市場趨勢
◎新的過濾技術提高現代潔淨室運作效率
潔淨室對於包含敏感材料、嚴苛化學品或可能導致嚴重健康危害的生物試劑的研究實驗室極為重要，它們應用於許多行業，如半導體晶片製造、生物研究實驗室以及敏感技術實驗室。
現在有許多潔淨室被用於太空應用，隨著新太空技術的發展，這一領域的潔淨室數量也在增加，因為許多敏感組件需要在純淨的空氣環境中進行測試和開發，根據應用需求從ISO-5到ISO-8等級不等。英國各地設有針對太空組件製造和太空應用研究的潔淨室，例如：牛津大學的太空硬體和電纜組裝設施；卡迪夫大學的ISO-5潔淨室用於裝置製造、組件組裝、計量和儀器整合；希格斯創新中心進行的環境和功能測試；倫敦帝國學院的光學研究；以及英國開放大學的多間潔淨室，用於各種太空應用，包括隕石、月球和其他外星樣本的處理與儲存、太空硬體製造和岩石樣本的特徵分析。英國還有多家私人公司擁有太空專用的潔淨室設施，包括空中巴士（Airbus）、漢威聯合（Honeywell）、RAL Space、AAC Clyde Space、AVS UK、AEON Engineering和Qinetiq。
應用於潔淨室、手術室和研究設施等場所需要最高等級的空氣過濾。
潔淨室過濾系統的運作模式是將室內空氣排放到外部，從而減少交叉汙染的風險，這樣可以讓多種產品在同一設施中運作，同時具備適當的隔離模式。高科技和生物實驗室對潔淨空氣的需求推動過濾技術的創新，例如使用奈米過濾器和設備以降低汙染物濃度並提高空氣循環和去除效率，然而，微小的顆粒會阻塞系統，使其無法正常運作，因此需要不斷地創新。
符合cGMP標準的潔淨室範例。
現代潔淨室需要提升空氣過濾和循環技術以因應日益增加的需求，而老化的潔淨室在去除空氣中的汙染物方面效果較差，更容易造成汙染問題。提升過濾系統能增強汙染控制能力，並容易分析顆粒濃度，因此即使不建設全新的設施，亦能更好地控制污染。
在生物技術潔淨室中工作的研究人員。
先進潔淨室的趨勢是整合最新的技術，如機器人技術和自動化。高科技潔淨室實驗室逐步整合先進的AI和自動化功能，利用人工智慧和自動化收集和分析數據與診斷系統。潔淨室中應用自動化技術，將透過減少人為的顆粒汙染，大大改善生物技術的環境安全。另一好處是減少處理不同患者、產品或批次物料時的停機時間。
機器人技術在潔淨室自動化中發揮關鍵作用，不僅減少人為干預和汙染，同時提高控制和程序的精確度，並且可用於環境的自動取樣。感測器技術的進步也是潔淨室創新的重要領域，現在的感測器能檢測更高靈敏度和更低顆粒濃度的物質。新的感測器技術可對潔淨室中的顆粒濃度進行即時和連續監測，提升潔淨室的效率。
對於生命科學實驗室，已開發出生物螢光顆粒計數器（BFPCs）可以持續監控微生物汙染，克服傳統低效率且耗時的檢測過程。傳統的培養方法通常需要長時間的培養才能獲得結果，BFPCs利用雷射誘導螢光檢測活性螢光單位（AFU）並做微生物計數，無需進行培養，這樣大大加快了檢測和去除速度。BFPCs通過提供即時反饋，加快干預處理速度，可減少潔淨室中的汙染風險。此外，BFPCs比傳統方法更為靈敏，可檢測到活著非可培養的微生物（VNBC），這對於生命科學潔淨室極為重要，因為空氣中循環的大部分微生物屬於VNBC。目前，BFPCs 雖能區分微生物，但要辨識具體微生物仍需要培養方法，目前只能通過培養樣本和BFPC取樣一起進行。不過，未來的BFPCs可能具備即時辨識微生物的能力。
市售的BFPC顆粒計數器範例。
根據近年的發展趨勢，未來的潔淨室應具備更高的效率，以便快速在不同產品之間進行轉換，減少汙染物引入的潛在風險，並減少工程控制的需求。由於潔淨室的空氣過濾需要大量能源，因此潔淨室設計中將更注重可持續性和能源消耗，並將更多的材料進行回收再利用。除此之外，AI工具將使潔淨室更加智能化和自我適應能力，無需人工手動調整。現有系統已能讓操作人員遠端管理潔淨室環境，而AI很快將取代操作人員。此外，潔淨室必須導入新技術以達到製造敏感組件的需求，例如：量子計算需要極高的精確度和純淨度，因此潔淨室技術需要相應升級。
潔淨室在各種終端使用者市場中越來越受歡迎，特別是在半導體和電子製造領域，因為受控環境已成為維持高品質產品的必要條件。然而，潔淨室的建置成本不僅極其投資密集，而且營運成本還取決於所需空氣交換的數量和過濾效率。通常，半導體潔淨室使用ULPA過濾器而不是HEPA過濾器，以防止最小的次微米顆粒進入潔淨室。HEPA過濾器可以捕集99.97%的0.3 μm顆粒，而ULPA過濾器可以捕集 99.999%的0.12 μm顆粒。隨著市場需求的變化，過濾設備產業正經歷技術革新和未來發展潛力的巨大變化，隨著科技的不斷進步和市場需求的變化，過濾設備將朝著高效化、智慧化、綠色環保和多元化方向發展。展望未來，潔淨室過濾設備將更加注重環保性能，高效、節能、長壽命產品將成市場主流。
資料來源：
1. Liam Critchley, A clean sheet, Filtration+Separation, October 2024, 12-16.
台灣過濾與分離學會 Taiwan Filtration and Separations Society
