🔬 পৰীক্ষাগাৰ — ক্লীনৰুমৰ বতাহ আৰু নমুনাৰ অখণ্ডতা লাইভ মডেল

ভিত্তি — সংখ্যাৰ আঁৰৰ মডেল

চিমুলেটৰে ব্যৱহাৰ কৰা প্ৰতিটো সম্পৰ্ক, ইয়াৰ উৎসৰ সৈতে। অনুমান হিচাপে চিহ্নিত ধ্ৰুৱক দৃষ্টান্তমূলক কেলিব্ৰেচন।

ISO 14644-1 এ প্ৰতিটো কণাৰ আকাৰৰ বাবে শ্ৰেণীৰ সীমা নিৰ্ধাৰণ কৰে; এটা শ্ৰেণীৰ ধাপ হৈছে দহগুণ। 0.5 µm ত, ISO 7 এ প্ৰতি ঘনমিটাৰত 352 000 কণা অনুমতি দিয়ে।

Cn = 10^N·(0.1/D)^2.08 ⇒ N = log10(C) + 2.08·log10(D/0.1); ISO 7 at 0.5 µm = 352 000 /m³, ISO 5 = 3 520 /m³[1]

ভালদৰে মিহলি হোৱা কোঠাত ভিতৰলৈ অহা বা এৰা প্ৰতিটো কণা যোগান বতাহে পাতল কৰে আৰু বাহিৰ কৰি নিয়ে; স্তৰটো য'ত উৎপাদন আৰু আঁতৰোৱা সমান হয় তাতে স্থিৰ হয়, C = G/Q।

V·dC/dt = G + Q_s·(1−η)·(f·C_out + (1−f)·C) + (Q_in + Q_door)·C_corr − (Q_s + Q_in + Q_door)·C (exact solution per 5-min tick); steady C = G/Q[5][7]

বিঘিনিৰ পিছত অতিৰিক্তখিনি বায়ু-সলনিৰ হাৰত সূচকীয়ভাৱে ক্ষয় হয়: 100 গুণ হ্ৰাসত ln(100)/N ঘণ্টা লাগে, যিটো ISO 14644-3 পুনৰুদ্ধাৰ পৰীক্ষাই জোখে।

C(t) − C∞ = (C₀ − C∞)·e^(−N·t); 100:1 recovery t = ln(100)/N (20 1/h → 13.8 min, 5 1/h → 55 min)[2][5][3]

মানুহেই মুখ্য উৎস। ≥0.5 µm ৰ বাবে জোখা গড়: ঘৰৰ পোছাকত প্ৰতি মিনিটত প্ৰায় 2.1 নিযুত, ক্লীনৰুম পোছাকত প্ৰায় 1.0 নিযুত; প্ৰতিজন মানুহ আৰু প্ৰতিটো মুহূৰ্ত বেলেগ হয়।

G = Σ people e·exp(0.3·z − 0.045), z ~ N(0,1); e = 35 500 /s (lab coat over indoor clothing; measured for indoor clothing), 17 000 /s (cleanroom coverall), ≥ 0.5 µm[4]অনুমান: কোঠাৰ আকাৰ, AHU ক্ষমতা, নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশন, ফুটাৰ ক্ষেত্ৰফল, দুৱাৰৰ সময় আৰু বিনিময় হোৱা আয়তন, ফেনৰ শক্তি, ফ্ৰীজাৰৰ অন্তৰণ আৰু কমপ্ৰেছাৰৰ আকাৰ, ৰেকৰ তাপ ধাৰণক্ষমতা, হাতেৰে ধৰাৰ সংস্পৰ্শ, বেকআপ ফ্ৰীজাৰৰ স্লট কেৱল জৰুৰীকালীন অৱস্থাত মুকলি কৰা নিয়ম আৰু −60 °C SOP সীমা এটা সাধাৰণ লেবৰ বাবে দৃষ্টান্তমূলক মান; ভৌতিক নিয়ম আৰু প্ৰকাশিত বিস্তাৰৰ হাৰ উদ্ধৃত কৰাৰ দৰেই।

অফছেট বতাহ দুৱাৰৰ ফাঁকেৰে ওলাই যায়; ইয়াক ঠেলি পঠিয়াবলৈ লগা চাপ প্ৰবাহৰ বৰ্গৰ সৈতে বাঢ়ে। যদি নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশনে যোগানে এৰি থোৱাতকৈ বেছি লয়, কোঠাটো ঋণাত্মক হয় আৰু কৰিডৰৰ বতাহ টানি আনে।

Q_off = Q_s − max(E_fixed, Q_s − offset); ΔP = ρ/2·(Q_off/(C_d·A))², C_d = 0.61, A = 0.02 m²; ΔP_avg = ΔP·(1 − time doors open)[6][3][5]অনুমান: কোঠাৰ আকাৰ, AHU ক্ষমতা, নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশন, ফুটাৰ ক্ষেত্ৰফল, দুৱাৰৰ সময় আৰু বিনিময় হোৱা আয়তন, ফেনৰ শক্তি, ফ্ৰীজাৰৰ অন্তৰণ আৰু কমপ্ৰেছাৰৰ আকাৰ, ৰেকৰ তাপ ধাৰণক্ষমতা, হাতেৰে ধৰাৰ সংস্পৰ্শ, বেকআপ ফ্ৰীজাৰৰ স্লট কেৱল জৰুৰীকালীন অৱস্থাত মুকলি কৰা নিয়ম আৰু −60 °C SOP সীমা এটা সাধাৰণ লেবৰ বাবে দৃষ্টান্তমূলক মান; ভৌতিক নিয়ম আৰু প্ৰকাশিত বিস্তাৰৰ হাৰ উদ্ধৃত কৰাৰ দৰেই।

এখন খোলা দুৱাৰত কোনো চাপৰ পাৰ্থক্য নাথাকে; প্ৰতিবাৰ খোলাত কিছু কৰিডৰৰ বতাহ কোঠালৈ সলনি হয়। এয়াৰলকৰ মাজেৰে চুটি খোলাত বহুত কম সলনি হয়।

openings ~ Poisson((1·people + traffic)·Δt) + people in/out; per opening 40 s and 2 m³ of corridor air exchanged (10 s, 0.5 m³ with airlock discipline)[3][5]অনুমান: কোঠাৰ আকাৰ, AHU ক্ষমতা, নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশন, ফুটাৰ ক্ষেত্ৰফল, দুৱাৰৰ সময় আৰু বিনিময় হোৱা আয়তন, ফেনৰ শক্তি, ফ্ৰীজাৰৰ অন্তৰণ আৰু কমপ্ৰেছাৰৰ আকাৰ, ৰেকৰ তাপ ধাৰণক্ষমতা, হাতেৰে ধৰাৰ সংস্পৰ্শ, বেকআপ ফ্ৰীজাৰৰ স্লট কেৱল জৰুৰীকালীন অৱস্থাত মুকলি কৰা নিয়ম আৰু −60 °C SOP সীমা এটা সাধাৰণ লেবৰ বাবে দৃষ্টান্তমূলক মান; ভৌতিক নিয়ম আৰু প্ৰকাশিত বিস্তাৰৰ হাৰ উদ্ধৃত কৰাৰ দৰেই।

ফেনৰ শক্তি বতাহৰ প্ৰবাহৰ ঘনফলৰ সৈতে বাঢ়ে: বায়ু সলনি দুগুণ কৰিলে প্ৰায় আঠগুণ শক্তি লাগে।

P = 0.45 kW·(Q_s / 1500 m³/h)³[8]অনুমান: কোঠাৰ আকাৰ, AHU ক্ষমতা, নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশন, ফুটাৰ ক্ষেত্ৰফল, দুৱাৰৰ সময় আৰু বিনিময় হোৱা আয়তন, ফেনৰ শক্তি, ফ্ৰীজাৰৰ অন্তৰণ আৰু কমপ্ৰেছাৰৰ আকাৰ, ৰেকৰ তাপ ধাৰণক্ষমতা, হাতেৰে ধৰাৰ সংস্পৰ্শ, বেকআপ ফ্ৰীজাৰৰ স্লট কেৱল জৰুৰীকালীন অৱস্থাত মুকলি কৰা নিয়ম আৰু −60 °C SOP সীমা এটা সাধাৰণ লেবৰ বাবে দৃষ্টান্তমূলক মান; ভৌতিক নিয়ম আৰু প্ৰকাশিত বিস্তাৰৰ হাৰ উদ্ধৃত কৰাৰ দৰেই।

কমপ্ৰেছাৰ নথকা ফ্ৰীজাৰ যিকোনো পিণ্ডীভূত বস্তুৰ দৰে গৰম হয়: প্ৰথমে দ্ৰুতগতিত, তাৰ পিছত কোঠাৰ তাপমানৰ ওচৰ চাপিলে লেহেমীয়া। সময়-ধ্ৰুৱক τ = C/UA য়ে ঘড়ী নিৰ্ধাৰণ কৰে।

C·dT/dt = UA·(T_amb − T) + Q_door − Q_comp; T(t) = T_amb + (T₀ − T_amb)·e^(−t/τ), τ = C/UA = 20 h; −80 → −60 °C in τ·ln(102/82) ≈ 4.4 h[9]অনুমান: কোঠাৰ আকাৰ, AHU ক্ষমতা, নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশন, ফুটাৰ ক্ষেত্ৰফল, দুৱাৰৰ সময় আৰু বিনিময় হোৱা আয়তন, ফেনৰ শক্তি, ফ্ৰীজাৰৰ অন্তৰণ আৰু কমপ্ৰেছাৰৰ আকাৰ, ৰেকৰ তাপ ধাৰণক্ষমতা, হাতেৰে ধৰাৰ সংস্পৰ্শ, বেকআপ ফ্ৰীজাৰৰ স্লট কেৱল জৰুৰীকালীন অৱস্থাত মুকলি কৰা নিয়ম আৰু −60 °C SOP সীমা এটা সাধাৰণ লেবৰ বাবে দৃষ্টান্তমূলক মান; ভৌতিক নিয়ম আৰু প্ৰকাশিত বিস্তাৰৰ হাৰ উদ্ধৃত কৰাৰ দৰেই।

প্ৰতিবাৰ খোলাত ঠাণ্ডা কেবিনেটৰ বতাহ গৰম, আৰ্দ্ৰ কোঠাৰ বতাহেৰে সলনি হয়; ইয়াৰ তাপ আৰু ই এৰি যোৱা তুষাৰে ভিতৰৰ বস্তুক গৰম কৰে।

Q_door = 2·ρ·V_cab·c_p·(T_amb − T) (cabinet air replaced, ×2 for moisture and frost); V_cab = 0.7 m³ → ≈ 1.2 K per opening at −80 °C[9]অনুমান: কোঠাৰ আকাৰ, AHU ক্ষমতা, নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশন, ফুটাৰ ক্ষেত্ৰফল, দুৱাৰৰ সময় আৰু বিনিময় হোৱা আয়তন, ফেনৰ শক্তি, ফ্ৰীজাৰৰ অন্তৰণ আৰু কমপ্ৰেছাৰৰ আকাৰ, ৰেকৰ তাপ ধাৰণক্ষমতা, হাতেৰে ধৰাৰ সংস্পৰ্শ, বেকআপ ফ্ৰীজাৰৰ স্লট কেৱল জৰুৰীকালীন অৱস্থাত মুকলি কৰা নিয়ম আৰু −60 °C SOP সীমা এটা সাধাৰণ লেবৰ বাবে দৃষ্টান্তমূলক মান; ভৌতিক নিয়ম আৰু প্ৰকাশিত বিস্তাৰৰ হাৰ উদ্ধৃত কৰাৰ দৰেই।

নমুনাবোৰে নিজৰ পৰিৱেশক পলমেৰে অনুসৰণ কৰে; এটা ৰেক দুমিনিটমানৰ বাবে কোঠাৰ বতাহৰ মাজেৰে কঢ়িয়াই নিলে কেইডিগ্ৰীমান খৰচ হয়।

T_rack ← lag(T_rack, T_surroundings, τ = 1 h); handling: 2 min in room air with τ = 0.5 h (≈ +6 K from −75 °C); excursion = Σ racks minutes above −60 °C[9][11]অনুমান: কোঠাৰ আকাৰ, AHU ক্ষমতা, নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশন, ফুটাৰ ক্ষেত্ৰফল, দুৱাৰৰ সময় আৰু বিনিময় হোৱা আয়তন, ফেনৰ শক্তি, ফ্ৰীজাৰৰ অন্তৰণ আৰু কমপ্ৰেছাৰৰ আকাৰ, ৰেকৰ তাপ ধাৰণক্ষমতা, হাতেৰে ধৰাৰ সংস্পৰ্শ, বেকআপ ফ্ৰীজাৰৰ স্লট কেৱল জৰুৰীকালীন অৱস্থাত মুকলি কৰা নিয়ম আৰু −60 °C SOP সীমা এটা সাধাৰণ লেবৰ বাবে দৃষ্টান্তমূলক মান; ভৌতিক নিয়ম আৰু প্ৰকাশিত বিস্তাৰৰ হাৰ উদ্ধৃত কৰাৰ দৰেই।

ড্ৰাই আইচ −78.5 °C ত উধাই যায় আৰু প্ৰতি কিলোগ্ৰামত প্ৰায় 573 kJ শোষণ কৰে: বৰফ শেষ নোহোৱালৈকে চেষ্ট সেই তাপমানতে থাকে।

chest at −78.5 °C while ice remains; dm/dt = −(UA_chest·(T_amb + 78.5) + rack heat)/573 kJ/kg[10][11]অনুমান: কোঠাৰ আকাৰ, AHU ক্ষমতা, নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশন, ফুটাৰ ক্ষেত্ৰফল, দুৱাৰৰ সময় আৰু বিনিময় হোৱা আয়তন, ফেনৰ শক্তি, ফ্ৰীজাৰৰ অন্তৰণ আৰু কমপ্ৰেছাৰৰ আকাৰ, ৰেকৰ তাপ ধাৰণক্ষমতা, হাতেৰে ধৰাৰ সংস্পৰ্শ, বেকআপ ফ্ৰীজাৰৰ স্লট কেৱল জৰুৰীকালীন অৱস্থাত মুকলি কৰা নিয়ম আৰু −60 °C SOP সীমা এটা সাধাৰণ লেবৰ বাবে দৃষ্টান্তমূলক মান; ভৌতিক নিয়ম আৰু প্ৰকাশিত বিস্তাৰৰ হাৰ উদ্ধৃত কৰাৰ দৰেই।

মডেলে ব্যৱহাৰ কৰা অন্য পৰিচালন ধ্ৰুৱকসমূহ।

room 75 m³, AHU ≤ 40 air changes/h × health · HEPA 99.95 %, 20 % outdoor air at 35·10⁶ /m³ · corridor 2·10⁶ /m³ · fixed exhaust 1100 m³/h (hood in use) / 500 m³/h (standby) · gowning change 10 min · 1 door trip per person-hour · work × 0.8 with the hood in standby, × 0.95 with airlock discipline · freezer UA 2 W/K, compressor 600 W, alarm −70 °C, SOP limit −60 °C · 4 racks of 15 kJ/K · backup freezer −80 °C, its free slots released only for a freezer in fault or alarm (emergency reserve) · 10 kg dry ice per rack, chest UA 0.25 W/Kঅনুমান: কোঠাৰ আকাৰ, AHU ক্ষমতা, নিৰ্দিষ্ট নিষ্কাশন, ফুটাৰ ক্ষেত্ৰফল, দুৱাৰৰ সময় আৰু বিনিময় হোৱা আয়তন, ফেনৰ শক্তি, ফ্ৰীজাৰৰ অন্তৰণ আৰু কমপ্ৰেছাৰৰ আকাৰ, ৰেকৰ তাপ ধাৰণক্ষমতা, হাতেৰে ধৰাৰ সংস্পৰ্শ, বেকআপ ফ্ৰীজাৰৰ স্লট কেৱল জৰুৰীকালীন অৱস্থাত মুকলি কৰা নিয়ম আৰু −60 °C SOP সীমা এটা সাধাৰণ লেবৰ বাবে দৃষ্টান্তমূলক মান; ভৌতিক নিয়ম আৰু প্ৰকাশিত বিস্তাৰৰ হাৰ উদ্ধৃত কৰাৰ দৰেই।

যাদৃচ্ছিকতা: এটা বীজযুক্ত mulberry32 জেনেৰেটৰ; ব্যৱহৃত বিতৰণ — সমান, ঘাতাংকীয় (ব্যস্ত CDF), স্বাভাৱিক (Box–Muller), পইছন (Knuth)। বীজ দেখুওৱা হয় আৰু শ্বেয়াৰ কৰিব পাৰি।

উৎস

1. ISO 14644-1:2015 Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification of air cleanliness by particle concentration (Cn = 10^N·(0.1/D)^2.08) — ISO, 2015
2. ISO 14644-3:2019 Cleanrooms and associated controlled environments — Part 3: Test methods (recovery test, 100:1 recovery time) — ISO, 2019
3. EudraLex Vol. 4, Annex 1: Manufacture of Sterile Medicinal Products (C(2022) 5938) — §4.13 airlock entry and exit doors not opened simultaneously (interlock for grade A/B, visual/audible warning for C/D), §4.14 adjacent rooms of different grades: air pressure difference of a minimum of 10 Pascals (guidance value), §4.29 iii and Table 5 Note 1: "clean up" period, guidance value of less than 20 minutes — European Commission, 2022
4. W. Whyte, M. Hejab — Particle and microbial airborne dispersion from people, European Journal of Parenteral & Pharmaceutical Sciences 12(2):39–46 (≥0.5 µm: 2.13·10⁶/min indoor clothing, 1.02·10⁶/min cleanroom garments) — Pharmaceutical and Healthcare Sciences Society, 2007
5. W. Whyte — Cleanroom Technology: Fundamentals of Design, Testing and Operation, 2nd ed. (well-mixed dilution C = G/Q, decay and recovery, pressure cascades, door openings) — Wiley, 2010
6. ASHRAE Handbook — Fundamentals, ch. 16 Ventilation and Infiltration (flow through openings Q = C_d·A·√(2ΔP/ρ)) — ASHRAE, 2021
7. EN 1822-1:2019 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) — Part 1: Classification (H13 ≥ 99.95 % at MPPS) — CEN, 2019
8. Fan affinity laws: flow ∝ speed, pressure ∝ speed², power ∝ speed³ — U.S. DOE — Improving Fan System Performance: A Sourcebook for Industry
9. F. P. Incropera, D. P. DeWitt et al. — Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 7th ed., §5.1–5.3 lumped capacitance (Newton cooling, τ = ρVc/hA) — Wiley, 2011
10. NIST Chemistry WebBook — Carbon dioxide, phase change data (ΔsubH = 25.2 kJ/mol at 195 K, Giauque & Egan 1937 → ≈ 573 kJ/kg; sublimation at 194.7 K = −78.5 °C at 1 atm) — NIST
11. ISBER Best Practices: Recommendations for Repositories, 5th ed. (storage equipment monitoring and alarms, backup storage capacity, emergency plans) — International Society for Biological and Environmental Repositories, 2023