Чистые помещения


Перейти к содержанию

История


Как известно, первые чистые помещения создавались в больницах. В работах Пастера, Коха, Листера и других пионеров микробиологии и хирургии свыше ста лет назад было установлено, что источником инфекции являются бактерии. Из этого следовало, что удаление бактерий из больниц, а особенно из операционных, должно предотвратить возникновение инфекций. Этот постулат явился научным обоснованием для разработки первых чистых помещений. Листер добился значительного снижения инфекционных осложнений в своей операционной в Королевской больнице г Глазго благодаря обработке антисептическим раствором (карболовой кислотой) инструментов, рук хирурга и хирургических разрезов и пытался предотвратить аэрозольное распространение инфекции путем распыления этого раствора в воздухе.

Тем не менее, его попытка добиться «чистоты» основывалась на антисептическом подходе, в то время как дальнейшее развитие, которое привело к созданию современных чистых помещений, базировалось на асептических методах, т. е. стерилизации инструментов и перевязочных материалов, а также использовании хирургических перчаток, масок и костюмов. Эти приемы явились базой для разработки чистых технологий, которые применяются и сегодня.

Хотя чистые помещения тех лет кое в чем и напоминали современные чистые помещения, в них был упущен такой важный фактор, как приточная вентиляция с фильтрацией подаваемого воздуха. Положительное влияние вентиляции, хотя бы даже в форме проветривания, на уменьшение инфекционных осложнений отстаивалось такими людьми, как Флоренс Найтингейл', в результате чего в 1855 т. госпиталь, подготовленный для Крымской войны, был снабжен вентиляционными устройствами механического типа. Однако даже 60 лет назад в больницах принудительная вентиляция применялась редко.

Только по окончании Второй мировой войны (1945 г) принудительная вентиляция стала внедряться в больницах именно с целью борьбы с загрязнениями. В это время начались исследования проблем, связанных с инфицированием содержащимися в воздухе частицами людей, находящихся в ситуациях вынужденного скопления, характерных для военного времени, например, в подводных лодках, бомбоубежищах и армейских казармах. Был изобретен пробоотборник находящихся в воздухе бактерий, а во время Второй мировой войны проводились исследования вентиляции помещений и аэродинамики частиц.

В послевоенные годы много работ было посвящено помещениям для операционных и ожоговой терапии, и к началу 1960-х годов было уже известно большинство основополагающих принципов, определяющих характеристики турбулентно вентилируемых помещений, а именно картина распределения воздушных потоков в зависимости от места расположения и типа воздухораспределителей и решеток вьггяжной вентиляции, влияние разницы в температуре поступающего и находящегося в помещении воздуха, влияние объема поступающего воздуха на степень разбавления аэрозольных загрязнений, эффективность воздушных фильтров и принципы контроля движения воздуха между различными зонами. Объема накопленных знаний вполне хватило для того, чтобы в Великобритании подготовить и издать всеобъемлющий справочник по проектированию вентиляционных систем для операционных.

Кроме того, было установлено, что люди являются источником находящихся в воздухе бактерий, которые переносятся на отшелушившихся частицах наружных кожных покровов, причем выяснилось, что одежда из рыхлой хлопчатобумажной ткани слабо препятствует их распространению, и для спецодежды нужен более плотный материал.

Использовать однонаправленный воздушный поток для эффективного удаления загрязнений из больничных палат предложил еще в 1864 г сэр Джон Саймон (Simon), писавший, что вентиляция должна «обеспечивать поток от входа к выходу» и что этого можно добиться, используя систему специальной подачи воздуха, в которой «потоки направляются определенным образом». Эти рекомендации попытались учесть при строительстве больницы королевы Виктории в Белфасте, Северная Ирландия, в конце 19 века, однако в то время уровень знаний по аэродинамике был еще не достаточен для того, чтобы получить ожидаемые результаты.

В работе Бурдийона (Bourdillon) и Коулбрука (Colebrook), опубликованной в 1946 г., описан перевязочный пункт, в котором кратность воздухообмена в час достигала 20, что позволило получить в комнате избыточное давление по отношению к окружающим помещениям. Они обсудили также эффект «воздушного поршня», заключающийся в том, что воздух формирует «слои, которые опускаются вниз слишком медленно, чтобы вызвать завихрения, и которые по мере продвижения толкают грязный воздух перед собой».
Решающим импульсом в деле обеспечения чистоты воздуха в операционных оказались работы профессора сэра Джона Чарнли (Chamley). Профессор Чарнли в начале 60-х гг радикальным образом улучшил конструкцию искусственных тазобедренных суставов и методику их имплантации. Сами операции проходили исключительно успешно, но в начале его исследований процент осложнений из-за инфекции после операций достигал 9%. Для пациентов это было настоящим бедствием, поскольку эффективные средства борьбы с инфекцией отсутствовали и искусственный сустав приходилось заменять. Чарнли пришел к выводу, что причиной инфекции могут быть взвешенные в воздухе микроорганизмы. С помощью фирмы Howorth Air Conditioning он решил модернизировать систему приточной вентиляции в своей операционной. Чтобы не допустить образования турбулентностей и сформировать движущийся вниз со скоростью 0,3 м/с воздушный поток в операционную площадью 6 м х 6 м потребовалось подавать воздух со скоростью 11 mVc. Чарнли счел такое решение неэкономичным и разработал, а затем в 1961 г и соорудил внутри операционной стерильную палатку, получившую название «зеленый дом» площадью 2 м х 2 м.

Аналогичные успехи были достигнуты в технических отраслях промышленности. Разработка первых чистых помещений для промышленного производства началась во время Второй мировой войны, и это, в основном, было обусловлено попытками повышения качества и надежности узлов и деталей различных видов вооружения, танков и самолетов. Появилось понимание того, что если не добиться чистоты в производственной зоне, то такие узлы, как, например, бомбардировочные прицелы или прецизионные подшипники, могут отказывать или работать неправильно. В это время были построены чистые помещения, в которых просто копировались конструкции операционных и опыт их эксплуатации.

Но очень скоро пришло понимание того, что отсутствие микроорганизмов и отсутствие частиц - это не одно и то же. Значительные усилия были направлены на внедрение материалов, поверхность которых не выделяет частиц, но осознание того, что распространение по воздуху множества частиц, выделяемых оборудованием и персоналом, можно уменьшить за счет подачи в помещение больших объемов чистого воздуха, еще не пришло.
Открытие процессов ядерного расщепления, а также исследования в области разработки биологического и химического оружия, проводимые в период Второй мировой войны с 1939 по 1945 гг, стимулировали производство высокоэффективных воздушных фильтров НЕРА (High Efficiency Particulate Air), необходимых для очистки воздуха от опасных микробиологических или радиоактивных аэрозольных загрязнений. Появление таких фильтров позволило обеспечить чистые помещения очень чистым воздухом и достичь низких уровней аэрозольного загрязнения.
Помещения с большими объемами хорошо очищенного воздуха, подаваемого через потолочные воздухораспределители, стали строиться в период с 1955 г до начала 1960-х годов, причем большинство из них предназначалось для производства гироскопов.

Переломным моментом в истории чистых помещений стала разработка в 1961 г концепции вентиляции с «однонаправленным», или «ламинарным» потоком воздуха, осуществленная в лаборатории корпорации Sandia (г. Альбукерк, Нью-Мехико, США). Разработка велась группой специалистов, но наибольший вклад принадлежал Уиллису Уитфилду (Whitfield).

В 1957 году Советский Союз вывел на орбиту первый искусственный спутник Земли, и началась гонка в космосе. Стремление увеличить полезную нагрузку космических аппаратов вызвало потребность в легких миниатюрных микроэлектронных компонентах. Однако миниатюризация повысила их уязвимость по отношению к загрязнениям. Стало очевидным, что для производства полупроводниковых элементов необходима очень чистая производственная среда и что помещения с однонаправленным воздушным потоком позволяют добиться уровня чистоты на несколько порядков выше, чем это удавалось ранее.

Метод вентиляции с использованием однонаправленного воздушного потока был сразу же внедрен в фармацевтическую промышленность и в больницы для изоляции пациентов и при проведении хирургических операций

Области применения чистых помещений становятся все более многочисленными и разнообразными. Наряду с минимизацией уровня взвешенных в воздухе загрязнений часто возникает необходимость ограничить распространение опасных или токсичных соединений в воздушной среде помещений. Эта задача решается в изолирующих помещениях. Как чистые, так и изолирующие помещения должны проектироваться индивидуально, исходя из требований их конкретных применений. В разных отраслях промышленности (микроэлектронике, фармацевтической промышленности, производстве изделий медицинского назначения и биотехнологии) существуют специфические требования к проектированию чистых и изолирующих помещений.

Введение | История | Стандарты | Мы предлагаем | Контакты | Карта сайта


Назад к содержанию | Назад к главному меню