Is tusa bainisteoir na saotharlainne. Soláthraíonn aonad láimhseála aeir seomra aiseipteach ISO 7 de 75 m³ trí scagairí HEPA; scaoileann daoine cáithníní, ligeann doirse aer conaire isteach, agus tarraingíonn an cochall deataigh sceite seasta a fhéadann róbhrú an tseomra a ghoid. Síos an halla coinníonn reoiteoir ultra-íseal ceithre racaí samplaí ag −80 °C. Gach cúig nóiméad cothromaíonn an tsamhail na cáithníní sa seomra, an t-aershreabhadh trí bhearnaí na ndoirse agus an teas a shreabhann isteach sa reoiteoir. Insamhlú oideachais amháin — ní comhairle GMP, comhlíonta ná cliniciúil é.
Cad a fhoghlaimeoidh tú
Cén fáth a socraíonn seomra measctha go maith ag C = G/Q agus a théarnaíonn sé mar e^(−N·t): socraíonn daoine an leibhéal, socraíonn athruithe aeir an luas.
Conas a oibríonn cascáid bhrú i ndáiríre: an fritháireamh idir soláthar agus sceite, an dlí cearnach trí bhearnaí doirse, agus an méid a dhéanann doirse oscailte agus sceite seasta cochaill dó.
Cé chomh tapa agus a théann reoiteoir −80 °C a theip te (dlí Newton), agus cén fáth a sábháiltear na samplaí trí ghníomhú ag an aláram, ní ag an teorainn.
Insamhlóir
Am 0 nóim
✓Raca ag nó faoi bhun −70 °C
!Raca idir −70 agus −60 °C
⚠Raca os cionn −60 °C (seachrán)
◍Duine i bhforbhrístí seomra ghlain
○Duine i gcóta saotharlainne
•Cáithníní san aer (scála logartamach)
❄Comhbhrúiteoir ag rith / cochall in úsáid
✕Comhbhrúiteoir stoptha / cochall ar fuireachas
Rialuithe
Aer soláthair trí scagairí HEPA na síleála. Caolaíonn níos mó aeir cáithníní agus glanann sé níos tapa iad, ach ardaíonn cumhacht an ghaothráin le ciúb an tsreafa. Ní féidir le haonad díghrádaithe an méid a iarrann tú a sheachadadh.
Scaoileann gach duine cáithníní; osclaíonn gach duine a shiúlann isteach nó amach an doras. Ciallaíonn níos lú daoine níos lú oibre déanta freisin.
Laghdaíonn forbhrístí seomra ghlain thart ar leath de na cáithníní ≥0.5 µm a scaoileann duine i gcomparáid le cóta saotharlainne os cionn éadaí istigh. Tógann athrú thart ar 10 nóiméad.
Doras glas aeir amháin ag an am agus oscailtí gearra: thart ar 10 s agus 0.5 m³ d'aer conaire in aghaidh na hoscailte in ionad 40 s agus 2 m³. Cosnaíonn fanacht ag an nglas aeir beagán ama.
Leanann an sceite an soláthar lúide an fritháireamh seo, a sceitheann amach trí bhearnaí an dorais agus a choinníonn an seomra os cionn na conaire. Ní féidir leis an sceite titim faoi bhun sceite an chochaill agus an chaibinéid sábháilteachta féin.
Gearrann sé an sceite seasta ó 1100 go 500 m³/h, ag saoradh aeir don róbhrú sa seomra. Fanann obair a theastaíonn ón gcochall.
Stopann sé oscailtí rialta agus fiosracha. Cuireann gach oscailt aer an chaibinéid in ionad aer an tseomra.
Aistríonn sé racaí go sliotáin shaora an reoiteora cúltaca tar éis am an ghlao isteach (níos faide san oíche). Is iad na sliotáin cúlchiste éigeandála an fhoirgnimh, scaoilte do reoiteoir le fabht nó ar aláram amháin — diúltaítear d'iarratas fad is atá −80 °C á choinneáil aige fós. Caitheann gach raca thart ar dhá nóiméad in aer an tseomra ar an mbealach.
Pacálann sé na racaí atá fágtha sa reoiteoir i gcófraí insliúcháin le hoighear tirim (10 kg an raca, a fhad is a théann an stoc). Coinníonn an cófra −78.5 °C fad atá oighear fágtha.
Táscairí
Rang an tseomra (ISO 14644-1, ≥0.5 µm)
6.86
rabhadh
Difríocht brú leis an gconair (meán ama)
12.4Pa
gnáth
An raca samplaí is teo
-80.0°C
gnáth
Seachrán samplaí os cionn −60 °C (raca-nóiméid)
0min
gnáth
Cáithníní ≥0.5 µm
256 k/m³
Athruithe aeir seachadta
20 1/h
Cumhacht gaothráin soláthair
0.45 kW
Daoine sa seomra
3
Obair déanta vs. plean
0 % · criticiúil
Difríocht brú, doirse dúnta
12.4 Pa
Oscailtí doirse sa tréimhse seo
0
Teocht caibinéid an reoiteora
-80.0 °C
Oighear tirim fágtha
20.0 kg
Racaí fós sa reoiteoir
4
Treocht
Cásanna géarchéime
Leibhéal 1 · Ar ais sa rang roimh an gcéim aiseipteach
Tá sé 08:00. Thar oíche ritheadh an seomra ar setback fuinnimh-shábhála ag 5 athrú aeir san uair agus an cochall ar fuireachas, agus tá conraitheoir in éadaí sráide díreach i ndiaidh oibre istigh a chríochnú: léann an áireamhán thart ar 3 mhilliún cáithnín an m³. Tá seisear i gcótaí saotharlainne ag ullmhú. Ag 08:30 tosaíonn foireann triúr céim aiseiptigh a éilíonn ISO 7 nó níos fearr sa seomra go dtí 10:00. Coinnigh an fhoireann sa seomra agus bille an ghaothráin réasúnta.
Seomra ag ISO 7 nó níos fearr i rith na céime
Triúr ar a laghad sa seomra le linn na céime
Meán cumhachta gaothráin soláthair ≤ 0.6 kW
Leibhéal 2 · Teip reoiteora san oíche
Tá sé 21:00 agus tá tú ar glao. Tá ceithre raca de shamplaí do-athsholáthair sa reoiteoir −80 °C. Thart ar 22:00 stopann a chomhbhrúiteoir; ní féidir leis an teicneoir seirbhíse teacht go dtí 07:30. Tá spás don dá raca sa reoiteoir cúltaca — cúlchiste éigeandála an fhoirgnimh, scaoilte do reoiteoir le fabht nó ar aláram amháin — agus tá 20 kg d'oighear tirim ar an láthair, go leor do dhá chófra. Cibé rud a iarrann tú, caithfidh duine teacht isteach ar dtús: thart ar 30 nóiméad san oíche. Breathnaíonn an patról slándála isteach sa reoiteoir ó am go chéile. Deir SOP na saotharlainne nach bhfuil cead d'aon sampla dul os cionn −60 °C, agus iarrann an grúpa corrlach sábháilteachta: níor cheart do racaí a bheith níos teo ná −68 °C riamh.
Gan raca os cionn −60 °C i rith na hoíche
Gan nóiméid seachráin ag an deireadh
Racaí gan a bheith níos teo ná −68 °C riamh (corrlach sábháilteachta)
Leibhéal 3 · Láimhseálaí aeir lag, seomra lán
Tá seisear i gcótaí saotharlainne sa seomra le haghaidh seisiún oiliúna praiticiúil ceithre uair an chloig agus sruth seasta cuairteoirí tríd an doras conaire. Deich nóiméad isteach, tosaíonn an gaothrán soláthair ag teip: ní féidir leis ach 40 % dá acmhainn a sheachadadh (16 athrú aeir san uair) go dtí deisiú amárach. Tá an cochall deataigh in úsáid agus tarraingíonn sé 1100 m³/h de sceite seasta. Coinnigh an seomra ag ISO 7, coinnigh 10 Pa ar a laghad os cionn na conaire, agus déan an obair phleanáilte.
Seomra ag ISO 7 nó níos fearr
Meán difríochta brú ≥ 10 Pa
Obair phleanáilte déanta
Bonn — an tsamhail taobh thiar de na huimhreacha
Gach gaol a úsáideann an t-insamhlóir, lena fhoinse. Is calabrúcháin léiritheacha iad tairisigh a bhfuil marc toimhde orthu.
Socraíonn ISO 14644-1 teorainn ranga do gach méid cáithníní; is fachtóir de dheich céim ranga amháin. Ag 0.5 µm ceadaíonn ISO 7 352,000 cáithnín an méadar ciúbach.
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]
I seomra measctha go maith caolaítear gach cáithnín a thagann isteach nó a scaoiltear ag an aer soláthair agus iompraítear amach é; socraíonn an leibhéal san áit a bhfuil giniúint comhionann le baint, 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]
Tar éis suaitheadh titeann an barrachas go heaspónantúil ag ráta na n-athruithe aeir: tógann titim 100 uair ln(100)/N uair an chloig, rud a thomhaiseann tástáil téarnaimh ISO 14644-3.
Is daoine an príomhfhoinse. Meáin tomhaiste do ≥0.5 µm: thart ar 2.1 milliún in aghaidh an nóiméid in éadaí istigh, thart ar 1.0 milliún in éadaí seomra ghlain; athraíonn gach duine agus gach nóiméad.
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]Toimhde: méid an tseomra, acmhainn an AHU, sceití seasta, achar na mbearnaí sceite aeir, amanna doirse agus toirteanna malartaithe, cumhacht an fheana, insliú an reoiteora agus méid an chomhbhrúiteora, toilleadh teasa na racaí, nochtadh le linn láimhseála, scaoileadh shliotáin an reoiteora cúltaca in éigeandáil amháin agus teorainn SOP −60 °C — is luachanna léiritheacha iad do shaotharlann ghinearálta; tá na dlíthe fisiceacha agus na rátaí scaipthe foilsithe mar a luadh.
Sceitheann an t-aer fritháirithe amach trí bhearnaí an dorais; ardaíonn an brú a theastaíonn lena bhrú tríd le cearnóg an tsreafa. Má thógann sceitheanna seasta níos mó ná an méid a fhágann an soláthar, téann an seomra diúltach agus tarraingíonn sé aer conaire isteach.
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]Toimhde: méid an tseomra, acmhainn an AHU, sceití seasta, achar na mbearnaí sceite aeir, amanna doirse agus toirteanna malartaithe, cumhacht an fheana, insliú an reoiteora agus méid an chomhbhrúiteora, toilleadh teasa na racaí, nochtadh le linn láimhseála, scaoileadh shliotáin an reoiteora cúltaca in éigeandáil amháin agus teorainn SOP −60 °C — is luachanna léiritheacha iad do shaotharlann ghinearálta; tá na dlíthe fisiceacha agus na rátaí scaipthe foilsithe mar a luadh.
Níl aon difríocht brú ag doras oscailte; malartaíonn gach oscailt cuid d'aer na conaire isteach sa seomra. Malartaíonn oscailtí gearra trí ghlas aeir i bhfad níos lú.
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]Toimhde: méid an tseomra, acmhainn an AHU, sceití seasta, achar na mbearnaí sceite aeir, amanna doirse agus toirteanna malartaithe, cumhacht an fheana, insliú an reoiteora agus méid an chomhbhrúiteora, toilleadh teasa na racaí, nochtadh le linn láimhseála, scaoileadh shliotáin an reoiteora cúltaca in éigeandáil amháin agus teorainn SOP −60 °C — is luachanna léiritheacha iad do shaotharlann ghinearálta; tá na dlíthe fisiceacha agus na rátaí scaipthe foilsithe mar a luadh.
Ardaíonn cumhacht gaothráin le ciúb an aershreafa: tógann athruithe aeir a dhúbailt thart ar ocht n-uaire an chumhacht.
P = 0.45 kW·(Q_s / 1500 m³/h)³[8]Toimhde: méid an tseomra, acmhainn an AHU, sceití seasta, achar na mbearnaí sceite aeir, amanna doirse agus toirteanna malartaithe, cumhacht an fheana, insliú an reoiteora agus méid an chomhbhrúiteora, toilleadh teasa na racaí, nochtadh le linn láimhseála, scaoileadh shliotáin an reoiteora cúltaca in éigeandáil amháin agus teorainn SOP −60 °C — is luachanna léiritheacha iad do shaotharlann ghinearálta; tá na dlíthe fisiceacha agus na rátaí scaipthe foilsithe mar a luadh.
Téann reoiteoir gan a chomhbhrúiteoir te mar aon chorp cnapaithe eile: go tapa ar dtús, ansin níos moille de réir mar a théann sé i ngar do theocht an tseomra. Socraíonn an tairiseach ama τ = C/UA an clog.
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]Toimhde: méid an tseomra, acmhainn an AHU, sceití seasta, achar na mbearnaí sceite aeir, amanna doirse agus toirteanna malartaithe, cumhacht an fheana, insliú an reoiteora agus méid an chomhbhrúiteora, toilleadh teasa na racaí, nochtadh le linn láimhseála, scaoileadh shliotáin an reoiteora cúltaca in éigeandáil amháin agus teorainn SOP −60 °C — is luachanna léiritheacha iad do shaotharlann ghinearálta; tá na dlíthe fisiceacha agus na rátaí scaipthe foilsithe mar a luadh.
Cuireann gach oscailt aer te, taise an tseomra in ionad aer fuar an chaibinéid; téann a theas agus an sioc a fhágann sé an t-ábhar.
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]Toimhde: méid an tseomra, acmhainn an AHU, sceití seasta, achar na mbearnaí sceite aeir, amanna doirse agus toirteanna malartaithe, cumhacht an fheana, insliú an reoiteora agus méid an chomhbhrúiteora, toilleadh teasa na racaí, nochtadh le linn láimhseála, scaoileadh shliotáin an reoiteora cúltaca in éigeandáil amháin agus teorainn SOP −60 °C — is luachanna léiritheacha iad do shaotharlann ghinearálta; tá na dlíthe fisiceacha agus na rátaí scaipthe foilsithe mar a luadh.
Leanann samplaí a dtimpeallacht le moill; cosnaíonn raca a iompar trí aer an tseomra ar feadh cúpla nóiméad roinnt céimeanna.
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]Toimhde: méid an tseomra, acmhainn an AHU, sceití seasta, achar na mbearnaí sceite aeir, amanna doirse agus toirteanna malartaithe, cumhacht an fheana, insliú an reoiteora agus méid an chomhbhrúiteora, toilleadh teasa na racaí, nochtadh le linn láimhseála, scaoileadh shliotáin an reoiteora cúltaca in éigeandáil amháin agus teorainn SOP −60 °C — is luachanna léiritheacha iad do shaotharlann ghinearálta; tá na dlíthe fisiceacha agus na rátaí scaipthe foilsithe mar a luadh.
Sublaíonn oighear tirim ag −78.5 °C agus ionsúnn sé thart ar 573 kJ an kilogram: fanann an cófra ag an teocht sin go dtí go bhfuil an t-oighear imithe.
chest at −78.5 °C while ice remains; dm/dt = −(UA_chest·(T_amb + 78.5) + rack heat)/573 kJ/kg[10][11]Toimhde: méid an tseomra, acmhainn an AHU, sceití seasta, achar na mbearnaí sceite aeir, amanna doirse agus toirteanna malartaithe, cumhacht an fheana, insliú an reoiteora agus méid an chomhbhrúiteora, toilleadh teasa na racaí, nochtadh le linn láimhseála, scaoileadh shliotáin an reoiteora cúltaca in éigeandáil amháin agus teorainn SOP −60 °C — is luachanna léiritheacha iad do shaotharlann ghinearálta; tá na dlíthe fisiceacha agus na rátaí scaipthe foilsithe mar a luadh.
Tairisigh oibriúcháin eile a úsáideann an tsamhail.
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/KToimhde: méid an tseomra, acmhainn an AHU, sceití seasta, achar na mbearnaí sceite aeir, amanna doirse agus toirteanna malartaithe, cumhacht an fheana, insliú an reoiteora agus méid an chomhbhrúiteora, toilleadh teasa na racaí, nochtadh le linn láimhseála, scaoileadh shliotáin an reoiteora cúltaca in éigeandáil amháin agus teorainn SOP −60 °C — is luachanna léiritheacha iad do shaotharlann ghinearálta; tá na dlíthe fisiceacha agus na rátaí scaipthe foilsithe mar a luadh.
Randamacht: gineadóir mulberry32 le síol; dáiltí a úsáidtear — aonfhoirmeach, easpónantúil (CDF inbhéartach), normalach (Box–Muller), Poisson (Knuth). Taispeántar an síol agus is féidir é a roinnt.
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
ASHRAE Handbook — Fundamentals, ch. 16 Ventilation and Infiltration (flow through openings Q = C_d·A·√(2ΔP/ρ)) — ASHRAE, 2021
EN 1822-1:2019 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) — Part 1: Classification (H13 ≥ 99.95 % at MPPS) — CEN, 2019
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
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