CLEANROOMCONTAMINATIEONDER CONTROLE

JANUARI 2020

TRU NV100% Cleanroom Cleaning

Vanessa Morini

2

ABSTRACT

Cleanroom contaminatie kan voorkomen uit verschillende bronnen. Het is geen evidentie om een cleanroom zonder contaminatie te hebben. De grootste bron van vervuiling is namelij k meestal te herleiden tot de mensen die in de cleanrooms werken. Het menselij ke gedrag en de manier van omkleden zij n daardoor heel cruciale factoren in de cleanroom. Om controle te krij gen over de contaminatie, is het fundamenteel om een risico assessment uit te voeren en daarna de correcte maatregelen te treffen om de risico’s te beperken. Na het invoeren van de maatregelen moet de effectiviteit opgevolgd worden door middel van een monitoringprogramma. In deze paper wordt beschreven op welke manier cleanroom contaminatie onder controle kan worden gehouden.

Wil je meer inzicht in het onder controle krij gen van de contaminatie in je cleanroom?

Zorg voor een onderbouwde aanpak met behulp van een risico assessment.

INTRO

Cleanrooms worden ontworpen om het aantal deeltjes en micro-organismen in de lucht te beperken tot een minimum. Hierdoor zullen deeltjes groter dan 5 µm in een lege cleanroom nauwelij ks voorkomen. Maar zodra de productie start in een cleanroom en mensen de cleanroom betreden, vergroot het aantal deeltjes en micro-organismen in de cleanroom, zowel in de lucht als op de oppervlakken. Dat is geen verrassing als het ecosysteem van de menselij ke huid in overweging wordt genomen. De mens werpt grote aantallen huidcellen af. Cleanroomkledij is een cruciale factor in het proces, maar zelfs de juiste kledij kan niet alle contaminatie tegenhouden.

CLEANROOM CONTAMINATIEONDER CONTROLE

4

ECOSYSTEEM VAN DE MENSELIJ KE HUID

Het menselij ke lichaam is een ingewikkeld systeem. De huid bevat meer dan 8 miljoen cellen, waarop meer dan 1,5 biljoen micro-organismen leven. Deze micro-organismen spelen een belangrij ke rol in de menselij ke fysiologie. Dagelij ks verliest een mens ongeveer 24.000 dode huidcellen die miljoenen micro-organismen bevatten. Dat komt overeen met 1 à 2 gram per dag. Het aantal micro-organismen op de huidcellen is afhankelij k van de locatie op het lichaam.

“De huid bevat meer dan 8 miljoen cellen, waarop meer dan 1,5 biljoen micro-organismen leven.“

LOCATIE AANTAL MICRO-ORGANISMEN/CM²

Hoofdhuid 1 miljoen

Speeksel en neusvocht 10 miljoen/gram

Rug 100

Voorhoofd 100 - 1.000

Handen 10.000 - 100.000

Oksel 1 - 10 miljoen

Voet 1 miljoen

Tabel 1: Aantal micro-organismen op de huid per area

De mens is niet enkel een grote bron van micro-organismen, maar zorgt ook voor verspreiding van organismen door beweging, praten, niezen, …

Hoe kan je de impact van de menselij ke contaminatie beperken?

6

MENSELIJ KE CONTAMINATIE

Het aantal deeltjes afkomstig van de mens in de cleanroom kan enkel op basis van procedures ingeperkt worden. Er zal enerzij ds een beperkte toegang tot de cleanroom ingevoerd moeten worden. Enkel mensen die noodzakelij k zij n voor het proces mogen er toegelaten worden, o.a. productie- en technische operatoren, reinigingsspecialisten, kwaliteitsverantwoordelijken en leidinggevenden. Bezoekers moeten zoveel mogelij k vermeden worden.

OMKLEEDPROCEDURE

De meeste deeltjes die een mens verliest, worden door kledij tegengehouden. Cleanroomkledij werkt als een fi lter. Afhankelij k van de dichtheid van de kledij , worden er meer of minder deeltjes doorgelaten. Andere factoren die een rol spelen in de omkleedprocedure zij n het al dan niet hergebruik van cleanroomkledij , de manier van omkleden, het aantal personen dat toegelaten is in het lokaal en de zuiverheid van het omkleedlokaal. Zelfs de logistieke fl ow in het omkleedlokaal is van belang. Iemand die zich ontdoet van zij n cleanroompak verspreidt veel deeltjes in de lucht. Als op hetzelfde moment iemand ernaast een zuiver cleanroompak aantrekt, komen er deeltjes van de vertrekkende persoon op de binnenkomende persoon terecht. Het dragen van specifi eke cleanroomonderkledij zorgt voor een verdere reductie van het aantal deeltjes. Zo ook worden cosmetica, nagellak en juwelen best verboden in cleanrooms. W. Whyte en M. Hejab voerden een tweeledig onderzoek uit. In een bodybox testten ze het aantal microbiële dragende deeltjes (MDD’s) en deeltjes die 55 personen met of zonder cleanroomkledij verspreidden in de lucht. Dat onderzoek gaf volgende resultaten:

7

Hieruit kan besloten worden dat het dragen van cleanroomkledij zorgt voor een reductie van 13,6 keer MDD’s; 8,9 keer voor deeltjes ≥5µm en 2,1 keer voor deeltjes ≥0,5µm. Uiteraard speelt ook de dichtheid van de cleanroomkledij een rol. De hogere cij fers bij mannen t.o.v. vrouwen zij n volgens een studie gerelateerd aan de hogere concentratie micro-organismen op de huid van mannen en de kleinere omvang van de mannelij ke huidcellen.

Het implementeren van geschikte cleanroomkledij , gecombineerd met een adequaat ontwerp van de omkleedlokalen en het strikt volgen van de juiste omkleedprocedure beperkt het aantal deeltjes signifi cant. De training en kwalifi catie van het personeel voor de omkleedprocedure mogen niet onderschat worden. In de klasse B cleanrooms wordt niet alleen een training gegeven, maar ook een microbiologische test afgenomen om de operator te kwalifi ceren.

STADSKLEDIJ MDD’s

CLEANROOMKLEDIJ MDD’s

Vrouwen 943 144

Mannen 4.160 216

Algemeen 2.400 177

STADSKLEDIJ MDD’s

CLEANROOMKLEDIJ MDD’s

Deeltjes ≥0,5µm

Deeltjes ≥0,5µm

Deeltjes ≥0,5µm

Deeltjes ≥0,5µm

Vrouwen 1.720.000 257.000 432.000 29.000

Mannen 2.630.000 422.000 1.720.000 47.300

Algemeen 2.130.000 332.000 1.020.000 37.300

Tabel 2: Gemiddelde dispersiesnelheid/min van MDD’s afkomstigvan 55 personen (25 mannen en 30 vrouwen)

Tabel 3: Gemiddelde dispersiesnelheid/min van deeltjes ≥0,5µm en ≥5µm afkomstig van 55 personen (25 mannen en 30 vrouwen)

8

CLEANROOM GEDRAG

Werken in een cleanroom vergt kennis, discipline en vooral het besef van de contaminatie risico’s. Selecteer de juiste medewerkers. Werken in een cleanroom is niet voor iedereen weggelegd. Zorg dat de cleanroomregels bepaald en duidelij k beschreven zij n in een procedure. Beschrij f de kritische taken, zoals de taken die moeten uitgevoerd worden met handschoenen. Bepaal de meest optimale logistieke fl ow in de cleanroom en vermij d nutteloze bewegingen. Want elke beweging zorgt voor een verplaatsing van deeltjes.

RISICOREDUCTIE DOOR CONTROLE

De basis van contaminatie controle is de beperking van het aantal deeltjes en micro-organismen in de omgeving. Het begint bij het ontwerp van de cleanroom. Daarna volgt de implementatie van controle procedures, zoals de restrictie van het cleanroom personeel, de omkleedprocedure, het cleanroom gedrag en de logistieke fl ow in de cleanroom. Ten slotte wordt een procedure opgestart voor het verwij deren van neergestreken deeltjes en micro-organismen (de reinigings-en desinfectie procedure).

Figuur 1: Aantal deeltjes/beweging

9

Bij het design van de cleanroom wordt de benodigde hoeveelheid lucht bepaald volgens volgende formule:

Waarbij , C = concentratie van contaminanten /m3 in een lokaal op een bepaald momentD = hoeveelheid verontreinigingen die vrij komen/sQ = snelheid van de invoer van zuivere lucht (m3/s)CB = achtergrondconcentratie contaminanten/m3 in de invoer van luchtt = verstreken tij d (s)V = Ruimte volume (m3)Ci = initiële concentratie van contaminaten/m3 in een ruimte

De factoren “D” en “Ci” worden beïnvloed door operationele factoren. De hoeveelheid contaminanten die vrij komen, wordt zoals eerder aangehaald heel sterk beïnvloed door de omkleedprocedure en door het gedrag van de mensen in de cleanroom. De factor Ci kan in relatie worden gebracht met de kwaliteit van de reiniging.

C = (D/Q + CB).(1-e-(Qt/V)) + Ci.e-(Qt/V)

10

Concreet wil dat zeggen dat er energie bespaard kan worden (lagere Q), door te kiezen voor een hoge kwaliteit van zowel de omkleedprocedure als de reiniging van de cleanroom.

Het verwij deren van deeltjes >20µm kan enkel gebeuren met behulp van reiniging van de oppervlakken. Als de reiniging niet op een juiste manier gebeurt, neemt het aantal deeltjes op het oppervlak toe. Het reinigingsprogramma moet opgesteld worden op zo’n manier, dat het aantal deeltjes op alle oppervlakken binnen de gespecifi eerde zuiverheidslimiet blij ft. De oppervlaktelimieten zij n beschreven in ISO14644-9.

RISICO ASSESSMENT

Het opstellen van een reinigingsprogramma voor de reductie van het aantal deeltjes en micro-organismen lij kt makkelij ker dan het is. Dat kan best gebeuren op basis van een risico assessment. De analyse start met de bepaling van de scope, de context en de criteria. Aan de hand van deze elementen bepaal je de risicogetallen. Als de risico’s bepaald zij n, stel je maatregelen op om de risico’s te beperken. Daarna wordt het programma geïmplementeerd en start het validatie- en monitoringsproces.

“Een op risico gebaseerde benadering zorgt voor een onderbouwd programma, waardoor de risico’s

op contaminatie dalen.“

11

Door toepassing van het unieke TRU Risk Management model wordt het reinigingsprogramma onderbouwd opgesteld en worden de risico’s aanzienlij k gereduceerd. Bij TRU stopt het niet na een eenmalige analyse. Door het verbeteringsproces, dat onderdeel is van het TRU Risk Management model, wordt er continu naar een verhoging van de kwaliteit gestreefd.

BESLUIT

Deze paper is bedoeld om meer inzicht te geven in de manier waarop cleanroom contaminatie onder controle kan gehouden worden. Daarbij is de relatie tussen de mens, het proces en de cleanroom van essentieel belang. Selecteer de juiste medewerkers voor het werken in de cleanroom. Kennis en discipline zij n cruciale factoren. Zorg voor kwalitatieve cleanroomkledij en denk na over het proces van omkleden en de logistieke fl ow. Implementeer ten slotte een onderbouwd reinigingsprogramma, bekomen door het uitvoeren van een risico assessment. Wil je de risico’s op contaminatie beperken in de cleanroom, neem dan contact op met TRU.

Scope,ContextCriteria

Riskanalysis

RiskTreatment

RiskEvaluation

Riskcontrolledprogram

Validation

Impro-vement

Monitoring

TRUfundament

TRUfundament

Risk Reduction byusing the TRM-model

TRM-model

Risk reduction ThRoUgh control

Figuur 2: TRU Risk Management model

12

REFERENTIES:

• Proksch E.; Brandner J.M.; Jensen J.M. (2008) The skin: An indispensable barrier, Exp Dermatol.

• Whyte W, Agricola K and Derks M (2015). Airborne Particle Deposition in Cleanrooms.• Whyte W, M. Hejab. Particle and microbial airborne dispersion from people. • Noble WC, Habbema JDF, van Furth R, et al. Quantitative studies on the dispersal

of skin bacteria into the air.• ISO 14644-1:2015 Cleanrooms and Associated Controlled Environments, Part 9:

Classifi cation of Surface Cleanliness by Particle Concentration. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• ISO 14644-5:2004 Cleanrooms and Associated Controlled Environments, Part 5: Operations. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• ISO 14644-9:2012 Cleanrooms and Associated Controlled Environments, Part 9: Classifi cation of surface cleanliness by particle concentration. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• ISO 14644-13:2017 Cleanrooms and Associated Controlled Environments, Part 13: Cleaning of surfaces to achieve defi ned levels of cleanliness in terms of particle and chemical classifi cations. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• ISO 31000: 2018 Risk Management – Guidelines. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• Whyte W. and Eaton T. Assessment of degree of risk from sources of microbial contamination in cleanrooms.

JE WIL TOCH OOK DE RISICO’S IN JE CLEANROOMS BEPERKEN?

Vanessa Morini, CEO | CO-Founder van TRU NV.Vanessa is professioneel gevormd in de API- en biofarmacie. Als Subject Matter Expert voor kritische omgevingsreiniging is ze de ideale partner om de risico’s op contaminatie in de cleanroom te beperken.

0032 473 55 15 58vanessa@trucleanroomcleaning.bewww.trucleanroomcleaning.be

CLEANROOMCONTAMINATIONUNDER CONTROL

JANUARY 2020

TRU NV100% Cleanroom Cleaning

Vanessa Morini

2

ABSTRACT

Cleanroom contamination can occur from various sources. It is not obvious to have a cleanroom without contamination. The largest source of contamination can usually be traced back to the people who work in the cleanrooms.

Human behavior and the way of changing clothes are therefore very crucial factors in the cleanroom. In order to gain control over the contamination, it is fundamental to carry out a risk assessment and then take the correct measures to limit the risks. Once the measures have been implemented, their effectiveness must be monitored by means of a monitoring program. This paper describes how cleanroom contamination can be kept under control.

Do you want more insight in managingthe contamination in your cleanroom?

Make sure you have a quality risk management approach in place.

INTRO

Cleanrooms are designed to minimize the number of particles and microorganisms in the air. As a result, particles larger than 5 µm will hardly occur in an empty cleanroom. However, as soon as production starts in a cleanroom and people enter the cleanroom, the number of particles and micro-organisms in the cleanroom increases, both in the air and on the surfaces.This is no surprise when considering the ecosystem of human skin. Humans shed large numbers of skin cells. Cleanroom clothing is a crucial factor in the process, but even the right clothing cannot stop all contamination.

CLEANROOM CONTAMINATION UNDER CONTROL

4

ECOSYSTEM OF THE HUMAN SKIN

The human body is a complicated system. The skin contains more than 8 million cells, on which more than 1.5 trillion microorganisms live. These microorganisms play an important role in human physiology. Every day a human loses about 24,000 dead skin cells containing millions of microorganisms. This is equivalent to 1 to 2 grams per day. The number of microorganisms on the skin cells depends on the location on the body.

“The skin contains more than 8 million cells, on which more than 1.5 trillion microorganisms live.“

LOCATION NUMBER MICRO-ORGANISMS/CM²

Scalp 1 million

Saliva and nasal fl uid 10 million/gram

Back 100

Forehead 100 - 1.000

Hands 10.000 - 100.000

Armpit 1 - 10 million

Feet 1 million

Table 1: Number of microorganisms on the skin within area

Humans are not only a great source of microorganisms, but they also spread organisms through movement, talking, sneezing, ...

How can you limit the impact of human contamination?

6

HUMAN CONTAMINATION

The number of particles originating from humans in the cleanroom can only be reduced on the basis of procedures. On the one hand, limited access to the cleanroom will have to be introduced. Only people who are necessary for the process may be admitted, including production and technical operators, cleaning specialists, quality managers and supervisors. Visitors should be avoided as much as possible.

GOWNING PROCEDURE

Most of the particles a human loses are stopped by clothing. Cleanroom clothing acts like a fi lter. Depending on the density of the clothing, more or less particles are let through. Other factors that play a role in the changing procedure are whether or not cleanroom clothing is reused, the way of changing, the number of people allowed in the room and the cleanliness of the changing room. Even the logistic fl ow in the changing room is important. Someone who gets rid of his cleanroom suit spreads a lot of particles in the air. If, at the same time, someone puts on a clean room suit next to it, particles from the departing person end up on the incoming person. Wearing specifi c cleanroom undergarments further reduces the number of particles. Similarly, cosmetics, nail polish and jewelry are best prohibited in cleanrooms. W. Whyte and M. Hejab conducted a twofold study. In a bodybox they tested the number of microbial carrying particles (MCP’s) and particles that 55 people with or without cleanroom clothing spread in the air. That study gave the following results:

7

From this it can be concluded that wearing cleanroom clothing results in a reduction of 13.6 times MCPs; 8.9 times for particles ≥5µm and 2.1 times for particles ≥0.5µm. Of course, the density of cleanroom clothing also plays a role. According to a study, the higher fi gures in men compared to women are related to the higher concentration of microorganisms on men’s skin and the smaller size of male skin cells.

The implementation of suitable clean room clothing, combined with an adequate design of the changing rooms and strict adherence to the correct changing procedure signifi cantly reduces the number of particles. The training and qualifi cation of staff for the changing procedure should not be underestimated. In the class B cleanrooms not only training is given, but also a microbiological test is conducted to qualify the operator.

INDOOR CLOTHING MCP’s

CLEANROOMGARMENTS MCP’s

Female 943 144

Male 4.160 216

Average 2.400 177

INDOOR CLOTHING MCP’s

CLEANROOMGARMENTS MCP’s

Particles ≥0,5µm

Particles ≥0,5µm

Particles ≥0,5µm

Particles ≥0,5µm

Female 1.720.000 257.000 432.000 29.000

Male 2.630.000 422.000 1.720.000 47.300

Average 2.130.000 332.000 1.020.000 37.300

Table 2: Average number dispersion rate/min MCP’s from 55 people(25 males and 30 females)

Table 3: Average dispersion rate/ min of particles ≥0,5µm and ≥5µmfrom 55 people (25 males and 30 females)

8

CLEANROOM BEHAVIOR

Working in a cleanroom requires knowledge, discipline and, above all, awareness of the contamination risks. Select the right employees. Working in a cleanroom is not for everyone. Make sure that the cleanroom rules are defi ned and clearly described in a procedure. Describe the critical tasks, such as the tasks to be performed with gloves. Determine the most optimal logistic fl ow in the cleanroom and avoid useless movements. After all, every movement causes a displacement of particles.

RISK REDUCTION THROUGH CONTROL

The basis of contamination control is the limitation of the number of particles and microorganisms in the environment. It starts with the design of the cleanroom. This is followed by the implementation of control procedures, such as the restriction of cleanroom personnel, the changing of clothes, the cleanroom behavior and the logistic fl ow in the cleanroom. Finally, a procedure is started for the removal of settled particles and microorganisms (the cleaning and disinfection procedure).

Figure 1: Number particles/movement

9

During the design of the cleanroom, the required amount of air is determined according to the following formula:

Where, C = concentration of contaminants /m3 in a room at a given timeD = release rate of airborne contaminant/sQ = air volume supply rate CB = background concentration of contamination/m3 entering the roomt = elapsed time (s)V = Room volume (m3)Ci = initial concentration of contaminates/m3 in a room

Factors “D” and “Ci” are infl uenced by operational factors. The amount of contaminants that are released is, as mentioned earlier, strongly infl uenced by the changing procedure and by the behavior of the people in the cleanroom. The factor “Ci” can be related to the quality of the cleaning.

C = (D/Q + CB).(1-e-(Qt/V)) + Ci.e-(Qt/V)

10

In concrete terms, this means that energy can be saved (lower Q) by choosing for a high quality of both the changing procedure and the cleaning of the cleanroom.

The removal of particles >20µm can only be done by cleaning the surfaces. If the cleaning is not done correctly, the number of particles on the surface will increase. The cleaning program must be set up in such a way that the number of particles on all surfaces remains within the specifi ed cleanliness limit. The surface limits are described in ISO14644-9.

RISK ASSESSMENT

Setting up a cleaning program to reduce the number of particles and microorganisms seems easier than it is. This can be best done on the basis of a risk assessment. The analysis starts with the determination of the scope, the context and the criteria. On the basis of these elements you determine the risk numbers. Once the risks have been determined, you draw up measures to limit the risks. The program can be implemented and the validation and monitoring process starts.

“A risk-based approach ensuresa well-founded program, reducing

the risks of contamination.“

11

By applying the unique TRU-Risk-Management model, the cleaning program is substantiated and the risks are considerably reduced. With TRU, it does not stop after a one-off analysis. Through the improvement process, which is part of the TRU-Risk-Management model, a continuous effort is made to increase the quality.

CONCLUSION

This paper is intended to provide more insight into how cleanroom contamination can be kept under control. The relationship between humans, the process and the cleanroom is of essential importance. Select the right employees to work in the cleanroom. Knowledge and discipline are crucial factors. Provide quality cleanroom clothing and think about the process of gowning and the logistic fl ow. Finally, implement a substantiated cleaning program, obtained by carrying out a risk assessment. If you want to limit the risks of contamination in the cleanroom, please contact TRU.

Scope,ContextCriteria

Riskanalysis

RiskTreatment

RiskEvaluation

Riskcontrolledprogram

Validation

Impro-vement

Monitoring

TRUfundament

TRUfundament

Risk Reduction byusing the TRM-model

TRM-model

Risk reduction ThRoUgh control

Figure 2: TRU Risk management model

12

REFERENCES:

• Proksch E.; Brandner J.M.; Jensen J.M. (2008) The skin: An indispensable barrier, Exp Dermatol.

• Whyte W, Agricola K and Derks M (2015). Airborne Particle Deposition in Cleanrooms.• Whyte W, M. Hejab. Particle and microbial airborne dispersion from people. • Noble WC, Habbema JDF, van Furth R, et al. Quantitative studies on the dispersal

of skin bacteria into the air.• ISO 14644-1:2015 Cleanrooms and Associated Controlled Environments, Part 9:

Classifi cation of Surface Cleanliness by Particle Concentration. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• ISO 14644-5:2004 Cleanrooms and Associated Controlled Environments, Part 5: Operations. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• ISO 14644-9:2012 Cleanrooms and Associated Controlled Environments, Part 9: Classifi cation of surface cleanliness by particle concentration. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• ISO 14644-13:2017 Cleanrooms and Associated Controlled Environments, Part 13: Cleaning of surfaces to achieve defi ned levels of cleanliness in terms of particle and chemical classifi cations. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• ISO 31000: 2018 Risk Management – Guidelines. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland.

• Whyte W. and Eaton T. Assessment of degree of risk from sources of microbial contamination in cleanrooms.

DO YOU WANT TO LIMIT THE RISKSIN YOUR CLEANROOMS?

Vanessa Morini, CEO | CO-Founder of TRU NV.Vanessa is professionally formed in API and biopharmacy. As Subject Matter Expert for critical environmental cleaning she is the ideal partner to reduce the risks of contamination in the cleanroom.

0032 473 55 15 58vanessa@trucleanroomcleaning.bewww.trucleanroomcleaning.be