VÄLJ DITT LAND / REGION

Author headshot ansell
Ansell Ltd.

Filtrering av kläder gör skillnad för prestandan i ditt renrum

Målet med denna studie är att isolera effekten av det plagg som bärs i renrummet och dess förmåga att filtrera mänsklig kontaminering över tid.

Kontrollerna i renrummen är en viktig faktor för driften av en anläggning. Problem med driften av ett renrum och de kvalitetsbrister som uppstår kan leda till stora kostnads-, avkastnings- och kapacitetsproblem. Simuleringar är ett kraftfullt verktyg vid utformning och konstruktion av renrum. En faktor som dock ofta förbises vid utformningen är plaggens egenskaper som en viktig källa till bakteriell kontaminering.

Teamet bakom KimtechTM har utvecklat en modell och en kalkylator som hjälper till att avgöra hur renrumsmiljön påverkas av vilken typ av plagg som väljs. Vår modell baseras på ett enda renrum med en given luftväxlingshastighet och ett visst antal anställda, och utgår från flera faktorer som rör generering av bioburden och luftväxling genom plagget. Vi antar också att luften blandas jämnt och att bioburna ämnen lämnar plagget på ett sätt som liknar bedömningen av BFE (Bacterial Filtration Efficiency) (enligt ASTM-F2101-07).

Vi använde modellen för att utvärdera relativa skillnader mellan tre olika hypotetiska plagg med BFE på 0,60, 0,9, 0,93 respektive 0,97. Vi antog ett rum på 16x20x8' (72m3 ), 12 arbetare och en fläkthastighet på 2m3 /s. Kläderna hade i övrigt identisk permeabilitet (1e-9cm2 ), tjocklek (0,2mm), area (2m2 ) och tryckfall från aktivitet (250dyne/cm2 ). Vi antog en konstant koncentration av bioburden inuti plagget på 8000/cm3 . Skillnaden mellan plaggen framgår av figur 1 nedan.

Vid stabilt tillstånd beskrivs förändringen i antalet bioburden enligt ekvation 1, där K och t är plaggets permeabilitet respektive tjocklek. Indexet 0 står för det aktuella plagget eller baslinjen.


𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑒 𝑏𝑖𝑜𝑏𝑢𝑟𝑑𝑒𝑛 𝑐ℎ𝑎𝑛𝑔𝑒 =
𝐾 ⁄ (1-𝐵𝐹𝐸)
𝐾0 𝑡0 ⁄ (1-𝐵𝐹𝐸0 )
(1)

Om vi antar samma permeabilitet och tjocklek i plaggen förenklas detta till ekvation 2.


𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑒 𝑏𝑖𝑜𝑏𝑢𝑟𝑑𝑒𝑛 𝑐ℎ𝑎𝑛𝑔𝑒 =
1-𝐵𝐹𝐸
1-𝐵𝐹𝐸0
(2)

Med hjälp av denna ekvation kan vi enkelt beräkna förväntade stabila fördelar av att förbättra BFE. Om man t.ex. går från ett plagg med BFE=0,6 till ett plagg med BFE=0,93 kommer detta att resultera i 1-0,93 1-0,6 = 17% av bioburdens vid steady state (eller en minskning med 83%).

En av uppgifterna vid drift och underhåll av renrum är att upprätthålla kvalitet och produktion till lägre kostnader. Alla förbättringar av BFE, med andra faktorer lika, resulterar i lägre rumsantal, vilket kan översättas direkt till elektriska besparingar genom färre luftväxlingar som krävs för att hålla under en viss bioburdennivå. Figur 2 visar hur elbesparingar eller minskningar av bioburden ökar från en baslinje-BFE när man byter till ett mer effektivt plagg. Varje kurva representerar besparingarna/reduktionerna från en given baslinje eller ett aktuellt plagg. Tänk till exempel på en baslinje för BFE = 0,93 (den orange kurvan). Att byta till ett annat 0,93-garage ger inga elbesparingar, medan ett byte till BFE=0,96 ger en teoretisk energibesparing på 43%. I praktiken kan bestämmelser diktera minimala luftväxlingshastigheter, men som en del av en strategi för renrumsdrift kan detta alternativt visa de extra bioburdensminskningarna (återigen 43% i detta exempel), vilket sannolikt kommer att minska risken för och förekomsten av kontamineringsrelaterade produktionsförluster.


Figur 2: Relativa elkostnader/besparingar till följd av förändringar i BFE för klädesplagg. De relativa besparingarna på elkostnaderna är teoretiska och återspeglar inte nödvändigtvis de faktiska besparingar som kan uppnås.

De jämförelser som beskrivs här tar endast hänsyn till skillnader i BFE, även om denna enkla modell kan ge en mer komplett bild när man jämför plagg från olika leverantörer. Kläderna skiljer sig i allmänhet åt i fråga om BFE, luftgenomsläpplighet och tjocklek, som alla har en inverkan på genereringen av biobörda mellan arbetare och klädesplagg.

När man väl hade förstått hur olika BFE påverkar kontamineringen försökte man fastställa hur olika klädmaterial kan påverka bioburdensnivåerna i ett renrum. För att uppnå detta utvärderade vi Kimtech™ A5 Cleanroom Sterile Apparel jämfört med återanvändbara sterila plagg som hade genomgått mer än (1) cykel: tvätt-, tork- och bestrålningscykler. Skillnaderna i BFE framgår av figur 3.


Figur 3. BFE-mätningar av sterila plagg för engångsbruk och tvättade plagg. A5-plagget tvättades, torkades och bestrålades en gång.

Med dessa resultat kan vi se tydliga skillnader i prestanda och att när ett återanvändbart sterilt plagg tvättas och dess skyddsförmåga försämras, ökar risken för kontaminering i renrumsmiljön och därmed risken för kvalitetsproblem. I takt med att plaggen återanvänds och tvättas fler gånger kommer effekten av denna minskning av BFE bara att öka, vilket visar på fördelarna med engångsbruk.

Simulering och modellering har använts vid konstruktion och drift av renrum. När dessa utrymmen utformas tar man dock ofta inte hänsyn till hur de plagg som används påverkar miljön och till deras viktiga roll som den första och främsta barriären mot föroreningar. Genom detta arbete ger KimtechTM insikter om hur återanvändbara sterila plagg påverkar renrumsmiljön på ett betydande sätt. Det är uppenbart att valet av sterila plagg kan ha en direkt inverkan på renrummets prestanda och risken för kvalitetsproblem. Vi rekommenderar att ett slumpmässigt urval av dina tvättade återanvändbara sterila plagg testas för BFE-konsistens av en tredje part som en god tillverkningssed. Detta tillvägagångssätt hjälper till att validera den förväntade livslängden för det sterila renrumsplagget på ett sätt som inte bara är beroende av en matematisk analys.

Kontakta om du har frågor om denna analys eller om du vill ha en analys av ditt renrum och hur valet av plagg påverkar det.