Thiết Kế Phòng Thí Nghiệm Vô Trùng: Bố Trí, Dòng Khí Và Kiểm Soát Nhiễm Theo GMP

Phòng thí nghiệm vô trùng là không gian thao tác với mẫu, không để vi sinh từ môi trường hay con người xâm nhập. Nơi này dùng trong kiểm nghiệm độ vô trùng, vi sinh, nuôi cấy tế bào và nhiều công việc nghiên cứu khác. Thiết kế sai có thể gây kết quả dương tính giả.

Bài viết do đội ngũ kỹ thuật AIRTECH THẾ LONG tổng hợp. Nội dung gồm cấp sạch tham chiếu, bố trí khu chức năng, dòng người và vật liệu, hoàn thiện, thiết bị và vệ sinh. Mục tiêu là giúp bạn lập yêu cầu thiết kế rõ ràng ngay từ đầu.

Phòng thí nghiệm vô trùng là gì và dùng cho mục đích nào?

Phòng thí nghiệm vô trùng là khu vực kiểm soát vi sinh và tiểu phân, nơi thao tác mẫu trong điều kiện vô trùng. Chất lượng kết quả phụ thuộc trực tiếp vào chất lượng môi trường này.

Ứng dụng điển hình là thử nghiệm độ vô trùng trong kiểm soát chất lượng dược phẩm. Đây là phép thử bắt buộc khi xuất lô với sản phẩm vô trùng không tiệt trùng ở bước cuối. Theo hướng dẫn của WHO, kết quả thử vô trùng chỉ là mắt xích cuối cùng trong chuỗi biện pháp bảo đảm vô trùng.

EU GMP Annex 1 nêu rõ phép thử độ vô trùng phải được thực hiện trong điều kiện vô trùng. Phương pháp thử thường theo dược điển, chẳng hạn USP <71>. Vì vậy môi trường làm việc phải được chứng minh bằng qualification và giám sát định kỳ.

Ngoài kiểm nghiệm, phòng vi sinh, y sinh và công nghệ sinh học cũng dùng không gian tương tự. Yêu cầu cấp sạch có thể khác nhau. Nguyên tắc thì giống nhau: giảm nguồn nhiễm, tách luồng và kiểm soát thao tác.

Nguồn nhiễm lớn nhất trong phòng thí nghiệm thường là con người. Da, tóc và hơi thở liên tục phát ra tiểu phân mang vi sinh. Thiết kế vì thế phải giảm số người, giảm chuyển động và giảm số lần mở cửa.

Một kết quả dương tính trong phép thử độ vô trùng thường dẫn đến điều tra. Việc này tốn thời gian và có thể làm chậm xuất lô. Nếu môi trường thử không được chứng minh, rất khó kết luận nguyên nhân gốc.

Do đó, yêu cầu người dùng (URS) nên nêu rõ loại mẫu, số lượng thử mỗi ngày và thiết bị cần đặt trong phòng. Các thông tin này quyết định diện tích, số lớp phòng đệm và cách tổ chức dòng vật liệu.

Cấp sạch và tiêu chuẩn tham chiếu cho phòng thí nghiệm vô trùng

Tài liệu tham chiếu phổ biến là EU GMP Annex 1, ban hành ngày 25/08/2022 và có hiệu lực từ 25/08/2023. Bạn có thể đọc toàn văn Annex 1 trên trang của Ủy ban châu Âu. Phân loại hạt thường dựa trên ISO 14644-1:2015, còn thiết kế và khởi động tham chiếu ISO 14644-4:2022.

Grade GMP không phải là tên gọi khác của cấp ISO. Cấp GMP có thêm yêu cầu về trạng thái nghỉ, trạng thái vận hành và vi sinh. Vì vậy không nên dùng một bảng quy đổi cứng thay cho đánh giá cụ thể.

Bảng dưới đây nêu giới hạn tối đa nồng độ hạt theo ISO 14644-1:2015 cho các cấp sạch thường gặp:

Chuẩn cũ FED-STD-209E đã bị hủy và được thay bằng ISO 14644-1. Khi gặp hồ sơ cũ ghi "Class 100", hãy đối chiếu với cấp ISO tương ứng và kiểm tra lại yêu cầu.

Annex 1 phân biệt trạng thái nghỉ và trạng thái vận hành khi phân loại phòng sạch. Kế hoạch giám sát nên ưu tiên vị trí rủi ro cao như vùng thao tác và cửa chuyển vật liệu. ISO 14644-5:2025 hướng dẫn vận hành và thay bản 2004.

Với isolator, ISO 13408-6:2021 áp dụng cho xử lý vô trùng. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho isolator kiểm nghiệm vô trùng. Thẩm định loại isolator này thường tham chiếu USP <1208>. Sự khác biệt giữa hai công nghệ rào chắn được phân tích trong bài phân biệt Isolator và RABS.

Bố trí mặt bằng và các khu chức năng của phòng thí nghiệm vô trùng

Một phòng thí nghiệm vô trùng hiếm khi chỉ có một phòng. Nó là chuỗi khu vực nối tiếp, mỗi khu có chức năng và mức sạch riêng. Bảng dưới đây mô tả cấu hình thường gặp.

Cấu hình tối thiểu gồm hai lớp: phòng vô trùng ở bên trong và phòng đệm ở bên ngoài. Phòng vô trùng không nên đặt sát lối đi chính. Nhờ vậy lượng người và vật liệu đi ngang qua sẽ ít hơn.

Diện tích phòng nên đủ cho tủ, bàn và lối di chuyển, nhưng không quá lớn. Phòng nhỏ dễ giữ sạch và dễ duy trì chênh áp. Nên dự phòng chỗ cho thiết bị mở rộng sau này để khỏi phá dỡ khi nhu cầu tăng.

Thiết bị lớn như nồi hấp hoặc tủ ủ cần đường vận chuyển và vị trí đặt riêng. Nồi hấp hai cửa cho phép lấy vật liệu đã tiệt trùng từ phía sạch. Cách này tránh đi vòng qua khu bẩn.

Cửa sổ quan sát giữa các phòng giúp giám sát mà không cần mở cửa. Bảng điều khiển có thể đặt ngoài phòng. Như vậy người quản lý theo dõi được thao tác, còn số lần ra vào giảm.

Nếu làm việc với vi sinh vật gây bệnh, yêu cầu an toàn sinh học phải được xét cùng yêu cầu vô trùng. Cần bảo đảm an toàn cho người, môi trường và việc xử lý chất thải. Chiều cao phòng cũng cần đủ cho lắp đặt và bảo trì thiết bị. Bạn có thể xem thêm các hạng mục tại trang thiết bị phòng thí nghiệm.

Dòng người, dòng vật liệu và kiểm soát chênh áp

Nguyên tắc cơ bản là mỗi dòng đi một chiều, từ khu kém sạch sang khu sạch hơn. Phòng thay đồ nên là chuỗi khu vực có độ sạch tăng dần, ví dụ từ Grade D qua C rồi B. Không nên dùng chung một lối cho người và vật liệu.

Vật liệu đưa vào Grade A hoặc B cần đi theo một chiều riêng. Chất thải và mẫu môi trường đưa ra cũng phải có đường đi riêng. Cửa chuyển vật liệu nên thiết kế để bảo vệ vùng sạch hơn, ví dụ bằng luồng khí lọc chủ động. Pass box là lựa chọn phổ biến cho việc này.

Quy trình vào khu vô trùng nên được mô tả thành các bước cụ thể:

1. Vệ sinh tay: rửa tay và thay giày tại khu đệm ngoài.
2. Sát khuẩn: dùng dung dịch đã được phê duyệt và có bằng chứng hiệu lực.
3. Mặc trang phục: theo trình tự đã mô tả: áo, mũ, khẩu trang.
4. Đeo găng: kiểm tra không để hở da giữa găng và tay áo.
5. Vào khu sạch hơn: đi qua cửa khóa liên động, từng người một.
6. Thao tác: di chuyển chậm, tránh làm khuấy bụi và vi sinh trong không khí.

Về áp suất, phòng sạch được cấp không khí lọc để duy trì áp dương hoặc dòng khí so với nền cấp thấp hơn. Chênh áp giữa các khu cần được giám sát liên tục. Khi cần dòng khí đi vào vùng quan trọng, nguồn khí phải từ khu cùng cấp hoặc sạch hơn.

Không nên mặc định áp dương cho mọi vị trí. Khu có nguy cơ phát tán tác nhân gây bệnh cần đánh giá hướng áp suất riêng theo yêu cầu an toàn sinh học. Thử nghiệm trực quan hóa dòng khí giúp chứng minh hướng dòng khí đúng như thiết kế.

Cửa khóa liên động ngăn hai cửa của phòng đệm mở cùng lúc. Đèn báo hoặc còi cho biết trạng thái cửa và chênh áp. Khi áp suất lệch khỏi dải cài đặt, hệ thống phải cảnh báo để người vận hành dừng thao tác.

Chất thải sinh học cần được khử nhiễm trước khi mang ra ngoài. Có thể dùng nồi hấp hai cửa hoặc quy trình khử nhiễm đã thẩm định. Đường đi của chất thải không được cắt ngang đường vào của vật liệu sạch.

Hệ thống giám sát tự động ghi chênh áp liên tục giúp chứng minh điều kiện phòng khi có sai lệch. Dữ liệu này cũng hỗ trợ điều tra khi phát sinh kết quả bất thường.

Vật liệu hoàn thiện, HVAC và chiếu sáng

Bề mặt trong phòng vô trùng phải nhẵn, kín, chịu được lau rửa và chất khử khuẩn. Tường nên dùng vật liệu sáng màu, không độc, không bám bụi. Mối nối cần kín và góc nên bo tròn để không tích tụ chất bẩn.

Sàn cần liền mạch, không trơn trượt và dễ vệ sinh. Trần phải được thiết kế và bịt kín để ngăn nhiễm từ khoảng không phía trên. Không bố trí đường ống hơi, nước, điện phía trên bề mặt thao tác, vì bụi hoặc nước ngưng có thể rơi xuống.

Cửa đi và cửa sổ nên dùng khung kín, phẳng, chống ẩm. Khe quanh đường ống, ống thông gió và cửa phải được trám kín hoàn toàn. Chậu rửa và cống thoát không được đặt trong khu Grade A và B. Ở các khu thấp hơn, cống cần có bẫy nước chống chảy ngược.

Không khí cấp phải đi qua bộ lọc HEPA và có hệ thống điều hòa kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm. Giá trị cụ thể cần được xác định theo yêu cầu thử nghiệm và thiết bị, thay vì áp một con số chung. Chi tiết về mảng lọc có tại trang màng lọc khí sạch.

Cửa gió cấp nên gắn bộ lọc HEPA ở trần, cửa hồi đặt thấp trên tường. Bố trí này giúp kéo tiểu phân xuống thấp và ra khỏi vùng thở. Lưới hồi cần dễ tháo để vệ sinh.

Số lần trao đổi không khí không có giá trị chung cho mọi phòng. Nó phụ thuộc cấp sạch, nguồn nhiệt, số người và kết quả thử nghiệm khói. ISO 14644-4:2022 hướng dẫn về thiết kế, xây dựng và khởi động phòng sạch.

Hệ thống điều hòa cần dự phòng cho quạt và bộ điều khiển khi phòng chạy liên tục. Mất điện hoặc dừng quạt có thể làm phòng mất áp. Nên có kế hoạch rõ để tái lập điều kiện trước khi dùng lại.

Chiếu sáng phải đủ độ rọi cho thao tác quan sát. Đèn nên là loại âm trần kín, dễ lau và không tạo khe tích bụi. AIRTECH THẾ LONG khuyến nghị chốt các chi tiết này ngay khi thiết kế. Sửa sau khi thi công thường khó và tốn thời gian.

Thiết bị, vệ sinh và quản lý vận hành phòng thí nghiệm vô trùng

Khu thao tác vô trùng nên dùng tủ an toàn sinh học hoặc bàn thao tác sạch. Thiết bị cần được đặt đúng vị trí, tránh cửa ra vào và luồng người qua lại. Bạn có thể tham khảo bàn thao tác sạch cleanbench và bài hướng dẫn bảo trì tủ cấy vi sinh.

Chương trình làm sạch và khử khuẩn cần được xây dựng thành văn bản. Chất khử khuẩn phải có bằng chứng hiệu lực với vi sinh vật của cơ sở. Nên luân phiên chất khử khuẩn theo chương trình đã được thẩm định, không tự thay đổi trong vận hành.

Vệ sinh cần bao gồm cả các góc chết và bề mặt khó với. Dụng cụ và môi trường nuôi cấy phải được tiệt trùng theo quy trình đã thẩm định. Người vận hành không được hút pipet bằng miệng để tránh lây nhiễm cho người và mẫu.

Quần áo vô trùng nên ít rụng sợi, che kín tóc và da. Người vận hành cần được đào tạo thay đồ đúng trình tự và được đánh giá định kỳ. Nói chuyện không cần thiết hay di chuyển nhanh làm tăng nguy cơ nhiễm.

Mọi hoạt động vệ sinh, bảo trì và sai lệch cần ghi hồ sơ. Hồ sơ này là bằng chứng khi đoàn thanh tra hoặc khách hàng yêu cầu xem xét.

Giám sát môi trường bao gồm đếm hạt và vi sinh theo kế hoạch đã duyệt. Dữ liệu được xem xét theo xu hướng, không chỉ so sánh với giới hạn. Khi có sai lệch, cần điều tra nguyên nhân gốc và đánh giá tác động đến kết quả thử nghiệm.

Phòng cần được qualification theo các bước URS, DQ, IQ, OQ và PQ, rồi tái thẩm định theo kế hoạch. Hướng dẫn chung nằm trong WHO TRS 1019 Annex 3 về thẩm định. Nhân sự phải được đào tạo về trang phục, hành vi và quy trình thao tác. Trong các dự án tư vấn và thi công, AIRTECH THẾ LONG đề xuất gắn các yêu cầu vận hành này vào bản thiết kế.

Giải pháp phòng thí nghiệm vô trùng từ AIRTECH THẾ LONG

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG tư vấn, thiết kế, thi công phòng sạch và sản xuất thiết bị phòng sạch, phòng thí nghiệm. Công ty thuộc hệ sinh thái Airtech Group. Nhà máy sản xuất có ở cả hai miền Bắc và Nam, với dây chuyền hiện đại nhập từ châu Âu.

Các dự án phòng sạch bệnh viện, sản xuất và LAB là nền tảng kinh nghiệm triển khai. Với phòng thí nghiệm vô trùng, AIRTECH THẾ LONG đề xuất làm việc cùng người dùng cuối ngay từ khâu xác định yêu cầu. Nhờ đó bố trí khu chức năng, dòng khí và thiết bị phục vụ đúng quy trình thử nghiệm.

Phạm vi của AIRTECH THẾ LONG gồm tư vấn, thiết kế, thi công phòng sạch. Công ty cũng sản xuất thiết bị phòng sạch và phòng thí nghiệm. Công ty cũng cung cấp sàn vinyl, panel và gia công kim loại tấm cho các hạng mục hoàn thiện.

Một dự án phòng thí nghiệm vô trùng nên đi theo trình tự: thu thập URS, lập mặt bằng và sơ đồ dòng, thiết kế chi tiết, thi công, rồi qualification. Các tiêu chí nghiệm thu nên được thống nhất từ đầu.

Mỗi dự án cần được khảo sát thực tế trước khi đề xuất phương án cụ thể. Để nhận tư vấn ban đầu, bạn có thể gửi yêu cầu qua biểu mẫu bên dưới.

Câu hỏi thường gặp về phòng thí nghiệm vô trùng

Thử độ vô trùng cần môi trường cấp nào?

Với tủ an toàn sinh học hoặc tủ cấy, vùng thao tác thường là Grade A đặt trong phòng nền Grade B. Với isolator, vùng làm việc là Grade A trong buồng kín, nền có thể thấp hơn. Cấp cụ thể cần xác nhận theo thiết kế và quy định áp dụng.

Phòng thí nghiệm vô trùng khác phòng sạch sản xuất thế nào?

Hai loại dùng chung nguyên tắc kiểm soát nhiễm. Phòng sản xuất bảo vệ sản phẩm trong quá trình chế biến. Phòng thí nghiệm vô trùng bảo vệ mẫu và kết quả thử. Nó cũng có thể phải bảo vệ người vận hành khi dùng tác nhân gây bệnh.

Có bắt buộc phải có phòng đệm không?

Phòng đệm là giải pháp phổ biến để chuyển tiếp giữa khu ngoài và khu vô trùng. Nó giúp thay đồ, sát khuẩn và giảm xáo trộn dòng khí. Cấu hình cụ thể phụ thuộc quy trình và đánh giá rủi ro của cơ sở.

Có được đặt chậu rửa trong phòng vô trùng không?

Chậu rửa và cống thoát không được đặt trong khu Grade A và B. Ở các khu cấp thấp hơn, cống cần có bẫy nước để chống chảy ngược. Khu rửa dụng cụ nên tách riêng khỏi khu thao tác.

Bao lâu phải qualification lại phòng thí nghiệm vô trùng?

Không có mốc cố định áp dụng cho mọi cơ sở. Tần suất được xác định theo đánh giá rủi ro, kết quả giám sát và các thay đổi của hệ thống. Mọi thay đổi lớn về thiết bị hay bố trí đều cần được đánh giá lại.

Kết luận: thiết kế phòng thí nghiệm vô trùng bắt đầu từ yêu cầu sử dụng

Thiết kế phòng thí nghiệm vô trùng không chỉ là chọn vật liệu và thiết bị. Đó là việc kết nối quy trình thử, dòng người, dòng vật liệu và dòng khí thành một hệ thống kiểm soát nhiễm nhất quán. Làm đúng từ đầu giúp kết quả thử đáng tin cậy và giảm chi phí chỉnh sửa.

Nếu cần trao đổi về thiết kế và thi công phòng thí nghiệm vô trùng, hãy liên hệ AIRTECH THẾ LONG:

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG
Hotline: 0915.283.960 - 0915.283.043 | Tel: 024.3873.7717
Email: info@thelong.com.vn | Zalo: 0915283960
Website: thelong.com.vn | Trụ sở: Số 144 Phố Việt Hưng, Tổ 3, P. Việt Hưng, Hà Nội