Phòng sạch và ứng dụng của phòng sạch

Phòng sạch là gì? Tại sao các phòng phẫu thuật; khu vực chế tạo, lắp ráp và sản xuất linh kiện điện tử hay phòng thí nghiệm, phòng nghiên cứu,... cần đạt tiêu chuẩn phòng sạch theo quy định?

Một số ứng dụng của phòng sạch trong nghiên cứu, chế xuất và sản xuất trong các lĩnh vực công nghệ cao

Bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ giải thích Khái niệm về Phòng sạch, Lịch sử phát triển và Các tiêu chuẩn về Phòng sạch.

1. Phòng sạch là gì?

Phòng sạch là một phòng kín mà trong đó, lượng bụi trong không khí, được hạn chế ở mức thấp nhất nhằm tránh gây bẩn cho các quá trình nghiên cứu, chế tạo và sản xuất. Đồng thời, nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của không khí cũng được khống chế và điều khiển để có lợi nhất cho các quá trình trên. Ngoài ra, phòng còn được đảm bảo vô trùng, không có các khí độc hại đúng theo nghĩa "sạch"

Chức năng chính của phòng sạch: 

• Không gian sạch giúp giảm thiểu tối đa những nguy hiểm tiềm tàng khi tiếp xúc với môi trường độc hại.

• Phòng sạch với khả năng diệt khuẩn đảm bảo môi trường an toàn cho cả con người lẫn đồ vật.

• Tạo nguồn không khí tự nhiên (không phải nhân tạo giống điều hòa) giúp con người ở trong phòng sạch được thoải mái, dễ chịu.

• Đảm bảo không khí an toàn cho phòng mổ, hồi sức, phòng chăm sóc bệnh nhân đặc biệt…

• Đảm bảo sạch sẽ tuyệt đối và an toàn cho các không gian trong gia đình như phòng ngủ, phòng làm việc…

2. Lịch sử phát triển Hệ thống phòng sạch

Phòng sạch được sử dụng lần đầu tiên là trong lĩnh vực y tế. Mở đầu là các công trình nghiên cứu của Pasteur, Koch, Lister và các nhà sinh học tiên phong khác đã chỉ ra rằng sự nhiễm khuẩn là nguyên nhân của nhiều căn bệnh, mà một trong những nguyên nhân của sự nhiễm khuẩn là sự mất vệ sinh trong môi trường. Lần đầu tiên vào những năm 1860, Joseph Lister (một giáo sư ở Đại học Tổng hợp Glasgow) đã thiết lập một hệ thống phòng khép kín nhằm hạn chế bụi bẩn, chống sự nhiễm khuẩn ở Viện xá Hoàng gia Glasgow (Royal Infirmary, là một Viện xá thành lập bởi ĐH Glasgow, ngày nay tách ra làm 2 phần mang tên là Glasgow Western Infirmary và Glasgow Royal Infirmary). Đây chính là phòng sạch sơ khai đầu tiên.

Hệ thống phòng sạch ứng dụng cho sản xuất được bắt đầu sử dụng vào thời gian chiến tranh thế giới thứ hai để cải tiến các súng ống, vũ khí quân sự. Cho đến lúc này, phòng sạch mới chỉ ở mức sơ khai là làm sạch bằng cách hệ thống hút bụi và hút ẩm đơn giản, khác xa so với ngày nay. 

Tiếp đến, phòng sạch được phát triển thêm một bước nhờ sự thúc đẩy từ các ngành nghiên cứu về hạt nhân, sinh, hóa dẫn tới sự ra đời của các hệ thống lọc không khí. Các phòng sạch với dung tích lớn, hệ thống lọc không khí tốt bắt đầu phát triển mạnh từ năm 1955. 

Năm 1955, Công ty điện tử Western Electric Company (Winston-Salem, Mỹ) gặp phải các vấn đề trục trặc với các sản phẩm sai hỏng do sự có mặt của các hạt bụi trong không khí. Yêu cầu đặt ra cho họ là các phòng sạch không nhiễm bụi, và từ đó hệ thống phòng sạch đươc phát triển, với các hệ thống lọc, các hệ thống điều khiển, các quần áo bảo hộ nhằm chống bụi bẩn cho phòng... được phát triển như ngày nay. Và hiện nay, phòng sạch được sử dụng cho nhiều lĩnh vực: Y tế, Khoa học và kỹ thuật vật liệu, Linh kiện Điện tử, Lý, Hóa, Sinh, Cơ khí chính xác, Dược...

3. Ứng dụng của phòng sạch

3.1. Ứng dụng của phòng sạch để bảo quản thực phẩm

Những thực phẩm như bánh, kẹo, thực phẩm đóng hộp,.. phải được bảo quản trong một không gian sạch sẽ và an toàn. Nếu lượng vi sinh cao và hàm lượng bụi nhiều sẽ khiến cho thực phẩm bị nhiễm khuẩn, ảnh hưởng đến quá trình lên men, thực phẩm dễ bị biến đổi không đạt yêu cầu về chất lượng. Do đó, bảo quản thực phẩm cần một quá trình kín, nhằm hạn chế quá trình vi sinh phát triển, không bị tác nhân gây hại, giúp tăng thời gian sử dụng của thực phẩm.

Chính vì vậy, mà nhiều doanh nghiệp, công ty hiện nay đều ứng dụng phòng sạch để đảm bảo thực phẩm bảo quản tốt hơn.

3.2. Ứng dụng của phòng sạch trong sản xuất mỹ phẩm

Mỹ phẩm là mặt hàng không thể thiếu trong cuộc sống ngày nay, hơn hết nhu cầu làm đẹp, chăm sóc da, chăm sóc mắt, môi,... của mọi người ngày càng được chú trọng. Do đó, để làm nên những sản phẩm làm đẹp chất lượng, an toàn thì nó phải được sản xuất trong môi trường sạch sẽ, đạt chuẩn. Bởi vì trong mỹ phẩm vi khuẩn rất dễ phát triển và nó gây ra các hiện tượng dị ứng, phản tác dụng hoặc gây hại cho da, mắt,...Do đó, ứng dụng phòng sạch trong sản xuất và bảo quản mỹ phẩm là điều hết sức cần thiết.

3.3. Ứng dụng của phòng sạch trong Y Tế

Lĩnh vực y tế là một ngành mũi nhọn, ưu tiên hàng đầu cần phải ứng dụng phòng sạch. Vì đây là môi trường quan trọng, cần đầu tư trang thiết bị tiên tiến, khoa học để hỗ trợ khám và cứu chữa bệnh nhân. Phòng sạch được ứng dụng trong các phòng mổ, phòng bệnh nhân cách ly hay phòng lưu trữ máu, thuốc, vaxin… nhằm bảo đảm bệnh nhân không bị tác nhân gây hại từ bên ngoài, cho dù chỉ là một hạt bụi nhỏ.

Phòng mổ bệnh viện cần tiêu chuẩn cao về phòng sạch

Đặc biệt, phòng sạch được ứng dụng trong quá trình nghiên cứu, sản xuất thuốc. Khi sản xuất các loại thuốc, thiết bị y tế thì công tác hàng đầu đó là việc bảo vệ những sản phẩm này khỏi các loại vi khuẩn, tác nhân gây hại, đảm bảo chất lượng thuốc, thiết bị y tế tốt nhất, tránh tối đa trường hợp gây biến chứng, nguy hiểm cho người bệnh vì vấn đề nhiễm trùng hoặc sản phẩm bị biến đổi khi sử dụng. Vì vậy, Ứng dụng phòng sạch vào y tế là điều kiện không thể bỏ qua.

3.4. Ứng dụng của phòng sạch trong công nghiệp hóa điện tử

Trong sản xuất điện tử, đặc biệt là trong công nghiệp hóa điện tử, vi mạch, bán dẫn, chíp… yêu cầu độ an toàn cao, vì chỉ cần một hạt bụi nhỏ rơi vào sẽ làm tổn hại đến cả quá trình sản xuất. Do đó, trong ngành công nghiệp điện tử bắt buộc phải ứng dụng phòng sạch. Phòng sạch sẽ đảm bảo những tiêu chuẩn khắt khe nhất, như chống bụi bẩn tuyệt đối, ổn định được nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và khả năng chống tĩnh điện - một trợ giúp đắc lực trong quá trình sản xuất điện.

Bạn có thể một số hãng như: Sharp, Samsung, LG, Toshiba… sản xuất các vật dụng điện tử, các công ty này đều trang thiết bị bảo hộ lao động cho nhân viên rất kỹ càng và yêu cầu phải làm trong môi trường phòng sạch để không có bất kỳ hạt bụi nào bám vào bo mạch gây giảm chất lượng và hư hại.

3.5. Ứng dụng của phòng sạch trong khoa học nghiên cứu

Các kỹ sư, nhà khoa học hay các chuyên gia nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học, hóa chất đều bắt buộc nghiên cứu trong phòng sạch. Bởi vì trong quá trình nghiên cứu, đòi hỏi sự tỉ mỉ, chính xác do đó họ cần một không gian sạch sẽ, đảm bảo lượng bụi hay mức độ vi khuẩn trong phòng là tối thiểu nhất. 

Một môi trường sạch đạt tiêu chuẩn sẽ giúp cho quá trình nghiên cứu, thí nghiệm được kết quả chuẩn xác nhất. Và phòng sạch thường được ứng dụng trong các phòng thí nghiệm như: nghiên cứu chế tạo thuốc, vacxin, thí nghiệm trong lĩnh vực sinh học, hóa học…

Ứng dụng phòng sạch trong các phòng nghiên cứu

3.6. Ứng dụng của phòng sạch trong nông nghiệp

Để tạo ra các giống cây trồng tốt, có ưu điểm và năng suất vượt trội hơn các loại giống truyền thống các nhà khoa học phải tiến hành nuôi cấy thí nghiệm các vi sinh trồng phòng sạch, sau khi hoàn thành sẽ tạo ra giống mới sẽ được lưu trữ tuyệt đối tại phòng sạch sinh vật phát triển ổn định và không bị vinh sinh vật khác xâm hại. Môi trường phòng sạch góp phần không thể thiếu vào quy trình kiểm soát lượng vi sinh vật trong các trung tâm phát triển giống cây trồng và nuôi cấy mô các loại động, thực vật ; giúp quá trình chăm sóc và nuôi vi sinh trở nên an toàn và hiệu quả cao hơn.

4. Nội quy bắt buộc thực hiện trong phòng sạch

Phòng sạch giống như một phòng đặc biệt, hoàn toàn cách biệt so với những phòng khác, do đó nó có những quy định khắt khe và yêu cầu con người phải thực hiện để đảm bảo nó là một phòng sạch đạt tiêu chuẩn. Và dưới đây là những nội quy bắt buộc trong phòng sạch cần thực hiện theo:

• Không được mang bất cứ đồ dùng cá nhân vào bên trong phòng sạch. Nếu cần để ở ngăn chứa đồ bên ngoài phòng sạch.
•  Các đồ có giá trị như tiền bạc có thể mang vào phòng sạch nhưng tuyệt đối không được lấy ra bên ngoài và phải bảo quản trong người.
•  Không mặc quần áo tự do ra vào phòng sạch mà phải là quần áo chuyên dụng hoặc quần áo được phê duyệt cho phép.
•  Không được ăn uống bất cứ thứ gì, kể cả ngậm kẹo, nhai kẹo cao su trong miệng. Đặc biệt cấm kỵ hút thuốc trong phòng sạch.
•  Tuyệt đối không sử dụng mỹ phẩm như son môi, sơn móng tay, nước hoa, keo xịt tóc, mi giả, mascara… khi vào phòng sạch.

Hoạt động trong môi trường phòng sạch phải tuân thủ các nội quy nghiêm ngặt

• Những dụng cụ, thùng chứa, đồ đạc được sử dụng trong quá trình sản xuất nên được làm sạch vệ sinh đến mức độ tương tự như các bề mặt sạch.
• Tất cả các trang thiết bị, nguyên vật liệu được đưa vào một cơ sở vô trùng phải chịu khử trùng nghiêm ngặt trước khi đưa vào sản xuất.
• Không dụng cụ nào được phép đặt, để trên bề mặt của một băng ghế hoặc bảng. Có thể để đồ sau khi được kê bằng một tấm khăn sạch đã được phê duyệt
• Tuyệt đối không tuyển các nhân viên, nhân công là người có tiền sử về bệnh rối loạn hô hấp, bệnh dạ dày hoặc bệnh về thể chất trong phòng sạch.
•  Yêu cầu nhân viên, mọi người trong phòng sạch đi nhẹ nói khẽ, cấm chuyển động nhanh, chạy nhảy hoặc cười đùa.

5. Một số thuật ngữ về phòng sạch

• Các dung môi có trong phòng sạch cần tránh tiếp xúc với da, vì nó có thể làm tổn thương đến da nếu vô tình đụng phải.
• Air Lock (Phòng ngăn không khí): Là phòng đặt giữa phòng sạch và không gian bên ngoài, nó có tác dụng phòng đệm hay phòng trung chuyển khi vận chuyển vật liệu ra vào khỏi khu vực phòng sạch.
• Air flow rate (Lưu lượng dòng khí): Thể tích dòng khí trong mỗi đơn vị thời gian.
• Air Shower (Phòng tắm khí): Là phòng nhỏ có bố trí các vòi phun khí nén, nhằm làm sạch nhân viên trước khi đi vào phòng sạch.
• Airborne Particulate Cleanliness Class Number (Cấp độ sạch về số lượng các hạt có trong không khí): Cấp độ càng nhỏ chứng tỏ phòng càng sạch.
• Ceiling Grid System (Hệ thống khung cửa cần trần nhà): Là cấu trúc xây dựng có lắp đặt hệ thống chiếu sáng và lọc không khí cho phòng sạch.
• Cleanroom Partitions (Các tấm ngăn trong phòng sạch): Là các tấm tường được sử dụng để ngăn phòng sạch thành nhiều khu vực sạch đáp ứng các yêu cầu sạch khác nhau.
• Clean Room Pass Thrus (Phòng đi ngang qua phòng sạch): Là phòng ngăn không khí, dùng để làm hành lang dành cho sản phẩm và các nguyên vật liệu ra vào khỏi khu vực phòng sạch mà không có nhân viên đi vào để tránh sự xâm nhập của các yếu tố nhiễm bẩn.
• Clean Room Suits (Quần áo sạch): Bộ quần áo được làm từ vải không dệt, sợi chống tĩnh điện, thường được mặc trùm bên ngoài quần áo thông thường.
• Clean Room Tables (Bàn làm việc trong phòng sạch): Bàn được làm từ các vật liệu chuyên dụng và thiết kế chuyên biệt dùng trong phòng sạch.
• Cleanzone: Không gian tập trung các hạt có trong không khí được kiểm soát dưới mức độ cho phép.
• Contamination (Sự nhiễm bẩn): Là các chất nguy hại hoặc chất không mong muốn có mặt trong môi trường làm giảm độ tinh khiết.
• Electrostatic Discharge (Phóng điện do tĩnh điện): Sự giải phóng điện tích không có kiểm soát của điện thế làm phá hỏng các sản phẩm bán dẫn.
• Equipment Layout (Mặt bằng triển khai thiết bị): Bản tóm tắt về phòng sạch và các khu vực chức năng  khác cần thiết liên kết ăn khớp với nhau về chức năng và phối hợp hoạt động.
• Federal Standard 209E: Văn bản tuyên bố tiêu chuẩn độ sạch không khí trong phòng sạch.
• Filter Module (Máy lọc): Thiết bị lắp bộ lọc HEPA hoặc ULPA, được lắp ở trần nhà hoặc trong tường của phòng sạch.
• HEPA (High Effciency Particulate Air) Filter (Bộ lọc bụi trong không khí hiệu năng cao): Khả năng lọc không khí , giữ lại ít nhất 99,97% các hạt bụi có kích thước nhỏ tới 0,3 micron.
• ULPA (Ultra Low Particulate Air) Filter (Bộ lọc bụi cực nhỏ trong không khí): Bộ lọc có thể giữ lại 99,9999% các tiểu phân có kích thước nhỏ tới 0,12 micron.
• HVAC (Heating, Ventilation anh Air Conditioning) Systems (Hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí): Thiết bị cung cấp, duy trì việc sưởi ấm, làm mát và điều hòa không khí.
• Laminar Flow (Thổi gió từng lớp): Thổi gió trong một khu vực có giới hạn không gian xác định với hướng và vận tốc gió không thay đổi.
• Microbes (Vi sinh vật): Các sinh vật cực nhỏ, thường mang theo bệnh, chúng thường được phát tán từ da người khi tế bào da bị bong tróc.
• Particle Size (Kích thước tiểu phân): Số đo, kích thước của một hạt.
• Particle (Tiểu phân): Là vật thể, ở dạng rắn hoặc lỏng, có kích thước từ 0,001 - 1,000 micron.
• Particulate (Hạt): Là vật thể bao gồm nhiều tiểu phân tách biệt nhau.
• Prefilters (Lọc sơ bộ, tiền lọc): Lọc bổ sung được dùng để nối tiếp với bộ lọc chính, lọc tiểu phân cỡ lớn và bảo vệ bộ lọc chính không bị nhiễm bẩn quá mức.
• Sample Acquisition Time (Thời gian tiếp nhận mẫu): Thời gian thiết bị đếm hạt tích lũy dữ liệu đếm trước khi trả về zero và tiếp tục đếm lại lần nữa.
• Sealant (Gioăng, keo bít kín): Chất dẻo hoặc silicon dùng để gắn bộ lọc HEPA vào khung trần nhà.
• Turbulent Flow (Dòng chảy rối): Dòng không khí trong một không gian nhất định.
• Utility Matrix (Bảng khai thác sử dụng thiết bị): Tổng kết các phân tích về việc khai thác sử dụng từng thiết bị để lập kế hoạch xây dựng một phòng sạch.
• Unidirectional Airflow Cleanrooms/ Laminar Airflow Cleanrooms (Phòng sạch có dòng khí theo một hướng duy nhất/ dòng khí phân nhiều lớp).