheter som berører slimhinner eller ødelagt hud trenger vanligvis ISO 7. Ikke-kritiske ting kan fungere i ISO 8. FDA ønsker å se at valget ditt er fornuftig basert på risikoanalyse - ikke bare at du valgte et tall.
Ikke spar på dokumentasjon. Dette er et av de områdene hvor papirarbeidet virkelig betyr noe. Mislykkede partikkeltellinger, tapte filterbytter, brudd på kjolen - hvis du ikke har journaler som viser hva som skjedde og hva du gjorde med det, vil revisorer anta det verste.
Tren opp folkene dine og omskole dem regelmessig. Jeg har sett helt gode renrom kompromittert fordi noen ikke forsto hvorfor de ikke kunne klø seg på nesen med hansken på. Den menneskelige faktoren er alltid det svake leddet.
Og hvis du bygger nytt, planlegg for mer kapasitet enn du tror du trenger. Ettermontering av renrom er dyrt og forstyrrende. Bedre å ha plass til å vokse.