ЧИСТЫЕ
ПОМЕЩЕНИЯ
Проблемы • Теория • Практика
Второе издание
Под редакцией А. Е. Федотова
АСИНКОМ
МОСКВА
2003 г.

Чистые помещения. Под ред. А. Е. Федотова. Второе издание, переработанное и
дополненное. М., АСИНКОМ, 2003 г., 576 с, ил.
Cleanrooms. Edited by А. Fedotov, 2^ edition, ASENMCO (Association of Engineers for
Microcontamination Control), Moscow, 2003. Contents in English: pages 573-575.
Авторский коллектив:
Введение, главы 1 и
Главы 3, 4 и 5
Глава 6
Глава 7
Глава 8
Глава 9
Глава 10
Глава И
Глава 12
Глава 13
Глава 14
Глава 15
Глава 16
Глава 17
Глава 18
Глава 19
Приложение I
А Е. Федотов
Г. Г. Шихт
А Е. Федотов, п. 6.4 совместно с А А. Абрамовым,
п. 6.8 — с В. А Капусняком
А Е. Федотов и В. А Капусняк
A. Е. Федотов (п. 8.1 - 8.4) и Г. Г. Шихт (п. 8.5, 8.6)
А Е. Федотов
А А Шутов
Б. Люнгквист и Б. Рейнмюллер
А Е. Федотов
Б.Уайт
Б. Рейнмюллер и Б. Люнгквист
А Е. Федотов
А Я. Найдёнов и Т. Н. Кузьмичева
С. Е. Строгов, А. Я. Найдёнов, А И. Сафонов,
B. В. Туркин
А Е. Федотов
А А Пантелеев, А. Е. Приходько (п. 19.1,19.2 и 19.4),
A. Е. Федотов (19.3 и 19.5)
B. Ю. Федорович
Верстка: Д. А. Ларин и А. И. Никитина
Первый тираж, октябрь 2003
© Книга издана Общероссийской обхцественной организацией "Ассоциация
инженеров по контролю микрозагрязнений" (АСИНКОМ). Ни одна часть ее не может быть
копирована без письменного согласия АСИНКОМ.
ISBN 5-7447-0193-1
119049, Россия, Москва, Крымский вал, 8, АСИНКОМ
Тел./факс: 777-7231, 156-2898
E-mail: asincom@mail.cnt.ru http:// www.asincoffl.oig
Отпечатано в типографии "Otavan Kirjapaino Оу", Финляндия

Книга является первой отечественной монографией по чистым
помещениям. В ней рассмотрен комплекс задач обеспечения чистоты от
теоретических основ техники чистых помещений и контроля
аэрозольных загрязнений до практической реализации.
В книге изложены проблемы и решения, связанные с особенностями
применения чистых помещений в различных отраслях промышленности
(электронная, оптическая, радиотехническая, космическая,
машиностроение и приборостроение, производство лекарственных средств и продуктов
питания), в лечебных учреждениях и др.
Подробно рассмотрены: назначение чистых помещений и их типы,
принципы построения чистых помещений, высокоэффективные
воздушные фильтры, системы подготовки воздуха, изолирующие технологии,
проектирование, монтаж, аттестация и эксплуатация чистых
помещений, физические основы распространения микрозагрязнений в воздухе,
поведение и переодевание в чистых помещениях, чистые помещения в
микроэлектронике и биотехнологии, контроль биозагрязнений, стандарты
по чистым помещениям и методы подготовки ультрачистой воды.
Книга учитывает опыт работы специалистов, входящих в
Общероссийскую общественную организацию "Ассоциация инженеров по контролю
микрозагрязнений" — АСИНКОМ.
Первое издание книги вышло двумя тиражами в 1998-1999 г.г.
Во второе издание включены новые разделы, ряд разделов обновлен с
учетом развития техники чистых помещений и появления стандартов
ИСО в этой области.
В книге использован богатый материал, накопленный специалистами
и организациями различных стран.
Авторы благодарны фирмам-производителям чистых помещений за
любезно предоставленный материал для книги и организациям-спонсщ)ам.
Президент АСИНКОМ
А Е. Федотов

ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение 10
Глава 1 Что такое чистые помещения 15
1.1 Основные понятия 15
1.2 Классификация чистых помещений 17
1.3 Источники микрозагрязнений 19
1.4 Области применения чистых помещений 24
1.5 Микроэлектроника 25
1.6 Космическая промышленность 26
1.7 Приборостроение и оптика 28
1.8 Машиностроение (автомобильная промышленность) 28
1.9 Лаборатории 30
1.10 Больницы 30
1.11 Производство продуктов питания 38
1.12 Правила GMP и чистые помещения в производстве
лекарственнък средств 47
Требования GMP ЕС 48
— производство стерильных лекарственнък средств 49
— производство нестерильных лекарственнък средств 58
Требования FDA США 58
1.13 Производство изделий медицинского назначения 59
1.14 Производство полиэтиленовой пленки 61
1.15 Культура тканей 61
Литература к главе 1 62
Глава 2 Методы обеспечения чистоты 65
2.1 Основные принципы 65
2.2 Принципы разделения зон с различными
классами чистоты 67
2.3 Потоки воздуха 68
2.4 Баланс воздухообмена 80
2.5 Перепад давления 81
2.6 Конструктивные и планировочные решения
чистьк помещений 83
2.7 Автономные чистые зоны 98
2.8 Автономные устройства очистки воздуха 100
2.9 Статическое электричество 103
Литература к главе 2 105
Глава 3 Фильтрация воз;цуха 106
3.1 Частицы в воздухе чистьк помещений 106
3.2 Регулирование уровня загрязнения воздуха 107

Оглавление
3.3 Фильтрация воздуха волокнистыми фильтрами 107
3.4 Механизмы удержания частиц 1Ю
3.5 Классификация воздушных фильтров
по европейским стандартам
EN 779, EN 1822 и ГОСТ Р 51251-99 113
3.6 Отправная точка при контроле НЕРА
и ULPA фильтров 116
3.7 Оценка традиционных методов проверки
НЕРА и ULPA фильтров 116
3.8 Суть стандарта EN 1822 117
3.9 Комбинация воздушных фильтров в системах
подготовки воздуха для чистых помещений 124
3.10 Проверка целостности НЕРА и ULPA фильтров
на месте эксплуатации 125
Литература к главе 3 126
Глава 4 Системы подготовки воздуха для чистых помещений 128
4.1 Приоритеты при проектировании чистых помещений 128
4.2 На пути к оптимуму экономической эффективности 128
4.3 Установки с рециркуляцией воздуха в помещении 129
4.4 Интегрированные системы кондиционирования
воздуха для чистых помещений
с неоднонаправленным (турбулентным) потоком 131
4.5 Интегрированные системы кондиционирования
воздуха для чистых помещений
с однонаправленным потоком 133
4.6 Оценка риска в системах подготовки воздуха 138
4.7 Уменьшение риска 139
4.8 Проектирование системы контроля
окружающей среды 140
4.9 Кондиционеры для чистых помещений 142
4.10 Дальнейшее снижение расхода энергии 145
4.11 Проектируя — думайте о заказчике 146
Литература к главе 4 14б
Глава 5 Изолирующая технология в асштическом
производстве: новый рубеж в обеспечении стерильности 148
5.1 В центре внимания — изоляторы 148
5.2 Обеспечение стерильности — цели и результаты 148
5.3 Принципиальные основы изоляторов 149
5.4 Нормативные и рекомендательные документы
по изоляторам 153
5.5 Стерилизация изолятора 155
5.6 Аттестация, валидация и контроль 157

Оглавление
5.7 Экономический аспект 158
5.8 Примеры применения 159
5.9 Заключение 163
Литература к главе 5 163
Глава 6 Проектирование и монтаж чистых помещений 165
6.1 Особенности проектирования чистых помещений 165
6.2 Концепция проекта 167
6.3 Планировочные решения чистых помещений 172
6.4 Системы вентиляции и кондиционирования 178
6.4.1 Назначение систем вентиляции и кондиционирования 178
6.4.2 Структура систем вентиляции и кондиционирования 180
6.4.3 Баланс воздухообмена 184
6.4.4 Расчет приточного воздуха 187
— подача наружного воздуха 187
— обеспечение требуемого класса чистоты 187
• использование рекомендаций,
стандартов и правил 188
• расчетный метод определения кратности
воздухообмена для достижения заданного класса чистоты 192
• упрощенный метод оценки
кратности воздухообмена 194
— обеспечение микробиологической чистоты 195
— удаление избытков теплоты и влаги 196
— компенсация работы вытяжных установок 196
— компенсация утечек 196
6.4.5 Кратности воздухообмена в помещениях
общего назначения 197
6.5 Тепловой комфорт 198
6.6 Параметры окружающей среды в чистых помешениях 202
6.7 Автоматизация управления системой вентиляции
и кондиционирования 205
6.8 Монтаж чистых помещений 207
Литература к главе 6 217
Глава 7 Конструкции и материалы для чистых помещений 219
7.1 Общие требования 219
7.2 Стены 220
7.3 Потолки 227
7.4 Полы 229
7.5 Укладка пола 235
Глава 8 Аттестация чистых помещений 239
8.1 Этапы и содержание аттестации 239
8.2 Программа испытаний чистых помещений 247

Оглавление
8.3 Паспорт чистого помещения 254
8.4 Контроль параметров чистых г^омещений
в эксплуатации 255
8.5 Аттестация - переход от колиь=1ества к качеству 258
8.6 Стратегия аттестации 258
Литература к главе 8 262
Глава 9 Контроль параметров чистых цгомещений 264
9.1 Методы контроля чистых помещений 264
9.2 Контроль концентрации части::И в воздухе 265
9.3 Оценка соответствия классу ч1^стоты
с применением коэффициенте^^ запаса 275
9.4 Метод последовательного отбсгР^ проб 281
9.5 Контроль потоков воздуха 286
9.6 Расход воздуха 288
9.7 Перепад давления 289
9.8 Контроль целостности фильтрсРВ 290
9.9 Контроль температуры 302
9.10 Контроль влажности 302
9.11 Время восстановления 303
9.12 Контроль проникания загрязнений внутрь
чистого помещения извне 303
9.13 Счетчики частиц в воздухе 304
Литература к главе 9 318
Глава 10 Аэродинамические системы 320
10.1 Основные свойства аэрозолей 320
10.2 Классификация и методы генерации аэрозолей 321
10.3 Аэрозоли в атмосфере 323
10.4 Форма, размер и концентрация аэрозолей 325
10.5 Фильтрация (методы зашиты оТ аэрозолей) 329
10.6 Методы определения характер^^^тик аэрозолей 339
Литература к главе 10 342
Глава 11 Движение воздуха и распростЯ^иение загрязнений 343
11.1 Следы, вихревые дорожки и в^о^Р^^ые улицы 343
П.2 Типичные ситуации в чистых зонах 346
11.3 Типичные ситуации в чистых (Смещениях 351
Лрггература к главе 11 354
Глава 12 Эксплуатация чистых помещен™ 356
12.1 Общие положения 356
12.2 Требования к персоналу 357
12.3 Обучение персонала 364
12.4 Одежда для чистых помещений 368

^ Оглавление
12.5 Уборка чистых помещений 376
12.6 Эксплуатация оборудования 383
12.7 Техника безопасности 384
Литература к главе 12 385
Глава 13 Поведение персонала в чистом помещении
и порядок переодевания 386
13.1 Введение 386
13.2 Персонал 387
13.3 Порядок переодевания при входе
в чистое помещение 388
13.4 Порядок смены одежды 390
13.5 Порядок-переодевания при выходе 396
13.6 Персонал, обеспечивающий техническое
обслуживание 397
13.7 Поведение в чистых помещениях 398
Глава 14 Люди как источник загрязнений.
Современная одежда для чистых помещений 403
14.1 Проблема одежды для чистых помещений 403
14.2 Влияние одежды на чистоту воздуха 404
14.3 Комплексные испытания эффективности
различных типов одежды 406
14.4 Общие закономерности 428
Литература к главе 14 428
Глава 15 Чистые помещения в микроэлектронике 430
15.1 Динамика развития электронной
промышленности 430
15.2 Производство микросхем 432
15.3 Дефекты в микросхемах - 436
15.4 Чистые помещения и чистые зоны
в микроэлектронике 437
15.5 Чистота технологических сред 443
Литература к главе 15 447
Глава 16 Контроль биозагрязнений 448
16.1 Основные положения 448
16.2 Задачи контроля биозагрязнений в чистых
производственных помещениях 451
16.3 Дезинфекция помещений 451
16.4 Порядок контроля биозагрязнений в воздухе 458
16.5 Приборы контроля биозагрязнений воздуха 460
16.6 Контроль биозагрязнения поверхности 467
Литература к главе 16 470

Оглавление
Глава 17 Биотехнология и проблемы чистоты 472
17.1 Предмет биотехнологии 472
17.2 Стадии биотехнологического производства 475
17.3 Биореактор 487
17.4 Безопасность в биотехнологии 496
Литература к главе 17 512
Глава 18 Стаццарты по чистым помещениям 514
18.1 Первые стандарты по чистым помещениям 514
18.2 Стандарты обществ инженеров 516
18.3 Виды стандартов 520
18.4 Стандарты ИСО по чистым помещениям 520
Глава 19 Подготовка воды 524
19.1 Вода для фармацевтических целей 524
19.2 Приготовление воды очищенной 525
Предварительная подготовка и получение 525
Фильтрация 526
Умягчение воды 529
Ионный обмен 531
Электродеионизация 533
Обратный осмос 534
Хранение и распределение воды очищенной 537
19.3 Метод дистилляции и приготовление воды
для инъекций 539
Требования к воде для инъекций 539
Дистилляция 541
Хранение и распределение воды для инъекций 544
19.4 Подготовка воды для микроэлектроники 550
19.5 Контроль общего органического углерода 554
Литература к главе 19 556
Приложение 1 Определение концентрации
ультрамелких частиц и макрочастиц 557
Приложение 2 Таблицы для определения индексов
PMV при относительной влажности 50 %
но ИСО 7730 560
Приложение 3 Соответствие единиц измерения
в метрической (СИ) и английской системах.
Кратные и дольные единицы 566
Приложение 4 Предметный указатель 569
Организации, занимающиеся проблемой
технологии чистоты 572
Contents (English) 573
Спонсоры издания книги 576

10
ВВЕЦЩШЕ
А. Е. Федотов, докт- техн. наук, АСИНКОМ
В наши дни чистые помешения прочно вошли в жизнь человека.
Без них немыслимо производство микроэлектронных схем,
современное приборостроение и точная мехаюжа, изготовление
лекарственных средств, во многих случаях эффективное лечение больных,
приготовление пищевых продуктов и т.д.
Нельзя выбрать хорошее изделие из п/юхой партии. Нужно так
построить технологию и организацию производства, чтобы невозможно
было выпустить продукцию низкого качества и надежности. Это
принципиальная основа современного подхРДа к обеспечению качества.
Важной 'ча'стък» ето 5гед5к.'?С'й ¦^ехкойотйя ч'А^т^^'^ь^-
Издавна известно, что чистота и порядок, культура и гигиена
производства положительно влияют на качество продукции, а во
многих случаях являются обязательными условиями производства.
В наше время актуальность создания ^jncTbix условий и
применения чистых технологий резко возросла.
В XX веке началось широкое применение систем вентиляции
и кондиционирования воздуха в медицинских учреждениях и в
промышленности, в местах большого скопления людей и в
специальных условиях, например, на кораблях и поДводных лодках. С
появлением чистых помещений был сделан принципиальный шаг вперед:
число частиц в единице объема воздуха этих помещений не должно
превышать определенных значений, причем размеры частиц, как
правило, выбираются в пределах 0,1-5,0 мкм. Это требует особой
классификации чистоты воздуха, методов создания и эксплуатации
чистых помещений.
История современных чистых помещений началась после второй
мировой войны. Становление электронной промьшшенности,
быстрая микроминиатюризация элементной базы систем автоматики, связи
и вычислительной техники потребовали создания специальных
чистых сред с жесткими ограничениями на запьшенность воздуха.
Развитие атомной промышленности стимулировало создание
высокоэффективных фильтров очистки воздухе (НЕРА фильтров).
Запуск в СССР в 1957 г. первого искусственного спутника
положил начало освоению космоса. Потребности космической
промышленности дали мощный импульс развитию чистых технологий,
повышению надежности аппаратуры и снижению ее массогаба-
ритных показателей. Освоение принципов технологии чистоты в ма-

Введение 11
шиностроении позволило вывести на качественно новый уровень
показатели надежности и долговечности. Компания Дженерал моторе
начала выпуск прецизионных подшипников в условиях чистого
воздуха. Изготовление гироскопов также потребовало создания
чистых технологических сред. В конце 50-х годов появились чистые
помещения с рециркуляцией воздуха, была начата аттестация чистых
помещений. Появились первые компании, изготавливающие и
сдающие "под ключ" чистые помещения.
Была заложена научно-техническая основа и создана
промышленность чистых помещений, налажено серийное производство
основных элементов чистых помещений: МЕРА фильтров,
ограждающих конструкций, счётчиков аэрозольных частиц и многих
других элементов, связанных с созданием и эксплуатацией чистых
помещений.
С появлением в 1961 г. в США первого чистого помещения
с однонаправленным или ламинарным потоком воздуха был
сделан шаг от чистых помещений с потолочными диффузорами
и вихреобразным движением воздуха к чистым помещениям
высоких классов чистоты, в которых однонаправленный поток воздуха
шел от МЕРА фильтров к вытяжным отверстиям перфорированного
(двойного пола).
В 60-х годах началось широкое внедрение чистых помещений
в медицине, производстве лекарственных средств и изделий
медицинской техники. Если ранее чистые помещения оценивались по
одному параметру — концентрации частиц, то здесь потребовались
биологически чистые помещения, где чистота воздуха оценивается
как по числу частиц, так и по числу микроорганизмов.
В тот же период времени в Америке и Европе появились первые
Правила GMP — Good Manufaeturing Praetiee или Правила
производства лекарственных средств. В эти Правила были заложены "хребо-
вания к чистоте помещений, в которых изготавливаются стерильные
лекарственные средства. Эти требования были распространены и на
производство другой медицинской продукции.
Следзтощий этап развития чистых помещений относится к
выпуску продуктов питания, парфюмерной и косметической
промышленности. Здесь чистота воздуха при производстве является одним
из факторов, определяющих качество, долговечность и безопасность
продуктов.
Научные основы современных чистых помещений в
значительной степени были заложены в нашей стране. История науки об
аэрозолях неразрывно связана с именем крупного ученого
профессора Николая Альбертовича Фукса (1895-1982) — признанного в мире
основателя науки об аэрозолях. Его первые фундаментальные
исследования в 30-х годах в Институте физической химии им. Л. Я. Карпова

12 - Введение
в Москве были выполнены в таких важных сферах, как методы
измерения размера и заряда аэрозольных частиц, процессы испарения
и конденсационного роста капель, технология новых
фильтрационных материалов. В 1955 г. вышла его знаменитая книга "Механика
аэрозолей". В ней профессор Фукс сформулировал основные разделы,
принципы и методы исследований современной аэрозольной науки.
Сам термин "механика аэрозолей" бьш использован впервые в мире.
Эта книга была переведена на английский и другие языки.
Многие исследования Н. А. Фукса настолько опередили свое время, что
мы только сейчас оцениваем их практическое значение. К ним
относятся, например, классификация частиц по подвижности, на основе
которой строятся современные стандарты на высокоэффективные
воздушные фильтры; коагуляция и другие явления в
высокодисперсных аэрозолях, необходимые при освоении нанотехнологий в
микроэлектронике и т.д. Самой престижной премией среди ученых,
занимающихся работой в области аэродисперсных сред, является
Nikolai Fuchs Award — премия Николая Фукса.
В настоящее время более половины площадей чистых помещений
в мире вводится в США и в Японии. Лидером в строительстве и
применении чистых помещений являются США. Ожидается, что к 2005 г.
в чистых помещениях США будут работать более 500 000 человек.
В Японии эта цифра к 2005 г. достигнет 380 000, в Южной Корее —
240 000, Тайвань и Великобритания займут соответственно четвертое
и пятое места среди наиболее крупных пользователей чистых
помещений (данные Mcllvaine Company).
Мировой объем продаж одних расходных материалов для чистых
помещений в 2001 г. составил 4,4 млрд. долл. Из потребителей чистых
помещений наиболее быстрыми темпами развивались
биотехнологические производства (в 2001 г. рост 75% по сравнению с 2000 г.).
Интенсивными темпами развивается производство плоских
дисплеев, оптических переключателей и электромеханических
микроприборов. Идет строительство производств кремниевых пластин
диаметром 300 мм и микросхем на их базе.
Внутри рынка собственно чистых помещений наибольшими
темпами развиваются изоляторы, боксы перчаточные, локальные
устройства обеспечения чистоты.
Впечатляющими темпами развивается Китай, где буквально на
глазах появились десятки фирм, проектирующих и строящих чистые
помещения и выпускающих основные виды оборудования и
приборов, включая НЕРА фильтры, счетчики частиц, ограждающие
конструкции и многое др)тое.
Наибольший прирост темпов строительства чистых помещений
в последние годы приходится на страны Восточной Азии, включая

Введение 13
Корею, Таиланд, Малайзию, Сингапур и Гонконг, а также штаты
Орегон, Нью-Мексико и Аризона в Америке.
Показателем технического и культурного уровня развития
страны может служить число квадратных метров чистых помещений
на одного человека. В Скандинавии, например, на 1000 человек
приходится 20 м' чистых помещений, значительную долю которых
занимают чистые помещения для пищевой промышленности и больниц.
Стоимость вводимых чистых помещений составляет в Орегоне
(США) 16,5 долл. на одного человека населения; Корее — 5,0;
Франции — 1,7; Италии — 0,9; 1Ситае — 0,01 долл. Сферы применения чистых
помещений распределены в мире неравномерно, например, в
Восточной Азии наибольший ввод чистых помещений приходится на
производство дисководов {disk drive), в Японии — на производство
плоских панельных дисплеев (flatpanel display), в Корее и Аризоне — на
электрони1су, в Германии — на фармацевтическую промышленность.
Чистые технологии относятся к наиболее современным и
прогрессивным отраслям науки и техники, пользующихся в передовых
странах серьезной государственной поддержкой.
Нам предстоит большая работа на этом пути. Развивается
отечественная база строительства и оснащения чистых помещений.
Появилось производство НЕРА фильтров, одежды для чистых
помещений, ламинарных шкафов и пр. Освоены проектирование и
монтаж чистых помещений. С 1996 г. существует система сертификации
чистых помещений.
Начата реализация мощного научного и инженерного
потенциала отечественных специалистов высшей квалификации. В целом
нам еще предстоит создать промышленность чистых помещений,
развить рынок всей сопутствующей продукции и необходимую
инфраструктуру.
В мировой практике важный вклад в развитие техники и
технологии вносят общества инженеров, которые объединяют ведущих
специалистов по своему направлению. Первое общество по контролю
микрозагрязений было создано в США в I960. Вскоре общества
специалистов по технике чистых помещений появились и в других
странах. На их основе в 1972 г. была создана Международная конфедерация
обществ по контролю микрозагрязнений {International Confederation
for Contamination Control Societies — ICCCS), куда входят общественные
ассоциации специалистов из 18 стран.
В 1991 г. создана и действует Ассоциация инженеров по контролю
микрозагрязнений (АСИНКОМ). С 1992 г. она является членом ICCCS.
Усилиями АСИНКОМ вводятся современные стандарты и
правила, создана система обучения по технике чистых помещений. С 1992 г.
издается журнал "Технология чистоты".

14 Введение
Обшества инженеров являются ядром профессионального
развития в своей сфере, как правило, координируют деятельность
по стандартизации в области контроля микрозагрязнений на
национальном уровне, обеспечивают связь с международными
организациями по стандартизации, ведут информационную и учебную
деятельность. По такому же принципу построена и деятельность
АСИНКОМ. Одним из результатов ее работы является
предлагаемая книга.
Первое издание книги "Чистые помещения" вышло в 1998 г.
Она была и остается первой и единственной отечественной
монографией по этой проблеме. Со времени ее выхода в свет произошли
существенные изменения. Практически завершена разработка
комплекса стандартов. ИСО по технике чистых помещений. Некоторые
из них уже приняты ИСО и утверждены как межгосударственные
стандарты СНГ или государственные стандарты России. Остальные
стандарты находятся в завершающей стадии разработки и утверждения.
Все разделы книги обновлены, ряд глав заменен, расширен
коллектив специалистов, работавших над книгой. Авторы стремились
создать книгу, которая могла бы служить как для первоначального
ознакомления с проблемой, так и быть практическим пособием
для разработчиков и заказчиков чистых помещений, на основе
которого и с привлечением современной нормативной базы можно было
бы профессионально подходить к созданию и эксплуатации чистых
помещений.
Книга ни в коем случае не претендует на полноту и подробность
изложения всех задач, связанных с техникой чистых помещений. Она
скорее является отправной точкой для тех, кто практически намерен
строить и эксплуатировать чистые помещения, заниматься
производством и реализацией множества связанных с ними компонентов.
Особая роль в подготовке разделов книги по проектированию,
монтажу и испытаниям чистых помещений принадлежит
Московскому подразделению по производству бактерийных препаратов
ФГУП "НПО "Микроген" Минздрава России — лидеру в освоении
технологии чистоты и Правил GMP в иммунобиологической
промышленности. На этом предприятии разработаны и реализованы
сложные технические решения по созданию чистых помещений высоких
классов чистоты для асептического производства в условиях жестких
ограничений действующего предприятия и существующих зданий.
От имени авторов редактор книги выражает благодарность
директору АСИНКОМ Бобровой Т. С, спонсорам издания,
специалистам и организациям, оказавшим содействие в сборе материалов
для книги и в подготовке ее к изданию.

15
Глава 1
ЧТО ТАКОЕ ЧИСТЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ
А. Е. Федотов, АСИНКОМ
1.1 Основные понятия
Чистым помещением или чистой комнатой называется
помещение, в котором счетная концентрация взвешенных в воздухе
(аэрозольных) частиц и, при необходимости, число микроорганизмов
в воздухе поддерживаются в определенных пределах.
Под частицей понимается твердый, жидкий или многофазный
объект или микроорганизм с размерами от 0,005 до 100 мкм. При
классификации чистых помещений рассматриваются частицы с
нижними пороговыми размерами от 0,1 до 5,0 мкм.
Ключевым фактором является то, что чистые помещения
характеризуются именно счетной концентрацией частиц, т.е. числом
частиц в единице объема воздуха, размеры которых равны или пре-
выщают определенную величину (0,1; 0,3; 0,5 мкм и т.д.). Этим они
отличаются от обычных помещений, в которых чистота воздуха
оценивается по массовой концентрации загрязнений в воздухе. Отсюда
вытекают особенности поддержания и определения показателей
чистоты, специфические требования к контрольным приборам,
счетчикам частиц в воздухе и пр.
Важной характеристикой чистого помещения является его класс.
Класс чистого помещения характеризуется классификационным
числом, определяющим максимально допустимзто счетную
концентрацию аэрозольных частиц определенных размеров в\ м^ воздуха.
Чистое помещение может содержать одну или несколько чистых
зон. Чистые зоны могут быть и вне чистого помещения. Чистые зоны
могут создаваться в локальных объемах: ламинарных шкафах,
укрытиях, изоляторах и пр.
Чистые помещения можно условно разбить на две большие
группы:
• с однонаправленным потоком воздуха;
• с неоднонаправленным потоком воздуха.
Под однонаправленным потоком понимается поток воздуха
с постоянной скоростью и примерно параллельными линиями тока
по всему поперечному сечению чистой зоны.

16
Глава I
Рис. 1.1 Чистое помещение производства стерильных
растворов на Армавирской биофабрике
На практике однонаправленный поток иногда называют
ламинарным потоком, что не вполне строго. Неоднонаправленный поток
часто называют турбулентным потоком.
Границей между ними является класс чистоты 5 ИСО.
От характера потока воздуха в значительной степени зависят
требуемые затраты, система обеспечения воздухом и конструктивные
особенности чистого помещения.
Различают три состояния чистого помещения:
• построенное, когда чистое помещение построено и действует,
но технологическое оборудование не установлено или
установлено, но не работает, а материалы и персонал отсутствуют;
• оснащенное, когда чистое помещение построено и действует,
технологическое оборудование установлено и отлажено
(действует в соответствии с соглашением между заказчиком и
исполнителем), а персонал отсутствует;
'эксплуатируемое, когда чистое помещение функционирует
в соответствии с заданными требованиями и с установленной
численностью персонала, работающего в соответствии с
документацией.
Это разделение имеет принципиальное значение при
проектировании, строительстве, аттестации и эксплуатации чистых помещений.
В некоторых случаях оно учитывается системой классификации чистых
помещений, например. Правилами производства лекарственных
средств Европейского Союза — GMP ЕС.

Что такое чистые помещения
17
1.2 Классификация чистых помещений
В таблице 1.1 показана классификация чистых помещений по
межгосударственному стандарту ГОСТ ИСО 14644-1 "Чистые поме-
шения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 1.
Классификация чистоты воздуха" [1]. Методика определения класса чистоты
помещений и порядок проведения испытаний даны в главе 9.
Таблица 1.1
Классификация чистых помещений по ГОСТ ИСО 14644-1
Класс
чистоты
1 ИСО
2 ИСО
3 ИСО
4 ИСО
5 ИСО
6 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
9 ИСО
Предельно допустимое число частиц в 1 м^ воздуха
с размерами, равными или превышающими, мкм
0,1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0,2
2
24
237
2370
23700
237000
0,3
10
102
1020
10200
102000
0,5
4
35
352
3520
35200
352000
3252000
35200000
1,0
8
83
832
8320
83200
832000
8320000
5,0
29
293
2930
29300
293000
Таблица 1.2
Классификация чистьгх помещений по различным стандартам
ГОСТ
ИСО 14644-1
1 ИСО
2 ИСО
3 ИСО
4 ИСО
5 ИСО
6 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
9 ИСО
ГОСТ
Р 50766-95
Р 1
Р2
Р3(1)
Р4(10)
Р5 (100)
Р 6 (1000)
Р7 (10000)
Р8 (100000)
Р 9(1000000)
Стандарт
США 209 Е
-
-
М 1.5
М2.5
М3.5
М4.5
М 5.5
М6.5
-
Стандарт
США 209 D
-
-
1
10
100
1000
10000
100000
-
Этой классификации соответствовал и первый российский
государственный стандарт по чистым помещениям ГОСТ Р 50766-95
"Помещения чистые. Классификация. Методы аттестации. Основные

7? Глава 1
требования" [2]. Он отличался тем, что вместо ИСО в нем было дано
обозначение Р {российский) и для удобства был добавлен в скобках
класс чистоты по американскому стандарту 209D. Например, класс
5 ИСО имел обозначение Р 5 (100), что не меняло сути, но облегчало
восприятие новой классификации. В связи с введением ГОСТ ИСО
14644-1 принято решение об отмене ГОСТ Р 50766-95.
До последнего времени в мировой практике использовались
различные подходы к классификации чистых помещений (таблица
1.2), из них наибольщую известность получила простая и наглядная
классификация по Федеральному стандарту США 209.
В 1963 г. в США Институтом изучения окружающей среды {IES)
был создан первый стандарт по чистым помещениям — Федеральный
стандарт США .209А. Он оказал решающее влияние на развитие
техники чистых помещений и стандартизации в области контроля
микрозагрязнений во всем мире.
Дальнейшие его модификации 209В, 209С, 209D имели ту же
классификацию. В качестве обозначения класса чистоты по этим
стандартам были взяты максимально допустимые числа частиц с
размерами 0,5 мкм и более в I фут^ воздуха. Например, в 1 фут^ воздуха
помещения класса 100 должно быть не более 100 частиц с размерами
0,5 мкм и более. Благодаря этой простоте стандарт 209 использовался
фактически как международный стандарт в течение нескольких
десятилетий, несмотря на обилие национальных стандартов.
В последние годы осуществлен переход к метрической системе
в области чистых помещений. Сначала был принят стандарт США
209Е с довольно оригинальной классификацией [3], а затем
международный стандарт ИСО 14644-1, на который уже перешли многие
страны мира.
В США в конце 2001 г. Федеральный стандарт 209Е был отменен
и введен в действие стандарт ИСО 14644-1. Стандарт ИСО 14644-1
был принят в России в 2000 г. как ГОСТ Р ИСО 14644-1.
В настоящее время он принят уже как межгосударственный
стандарт СНГ - ГОСТ ИСО 14644-1.
Существуют и специализированные системы классификации
чистых помещений и чистых зон. Например, в Правилах
производства лекарственных средств - GMP ЕС [4] и ГОСТ Р ИСО 13408-1
"Асептическое производство медицинской продукции. Часть 1. Общие
требования" [5], отражены особенности чистых помещений для
производства лекарственных средств и изделий медицинской техники.
Обозначение класса чистоты по ГОСТ ИСО 14644-1
включает не только классификационное число, но и состояния
чистого помещения и заданные пороговые размеры частиц, например,
класс 5 ИСО; эксплуатируемое состояние; рассматриваемые размеры
частиц: > 0,5 мкм (3520 частиц/м^; > 5,0 мкм (29 частиц/м^.

Что такое чистые помещения ??
ГОСТ ИСО 14644-1 не требует задания всех размеров частиц по
таблице 1.1 для данного класса ИСО. Может быть задан один или
более размеров частиц.
Требования к чистоте обычно определяются техническими
условиями, технологическими регламентами (процессами), соглашением
между заказчиком продукции и поставщиком и т.д. Исключением
является медицинская промышленность, для которой требования
к чистоте устанавливаются государственными нормами. К ним
относятся Правила GMP, регламентирующие классы чистоты для
производств стерильных лекарственных средств. В некоторых странах
(например, в Германии) установлены требования к чистым
помещениям в больницах.
1.3 Источники микрозагрязнений
Окружающий нас воздух содержит большое количество как
живых, так и неживых частиц, отличающихся по своей природе
и размерам.
Микрозагрязнения вьщеляются персоналом, ограждающими
конструкциями, оборудованием, проникают в чистое помещение из
окружающей среды.
В среднем в чистом помещении 70-80% микрозагрязнений
приходятся на человека,
15-20% — на оборудование, ^
5-10% - на окружающую ^¦¦•-^' .,сювск ""^ ^-
среду (рис. 1.2). "^
Для микроэлектроники
эти данные несколько
отличаются. На технологический
процесс приходится 25%
микрозагрязнений, на обо- окружающая оборудование
рудование — 25%, техно- среда
логические газы и
химикаты — 8%, воздух — 8%, Рис. 1.2 Источники микрозагрязнений
персонал — 35%, причем
влияние персонала снижается с внедрением изолирующих
технологий (глава 15).
Природа микрозагрязнений в воздухе и характерные для них
размеры показаны на рис. 1.3 [37].
Из диаграммы видно, что проблема чистых помещений носит
комплексный характер. Недостаточно создать собственно чистое
помещение, которое обеспечивает нужный класс чистоты при отсут-
\

s
1
ft!
I
ё
о
I
M
u
s
»
§
Ih-
^
видимый К;
спектр света 1В._
^ оптическая микроскопия
электронная микроскопия
СМ0-1Я110>ГШ|!М"'"1
,i;.;.\! rcii;
туман
|шйь:. (luipci
1=
7с;ны)_]
f:a.+,a
•;:::'iS|
пыль
1' I-- iPOcniHumi
opbiiiii
очпая ПЫЛЫ1 1
"таоачн1дй.дт.;м
\СХ)ЛЬ
1 ь
icuTTT
гЖлЮП
волос человека[
L;::..L—,—,
^к"(. ..ия-шш. .:
'Г оел/С-
ГРИЬЫ II кжи
I альбумин
ионы
металлов
нирусы
Г,-:""'"'"" !5fF.'en.H я;;с.'шо>^1сточи'| е»; ¦•,::'""] [ _
бактерии нитчатые
ЭМУЛЬСИИ:

Что такое чистые помещения 21
ствии технологического оборудования и персонала. Нужно
одновременно применять оборудование, вьщеляющее минимум загрязнений
или не вьщеляющее их вообще, одеть людей в "непътящую" одежду,
научить их правильно себя вести, установить контроль за гигиеной
персонала и т.д. Иначе значительные затраты на создание чистых
помещений попросту бессмысленны.
Основным источником загрязнений в чистом помещении
является, как правило, человек. Это объясняется структурой кожи
человека и динамикой ее изменения. Наружный покров кожи
человека состоит из множества пласт1Шок (чешуек) с размерами примерно
в единицы и десятки микрометров. Они постоянно отделяются с
поверхности кожи таким образом, что каждые несколько дней
наружный кожный покров полностью обновляется. Отделившись, они
дробятся на более мелкие частицы. В спокойном, неподвижном
состоянии человек выделяет в минуту примерно 200 тыс. частиц
с размерами 0,5 мкм и более. Даже небольшие движения и трение
тела об одежду приводят к резкому увеличению сброса частиц до
нескольких миллионов в минуту (рис. 1.4). При интенсивном движении
человек вьщеляет примерно 10 млн. частиц в минуту. В среднем
человек вьщеляет около 3,5 кг частиц за год или 10 г в день.
При движении в чистых помещениях люди в халатах и
лабораторной одежде вьщеляют в окружающую среду в среднем [6]:
• два миллиона частиц с размерами 0,5 мкм и более,
• триста тысяч частиц с размерами 5,0 мкм и более,
• сто шестьдесят частиц, на которых находятся микроорганизмы.
Мощными источниками вьщеления частиц являются нос и рот
человека. Интенсивность вьщеления резко возрастает при разговоре,
особенно во время громкой речи и крике.
Частицы, отделившись от человека, подхватываются постоянно
восходящим вверх естественным конвекционным потоком воздуха,
окружающем человека. Далее они распространяются по всему обьему
помещения и оседают на оборудовании, материалах, продукте,
ограждающих конструкциях, других работниках и т.д.
Частицы могут являться носителями микроорганизмов.
Согласно статистике на 1000 взвешенных частиц приходится
ориентировочно один микроорганизм [7]. В стандарте Национального
агентства по исследованию космоса США (NASA) NHB 5340
приводится примерное соотношение между числом частиц и
микроорганизмов в воздухе (таблица 1.3) [8]. Конечно, ввиду множественности
факторов, влияющих на микробную загрязненность, эти данные
носят приближенный, вероятностный характер, но тем не менее дают
представление о взаимосвязи между этими ключевыми параметрами.

22
Глава 1
спокойное
состояние
движение
руками
наклоны
туловища
вращение
шеей
повороты
туловища
приседания
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 10,П
III
А
>
{*
г
^
спокойное
сидение
ц
вставание
р !
ill
ходьба
%
Рис. 1.4 Вьщеление частиц с размерами 0,3 мкм и более человеком
при движении (в миллионах на человека в минуту)
Стремление получить хотя бы ориентировочную связь между
числом частиц и числом микроорганизмов в воздухе было вызвано
практическими соображениями. Счет частиц в воздухе выполняет
быстро и легко. Это удобно при аттестации чистых помещен]
и текущем контроле. Анализ же микробной загрязненности требу
времени и затрат.

Что такое чистые помещения
23
Таблица 1.3
Связь между числом частиц и числом микроорганизмов
в воздухе по стандарту NASA NHB 5340
Класс
чистого
помещения
по стандарту
США 209 D
100
10 000
100 000
Частицы
Диаметр,
мкм
>0,5
>0,5
>5,0
>0,5
>5,0
Количество
в 1 фуп^ (л)
< 100
(<3,5)
< 10 000
(< 350)
<65
(< 2,3)
< 100 000
( < 3 500)
< 700
(<25)
Микроорганизмы
Взвешенные
в 1 фут^ (л)
<0,1
(< 0,0035)
<0,5
(< 0,0176)
<2,5
(< 0,0884)
Осажденные
на 1 фут^/нед.
(1 м2/нед.)
I 200
(12 900)
6 000
(64 600)
30 000
(323 000)
График зависимости между числом частиц в воздухе и
микробной загрязненностью, согласно исследованиям NASA [8], показан
на рис. 1.5.
Чистое
помещение — это искусственно
созданная среда. Вблизи
земной поверхности
такого уровня чистоты,
как правило, нет.
Например, классу 5 ИСО
соответствует чистота
атмосферного воздуха
на высоте более четырех
километров и в
космосе. Более чистых сред
в естественных
природных условиях не суще-
I
I
1
0.001
0.01
1 10 10^ 10' 10" № 10*
число частиц размером > 0,5 мкм в фут^ воздуха
Рис. 1.5 Связь микробной загрязненности
воздуха и числа аэрозольных частиц
ствует. Поддержание заданного класса чистого помещения является
постоянной борьбой с возможными источниками загрязнений,
поддержанием постоянного барьера между ним и внешней
естественной, загрязненной средой.
На это и направлена современная технология создания и
эксплуатации чистых помещений.
Более подробно физика аэрозолей рассмотрена в главе 10.

24
Глава 1
1.4 Области применения чистых помещений
Сфера использования чистых помещений широка и к
настоящему времени охватывает многие области техники, жизни и
деятельности человека. В таблице 1.4 показаны основные области
применения чистых помещений. Классы чистых помещений даны по
ГОСТ ИСО 14644-1.
Таблица 1.4
Примеры применения чистых помещений
Область
применения
Промышленность
Микроэлектроника
Приборостроение,
вычислительная техника
Оптика и лазеры
Космическая промышленность
Точная механика, гидравлика и
пневматика
Прецизионные подшипники
Автомобильная промышленность
Парфюмерия и косметика
Здравоохранение
Производство лекарственных
средств:
- стерильных,
- нестерильньк
Производство изделий
медицинского назначения
Больницы:
- операционные,
- палаты интенсивной терапии,
- другие помещения
Пищевая промышленность
Класс чистого помещения
по ГОСТ ИСО 14644-1
3
-1-
4
+
5
+
+
+
+
+
+
+
+
+
6
7
8
вспомогательные
зоны
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-1-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+

Что такое чистые помещения
25
1.5 Микроэлектроника
Наиболее строгие требования к чистоте воздуха в
производственных помещениях предъявляет электронная промышленность, особенно
в связи с интенсивным развитием субмикронных технологий. Она
является стимулом движения вперед в области ультравысоких
требований к чистоте. Определяющим фактором в развитии требований
к чистым помещениям является размер топологического элемента
микросхемы. Чем дальше идет прогресс, тем меньше становится эта
величина (таблица 1.5). Если размер частицы, осевшей на
микросхему, превышает 0,1 — 0,2 доли минимального топологического размера,
то это может привести к браку. Частицы металлов, ионы,
бактерии и пр. являются причиной брака. Степень чистоты воздуха прямо
связана с процентом выхода годных в производстве микросхем.
Таблица 1.5
Связь параметров микросхемы и требуемого класса чистоты
Год
Информационная
емкость (СБИС ДОЗУ),
мегабит (Л/), гигабит (/)
Минимальный
топологический размер, мкм
Требуемый класс
чистоты помещений
1987
1-4Л/
0,8-1,0
4
1993
16-64Л/
0,35-0,6
3-4
1998
256Л/
0,25
2
2000
\Г
0,15
1
2006
16Г
0,10
< 1
2012
(АГ
0,05
< 1
Прогресс в развитии функциональных требований к
микроэлектронике, исключительно высокий масштаб инвестиций предъявляют
строгие требования к уровню качества. Электроника становится самой
крупной отраслью мировой промьшшенности. Ожидается, что к 2012 г.
будет достигнут минимальный топологический размер 0,05 мкм
и объем памяти микросхемы 64 гигабит [9].
На микроэлектронику приходится наибольшая доля от всех
строящихся в мире чистых помещений, на строрггельство и эксплуатацию
которых расходуются миллионы долларов в год.
Например, компания Intel объявила о строительстве в
Ирландии завода по производству микроэлектронных элементов на
пластинах диаметром 300 мм с топологическим размером 0,09 мкм
{^^-nanometer process technology). Общая площадь завода более
100000 м^, в т.ч. 16000 м^ чистых помещений. Пуск завода
намечен на 2004 г. Численность персонала 1000 чел. Общая стоимость
проекта 2 млрд. долл. США. Это будет четвертое производство с
пластинами 300 мм в компании Intel [10].

26 Глава 1
Интенсивно развивающимся направлением электронной
промышленности является производство компакт-дисков {^CD). Критические
операции выполняются под однонаправленным потоком воздуха
в зонах класса 5 ИСО, что защищает продукт от загрязнений, вьще-
ляемых технологическим оборудованием и другими источниками.
Подробно проблема чистых помещений в микроэлектронике
рассмотрена в главе 15.
Плоские дисплеи
Эта область развивается исключительно быстро. Объем выпуска
жидкокристаллических дисплеев растет по экспоненте. Производство
жидких кристаллов требует помещений класса 5 ИСО. Такие заводы
строятся буквально за полгода.
Новым шагом является производство плоских дисплеев на базе
низкотемпературного полисиликона, начатое на Тайване. Оно
включает 45000 м^ чистых помещений классов 4 ИСО — 7 ИСО. Такие
дисплеи предназначены для портативных средств связи. Ожидается,
что они заменят традиционные жидкокристаллические дисплеи,
поскольку имеют большее быстродействие, а их сборка более
технологична [11].
1.6 Космическая промышленность
Одним из условий надежной работы выводимой в космос
аппаратуры является ее изготовление в условиях чистого воздуха. Это
позволяет обеспечить долговечную и бесперебойную работу
электронных, оптических приборов и солнечных батарей, увеличить
полезную нагрузку космического аппарата за счет применения
бескорпусных электронных элементов, создать биологически чистые
объемы внутри космических аппаратов.
Космическая промъшшенность имеет свои особенности. К ним
относятся:
• большие размеры объектов и поверхностей, соприкасающихся
с окружающим воздухом,
• уникальные и единичные изделия,
•длительные сроки изготовления и испытаний в условиях
соприкосновения с окружающим воздухом.
Критическим фактором являются требования к чистоте
поверхностей оптических элементов.
Например, в чистых помещениях Космического центра
{Европейское космическое агентство, г. Льеж, Франция) при сборке и испьгганиях
оптических систем обеспечивается следующий уровень чистоты [12]:

Что такое чистые помещения
27
— загрязнение поверхности частицами 1,5 ррт за 24 ч;
— молекулярное загрязнение 2x10'^ г/см^.
Из этого следуют требования к чистоте помещений:
• класс 5 ИСО в критических зонах,
• классы 7 ИСО и 8 ИСО в окружающих зонах.
Эти особенности, а также необходимость поддержания
стабильного температурно-влажностного режима воздуха во всем объеме
помещений, требуют специальных методов моделирования потоков
воздуха и способов обеспечения процессов воздухообмена.
Чистые помещения для космической промышленности можно
условно разделить на два вида:
— помещения для сборки космических аппаратов;
— чистые зоны для изготовления отдельных блоков.
В первом случае могут использоваться уникальные чистые
помещения класса 8 ИСО с исключительно большими размерами
(рис. 1.6).
Во втором случае могут
использоваться небольшие
чистые зоны классов 5 ИСО —
8 ИСО, предназначенные для
сборки блоков и вьшолнения
отдельных операций,
например, по подготовке и
заправке космического аппарата.
Такие зоны могут быть
изготовлены из сборных
металлических конструкций и иметь
покрытие из полимерной
пленки, имеющей высокие
антистатические
характеристики (для взрывоопасных
условий).
Рис. 1.6 Чистое помещение
сборки космических
аппаратов (построено фирмой Zellwegen
Lima, Швейцария)
Чистые помещения
класса 7 ИСО используются при
монтаже аппаратуры, зеркал,
оптики на космические аппараты [12], отделенные от окружающего
пространства воздушными шлюзами для персонала и материалов.
Внутри этого объема расположены зоны класса 5 ИСО, вьшеленные
гибкими полимерными ограждениями и имеющие
однонаправленный поток воздуха.

28 Глава 1
Как уже упоминалось, сборка космических аппаратов обычно
выполняется в чистых помещениях класса 7-8 ИСО, а критические
операции — в чистых зонах класса 5 ИСО. Назначение этих
помещений — обеспечить высокую надежность техники.
Однако в космической промышленности есть четко выраженная
особенность: аппараты, отправляемые на другие планеты, не
должны занести туда с Земли бактерии, дрожжи, грибы и пр.
жизнеспособные клетки. Эта особенность требует использования чистых
помещений класса 1 ИСО. Пуск комплекса с такими помещениями
намечен на 2003 г. [13].
1.7 Приборостроение и оптика
Типовым рещением в организации чистых помещений в
производстве измерительных приборов, гироскопов и других
прецизионных изделий является их сборка, точное литье и пр. в чистых
помещениях класса 8 ИСО.
Аналогичные требования предъявляются к производству
элементов электронной оптики. Например, введенный в действие в США
завод по производству лазерных диодов для сетей телекоммуникации
имеет 2200 м^ чистых помещений класса 6 ИСО. Завод по
производству многоканальных оптоэлектронных усилителей на основе
фосфида индия имеет 900 м^ чистых помещений классов 4 ИСО —
7 ИСО [14].
1.8 Машиностроение (автомобильная промышленность)
Шведский автомобильный концерн Volvo уделяет внимание
чистоте воздуха и поверхностей при изготовлении и сборке деталей,
имеющих углубления и труднодоступные полости, например,
внутренние поверхности валов. Такие детали изготавливаются с
соблюдением чистых технологий, включая чистоту воздуха и используемых
жидкостей. Это требование включено в шведский стандарт. Причем
его соблюдение пронизывает всю цепочку создания изделия,
включая разработку документации, производство, хранение,
транспортирование и последующую сборку. Например, гидравлические коробки
передач для грузовых автомобилей собираются в помещении класса
8 ИСО [15]. Это явилось одним из факторов, позволивших поставить
на серийное производство грузовой автомобиль с пробегом до
ремонта 1 млн. км.
Компанией Форд намечено строительство в Англии нового
завода по производству дизельных двигателей, сборка которых будет
выполняться в чистом помещении гигантских размеров.

Что такое чистые помещения
29
С соблюдением требований чистоты производится также
высококачественная окраска поверхностей автомобилей. Процесс окраски
чувствителен к наличию в воздухе частиц низкоуглеродистой стали,
а также других загрязнений. Частица размером в несколько
микрометров, осевшая на корпусе автомобиля перед окраской, образует
впоследствии видимое "зерно" размером в несколько десятков
микрометров.
Использование техники чистых помещений предохраняет
окрашиваемую поверхность от посторонних включений и защищает
рабочую зону от летучих веществ, выделяющихся в процессе окраски.
Чистые помещения используются и на крупных станциях
технического обслуживания автомобилей. Например, фирма Wayside
Bodyshop — одно из крупнейших авторемонтных предприятий
Европы — использует технику чистых помещений для окраски
автомобилей с алюминиевым кузовом (рис. 1.7) [16].
Автомобильная промышленность западных стран
заинтересовалась этой проблемой еще в 80-е годы. К настоящему времени на всех
ведущих заводах корпусные окрасочные работы ведутся в чистых
помещениях, которые могут достигать гигантских размеров.
Рчс. 1.7 Чистое помещение предприятия Wayside Bodyshop для
окраски алюминиевых кузовов автомобилей

W Глава 1
Например, на заводе Пежо в Сошо (Sochaux, Франция)
окрасочные камеры расположены в здании, внутренний объем которого
тоже является чистым помещением. Общий расход воздуха составляет
3 млн. мУчас, который подается через 2000 фильтров. Внутри
малярной камеры чистота воздуха соответствует примерно классу 6 ИСО,
в окружающем помещении — 7 ИСО.
Мониторинг чистоты воздуха ведется с помощью 14 счетчиков
частиц (данные фирмы Шас Royco).
1.9 Лаборатории
Цель чистых помещений в лабораториях — избежать привнесения
дефектов в испытуемый образец, которые вызываются
загрязнениями воздуха (частицами, химическими веществами,
микроорганизмами). Это особенно актуально в производстве высокочистых
химических соединений, лекарственных средств, микросхем и пр.
Распространенным решением является проведение анализов в зоне
5 ИСО в окружении чистого помещения классов 7-8 ИСО, либо
в изоляторе с классом 5 ИСО внутри него.
1.10 Больницы
Чистые помещения являются надежным средством
предупреждения внутрибольиичной инфекции и послеоперационных осложнений.
Известно, что длительное нахождение больных в обычных
хирургических и терапевтических стационарах становится опасным для них.
Через короткое время нахождения в больнице они становятся
бациллоносителями так называемых госпитальных штаммов и
переносчиками возбудителей различных инфекций. Это относится и к персоналу
медицинских учреждений.
Особую опасность представляет специфические "больничные
штаммы", устойчивые к антибиотикам и не встречающиеся в быту. Такие
методы профилактики и лечения инфекции как применение
антибиотиков, иммунных и гормональных препаратов, различных
сывороток, влажной уборки помещений с антисептическими растворами,
ультрафиолетового облучения и пр. не дают должного эффекта.
Некоторые из них, например, чрезмерное озонирование с помощью "ламп
Чижевского", опасны для человека.
Чистое помещение по сравнению с этими методами имеет
принципиальное отличие. Оно направлено не на борьбу и уничтожение
уже имеющихся микроорганизмов в помещении. Оно не допускает

*hio
i>i-t;\oe чи^^щые hi-
caUJHUJi
'¦""^
\ffx т\лз, a х!Ш.^„эр.а:::1змыя^1сходящЕг от больных или '.едицинского
riepc0Ha.ria, ,№::..^дл;::ноудал,.'Ются из сэмешения потоком врздуха.
Высокая эффрктивйдсть згого приштпа была экспериментально
no!.i^"-ia в 1S60 г. в/'лглии пр:„14). Дж. Ч^5н.^ее;,1 наслерациях с искус-
С7ьгь«:ьгми таjcjei.j^^;«HbiMH суставами [j]. ОтЬрл^яой точкой
исследований явился высокий процент послесяераиионнрго сепсиса — 9%.
из-за этого приходилось идти на удаление искусственного сустава.
Проф., Чарнлей предположил, что, возможно, инфекция вызывается
находящимися в воздухе бактериями. Для борьбы с ними в 1961 г.
г"лч оборудована стерильная операционная зона площадью (2 х 2) м
с вертикальным потоком воздуха, имеющим скорость 0,3 м/с. Это
¦-•рчвело к снижению послеоперационного сепсиса с 9% до 1,3%.
Таким образом, было экспериментально доказано, что в плане
*'""фекционного заражения больного при операции не так страшна
с""а операционная рана, как загрязнения, попадающие в нее из
-оздуха, В дальнейшем была развита техника чистых операционных
Г" одегсда для медперсонала, защищающая больного и окружающее
"^эостранство от вьшеляемых им загрязнений.
Цель "чистых" операционных — снизить риск загрязнений в зоне
операционного и инструментального столов. Проф. Д. Беккерт
(Германия) показал, что техника чистых помещений позволяет обеспечить
урох^ень микробной загрязненности менее 10 КОЕ/м^ в зоне
операционного стола [171. Термин КОЕ означает "колониеобразующие
единицы" (по-английски CFU— Colony Fpiming. Units) и является более
точной характеристикой микробной загрязненности. Много-
..jTHHe исследования в Скандинавии и Англии fl8] показали, что
снижение микробной загрязненности воздуха в зоне операционного
стола в 10 раз уменьшает риск инфекции примерно,на 2% (рис. 1,8).
^ За каждым процентом — судьбы людей. Но, кроме этого, внут-
рибольничная инфекция наносит значительный вред эконсадике,
Согласно проведенным в Нидерландах исследованиям, прямые
затраты на лечение инфекций ран составляли десятки миллионов
ло.тларов в год.
Послеоперационные инфекции и микробная загрязненность
воздуха прямо связаны с концентрацией частиц в воздухе, которая
з'^Бисит от числа находящихся в операционной людей, уровня их
активности, размещения и количества светильников, используемого
•'бсрудования и пр.
Основным источником загряз'т-гний и здесь я-с-ются люди.Обна-
-^-.eiiHbiM человек вблизи своего тела имеет уровень загрязнений на
J0 — 40% вт>1ше, чем в окружающей среде. Специальная одежда снижает
эту цифру, но не до нуля. Выделения возрастают при повышении
температуры воздуха, интенсивности движения и-напряжения в работе.

'32
Гла-а 1
Ш
о
S
<и
Л"
J
! . ' ^и
\ ! '
'
«-"^
Стоящий чеяог
БСк 'создает
естественный тепловой
поток
загрязненного воздуха дё 150
м'/ч. Отсюда оче"''1-
но, что бригада
хирургов является (р-
ним из основных
10 20 50 ШО 200 300
Загрязненность воздуха (КОЕ/м^}
400
Рис. 1.8 Зависимость риска инфекции От
микробной загрязненности воздуха при операции
загрязнителей
воздуха в опер:1цис)й-
ной, В зоне
операционного стола
опасный размер
частиц (в том числе
бактерий" и грибов) находится в пределах от 1 до 30 мкм со средним
значением 10 мкм.
Как правило, наружный воздух значительно чише воздуха в
помещениях больниц. Однако и наружный воздух может представлять
опасность, так же как и соседние помещения. Характерным при-^
мером является- грибок, аспергиллус, размер которого в споровом
состоянии не превышает 2'-3 мкм [19]. Он может в больших
количествах распространяться от плесени, находящейся в здании, или от
пыли, возникающей при сносе соседних строений, производства
строительных работ и пр. Люди с ослабленным иммунитетом особенно
чувстг.ителБны к этому грибку.
Надежным средством борьбы с этими явлениями служат чистые
помещения, включая эффективную фильтрацию воздуха,
поддержание избыточного давления и управление движением потока воздуха
в рабочей зоне.
Можно условно выделить три вида чистых -помещений для
больниц: ¦•'¦•¦^*'^*' Y^^'
• операционные с однонаправленным потоком воздуха;
* палаты интенсивной терапии с однонаправленным потоком
'¦•" • воздуха; ' ^'
•палаты с неоднонаправленным потоком воздуха, различной
кратностью воздухообмена и типами фильтров в зависимости
"•', \ от назначения палаты. -.:'-_'*''
,¦,'¦ ^ ¦
'Операщиошаые
Лучший способ обеспечения высокой чистоты воздуха —
организация однонаправленного (ламинарного) потока с обеспечением всех
требований технологии чистоты в окружающей среде.

Что пмкое ?;;;..yjwe я..,*е„,„,ия 33
0^яои„-1рй„._н..„.л по1.„^[, вдздуха в опера1;..„,.ных 1:ожет быть
вертикальны;.! ил.1 ,гори:зоНт^:г:ьным, Гсризонтальный поток воздуха
применяется редко, tlk как он требует больших площадей сечения
и высокой скор ост л потока, чтс^Зы его формрне нарутпалась до дос-
тнжсния o^jep„„,,эн.;ai:p,-поля.
Вертика!1ьй1:й пэтрх Еэздуха характеризуется двумя параметрами:
• скор' зсть:э и1однородностыо потока;
• площадью сечения потока.
Скорость потока составляет 0,2-0,3 м/с, в среднем 0,25 м/с. При
скоростях ниже этих значений нарушается форма потока, j. е, теряется
сам характер однонаправленности потока и он становится турбу-
яентным (неоднонаправленным). При: больших значениях скорости
возникает дискомфорт для бригады хирургов и поверхностное
обезвоживание тканей раны больного. Это явление опасно само по себе.
Кроме того< над раной существует естественная тепловая конвекция
йоздуха, защищающая ткани от твердых частиц. Излишне большая
скорость потока воздуха гасит этот положительный эффект.
Оптимальным является нормальное распределение скорости потока воздуха
со значением 0,3 м/с в центре и 0,2 м/с — по краям зоны [19].
При создании однонаправленного потока следует обеспечить
надежное поддержание температуры воздуха в заданных пределах.
В противном случае нарушаются не только условия комфорта, но
и.возникает опасность для врачей и больных. Например, отмечены
случаи недопустимо- больших колебаний температуры
однонаправленного потока (от 18 до 28 'Q из-за плохой системы автоматизации.
Система вентиляции также должна-удалять анестезиологические
газы и другие вредные вещества.
Принцип-работы такой операционной с вертикальным однонап-
павленным потоком'воздуха показан на рис 1.9.
Возможно- построение операционной и с горизонтальным- од-
i-loнaпpaвлeнным потоком воздуха (-раздел 2-Л, моделирование
потоков воздуха). Пример вьгсокоасептической операционной
показан на рис. 1.10.
Олтты шмтемсивгтш швршшии
Другим примером высо*:оэффективно-го применений чйстйх
помещений являщтся палаты интенсивной--терапиидля ухода за болв-
льгми пЬсле-операции трансплантации костного мозга, В них больные
¦!Шходятся 1,5 — 2-месяца порле операции.-Чистая среда-класса 5 ИСО
в палате защищает бэльного от инфекций. Такие палаты применяются
и в других случаях лечения больных с ослабленным иммунитетом,
'фттмер палаты интенсивной терапии показан на рис. 1.11.

J4
Глава I
¦'.zzzzzzzz^
T/////////L
Ламинарное вщо^
uuuuuuuuu
Рабочая поверхность
>/У/У//л
I I зона чистого воздуха
I I зона смешанного воздуха
^Н| контаминированный воздух из периферии (зона с контаминированными
^^^ бактериями, частицами за счет действий операционной группы)
Рис. 1.9 Принцип работы операционной с вертикальным
однонаправленным потоком воздуха (фирма KUmed)
Рис. 1.10 Высокоасептическая Рис. 1.11 Палата интенсивной
операционная (фирма Zellweger! терапии (фирма Zellweger! Luwa
Luwa Ltd., Швейцария) Ltd., Швейцария)

Что такое чистые помещения 35
Другие примеры использования технологии чистоты
Применение современных методов вентиляции и
кондиционирования воздуха снимает проблему стафилококковой инфекции
в родильных домах.
Нельзя забывать, что в помещения больниц необходимо подавать
наружный воздух, прошедший необходимую фильтрацию. Это
особенно важно, если предусмотрены вытяжки из помещений для уда-
пения вредных веществ, например при использовании цитостатиков.
К настоящему времени технология чистоты в больницах стала
неотъемлемой частью цивилизованного здравоохранения. В одной
Швейцарии действует примерно около 200 чистых операционных.
В Германии и Голландии, вместе взятых, их более 800. В Германии
и других странах выпускаются модульные чистые операционные. Они
могут использоваться при реконструкции больниц, в чрезвычайных
ситуациях, при оказании гуманитарной помощи и применяться для
оснащения вооруженных сил.
Стандарты на чистоту воздуха в больницах
Разработаны и действуют стандарты на чистоту воздуха в
различных помещениях больниц.
Например, Швейцарские нормы SK1, том 35, "Правила
строительства, эксплуатации и контроля систем обеспечения воздухом
в больницах" 1987 г. [20] выделяют три класса чистых больничных
помещений:
•класс I: < 10 АГО^"(колониеобразуюших единиц) в I ж'воздуха;
• класс II: < 200 КОЕ в I л^' воздуха;
• класс III: < 500 КОЕ в 1 м-^ воздуха.
Эти нормы должны выполняться в критических рабочих зонах,
включая операционный стол и стол для инструментов при
соблюдении соответствующей дисциплины в нормальном процессе работы.
К указанным классам относятся следующие помещения:
• класс I — высокоасептические операционные;
• класс II — операционные отделения неотложной помощи и
родильных отделений, асептические операционные, помещения
для стерилизации, лаборатории и стерильные производства
аптек;
•класс III — помещения для небольших операций, изоляторы,
реанимационные палаты для трудных детей, палаты интенсивной
терапии общего назначения, помещения для диагностики и пр.

JO Глава I
Для этих, а также других помещений, существуют нормы на
применяемые фильтры очистки воздуха, кратность воздухообмена,
уровень шума и другие параметры. Например, в родильных палатах
должна быть кратность воздухообмена 50 циклов в час на каждого
находящегося там человека, воздух в помещения должен подаваться
через фильтры F8. Благодаря этому там не существует проблемы внут-
рибольничной инфекции.
Нормы аналогичного характера приведены в стандарте DIN 1946,
Германия [21].
В чистых помещениях больниц ведется контроль не только
микробной загрязненности воздуха, но и определяется концентрация
взвещенных в воздухе частиц.
АСИНКОМ разработан проект документа "Нормы и правила
на чистоту воздуха в больницах", который находится в настоящее
время на рассмотрении в Минздраве России. Документ содержит
классификацию основных помещений больниц по чистоте воздуха,
требования к вентиляции и очистке воздуха, определяет порядок
аттестации и текущего контроля.
В таблице 1.6 приведены классы чистоты для типичных
помещений больниц и типы фильтров на притоке и вытяжке. В столбце
"Фильтры" указаны типы фильтров для каждой ступени фильтрации.
Например, запись F5+F9 означает, что требуются две ступени
фильтрации с фильтрами типов F5 и F9 на первой и второй ступенях
соответственно. Фильтры на вытяжке ставятся в ответственных
случаях для предотвращения обратного тока воздуха, а также для
защиты окружающей среды от вредных веществ.
Кухни в больницах
Чистые помещения становятся неотъемлемой частью не только
процесса лечения больных, но и приготовления пищи в больницах.
Особенно это относится к централизованным кухням,
обслуживающим разные больницы и отделения.
Например, централизованная кухня клинической больницы
в г. Ницца (Франция) располагает чистой зоной класса 5 ИСО и
другими чистыми помещениями. Цель — увеличение срока годности
продуктов и защита их от микроорганизмов. Кухня имеет персонал
60 человек и ежедневно готовит 8000 порций питания. Меню
составляется на 5 дней по 52 диетам (столам) [22]. Кухня сертифицирована
на соответствие стандарту ИСО 9002, имеет систему управления
качеством, использует статистические методы для валидации
процессов и т.д., близкие к системе работы по GMP.

Чтпо такое чистые помещения
37
К. Таблица 1.6
Щ
фрагмент таблицы классификации чистоты помещений больниц
% Помещение
г
Класс
чистоты
Фильтры
(классификация
по ГОСТ Р 51251-99)
приток вытяжка
Отделение для оказания экстренной помощи
ГКабинет первичного осмотра
Кабинет малой хирургии
' Экстренная операционная*
Предоперационная
Перевязочная, процедурная
i Прочие помещения, коридор
8 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
F5+F8
F5+F9+H11
F5+F9+H13
F5+F9+Hn
F5+F8
F5+F8
G4
G4
G4
G4
1 Операционное отделение
1 Высокоасептическая операционная*
Асептическая операционная*
: Септическая операционная*
Предоперационная
Послеоперационная
Малая стер1шизационная
Комната для микробиологических
анализов
Стерилизационная, склад
i стерильных материалов
1 Прочие помещения, коридор
6 ИСО
7 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
8 ИСО
8 ИСО
8 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
8 ИСО
F5+F9+H14
F5+F9+H13
F5+F9+H13
F5+F9+H11
F5+F9+H11
F5+F9+H11
F5+F9+H11
F5+F9+H13
F5+F9+H11
F5+F9+H11
G4
G4
G4
G4
G4
: Родильное отделение
1 Зал для родов
: Предродовая
Детские и реанимационные палаты
Послеродовая
! Операционный зал*
Прочие помещения, коридор
8 ИСО
7 ИСО
F5+F8
F5+F8
F5+F9+H11
F5+F8
F5+F9+H13
F5+F8
G4
G4
G4
G4
Палаты интенсивной терапии
\ Для больных с ослабленным
; иммунитетом (после трансплан-
^_тации костного мозга и гф.)
В других случаях
Лрочие помещения
5 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
F5+F9+H14
F5+F9+H13
F5+F9+H11
F5+F8
G4
G4
) Зоны с однонаправленным потоком в операционных имеют класс 5 ИСО.

33 Глс^а 1
lill ПрОйЗЗОдСТйО прОд^1С1рв 1Ш1амжа
Прсолема безопасности продуктов цитанкя для потребитед;.
волнует qeflOLeqepTBO с давних времен. Еш& законы древних етаптьн
определяли, как обходиться с мясвм, чтобы оно не'нанесло вред
Эллинские и римские законы запрешалм добавление в вино воды,,
недовес зерна и масла. В 1215 г^ король Англии Иоанн {Великая
хартия) 'ввел во всем королевстве единые меры для измерения оръсг
мое эля, вина и зерна. Баварский закон о чистоте пива от ij5.l6 у.^
требовал, чтобы в-состав пива входили только хмель, солод и вода":
В эпоху промышленной революции законодательное
обеспечение качества продовольствия постепенно -приобрело комплексну'о
и системную основу. В 1789 г. одним из первых законов в США стгл!
закон штата Массачусетс против фальсификации продуктов питашш,
В 1869 г. Британский парламент принял закон о продуктах питания:',
В США в 1903 Л д-р Уайли организовал группу "бойцов против яда',,
которые питались только теми продуктами, в которые -входили
определенные количества ягмических консервантов. Задачей этой группы
бьшо показать, насколько эти продукты вредны для здоровья. Резуль-^
татом явилось принятие в США Федерального закона о продуктах,
питания и лекарственных средствах. В 1906 г. бьшо образовано
химическое бюро, на основе которого позднее сформировалось Управ-;
ление по контролю качества продуктов питания и лекарственных
средств — Food and Drug Administration — FDA.
Внедрение чистых помещений в пищевой промышленности
далеко отстает от фармацевтического производства. Между тем,;
чистота в пищевой промышленности не менее важна, чем в
производстве лекарственных средств. К лекарствам мы прибегаем иногда,
а продукты питания принимаем несколько раз в день. И вместе
с ними-принимаем искусственные химические консерванты,
проникающие всюду — от колбас и йогурта до минеральной воды. Для
человека эти консерванты являются чуждыми, противоестественными.
В процессе длительной эволюции человек обходются без .них. Только
в XX веке эти вещества получили широкое'распространение.
Накапливаясь в организме, они создают очаги опаснык заболеваний^
Прогресс технологии чистоты и широкое применение чистых
помещений в промышленности и здравоохранении в 1970-80-х годах
вызвали интерес к этой новой постановке проблемы и при
производстве продуктов питания в западных странах. Начались
исследования по а1иянию на качество продуктов питания загрязнений,
находящихся в воздухе, и эффективности современных систем
вентиляции и кондиционирования, защищающих воздушную среду
помещений от микрозагрязнений.

^ыло устанош1ено<;чтО если сырье^ не загрянено химическими
ргттгествами, то основную опасность представляют микробиологичес-
лсие загрязнения. Известны разные способы борьбы с микроорганиз-
мйУ**, котсЬые можно, принципиально разделитБ на две категории:
1) уничтожение микроорганизмов, уже попяежих в продукты
(стерилизация, пастеризация, применен^' химических
консервантов и пр.);
2) недопущение микроорганизмов в продукты за счет приме-
веняя технологии чистоты.
Первый щтъ изменяет свойства продукта и парой вреден вля
Здоровья (химические консерванты). Второй щтъ сохраняет рстествен-
ные качества продукта и безопасен.
Следует иметь в виду, что этап между последней фазой обработки
продукта (выпечки, пастеризации, кипячения и пр.) и упаковкой
яРЛяется самым уязвимым звеном в технологической цепи. Это звено
нуждается в защите. :'-
Чистые технологии широко внедряются в производство молока
и молочных продуктов, в 'т.ч. йогурта, мягких сыров; продуктов,
наполненных кремом в холодном состоянии; соусов и паст;
салатов; мяса и рь1бы при их холодной переработке; соков и других
"".питков и пр.
В таблице L7 приведены данные о бактериях, которые обычно
содержатся в продуктах питания [23J.
Одним из путрй проникания микробов в продукты питания при
VX переработке и приготошгении является воздух. Естественный
способ устранения этого источника микроорганизмов — создание чистой
воздушной среды. Мировая пищевая промышленность еше не
подошла к широкому внедрению чистых помешений. Скорее идет
накопление опыта и постепенный охват чистыми технологиями различных
отраслей производства пт-щи. По мнению специалистов, положение
с чистыми помещениями в пищевой промышленности сейчас
аналогично ситуации в микроэлектронике в бОпе годы. Однако- случаи
массовых отравлений продуктами питания в разных странах
заставляют искать новые эффективные пути борьбы с этой бедой.
Одним из наиболее опасных мест заражения являются комбинаты
приготовления пищи для больших масс людей, например, в крупных
аэропортах и на паромах.
Например, авиакомпания British Airways выполняет в условиях
чистых помещениях зчгаковку продуктов питания для использования
иа борту самолетов [23].

40
Глава 1
Таблица Ш.
Бактерии, обычно содержащиеся в пищевых продуктах
Тип бактерии
Alcaligenes
viscolactis
Clostridium
petfiingens
Erwinia
aroldeae
Leuconostoc
mesenteroides
Mycoplasma
pneumoniae
Pediococcus
cerevisiae
Salmonella
enteriditis
Salmolnella
typhimirium
Shigella
dysenteriae
Staphylococcus
aureus
Streptococcus
lactis
Размер, MKM
Длина
0,8 - 2,6
4,0 - 8,0
2,0 - 3,0
2,0 - 3,0
1,0- 1,5
1,0 - 3,0
0,5 - 1,0
Диаметр
0,6 - 1,0
1,0 - 1,5
0,5
0,9 - 1,2
0,3 - 0,5
1,0 - 1,3
0,6 - 0,7
0,5
0,4 - 0,6
0,8 - 1,0
Следствие
Свертывание молока
Образование пищевых
токсинов
Гниение овощей
Появление слизи
в растворах сахара
Мельчайшие
бактерии
Порча пива
Отравление пищи
Отравление пищи
Дизентерия у человека
Гнойные инфеидии
Порча молока
Чистое помещение для наполнения свежими фруктовыми соками
построено компанией ABB Steward. Исходное требование технологии
состояло в том, что в упаковке должен был находиться только
"неигристый" сок, не содержащий солей углекислоты. Для этого было
необходимо не допускать и удалять дрожжи и бактерии, которые могли
бы вызвать естественное образование двуокиси углерода. Эта задача
была решена за счет чистого помещения.
Применение чистых технологий в производстве пищевых
продуктов — далеко не единственное и, возможно, не главное средство
обеспечения высокого качества продуктов питания. Но не подлежит
сомнению, что правильно построенная система фильтрации воздуха
и его чистота являются эффективным средством контроля
содержания микроорганизмов в помещении.

4mOi!Ti"*'(*^ tjucmue г^ёжегцеипя
41
Рис. 1.12 Установка
наполнения йокуртом и распределитель
воздуха фирмы Zellwegen Lima
Ltd., Швейцария :,:¦?
ч 3 Странах Европейского Союза
yi vlilA-широко внедряете», Свс>-
" fffgj^f ib'-irr-mpuam в црвтшчееких
jww^4/f ^'ЬЯ'»7^>чкяж — СЖ'Ж-или
Haigrd Analysis Critical Control
fCmis -^ mCCP. Суть этой системы
сострит в анализе критических
'точек pliCKa в производственном
процессе, определении и
реализации мер по устранению возможных
причин загрязнений и на этой
основе -^ гарантирование качествй
^конкретной продукции,
изготавливаемой в конкретном
производственном цикле. Эта система
ватывает широкий круг гигие-
,,;.леских требований, требований
X Чистоте, персоналу, одежце и пр.
Например, в-Австралии
одежда, используемая на ведущих предприятиях, отвечает требованиям
ЧМстых помещений и имеет уровень микробного загрязнения менее,
чгм I КОЕ на 10 см^ поверхности при полном отсутствии плесени
к дрожжей |24J.
Внедрение этой системы началось и в России. Принят первый
ГОСТ [25], создана соответствующая система добровольной сер-
/м-^ихации.
Современный покупатель требует не только безупречных в гигие^
лвческом отношении продуктов питания. Ему нужны натуральные
продукты. Предъявляются все более жесткие нормы на'- допустимые
бстатки консервирующих, моющих и дезинфицирующих вешеств
'- «родукте.
Идея состоит в том, чтобы не бороться с попавшими уже в про-
дукт микроорганизмами, когда используются вредные химические:, подчас
кснцерогенние консерШнтт, а обойтись без них, не допустив микроорга^
1..измы в npodyiim.: ЧиопЫе кт^€шует1яжзлзс.^:::сякжа:':ом e^pectscrw. э:::эй
яр:>блемч. Они позволяют перейти к безопасной технЬлЬгии консер-
iJiiporiaHHH.
Однг:м из распространенных источников отраа,1ений являются
*'^\ГГ~Ш. Интересное решение проблемы дано фирмой Luwa, Швейиа-
P'-i» J26J. Наполнение йогуртами и,другими молочными продуктами
fj^ окончательную тару-производится-в зоне класса-5 ИСО (рис. 1,-12).
Ь-'ггодаря стерильной среде с-однонаправленным потоком воздуха в
•^Р'^тической зоне наполнения и укупорки, обеспечивается длительный
'-рок годности продукта без использования химических консервантов.

42
Глава 1
Вертикальный поток воздуха в эти зоны полается от НЕРА
фильтров через сетчатые СС-распределители, создающие высокое
качество потока (глава 2). СС-распределители точно повторяют
форму технологического оборудования. Благодаря этому достигается
минимальный расход воздуха и экономичность всей установки.
Конструкцией распределителей предусмотрена установка бестеневых
светильников, не нарушающих характер потока воздуха.
Производство сыров
В Швейцарии компанией Emmi применяется чистая технология
в производстве сыров, разработанная фирмой Sulzer Infra [27]. Риск
загрязнения при их производстве сводится до минимума или
исключается. Это не простая задача, поскольку сыры являются питательной
средой для бактерий и плесени. Суть чистых технологий в
сыроделии — дать возможность развиваться строго определенному виду
плесени и не допустить в производственную зону остальные виды
плесени и бактерий.
После формования сыра и стекания жидкости он обрабатывается
в соляной ванне и сушится. Затем методом аэрозольного напыления
на поверхность сыра наносится культура плесени. После прививки
плесени сыры созревают в течение трех — четырех недель, затем
упаковываются и отгружаются. Чистые технологии оказались полезными
именно на стадии созревания сыра (рис. 1.13).
Рис. 1.13 Чистое помещение для созревания сыра

Что такое чистые помещения 43
Это необычное чистое помещение. В нем поддерживаются
специфические условия микроклимата: низкая температура — 7-8 °С
и высокая влажность — до 98%. Скорость потока воздуха составляет
0,12 м/с вблизи сыра, распределение воздуха — равномерное. Это
первое условие стабильности качества сыра. После приемки завода
в 1993 г. не было отмечено ни одного случая загрязнения.
Хлебопекарная промышленность
Есть опыт применения чистых помещений и в хлебопекарной
промыщленности. Известно, что хлебная плесень вредна. Отдельные
ее виды канцерогенны. Это подтвердили эксперименты на крысах.
Потребителю нужен свежий хлеб, неплесневеющий, сохраняемый
достаточное время, иногда нарезанный и помещенный в упаковку.
Просто заводская полиэтиленовая упаковка не рещает эту задачу.
Полученный из печи хлеб остывает до упаковки продолжительное
время и, если окру'жаюшиР[ воздух недостаточно чистый, —
заражается микроорганизмами, которые в дальнейшем могут в нем
развиваться. Проблема состоит в том, что для остывания хлеба в обычных
условиях требуется около 1,5 </, конвейер имеет значительную длину
(до 500 м) и создание чистой зоны по всей его протяженности
требует больщих затрат.
В Финляндии в г. Тампере фирмой KOJAIR построено чистое
помещение для самого больщого хлебозавода в том регионе и
разработано оригинальное рещение этой проблемы. Конвейер выполнен
в виде спирали, находящейся в чистом помещении небольшого объема
(рис. 1.14). Таким образом, хлеб до самой упаковки находится в
чистых условиях. Эти условия защищают его на протяжении всего
процесса, обеспечивая чистоту от печи до упаковки. Благодаря этому
исключены химические консерванты и обеспечивается срок
хранения хлеба до 10 дней. Применение нового принципа охлаждения
позволило вдвое сократить общее время выпечки. Это наиболее
прогрессивное решение во всем мире для обеспечения пекарен
чистым воздухом.
Производство напитков
В Италии известным специалистом в области чистых помещений
Леонелло Сабатини разработана и внедрена чистая технология
розлива напитков. Она позволяет увеличить срок годности напитков
с низким содержанием кислоты до 6 мес. без применения
консервантов или пастеризации в окончательной упаковке. Благодаря этому
Продукт не приобретает вредных веществ в процессе приготовления,
сохраняет естественную, не разрушенную тепловой обработкой,
структуру и естественный запах.

44
Глава 1
Рис. 1.14 Чистое помещение на хлебозаводе в Тампере
Основные помещения, их характеристики показаны в таблице
1.8. В помещении поддерживается температура 23 °Си относительная
влажность 55%.
Из таблицы видно, что проект предусматривает такой же подход
к обеспечению чистоты, как и в асептическом производстве.
Требования к оборудованию и его обработке (системы CIP/SIP —
Clean-In-Place/Sterilization-ln-Place — Очистка на
месте/Стерилизация на месте) аналогичны стерильному производству
лекарственных средств [28].

Что такое чистые помещения
45
Таблица 1.8
Основные чистые помещения и их характеристики
Помещения
и
технологические
процессы
Г 17 Гардероб
2. Комната
переодевания
3. Помещение
для персонала
сервисной зоны
4. Наполнение
и укупорка
5. Ополаскивание
и стерилизация
бутылок
6. Стерилизация
колпачков
Давление,
Па
10
15
20
30
25
20
Кратность

воздухообмена.
20
35
61
154
50
42
Класс чистоты
(по частицам > 0,5 мкм),
состояние

оснащенное
6 ИСО
5 ИСО
5 ИСО
5 ИСО
5 ИСО
5 ИСО

эксплуатируемое
7 ИСО
6 ИСО
7 ИСО
не
классифицируется
5 ИСО
5 ИСО
Изолирующая технология в производстве пищевых продуктов
Во многих странах широко выпускаются салаты в пластиковых
упаковках. Салаты с богатым содержанием протеинов (рыбы, сыра
и пр.) и с майонезом наиболее чувствительны к биологическим
загрязнениям. Технология приготовления салатов (резка, измельчение,
перемешивание) располагает к прониканию в них частиц и
микроорганизмов. Для борьбы с этим явлением на одном из европейских
предприятий использован изолятор с перчатками. Конструкция
изоляторов (глава 5) позволяет легко обеспечивать класс чистоты 4 ИСО —
5 ИСО. Использование жидкого азота как хладоагента, который
испарясь в изоляторе, вытесняет воздух и поддерживает холодную
инертную атмосферу, препятствует развитию микроорганизмов [29J.
Другим примером применения изоляторов совместно с чистыми
Помещениями является комплексная технология приготовления
фруктовых соков и пюре. Например, сквозная технологическая цепь
Африка-Европа: получение — транспортирование соков и пюре из
ананасов включает в себя следующие этапы [30]:

46
Глава I
1) получение сока или пюре;
2) пастеризация;
3) наполнение в транспортную упаковку — мешок (пакет)
емкостью 1000 л, находящегося в ящике {"bag in box"),
выполняется в изоляторе (рис. 1.15);
4) транспортирование балк-продукта из Африки в Европу;
5) подсоединение мешка к линии наполнения {выполняется
в изоляторе);
6) наполнение соком стандартных пакетов I л, выполняется
в асептических условиях без повторной пастеризации.
Этапы 1-3 выполняются в Кот-д'Ивуаре (Африка), этапы 5, 6 —
во Франции.
В целом техника чистых
помещений предлагает новую технологию
обеспечения длительного хранения
продуктов питания, новый подход
к консервированию. Вместо
традиционного подавления
микроорганизмов опасными химическими
консервантами в продукте, который
производится в "грязной" воздушной
среде, решается задача не допустить
микроорганизмы в продукт за счет
переработки его в критической
стадии в условиях чистого воздуха,
устранив или значительно снизив
необходимость применения
химических веществ.
В Англии существует
Руководство по стандартам на качество
воздуха в пищевой промышленности
(Guidelines on Air Quality Standards
for the Food Industry), выпущенное
Ассоциацией Campden & Chorley-
wood Research Association. Это
руководство создано с целью помочь
компаниям — производителям пищевых продуктов предотвращать
аэрозольное загрязнение в ответственных зонах.
Оно помогает в проектировании, выборе типов, монтаже и
эксплуатации систем подготовки воздуха и обеспечивает исчерпывающей
информацией и практическими рекомендациями по:
•принципиальным решениям по применению систем подготовки
воздуха;
Рис. 1.15 Изолятор для
наполнения транспортных мешков
свежим соком, Кот-д'Ивуар

Hfno такое чистые помещения 47_
• проектированию систем с учетом категории риска в производстве;
• аттестации и монтаже систем подготовки воздуха;
• системам обслуживания и санитарной обработки, включая
особенности болезни легионеров;
• системам мониторинга;
• фильтрации воздуха, включая выбор типа фильтра;
• контролю запыленности и влажности;
• BJIИЯHию окружающей среды, такому как запахи, шум.
Конечно, ввиду множественности факторов, влияющих на
качество продуктов питания, и трудности организации адекватного
статистического анализа трудно дать точные и исчерпывающие
характеристию1 эффективности чистых помещений в пищевом
производстве. Но положительное влияние чистых технологий на качество
и безопасность продуктов несомненно.
1.12 Правила GMP и чистые помещения
в производстве лекарственных средств
Правила производства лекарственных средств — Good
Manufacturing Practice — GMP уделяют первостепенное внимание чистоте
воздуха помещений, где производятся стерильные лекарственные
средства. К таким лекарственным средствам относятся парентеральные
препараты (инъекционные и инфузионные), препараты для глаз
и открытых ран. В США рассматривается вопрос о распространении
требований чистоты и на производство ингаляционных лекарст-
венньгх средств.
Первые Правила GMP появились в начале 60-х годов в США.
Этому событию способствовало несколько факторов:
— стремление самих фирм-производителей лекарственных средств
обеспечить высокое качество и конкурентоспособность своей
продукции;
— потребности в гарантии качества лекарственных средств со
стороны потребителей;
~ заинтересованность в этом органов власти;
~ наличие к тому времени опыта создания систем управления
качеством в космической и других отраслях промышленности,
создание индустрии чистых помещений.
В 60-е годы Правила GMP появились и в разных странах Европы,
а затем в Австралии. Время показало, что существование различных
Правил в странах, тесно связанных в экономическим плане, является
ненужным техническим барьером, затрудняющим производство
и торговлю и приводящим к лишним затратам. В связи с этим в
Европейском Союзе (ЕС) с 1993 г. введены единые Правила GMP ЕС, на
которые ориентируются и страны Восточной Европы, включая почти

48 Глава 1
все страны СНГ. В настоящее время в мире существуют две основные
системы GMP: GMP ЕС и GMP США [4; ЗН- Ведется работа по
гармонизации требований GMP (1СН, PIC/S - стр. 571). В будущем,
вероятно, следует ожидать появления единых мировьгк GMP. АСИНКОМ
подготовлен проект технического регламента Российской Федерации
"Правила производства и контроля качества лекарственных средств"
(июнь 2003 г.), являющимся идентичным переводом правил GMP ЕС.
Требования GMP ЕС
Чистота помещений является одним из факторов,
обеспечивающих выполнение принципиального исходного положения GMP:
Никакой процесс завершающей стадии производства или контроль
качества готового продукта не могут рассматриваться как
единственное средство обеспечения стерильности и других показателей
качества продукта. Качество закладывается технологией и
организацией производства, в том числе чистотой технологических сред.
Лекарственное средство должно содержать только то, что входит
в его формулу. Остальное относится к загрязнениям.
Различают три вида загрязнений:
— частицы;
— химические вещества;
— микроорганизмы.
Чистота окружающей среды и оборудования — одно из
критических требований GMP. Для выполнения его и служат чистые
помещения (рис. 1.16).
Особые требования предъявляются к чистоте парентеральных
препаратов. Попавшие в парентеральную систему частицы могут
приводить к образованию тромбов, агглютинации (слипанию)
эритроцитов, местным раздражениям и пр. Невооруженный глаз различает
частицы с размерами более 50 мкм. Между тем, частицы невидимого
глазом диапазона также опасны. Например, частицы с размерами
10 мкм и более проникают в капилляры легких, частицы меньших
размеров остаются в печени и селезенке и т.д.
В связи с этим в Европейскую Фармакопею включено
требование контроля наличия частиц с размерами > 10 мкм и > 25 мкм
в парентеральных препаратах [32], п. 2,9.19.
Тест 1.А
Растворы для парентерального введения в первичной упаковке
вместимостью более 100 мл:
Размер частиц,
мкм
> 10
>25
Среднее число частиц в 1 mji
не должно превышать
25
3

Что такое чистые помещения
49
Тест 1.В
Растворы для парентерального введения в первичной упаковке
вместимостью меньшей или равной 100 мл:
Размер частиц,
мкм
Среднее число частиц в одной упаковке
не должно превышать
> 10
6000
>25
600
Рис. /./d Стерильная зона наполнения инфузионными
препаратами (фирма Zellwegen Luwa Ltd., Швейцария)
Производство стерильных лекарственных средств
GMP ЕС регламентируют основные требования к чистоте воздуха
при производстве стерильных лекарственных средств. В то же время
они не устанавливают конкретные методы определения чистоты воз-
-Зуха, поверхностей и пр. Эти \1етоды изложены в стандартах ИСО
и CEN (Европейский комитет по стандартизации).
Чистые зоны для производства стерильных продуктов
классифицируются в соответствии с требуемыми характеристиками окружающей
'^Реды. Каждый производственный процесс требует определенного
Уровня чистоты окружающей среды в эксплуатируемом состоянии.
Чтобы минимизировать риск загрязнения продукта или используемых
Материалов частицами и микроорганизмами.
Правила GMP ЕС задают также требования к чистоте воздуха
'"' Частицам и в оснащенном состоянии (п. /.I).

50
Глава 1
Для производства стерильных лекарственных препаратов можно,
как правило, выделить четыре типа зон:
Tiffl А Локальные зоны для операций с высокой степенью риска,
например, зоны наполнения, укупорки, вскрывания ампул,
осуществления соединений в асептических условиях. Как правило, такие
условия обеспечиваются рабочей зоной с однонаправленным
потоком воздуха. Системы с однонаправленным потоком воздуха должны
обеспечивать в соответствии с GMP однородную скорость воздуха
в пределах 0,45 м/с ± 20% (0,36-0,54 м/с).
Тип R. Для случая асептической подготовки и наполнения —
пространство, окружающее зону типа А.
Типы Сп D: чистые зоны для выполнения менее ответственных
этапов производства стерильных продуктов.
В сентябре 2003 г. в Правила GMP ЕС внесены существенные
изменения, касающиеся требований к чистым зонам в стерильном
производстве по частицам (п. 3 приложения 1 Правил GMP).
Рассмотрим этот вопрос подробнее.
1) Классификация чистых зон по аэрозольному загрязнению
воздуха частицами (до сентября 2ii3 г.) дана в таблице 1.9.
Таблица 1.9
Типы чистых зон для производства стерильных препаратов
по GMP ЕС {до сентября 2003 г.)
Тип
зоны
А
В (а)
С (а)
/)(а)
Максимально допустимое число частиц в 1 м^ воздуха,
с размерами большими или равными, в состояниях:
оснащенном (Ь)
0,5 мкм
3 500
3 500
350 000
3 500 000
5 мкм
0
0
2 000
20 000
эксплуатируемом
0,5 мкм
3 500
350 000
3 500 000
не
определено (с)
5 мкм
0
2 000
20 000
не
определено (с)
Примечамия:
а) В зонах типов Д С и D кратность воздухообмена должна
определяться с j^CTOM размера помещения, находящегося в нем
оборудования и персонала. Ддя зон типов Д В и С система
снабжения воздухом должна иметь соответствующие фильтры,
такие как НЕРА фильтры.

IfnlOJ'l-i-Pf^ '''
"e.p'
51
b) Зл|Г1С:Эя'мг:рг:ал1:±р»дояусти:''Ого члела аэрозольных
частиц в Ьтс'щенкэм состоянии соответствуют классификации
ИСС)К?К
т-йпы А и ДссэтЕЭтствуют кдггсу 5,ИСО-
Tiin С ее этветстзует кл^су 7 ИСО;
тип D соответствует классу 8 ИСО.
c) Требезания к этой зоне зависит от характера выполняемых
' в ней операций.
Уровень загрязнений частицами, показанный в таблице для
оснаЩепного состояния, должен быть достигнут после завершения про-
: ,_ja по окончании короткого периода времени (15 -^ 20 мин) при
(,„^:ствии персонала. Показйнный в таблице уровень загрязнения
часшиами для зоны типа А в эксплуатируемом состоянии должен
"поддерживаться в зоне, непосредственно окружающе|| продукт,
всегда, когда продукт или открытый контейнер подвергаются воз-
дейстзию окружающей среды.
-2) Жлассификащия чистых зон сёгласяо- ш.З приложения 1 Правил
GMP ЕС с шшенеииям» от сентя€ря;2003'г. дана в таблице L10.
Таблица 1.10
Типы зон .для производства стерильных препаратов
по GMP ЕС (с сентября 2003 г.)
Тип
зоны
А
и (с)
с (с)
О (с)
Максимально допустимое число частиц в 1 м-^ воздуха,
с размерами большими или равными (а), в состояниях:
оснащенном (Ь)
0,5 мкл{ {ф
3 500
3 500
350 000
3 500 000
5 мкм
I (е)
1 (е)
2 000
20 000
в эксплуатируемом (Ь)
0,5 мкм (d)
3 500
350 000
3 500 000
не
определено (f)
5 мкм
I (е)
2 000
20 000
не
определено (0
а) Концентрация частиц- с размерами равными или большими
указанных -значений определяются с помощью дискретного
счетчика аэрозольных частиц, В зонах А следует предусматривать
непрерывный-мониторинг (контроль) концентрации частиц.
Рекомендуется предусматривать также монитгоринг и в зонах В.
При текущем контроле зон А :i В следует отбирать пробы

52 ,^_ Х'ае~ 1
.-;. с'объе'Гп'-.гнеменед'Кл-'. Такочобт ~-: пробы может быть» реко-
""' менло"П'г1 и для зон С
Ь) Уровень загрязнений частицами, гэказавдкй в таблице Шя
отаи'тного состояния, должен бьЛь достипггут после з^вгр-
шения процесса по окончании короткого пергэда в;эе*;сии
15-20 мин (рекомендуемая величина) при отсутствии кгрсо-
i нала. Показанный в таблице уровень зафязнения «астицсгми
для зоны типа А в эксплуатируемом состо.снии дЛтжел под-
¦ держиваться в зоне, непос1эедственно окружающей продукт,
всегда, когда продукт или открытый контЬйнер подвергаюи^;
•_ воздействию окружающей среды. Допускается, что в процесс'.-
наполнения не всегда возможно показать соответствие
стандартам по частицам,'поскольку сам продукт может выделяти
частицы или капельки,
с-) В зонах типов В, СшВ кратность воздухообмена должна
определяться с учетом размера- помещения, находящегося в' нем
^"•¦\-": оборудования и нерсонала. Для зон типов. J, В и С система
снабжения воздухом должна иметь соответствующие фнлйт-
ры, такие как НЕРА фильтры,
d ) Значения максимально допустимого числа аэрозольных
частиц с размерами > 0,5 мкм в оснащенном и эксплуатируемом
состояниях примерно соответствует классификации ИСО,
е ) Предполагается, что в воздухе этих зон частицы с размерами
> 5 лтм должны-отсутствовать полностью. Поскольку невозмож-'
но статистически доказать полное отсутствие частиц, для этих-
случаев установлен предел — 1 частица/м^. Выполнение этого
условия следует показать при аттестации чистого помещения!
f) Требования -к этой зоне и допустимые пределы зависят от<
-•. ¦'- характера выполняемых в ней операций,
3) -Различия'в требованиях к чистоте по- таблищам 13 и. l.ti
Требования к чистым-зонам Правил GMP ЕС ёо сеттабрм 2003 Si-
и с сеитяСря 2001 г, имеют следующие существенные отличия:
а) Дйлустшмыш предел концентрации частиц с размерами ^мкм'^
Для зон А {оснащенное и эксплуатируемое состояния) и зон В
(оснащенное состояние) значение максимально допустимой
концентрации частиц > 5 мкм заменено с О на 1.
6} Требование отбора щоёт объемом 1 т^ |
В." новой редакции введено требование отбора проб с объемом не
менее 1 ж-' при текушСхМ контроле зон А и В. Указывается, что такой,
объем пробы может быть рекомендован и д.чя зон С
в) ТребовШще момпг")риига К'-^нщеитггггтгши частец
Введено требование непрерывного мониторинга (контроля)
концентрации частиц в зонах А. Рекомендовано предусматривать также
мониторинг в зонах Ж _ . • . , , . „. . ¦

Ито ,4fl,,„s 1,..:сй.:,
""¦"55
1. Как в старом,,так и в новом вариантах требования для зон An В по
чзспшам 1'0,5 ло« соответствуют'классу 5 ИСО (стандарт ИСО 14644-1),
а^по чнсти;ш*-1 i 5 л/би требования носят исключительно жесткий характер. По
с-ган.'т"г>т>' ИСО 14644-1 'макск.„а/.Ано дооустимая коннентрация частиц > 5 мкм
для K,.ujc^ 5 HCOipErHa 29 частиц/мНтв&лииа 1,1), Для классов 4 ИСО - I ИСО
CTaH.'.:.'-pf не согэржит требований цо концентрации частиц S 5 мкм. Но> следуя
логике таблицы 1.1, для класса 4 ИСО максимально допустимая концент-
раиия частип а 5 мкм йвжет быть равна 2,9 частиц/м-\ а для класса 3 ИСО —
0.29 чд17»нг<Д|'- Слецовательно, для выполнения условия "не более 1 частицы
^5мкм в 1 м' возду'ха' нужен класс 3 ИСО! В то же время максимально
-допустимая концентрация чаетиц > 0,5 мкм для класса 3 ИСО по стандарту
pasiia 3S чаапиц/м'\ Таким образом,- одна и та же таблица (1.10) фактически
- устакавливает для разных размеров частиц разтые классы чистоты. В этом — ее
'противоречие, К тому же поддерживать класс 3 ИСО в присутствии людей
<;!. L'o i.iHorHx случаях пе|^сонал должен работать в зонах А) трудно.
2. Условие отбора минимального объема пробы 1 л-' не только увеличивает
тру/доемкость проведения контроля, но и ставит для зон Аш В жесткое условие.
Рансг при аттестации таких чистькзон использовался метод последователь-
жп'п отбора проб, соответствуюший ИСО 14644-1 и практике испытаний
чистых помещений. По новому варианту требуется отбирать пробу объемом
УК менее 1 Л1^, в которой, не должно быть более I частицы > 5 мкм. Известно,
'"3 появление I частицы может быть вызвано случайным фактором.
3. Выполнение требования непрерывного мониторинга частиц в зонах А
требует уточнения: где размещать датчик! Если непосредственно над рабочей
у.-.эдй, то датчик создаст помеху потоку воздуха (глава 11) и риск загрязне-
¦г""я; если в отдалении от рабочей точки, то скысл мониторинга неясен;
если на небольшом расстоянии от точки наполнения (например, 150 мм), то
Счетчик может фиксировать капельки и частицы от самого продукта.
Нормы ит микробшоятическую чистоту
Правила GMP содержат нормы на микробиологическую чистоту
воздуха для экаыуатируемого состояния (таблица ,1.11).
Vi.v. =- .л.,- Таблица 1.11
Рекомендуемые пределы допусти^яого микробиологического
Гг-т
-'ОНЫ
..^-^^
ь-~- в
1-~-?_
_ «
загрязнения
ЧИСТЫХ зон в эксплуатируемом состоянии
Рекомендуемые пределы микробт-ологического загрязнения (а)
в воздухе,
КОЕ/м^
< 1
10
100
200
седиментаиионное
осаждение на
пластину
диаметром
90 лш,
КОЕ ж 4 ч(Ъ)
< 1
5
50
100
контактные
пластины
диаметром
55 лш,
КОЕ/пдастина
< 1
5
25
50
отпечаток
5- пальцев
в перчатке,
КОЕ/перчатка
< I
5
.
-

54 Глава 1
Примечания:
a) Указаны средние значения;
b) Индивидуальные контактные пластины могут экспонироваться
менее, чем в течение 4 ч.
КОЕ — число колониеобразующих единиц.
Виды стерильного производства
Различные операции по подготовке компонентов, продукта
к наполнению должны выполняться в раздельных зонах внутри
чистого помещения.
Производственные процессы делятся на две категории:
— предусматривающие финишную стерилизацию, т.е.
стерилизацию в герметичной первичной упаковке на завершающей стадии;
— не предусматривающие финишную стерилизацию и
выполняемые в асептических условиях на одном или всех этапах.
Второй случай относится к биологически активным и другим
препаратам, чувствительным к стерилизации и требующим
асептических условий производства (наполнение предварительно
стерилизованным продуктом, и/или упаковка в стерильный контейнер,
укупорка и др. кррггические операции).
Процессы, допускающие.
финишную стерилизацию
Производственные процессы
выпуска стерильной
продукции
Асептическое
производство
Правила GMP дают различные требования к чистоте воздуха для
производств с финишной стерилизацией продукции (стерилизации
в окончательной упаковке) и для асептического производства.
Продукция, подлежащая финитной стерилизации
В этом случае подготовка компонентов и большршства продуктов
должна выполняться, по крайней мере, в зоне D, чтобы уровень
риска загрязнения микроорганизмами и частицами соответствовал
требованиям для фильтрации и стерилизации. Там, где существует
повышенный риск загрязнения микроорганизмами, например, когда
продукт «шляется хорошей питательной средой для микроорганизмов
и должен храниться в течение длительного времени до стерилизации
или его необходимо изготавливать, как правило, не в закрытых
сосудах, подготовка должна производиться в окружающей среде типа С.

^f'n-io такое чистые помещения 55
Наполнение-продумтали длячстерилизации на завершающей ста-
д(ти должно производиться, пожра1'шеш мере, в зоне С,
Там, где продукт подвергается повышениому риску от окру-
"жаюшей- среды, например, если операции наполнения проходят
/медленно, или контейнеры имеют широкое-горло, или их необходи-
»}0 лержать открытыми более нескольких секунд до герметизации,
наполнение должно производт:ься в зоне-Д имеющей окружающую
среду, по крайней мере, типа С. Приготовление и наполнение мазями,
кремами, 'суспензиями и эмульсиями должно, как правило, прово-
...пться в зоне С перед стерилизацией на завершающей стадии.
Аееппшческое г:~оизв^г)стпво
;' В этом случае предъявляются следующие требования.
После мойки компоненты должны находиться, по' крайней мере,
ь зоне D. Операции со стерильными исходными материалами и ком-
понентами, если не предусмотрена стерилизация или фильтрация
через фильтры, удерживающие микроорганизмы в последующих ста-
.::нях процесса, должны производиться в зоне А, которая находится
„ окружающей среде типа В.
Приготовление растворов, которые в течение технологического
процесса подлежат стерилизующей, фильтрации, должно производиться
в зоне С. Если стерилизующая фильтрация не предусмотрена,
приготовление материалов и продуктов должно производиться в зоне А,
;^оторая находится в окружающей среде типа Ж
Операции по переработке и наполнению приготовленных в
асептических условиях продуктов должны производиться в зоне А,
находящейся в окружающей среде-типа Ж
Передача (транспортирование) частично закрьгеых-
контейнеров, например, при| лиофйльной сушке, должно до заверйения
укупорки производиться в 30He,J, находящейся в окружащшей среде
Типа Д либо в герметичных-передаточных устройствах в окружающей
среде типа Ж
Приготовление и наполнение стерильных мазей,, кремов,
суспензий и эмульсий должно производиться в зоне А, «находящейся
й окружающей- среде Т1ша- В, когда' продукт открыт и не подлежит
последующей стерелизующей фильтрации.
Серьезным шагом впергд в обеспечении стерильности продукта,
повышении *э<г |)ё::тивн;Ости чистых помещений и чистых- зон И
снижении связанных с цимш затрат яачяеася применение щзамрутщей
^пехтологшш и техмтогии выдувттие-шаиолненшё-герметттщия.
Суть- изолирующей или барьерной технологии состоит в
физической изоляции рабочей зоны от окружающего пространства за

56
Гяава I
счет применения герметичного изолятора. Эта технология широко
внедряется в производство стерильных препаратов. Правилами GMP
ЕС с 1997 г. установлено, что для случая асептического производства
пространство, окружающее изолятор, должно соответствовать, по
крайней мере, зоне D. Это существенно более простое условие, чем
требования к чистоте в обычной технологии чистых помещений. Оно
позволяет значительно снизить затраты на строительство и
эксплуатацию чистых помещений.
Подробно изолирующие технологии рассматриваются в главе 5.
Технология выдувание — наполнение — герметизация состоит
в том, что в течение одного непрерывного технологического цикла
из термопластичного гранулята формируются контейнеры,
наполняются и затем герметизируются. Все это происходит в пределах
одного автоматического комплекса. В случае асептического
производства оборудование, имеющее зону А, может быть установлено
в окружающей среде, по крайней мере, типа С, причем должна
использоваться одежда, соответствующая зонам А/В. В случае
производства продуктов, подлежащих финишной стерилизации, это
оборудование должно устанавливаться в окружающей среде, по крайней
мере, типа D. Это также более легкое требование по сравнению
с традиционной технологией.
В соответствии с Правилами GMP ЕС в чистых помещениях
должны производиться и стерильные ветеринарные препараты (рис. 1.17).
Рис. 1.17 Чистое помещение на заводе ветеринарных
препаратов, построенное фирмой KOJAIR, Финляндия

Что такое чистые помещения
57
Сводная характеристика требований GMP ЕС к чистым зонам
приведена в таблице 1.12 (таблица составлена автором и носит
справочный характер; конкретные решения следует сверять с
требованиями GMP ЕС).
Таблица 1.12
Типы зон по GMP ЕС для различных операций
стерильного производства по разным технологиям
Операции
Мойка флаконов,
пробок, ампул, загрузка в
стерилизатор
Приготовление продукта:
- предусматривается
стерилизующая
фильтрация до наполнения;
- не предусматриюется
фильтрация до
наполнения
Наполнение
и герметизация
Транспортирование
негерметично закрытых
упаковок и загрузка
в лиофильную сушилку
Выгрузка из лиофильной
сушилки и
транспортирование до завершения
укупорки (закатки):
- негерметично
закрытых флаконов (ампул);
- укупоренных пробками
флаконов внутри
лиофильной сушилки (до
закатки)
Типы зон
финишная
стерилизация
D
C(D)
С
А
в окружении
С
не рассмат-
риюется
не
рассматривается
не
рассматривается
асептическое
производство
D
С
-
А
в окружении
В
А в окружении
В, либо
в герметичных
контейнерах
в окружении В
А в окружении
В, либо
в герметичных
контейнерах
в окружении В
прямое указание
в GMP ЕС
отсутствует.
на практике
известны случаи
применения
зоны С
изолирующая
технология
не
рассматривается
не
рассматривается
изолятор
в окружении
не хуже D
изолятор
в окружении
не хуже D
изолятор
в окружении
не хуже D
изолятор
в окружении
не хуже D
не
рассматривается

58 Глава 1
Производство нестерильных лекарственных средств
Правила GMP не устанавливают конкретных количественных
требований к чистоте помещений для производства нестерильных
продуктов. В то же время на них распространяется общее положение
обеспечения "минимального риска загрязнения материалов и продукции".
Поверхности производственных помещений "должны быть гладкими,
без трещин и открытых стыков", и должна быть обеспечена
"эффективная система вентиляции, оборудованная устройствами контроля
воздуха". Многие предприятия, чтобы выполнить эти требования,
используют для нестерильного производства чистые помещения, хот^
в нормативных документах этого требования нет.
Это непривычная для нас постановка дела: прямых норм на
чистоту нет, контроля за выполнением этих требований нет, а заводы
добровольно вкладывают средства в обеспечение чистоты и
повсеместно стремятся обеспечить чистоту при производстве нестерильных
лекарственных средств.
Зачем это нужно? Это нужно для обеспечения стабильности
препарата, обеспечения его длительного срока годности, чтобы он не
портился под воздействием микроорганизмов. Чистое помещение
служит для защиты продукта от микроорганизмов. В производстве
твердых форм используются зоны D (класс 8 ИСО в оснащенном
состоянии), а в производстве жидких нестерильных средств — зоны С
(класс 7 ИСО). Для жидких препаратов требуется более высокая
чистота, поскольку вода является благоприятной средой для
размножения микроорганизмов. Благодаря чистоте воздуха срок годности
препарата достигает 3-5 лет.
Требоваишя FDA США
Требования к чистоте воздуха при изготовлении стерильных
лекарственных средств в США регламентируются "Руководством по
асептическому производству стерильных лекарственных средств" [31].
Согласно ему загрязненность воздуха частрщами и
микроорганизмами в чистом помещении в эксплуатируемом состоянии не
должна превышать значений, указанных в таблице 1.13.
Эти требования отвечают смыслу Кодекса Федеральных правил
С11!А — CFR (Code of Federal Regulation) 210 и 211, которые являются
обязательным документом и содержат фундаментальные принципы
GMP США.
В отличие от GMP ЕС, GMP FDA не регламентируют
требования к чистоте воздуха в оснащенном состоянии чистых помещений,
а устанавливают их только для эксплуатируемого состояния.

ifrfio такое чистые помещения
59
Таблица 1.13
' Требования FDA США к.затрязненности воздуха при производстве
стерилБных препаратов в эксплуатируемом состоянии
Дип^стк.лсг' ч„слв
яастиц с размерами
6,5 мкм и более
в i фут^
воздуха
100
100 000
Максимальное
число колон ие-
образуюших ед:1ниц
(КОЕ) в 10 фут^
воздуха
менее 1
25
Характер
производственной
зоны
критические
зоны
контролируемые
зоны
1.13 Проишодство мзделий;медмшшского'щазиажнмя-.-._
¦i^^-" Первые требования к чистоте при производстве медицинской
'¦йродужции были Связаны с контактными линзами для глаз. Затем они
охватили широкую гамму изделий медицинского назначения. В
частности, чистых условий требует производство медицинских игл, шпри-
UCB, катетеров, контейнеров для крови, искусственных клапанов
сердца и пр. Чистота поверхностей этих изделий жизненно важна
и1ля больного. Условие чистоты поверхности — чистота воздуха
помещения, в котором производится И.Х финишная обработка,
В 1993 г. в Европейском Союзе была принята директива,
разделившая медицинские изделия на следующие классы:
• класс 1 — шткиш урёвет> ршст — линзы для очков, хкрурги-
;¦.. S, ческие инстру^^енты многократного использования, болънич-
¦•-;:._ ная мебель и пр.;
.4.. ¦' " щласс 2а — средней уроёепьржта — линзы для глаз, оборудова-
- ..; ния для фильтрования крови,-.хирургические перчатки и пр»;
¦¦";¦, «Еласс '2ti — повышешныи уровень риска — оборудование
гемодиализа, инъекционные системы для инсулина, инфузионные
J насосы и пр.;, , ,,, ,,. , ., .
• • класс 3 — высокий уровень риска ~ клапаны сердца, искус-
-; '.^ ственные вены, имплантанты с биологически активным
покрытием.
Все медицинские изделия должны быть изготовлены в
соответствии со стандартами EN ISO 9000, ИСО 13485 [33; 34]. В 1999 г.
Вьпиел стандарт ИСО_ М969, являю1кийся_ руководством по при-

60
(лава I
шененмю стг'чла^гтов ИСО 13485 и HGO^ В488; |35|i Изготовление
и o6pa6oTjka изделий 2 и 3 кл"?Сов тре%Ю1:'Щ1стых условий.
Общие требования i^ чистоте лйнк в ГОСТР ИС013408-1 ''АсЬ: i
тическое производство медицинской продукции. Часть L Об;пие
требования". 15]. Требввагля к окру>:'аюшей среде, согласно это:ч1у
стандарту, показаны в таблттце 1.14.
Таблица lit
Требования к чистоте воздуха по ГОСТ Р ИСО 13408-1
-Зоны
Критические
производственные зоны
ные зоны (внутри
асептического производства)
Вспомогательные зоны
за пределами
асептического производства
Максимг«льно допустимое
число частиц с размерами
> 0,5 мим в 1 м~ воздуха
в эксплуатируемом состоянии
3 500
350 000
3 500 000
Тип зоны
по
GJV#EC
А
В> 1
С/Ш
1
Производство медицинских изделий следует организовыва1Ь
в соответствии с общими требованиями Правил GMP. Критическ'! -.
параметры процессов нужно иЬследорать с помощью методов -ана -
лиза .рисков.
Ни- европейское, ни американское Руководства не содерАрт
конкретных требований хми рекомендаций к классам чистоты
помещений, где выполняются операции пО приготовлению медипинскил
изделий. Однако" на практике в западных страйах изготовление ведется
по тому же принципу, что и для производств стерильных
лекарственных средств. При этом чётко различаются подходы к обеспечению
чистоты' при изготовлений изделий, гюдлежаших финишной
стерилизации и изделий, для которых финишная стерилизация недопус^
тима, т.е. для асептического производства (таблица 1.15).
Критическая зона — это завершающая сборка и обработка поверг
ностей, которые непосредственно будут соприкасаться с препаратам:!
(кровь, ткани).
Можно, вероятно, провести аналогию между производством
лекарственных средств и медицинских изделий 2 и 3 классов по
европейской классификации. Например, литье и сварка пластмассовых
деталей выполняется в зонах 5 ИСО, находящихся в помещении класса
8 ИСО (если предусмотрена последующая стерилизация). _ ,

Что такое чистые пс„,^и'^ния
т
Таблица LJ5
К-асЬы чистоты; используемые при- производстве
медицинских изделий
Бид
производства
Критическая; зона .
оснащенное и
эксплуатируемое
состояния
Окружающая зона
оснащенное
состояние
эксго1уат!4руемое
состояние
С фГ!НИШНОЙ
, стт ^*- "*4зг'дией
5 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
Ас:гтйческое
1_П|)иЮ8ОДСТВО
5МСО
5 ИСО
7 ИСО
Такая аналогия с производством стерильных лекарственных
.„^'""ств естественна и понятна. Действительно, зачем изготавливать
'о'рспэрат в чистых условиях, если потом он будет вводиться человеку
чспгз шприц, изготовленный без соблюдения .требований чистоты?
v-iv^':
1.141^щщ»щ!тб .пйлиэтилеиово^- щшвщ
Загрязнения уоаковочных материалов, в том числе полиэти.11е-
новой пленки, являются критическим фактором для микроэлектрО"
НИКИ, медицинских изделий, пластиковых мешков для инфузионных
растворов и пр. На одном квадратном сантиметре поверхности пленки
могут быть сотни частиц с размерами 0,5 мкм и более. Это могут быть
члсттгды кожи, пищевых продуктов, пластмассы, металла, волокна,
<""'"'тки масел, краски й пр.
Чистые помещения являются одним из средств борьбы с загряз-
нек-.тями такого рода. Например, в Лондоне действует предприятие,
1:. i'OTopoM получение {экструзия) высокочистой полиэтиленовой
п-'7енки малой плотности я дальнейшие операции с ней выполняются
й чистом помещении класса 5 ИСО [36].
'.'¦; : .''.' - 1Л5 Жуль^э^а ткаяей
В 1997 г. FDA США дала разрешение на выпуск в реализацию
•"-'скусственной кожи для лечения глубоких ожогов у человека. Широ-
*^'' применяемые для этой цели пересадка кожи от донора или ис-
'^">;»ьзование здоровых участков кожи самого больного ограничено
Ио-за реакции отторжения^ требуют длительного времени и дополни-
¦^ciibno травмируют больного. Использование искусственного замени-
•''^я кожи позволяет обойти эти трудности.
__ _ Рост тканей требует асептических условий, т.е. чистых зон класса
'¦ '^СО с однонапр"влпнн1тм потоком воздуха.

62
Глава i
Технология культуры тканей имеет хорошие перспективы разве
тия, включая создание искусственных органов (сердечные кла
печень, желудочно-кишечный тракт, костные ткани и костный mo3fJ
уши, сосуды и т. д.), а также реконструктивную хирургию.
В настоящее время только в США затраты на лечение больь
с повреждением тканей и органов составляют 400 млрд. долл. в год
Учитывая это, трудно переоценить значимость и масштабы раЕ
в области культуры тканей.
Автор выражает искреннюю благодарность редакции журнс
"Cleanroom Technology", фирмам Klimed, Kojair, SulzerInfra, Zellwegen Lu
Ltd., Армавирской биофабрике за согласие на использование предаете
ной информации и публикацию фотографий построенных ими объекте
Литература к главе 1
1. ГОСТ ИСО 14644-1 Чистые помещения и связанные с ю
контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха. (|
2. ГОСТ Р 50766-95 Помещения чистые. Классификация. Метод
аттестации. Основные требования.
3. Federal Standard. Airborne particulate cleanliness classes in cleanroot
and clean zones. Fed-Std-209E, 1992, USA. — Федеральный стандарт!
США. Классы чистоты по содержанию аэрозольных частиц в воз-|
духе чистых помещений и чистых зон, с. 46.
4. Правила производства лекарственных средств Европейского Со-1
юза (GMP ЕС), перевод АСИНКОМ, 2003, с. 159.
5. ГОСТ Р ИСО 13408-1 Асептическое производство медицинской ^
продукции. Часть 1. Общие требования.
6. Cleanroom Design. Edited by W. White — Проектирование чистых \
помещений. John Wiley & Sons, Англия, 1999 г., с. 305.
7. Айдам Г. Гибкие чистые помещения для микробиологии —
"Технология чистоты", № 2, 1994, с. 13-17.
8. NASA NHB 5340 - "Biological Handbook for Engineers", Marshall
Space Flight Center - Oct. 1976.
9. Worldwide forecast — "Cleanroom Technology", Autumn, 1996,.p. 5-6.

Что такое чистые помещения 63
Ю Intel to restart construction of Fab 24 - "Cleanroom Technology",
June, 2002, p. 5.
11. Clean panels — "Cleanroom Technology", September, 2001, p. 8.
12 Cleaner satellite testing - "Cleanroom Technology", February, 1997,
p. 11-13.
13. Keeping life of Mars - "Cleanroom Technology", September, 2002, p. 6.
14. A clean solution. V. Miyanger — "Cleanroom Technology", January,
2002, p. 12-14.
15. A. MoUer. New Swedish Surface Cleanliness Standards. S2C2
Contamination Control, April 1993, p. 5.
16. Driving demand for cleaner emissions — "Cleanroom Technology",
April, 1997, p. 15-18.
17. Системы чистых помещений для больниц. Материал фирмы
Luwa — "Технология чистоты" № 1, 1996, с. 7-14
18. Operating Rooms With Laminar-Flow Ceilings. Frank A. Scheer and
Юаив Fitsner — Proceedings 13th Int. Symp. on Contamination Control.
The Hague, 1996, p. 599-606.
19. Муалло A. и др. Проблема очистки воздуха в операционньк
палатах — "Chauffage, Ventilation, Conditionnement", №10, 1990,
Франция, с. 43-47.
20. Richtlinien fur Bau, Betrieb und Uberwachung von raumlufttechnischen
Anlagen in Spitalem, Switzerland, SKI, Band 35, 1987.
21. DIN 1946, Teil 4. Raumlufttechnik. Raumlufttechnische Anlagen in
ICrankenhausem (VDI-Lufungsregeln). Dezember, 1989.
22. Hospital food — a true pleasure — "Cleanroom Technology", May, 1998,
p. 33-35.
23. Filtering out the facts - "Cleanroom Technology", February, 1997,
p. 23-24.
24. Controlling People as a Critical Control Point. R. W. Clemens -
Proceedings. 13th Int. Symp. On Contamination Control. The Hague,
1996, p. 283-287.
•l^OCT P 51705.1-2001 Системы качества. Управление качеством
пищевых продуктов на основе принципов ХАССП. Общие
требования.

64 Глава 1
26. Bruderer J., Schicht H. H., Laminar flow protection for the sterile filling
of yoghurt and other milk products. Swiss Food, 1987, 9, № 12, p. 14-17.
27. Cheese production under cleanroom conditions. W. Todt, B. Metzner —
Proceedings. I3th Int. Symp. on Contamination Control. The Hague,
1996, p. 288-292.
28. Contamination Control Plants for the beverage industry. L. Sabatini —
"Cleanroom Technology", April, 2000, p. 47-51.
29. Glovebox handling system. L. Hunt — "Cleanroom Technology", January,
2000, p. 11-13.
30. AsepticaUyfhiitier. P. Fontcuberta — "Cleanroom Technology", November,
2000, p. 26-28.
31. Guideline on sterile drug products produced by aseptic processing —
Руководство no асептическому производству стерильных
лекарственных средств, США, 1987.
32. Европейская Фармакопея. 4-е издание. Европейский Совет,
Страсбург, 2002 г., с. 2416.
33. ISO 13485:1996 Quality systems - Medical devices - Particular
requirements for the application ISO 9001 — Системы качества.
Медицинские изделия. Специальные требования по применению
стандарта HCQ 9001.
34. ISO 13488:1996 Quality systems — Medical devices - Particular
requirements for the application ISO 9002 — Системы качества.
Медицинские изделия. Специальные требования по применению
стандарта ИСО 9002.
35. ISO 14969:1999 Quality systems — Medical devices — Particular
requirements for the application ISO 13485 и ISO 13488 — Системы
качества. Медицинские изделия. Специальные требования по
применению стандартов ИСО 13485 и ИСО 13488.
36. Cleaner packaging — "Cleanroom Technology", June, 2001, p. 27-28.
37. Чистые помещения. Под ред. И. Хаякавы, пер. с японского, М.,
"Мир", 1999, с. 454

65
Глава 2
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЧИСТОТЫ
А. Е. Федотов, АСИНКОМ
2.1 Основные принципы
Чистое помещение — сложное, дорогостоящее и ответственное
инженерное сооружение. Для обеспечения заданного класса чистоты
важен комплексный подход. Нужно следовать основным принципам
обеспечения чистоты на всех этапах создания чистого помещения,
которые включают:
• разработку концепции обеспечения чистоты;
• проектирование;
• строительство;
• аттестацию;
• эксплуатацию.
Важно знать требования к материалам, конструкциям,
оборудованию и приборам, уметь их правильно выбрать и примен1ггь.
Обеспечить требуемый класс чистоты и поддерживать его во время
эксплуатации можно только четким вьшолнением основных
принципов, соблюдением технологии строительства и последовательной
аттестацией помещения на всех этапах его создания. При этом важно
находить наиболее экономичные решения.
Можно условно вьщелить следующие основные подходы к
созданию чистых помещений:
1. Определение прршципа разделения зон с различными классами
чистоты. Разработка планировочных решений чистых помещений.
2. Формирование потоков воздуха. Обеспечение необходимых
характеристик однонаправленного потока воздуха.
3. Обеспечение баланса воздухообмена, необходимой доли
наружного воздуха, а для помещений классов 5 ИСО — 9 ИСО —
кратности воздухообмена. Построение системы вентиляции и
кондиционирования.
4. Применение НЕРА и ULPA фильтров и многоступенчатой
фильтрации воздуха.
5. Обеспечение необходимого перепада давления (если требуется).
6. Разработка эффективных проектно-конструкторских решений,
использование надлежащих материалов и оборудования. Правильный

66
Глава 2
выбор подрядчика. Строительство и монтаж в соответствии с
"протоколом чистоты".
7. Контроль параметров воздуха: концентрации частиц,
концентрации микроорганизмов (при необходимости), однонаправленности
и скорости однонаправленного потока воздуха, перепада давления,
целостности НЕРА и ULPA фильтров, времени восстановления
параметров чистого помещения и пр.
8. Правильная эксплуатация чистых помещений, включая
требования к одежде, порядку очистки, дезинфекции и пр.
9. Обучение персонала, вьшолнение им требований личной
гигиены, правильного поведения, переодевания и пр.
10. Аттестация проекта и самого чистого помещения на всех
этапах его создания.
Эти принципы рассмотрены в следзтощих разделах книги:
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Наименование принц1ша
Разделение зон, требования к
планировочным решениям
Потоки воздуха
Вентиляция и кондиционирование
НЕРА и ULPA фильтры
Перепад давления
Проектирование и монтаж.
Требования к материалам
Контроль параметров
Эксплуатация
Персонал
Аттестация
Главы насто5пцей
книги '
2, 6, 15, 17
1
2, 10, 11
4,6
3
2, 6, И
6
7
9, 16
12
12, 13, 14
8
Для чистых помещений и чистых зон классов 8 ИСО и 9 ИСО
могут использоваться упрощенные приемы, например, применение
автономных установок очистки воздуха (п. 2.8).
Специальные требования, обусловленные особенностями
биологического производства рассмотрены в главах 16, 17.
Важным фактором в обеспечении чистоты и защиты от
перекрестных загрязнений (передачи загрязнений от одного продукта
другому, от сырья — продукту и пр.) является правильная
организация потоков сырья, промежуточного и готового продукта,
персонала, упаковочных материалов и пр. (глава 6).

Методы обеспечения чистоты
67
2.2 Принципы разделения зон
с различными классами чистоты
При выборе принципов разделения зон нужно, прежде всего,
определить, что следует защищать:
а) процесс (продукт) от персонала и окружающей среды;
б) персонал (окружающую среду) от процесса;
в) процесс и персонал (окружающую среду) друг от друга, т.е.
(комбинация п.п. а и б).
Если требуется применить изолирующую (барьерную)
технологию, т.е. необходимо физическое, герметичное вьшеление локальной
зоны, то следует задать, что нужно изолировать:
• процесс от окружающей среды, в т.ч. от персонала;
• персонал и окружающую среду от процесса.
Техника чистых помещений наиболее широко применяется для
зашд^ты технологического процесса (продукта) от персонала и
окружающей среды. Для этого используется один из трех принципов [1]:
•поддержание в чистом помещении более высокого
статического давления по сравнению с соседними помещениями;
• поддержание достаточной скорости вытесняемого потока
воздуха в месте разграничения чистой и менее чистой зоны;
• использование физического разделения различных зон.
Принцип перепада давления заключается в предотвращении
обратного тока воздуха (например, через дверную щель) в чистые
помещения из менее чистых за счет создания постоянного
повышенного давления в чистых помеще-
'V
^
L-:^
V V
ниях (5-20 Па). Для этого
принципа характерна низкая скорость
потока воздуха из чистого
помещения в соседние и относительно
высокий перепад давления.
Контролируемым параметром является
перепад давления.
Принцип вытесняющего
потока состоит в предотвращении
обратного тока воздуха за счет
создания низкотурбулентного или
близкого к однонаправленному
потока воздуха со скоростью более
0,2 м/с в направлении от более
чистой зоны к менее чистой (рис. 2.1).
При использовании этого метода следует учесть влияние
физических препятствий, источников тепла и загрязнений, расположение
вытяжных решеток и пр. Для этого принщша характерны низкий
V
V 0,2 м/с
Рис. 2.1 Принцип вытесняющего
потока

68 Глава 2
перепад давления и относительно высокая скорость потока воздуха.
Примером использования такого принципа являются ламинарные
зоны (зоны с однонаправленным потоком), располагаемые в чистых
помещениях менее высокого класса.
Принцип физического разделения зон состоит в использовании
изоляторов (глава 5), создающих непроницаемый барьер для
загрязнений из менее чистой зоны в более чистую.
При работе с вредными веществами (отдельные виды
патогенных микроорганизмов, сильнодействующих химических препаратов)
обеспечивается отрицательное давление воздуха по отношению к
окружающей среде.
Следует иметь ввиду, что требование создания отрицательного
давления находится в противоречии с принципом работы чистого
помещения, основанным на положительном перепаде давления. Для
разрешения этого противоречия используются дополнительные
воздушные шлюзы, либо создается вторая герметичная оболочка вокруг
чистого помещения (включая потолки) с высоким положительным
давлением по отношению как к окружающей среде, так и к вредным
производствам.
С этой целью могут применяться и изолирующие технологии.
Например, изоляторы с отрицательным давлением используются при
работе с токсичными препаратами.
2.3 Потоки воздуха
Правильная организация потоков воздуха является одним из
решающих факторов, определяющих эффективность чистых помещений.
Воздушный поток должен уносить из помещения все частицы,
которые вьшеляются людьми, оборудованием и материалами. При этом не
должно быть застойных зон с недостаточным обменом воздуха. Поток
воздуха должен обтекать все поверхности в чистом помещении и
удалять частицы из прилегающего к этим поверхностям пространства.
Существует два принципиально разных вида потоков воздуха
(п. 1.1):
• однонаправленный поток, который часто называют
ламинарным, что не совсем точно,
•неоднонаправленный поток, часто называемый также
турбулентным.
В чистых помещениях класса 5 ИСО и более чистых используется
однонаправленный поток воздуха. В помещениях классов 6 ИСО,
7 ИСО и 8 ИСО — неоднонаправленный поток. Таким образом, класс
5 ИСО является своего рода гран1щей, отделяющей эти два вида
помещений, существенно различающихся по конструкции и по
предъявляемым к ним требованиям.

Методы обеспечения чистоты
69
Могут быть смешанные потоки воздуха, которые являются
комбинацией этих двух видов потоков. Детально потоки воздуха
рассматриваются в главах 10, 11.
Однонаправленный поток воздуха
Однонаправленный поток может бьггь вертикальным или
горизонтальным (рис. 2.2).
Места притока и выгяжки однонаправленного потока воздуха
должны располагаться, по возможности, напротив друг друга, чтобы
обеспечить прямое течение потока.
а)
о
о
'А
д
д
о
S
я
^>
я
'А
наружныи воздух
о
\jSjsjX7\7S!7\7\7\7\J
НЕРА фильтры
Х=—»
^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ,^L ^L ^L ^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^^
iii
iili
ii
б)
наружный воздух
1Г
вытяжной воздух
рециркуляционный воздух
Рис. 2.2 Однонаправленные потоки воздуха:
а) вертикальный, б) горизонтальный

lCi_^:cTp:,':xr:iB:riie j. ;±жнкл BCi:z::^A\m 'U щЪочих -ыгст должны
iteKCbiliaji'HOxMcioiic'l^Tb нгрукгнгя йотшсоз--1?рзд>:л.а у,|>аиочей зане,
В каких случаях сдеДует применять вертакатьный поток, а в
каких'— 1т>ризонтал1Н11й?" Сгс:йстгом oj::ronar:;:xiuieHHoro яотока
воздуха является то, что ?э всех точках поперечЕэго' сечения поток!,
"перп-ендйкулйрного направлению его движения, чистота возд:,":-'.а
одинакоза. С^:гдопательнр, части оборудования, находящиеся в
одном поперечном сечении однонаправленного потока, находятсл
в зонах с одинаковым классом чистоты. Поэтому процесс, идушяй
в горизонтальной плоскости или направлении, следует, располашАл
в зоне вертикаяьного однонаправленного потока. Напротив, если
процесс- (например, монтаж оборудования)- идет в вертикальной плос-,
кости, его целесообразно помещать в зону горизонтального потока.
Нужно иметь в виду, что наилучший уровень чистоты обесйе-,
чивается вблизи места притока воздуха. Дальше по течению потока
возрастает вероятность полайания в него загрязнений* В любом случйе
зона с более высокими требованиями к чистоте должна располагаться
ближе к фильтрам.
Первой по течению потока должна располагаться чистая рабочая,
зона, а затем персонал, материалы и пр.
Наиболее широко применяются чистые помещения с вертикаль-^
ным потоком воздуха, который идет от потолочных НЕРА или ULPA
фильтров к вытяжным отверстиям^ в полу или стенах. ^ :-:
Как правило, в чистых помещениях с высоким, классом чистоты
для электронной промышленности однонаправленный поток воздуха
идет от потолка к перфорированному (двойному) полу, обеспечивая
надежное удаление загрязнений из помещения (рис. 2.2 а и рис. 2.3).
В фармацевтической промышленности и- медицине требуется
защита не только от частиц, но и от микроорганизмов. Ввиду
необходимости дезинфекции поверхностей двойные полы не применяются.
Следует иметь в виду, что поток воздуха по-разному обтекает
поверхности различной формы. В зоне предмета с прямоугольными
или острыми краями образуются вихри воздуха, приводящие к
опасности повторного осаждения частиц. При обтекании воздухом
цилиндрических предметов или предметов с закругленными краями
аэродинамическая картина значительно лучше, и находящиеся в
воздухе частицы надежно удаляются из этой зоны. Отсюда следует
важный практический вывод: используемые в чистых помещениях
предметы и конструкции должны и.адеть закругленные углы и края,
а также гладкие поверхности.
На качество однонаправленного йотока воздуха большое влияние
оказывает копструшт% распреёелителя, через который воздух
проходит непосредственно » чистое помещение.

Методы обеспечения чистоты
71
Л
;йл
т ш
Этот распределитель
располагается между камерой статического
давления и чистым помещением
или непосредственно между НЕРА
фильтрами и чистым помещением.
Он может выполняться в виде
решетки, либо в виде одинарной или
двойной сетки. Важное значение
имеет размер отверстий и
расстояние между отверстиями, через
которые проходит воздух. Чем
больше это расстояние, тем
больше "мертвые зоны" и тем хуже
качество потока.
Вероятно, одним из Л5^ших
решений в этом плане являются
сетчатые распределители воздуха.
Примером могут служить CG-pac-
пределители воздуха швейцарской
фирмы Zellwegen Luwa Ltd. Они
представляют собой конструкцию
из двух строго параллельных
плетеных сеток из синтетического
материала или металла круглого сечения с отверстиями небольшого
размера. Такая геометрия позволяет значительно уменьшить
локальные турбулентности и обеспечить лучшую защиту чистых зон.
Рис. 2.4 дает представление о различии между размерами
отверстий различных распределителей и характере потока воздуха
непосредственно за ними.
Рис. 2.3 Чистое помещение
с однонаправленным потоком
(производство микросхем, завод
"Ангстрем", Зеленоград)
^SZZi
Перфорированный лист (1:1) Сетчатый распределитель (CG) воздуха (50:1)
Рис. 2.4 Поток воздуха при различных распределителях

' f2 Глава 2
Сетчатые распределители .хорошо'зашищг-огпогерхкостйфильтк
руюшеш материала от шеханических поврежтёний и легко монтп-
руются на,фильтре, любыж-размеров. Это позволяет значительна*
улучшитьохарактер обтекания-предметов потоком воздуха.
Качество потока воздуха и уровень чистоты в^рабочей'зоне aai-f;-
сят от расположения' и конфигурации оборудойания, организ8'!гттт
рабочих мест» учета влияния источников тепла и пр. Суть однонг"
равленного потока-, сЬстоит в том, что все'частицы, находящ"сгл
в воздухе чистой эоны^ должны уноситься потоком воздуха \из
помещения* Препятствия t3 пути потока, источники тепла и пр. созданп-
завихрения вшдуха и застойные зоны, из которых-Частицы не
удаляются. Хаккм образом, в отдельных зонах может происходить
накопление загрязнений.
Примерами таких ситуаций являются [1]:
'Расположение стола вплотную к стене (рис. 2.5, а). В-этом случае
происходит завихрение вертикального потока воздуха. Из-за этого'
невозможно создать нужный класс чистоты в рабочей зоне. Проблема*
решается просто, если применить перфорированную поверхность стола*
или отодвинуть стол от стены на расстояние не менее tO см. Поток-
воздуха лройдет между стеной и столом, резко улучшив аэродина!
з1ическую картину.
® Турбулизация воздуха в районе непрерывной горизонтальной
поверхности- {рис. 2.5, б); Скорость вертикального потока возд^'ха начинает
снижаться примерно в 5 ел от непрерывной горизонтальной поверх-^
ности, падая почти до нуля у самой поверхности.
Из-за этого создается опасность загрязнения вблизи такой
поверхности. Если предусмотреть перфорацию крышки стола, то поток
воздуха пройдет вниз сквозь стол, практически не меняя своей формы»-
Неправилъная организация рабочего местаt когда оператор
вынужден наклоняться над рабочей поверхностью (рис, 2.5, в). Из-за этого
выделяемые оператором загрязнения попадают в рабочую зону и на
продукт, сводя к нулю пользу от однонаправленного потока воздуха,
и чистом помещении нужно уделять пристальное внимание'
эргономике рабочего йгста. Нужно, чтобы оператор не находился между
источником потока воздуха и рабочей зоной, выполнял только
необходимый минимум манипуляций, не был выщсжден тянуться к дале-^
ко расположенным предметам, а вьщеляемые с поверхности его рук
загрязнения не попадали на продукт.
• Конструкция оборудования, не приспособленная к чистым
помещениям. Оборудование не должно иметь выступающих частей,
препятствующих обтеканию воздухом рабочей зоны (рис. 2.5, б),
• Наличие источников тепла. В этом-случае следует предусмотреть
местный отвод воздуха или подачу его в эту зону с пог«гтенной
скоростью с учетом величины тепловыделений (рис. 2.5, г).

Методы обеспечения чистоты
73
Причины нарушения
однонаправленности
потока воздуха
Способы улучшения
аэродинамической картины
I I I I I I I
10 см
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
М'
перфорированная
'поверхность
а) расположение рабочих мест и мебели,
перфорирование горизонтальных поверхностей
\ ^ ^ ^ ^ ^ ^
6
I I I I I I I
б) исключение горизонтальных "полок " ниш, консолей и пр.
^ ^ ^ ^ ^ \ ^
^ \ ^ \ ^ ^ ^
рг=п
в) организация рабочего места,
исключающая наклонное полож:ение оператора над столом
i ^ ^ ^ ^ ^ ^
^ С
М-
источник
тепла
I I
ii
^ ^ i
поток воздуха
с повышенной
J3_. скоростью
Г ) учет влияния источников тепла
Рис. 2.5 Влияние рабочих мест на однонаправленный поток воздуха

Скйрйсть fidHtiAaftphSACTsffOcO narkoxu воздуха
Скорость является важййм параметром однонаправленного
потока. При недостаточной скорости поток йёустёйчив, особенно М1и-
зи рабочей зоны. Чрезмерно оольшая скорбеть вызьшает ненужные^
затраты, может быть вредна как с технологической, так и с эргс^^т-
мической точек зрения, .может создавать дискомфорт перссчшг*
Значения скорости однонаправленного потока для различнък сфер;
применения устанавливают следующие стандарты и правила.
ГОСТ Р ИСО 14644-4. Чистые помещения и связанные-с ниччтс
контролируемые среды. Часть 4. Проектирование, строительство,
и ввод в эксплуатацию [I]. ¦ ;.
Асептическое производство медицинской продукции: мшншмзтШая
средняя скорость потока воздуха — 0,2 м/с (для вертикальногр
потока)- в чистых помещениях и зонах ютасса 5 ИСО. В конкретньк случаа;с
требования к скорости однонаправленного потока зависят от специ-,
фических факторов использования чистого помещения, таких как:
температура, конфигурация контролируемого пространства и
защищаемых объектов и пр.
Микроэлектроника: в помещениях классов 2-4 ИСО средняя
скорость однонаправленного потока 0,3-0,5 м/с, в помещениях класса'
5 ИСО - 0,2-0,5 м/с.
Стандарт CEN ENV 1631. Техника чистых помещений. Проекц.
тирование, строительство и" эксплуатация чистых помешений и устат •
новок чистого воздуха, !996 [2].
Требования зависят от конкретных условий. Минимальное,
среднее значение скорости должно быть 0,3 м/с ± 2б%. Особенно вни-'
мательно нужно отнестись к учету физических препятствий внутри
чистой зоны и влиянию движения и других возмущающих воз^-
действий за ее пределами.
- Правила GMP Евроиейского Союза' (GBlP' ЕС) [3].
В производстве стерильных лекарственных препаратов системы
ламинарного потока воздуха должны обеспечивать бднородную
скорость потока 0,45 м/с ± 20% в зоне А в рабочей зоне (локальные
зоны для операций с высокой степенью риска^ например^ зоны
наполнения, укупорки, вскрывания ампул, осуществления
соединений в асептических условиях)^
Как видно, GMP ЕС предъявляет наиболее жесткие требования
к скорости потока воздуха.
Скорость потока воздуха — один из важнейших параметров
чистого помещения высокого класса. Она подлежит контролю как при
аттестации чистого помещения во время ввода его в эксплуатацию.

Методы обеспечения чисМоты 75
так и текущему контролю при эксплуатации. Контроль скорости
потока воздуха осуществляется с помощью анемометров.
Скорость однонаправленного воздуха является предметом
дискуссии в специальной литературе. Часто задается вопрос: чем
обосновано значение скорости 0,45 м/с + 20% и насколько оно
необходимо?
Требование 0,45 м/с ± 20% (или 90 фут^/мин) содержалось
в Федеральном стандарте США 209В, который выщел в 1973 г. и
отражал состояние развития техники чистых помещений в 60-х — начале
70-х годов. Последующий опыт показал, что и при более низких
значениях скорости однонаправленного потока может достигаться
требуемый уровень чистоты (примером могут служить изоляторы).
А при скорости 0,45 м/с человек без специальной одежды чувствует
себя плохо, т. к. происходит обезвоживание тканей человека. В связи
с этим, из Федерального стандарта США 209D, принятого в 1987 г.,
это требование было исключено. Но оно исторически перекочевало
в Правила GMP Европейского Союза и осталось в нем. В настоящее
время некоторые известные специалисты рассматривают его как
анахронизм [4].
Скорость потока воздуха является важной, но не единственной
характеристикой однонаправленного потока. Ее следует
рассматривать с учетом других факторов.
Неоднонаправленный поток
Неоднонаправленный поток воздуха — поток воздуха, который
не соответствует определению однонаправленного потока, при этом
воздух, поступающий в контролируемое пространство, смешивается
с внутрершим воздухом помещения.
Если в чистых помещениях и чистых зонах с однонаправленным
потоком отверстия для приточного воздуха занимают часто всю
площадь потолка (стены), то в помещениях более низкого класса
чистоты с неоднонаправленным потоком, приточные отверстия
занимают лищь часть потолка, иногда совсем небольшую. Вытяжные
отверстия также могут располагаться различным образом. Из-за этого
потоки воздуха в помещении имеют сложную картину. Возможно
наличие "мертвых или застойных зон, не обтекаемых чистым воздухом,
из которых не удаляются загрязнения.
Насколько чистое помещение выполняет свою задачу и
выполняет ли оно ее вообще, зависит от качества проектных решений,
расположения оборудования, персонала, приточных и вытяжных
отверстий, учета вьщеления тепла и загрязнений от оборудования,
персонала, применяемых материалов и технологических сред (жидкости,
газы и пр.), т.е. всего, что влияет на характеристики потока воздуха.

%
ГШра 2'>
Как опре-ел:-1ь
эти характерис~"Ч11,
в первую очергсь 1;И ^
потока, его форл!у.:
напрйвленке и скг,-'
рость? Есть два !.:::.„
ческое йоделирои^„11е
и численное кол^лыо-
терное мрделирование.
Физическое моВелири-
ваиие может яшються
-обязательным этапом
при аттестации, уже
построенного по-мо-
шения. Существуел
несколько приемст^.
различающихся cteQe|i
сложностью. Один жл
наиболее простБЩ' —
визуализация
воздушного потока с
помощью специальных
трубок, из которых
выделяется видимый дым при прохождении через них воздуха (рис. 2.6).
Получить реальную картину потоков воздуха в готовом
помещении — полезная и важная задача. Но если на этом этапе выявлены
существенные ошибки в проекте, исправить их может оказаться сложно
или вообще невозможно.
Поэтому важное значение имеет компьютерное моделирование
потоков воздуха на этапе проектирования, когда закладывается
концепция проекта и его основные решения.
Оно позволяет учесть все многообразие влияющих факторов
на ранних стадиях проектирования, определить аэродинамическую
картину внутри помещения и оценить, как влияет изменение
положения фильтров, оборудования и пр. на потоки воздуха и класс
чистоты в различных зонах чистого помещения.
Концентрация частиц и микроорганизмов в воздухе чистого
помещения определяется взаимодействием воздушных потоков, их
формой и направлением, источниками загрязнений и тепла,
конфигурацией и размещением оборудования, количеством, местом
нахождения и одеждой персонала, расположением мест притока и вытяжки
воздуха и другими факторами. Изменение любого из этих элементов
влечет за собой изменение потоков воздуха и уровня загрязненности.
Рис. 2.6 Контроль воздушного потока в
чистой операционной с помощью визуалйза-
ционных трубок (фирма Zellwegen Luwa Ltd.,
Швейцария) ,. ,^ ,.. •• ¦, • '-"- ':"¦¦'-'-

СсгГ'5^'-Н1'""емеШгэ1 компьютерного моделирования позволяют
;родучать клртийу потоков" воздуха с учетом перечисленных пара-
:ц,е:грС'0, При этом строятся Линии тока воздуха с указанием скоростей
течс1Л:я Еэздуха,, теглературы и пр. Это дает возможность опти-
^i^iiirctSTb ш1а*шровочные решения и параметры системы подго-
тоики воздуха*
Методы численгюго моделирования потоков воздуха базируются
Hi c.iC.sMe нестационар21ЫХ уравнений Навье-Стокса с привлечением
модели турбулентности, уравнений баланса энергии газа и кониент-
рации загрязнений |5, 6].
При компьютерном моделировании объем чистого помещения
разбивается на сотни тысяч ячеек, каждая из которых оггисывает
параметры вьщеления тепла, загрязнений и собственно параметры
г;пздуха в своем объеме. Уравнения описывают все эти ячейки. Оост-
рсгнная таким образом система из множества уравнений дает диск-
р-.тную модель чистого помещения.
Этот метод широко применяется в микроэлектронике [7, 8],
^"рмацевтическом производстве и медицине. В Англии-, с помощью
хомпьютерного моделирования — computational fluid dynamics —
ведутся исследования потоков воздуха в пищевом производстве.
Показателен опыт применения численного моделирования
(1)армацевтической компанией Хирон {Chiron Corp.), В начале проект
чистого помещения лдя наполнения флаконов инъекционным пре-
».;ратом был выполнен традиционными эмпирическими методами.
Проверка с помощью компьютерной модели показала, что поток
аоздуха, идя сверху вниз от зоны наполнения класса 5 И СО,
достигал пола, отражался от него и возвращался вверх, неся риск
загрязнения. При этом отраженный поток шел как в сторону
автоклава, так и в сторону линии наполнения, неся опасность
загрязнения. Последовавшее изменение проекта, устранило этот вредный
эффект за счет некоторой перепланировки и изменения
расположения Н ЕРА фильтров,
В наши дни компьютерное моделирование потоков воздуха в
чистых помещениях для каждого конкретного случая стало важным
этапом создания чистого помещения. Это имеет исключительно
важное значение, поскольку физическое моделирование либо
требует больших затрат, либо- вообше невозможно, пока объект
полностью не закончен.
Чистые помещения обычно требуют индивидуальных решений,
типовые проекты здесь, как правило, не применимы. Компьютерное
моделирование — наглядный и недорогой способ решения задач
проектирования на этапах принципиальных решений, эскизной
проработки и рабочего проектировайия.
'Его материалы также полезны при аттестации чистых помещений.

"8
Рис. 2.7 Общий вид операционной
(компЁютерная модель)
ВйИнституте'авт' '¦%;%-
(Тизацииъпроектиро"'. i ия ,
>Роесийской академии!
науш'^ под руковсастяом'!
А. В. Гудзовскогош %. А.'?
Аксенова разрйбогаи
программный комплекс;
Flo W Vision ( в и д е н и в|
потока). Он гоз—чет!
моделировать noioKik
воздуха но з^л&ъгеыыщ
характеристика:! « мс-
того-помещения. ,;,
В качестве примера!
рассмотрим модел|> по-';
токов воздуха в опера-,-:-
ционной с юризонтмь-!
ньм однонаправленБым':^
потоком, построенную!
с помощью .ЭТ01Ю-йетода;|
(рис. 2.7) {6J, В ломете-
нии расположены операционный и вспомогательные столы, ш'есть
человек и выделяющее тепло оборудование (лампы, аппарат
искусственной вентиляции легких, аппарат.ингаляционного наркоза и др.).
Воздух поступает в помещение из НЕРА фильтров, располцжен^тых;
в нижней части одной из стен операционной. Источниками часуиц-,
диаметром более 0,3 мкм приняты головы людей, интенсивность'
ьыделения частиц равна 187000 члспшц/мин.*чел.
' ¦ На, рис, 2.8 изображены векторы скорости-<а, в) и изолинии
концентрации частиц С \частии/м^\ (б, г) в двух
сечениях-операционной — в центральном вертикальном (а, б) и в горизонталйисм-;
(в, г) непосредственно нал операционным столом.
Из-за того, что НЕРА фильтры занима*эт лишь часть стены,
поток воздуха, поступающий из фильтров, достигает уровня потолка.;
Полезным следствием этого расширения является подъемное ,те'*»е-.
ние над операционным столом (рис. 2.8, а);-Небольшая вертикальная:
компонента скорости, присущая этому течению, эффективно
предотвращает перенос частиц от персонала к больному (рис, 2.8,;:б).
Другое, но нежелательное следствие расширения похожа -воз-'
духа "- появление циркуляционной зоны в пространстве нал. не
доходящими до потолка НЕРА фильтрами (в правом верхнем угЛК
рис. 2.8, а), В этой зоне возможно накопление частяц'и подмешиван-ЛЙ
их в поток чистого воздуха от НЕРА фильтров (рис. 2.8, б)„

Методы обеспечения чистоты
79
Как устранить этот эффект? Из рис. 2.8, а) можно определить
положение границы циркуляционной зоны. Если над НЕРА фильтрами
установить скошенную поверхность "потолок-стена", то подъемное
течение над операционным столом не нарушится, но
циркуляционной зоны под потолком не будет. Результаты расчетов подтверждают
правильность высказанных соображений.
Рис 2.8 Векторы скорости (а, в) и изолинии концентрации
частиц С (б, г) в операционной
Приведенный пример показывает, что анализ результатов
моделирования течения воздуха и переноса частиц в чистом помещении
позволяет не только увидеть, что же происходит в проектируемом
помещении, но и подсказать пути улучшения его конструкции.
Если по каким-либо причинам трудно провести численное
моделирование, полезно провести упрощенную компьютерную оценку
Параметров чистого помещения. При этом определяется динамика

изменения концентрации частиц в зависимости ,от-выбираемkix
типов финишных фильтров-или предфильтров, кратности
воздухообмена, количества персонала в помещении, используемой! одежды,
пылевыделений оборудования и пр.-|9].;21то позволяет оцените и та-:
кой важный показатель как время восстановления чистого
помещения после значительного повышения концентрации частиц вше?!.
2.4 Бйлаис виздужЛобмеиа '
Как правило, системы подготовки воздуха для чистых чхомё-;
щений (системы вентиляции и кондиционирования) строятся с
использованием рециркуляции воздуха, т.е. поступающий в помесен1:е
воздух состоит из наружного воздуха, прошедшего необходий^'уэ
подготовку* и рециркулирующего воздуха, взятого из чистого по'ме-
щения и прошедшего вторичную очистку.
Одним из важнейших принципов построения чистых помещений
является соблюдение баланса воздухообмена, т.е. доля наружного
воздуха, поступаюшего в чистое помещение, должна быть достаточной^
чтобы компенсировать утечки- воздуха через ограждающие
конструкции, вытяжку воздуха для, других целей, обеспечить необходимйй
уровень статического давления в чистом помещении и выполнение
гигиенических норм. В противном случае не удается поддержать
стабильную работу чистого помещения из-за возможной
инфильтрации воздуха в чистое помещение из окружающей среды.
Крйтиость воздухообмена
Кратность воздухообмена определяется числом циклов
воздухообмена в помещении в 1 ? и является важной характеристикой
чистых помещений классов 6-ИСО •- 8 И СО. Первые американские стан-
дарть! по чистым помещениям-содержали конкретные реко-^
мендации по кратности воздухообмена. Эти данные были перенесены
и в другие нормы и правила.
Например, до 1997 г. GMP ЕС рекомендовали минимальную
кратность воздухообмена для зон Д С и D не менее 20 циклов/ч.
Приложение к GMP ЕС по производству стерильных лекарственных
средств, вступившее в действие с 1997 г., не содержит этого числа.
Оно лишь говорит, что для зон Ж С и D кратность воздухообмена
должна определяться с учетом размера помешения, находящегося
в нем оборудований' и персонала. Искусство- проектировщика в том
и состоит, чтобы достичь заданного класса чистоты с минимальными
затратами, в данном случае — с минимальной кратностью
воздухообмена, выполнив при этом требования к параметрам микроклимата
и санитарно-гигиенические требования.

Методы обеспечения чистоты 81
Современная техника чистых помещений во многих случаях
позволяет обеспечивать нужный класс чистоты при кратностях
воздухообмена, значительно меньших, чем 20. Конкретная цифра для
каждого объекта индивидуальна. Подробно вопрос подготовки воздуха
и создания эффективных с экономической точки зрения чистых
помещений рассматривается ниже в главах 4 и 6.
2.5 Перепад давления
Физический смысл этого параметра прост. В более чистых
помещениях давление воздуха должно быть больше, чем в менее чистых,
чтобы не допустить проникания загрязнений из внешней среды.
Исключением являются чистые помещения, в которых ведется
работа с опасными веществами. Для них необходим отрицательный
перепад давления, т.е. в рабочей зоне давление воздуха должно быть
ниже, чем в окружающей среде.
Стандарты и правила регламентируют требования к перепаду
давления. Перепад давления ниже 5 Па не имеет смысла вообще, так
как плохо препятствует образованию обратного потока воздуха.
Повышение давления более 20-25 Па (за исключением изолирующих
технологий) нерационально, поскольку не улучшает характеристик
чистого помещения и влечет за собой значительный перерасход средств.
Кроме того, при перепаде давления более 25 Па могут
возникнуть трудности с открыванием и закрыванием дверей. Из-за высокого
давления может возникнуть шум при течении воздуха с большой
скоростью через разного рода щели и другие места утечки.
Перепад давления должен быть достаточным по величине и
стабильным, чтобы избежать непредусмотренного встречного потока
воздуха.
В стандартах и правилах указываются следующие значения
перепада давления.
ГОСТ Р ИСО 14644-4 [1]. Как правило, перепад давления между
соседними чистыми помещениями или чистыми зонами с
различными классами чистоты должен находиться в пределах от 5 до 20 Па.
Нужно тщательно оценивать, следует ли применять только принцип
перепада давления или комбинацию его с другими методами и
принципами контроля загрязнений.
Правила GMP ЕС. Система обеспечения отфильтрованным
воздухом должна поддерживать положительный перепад давления по
отношению к окружающим зонам более низкого типа и
соответствующий поток воздуха при всех условиях функционирования, а также
эффективное обтекание воздухом контролируемой зоны. Соседние
помещения различных типов должны иметь перепад давления 10-15 Па.

82
Глава 2
GMP ЕС также требуют установления датчиков перепада
давления между зонами, где это перепад иМеет важное значение. Данные
о перепаде давления должны peryji»pHO регистрироваться или
документироваться иным способом.
Соответствие перепада давления норме непосредственно
свидетельствует об исправности чистого поме1Дения. В связи с этим важно
обеспечить его непрерывный контроль с помощью визуальных
индикаторов и предусмотреть подачу cnrHajia тревоги в какой-либо форме
при недопустимом снижении перепадг» давления. С целью
обеспечения стабильного перепада давления вс'зможно обеспечить и
автоматическое регулирование в системе подготовки воздуха.
вход
воздуха
¦
исполнительный
механизм
преобразователь
Рис. 2.9 Датчик перепада
давления в схеме управления подачей
воздуха
Рис. 2.10 Датчик перепада давления
Magnehelic фирмы Dwyer
На рис. 2.9 показана
принципиальная схема
управления исполнительными
механизмами системы
подготовки воздуха от датчиков
перепада давления (фирма
TSI Inc., США).
Широко применяется
и более простое решение —
установка простых
показывающих датчиков перепада
давления, например
дифференциальных манометров
Magnehelic фирмы Dwyer
(рис. 2.10).
Непрерывный
контроль и регистрация
перепада давления позволяют
наблюдать характер
изменения этого параметра.
Тенденция снижения средней
величины перепада
давления указывает на
неисправность.
В этом случае нужно
найти причину ухудшения
параметров чистого
помещения и устранить ее.
Полезно задаться тремя
уровнями значений
перепада давления:

Методы обеспечения чистоты
83
• нормальным;
•предупреждения, указывающим на необходимость анализа
работы чистого помещения и принятия своевременных мер;
• тревоги, при котором нужны срочные действия.
Такой подход полезен и при контроле других параметров, анализ
характера изменения которых позволит своевременно предупредить
постепенные отказы оборудования.
2.6 Конструктивные и планировочные решения
чистых помещений
Особенности планировочных решений и оснащения чистых
помещений
Чистое помещение — дорогостоящее сооружение, стоимость
которого возрастает с увеличением уровня чистоты. Следует стремиться,
чтобы площадь чистого помещения и его наиболее чистых зон были
минимальными. Но это не должно идти в ущерб перспективе
развития. Переделывать чистое помещение при развитии или изменении
производства бывает дороже, чем заложить известный запас с учетом
будущих потребностей.
Целесообразно, чтобы наиболее чистые зоны повторяли по своей
форме рабочие зоны оборудования (рис. 2.11, 2.12).
Рис. 2.11 Защита установки лиофильной сушки, рабочего стола
и автоклава потоком чистого воздуха, направляемого строго
в пределах защищаемой зоны (фирма Zellwegen Luwa Ltd., Швейцария)

84
Глава 2
Рис. 2.12 Зашита зоны фасовки
сливочного масла чистым воздухом
(фирма Industri-filter Steril A/S)
Стремление к минимизации
площади чистого помещения не
должно идти вразрез с
эргономическими факторами и приводить
к тесноте, когда персонал будет
вынужденно задевать
оборудование и стены, нарушая требования
к чистоте.
Оборудование целесообразно
размещать так, чтобы в чистую
зону выходила только его часть,
технологически связанная с
чистой зоной, например, устройство
загрузки и выгрузки, а
техническое обслуживание оборудования
выполнялось из внешней зоны.
При проектировании чистого
помещения, размещении рабочих
мест и оборудования следует
предусмотреть, чтобы персонал совершал минимум перемещений.
Важное значение при разработке планировочных решений
чистых помещений и чистых зон имеет учет потоков воздуха,
правильное размещение оборудования, производственной мебели,
конструкции рабочих мест и пр. (п. 2.1). Как отмечалось,
основным источником загрязнений в чистом помещении является
человек. Люди своими движениями и тепловыделениями также
нарушают потоки воздуха. В связи с этим зоны, наиболее
чувствительные к загрязнениям, следует располагать подальше от маршрутов
движения персонала, от входов и выходов.
Для чистого помещения высокого класса следует исключать
примыкание к наружным стенам. Это может привести к потере тепла,
нарушению баланса воздухообмена, конденсации влаги на окнах,
прониканию солнечных лучей и пр. Однако в ряде случаев, особенно
при реконструкции или перепланировке зданий, приходится
использовать наружную стену в качестве стены чистого помещения
невысокого класса чистоты (8 ИСО). При этом следует обратить особое
внимание на отделку наружной стены и поддержание ее в
соответствии с требованиями к чистым помещениям, а также на герметизацию
окон с целью защиты от инфильтрации пыли под действием
ветрового давления. Отделку наружной стены трудно выполнить в
соответствии с требованиями чистых помещений.
Поэтому предпочтительным решением является схема
"помещение в помещении", когда более чистое помещение располагается
внутри другого помещения, окружающего его со всех сторон.

Методы обеспечения чистоты 85
Вспомогательные помещения (зоны обслуживания, хранения
уборочного инвентаря, подготовки материалов, удаления отходов,
туалеты, комнаты приема пищи и пр.), маршруты движения
персонала и перемешения материалов следует располагать так, чтобы
исключить перекрестные загрязнения и не допустить попадания
частиц из менее чистых зон в более чистые.
Применение переговорных устройств позволяет исключить
ненужный вход в чистое помещение или выход из него персонала для
передачи информации. В стерильных зонах и зонах высокого класса
целесообразно использовать телефон без дискового или клавишного
номеронабирателя. Конструкция телефона должна быть
приспособлена для его обработки.
Открытые трубопроводы и кабели создают благоприятные
условия для накопления загрязнений и затрудняют проведение очистки
и дезинфекции. Поэтому в чистых помещениях прокладка
трубопроводов и кабелей должна быть сведена к минимуму.
Планировка должна предусматривать, по возможности,
расположение зон технического обслуживания, пультов управления,
коммуникаций и трубопроводов вне чистых помещений или в менее
чистых зонах.
Полезно предусмотреть достаточное количество окон для обзора
деятельности внутри чистого помещения, не заходя в него.
Вход и выход персонала, перемещение материалов, продукта
и отходов во время нормальной эксплуатации (за исключением
экстренных случаев) следует производить через воздушные шлюзы.
Воздушный шлюз может быть выполнен как отдельное помещение или
передаточная камера (для материалов и пр.). Воздушный шлюз
обеспечивает постоянство перепада давления при перемещениях из одного
помещения в другое и защищает чистое помещение от загрязнений.
В чистом помещении не должны находиться в открытом
состоянии две или более дверей, за исключением аварийных ситуаций.
Это требование должно обеспечиваться системой сигнализации или
блокировки.
Нельзя допускать положения, когда обе двери шлюза
оказываются открытыми. Для этого следует предусмотреть блокировку
дверей, либо звуковую и/или световую сигнализацию. В шлюзе может
быть предусмотрена и дополнительная очистка персонала, например,
с помощью обдува воздухом, или уложены защитные ("липкие")
покрытия на пол, снимающие загрязнения с подошвы бахил (см. ниже
в подразделе о полах).
Серьезным требованием к чистым помещениям является их
пожаробезопасность. Чистое помещение, как правило, имеет
высокую кратность воздухообмена. В связи с этим дым и выделяемые газы
быстро распространяются по окружающему пространству через

86 Глава 2
воздуховоды. Это создает повышенную опасность для персонала.
Температура помещения при пожаре поднимается относительно
медленно. В связи с этим применение термодатчиков неэффективно.
Для выявления пожара на ранней стадии целесообразно применять
пожарные извещатели (дымовые датчики), располагаемые в
вытяжных воздуховодах или местах вытяжки воздуха.
Комнаты переодевания
Комнаты переодевания служат для подготовки персонала к входу
в чистое помещение и выхода из него. В них надевается
предусмотренная инструкцией одежда, производится мытье рук и пр.
Комната переодевания выполняется как воздушный шлюз.
Оснащение комнаты переодевания зависит от класса помещения,
в которое она ведет. В то же время комната переодевания имеет общие
признаки. Она обычно разделяется на три зоны:
— зону входа в комнату, где в соответствии с регламентом
снимается и хранится одежда и личные вещи, не допускаемые в чистое
помещение, моются и сушатся руки;
— переходную зону, в которой надевается одежда для чистого
помещения; в этой зоне обычно устанавливается поперечная скамья,
которая служит физическим и психологическим барьером при
переходе в более чистую зону;
— зону выхода, где производится окончательная проверка перед
входом в чистое помещение; в стерильном производстве —
надеваются стерильные перчатки.
Зона выхода должна иметь наиболее высокий уровень чистоты.
Согласно Правилам GMP ЕС, эта зона в оснащенном состоянии
должна иметь такой же класс чистоты, что и помещение, в которое
она ведет.
При организации комнат переодевания следует обратить особое
внимание на:
— оснащение мебелью, предназначенной для хранения одежды
и личных предметов;
— оборудование для мытья и сушки рук, отвечающее
требованиям чистых помещений, например, если предусмотрены
электросушилки рук, то в ответственных случаях они должны иметь НЕРА
фильтр на выходе воздуха;
— наличие хорошо видимой инструкции по переодеванию;
— соответствие всей мебели и оборудования требованиям чистых
помещений.
В зоне выхода полезно предусмотреть зеркало в полный рост
для хорошего обзора того, что комплект одежды одет правильно.

Методы обеспечения чистоты
87
Комнату переодевания следует использовать только для персонала.
Для перемещения материалов целесообразно оборудовать отдельные
воздушные шлюзы.
При входе в чистые помещения высоких классов чистоты могут
применяться обдуваемые воздушные шлюзы фирмы M+W Zander,
Германия (рис. 2.13).
б)
Рис. 2.13 Обдуваемый воздушный шлюз фирмы M+WZander:
а) принцип действия; б) шлюз туннельного типа
В таком шлюзе воздух, прошедший НЕРА фильтры, подается
внутрь через расположенные в стенах отверстия (диффузоры),
расположенные так, что в шлюзе создается врашаюшийся вихрь воздуха.
Благодаря этому обеспечивается эффективность отделения частиц от
одежды и удаления их из шлюза. Процесс очистки начинается
автоматически при входе человека в шлюз и продолжается в течение
заданного времени, после чего человек может выйти из шлюза (для
извещения об этом может использоваться цветовая и/или звуковая
сигнализация). Более подробно процедура переодевания рассмотрена
У. Уайтом в главе 13.
Системы доступа, охраны и видеонаблюдения
В чистые помещения может входить только работающий в них
персонал, а также другие лица, получившие право доступа в них.
Обязательным условием является соблюдение процедуры
переодевания, следование правилам поведения и личной гигиены.

МЯ'^
F.naea 2
CHCTfej^^a „"эйту"» может бытьх
организаш"01Г'*ой, либо осног"'-
ваться на технических средетвах'.
В любом случае несанкциениро-»
ванный вход в-чистое помещея"е
должен быть исклйчен.
В настоящее время получают"
широкое распростра'^т'гние системы-
?зтоматичес1ШЩ:укра^енйя,доету!-,)
пдм в чистые поме11*ения,--Эти сие-'
темы пропускают в чис16е^-п()йг1дё->
ние только тех, кто имеет працр
доступа в них. Для входр,в
помещение человек должен поднести свою,
персональную ^карточку к устрой-^
ству считывания в'каждой^защищ*-*
емой точке прохода (рис. 2.Г4).
Использование компьютера!
и специализированных программ
позволяет ютассифицировать точки'
прохода и весь персонал^по группам!-
доступа с выделением террито-*
риальных и временных признаков.
Таким образом, можно регламентировать право доступа персонала
йо различным маршрутам передвижения (помещениям), задавать-,
в какие интервалы времени (часы суток, дни недели) данное лицо
может проходить данную точку, а также фиксировать время входа-;
и выхода, контролировать нахождение персонала в чистых помещениях-
в любой момент времени.
Конструкцией автоматической системы доступа должен
обеспечиваться свободный выход персонала из чистого помещения в ава*
рийных ситуациях. г:^ч;''ч- ^ - •
Сиеттты еидеопаблтдеиия выполняют как охранную функцию,
так и позволяют следить за соблюдением персоналом правил
поведения и работы, а также, в определенной степени, за ходом
технологического процесса. Компьютерные системы цифровой записи
визуальной информации позвол:яют создавать архив видеозаписей в течение
необходимого периода времени.
Рис. 2,14 Вход в чистое поме-
шение-с устройством
считывания и снтнализацией
Положения дверей (открыта/закрыта)
Оргвпишцыя воздухообмена
Возможны два варианта организации воздухообмена в чистом
помещении:
1) непосредственно от кондиционера; .¦_¦•¦_¦•._ .- .-_ ;- ¦- л
2) с помощью фильтр-вентиляторов. "."'''•-¦ ''^'' . : '- ¦

Методы обеспечения чистоты
89
Наиболее распространенным является первый вариант, в
котором воздух подается в помещения от кондиционера приточными
воздуховодами и удаляется из помещений вытязкными воздуховодами
(главы 4, 6). Он позволяет выполнить все условия, предъявляемые
к системам вентиляции и кондиционирования в чистых помещениях
любой площади и конфигурации, обеспечить баланс воздухообмена
и перепады давления даже в больших комплексах чистых помещений
различных классов. При этом весь объем воздуха, циркулирующего
в помещении, проходит через кондиционеры. Это требует
дополнительных затрат на приточные и вытяжные воздуховоды.
Более простым решением является использование автономньгх
фильтр-вентиляторов, через которые воздух подается в чистое
помещение из внешнего помещения и удаляется из него через вытяжные
решетки. От кондиционера воздух подается только во внешнее
помещение. Это решение применяется только в случае, когда допускается
рециркуляция воздуха, обеспечивается удаление избытков тепла
и влаги, а также выполняются санитарные нормы за счет подачи
наружного воздуха во внешнее помещение и регулируются параметры
микроклимата.
Подача воздуха через фильтр-вентиляторы обеспечивает гибкость
чистого помещения, возможность изменения класса чистоты в
отдельных зонах и во всем помещении, возможность перепланировки
помещения без существенных затрат. На рис. 2.15 показано гибкое
модульное чистое помещение фирмы ВаЬсоск, [10].
Рис. 2.15 Гибкое чистое помещение (фирма ВаЬсоск, Германия)

90
Бщва
-Основнйм .элементом -такого помещения является п»птятшщ-
оборуфватве. Пртолок^вбшблнен в виде ячееюстандартного ра.змера,"
в которые ;устанаЕ,1иваютея необходимые модули: .фмльтр-ьетщш-
трр, оеветителБныМ, вытяжной» глухой и пр. Ключевую-ррль итраЛт
модули фильтр-вентилятрра, имеющие низкий-уровень шр1а (рис1-2.16;.
Рис. 2.16 Мшуль фильтр-вентюштор (фирма ВаЬсоск, Герматш)
Ограждающие конструкции чистого помещения и его элементов
должны обеспечивать выполнение,основных требований чистоты |1].
В первую очередь, они должны:
— обеспечивать герметичность;
, — не вьшелять загрязнений;
... — не иметь выступающих частей, острых углов, труднодос-
' ;; тупных ДЛЯ ОЧИСТКИ мсст, вьюмок, ложбин и пр.;
\ '- — иметь гладкую поверхность;
- — не создавать бликов на поверхностях, быть окрашенными
в благоприятные для глаз цвета;
— иметь антистатические или электропроводные свойства
поверхностей, если это необходимо;
¦ ¦— быть прочными и долговечными; ^,'', .v. ^
— иметь износостойкие поверхности;
' V ~ быть глагостойкими и устойч|1выми к образованию плесени;

Методы обеспечения чистоты
91
— быть устойчивыми к воздействию моющих,
дезинфицирующих и других веществ;
— обеспечивать удобство эксплуатации и технического
обслуживания;
— предусматривать удобство монтажа и, при необходимости,
демонтажа и перепланировок помещения.
В каждом конкретном случае следует определить комплекс
необходимых требований и в соответствии с ними подобрать наиболее
экономичное решение.
Несущий профиль
каркаса потолка
__jy
у
т
Профиль
верхний
^
Профиль
нижний 50x80
т
Стены
Для помещений классов 5 ИСО и более чистых в качестве
ограждающих конструкций, как правило, применяется металл с
остеклением. Именно это решение наилучшим образом удовлетворяет
требованиям чистоты и обладает гибкостью в смысле возможных
перепланировок. Поэтому оно часто используется при создании
чистых помещений и более низких классов — 6 ИСО — 8 ИСО, хотя
для них могут применяются обычные
каменные и бетонные конструкции
с ул5^шенной отделкой.
Металлические стеновые
конструкции могут выполняться как из черной
стали с соответствующим покрытием,
так и из алюминия и нержавеющей
стали. Наиболее распространенные
конструкции — двойные панели с
наполнением внутри пенополиуретаном или
стекловолоконной массой.
Применяются и полые панели с арматурой для
крепления кабелей и коммуникаций
внутри них. Пример крепления стеновой
панели показан на рис. 2.17.
Самым дешевым и распространенным
решением являются стальные панели
с несколькими слоями покрытия, причем
наружная поверхность покрывается
эпоксидной, порошковой или другой
краской, которая проходит горячую сушку.
Более дорогие панели из нержавеющей
стали применяются в производствах с агрессивными средами, при
высокой вероятности ударов, т.е. там, где в этом есть необходимость.
Изготовление стеновых панелей — ответственное
специализированное производство, также требующее соблюдения требований
чистоты. Например, завод — поставщик стальных листов для изготов-
Пол
-^
Стандартное крепление панели
Рис. 2.17 Крепление
стеновой панели (фирма GEA-
Liberec, Чехия)

92 Глава 2
ления панелей должен предусмотреть защиту этих листов
полиэтиленовой пленкой (фольгой). Панели для чистых помещений должны
удовлетворять гигиеническим требованиям, не выделять и не
сорбировать запахи.
Особое внимание следует уделить гладкости швов и надлежащей
герметизации мест ввода труб, кабелей и пр. Для защиты стен от
ударов тележек в производствах, где они используются, следует
монтировать вдоль стен защитные полосы или брусья (рис. 2.18).
Рис. 2.18 Чистое помещение с защитными брусьями
(Московское подразделение по производству
бактерийных препаратов ФГУП "НПО "Микроген")
В чистых помещениях не следует использовать изделия из дерева,
деревянные детали, деревянную мебель и пр. Дерево является
источником частиц и создает благоприятные условия для обитания и
размножения микроорганизмов.
Окна
Места остекления должны тщательно герметизироваться.
Целесообразно применять двойные окна так, чтобы обеспечить
сплошную, без выступов поверхность стены в месте стыка "металл-стекло".
Не допускается использование штор внутри чистого помещения. Если
нужны жалюзи или шторы, то они могут монтироваться внутри окна
между стеклами. Окна, как правило, не должны иметь подоконников.
Там, где подоконники есть, целесообразно придать им наклон вниз
в сторону помещения, чтобы уменьшить накопление загрязнений

Методы обеспечения чистоты
93
И облегчить очистку. Конструкция окна не должна допускать
возможности его открывания.
Двери
В чистом помещении должно быть минимальное количество
дверей. Двери целесообразно снабжать обозначениями или симво-
7ИКОЙ. На дверях должно быть как можно меньше горизонтальных
поверхностей и выступов. Следует избегать порогов.
Рекомендуется применять остекление в верхней части дверей, за
исключением комнат переодевания и других случаев, где остекление
нежелательно.
Трение в механических элементах дверей (защелках, замках,
петлях) должно быть минимальным. Конструкция двери и ее монтаж при
установке должны исключать задевание Двери о раму или пол.
Дверные петли должны быть гладкими, легко открываться и очищаться.
По конструктивному решению двер»? могут быть:
1) открывающимися в одну сторону;
2) открывающимися в обе стороны
(распашными);
3) раздвижными;
4) состоять из одной или двух секций.
В связи со спецификой чистых
помещений, распашные двери
(открывающиеся в обе стороны) не нашли
применения в них.
Раздвижные двери (рис. 2.19), по
сравнению с обычными, имеют более
сложную конструкцию и скрытые
полости, что усложняет их очистку. Эта
особенность отмечена в Правилах
GMP ЕС [3], в п. 23 приложения 1
"Производство стерильных
лекарственных средств": "по этой причине
раздвижная дверь может быть
нежелательной". Это не означает, что
раздвижные двери недопустимы в чистых
помещениях совсем. Применение их
нужно обосновывать, выбирать
приспособленную для очистки конструкцию, а инструкция по очистке
и дезинфекции должна учитывать эту особенность.
Более того, в некоторых случаях. Например, в операционных
применение раздвижных дверей целесообразно. Даже большая
раздвижная дверь не вносит значительных помех в потоки воздуха в
чистом помещении и не требует широких коридоров для ее открывания.
Рис. 2.19 Раздвижная дверь
(фирма Dagard, Франция)

94 Глава 2
При расчете баланса воздухооб\ена (глава 6) следует учитывать,
что утечки воздуха через раздвижнуо дверь более значительны, чем
через обычную.
Потолок
Важнейшие требования к потольу ~ герметичность и прочность.
Он должен обеспечить защиту чистого помещения от загрязнений,
находящихся в надпотолочном пространстве, и предусматривать
надежное, герметичное и удобное крепление воздушных
диффузоров, светильников, спринклеров противопожарной системы и пр.
Конструкция потолка и крепления этих элементов должны
исключать их влияние на воздушный поток ii обеспечивать удобство замены
и обслуживания в условиях чистого помещения. В местах стыков
"потолок — стены" должны быть предусмотрены закругления.
Целесообразная конструкция потмка зависит от конкретных
условий. Например, фирма GEA-Liberec применяет три типа потолков:
•кассетный, устанавливаемый а растровую конструкцию из
алюминиевого профиля, закрешяемого специальными
стержнями на потолке здания; собст1енно потолок изготавливается
из оцинкованной листовой стати толщиной 1 мм с
порошковым покрытием;
• панельный, в котором в отличгс от кассетного использованы
заполненные пенополиуретаном панели;
•легкий, который строится по т»му же принципу, что и
кассетный, но имеет тонкие листя и стальной оцинкованный
профиль.
Разрез чистого помещения, построенного по такому принципу,
показан на рис. 2.20.
Полы
Полы должны быть гладкими, бо раковин и пор, и в то же
время противодействовать скольженио, легко мыться и
дезинфицироваться, быть износостойкими, устойчивыми к воздействию
случайно пролитых или рассыпанных а^рессивных веществ, обладать
необходимыми антистатическими или э;сктропроводными свойствами.
Они не должны сами выделять загрязнешй. Пол должен выдерживать
требуемое статическое и динамическое воздействие требуемой
продолжительности, не допускать трещин i изломов.
В микроэлектронике чистые помецения класса 5 ИСО и более
чистые имеют, как правило, перфорированные съемные (двойные)
полы, называемые часто фальшполамь Благодаря этому решению
обеспечивается хорошая форма однона1равленного потока во всем
объеме помещения.

Xfgtnodbi обеспечения чистоты
95
Рис. 2.20 Разрез чистого помещения (фирма GEA-Liberec, Чехия)
1 — панельный потолок, 2 — кассетный потолок, 3 — блоки фильтрации
воздуха, 4 — приточный воздуховод, 5 — распределитель воздуха, 6 —
приточный воздухораспределитель, 7 — вытяжка, 8 — светильник, 9 —
распределительная перегородка, 10 — стеновая панель
Такие полы часто
применяются в приборостроении
и вычислительных центрах
благодаря удобству
расположения коммуникаций под
верхней частью пола. В
медицинской и фармацевтической
промыщленности, в
больницах съемные полы, как
правило, не применяются, так
как мытье и дезинфекция
пространства под съемным
полом затруднены.
Наиболее
распространенные виды покрытий полов
чистых помещений —
виниловое (типа линолеума) и эпоксидное. В чистых помещениях классов
7 ИСО и 8 ИСО применяются также керамическое (плитка) и другие
виды покрытия. В местах примыкания стен к полу должны быть
предусмотрены закругления.
Рис. 2.21 Фрагмент пола ColoReX^

96
Глава 2
Примером удачных полов для чистых помещений и покрытий
более широкого применения могут служить виниловые полы ColoRex®
фирмы Forbo СшЬшхсо (Швейцария).
Технология укладки этих полов с использованием бесшовной
сварки обеспечивает непрерывную гладкую поверхность пола,
включая примыкания к стенам, углам и пр. (рис. 2.21). Такой пол отвечает
всем требованиям чистых помещений. Кроме того, он обладает
хорошей ремонтопригодностью.
Во многих случаях полезно применять защитные липкие
покрытия (коврики, дорожки и пр.), которые снимают частицы с подошв
ног или колес тележки. Смысл этих защитных покрытий состоит
в следующем. Идущий человек при отрыве ног от поверхности пола
вызывает восходящий вихрь воздуха, который поднимается на высоту
до двух метров (рис. 2.22). Если не принять специальных мер, то
частицы с подошвы ноги человека или колеса тележки увлекаются этим
вихрем вверх, повышая загрязненность помещения. Для борьбы с этим
явлением применяются защитные покрытия на пол.
Наиболее эффективное из таких покрытий с высокой
эффективностью удержания частиц выпускается фирмой Dycem в виде
защитных зон, дорожек (рис. 2.23) или ковриков.
Рис. 2.22 Вихревой поток
воздуха при ходьбе по
незащищенному полу увлекает
частицы вверх
Рис. 2.23 Защитная дорожка
производства фирмы Dycem

Методы обеспечения чистоты
97
Принцип работы такого покрытия прост: частица, находяшаяся
на подошве ноги, должна соприкоснуться с поверхностью
покрытия, войти в него и остаться в нем при отрыве ноги (рис. 2.24).
^¦Ж^^-
ЖчЧУЖШ>Ж^
Z
б)
а) б) в)
Рис. 2.24 Принцип действия защитного покрытия
После нескольких
соприкосновений подошвы
с покрытием
практически все загрязнения с нее
удаляются (рис. 2.25). Срок
службы покрытия
составляет от двух до четырех лет.
Покрытия хорошо
моются и дезинфицируются.
Они широко
используются во всех сферах
применения чистых помещений
и укладываются в тамбур-
шлюзах, комнатах
переодевания, перед входом
в чистое помещение и т.д.
1 2
Первый шаг
Рис. 2.25 Эффективность очистки
подошвы обуви защитным покрытием
Трубопроводы
Трубопроводы и арматура должны быть приспособлены к
эффективной очистке, иметь, по возможности, удобный доступ, не
располагаться в разного рода нишах и труднодоступных для уборки
Местах. Места прохода их через стены следует герметизировать.
Арматура, клапаны и пр. должны быть размещены, как правило, вне
чистого помещения.

98
Глава 2 '
Освещение
I
Конструкция электрооборудования должна учитывать требования
чистых помещений, не создавать условий для накопления
загрязнений, быть удобной для уборки. Светильники целесообразно
размещать "заподлицо" с потолком или придавать им обтекаемую форму, не
нарушающую воздушный поток и не создающую "воздушных
теней". Это можно сделать путем размещения светильников над
сетчатым распределителем воздуха (рис 2.26, слева), либо придания
им обтекаемой формы (рис. 2.26, справа).
Если на время уборки нельзя отключить места подвода энергии,
то следует предусмотреть защиту от попадания влаги. Нельзя
помещать светильники в какие-либо углубления, затрудняющие процесс
очистки. Желательно, чтобы светильники обслуживались сверху, а не
со стороны"чистого помещения. Предохранители, коробки и пр.
должны располагаться вне чистого помещения.
Рис. 2.26 Решение проблемы освещения размещением светильников'
над сетчатым распределителем воздуха (производство фольги для
конденсаторов) — слева; использованием "аэродинамических"
светильников — справа (фирма Zellwegen Luwa Ltd., Швейцария)
2.7 Автономные чистые зоны
Для создания чистых зон небольшого объема на отдельных рабочих
местах широко применяются автономные (локальные) установки.
Ламинарные шкафы обеспечивают чистоту воздуха классов
4 ИСО — 5 ИСО и выпускаются в различных модификациях:
• для зашиты продукта от окружающей среды (рис. 2.27, слева);
•для зашиты окружающей среды и персонала от продукта;
•для зашиты одновременно как продукта от окружающей среды,
так и окружающей среды и персонала от продукта (рис. 2.27, справа).

Ирпюды обеспечения чистоты
99
а)
Рис 2.27 Различные модификации ламинарных шкафов ; а) для
зашиты продукта от окружающей среды (слева) — тип 1; б) для
зашиты одновременно как продукта от окружающей среды, гак
и окружающей среды и персонала от продукта (справа) — тип 2 (фирма
ВаЬсоск-ВСН)
Ламинарные щкафы типа 1 выпускаются с вертикальным либо
с горизонтальным потоками воздуха. Внешний вид ламинарного шкафа
представлен на рис. 2.28. Принцип работы ламинарного шкафа типа
2 показан на рис. 2.29.
.^'^- ^-28 Ламинарный шкаф
<Фирма "С4Л/Я0", С-Петербург)
11III111III111I
Рис. 2.29 Распределение потоков
воздуха внутри шкафа типа 2: 1 и 2 —
перфорированные края стола (для удаления
воздуха из рабочей зоны); 3 и 4 — эпюра
скорости Vy с внутренней и наружной
стороны воздушного барьера

100
Глава 2
Для выполнения ответственных операций в зоне малой площади
применяются настольные модульные миниустановки с
однонаправленным потоком (рис. 2.30).
Наиболее надежным и совершенным средством защиты являются
изоляторы, создающие физический барьер между продуктом и
окружающей средой (глава 5). J
Мобильные чистые зоны (рис. 2.31) с однонаправленным
(ламинарным) потоком выполняются в виде передвижных модулей,
размер и число секций которых выбираются исходя из поставленной
задачи. Обладают гибкостью и позволяют легко осуществлять
перепланировку рабочих мест с классами чистоты 4 ИСО — 5 ИСО.
Рис. 2.30 Настольная модульная
установка с однонаправленным
потоком воздуха (фирма M+W
Zander, Германия)
Рис. 2.31 Передвижной модуль
(фирма M+WZander, Германия)
2.8 Автономные устройства очистки воздуха
Отдельное место в комплексе средств обеспечения чистоты
воздуха занимают автономные воздухоочистители. Это недорогие
установки, способные в определенном объеме воздуха (в зависимости
от производительности установки) поддерживать в помещении класс
чистоты 8-9 ИСО. Эти установки решают задачу только очистки
воздуха без подготовки наружного воздуха, подаваемого извне.
Примером одного из лучших автономных очистителей воздуха
является установка фирмы /0у4/> (Швейцария).
В состав установки входят предфильтр, вентилятор и НЕРА
фильтр, могут добавляться секции с угольным фильтром для
удаления органического углерода в воздухе и запахов (рис. 2.32), а также
картриджы для удержания широкого спектра молекулярных загряз-

ц,!етоды обеспечения чистоты
101
нений. Производительность установки — до 480 м^ч воздуха. Работая
на принципе рециркуляции, подавая в чистое помещение воздух
и поддерживая в нем избыточное давление, установка может
использоваться как внутри помещения, так и располагаться в соседнем
помещении (рис. 2.33).
Применение такого рода установок особенно эффективно в
больницах, лабораториях и бытовых помещениях, т.е. везде, где нужен
чистый воздух невысокого класса чистоты при небольших затратах.
загрязненный воздух
С
f
t t
чистый воздух
зона с избыточным
давлением
Рис. 2.32 Разрез установки
IQAir. 1 — предфильтр F8,
2 — центробежный
вентилятор, 3 — угольный фильтр,
4- НЕРА фильтр НИ
Рис. 2.33 Пример подачи
чистого воздуха в помещение
от установки IQAir
Технология стерилизации и тонкой фильтрации воздуха
Уникальная технология очистки воздуха, основанная на
многолетнем опыте и специальных исследованиях, разработана
Научно-производственной фирмой "ПОТОК-ИНТЕР", Москва (авторы
Е. В. Володина, А. В. Наголкин). Эта технология позволяет полностью
разрушать микроорганизмы и вирусы и подавать в помещения
стерильный воздух с высокой степенью очистки от частиц.
После прохождения предфильтра загрязненный воздух поступает
в "биологический дезинтегратор структуры клеток", где происходит
полная инактивация микроорганизмов за счет последовательного
прохождения нескольких зон электростатического поля с
переменным знаком и определенной напряженностью.

102 Глава 2
Затем находившиеся в воздухе остатки клеток осаждаются на
поверхности электростатического фильтра тонкой очистки воздуха.
Стерильный дебрис остается внутри системы.
Основные технические характеристики установки "ПОТОК
150М-0Г':
• Эффективность стерилизации более 99.9%
• Эффективность фильтрации частиц
с размерами 0,01-10 мкм до 99%
• Производительность по воздуху, м^/ц 150
• Мощность, Вт 40
• Масса, кг 9
• Размеры, мм 420x322x360
Однако, для обеспечения разрушения микроорганизмов
требуется обеспечить подачу высокого напряжения, что приводит к
сильному выделению озона. Чтобы обеспечить разрушение
микроорганизмов и избежать выделение озона, авторами предложена идея:
пропускать воздух через зону с электрическим полем переменной
полярности и низкой напряженности.
На рис. 2.34 показаны результаты исследований для различных
микроорганизмов. Отчетливо видна структура клеток до и после
прохождения воздуха через установку "ПОТОК 150М-0Г'. |
Функциональные возможности технологии "ПОТОК":
•обеспечение полной инактивации микроорганизмов,
находящихся в обработанном воздушном потоке; ,
• обеспечение тонкой фильтрации от высокодискретного
аэрозоля, пыли, аллергенов:
• дезодорирование и удаление токсинов из воздуха;
• постоянство ионного и газового состава воздуха;
• отсутствие влияния на работу электронного оборудования;
• экологическая безопасность и отсутствие противопоказаний
к применению в присутствии людей.
Высокая способность стерилизовать и очищать воздух, а также
высокая надежность установки "ПОТОК", были подтверждены
результатами специальных испытаний и исследований в ведущих
институтах и клиниках России (НИИ эпидемиологии и микробиологии
им. Н. Ф. Гамалеи, Институт биохимии и физиологии
микроорганизмов) и Европы, а также успешной эксплуатацией на орбитальной
космической станции "МИР".
Устройство "ПОТОК 150МК" эксплуатировалось на борту
Международной космической станции.

Методы обеспечения чистоты
103
ВОЗДЕЙСТВИЕ УСТАНОВКИ
"ПОТОК 1S0M-01"
Сильное рнзрушение
мембраны, полн4те
рС1р>ШеНИС ТПДГ.ЮЛСМ!
UillOnj4U)MI
Мнпл.с;тпснныс
лок.шьныс разр1
в клсючнои оСюл
Обширные
зны paipuBOB
...orLi.fT.iaTH'ieckiiii
н'.раны. включая ядро.
"^ОНЛрИИ и ВС .'ИКУ 1Ы
лная jL'TOpruHH «ация
^^-'^^
^ЛЧ«
Рис. 2.34 Результаты исследований для различных микроорганизмов
2.9 Статическое электричество
При движении персонала, транспортных тележек, из-за вихрей
воздуха, особенно сухого, на поверхностях стен, пола, потолка,
оборудования и пр. формируется электростатический заряд, который
приводит к отрицательным последствиям:
1) находящиеся в воздухе частицы под действием
электростатических сил оседают на поверхностях, а не удаляются из помещения
с потоком вытяжного воздуха;
2) высока опасность повреждения оборудования, особенно
электронных элементов;
3) возможны взрывоопасные ситуации и электрический шок.
Эти факторы усугубляются тем, что в чистьгх помещениях во
многих случаях используется сухой воздух, имеющий влажность 30-40%.
Особенно чувствительными к статическому электричеству
являются процессы литографии и изготовления фотошаблонов (масок).
Один фотошаблон стоит 10-15 тыс. долл. США. В ближайшее время
при переходе на технологию 0,1 мкм (топологический размер)
прогнозируется увеличение стоимости маски до 100 тыс. долл.

Vpi ^ Гласа 2
В чистыхложц'гнг'ях'для боргйы<со5статйчес1ШМ авёктричесшом ^
использукЗтся три П'.гетолз:
— заземление обощдсзания" и конструкций*
— использование антистатических, йатерйалЬвj
— ионизация воздуха.
Зазёмлеиие оборудования и конструкций позволяет отведи 1ь
статичрский заряд от всехззолированных проводящи*,ловерхнос^»;11.
Все проводящие материалы и оборудование дрлжны 6б1ть заземлены.
, ^#кмсиамв?рж»е сйевсдавв; материалов достигаются за счет
введения в них раЛичнйх добавок. В чистых помещёниях„вдйд6.ко
используются антистаимеские стёнй с 'заземлением (глава 6), аи ^-
тистатические или электропроводные покрытия для полов- (глава;?;,
антистатическая тщнь для.од^жды.
: Эти методы, однако, не всегда дают эффект. Например,
используемые в электронной промышленности кварцевые (хшм,,-
пластинб!, тефлоновые каесетв! не могут быть антистатическими. Все
мелкие детали и элементы заземлить невозможно. В этом случае
при.аденяется ионизация- воздуха.
Благодаря иониза.ции проводимость воздуха увеличивается.
Степень ионизации считается достаточной, когда время нейтрализа^дии
заряда на оборудовании иди другом объекте снижается с несколыап
дней до нескольких секунд. Ионизация воздуха является
единственным средством снятия статических зарядов с изолированных
поверхностей. Ионизатор воздуха должен генерировать одинаковое число
положительных и отрицательных ионов.
Автор выражает искреннюю благодарность фирмам ВаЬсоск BSS'/-
Dagardj Dycem, Dwyer, Forbo Guibiasco, I. Q. Air, L F. Steris A/S,
М-Ш^Zander, ZeUwegen Luwa Ltd., GEA-Liberec, НПФ "Поток Интер",
"САМПО", заводу AFIFCTРЕМ и Московскому подразделению по
производству бактерийньа препаратов ФГУП "НПО "Микроген" за согласие
на использование предоставленной информации и публикацию
фотографий построенных ими объектов.

Методы обеспечения чистоты 105
Литература к главе 2
1. ГОСТ Р ИСО 14644-4-2002 Чистые помещения и связанные
с ними контролируемые среды. Часть 4. Проектирование,
строительство и ввод в эксплуатацию
2. Стандарт CEN ENV1631. Техника чистых помещений.
Проектирование, строительство и эксплуатация чистых помещений и
установок чистого воздуха, 1996
3. Правила производства лекарственных средств Европейского
Союза (GMP ЕС), перевод АСИНКОМ, 2003, с. 159.
4. Richard А. Matthews. Cleanroom velocity of subject to outdated
standards. - "Cleanrooms", Vol. 13, № 3, March, 1999
5. IES-RP-CC012.1. Considerations in Cleanroom Design, 1993
6. A. B. Гудзонский, A. A. Аксенов. Экспертиза качества воздушной
среды в чистых помещениях. — "Технология чистоты", 1994, № 2,
с. 21-23
7. Adam Green, George Tannous. Optimising cleanroom performance. —
"Cleanroom Technology", October, 1997, p. 16-18
8. Hassan Moezzi. Optimisation of airflow in minienvironments. —
"Cleanroom Technology", August, 1997, p. 8-9
9. Я. Густавссон. Вычисление чистоты чистого помещения.
"Технология чистоты", 1999, №1, с. 21-25
10. Айдам Г. Гибкие чистые помещения для микробиологии. —
"Технология чистоты", №2, 1994, с. 13-17
П. А. Я. Найдёнов, В. В. Фесик, Д. С. Шаповалов. Эффективность
шкафа с ламинарным потоком воздуха при обеспечении чистоты
и безопасности работ в производстве биопрепаратов —
"Технология чистоты", №2, 1993, с. 21-23

106
Глава 3
фмльтра1|ия воздав
Д-р Гаме Г. iZftoan;
Компания Dr. Ham Schicht AG Contaminaiion:
Control Consulting, Швейцария
¦ Чаетицы — это мельчайшие твердые или жидкие объекты с «iteio
выраженными размерами, т.е. имеющие четко онределенный контур.:
Важным подклассом частиц являются мищмтргинизмы, иначе ща- '
зываемые жишеттрбнцми щастицамш: одноклеточные м1-жроорга-
низмы, способные размножаться при благоприятных условиях, т.е.
при наличии воды, питательной среды и при температуре
окружающей среды, способствующей их росту. В этих условиях способны
размножаться бактерии^ плесени и др-отсжи, которые, таким образом,
и являются наиболее важными классами микроорганизмов с точки
зрения технологии чистых помещений.
Важнейшими тремя источниками взвешенных в воздухе частиц,
влияющими на технологию чистых помещений, являются
атмосферный воздух, система подготовки воздуха и вьщеленке частиц при
работе в этих помещениях.
Атмосфериый воздух содержит диспергированные в нем частицы ~!
так называемые аэрозоли. Он содержит частицы, образовавшиеся
в результате как природных процессов, так и деятельности человека,.,
В природе аэрозольные частицы образуются в ходе атмосферных npof'
цессов, влияющих на погоду, при ветровой эрозии, при извержениях
вулканов, при лесных пожарах и из-за других многочисленных при-,
чин. В природных аэрозолях преобладают мелкие частицы: концентра-^
ция частиц диаметром 0,1 мкм в 1000 раз-превышает концентрацию
частиц диаметром I мкм. Промышленное производство и плотность -
населения оказывают очень существенное влияние на концентраций:'
частиц в воздухе, при этом доминирующими источниками- явл5П0тся-,
транспортные потоки (в особенности дорожное движение),
воздушные и тепловые выбросы предприятий. Результатом действия всех этих
факторов является то, что, в зависимости от таких обстоятельств как
погода и плотность населения, в одном.кубическом метре
атмосферного воздуха содержится от 10 миллионов до 10 миллиардов'(а'иногда
и более) частиц с размерами более 0,5 мкм. <. -^ ¦.•:¦;>._¦¦.¦;•>¦''¦ n¦*¦•.: ':•¦¦''¦-

I Кр^-.-с того, ат'.эсС^рньо воздух перегэсит микроорганизмы,
^' конизнТг~~ия кото;;^1х f :о::жт достигать 100 КОЕ/м-\йаже в'сельских
ггайолах (КОЕ— колонмеобразующие единтщы, т.е. способные к раз-
*' илЖ1„ио С r_i,jH, плесель и дрож);;и).
Е cvcmejjax п„2го. ж вос^ухш вьщетение части11 обуслоатено
i»- iocoM механлческих компонентов. Кроме того — и потенциально
ого значительно более опасно — микроорганизмы йогут размно-
^+.аться на влажньж элементах этих систем (охлаждающих колоннах,
моадушных холодильниках) « впоследствии попадать в поток кондм-
:т"ЭНированного воздуха.
В рабочих тмещепиях значительное количество частиц образуется
Б ходе различных процессов. Особенно важным источником является
человек: даже при спокойной деятельности он выделяет в минуту
:00 000 - 500 000 настиц с размерами более 0,3 мкм и 500^1000 коло-
н»еобразуюших единиц!
3.2 Регулир>ваиме^уровия,загряз»ем1[явозд]дха
Снижение уровня загрязнений в йоздухе может осуществляться
различными путями. С экономической точки зрения основное
внимание должно быть обращено на те действия, в результате которых
предотвращается генерация частиц или их поступление извне:
— концептуальные и конструктивные решения, относящиеся
к технологическому оборудованию и -отдельным .аппаратам;
— ограждения вокруг технологических элементов,
генерирующих частицы;
. ' — улавливание пыли непосредственно в месте ее образования;
•^ исполкзоваяиё лерсонйлом одежды, для чистых.пбмещений.
Таким образой, задача технологии чистых помёшений свбдится
к тому, чтобы регулировать и контролировать уровень загрязнения
аоздуха, который остается уже подле трго, как исчерпан- потенциал
"зех перечисленных выше действий. Для реализации этой задачи
в технологии чистых помещений используют сочетание трех,
принципиальных подходов: фильтрацию воздуха (которая и является
';редметом этой главы), соответствующую организацию воздушных
потоков в чистых помещениях и обеслечение перепада давления между
помещения йи.
При оптимизации фильтровальных .материалов-из стекловолокна
нужно достичь, компромисса по трем противоречивым параметрам:
желаемая эффективность фильтрации должна быть достигнута при
наименьшем перепаде давления и при возможно большей пьшеем-
кости. Это сочетание эффективности фильтрации с .длительным

108
Глава 3
•/S^S^gS^^J^^y^^m^^ сроком службы и минимальными зат-
^/а^*""-"^ .«— - О!^ vV»i^ ратами энергии является решающим
фактором в определении
экономической целесообразности применения
определенного фильтра.
Фильтрующая среда для ВЕРА
и ULPA фильтров, отвечающая этим
задачам, представляет собой похожий
на бумагу лист толщиной около
0,5 мм, который состоит из
хаотического сплетения тонких и тончайших
волокон (как правило, стекла) с
диаметром менее микрона (рис. 3.1). Так
как скорость воздуха сквозь фильтр
составляет всего 1-3 см/с,
фильтровальный материал следует
гофрировать. Для того, чтобы обеспечить одинаковое расстояние между
складками, нужно применять сепараторы, устанавливаемые между
отдельными складками, либо проклеивать фильтровальный материал.
Примером может служить гофрирование фильтровального материала
по принципу минигофра (minipleat), что сейчас является
доминирующим подходом (рис. 3.2). В технике чистьгх помещений применяется
два основных вида фильтров с минигофром:
Рис. 3.1 Структура
фильтровального материала НЕРА
и ULPA фильтров (с согласия
фирмы McLeod Russel filter
Ltd., Uster, Швейцария)
Рис. 3.2 Построение фильтров по принципу минигофра позволяет
обеспечить компактность фильтров и гибкость технологии их
производства (с согласия фирмы McLeod Russel Filter Ltd., Uster, Швейцария)

фильтрация воздуха
109
Рис. 3.3 НЕРА и ULPA фильтры плоской конфигурации (с
согласия фирмы McLeod Russel Filler Ltd., (Jsrer, Швейцария)
Рис. 3.4 Компактные элементы НЕРА фильтров, приспособленные
для встраивания в оборудование подготовки воздуха и воздуховоды
(с согласия фирмы McLeod Russel Filter Ltd., lister, Швейцария)

»/<?
i'jia-jg
Рис. 3,5 Устройство, элементов
НЕРА фильтррв'тнз
гофрированного фильтровального материала
в виде зитзагк
1 — фильтровальный Элемент;
2 — воздух до фильтра; 3 — воздух
после фильтра; 4 - фильтровальный
элемент (с согласия фирмы McLeod
Russel Filter Ltd., Uster, Швейцария).
—плоские ф.шьщрш ijj^-Cf 3;3'),
Kcxpp^jj ьгрлрначальуо .были
предназначены; для ^^ртановки
в потр-^о'^ьге; конс\^:,л^пи»
и рыли олх,;ми^..рс„анр яля
е-корости воздуха да входе
фильтра .0,3 — йЗ::м/с\
~ фидыпровальтые'ячейки {щк.
3:4), в которых гофрированпые
филетровалиные элеиенты
установлены в виде зи^ага
(рис. 3.5). Благодаря
исключительно компактной конфиг»'-
рации фш1Ьтровальные
ячейки допускают скорость воздз^ха
jXo2 м/с и более и поэтому
особенно хорошо встраиваются
в оборудование подщтовки
воздуха или воздуховоды с
элементами фильтрации.
3.4 Механизмы; удержания-,частиц
За счет чего удерживаются частицы волркнистыми фильтрами'
вообще и,, в особенности, "НЕРА и ULPA фильтрами? Действую!
четыре механизма удержания частиц:
1. Эффект сита (рис. 3.6, а), {который действует, когда расстояние
между двумя волокнами меньше диаметра частицы. Этот
тривиальный эффект крайне-нежелателен в высокоэффективных фильтрах:ч
когда поверхность фильтра оказывается блокированной осевшими
частицамич-становится затрудненным-проникание частиц глубоко:
в фильтр и его 'срок службы -сокрашае^ся; i
2. Эффе1Ш1,звщпл-'Пщ (рис. 3>,6, б), который проявляется, когда
линия потока, 'по' которой' следует' частица, проходит так близко
к фильтровальнойу вдлокну, что частица задевает"его;
3. Эффект:;шщрцми;(ршс, 3.6, в), жоторьц,проявляется для; всех
частиц размером более 1 мкм: благаДа#Г*больи1рй -инерции^такие
частицы не могут отютониться вместе слинйей тока-воздуха, когда
она огибает во"окно, и, таким образом, оседают на волокне;
4. Эффект ёиффузиш (рис. 3.6, г), который имеет доминирующее
значение для очень^ маленьких частиц (менее О, I ажл1) с
соответственно небольшой массой: в-результате иостоянного взаимодействия
с окружающими их молекулами газа эти частицы совершают хаоти-

Фильтрация воздуха
111
ческое инерционное (броуновское) движение в стороны от линии
тока. Таким образом, увеличивается вероятность касания волокна
частицей и удержания ее фильтром.
а)
б)
-т
в)
г)
Рис. 3.6 Удержание частиц за счет: а) эффекта сита; 6) эффекта
зацепления; в) эффекта инерции, г) эффекта диффузии
Если частица однажды соприкоснется с волокном, она будет
надежно удержана в этом положении поверхностными силами
(силами Ван дер Ваальса).
Эффект зацепления и эффект инерции становятся более
значимыми с увеличением размера частицы. Противоположным свойством
обладает эффект диффузии: подвижность частиц и, соответственно,
коэффициент диффузии и вероятность удержания будут тем
больше, чем меньше размер частицы. Таким образом, для волокнистых
фильтров существует размер частицы, при котором эффективность
удержания является минимальной, а проскок частиц —
максимальным (рис. 3.7). Этот размер назван размером наиболее проникающих
частиц — Most Penetrating Particle Size (MPPS) и является функцией
скорости течения воздуха сквозь фильтр.
Как правило, МРРЛ'соответствуют размеры частиц 0,1 — 0,5 мкм.
Фильтры грубой и тонкой очистки воздуха, т.е. предфильтры в
системах подготовки воздуха чистых помещений, обычно имеют плоский

112
Глава 3
Размер частиц, мкм
Рис. 3.7 Общая эффективность волокнистого фильтра складывается
из эффектов зацепления {interception), инерции {inertia) и диффузии
{diffusion). Минимум эффективности соответствует размеру частиц с
максимальной проникающей способностью — Most Penetrating Particle
Size - MPPS (с согласия фирмы Camfil Ltd., Unterageri, Швейцария)
100
FINE DUST FILTER
-+- FP 75 - eiO
-*- FP 85 - 610
-e- FP 95 - 610
-*- FP 98 - 610
-*^ FP В - 610
Рис. 3.8 Зависимость коэффициента проскока (проницаемости)
фильтра (%) от размера частиц для фильтров тонкой очистки воздуха
(/. Schier [1])

фильтрация воздуха
из
характер кривой в зоне минимума
и значение MPPS, близкое к
верхнему пределу диапазона значений,
указанного выше ([1], рис. 3.8).
С другой стороны, НЕРА
и ULPA фильтры имеют ярко
выраженный максимум проскока в зоне
точки MPPS ([2], рис. 3.9): для
частиц с размерами вдвое
большими MPPS значение проскока может
быть в пять и более раз меньше, чем
вточкеМРР^.
Для НЕРА и ULPA фильтров
точка MPPS находится в нижней
части ранее показанного интервала,
примерно между 0,1 и 0,2 мкм.
3.5 Классификация
воздушных фильтров
по европейским стандартам
EN 779, EN 1822
и ГОСТ Р 51251-99
10
10-
10-'
ш-
10-'
-CRj-StJI
CR-T
CR-L
тг*
?_
11
0,01
0,1
1,0
Рис. 3.9 Кривая проци_
цаемости НЕРА и ULPA
фильтров показывает
ее высокую
чувствительность к размеру частиц
(R. Wepfer [21).
Ясная и всеобъемлющая схема
классификации воздушных фильтров
была установлена в результате
усилий по стандартизации,
предпринятых CEN(CEN^ Comite Еигорёеп de Normalisation — European Committee
for Standardization ~ Европейская Комиссия по стандартизации).
Воздушные фильтры в соответствии со своими характеристиками
разделены на четыре группы:
• фильтры грубой очистки (course dust filters) — обозначение G,
• фильтры тонкой очистки (fine dust filters) — обозначение Е,
• НЕРА (High Efficiency Particulate Air) фильтры — обозначение Н
• ULPA (Ultra Low Penetration Air) фильтры — обозначение U
Каждая из перечисленных групп в свою очередь делится на
несколько классов (таблица 3.1) в соответствии с определениями,
Приведенными в европейских стандартах EN 779:2002 [3] (для фильтров
грубой и тонкой очистки) и EN 1822 [4] (для НЕРА и ULPA
фильтров). EN 779 быц впервые опубликован в 1993 г. С ноября 2002 г. введен
в действие полностью пересмотренный вариант этого стандарта.

114
Глава 3
Аналогичную классификацию содержит и введенный в России
ГОСТ Р 51251-99 "Фильтры очистки воздуха. Классификация.
Маркировка" [5].
Таблица 3.1
Классификация воздушных фильтров по EN 779:2002 и EN 1822
Группа
фильтров
G
фильтры
грубой
очистки
F
фильтры
тонкой
очистки
Класс

фильтров
G 1
G2
G3
G4
F5
F6
F7
F8
F9
Стандарт
Метод
определения
Тестовый аэрозоль
Критерии,
требования
Группа
фильтров
Н
НЕРА
фильтры
и
ULPA
фильтры
Класс

фильтров
Н 10
Н 11
Н 12
Н 13
Н 14
и 15
и 16
и 17
Стандарт
Метод
определения
Тестовый аэрозоль
Дополнительные
критерии
Пределы границ класса, %
среднее значение
удержания пыли, А^
А„ <65
65 <А„<т
80 <А„<90
90 <А„
Л„«100*)
EN 779:2002
Весовой
Синтетическая пьшь
Л;,<40%
Ape„d= 250 Па
среднее значение
эффективности, Е„,
4« = 40*)
40 < ?„ < 60
60 < ?¦„ < 80
80 < ?¦„ < 90
90<Е„< 95
95 < Е„ **)
EN 779:2002
Счет частиц лазерным
счетчиком
Чистый воздух +
DEHS-аэрозолъ 0,4 мкм
Чувствительность
счетчика 0,2 мкм. ?"„ < 50 %
А pend= 450 Па
Пределы границ класса, %
Коэффициент проскока
интегральный Д-
А< 15**')
Д<5
Dj < 5x10-1
Д < 5x10-2
А < 5x10-^
А < 5x10-"
D,< 5x10-5
Di< 5x10-^
EN 1822
Счетчиком частиц или
счетчиком адер конденсации
1)?Н5'-аэрозоль в точке
MPPS
Диапазон счетчика
должен включать MPPS
локальный Di
не определяется
не определяется
не определяется
Di < 2,5x10-1 *'**)
Z)i< 2,5x10-2 ****)
Di < 2,5x10-3
Di < 2,5x10-4
Dl < 1x10-5
EN 1822
Счетчиком частиц или
счетчиком ядер конденсации
Парафиновое масло или
DEHS-аэрозоль в точке MPPS
Диапазон счетчика
должен включать MPPS
^Р.
конечное аэродинамическое сопротивление

фильтрация воздуха 115
Примечания:
*) Справочная величина: используется для сравнения методов,
но не для классификации.
**) Фильтры с Е^ ~ 100% относятся к группе НЕРА фильтров,
их класс следует определять соответствующими методами.
***) Фильтры с Dj^ = 15% могут относиться к группе фильтров
тонкой очистки, их класс следует определять
соответствующими методами.
****) Для фильтров этих классов сканирование может быть заменено
альтернативным методом тестирования по масляной нити
(см. ниже раздел 3.8).
Для каждой группы фильтров стандартами установлены
специфические методы испытаний, предназначенные для определения
класса фильтра и контроля на заводе-изготовителе:
— фильтры грубой очистки проверяются при помощи весового
(гравиметрического) метода с использованием в качестве контрольного
аэрозоля синтетической пыли; в результате взвешивания определяется
среднее значение удержания^^ (arrestance) пыли;
— фильтры тонкой очистки проверяются при помощи счетчиков
частиц; классификация фильтров выполняется по среднему
значению эффективности (efficiency) фильтров по частицам 0,4 мкм (DEHS);
— НЕРА и ULPA фильтры проверяются методом подсчета
частиц с использованием в качестве контрольного аэрозоля DEHS {diethyl-
hexilsebacate — диэтилгексилсебацинат) или DOP (dioctylphthalate —
диоктилфталат); с помощью описанной ниже методики определяются
значения интегральной {integral) и локальной (local) эффективности
и проницаемости (penetration).
Метод контроля фильтров тонкой очистки при помощи
счетчиков частиц применяется впервые. Он заменяет прежний
фотометрический метод с использованием атмосферного воздуха в качестве
контрольного аэрозоля, при котором средняя эффективность
определялась по степени поглощения света фильтровальным материалом.
Опыт показал хорошую сходимость результатов по старому и новому
методам [20]: фильтр тонкой очистки, классифихщрованный как
F8 по методу оценки изменения цвета, также классифицируется как
F8 с использованием счетчика частиц.
'• Термин "удержание пыли" ранее при определении характеристик фильтров в
русском языке не использовался. В отечественной литературе как фильтры грубой
очистки, так и фильтры тонкой очистки, НЕРА и ULPA фильтры обычно
характеризуются одним термином "эффективность" (прим. ред.)

116 ^ ,..,....,,,., /Д—""- ?
ЪЛ СЗтаравпал -точка дари контроле ПЕРА и иЬРА^ф^оьтров
Контроль НШЩ фажьтров в течение многих лет— а в некоторых
странах исейчэх — осЕоваи на эг.шкрк'^есю^х методах, которь.е Сыли
разработаны на заре разв!;тия техники чистьк помет^еньй л-Q-ipai.ca. .1
уровень знанЕЛ и средств контроля на тот период, Саенка
эффективности фильтров производилась с помощью специальных контррльних
аэрозолей. Их состав и характеристики существенно различались
в различных странах:
* В Соединенньк Штатах Америки, например, контроль
производился монодисперсным аэрозолем (т.е. аэрозолем с одинаковыми
размерами частиц). — диоктщлфтимата (DOP), имеющим
одинаковый размер частиц 0,3 мкм [6].
« В Германии контроль производился кетилтнодшёщртыт
аэрозолем, т.е. аэрозолем с размерами частмц, находящимися в узком
интервале значений — паррфипЬеого масла (paraffin oil) с наиболее
вероятным размером частиц 0,4 мкм 171.
.¦• В Великобритании контроль производился тлидисжрсиым
аэрозолем. Т.е. аэрозолем с размерами частиц, находящимися в широко:,!
интервале значений — твердыми кристаллами хлоридщ натрия (sodium
chloride) с размерами частиц 0,02-2 мкм Щ.
Естественно, что значительные различия контрольных аэр«}-
золей с одной стороны и характеристики удержания с другой
стороны, привели к невозможности установить достоверную взаимо-,
связь между методами контроля, применяемыми в различны»'
странах. Следует отметить, что приведенный перечень не является
полним. Страны-лидеры в области фильтрации воздуха стремились
сохранить индивидуальный подход к общей проблеме контроля
высокоэффективных фильтров очистки воздуха. Нельзя ^бывать, что
эти методы контроля были разработаны в эпоху, когда технические
правила использованись для, защиты национальной промышленности,
т.е. как бы намеренно создавали технические барьеры в торговле!
С появлением в начале J 980-х годов ULPA фимтров, давших
скачок' в эффективности фильтрации, эти методы исчерпали своя
возможности: они попросту не были достаточно точными, чтобы
давать оценку' качествейно нового класса фильтров,
ЪЛ Оиеика тряжико'-'зыж методов проверки "^
'" НЕРА и ULPA фильтров ' . |
', 'I
Если рассматривать рис. 3,9 как отправную точку анализа, легко'
понять фундаментальную слабость традиционных эмпирических
методов контроля высокоэффективных воздушных фильтров. Про-;
аедура проверки при помощи монодисперснрго аэрозоля с
размером частиц 0,3 AiKM в соответствии с американским стандартом

фильтрация воздуха 117
MIL-STD 282 приведет, по крайней мере, к меньшей на порядок
оценке проницаемости по сравнению с точкой MPPS. Если проводить
контроль таким образом, то фильтр окажется более эффективным,
чем он есть на самом деле! Кроме того, из-за крутизны функции
проницаемости в зоне экстремума даже незначительные неточности
в определении размера частиц контрольного аэрозоля окажут сильное
влияние на значение проницаемости частиц. Таким образом, точность
и воспроизводимость результатов контроля не внушают доверия.
Если применять квазимонодисперсный или, что хуже,
полидисперсный аэрозоль, то карт1ша становится еще более непредсказуемой.
Из сказанного ясно, почему невозможно установить четкую
зависимость между различными эмпирическими методами
контроля НЕРА и ULPA фильтров, и насколько весомы доводы в пользу
нового подхода к проверке НЕРА и ULPA фильтров в соответствии
с EN 1822 и ГОСТ Р 51251-99.
3.8 Суть стацдарта EN 1822
Совершенно новый подход к оценке высокоэффективных
фильтров из стекловолокна бьш сделан швейцарскими исследователями
Р. Вепфером (R. Wepfer) и Й. Широм (J. Schier) [9] на 8-м
Международном симпозиуме по контролю микрозагрязнений в сентябре 1986 г.
Их предложение основывалось на теории фильтрации воздуха
фильтрами из стекловолокна и, благодаря своим научным и техническим
достоинствам, вскоре завоевало международное внимание. Довольно
быстро Германия приняла этот метод как официальный типовой
метод контроля НЕРА и ULPA фильтров [10, 11]. Затем он лег в
основу нового европейского стандарта European Standard EN 1822 [4].
Как европейский стандарт он был автоматически включен в систему
стандартов 20 стран, входящих в Европейский Комитет по
стандартизации CEN [12].
НЕРА и ULPA фильтры классов Н13 и лучше должны
удовлетворять следуюпщм критериям:
— значениям интегральной эффективности или интегрального
коэффициента проскока, т.е. средним значениям измерений по всей
поверхности фильтра;
— значениям локальной эффективности или локального
коэффициента проскока, т.е. минимальной эффективности или
максимального проскока, определяемых в конкретных точках фильтра; данные,
не соответствующие этим значениям, рассматриваются как утечки.
Процесс проверки фильтра в соответствии с EN 1822 состоит из
трех этапов:
— определение точки MPPS фильтровального материала при
помощи метода, описанного в EN 1822-3;

118 Рлава ,3
— определение ло?свльныж значений эффёкшавйосма фильтра
и его коэффициентт щоекока, использу* методику сканирован!'"
в соответствии c'EN 1822-4;
-" определение ummtesptmbnba значений' эффеюптвмжйт< фйльтп"
и его коэффщтента прфсютя по методике EN 1822-5;,
Схема определения точки MFFS для заданного фильтровального
материала показана на рис; 3.10. Теет вьшолняется ни плоском образце -
фильтровального- материала небольшой плошади, например, .круге
диаметром 10 ои. Существуют коммерчески доступные авгомат^Ьскмс
средства, которые выполняют необходимые измерения в течёнре";
нескольких минут.
Затем производятся измерения локальной или интегральЕ
эффективное^ или значений коэффициента проскока готов!
фильтров с помощью монодисперсного аэрозоля, имеющего разйср ]
частиц,,соответствующий определенной ранее точке MPPS. ТакимЬб-^i
разом, фильтр проверяется в самом слабом месте! Даже если точка'!
MPPS определена недостаточно аккуратно, это мало отразнт<5я на
значении максимального коэффициента проскока: здесь, в месте почти
плоской кривой зависимости' между диаметром частицы и
коэффициентом проскока, влияние диаметра частицы'на значение коэ^И
фищиента проскока незначительно,. Следовательно, измерение ха-'
рактеристик фильтра в точке MPPS ласт не только результаты для
наихудшего случая, но и позволяет обеспечить наиболее высокую
точность результатов!
Схема контрольной аппаратуры для определения значений ло-^
кального коэффициента проскока путем сканирования поверхности
фильтра показана на рис. 3.11. С1«нирование вьтолняется движением
пробоотборника с медленной и постоянной скоростью по всей по-,
верхности фильтра с перекрытием проверенных участков. Тре-'
буемая аккуратность движения пробоотборника как в вертикальном;
так и в горизонтальном направлении может быть достигнута только'
при применении автоматических средств. Аналогичная схЬма для
проверки интефальной эффективности показана на рис. 3.12. Ти--;
повая схема контрольной аппаратуры показана на рис. 3.13. ¦;
При этом нужно обеспечить перемешивание тестового аэрозоля*-
с потоком чистого воздуха, чтобы пробоотбрр часиш из воздуха при';
фиксированном положении пробоотборника в точке бьш
представительным.
Интефальную эффективность фильтра можно также определить^-
суммированием локальньк значений, полученных при сканировании.'"
Для \Ш?Й, фильтров типов ШЗ — Н14'существует прямой и
дешевый альтернативный способ проверки на утечку. Это птсщ по-масматщ
шиШи в соответствии с обязательный приложением А к ETsf' 1822-4. , 2
, " --¦ ^^¦^:U¦¦(•••^л^

фильтраимя воздуха
119
Рис. 3.10 Схема установки определения точки MP/VS* фильтровального
материала по EN 1822-3:
1 ~ фильтр; 2 — вентиль; 3 — электромагнитный вентиль; 4 — распылитель
контрольного аэрозоля; 5 — нейтрализатор; 6 — дифференциальный
анализатор подвижности; 7 - игольчатый клапан; 8 — узел крепления
проверяемого фильтра; 9 — датчик перепада давления; 10 — система разбавления
аэрозоля; И — конденсационный счетчик частиц; 12 — приборы для
измерения абсолютного давления, температуры и относительной влажности;
13 — датчик расхода проходящего воздуха; 14 — вакуумный насос; 15 —
компьютер для управления и хранения данных

120
Глар.а
I
t*]-<4>-
14
Е]-^!Ь1-^^-?Е1—Э
Рис. 3.11 Схема установки для определения локальной эффектг"-
ности НЕРА и ULPA фильтров методом сканирования по EN 1822-^
1 — предфильтр для очистки подаваемого воздуха; 2 — вентилятор с
контролем скорости; 3 — подогреватель воздуха; 4 — подача аэрозоля; 5 — генератор
аэрозоля; 6 — приборы для измерения а!бсолютного давления, температуры
и относительной влажности; 7 — зона смешивания подаваемого воздуха:
8 — отбор пробы подаваемого воздуха для подсчета частиц; 9 — система
разбавления аэрозоля (дополнительно); 10 — счетчик частиц в подаваемом
воздухе; 11 — отбор воздуха (дополнительно); 12 — фильтр пробоотборника?
13 — отбор пробы чистого воздуха; 14 — устройство для перемещения npo-f
боотборника; 15 — датчик скорости потока воздуха; 16 — счетчик частии
в чистом воздухе; 17 — компьютер для управления и хранения данных.
18 — измерительная система для контрольного аэрозоля; 19 — датч11к
перепада давления

фильтрация воздуха
121
гас. 3.12 Схема установки для определения интегральной
эффективности или коэффициента проскока НЕ РА и ULPA фильтров по
Е:; 1822-5:
^ "" предфильтр для очистки подаваемого воздуха; 2 — вентилятор с контро-
-""'¦ С1-;орости; 3 — подофеватель воздуха; 4 — подача аэрозоля; 5 — генератор
аэрозоля; 6 — приборы для измерения абсолютного давления, температуры
^ относительной влажности; 7 — зона смешивания подаваемого воздуха;
' '„^^''"бор пробы для определения размера частиц; 9 — анализатор размера
.;;!'Г'"? Сдифференииальный измеритель подвижности частиц или опти-
¦"ecKjiif счетчик частиц); 10 — отбор пробы для счета частиц в подаваемом
^'^f-iyxe; 11 — система разбаачения аэрозоля (дополнительно); 12 — счетчик
^чиц (конденсационный или оптический); 13 — фильтр в пробоотборнике;
л2,Г ¦^^'''чик перепада давления на фильтре; 15 - датчик абсолютного дав-
¦?**«ия и скорости потока воздуха; 16 — зона смешивания чистого воздуха;
'~ отбор пробы для счета частиц в чистом воздухе; 18 — счетчик частиц
•^'¦'"ZTou воздухе (конденсационный или оптический); 19 — компьютер для
"¦ «^-вления и хранения данных

1^
Рис. 3.13 Пример контрольной аппаратуры для определения интегральной эффективности и коэффициента
проскока НЕРА и ULPA фильтров по EN 1822-5:
1 ~ фильтр грубой очистки.'воздуха; 2 ~ фильтр тонкой очистки воздуха; 3 - вентилятор; 4 - подогреватель воздуха;
5 - НЕРА фильтр; 6 -- подача аэрозоля в воздуховод; 7 - датчик температуры; 8 - датчик влажности; 9 - отбор пробы
для определения размера частиц; Ш - отбор пробы для подаваемого воздуха; 11 -- трубки датника перершу1'-даш1ен>1Я
воздуха; 12 - датчик Перепада давления на проверяемом фильтре; 13 - крепление для; проБе;ряейогс> фильтра;
14 ~ канал для измерения скорости роздуха; 15 - датчик, |бсолютного,; давления;' 16,"^ датчик лерёпада,давления;
17-OTgop пробы,чистого,,..воздуха'

фильтрация воздуха 123
Этот метод заимствован из стандарта Германии DIN 24 184 [7].
Он дает наглядную картину, когда на фильтр, установленный сверху
камеры, подается очень плотный аэрозольный туман с массовой
концентрацией примерно 1,5 г/м^. Скорость движения воздуха во время
проверки у поверхности фильтра составляет примерно 1,3 см/с.
Если сверху осветить поверхность фильтра и рассматривать
поверхность фильтра на черном фоне, то в месте утечки можно
легко увидеть масляную нить, поднимающуюся над поверхностью
фильтра (рис. 3.14).
Рис. 3.14 Тест на масляную нить по EN 1822-4, приложение А,
для определения утечек в НЕРА фильтрах классов Н14 и ниже
(с согласия фирмы McLeod Russel Filter Ltd., Uster, Швейцария)
Этот метод настолько чувствителен, что позволяет определять
даже утечки, соответствующие локальному коэффициенту проскока
фильтра Н14 с пределом 0,025%!
В соответствии с приложением А к EN 1822-4 считается, что
фильтр не имеет утечек, если не замечено видимых нитей масляного
тумана. Конечно, этот метод не дает количественной характеристики
локальной проницаемости.
С другой стороны, поскольку он достаточно чувствителен для
определения минимальных утечек, допустимых для фильтров Н14,
он может рассматриваться как сверхчувствительный метод для оценки
утечек фильтров Н13!
Метод контроля фильтров по стандарту EN 1822 прощел очень
тщательную валидацию при испытаниях в различных фирмах.
Немаркированные фильтры различных фирм-изготовителей прошли
анонимную проверку по всей Европе в контрольных лабораториях
различных предприятий, изготавливающих фильтры. Используя
методики стандарта EN 1822, были получены хорошо сопоставимые

1Ш
•fJiaea-jS
результаты, удовлетворяющие статистическим критериям* Это бьъто
совсем не похоже на результаты испь1таний<тех-же фильтров;тради-
ционными методами!
В качестве контрольного аэрозоля в Европе принято:
использовать DEHS — Ашэтилгетижеёщтымт. Однако можно использовать
и, други'е- вешества, ^например, парафиновое масло, Emery 3004 или
Щ}Р — диоктилфталйт — тестовый аэрозоль, применяемый в Со-
единеиных Штатах Америки. Все эти вешества — жгикости и йогут
оставлять следы пара в чистом воздухе.
Из-за ТОКСИЧН.ОСТИ DO? предпочтительно применять безопаснь1е
аэрозоли " DEHS, Emery 3004 и пр. Однако Emery 3004 не очень nofry-
лярен в Европе,- по двум прияинам:
® физические параметры материала от серии к серии меняютЬя
в широких пределах;
«чистота йатериала довольна низка и ее не всегдахпёгко
обеспечивать.;
В Европе явное предпочтение отдается DEHS по-двум причинац:
» высокой чистоты по, сравнению с Emery 3004 и, как-следствие,
стабильными физическими свойствами,(поверхностное натяже-'
ние, давление паров);
* безопасности по сравнению с DOP.
i
Несмотря на очень низкую концентра1];ию (EN 1822-1 огова|^и-
вает значение давления пара для тестового'аэрозоля менее 50 лисПа
при 20 *€), эти следы пара могут оказаться недопустимыми для некр-*
торых областей применения, особенно микроэлектроники, , |
В связи с этим, альтернативным методом является применен»|ч
твердых латексных сферических частиц вместо жршких аэрозоли!
Отрицательной стороной этого" подхода является высокая етоимост.^
латексных аэрозолей.
1
3J Комбинации,: вшадтаиык: фильтров
в смстемах подготввкм вадда^ж» для Чистых помещений
Обмчно системы подготовки воздуха для чистых помещен*
выполняются, трехступенчатымш
«первом сгпупены ф|шьтр средней эффективности типа F щщ
зашиты кондиционера от-загрязнения;
« вторая ступень", высокоэффективный фильтр типа F для обес-
.-¦ печения чистоты в воздуховодах;
• третья ступень: НЕ РА или ULPA фильтр для обеспечение
гарантированно высокого качества воздуха, постуиаюшего.
непосредственно п чистые помещения. " '¦ •";-уЛ'ч^:'>-^\-'',--" |

фильтрация воздуха
125
Кроме того, использование трехступенчатой системы
фильтрации воздуха гарантирует длительный срок эксплуатации НЕРА и ULPA
фильтров.
Рекомендации по оптимальному подбору фильтров
представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2
Оптимальная схема подбора фильтров, используемая
в Швейцарии, для классов чистых помещений
по ИСО 14644-1 (ГОСТ ИСО 14644-1) [16].
Класс
чистоты*)
5 ИСО
6 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
1 ступень
очистки**)
F6
F6
F6
F6
2 ступень
очистки**)
F9
F9
F9
F9
3 ступень
очистки**)
Н14
Н 13
Н 12
НИ
*) Класс чистоты указан для оснащенного состояния
**) Классификация фильтров дана по EN 779 и EN 1822
(ГОСТ Р 51251-99).
3.10 Проверка целостности НЕРА и ULPA фильтров
на месте эксплуатации
Методы проверки фильтров по EN 1822 имеют высокую
эффективность при проведении официальных испытаний для определения
типа НЕРА и ULPA фильтров и при текущем контроле на
предприятии-изготовителе перед упаковкой, хранением и отгрузкой
фильтров потребителю.
С другой стороны, сложные методы проверки и соответствующее
оборудование не подходят для проверки фильтров после установки
на месте эксплуатации.
В этих условиях целью проверки не должно являться повторение
всей процедуры контроля, пройденной на заводе-изготовителе. Здесь
целью проверки является обнаружение возможных повреждений при
транспортировании, обращении с фильтром и его монтаже, а также
возможных мест утечки из-за дефектов герметизации крепления
фильтровального материала к каркасу.
Ведущими требованиями к методам проверки фильтров на месте
эксплуатации является их простота и возможность использования
передвижной аппаратуры.

Ш6
щ
Эта сит;-.1|йя j*e facer-атпивается в EN 1822! Для провгрки фильт-'
ров на тгесте'э*гсплуатг;ц"11 Епол^те пс.т"гллт T7~ZHi:>iCT-"iie методы
контроля,, описанные в нектецко1и руксводстве VDI 2083, ч:.:71 ? 11.11
i-uffi в а*лер1жанских прг-<тическ:1хр^к;-: ш—ниях IEST-RP-CC Т/Л \ Щ
В разрабатывггмо-л меузунг;::;;ног станд"рге ИСО l^'i^A-W |15]
требования к контролю частых помешен1?й основэзы на э';их
документах, Германии и Америки. В генераторах тестовсго аэрозсы лул
проверки на месте эксплуатации генерируется аэрозоль с ра^ли-рами
капелек преимущественно 0,3 — 0,5 мкм. Это ни в крем случае не
МРВ^-аэрозоль м нет смысла сравниватв значения локального 1'
интегрального коэффициента проскока, полученные на местезкеилуа-
тации, с данными контроля по EN 1822 на заводе-изготовителе.
Особое внимание следует обратить на однородность, раепреде.ю-
ния аэрозоля в воздушном потоке, поетупаюшем'нафилЁтр, Обычно
в качестве тестового аэрозоля используется DEHS или DOK
Непосредственно за фильтром (по ходу воздушного потока)
с помощью метода сканирования проверяется вся поверхность
фильтра и элементы его крепления; при этом используют
аэрозольный,фотометр или оптический счетчик,частиц аэрозоля. Плоттгали.
проверяемые сканирующим пробоотборником при последовател}41ы\
проходах, должны слегка перекрываться. При. Сканировании iipo-
боотборник должен располагаться на расстоянии примерно 2,5 см
от поверхности фильтра, а скорость перемещения не должна
превышать 5 см/с.
Если счет частиц превышает заранее установленный уровень,
то пробоотборник следует остановить. Затем оценивается величина
локальной ¦ проницаемости, которая сравнивается с допуетимы.м
значением, чтобы принять решение, есть ли утечка.
Литература к главе 3
1. Schier J.: Filtration characteristics of prefilters for cleanroom syslcmi.
Swiss Contamination CoQtroi3 (199Q) 4b,'p. 87-89. ^ -
2. Wepfer R,: Praktikum Filteifeeurteilung (Training course on the asessment
of air filteK). Swiss Contamination Control 6 (1993) 1, p. 5-9.
3. EN 779:2002: Particulate air filters for general ventilation - Determination
of filtration performance (November 2002),
4. EN 1822: High efficiency particulate air filters (HEPA and ULPA); Part
1 ^ Requirements, testing, marking (March 1998); Part 2 -" Ae:t:osol
prodtiction, measxtring equipment, particle counting statistics (Йагс1г

Фильтрация воздуха 127
1998); Part 3 - Testing the planar filter medium (March 1998); Part
4 — Testing the filter element for leaks (Scan method) (August 2000);
Part 5 — Testing the efficiency of the filter element (August 2000).
5. ГОСТ P 51251-99 Фильтры очистки воздуха. Классификация.
Маркировка.
6. U.S. MIL STD 282 (1956). Filter units, protective clothing, gas-mask
components and related products — performance test methods.
7. DIN 24 184 (Dec. 1980): Typprufung von SchwebstofBltern (Type testing
of HEPA filters). Beuth Verlag, Berlin.
9,. British Standard BS 3928 (1969): Sodium fiame test for air filters.
Ч. Wepfer R., Schier J.: Production control of ULPA filters. Proceedings
of the 8th International Simposium on Contamination Control, Milano/
Italy, 9-12 Sept. 1986, edited by Associazione per lo Studio ed il ControUo
della Contaminazione Ambientale ASCCA, Milano (1986), p. 850-858.
10. Gross H.: New testing procedure for standard absolute (HEPA) and
high performance absolute (ULPA) filters. Swiss Contamination Control
3 (1990), 4a, p. 262-264.
i 1. DIN 24 183 Part 1 (Draft May 1993): Bestimmung des Abscheidegrades
von Schwebstoffiltern mit Fartikelzahlverfahren — Grundlagen
(Determination of the separation of high efficiency air filters with particle
counting methods — Fundamental principles). Beuth Verlag, Berlin.
12. Schicht H.H.: Die intemationalen Normen der Reinraumtechnik — der
Stand heute (The international cleanroom technology standards — the
status today). Swiss Pharma 23 (2001) 5, p. 5-7.
= 3. VDI 2083 Blatt 3 (Part 3): Reinraumtechnik - Messtechnik in der
Reinraumluft (Cleanroom technology — Metrology in the cleam-oom
air). Beuth Verlag, Berlin (draft dated Feb. 1993).
'4. IEST-RP-CC006.2: Testing cleamooms. Institute of Environmental
Sciences and Technology, Mount Prospect, IL/USA (1993).
i 5. ISO/DIS 14644-3: Cleamooms and associated controlled environments
— Part 3: Metrology and test methods (September 2002).
i6. ISO 14644-1: Cleanrooms and associated controlled environments —
Part 1; Classification of air cleanliness (May 1999) - ГОСТ ИСО
14644-1 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые
среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха.

128
Глава 4
СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ВОЗДУХА
ДЛЯ ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Д-р Ганс Г. Шщ
Компания Dr. Hans Schicht AG Contaminate
Control Consulting, Швейцар^
4.1 Приоритеты при проектировании чистых помещений
Как правило, чистые помещения используются в произволе
продукции, которая должна отвечать четким требованиям по свое
назначению, надежности, качеству и безопасности. Уровень мно<°1
процессов в чистых помещениях очень близок к переднему кра
достижений технического прогресса. В чистых помещениях, в осно'
ном, устанавливается сложное и дорогое технологическое оборудоя!
ние. При любых обстоятельствах оно должно работать правилы
и отвечать предельным требованиям надежности. В этом смысле чис
помещение является/>ешан»<(илс звеном в цепи качества. Пользователе
должен доверять ему и быть уверенным в его безупречной работе
Точное соответствие предъявляемым требованиям — вот Т(
общий знаменатель, которому должны следовать все исполнителя!
и поставщики, привлеченные к созданию чистого помещения. Однакс!
решение о том, работать ли с данным поставщиком, всегда зависи^
во многом, если не в основном, от фактора стоимости. В этом плане
важно определить оптимальную ценовую политику. Именно она
будет ключом к успеху на рынке.
4.2 На пути к оптимуму экономической эффективности
Однонаправленный поток отвечает наиболее высоким
требованиям к чистоте воздуха в настоящее время и в обозримом будущем.
Но за это достоинство приходится дорого платить, поскольку этот
вид потока требует значительного расхода воздуха. Например,
асептическое производство в фармацевтической промьшшенности требует
скорости потока воздуха 0,45 м/с ± 20% для зон с однонаправленным
потоком [1, приложение 1] и [2]. Это эквивалентно расходу воздуха
не менее чем 1620 мУч на 1 м^ площади помещения, защищаемого
таким способом!

Системы подготовки воздуха для чистых помещений 129
Стоимость системы циркуляции воздуха пропорциональна
расходу воздуха. Творческий подход к проектированию чистого
помещения требует сведения расхода воздуха до минимума. Это можно
сделать, например, за счет:
• самого тщательного изучения требований к чистоте воздуха,
в том числе путем анализа критериев риска, чтобы избежать
задания излишне высоких требований к чистоте воздуха;
• использования турбулентных потоков, где это только возможно;
• обеспечения высокой степени защиты только для тех этапов
технологического процесса, где это требуется по результатам
анализа риска;
• сокращения зоны с однонаправленным потоком воздуха до
абсолютного минимума с учетом фактора риска;
• сокращения до минимума скорости однонаправленного потока
воздуха, учитывая геометршо процесса, вызываемую ею
нестабильность и восходящие тепловые потоки от источников тепла;
• ограничения критических зон с однонаправленным потоком
воздуха посредством перегородок или пластиковых занавесей,
отгораживая их таким образом от окружающей среды, где
допустим более низкий уровень чистоты.
Отправной точкой при проектировании любых схем заищты
является защищаемый процесс. К нему относятся последовательность
операций, планировочные решения, расположение оборудования
и требования к чистоте, определяемые спецификой процесса,
потоками материалов и вспомогательными зонами. Чем более точно
известны эти детали, тем лучше можно приспособить принципы чистых
помещений к поставленной задаче.
Чтобы достичь компромисса между качеством и гибкостью
решений с одной стороны и размером капитальных и эксплуатационных
затрат с другой стороны, абсолютно необходимо открытое
сотрудничество между проектировщиком, поставщиком и пользователем
чистого помещения.
4.3 Установки с рециркуляцией воздуха в помещении
Если требуется защита чистым воздухом только для малой зоны,
например, для исследовательской лаборатории, то простое, гибкое
и экономически эффективное решение может быть достигнуто за счет
применения чистых рабочих мест (рис. 4.1). Такого рода рабочие зоны
являются автономными установками, включаемыми в сеть и
использующими воздух самого помещения.
Таким образом, они не зависят от общей системы
кондиционирования воздуха. Управление температурой и относительной
влажностью остается за системой кондиционирования воздуха.

130
НЕРА фильтр
Вентилятор
J^
Чистый
воздух
Рабочая поверхность
Предфильтр
^ ^^ Приток
воздуха
//>////////////
Рис. 4.1 Чистое рабочее
место с горизонтальным
вытесняющим потоком [3]
Глава 4
Другим примером устройств
с рециркуляцией воздуха, такжв^
называемых установками чистигщ
воздуха, являются ограниченные t^o*
странства с чистым воздухом или
камеры чистого воздуха (рис. 4.2)
Чистые рабочие зоны или дру-J
гие устройства такого рода целе-J
сообразно использовать в случа
когда нужна защита очень orpai
ченного пространства. Плотна
установка таких устройств в однс
помещении нежелательна: мог>
возникнуть трудности с регулиро-:
ванием температуры и влажности
уровень шума также может вый1
за допустимые пределы.
~>
"Л
1
ЩЛЛАЛЛЛААЛАЛЛААЛЛЛЛААЛУ
^-))
77777^777777777777777777777777777777777777777777777777/
13
¦¦ \§ И*
Рис. 4.2 Чистая камера для асептического наполнения
лекарственными средствами
1 — приток воздуха из внешнего помеш,ения; 2 — предварительный
воздушный фильтр; 3 — охладитель воздуха; 4 — нагреватель воздуха; 5 — приточный
вентилятор; 6 — потолок с НЕРА фильтрами; 7 — рабочее помещение;
8 — вытяжка воздуха к усяановке кондиционирования; 9 — утечка воздуха
в воздушный 1Ш1Юз; 10 — воздушный шлюз; 11 — вытяжка воздуха из
воздушного шлюза; 12 — вытяжной вентилятор; 13 — вытяжка воздуха обратно
во внешнее помещение [3]

'стемы подготовки воздуха для чистых помещений
131
Как только будет достигнут этот предел, решение задачи
;еспечения чистоты воздуха следует возложить и на центральную
[стему кондиционирования воздуха.
4.4 Интегрированные системы коцциционирования
воздуха для чистых помещений с неоднонаправленным
(турбулентным) потоком
Такие системы сочетают циркуляцию воздуха и подачу наружного
)здуха в общем контуре. Если используется неоднонаправленный
урбулентный) поток воздуха, то финишная ступень с НЕРА фильт-
1МИ просто добавляется к системе снабжения воздухом, который
вдается прямо в распределители воздуха, где НЕРА фильтр и диф-
узор объединены в одном корпусе.
На рис. 4.3 показан принцип построения системы вентиляции
кондиционирования с рециркуляцией.
20 2
к Т
17
п
21 I -> 22
3 5 6 7 8 9 11 12
РЩ14
i"
Л
ШЩи
?
|iwi|i4
i'
'ис. 4.3 Система вентиляции и кондиционирования с рециркуля-
ией воздуха
— кондиционер; 2 — наружный воздух; 3 — заслонка наружного воздуха;
~ предварительный нагреватель; 5 — первая ступень фильтрации; 6 — охла-
итель воздуха; 7 — сепаратор капель; 8 — нагреватель воздуха; 9 — паровой
влажнитель; 10 — приточный вентшштор; 11 — шумоглушитель; 12 — вторая
гупень фильтрации; 13 — приточный воздуховод; 14 — НЕРА фильтры
распределители воздуха; 15 — помещения; 16 — вытяжная решетка;
7 — вытяжной воздуховод; 18 — вытяжной вентилятор; 19 — заслонка
ыт5гжного воздуха; 20 — выход воздуха в атмосферу; 21 — заслонка рецирку-
яционного воздуха; 22 — рециркуляционный воздух [4]

132
Глава 4
Допускается обслуживать одним и тем же кондиционером только
помещения сходного назначения, чтобы свести до минимума риск
перекрестных загрязнений.
В случаях, когда используется несколько отдельных
кондиционеров (рис. 4.4), целесообразно предусмотреть специальный
кондиционер для подготовки наружного воздуха (центральный кондиционер).
31
27 28 30
Рис. 4.4 Система вентиляции и кондиционирования с рециркуляцией
воздуха (подготовка наружного воздуха в центральном кондиционере)
1 — центральный коцциционер; 2 — наружный воздух; 3 — заслонка
наружного воздуха; 4 — первая ступень фильтрации; 5 — предварительный
нагреватель; 6 — охлацитель воздуха; 7 — сепаратор капель; 8 — нагреватель воздуха;
9 — паровой увлажнитель; 10 — вентилятор; И — вторая ступень фильтрации;
12 — приточный воздуховод от центрального кондиционера; 13 —
кондиционер-доводчик (14 — первая ступень фильтрахши; 15 — вторичный охладитель
воздуха; 16 — вторичный нагреватель воздуха; 17 — вентилятор приточного
воздуха; 18 — шумоглушитель; 19 — вторая ступень фильтрации); 20 —
приточный воздуховод; 21 — НЕРА фильтры и распределители воздуха;
22 — помещения; 23 — технологическое оборудование с НЕРА фильтрами;
24 — воздуховод рециркуляционного воздуха; 25 — вытяжной воздуховод от
оборудования; 26 — вытяжная установка; 27 — первая ступень фильтрации
вытяжного воздуха; 28 — вторая ступень фильтрации вытяжного воздуха;
29 — вентилятор вытяжного воздуха; 30 — заслонка вытяжного воздуха;
31 — выход вытяжного воздуха в атмосферу [4]

Системы подготовки воздуха для чистых помещений 133
Этот кондиционер обеспечивает необходимыми количествами
наружного воздуха вторичные кондиционеры
(кондиционеры-доводчики), в которых он смешивается с рециркуляционным воздухом.
Каждый из этих вторичных кондиционеров обслуживает отдельные
зоны здания, состоящие из помещений, которые могут использовать
один и тот же воздух.
На рис. 4.4 показано, как можно предотвратить вредный эффект
для наружной среды, обусловленный высокоактивными или
токсичными загрязнениями от технологического процесса.
Предусматривается отдельная вытяжка в атмосферу после
надлежащей очистки воздуха путем:
• фильтрации воздуха для аэрозолей, содержащих опасные
частицы или микроорганизмы;
• или удаления газообразных загрязнений.
Рециркуляция воздуха является наиболее эффективным
подходом с точки зренр1я экономии энергии. Однако, если риск
перекрестных загрязнений велик даже при использовании НЕРА фильтров,
то рециркуляцию применять нельзя, и система вентиляции и
кондиционирования должна работать полностью на наружном воздухе.
На рис. 4.5 показана система вентиляции и
кондиционирования, использующая 100% наружного воздуха.
Чтобы сократить расходы на подогрев и охлаждение, организуется
обмен энергией между наружным и вытяжным воздухом за счет
теплообменников, имеющих контур вода/гликоль. Таким образом,
в зимний сезон наружный воздух нагревается энергией, отдаваемой
вытяжным воздухом. В летние дни наружный воздух охлаждается
вытяжным воздухом.
Рис. 4.5 также показывает, как можно обеспечить и поддерживать
перепад давления между помещениями. Например, это делается
путем установки в приточных воздуховодах клапанов постоянного
(установленного) расхода воздуха; в вытяжных воздуховодах —
клапанов переменного (регулируемого) расхода воздуха.
4.5 Интегрированные системы кондиционирования воздуха
для чистых помещений е однонаправленным потоком
Если используется однонаправленный поток или вытесняющий
поток, следует принять во внимание необходимый расход воздуха на
1 м^ площади пола. При этом нужно поставить цель достичь
максимальной защиты с минимальными усилиями как в техническом, так
и в финансовом смысле. Не существует пределов для творчества
и изобретательности при проектировании систем защиты с
однонаправленным потоком воздуха. Однако можно выделить три основных
принципа защиты: местную, линейную, зонную [5].

434
f.iC'mJ
Рис, 4J Система вентиляции и кондиционирования, использующая
100% наружного воздуха
I — кошшионер приточного воздуха; 2 — наружный воздух; 3 — заслонка
наружного воздуха; 4 — первая ступень фильтрации; 5 — шумоглушнте)*^;
6 -* теплообменник; 7 — охладитель воздуха; 8 -^ сепаратор капель; 9 —
нагреватель воздуха; 10 — паровой увлажнитель; il — вентилятор приточного
воздуха; 12 — вторая ступень фильтрации; 13 ^ приточный воздуховод;
14 -" клапан с установленным расходом воздуха; 15-— НЕРА фильтры и
распределители воздуха; 16 — Номешения; 17 — icrtartaH с регулируемым
расходом воздуха; 18—- вытяжной воздуховод; 19 — кондиционер вытяжного
воздуха; 1 ~ фильтр вытяжного воздуха; 21 — вентилятор вытяжного воздухй;"
22 — заслонка вытяжного воздуха; 23 -^ выход вытяжного воздуха в атмосферу;
24 — котур циркуляции воды/гликоля для теплообмена Щ
Метит зтщита -:
Местна^ защита используется, если требуется защитить одно-
напранленным потоком чистого воздуха ограниченные зоны.
В качеств© примера на рис. 4,6 показана операционная, в которой
однонаправленный поток подается только-в зону, операции.
На рйс. 4.7 показаны три варианта местной зашиты:
«рабочая зона, защищенная своболйым, ничем не ограни-?
: чешым воздушным потоком;
. " рабочая зона^-отделенная от окружающей среды занавесями или
¦; ^ стенами, не доходяшимн до пола;
• работая зона, полностью встроенная в оборудование.

Системы подготовки воздуха для чистых помещений
135
Там, где это возможно, следует физически отделять критические
зоны от их окружения. Этим достигается четкое разделение зоны
критических процессов от менее чистого окруженР1я очень эффективным
аэродинамическим барьером [6]. Более того, это обеспечивает четкое
разделение между персоналом и процессом: оператор наблюдает
за процессом снаружи и вмешивается в него только в случае
необходимости.
^ Ў
7 8 9
Ў 10
Рис. 4.6 Операционная с однонаправленным потоком воздуха (с
согласия фирмы Zellweger Luwa Ltd, Uster, Швейцария)
1 — кондиционер; 2 — наружный воздух; 3 — первая стадия фильтрации;
4 — охладитель воздуха; 5 — нагреватель воздуха; 6 — паровой увлажнитель;
7 — приточный вентилятор; 8 — шумоглушитель; 9 — вторая стадия
фильтрации; 10 — приточный воздуховод; 11 — камера статического давления;
12 — НЕРА фильтр как третья ступень фильтрации; 13 — поступление
воздуха в операционную через распределитель с двойной сеткой,
обеспечивающий ламинарность потока; 14 — операционная; 15 — вытяжная решетка;
16 — вытяжной воздуховод; 17 — вытяжной вентилятор; 18 — выход воздуха
наружу; 17 — рециркуляционный воздух
Независимо от того, предусмотрены такие разделительные
элементы или нет, однонаправленный поток после прохождения

Ш6
Гл'^ва\4^
зг-''-иг:,ае1^10й зояы будет, распрастранятвся в периферийные пшпп
пом-гшенкя^ Вё \тогкч случгэх этого вгэлне доЛаточно, чтобы 0О/ь
дер:"'твать в-нттктребуслгыи урогень чистоты воздуха. Это-ценный liiar
в проаесс унрошейкя схёчы зашяты и снштжний затрат.
Рис. 4.7 Три варианта местной защиты'
1 — кондиционер; 2 — приток наружного воздуха; 3 — заслонка наружногс».
воздуха; 4 — предварительный нагреватель; 5 — первая ступень фильтрацииг"
6 — охладитель воздуха; 7 — нагреватель воздуха; 8 — паровой увлажнитель;
9 — приточный вентилятор; 10 — шумоглушитель; 11 — вторая ступень фильт->
рации; 12 — приточный воздуховод; 13 — ПЕРА фильтр как третья стутгень
фильтрации; 14 — рабочая зона^ защищенная однонаправленным потоком
воздуха; 15 — зоны помещения с турбулентным потоком воздуха; 16 —
занавес или перегородка; 17 — распределение воздуха, встроенное в обору^
дование; 18 — вытяжка воздуха из.оборудования; 19 — вытяжка воздуха
из помещения; 20 — вытяжной вйздуховод; 21 — вытяжной вентилятор*
22 — заслонка вытяжного воздуха; 23 — вькод воздуха наружу
Направление потока (вертикальное, горизонтальное или даже
наклонное) зависит от геометрии зашишаемого объекта, нали,чия\
источнйков тетша, влияние которых нужно нейтрализовать, и
манипуляций, выполняемых в течение процесса.
Местная защита с низким, расходом воздуха на циркуляцию —
несомненно наиболее экономичная схема защиты с использованием

Системы подготовки воздуха для чистых помещений
137
однонаправленного потока воздуха, как в плане капитальных, так
и в плане эксплуатационных затрат.
Изолирующая технология, которая рассмотрена в главе 5,
является предельным случаем местной защиты.
Линейная защита
Линейная защита используется там, где необходим
однонаправленный поток воздуха для нескольких соседних рабочих мест. Этот
принцип используется, например, в чистых туннелях, широко
применяемых в электронной промышленности.
На рис. 4.8 показано несколько вариантов туннельных линий.
^1
П
:^х
П—:
I
лп
6
Рис. 4.8 Три варианта туннельных линий, различающихся степенью
защиты окружающей среды чистым воздухом
1 — приток наружного воздуха; 2 — кондиционер наружного воздуха;
3 — камера смешивания; 4 — кондиционер рециркуляционного воздуха;
5 — камера статического давления; 6 — рабочая зона с пониженным уровнем
чистоты в окружающей зоне; 7 — зона обслуживания; 8 — рабочая зона
с одинаковой чистотой воздуха в технологической и окружающей зонах;
9 — вытяжной воздуховод; 10 — вытяжной вентилятор воздуха от
технологических зон; 11 — газопромыватель для очистки воздуха от технологических
зон с высоким уровнем загрязнения; 12 — выход воздуха с низким
содержанием загрязнений

438
Глс^^ 4
Полная защита* чисть»^ возд^'хом ,обесггнивается в зонах вС"-[
Ю1ассов чистоты, где-расположен^, технологическое оборудЬвпггттг.
Уровень зашиты может быть иногда снижен в большей или генйт-г-л
степени во вспомогательных зонах. -Рециркуляционный воздух #¦:»-
дается в зону обслуживания, из которой, по возможности^ npcf^ij-
дится максимум работ по техническому обслуйиванию.
Всочетании с подачей ультрачистого воздуха в критинеские зоны,
это позволяет уменьшить объем циркулирующего возд\'ха и сОкра-р-гп*
эксплуатационные затраты.
Зошиам защита
Не всегда можно организовать рабочие места так, чтобы обес-^
печить местную или линейную защиту. В laKifx случаях используетст
зонная защита. На рис. 4.9 показан разрез ыеха по производству
пластин в микроэлектронике [7|.
Огромный объем, окружающий узкий слой ультрачистого п^э-
изводствейного пространства, характерен для зданий этого рода. Его
называют еще "ballroom" — "танцевальный зал". Строго говоря, щи.
здания являются огромными машинами циркуляции воздуха, где
полезное пространство часто не превышает 10% общего объема здания.
Рис. 4.9 Характерный пример чистой зоны типа "ballroonf': обработка
пластин в электронной промышленности [71
4.6 Оценка'риска в.системаж иодаоч^вкм щоздужа
Цель чистых помещений — создать благоприятные условия для
технологического процесса, продукции и персонала путем контроля
аэрозольных загрязнений (частиц и микроорганизмов).

Системы подготовки воздуха для чистых помещений 139
В то же время системы подготовки воздуха следует рассматривать
с точки зрения возможного риска, поскольку они могут:
• распространять загрязнения, содержащиеся в наружном
воздухе, по всему зданию;
• способствовать перекрестному загрязнению аэрозольными
частицами из помещения в помещение;
• создавать из-за наличия охладителей и увлажнителей воздуха
благоприятные условия для размноженр1я микроорганизмов, с
последующим их попаданием в поток приточного воздуха.
Следует учитывать и опасность непредусмотренной
инфильтрации воздуха внутрь здания через неплотности, которая не связана
непосредственно с работой вентиляции.
К опасным микроорганизмам, проникающим с наружным
воздухом, и появление которых связано с системами вентиляции
и кондиционирования, относятся [4, 8]:
» Clostridium tetani, вызывающие столбняк и попадающих с
ветром или тепловым потоком воздуха от земли садов и
сельскохозяйственных полей, и представляющие особую опасность для систем
кондиционирования воздуха в больницах;
• legionella pneumophila, вызывающие болезнь легионеров и
способную развиваться и размножаться в воде и на влажных поверхностях
вокруг воздухоохладителей;
• плесени, образующиеся при разложении органических веществ;
Распространенным явлением стало загрязнение влажных
поверхностей оборудования подготовки воздуха микроорганизмами рода
pseudomonas, способных размножаться в окружающей среде и
попадать в поток приточного воздуха.
4.7 Уменьшение риска
Знать о возможном риске — это первый щаг в том, чтобы
предупредить его. Стратегия борьбы с каждым видом опасности
должна предусматривать хотя бы два эффективных метода борьбы.
Риск проникания биозагрязнений с наружным воздухом
зависит, в основном, от [4]:
• высоты расположения воздухозаборных рещеток от земли или
плоских крыш, расстояния от источников биозагрязнений с учетом
преобладающего направления ветра;
• надлежащей фильтрации воздуха.
Риск биозагрязнений, связанных с влажными элементами
оборудования подготовки воздуха, можно уменьпшть за счет:
• эффективного дренажа воды, конденсируемой из потока воздуха;

146 , _ , _ Глс.
hi
• установки «Сепараторов капе;.ь посе -возд;, ^ooxлaд:Jтeлeй;
• отказа от,уи,щ,!^1Лте;1е,й, раЗотаюишх на ьринципе раепыяеда1я
воды или, по крайней мере, дезинфекции используемой водь!
улътрафиолетоьы].! излучением;
»надле"„сашей фильтрацией воздуха после всех истонникоа
микроорганизмов. [
Риск перекрестных загрязнений зависит, в основном, от:
• специализации помещений по критическим этапам производи,
сгва с yчeтo^f опасности как. вьщеления частий, так и их осажденнЯ'^^
® сведения к минимуму распространения частиц за счет
принципа физического разделения (полного или частичного) или за сч&т
вытяжек -в зоне критических источников частиц;
• предотвращения распространения частиц в соседние
помещения за счет перепада давления;
® НЕРА фильтрации рециркулядионного воздуха или, особенно,
в критических случаях, использования в системе веитиляции и~кон-
" диннонирования 100% наружного воздуха.
Риск непредусмотренной инфильтрации воздуха можно
уменьшить за счет:
• применения принципа "помещение в помещении"',
•поддержания положительного перепада даниения в помещении'
(ограничиваться только поддержанием перепада давления недос*
таточно, особенно при повышенном давлении ветра, действуюшс|Й
на здание). '" ""^^
- • • • 4.8 Проежтйрование систе'мн койтрйля
'} .'; ':_'..-. окружающей среды
Экспжушттщоитые требттия
В соответствии с международным стагщартом- ИСО 14644-4 (ГОСТ
Р ИСО 14644-4) f9] при проектировании систем контроля
окружающей среды нужно принимать во внимание:
® прилятый принцип контроля загрязнений;
• требования к качеству продукцш-t;
• капитальные и эксплуатационные затраты, рассчитанные,
предпочтительно, для всего цикла жизни, системы;
• экономию энергии и охрану окружающей среды;
® безопасность и комфорт персонала;
® потребности или ограничения, обусловленные спецификой
оборудования, и про.цесс-ов;
• надежность системы, удобство ее эксплуатации и обслуживания;
• и, где необходимо, требования надзорных органов.

Системы подготовки воздуха для чистых помещений 141
Должны соблюдаться температурные условия, уровни
освещенности и допустимый уровень механической вибрации в соответствии
с требованиями технологии.
Следует уделять необходимое внимание обеспечению комфорта
операторов, которые выполняют точную работу и от которых
требуется высокая сосредоточенность и внимание. В руководстве VDI2083,
часть 5, Германия, [10] приведены данные по оптимизации
температуры в помещениях в зависимости от тепловых характеристик одежды
и физической активности персонала.
Уровень звукового давления не должен превышать:
• 62 дБ (А) при нормальных условиях;
• 57 дБ (А), когда требуется особый уровень сосредоточенности
и внимания от персонала.
Указанные пределы не применяются, если уровень шума в
окружающей среде, по крайней мере, на 8 дБ (А) ниже указанных
значений.
В борьбе за экономию
Даже если принять все меры по сведению расхода воздуха к ми-
HHMj*iy на этапе разработки концепции чистого помещения, все равно
затраты на обеспечение воздухом оказывается высокими по
сравнению с обычными системами кондиционирования. Следовательно,
нужно стремиться к максимальной экономии за счет рециркуляции
воздуха. Наиболее важный вклад, который можно сделать на этом
этапе, — это минимизация количества забираемого наружного воздуха
и, таким образом, з^еличение до максимума доли
рециркуляционного воздуха. Наружный воздух несет с собой не только большое
количество частиц и микроорганизмов, которые должны быть
задержаны фильтрами. Он требует также больших затрат энергии на
подогрев и охлаждение, увлажнение и осушение.
Доведение доли рециркуляционного воздуха до максимума не только
экономит энергию. Оно значительно увеличивает срок службы
финишных фильтров. По этим причинам во многих чистых помещениях
количество наружного воздуха строго ограничено требованием
компенсации выбросов и потерь воздуха в технологическом процессе
и утечек воздуха, вызываемых избыточным давлением.
На рис. 4.3, 4.6 и 4.7 показаны примеры простых систем
циркуляции воздуха. Наружный воздух смешивается с рециркуляционным
воздухом у входа в кондиционер. Сравнимое количество воздуха
удаляется в атмосферу вытяжной установкой. В случае "чистогГ
операционной (рис. 4.6) главной задачей вытяжки является
уменьшение концентрации анестезиологических газов, выделяющихся
во время операции.

142 Глава 4
Более сложная система вентиляции и кондиционирования
показана на рис. 4.5 и 4.8. Здесь подготоввса наружного воздуха выполняется
специальными кондиционерами. Затем он смешивается с удаляемым
воздухом из чистого помещения в камере смешения. В этом случае
кондиционер подготовки наружного воздуха содержит все
необходимые секции для подогрева и охлаждения, увлажнения и осушения.
Тепловые расчеты должны показать, 1сакие возможности по подогреву
и охлаждению следует предусмотреть в рециркуляционных
кондиционерах. Как правило, они могут быть очень простыми. В приведенном
примере (рис. 4.8) следует предусмотреть только некоторые
мощности по охлаждению, помимо воздушных фильтров, вентилятора
и шумоглушителя.
Вытяжной воздух разделяется на две фракции:
• фракция с низким содержанием загрязнений, которую можно
удалить непосредственно в атмосферу;
•фракция, содержащая опасные, токсичные или вызывающие
коррозию газообразные загрязнения, которые должны пройти
очистку до удаления в атмосферу.
Если в вытяжном воздухе находятся активные или токсичные
частицы, то необходима его НЕРА фильтрация. То же относится
и к случаю, когда есть риск нахождения в воздухе опасных
микроорганизмов: в некоторых случаях может потребоваться даже двойная
НЕРА фильтрация удаляемого воздуха.
Модули фильтр-вентилятор
Во многих случаях можно еще больше упростить систему
рециркуляции воздуха путем применения модулей фильтр-вентилятор,
содержащих в одном корпусе вентилятор, средства шумоглушения
и НЕРА или ULPA фильтры. Эти модули могут устанавливаться
непосредственно в потолочную решетку чистого помещения так же,
как и монтируемые в структуру потолка фильтры (рис. 4.8 и 4.9).
Система циркуляции воздуха в чистом помещении с модулями
фильтр-вентилятор, показана на рис. 4.10. В ней вытяжной воздух
свободно движется и смешивается с прошедшим подготовку наружным
воздухом. Благодаря этому система не только проста, но и
экономична, поскольку воздуховоды нужны только для удаляемого воздуха.
4.9 Ковдиционеры для чистых помещений
Кондиционеры, используемые в чистых помещениях, не
отличаются, в основном, от тех, которые применяются в обычных
конвекционных системах кондиционирования воздуха. Особое внимание.

Системы подготовки воздуха для чистых помещений
143
однако, нужно уделить нежелательным эффектам, вызываемым
частицами и микроорганизмами, которые приносятся наружным
воздухом, и генерации частиц в самом кондиционере, например, из-за
трения. Кроме того, микроорганизмы могут встретить благоприятные
условия для размножения во влажных элементах кондиционера и
затем уноситься потоком воздуха [8].
Рис. 4.10 Система циркуляции воздуха с модулями
фильтр-вентилятор и свободным движением вытяжного воздуха
1 — приток наружного воздуха; 2 — кондиционер наружного воздуха;
3 — камера статического давления со смешиванием; 4 — модули фильтр-
вентилятор; 5 — рабочая зона; 6 — зоны обслуживания со свободным
движением вытяжного воздуха; 7 — вытяжной воздуховод технологического
воздуха; 8 — вытяжной вентилятор технологического воздуха; 9 — выход
технологического воздуха в атмосферу
К сожалению, нельзя полностью исключить наличие влаги в
кондиционере. В летнее время охладитель воздуха может часто
использоваться как осушитель. Другим фактором рисвса является повышение
влажности воздуха в зимних условиях. Водяные увлажнители, часто
применяемые в конвекционных системах кондиционирования, не
пригодны для использования в чистых помещениях. Вместо них
должны использоваться альтернативные способы увлажнения,
например, паровые увлажнители. Третьей зоной риска, где может появиться
конденсат и, следовательно, рост микроорганизмов, являются места
с дефектами изоляции. Поэтому следует выявлять источники
микробного загрязнения и зоны роста микроорганизмов и принять нсгю <о-
димые профилактические и корректирующие меры, чтобы дсржат^
их под контролем. Детальные рекомендации по проектированию
систем вентиляции и кондиционирования воздуха, с точки зрения

^]Ц4 Рлтяа 4
микробгагогйи; даны в Швейдареком руководстве по системам
кондиционирования воздуха в больницах-еР I]. Естб смысл принимать
эти рекомендации во внимание для всех сиСтей чистых помещений,
где су'иествует риск микробного загрязнения.
В соответствии с этим руководстввм кондиционер должен tTMCTb
двойные стены с гладкими, непроницаемыми и неповрежаеттттъпии
внутренними поверхностями, препятствующими накоплению n!,irm
и приспособленньгми к,очистке и дез1-шфёк1ши, если это н-зобходимо.
Охладители воздда и места сбора конденсата должны-быть ycT_i;i
чивыми к,коррозии. Нужно предусмотреть систему эффекти?1:г>,'и
разделения капель и дренажа конденсата,
В паррвых увлажнителях рекомендуется использовать демине-
радизованную воду, не содержащую токсичных антикоррозионры.ч
веществ. Для того, чтобы избежать конденсации рассеиваемогр;дара
после его попадания в поток воздуха, следует предусмотреть равко-
мерное распределение пара и достаточное пространство для выпарл-
ван11я так, чтобы капли не попадали на функциональные элементы
кондиционера, расположенные дальше по ходу потока воздуха. Трубы
для пара и конденсата должны быть снабжены надежным дренажем.
Следует предусмотреть систему регулирования, обеспечиваю11|у1и
чтобы относительная влажность потока воздуха после увлажнителя
бьгаа ниже 85%. Должны быть предусмотрены возможность для хор'^-
шего обзора установки снаружи и освещение для целей контрбяя.
Решающим барьером для распространения частиц и микрор(5г4-
низмов являются воздушные фильтры. Как показано в разделе 3,9,
для чистых помещений характерна трехступенчатая система филад-
рации. Каждая из этих ступеней решает специфическую задачу:
«• первая ступень защищает внутренние элементы кондиционера
от загрязненвя; она должна устанавливаться непосредственнр
после предварительного нагревателя (заШищающего от мороза);
«вторая- ступень фильтрации обеспечивает чистоту приточных
воздуховодов от загрязнения; она располагается как последний
элемент кондиционера*
.": * третья ступень - НЕРА и ULPA фильтрация, обеспечивает
• { чистоту приточного воздуха в чистое помещение: эти
финишные фильтры устанаштиваются в точке посгупления прш-очного
"'"'' воздуха в чистое помещение. ^"1
Следует защищать от загрязнений не только приточные, но
и вытяжные воздуховоды. Это доститается просто — за счет установки
фильтров в вытяжные решетки. '.•, '"\ ;••-!.,-

Системы подготовки воздуха для чистых помещений 145
4.10 Дальнейшее снижение расхода энергии
В дополнение к рассмотренным выше методам ограничения
расхода воздуха и сведения до минимума доли наружного воздуха,
существует большое число способов снижения расхода энергии и
расходов на эксплуатацию чистых помещений.
Особенно хорошие результаты дает комбинация следующих
приемов [5]:
•варьирование пропорции между наружным и рециркулирую-
щим воздухом, чтобы снизить потребность в принудительном
охлаждении за счет использования принципа свободного
охлаждения;
• использование отводимого тепла для целей подогрева;
• использование тепла вытяжного воздуха;
• минимальное увлажнение воздуха;
• стремление избежать неоправданно жестких требований к
допустимым пределам изменения температуры и важности;
•уменьшение расхода воздуха, а также энергии на подогрев
и охлаждение за пределами рабочего времени;
• определение четких и исчерпывающих критериев для выбора
элементов системы; например, следует отдавать предпочтение
высокоэффективным вентиляторам, воздушным фильтрам
с низким перепадом давления и теплообменникам,
эффективным с точки зрения аэродинамики.
Дальнейшие результаты в экономии могут быть достигнуты
за счет применения современных автоматических систем контроля
и управления работой оборудования.
Перед тем, как принять решение о применении какого-либо
из этих методов, следует критически оценить их эффективность
с учетом индивидуальных особенностей. Применение метода имеет
смысл только в том случае, если он дает весомый возврат
вложенных средств.
Снижение расхода воздуха в нерабочие часы, например, на 50%
относительно номинального значения, является наиболее
эффективным средством экономии энергии при незначительных
дополнительных вложениях. Чтобы обеспечить непрерывную защиту от
инфильтрации загрязнений в чистую зону в этот период, следует
поддерживать перепад давления между рабочими помещениями на
обычном уровне. Снижение расхода воздуха не должно нарушать
потоков воздуха.

J'f6 i yJU
4.11 HjitscicrMfsja'— Mj.4itu.i'eo^3itmLi4is.^e
Стоимость систем чистых, помещений ваг1ьируется в широк
диапазоне: чем выше уровень-чистоты, тем дороже, чиетое' помеи
ние. Широки!! диапазон етоиморти открывает большие возможнс
для технического творчества. Чтобы дать оптимальное pcuieit
проектировщик должен детально проработать разные варкаттты и ;
рошо знать предъявляемые требования и критерии» Последовг
систематическое обдул1Ывание и точный >'чет всех cneijf№ui4ec(i
факторов, определяемых назначением помещения, тщг.тпьный
анализ всех требований заказчика, а значит и склада v'szll-hwh.
забот и приоритетов пользователей чистою помещения ¦- эг' i гмле
важные и необходимые условия. В условиях жесткой конкур 3Hzz„i т о. i ь-
ко ароект, дающий лучшее соотношение между эффектив;,1ос1ьк)
и функциональной безопасностью, с одной стороны, и капиг;пь
ными и эксплуатационными затратами ~ с другой, или, Hiij.iMn
словами, лучшее соотношение между показателями назначения и
затратами, получит предпочтение со стороны покупателя.
Литература к главе 4
!. The niles governing medicinal products in the European, Union.j^'oi. 4:
Good manufacturing practices — Medicinal products for human' na^
veterinary use. Office for Official Publications of the Еиг»реаЙ|
Communities, Luxembourg (1998) — Правила производстю лскар-:
ственных средств Европейского Союза (GMP ЕС).
2. Guideh'ne on sterile drag products produced by aseptic processing; Food.
and Drug Administration. Rockville, MD/USA (June 1987, reprijited;
June 1991).
3. Schicht H.H,- Reinraumtechnik (Cleanroom technology). Chapter 2.1.3.3
in Sucker E,, Fuchs P., Speiser P. (editors): Pharmazeutischc
Technologic. Georg Thieme Verlag, Stuttgart (1991).
4. Schicht H.H.: Heating, ventilating and air conditioning (HVA<^)
requirements and design concepts for facilities manufacturing non^slerile
dosage forms. Swiss Pharma 23 (2001) 7-8, p. 5-11.
5. Schicht H.H.: Cost-efficiency and energy-saving concepts for cleanrooms-
In: White W. (editor): Cleanroom design, l*"" edition. John Wile;/ &
Sons, Chichester (1999). : ..., . .. ., ^- ,- ,

j f^riifMbt подгрАовки воздуха для чистых помещений ^ 147
I g LfufiSQvist В., Mieinmuller В.: Clean room -design — Minimizing
co^tairination through proper design. 1г1!ефЬапп Press, Buffalo Grove
iL/USAtl997).
7 Luscuers Bi G.: The MOS-3 wafer fab production facility. Swiss
Contamlnattqn Cdctfoi 3 (1990) 4а^ p. 169-171-
8, Sctfcht Н.Б.: Die Klimaanlage als Streuquelle von Mikroorganismen
(Tfcf' sir-conditioning system as diffusion source of microoiganisms).
Tecfchische Rundschau Sulzer 53 (1971) 3, p. 201-207. _;,
9. T30 К644-4: Qeanrooms and associated controlled environments —
Part 4: Design, construction and start-up (April 1999) — ГОСТ
P MCO 14644-4 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды — 4асть 4. Проектирование, строительство и ввод
г- эксплуатацию.
iu. Guideline VDI2083 Part 5: Cleanroom technology — Thermal comfort.
Beutli Vertag, Berlin, (February 1996).
Mi- Richtlinien flir Ban, Betrieb und Uberwachung von raumlufttechnischen
Aniagen in Spitalern (Guideline for construction, operation and
I monitoring of air conditioning systems in hospitals). Schriftenreihe des
¦: SKI Band 35, Schweizerisches Institut fur Gesundheits — und
Krankenhauswesen, Aarau/Switzerland (1987).

148
Глава. S\ j
ИЗОДИРУЮПРЯ ТЕМЮЛОГИЯ :
:. ¦¦ .g АСЕ! "ГкЛЙСКСМ 1 JwM3. С CTBEi НОВЫЙ '
Р?БЖЖ В^ОЩСПЕЧЕНЯИ CTEPHUIbH©GTif
Д'Р Гат К, ПШт
Компания Dn Ham Schkht AG Coniaminatian ^
Control ¦ Consulting, ШвейЦщця ¦
5.1 В щ^шре внимания — изолщюры _;
Изолятором называется "локальное контролируемое пространствам
ограниченное оболочкой, с целью изоляции внутренней среды от наруж--'
ной таким образом^ чтобы Перенос потенциальных загрязнений из одной
среды в другую был сведен до минимума или исключен". ,
Изолятор может использоваться с высокой степенью
безопасности для зашиты процесса от риска проникания загрязнений извне,
например, от людей. Он также может использоваться для защиты
операторов от риска здоровью, вызываемого вредными или токсич^
ными продуктами, используемыми внутри изолятора, обеспечивая
высокую степень безопасности.
Безусловно, изоляторы не являются новым решением в техник^:
чистых помешений. Они более 50 лет используются для обеспечения
безопасной работы с радиоактивными материалами. За это время они
распространились и на другие сферы, такие как интенсивная терапщ-';
или содержание лабораторных животных, не имеющих патогенньй1'|
микроорганизмов.
Но лишь недавно изоляторы вернулись в главное русло технологии,
контроля загрязнений. М-иниокружения, которые широко использу-.;-
ются в современной электронной промышленности, в значительнд1Й
степени могут быть отнесены к изоляторам. Изоляторы также нашлш
широкое применение в фармацевтической промышленности.
Например, они приходят на смену традиционной технике чистых
помещений в асептическом производстве лекарственных средств
и при работе с цитостатическими материалами, например,
субстанциями, подавляющими рост клеток, которые используются при
лечении онкологических заболеваний или трансплантации.
5.2 Обеспечение стерильиости — цели и результаты ,.
Лекарственное средство считается стерильным, если из мил-""-
Лиона единиц лекарственного средства в первичной упаковке заг-.;

Изолирующая технология в асептическом производстве 149
рязненной окажется не более одной единицы [1]. Это требование,
т.е. значение уровня обеспечения стерильности (Sterility Assurance
Level — SAL), равное, по крайней мере, 10*, естественно достигается
финишной стерилизацией.
А какой уровень обеспечения стерильности может быть
достигнут при асептическом производстве?
Современный подход к этому вопросу отражен в приложении 1
к Правилам GMP Европейского Союза [2] и международном
стандарте ИСО 13408-1 (ГОСТ Р ИСО 13408-1) [3]. Для целей валидации
процессов следует проводить имитацию операций асептического
наполнения, например, с помощью наполнения питательными
средами, так называемыми media Jills.
Допустимым пределом считается микробное загрязнение одной
единицы первичной упаковки из 1000, и это должно быть доказано
с верхним доверительным пределом 95%. Это соответствует уровню
обеспечения стерильности 10"^ — значению, которое в 1000 раз
больше уровня обеспечения стерильности для продуктов, подлежащих
финишной стерилизации.
Уровень обеспечения стерильности SAL для асептического
производства, равный 10"^ [4], также признается американской
Администрацией по пищевым и лекарственным средствам FDA, хотя и неохотно.
Такое сдержанное отношение обусловлено тем, что этот орган требует,
чтобы продукт соответствовал уровню стерильности, достигнутому
при финишной стерилизации, где это только возможно [5]. Следует
иметь в виду, что процентная доля парентеральных препаратов, не
подлежащих финишной стерилизации, неуклонно возрастает.
В значительной степени это происходит благодаря з^еличению
числа препаратов на белковой основе. С этим связана необходимость
улучшения методов защиты в асептическом производстве и
тенденция к повышению уровня обеспечения стерильности. Цель очевидна:
нужно достичь того же уровня обеспечения стерильности, который
установлен и для продуктов, подлежащих фршишной стерилизации,
т.е. уровня SAL 10* [6].
Применение изолирующей технологии в производстве
лекарственных средств направлено на достижение этой цели.
5.3 Принципиальные основы изоляторов
Наряду с традиционным свойством чистых помещений —
обеспечением чистоты за счет применения НЕРА фильтров,
изоляторы обладают еще четырьмя качествами, обеспечивающими
безопасность [7-10]:
• разделение процесса и оператора;
• разделение циркуляции воздуха внутри изолятора и вне его;

150
Рис. 5.1 Некоторые основные особенности
изоляторов (с согласия фирмы La Calhene, Vendome,
Франция):
1 — вентилятор; 2 — приточный фильтр; 3 —
вытяжной фильтр; 4 — гибкие стены из поливинилхпо-
рида; 5 — перчатки с рукавами; 6 — полукостюм;
7 — передаточное окно; 8 — внутренний
стерильный объем
• возможность 3^1
фективной бив
логической декон1
таминации и Aaiji
стерилизации вну^
ренних поверхности
изолятора; i
• стерильная П(
редача материал
и других предм(
в изолятор и из
Для того,
бы удовлетворят^
этим требования1«|
изолятор имеей
специальные кою^
структивные решЫ
ния и возможности
(рис. 5.1):
• узлы перчатки*
рукава или
полукостюмы для выполнения операций внутри изолятора без нарушения j
изолирующего барьера; |
• передаточные устройства, обеспечивающие стерильную подачу |
и извлечение материалов; j
•систему вентиляции и фильтрации воздуха, если требуется — ]
с установкой НЕРА фильтров только для приточного воздуха, а иног- |
да — как для приточного, так и для вьггяжного воздуха; '=
• способность поддерживать положительное или отрицательное \
давление, если требуется, или специальные условия, например, "\
пониженную влажность воздуха; \
•материалы, совместимые с требованиями биологической де- |
контаминации внутреннего объема с применением необходимых
стерилизующих средств.
Дополнительной особенностью, может быть, менее интересной
для фармацевтов в настоящее время, является возможность
использования в изоляторе инертной атмосферы, например, азота.
Примерами остроумных решений, необходимых для
практического применения изоляторов, являются герметичные передаточные
устройства с двумя дверями, которые позволяют передавать
стерильные материалы в стерильный изолятор без нарушения стерильности
(рис. 5.2), и процедуры замены поврежденных перчаток без
нарушения герметичности (рис. 5.3).

Изолирующая технология в асептическом производстве
151
1 — приближение
2 — соединение
3 — открывание
Рис. 5.2 Воздухонепроницаемое передаточное устройство с двумя
дверями (с согласия фирмы La Calhene, Vendome, Франция)
Возможны два варианта
построения стенок изолятора:
•принцип мягких стен,
когда оболочка изготавливается
из гибкого прозрачного поли-
винихлорида (ПВХ),
закрепляемых в обычную каркасную
конструкцию;
•принцип жестких стен,
состоящий в комбинации
твердого металлического каркаса
с жесткими вставками внутри
него и прозрачными стенками
из стекла или плексигласа, по
возможности большей площади.
В настоящее время
применение мягких стен ограничено,
в основном, лабораториями.
В изоляторах, защищающих
технологические линии,
применяются жесткие стены
практически без исключения.
Кольцо
Старая
перчатка
Рис. 5.3 Замена перчаток
без нарушения герметичности
{S. Varallyay [10])

152
Глава 5
Рис. 5.4 Пример изолятора с
турбулентным потоком (Z). Meyer [10]):
1 — комнатный воздух; 2 — воздух
после НЕРА фильтров
Рис. 5.5 Пример изолятора с
однонаправленным потоком воздуха
{D. Meyer [101):
1 — комнатный воздух; 2 — воздух после
НЕРА фильтров; 3 — рециркуляционный
воздух; 4 — удаляемый воздух
Что касается
потоков воздуха внутри
изолятора, то возможны
также два пути:
• турбулентный
поток, который благодаря
относительно малой
скорости потока воздуха,
циркулирующего внутри
изолятора, позволяет
построить
исключительно простую систему
(рис. 5.4);
¦ однонаправленный
поток, который требует
более сложной схемы
рециркуляции воздуха
из-за более высоких
требований к кратности
воздухообмена,
определяемых скоростью
потока (рис. 5.5).
Турбулентный поток
более часто применяется
в процессах, когда
продукция изготавливается
партиями.
Однонаправленный поток чаще
применяется в непрерывньк
процессах.
В первом случае,
например, при проведении
тестов на стерильность
ампул или флаконов,
преимущества
изоляторов используются
идеально. Но если
изолятор используется для
защиты непрерывного
процесса, например,

высокопроизводительной линии наполнения,
неизбежны отклонения
от принципа идеального

Изолирующая технология в асептическом производстве
153
изолятора. Он боль-
ше не является
абсолютным
барьером для
загрязнений и служит,
скорее, частичным
барьером.
В случае
наполнения ампул (рис.
5.6) стерильные
ампулы подаются
в изолятор и
выводятся из него
непрерывным
потоком через, так
называемые,
мышиные щели. Бели
ампулы
запаиваются при помощи
газовой горелки,
нужно также непрерывно удалять технологический воздух. Жесткий
принцип разделения рабочей зоны от окружающей среды посредством
непрерывного барьера оказывается нарушенным в этих местах. В этом
случае используется принцип аэродинамического барьера,
выполняющего функцию изоляции внутреннего объема от окружающей среды.
|2 СИз
Рис. 5.6 Изолирующая система,
интегрированная в непрерывный технологический
процесс (D. Meyer [10]):
1 — комнатный воздух; 2 — воздух после НЕРА
фильтров; 3 — удаляемый воздух; 4 — поток
продуктов; 5 — узел регулирования давления
5.4 Нормативные и рекомендательные
документы по изоляторам
Клкие норматтшные требования распространяются на изоляторы,
используемые в фармацевтической промышленности? В этом плане
существуют различные точки зрения по обе стороны Атлантического
океана [5]. Нет ни одного слова об изоляторах в руководствах FDAno
асептическому производству [4]: в каждом отдельном случае
применяется своя философия, по крайней мере, в настоящее время.
Реальная позиция этого ведомства может быть прослежена в руководстве
ISPE, т. 3, [11] и публикациях официальных лиц FDA (например,
Friedman [12]).
В Европе, с другой стороны, изолирующей технологии
посвящен целый раздел приложения 1 к Правилам GMP Европейского
Союза [2]. С другой стороны существует ряд особенностей или
факторов риска, привлекающих внимание органов, отвечающих за
здравоохранение, например:

J54' Глава 4'
~ изоляторы изготавливаются из материалов, в определенной"
степени подверженных повреждениям ил» утечкам воздуха:
•^ процесс пердачи материалов в> изолятор или из него является:
однщ из наиболее значительных факторов риска загрязнений? ,1;
К тому же к изоляторам предъявляются следующие требования:;^
•Изолятор и окружающая среда должны быть построены так,
чтобы было яостигнуто требуемое качество воздуха в соответствую-'
ших зонах.
— Требования к. чистоте воздуха, окружающего изолятор, зависят
от конструкиии изолятора и его назначения. Чистоту этого воздуха
следует контролировать. Для асептического производства она должна
отвечать требованиям, по крайней мере, 3QHbi Д т.е. соответствовать^
чистоте воздуха класса ИСО 8 по стандарту И СО 14644-1 (ГОСТ'
ИСО 14644-1) [13] для оснащенного сосгоянмя.
« Изоляторы следует эксшхуатировать только после проведенка
валвдаЕии. ¦';
• Валвдация должна учитывать все критические факторы
изолирующей технологии, например:
— качество воздуха внутри и вне изолятора;
— сЛработку изолятора; .;;
— процесс передачи предметов в изолятор и из него;
— целостность изолятора.
"Следует проводить текущий контроль изолятора, включая
достаточно частые проверки изолятора и системы перчатки-рукава.
Следует иметь в виду, что согласно требованиям Европейского
Союза изоляторы, используемые для операций асептическдго напол-"
нения, должны находиться внутри зонь1, по крайней мере, типа D.
В то же время FDA, по-прежнему ожидает, чтобы эта зона
соответствовала, го крайней» мере, типу С (например, Friedman [Щ).,
Это эквивалентно классу чистоты 7 ИСО по ИСО 14644-1 (ГОСТ-
ИСО 14644-1) в оснащенном состоянии.
Для асептмческогЬ iiponecca характерен высокий уровень риска
при выполнении операций, поскольку- продукт" или упаковка
непосредственно контактируют с внутренней средой 'изолятора. В связи
с этим требуется чистота воздуха класса ИСО 5 по стандарту ИСО
14644-1 (ГОСТИСО 14644-1) как для жтщенноео, так и для эксплуа^
тируемого состояний. Можно отказаться от дополнительного
требования GMP, что этот процесс должен проводиться в зоне
.однонаправленного потока. В случае изолирующей текнолоши можно применять
турбулентный поток при условии, что выполняется требование к
чистоте воздуха как по частица'-^, т^х и по микроорганизмам.

Изолирующая технология в асептическом производстве 155
Детальное руководство по проектированию, аттестации,
эксплуатации и контролю систем изоляторов содержится в рекомендациях
Pharmaceutical Inspection Convention PIC [14], проекте
международного стандарта ISO/DIS 14644-7 [15] и техническом отчете PDA № 34
[16]. Ценное руководство по микробиологическому контролю в
системах изоляторов содержится в разделе <111б> Фармакопеи США
[17]. Этот документ также требует, чтобы изоляторы, используемые
в асептическом производстве, находились в классифицированной
окружающей среде, но не указывает класса чистоты.
Несмотря на то, что надзорные органы понимают преимущества
изоляторов, они предупреждают о риске ложного чувства безопасности
и чрезмерного доверия. Поэтому всегда должно преобладать
осторожное и критическое отнощение, учитывая имеющийся фактор риска.
5.5 Стерилизация изолятора
Внутренний объем изолятора может быть стерилизован. С точки
зрения контроля биозагрязнений — это исключительно важное
преимущество изолятора перед чистыми помещениями. Оно вытекает
из того, что в изоляторе внутренний воздух циркулирует по
замкнутому изолированному контуру. Этим изоляторы отличаются от
обычных чистых помещений. Чистые помещения и чистые рабочие зоны
используют поток воздуха, идущий от асептического ядра в
окружающее пространство, и эффект стерилизации не достигается.
В современной практике используются, в основном, два
стерилизующих агента. Оба они показали возможность снижать микробную
загрязненность до уровня 10', что проверено, например, на спорах
bacillus stearothermophilus, которые особенно трудно убивать.
К ним относятся:
• надуксусная кислота Cflfij, вводимая в изолятор в вцце тумана
из мельчайших капелек;
¦ пары перекиси водорода Н^О^
Из этих двух средств особое внимание привлекают пары
перекиси водорода, поэтому проследим процесс стерилизации на их
примере (рис. 5.7). Для проведения стерилизации заслонки
приточного и удаляемого воздуха закрываются и изолятор переходит в режим
100%-ной рециркуляции воздуха. Рециркуляционный воздух затем
высушивается до относительной влажности менее 30% при помощи
адсорбционного процесса. Затем пары перекиси водорода,
выработанные отдельно специальным генератором, добавляются в
рециркуляционный воздух. Его концентрация не должна доводиться до
насыщения, чтобы не допускать образования конденсата на поверхностях.

156
Глава 1
О
X
3
^
—, Точка конденсации
_^ Концентрация
Относительная
влажность
- 50
Распад HjOj
и аэрация
Цикл обработки
100
I
Рис. 5.7 Цикл стерилизации изолятора с
использованием паров перекиси водорода
Спустя определенное время начинается процесс очистки.
Происходит каталитическое разложение паров перекиси водорода на воду
и кислород — природные компоненты атмосферы. После разложения
таким образом большей части стерилизующего агента, заслонки
изолятора могут быть открыты и остатки перекиси водорода могут
быть удалены в атмосферу.
Кроме простоты этот процесс имеет следующие преимущества:
• работает значительно быстрее и эффективнее, чем большинство
других способов стерилизации, используемых в настоящее время;
• имеет высокую эффективность против широкой гаммы
разнообразных микроорганизмов, включая плесени, споры бактерий,
грибы и вирусы;
•стерилизация происходит при комнатной температуре и не
требуется значительного времени для проветривания после нее;
• поскольку пары перекиси водорода каталитически разлагаются
на водяной пар и кислород в конце цикла стерилизации, отсутствует
проблема удаления остатков стерилизующего вещества; это одна из
причин успешной валидации этого процесса;

Изолирующая технология в асептическом производстве 157
• продукт не является канцерогенным, не вредит окружающей
среде и не вызывает аллергических реакций.
Как и при работе с другими стерилизующими агентами,
необходимо следить, чтобы все материалы, соприкасающиеся с парами
перекиси водорода, были с ними совместимы. Следует избегать
сплавов меди, поскольку они способствуют каталитическому разложению
перекиси водорода. Перекись водорода также отрицательно влияет на
некоторые виды резины.
Должен быть обеспечен легкий и прямой доступ стерилизующего
агента ко всем поверхностям. Следует избегать длинных и запутанных
путей распространения агента. Поэтому перчатки должны быть
вдвинуты внутрь изолятора, чтобы обеспечить эффективность процесса
стерилизации. Наиболее ответственной задачей при валидации
изоляторов является проверка того, что стерилизующий агент достигает
всех отдаленных поверхностей, к которым его проникание
почему-либо затруднено.
5.6 Аттестация, валвдация и контроль
Центральной задачей аттестации, валидации и мониторинга
операций по асептическому наполнению является доказательство того,
что защита от риска микробного загрязнения обеспечена всегда
и при любых обстоятельствах.
Являются ли существующие методы мониторинга и оценки
риска микробного загрязнения при операциях асептического
наполнения адекватными для ситуаций, когда уровень гарантии
стерильности возрастает в 1000 раз?
Проблема 1 состоит в методе оценки путем наполнения пробного
продукта с использованием питательной среды. В соответствии со
стандартом ИСО 13408 [3] (ГОСТ Р ИСО 13408-1) рекомендуется
проводить такую оценку трижды для 3000 упаковок для доказательства того,
что 95%-й верхний доверительный предел уровня гарантии
стерильности 10"' гарантируется при выполнении операций наполнения. Если
критерием является уровень гарантии стерильности 10'^, то нужно
наполнить 9000000 упаковок.
Проблема 2 — микробилогический контроль. В соответствии с
приложением 1 к Правилам GMP Европейского Союза следует проводить
не только контроль микробного загрязнения воздуха, но и осаждение
микроорганизмов и биологическую чистоту поверхностей. Такой про-
боотбор требует введения в стерильную среду процедур, стерильность
которых нельзя гарантировать!
Эта проблема учтена в проекте раздела <1116> [17] Фармакопеи
США. Вместо применения рискованных процедур отбора проб при

;/:С Тлава J
микробио/.ргичгсксл! коьтррле рекомендуется перенести ак^^еиг
с частьк те„ущих проверок на этапы врдидации и аттестации, И;,;^и i io
на эти этапы лож11тся основная отиетственность доказате.д-С) пз
микррбно.'юк1ческсй безопасности даннрсо процесса. ТакимхоДпа ioM
значение ва-11Л1ации и аттестации возрастает еще больше!
., "ч, 5.7 3xiiiie,^ta'i?CKM6 аспект \
Чтобы правильно оценитй изолирующую технологию с
экономической точки зрения, нужно взглянуть на процесс шире. Слелуст
рассмотреть процесс вцелом, связанныее ним помещения и
обеспечивающую его инфраструктуру.
Безопасность всей системы определяется безопасностью ее самого
слабого звена. Ничего нельзя достичь, если за счет изолирующей
технологии обеспечить уровень стерильности 10"* лишь одной олерар-;} и
наполнения. Нужно, чтобы все этапы йроцееса, обслуживающие -j/jy
операцию, имели тот же уровень гарантии стерильности.
Таким образом, применение изолирующей технологии следуе!
рассматривать только как отправную точку. Во-первых, с црлью
анализа критериев и допустимых значений риска во всей
технологической цепи. Во-вторых, результаты этой работы должны .бмтзз
системно обращены в-ясную и гармоничную общую
коицепщию-контроля микрттгрязцений. Результатом этого будет более высокий
уровень гарантии стерильности для всего процесса в целом.
]капиталШые затраты
Изолирующая технология влияет на капитальные затраты как
в положительном, так и в отрицательном плане. При применении'
изоляторов для оперании- асептического наполнения происходит
увеличение затрат из-за следующих факторов:
• более высоких требований к уровню гарантии стерильности все"
элементов технологшгеской цепи;
• увеличения затрат на валидацию и аттестацию,
С другой стороны, происходит существенное снижение затрат
благодаря:
® меньшим размерам зоны А;
• менее высоким требованиям, которым до.лжны удовлетворять
зоны, окружающие зону Д например^ предусматривается зона С или
D вместо зоны В для обычных асептических процессов.
Меньший размер зоны А ведет к существенному сокращению
объема циркулирующего воздуха. Результатом является снижение
размеров и стоимости кондиционеров и холодильных машин и, как

::fff0^i;r--;'!€^aM тг-юснЛ^огия в ёёе"""лче'"изм производстве 159
' „._^ст"ие, л'ёньшие т^ебог^ния к объему помещения для размеше-
' и ..Л мгс^генерного обогудованг-я и возд>'хо"одов4
-'. Егк© большая эт'ономия объема здания происходит благодаря
•;.скиэ*егт"'атр'5бованг-4 к чистоте среды, окружающей-изолятор. Вслу-
-цт згпит'! изоллторгчи операций наполнения одеяща операторов
,:\можат отвечйтьтребованиям зон Си Ж Можно отказаться от сдожЕдй
оле^кды и процедуры втсрого переодегпчия, необходимых для зон Ж
>го Приводит к существенному сокращению площадей для когмнат
йе^кодевания и воздушных шлюзов для доступа в зону наполнеш;я.
В одном из призеров [I8j экономия площади составила 25% от всей
гьтошади зоны наполнения! Это, в свою очередь ведет к снижению
затрат на подготовку воздуха. ,?'
Как правило, факторы увеличения капитальных затрат и
экономии затрат примерно компенсируют друг друга. В зависимости
от обстоятельств может быть либо незначительное увеличение, либо
пезначительное снижение общих затрат.
Эксплуатационные расходы
Изолирующая технология дает исключительно высокий эффект
по снижению эксплуатационных расходов. Снижению затрат не
противопоставляется-какое-либо существенное повышение затрат, за
исключением-необходимости частого контроля целостности перчаток.
Сокращение затрат достигается за счет:
«экономии энергии благодаря снижению расхода-воздуха и
требований к егё-охлаждению,'
• исключению дорогой и'сложной одежды-и процедуры
переодевания, необходимых-для зоны В;
•повышению- производительности труда персонала благодаря
экономии времени на переодевание, на которое в день может
расходоваться до 30 мин,;
« уменьшению затрат времени и материалов на
микробиологический контроль.
Общий эффект может выражаться в
сокращении,эксплуатационных затрат на 30-40% по сравнению с обычными чистыми,
помещениями для случая операций- асептического наполнения. Таким
образом, изолирующая технологий дает количественный скачок-в
обеспечении стерильности без каких-либо доядлнитеЛшых затрат!
'- • ¦ 5.S 11|1Яй|рн кримежйия
¦ ., : Рассмотрим некоторые характерные примеры применения
изолирующих барьерных технологий для асептического производства
и соответствуюидей проверки качества продукта.

160
Глава 5Щ
Контроль стерильности
К настоящему времени изоляторы широко применяются для
контроля на стерильность там, где можно снизить вредное влияние
случайных загрязнений продукта при выполнени контроля, т. е.
получения ложноположительного результата из-за загрязнений в
лаборатории 119|.
Ампулы и флаконы для проверки берутся с линии наполнения
случайным образом. Продукты, подлежащие финишной
стерилизации, могут пройти автоклавирование при передаче в лабораторию.
Но это не относится к продуктам, чувствительным к нагреву,
выпускаемым в асептических условиях и не подлежащим финишной
стерилизации. Поэтому их упаковка при поступлении в лабораторию будет
загрязнена. Дальнейшее загрязнение поверхности может произойти
в период ожидания, до проведения контроля.
Изолятор, предназначенный для проведения контроля на
стерильность, состоит из двух модулей, разделенных герметичной
стенкой, в которую встроено передаточное устройство (рис. 5.8).
Рис. 5.8 Изолятор для контроля стерильности с модулем
биологической деконтаминации, справа (с согласия фирмы
Skan Ltd., Allschwil, Швейцария)

Изолирующая технология в асептическом производстве
161
Подлежащие контролю ампулы и Флаконы, а также
необходимые реактивы и инструменты, загружа1отся в модуль биологической
деконтаминации изолятора и проходят Соответствующую обработку.
Затем они передаются в рабочий модул!^, где выполняется контроль
стерильности.
На рис. 5.9 показан
внутренний вид рабочего модуля,
ютового к проведению теста.
Поскольку стерильность
рабочего изолятора не нарушается
при операциях
загрузки-выгрузки и выполнения
контроля, то повторная стерилизация
рабочего изолятора
проводится через значительные
промежутки времени.
Асептическое наполнение
в ампулы и флаконы
Главное направление
развития фармацевтической
технологии наполнения
связано с применением
изолированных модулей как
интегрированной стандартной
части оборудования. Этот
подход для установки наполнения
показан на рис. 5.10.
Рис. .5.^* Изолятор для контроля сте-
рильнЦсти, подготовленный к
проведению теста (с согласия фирмы
Skan Ud., Allschwil, Швейцария)
Основными принципиальными элементами являются:
• компактность всей установки, чт^^бы был обеспечен доступ
с обеих сторон для устройств перчатка-рукав;
• минимальное время нахождения а^пул или флаконов в зоне
наполнения;
• оптимальное расположение и прямолинейное движение потока
ампул или флаконов внутри оборудованЦя;
• простота расположения всех конструктивных элементов внутри
изолированного объема;
• минимальные размеры устройств транспортирования ампул или
флаконов в оборудование и из него.

162
Гла-iu S
(f
s-
-co*
§
з;
ж
В
I
,fi
t-
>,
5
ей
ш
EX
^
?
-'0^
'-И!'
1=^
("">
"^
,х
¦.V'
-^
^
Й
Ж
^
^
сх
^

Изолирующая технология в асептическом производстве 163
Зоны наполнения защищены низкотурбулентным вытесняющим
потоком в соответствии с общей тенденцией развития таких операций
наполнения. Перекись водорода снова оказывается стерилизующим
агентом в этом специальном случае.
5.9 Заключение
Приведенные примеры показывают, что изолирующая технология
стала серьезным направлением развития асептического производства
в фармацевтической промышленности и соответствующем
проведении контроля качества. Высокий уровень обеспечения стерильности,
который может быть достигнут в текущем производстве, и экономия
затрат на эксплуатацию оборудования, защищенного изоляторами,
свидетельствуют о том, что изолирующая технология стала
серьезным конкурентом традиционной технике чистых помещений в
бесконечной борьбе с риском биозагрязнений.
Литература к главе 5
1. Kristensen Н. С: Aseptic processing and terminal sterilization — European
Pharmacopoeia view. In: Morrissey R. F. (editor): Sterilization of medical
products. Polyscience Publications, Morin Heights/Canada (1993).
2. The rules governing medicinal products in the European Union. Vol. 4:
Good manufacturing practices — Medicinal products for human and
veterinary use. Office for Official Publications of the European
Communities, Luxembourg (1998) — Правила производства
лекарственных средств Европейского Союза (GMP ЕС).
3. ISO 13408-1: Aseptic processing of health care products — Part 1: General
requirements (August 1998) - ГОСТ P ИСО 13408-1-2000
"Асептическое производство медицинской продукции — Часть 1. Общие
требования".
4. Guideline on sterile drug products produced by aseptic processing. Food
and Drug Administration, Rockville, MD/USA (June 1987, reprinted
June 1991).
5. Lyda J.C.: Regulatory aspects of isolator/barrier technology. PDA Journal
of Pharmaceutical Science & Technology 49 (1995) 6, p. 300-304.
6. Sirch E.: Anforderungen an Sicherheit, Funktion und Leistung von
Isolatoren in der aseptischen Parenteralia-HersteUung (Safety, functional
and performance requirements for isolators in aseptic manufacturing
of parenterals). Pharm. Ind. 58 (1996) 1, p. 67-77.

164 Глава 5
1. Isolators. Special edition of the European Journal of Parenteral Sciences
4 (1999) 2, p. 31-77.
8. Coles Т.: Isolator technology — a practical guide. Interpharm Press,
Buffalo Grove IL/USA (1998).
9. Wagner Carmen M., Akers J.E. (editors): Isolator technology —
applications in the pharmaceutical and biotechnology industries.
Interpharm Press, Buffalo Grove IL/USA (1995).
10. Schicht H.H. (editor): Isolator technology in aseptic manufacturing,
Pharma Technologie Journal, Concept Heidelberg 16 (1995) 1, p. 1-47^
ll.BaseUne pharmaceutical engineering guide for new and renovated
facilities, vol.3: Sterile manufacturing facilities. Edited by ISPE — The
Society for Pharmaceutical and Medical Device Professionals in
co-operation with the U.S. Food and Drug Administration FDA, Tampa
FL/USA (January 1999).
12. Friedman R.L.: Design of barrier isolators for aseptic processing —
a GMP perspective. Pharmaceutical Engineering 18 (1998) 2, p. 28-36.
13. ISO 14644-1: Cleanrooms and associated controlled environments —
Part 1: Classification of air cleanliness (May 1999) - ГОСТ ИСО
среды 14644-1 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха.
14. PIC/S РЕ 004-1: Draft recommendations on isolators used for aseptic
processing and sterility testing. Pharmaceutical Inspection Convention,
Geneva (12 June 2001).
15. ISO/DIS 14644-7: Cleanrooms and associated controlled environments
— Part 7: Separative enclosures (clean air hoods, gloveboxes, isolators,
minienvironments) (February 2001). ,
16. Design and validation of isolator systems for the manufacturing and
testing of health care products. PDA Journal of Pharmaceutical Science
and Technology 55 (2001) 5, supplement TR 34.
17. Informational Chapter <1116>: Microbiological evaluation of cleanrooms
and other controlled environments. U.S. Pharmacopoeia, Eighth
Supplement, p. 4426-4433.
18. Diithom В.: Eine neue Fertigungsstatte fur Parenteralia in voUstandiger
Isolatorausfiihrung (A new, completely isolator-based production facility
for parenterals). Pharm. Ind. 57 (1995) 9, 766-768; 10, p. 833-885.
19. Akers J.E., Agalloco J.P., Kennedy СМ.: bcperience in the design and
use of isolator systems for sterility testing. PDA Journal of Pharmaceutical
Science & Technology 49 (1995) 3, p. 140-144.

165
Глава 6
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОНТАЖ
ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
А. Е. Федотов, А. А. Абрамов, АСИНКОМ
В. А. Капусняк, фирма "Инвар"
6.1 Особенности проектирования чистых помещений
Проектирование и строительство чистьи помещений вьшолняется
исходя из специфики технологии производства с соблюдением
требований строительных норм и правил, санитарно-гигиенических,
противопожарных и других нормативных документов. Однако чистые
помещения имеют свои четко выраженные особенности, которые
нужно знать и с учетом которых нужно вести проектные и
строительно-монтажные работы. Конечно, значимость отдельных факторов рга-
личается в зависимости от класса чистоты помещения и его
назначения. Тем не менее, можно выделить основные принципы и условия,
определяющие специфику построения чистого помещения:
1) Внешняя среда за пределами здания:
• Уровень и характер загрязнения атмосферного воздуха, в т.ч.
сезонные колебания (например, распространение пыльцы в
период цветения растений);
• Источники повыщенного биологического загрязнения;
• Источники повышенной влажности;
• Загрязненность источников водоснабжения и почвы;
• Уровень вибрации, который может иметь решающее значение
для микроэлектронного производства.
Следует учесть перспективы развития прилегающей территории
и возможные последствия для работы чистых помещений.
2) Высокие кратности воздухообмена и значительная стоимость
систем вентиляции и кондиционирования воздуха, которая может
доминировать во всех затратах на создание чистого помещения. В связи
с этим важную роль играет применение, где это возможно,
рециркуляции воздуха, вторичного использования энергии (например, за счет
рекуперации), а также локальных установок очистки воздуха.

166 fji(Ma 6
3) Ршстолрмеещте техиалоеичесШого обс^удов'^тш таким образом;-
чтобы в рабочую зону высокого, класса Ч14стоты выходили только
лицевая панель управления^ которой пользуется оператор, находя'-
шийся в чистом помещении, и зоны загрузки-выгрузки. Само
оборудование находится в зоне обслуживания, неклассифицкоуемой плч
имеющей низкий класс чистоты.
• 4) Выбор и создание техиттщчвекого оёдруётания а инжещш
ных систем, ,соответствующих требованиям работы в помещения^
определенного Ю1асса чистоты.
, 5} Построение планировочных решений с учетом рйзгртЩщ
чения потоков персонала, материалов, готового продукта и пр.,"'
разделения помещений и зон ,с рааличными классами чистоты.
,,; 6) Выполнение щ&Ьовшшш обеспечения-безётаеноет»; Например
ложное включение спринклерной системы пожаротушения
может привести к ущербу, сравнимому с самим пожаром. Свой'
специфику имеет организация аварийных выходов, которые в
отличие от воздушных шлюзов для персонала и материалов веду^
не'пЬсредственно из чистою помешения в неклассифицируемые зонт*
и должны быть герметичны.
7) Необходимость в спвщальит подготовке' переопала и маще^
риалов до входа (поступления) в чистое тюмещение. С этой цельнэ'
предусматриваются дополнительные, иногда значительные,
непроизводственные площади для комнат переодевания, материальнц^
шлюзов, стерилизационных и пр. В балансе рабочего времени следуёх
учитывать время, затрачиваемое на вход персонала в чистое помеще-<
ние и выход из него (переодевание, если требуется — неоднократное,,
удаление косметики и пр.).
S) Организация системы доступа в чистое помещение.
9) Уязвимость чистых помещений к ошибкам людей, их непони-^
манию или нежеланию следовать правилам личной гигиены, поведе-'
ния в чистом помеидении, процедурам переодевания и гтр. Опыт
создания и эксплуатации чистых помещений говорит, что большинство,,
ошибок и дефектов, происходит именно из-за людей. Челаветсщщ
фактор является воистину критическим для чистых помещений'.'*
Такие конструктивные решения как изоляторы позволяют резко
уменьшить риск, вызываемый влиянием челс"ека.
Чистые помещения и выполняемые в них технологичеркие,
процессы MOiyr предъяш1ять специальные требования к прилегающей
территории и уровню ее загрязнения. Следует обращать внимание на:-
• Близость трамвайных и ж/д линий, -аэропортов, автомагистра-
лш и крупных автохозяйств, которые могут быть источниками
загрязнений, повышенного шума иврбрации (уровень вибрации
особетад важен для микроэлектроники);

Проектирование и монтаж: чистгях помещений 167
• Характер соседних производств;
• Загрязненность почвы, воды и воздуха;
• Наличие близлежащих ветхих строений и других источников
микробиологических загрязнений;
• Растительный мир в окружающей зоне (например, пыльца
тополей может быстро выводить из строя предфильтры).
Совокупность этих принципов можно назвать Надлежащей
практикой проектирования — Good Design Practice.
Они ни в коем случае не являются догмой. В каждом проекте
заказчик и проектировщик должны принять индивидуальные
решения исходя из специфики технологического процесса и реально
существующих возможностей.
Общие требования к проектированию, строительству и вводу
в эксплуатацию чистых помещений даны в ГОСТ Р ИСО 14644-4
[1], стандарте VDI 2083, (Германия) [2] и рекомендациях IEST-
RP-CC012.1, (США) [3].
6.2 Концепция проекта
Чистые помещения — дорогостоящие сооружения. Они
создаются под конкретную технологию. Даже небольшие изменения
в технологии могут привести к серьезным изменениям в
планировочных решениях чистых помещений, системе вентиляции и
кондиционирования и пр. При одной и той же технологии могут быть
разные варианты построения чистых помещений. В связи с этим
целесообразно на начальном этапе проектирования разрабатывать
концепцию проекта (принципиальные решения) как
самостоятельный этап в создании чистых помещений. Разработка концепции
проекта при сравнительно небольших затратах позволяет рассмотреть
разные варианты проектных решений, понять структуру будущего
производства, ориентировочно оценить его стоимость и обоснованно
составить задание на проектирование. Хорошая концепция дает
ясную основу для принятия решений.
Ключевую роль в проектировании играют состав исходных
данных и их анализ. Недостоверность или недостаточность исходных
данных могут привести к выработке неверных решений.
Концепция проекта обычно включает в себя следующие разделы:
• Введение;
• Нормативные документы;
• Прогноз сбыта продукции;
• Принципиальные технологические решения;
• Планировочные решения;
• Технологическое и контрольное оборудование;

168 ¦:лу..ч-.;к .¦¦.;:¦¦. ,.> ГлЩФ 6
— Потребность в персонале:
* Контроль параметров;
* Аттестация и валидация;
* Энергоносители и технологические среды;
«Требования к констрршиям чистых помешений, инженерным
систе?'ам и монтажу;
® Утилизация отходов;
;, ¦¦• Требования безопасности.
Рассмотрим подробнее -содержание этих разделов.
Ввейенще
Например, при проектировании производства лекаретвенньтх
средств, во введении указывается;
— основание для проектирования;
-^ заказчик и исполнитель проекта;
'- наименование выпускаемой продукции;
— вид упаковки (первичной или групповой);
— вместимость упаковки (первичной и групповой);
— назначение продукции;
- ¦ ¦— вид строительства (новое строительство, реконструкция,
переоборудование, перепланировка);
¦ •¦— место строительства (адрес, корпус, этаж, размещение в осях
здания);
: ' - — возможность рззвития производства, в том числе других близ-
¦' ', ких, видов продукций.
' " Нор^мативиыё документм
Этот раздел имеет ключевое значение. То, по каки.зд нормам
создан проект, определяет потенциальную возможность реализации
продукции,на рынке. Это особенно важно в условиях реформированич
отечественной нормативной базы, изменения действующих требованЕл
и, во многих случаях, несоответствия их международной практике;
В проекте должны быть учтены требования стандартов и норм тех
стран и регионов, на рынках- которых предполагается реа^чизацкл
продукций. Целесообразно принять во внимание-перспективу
изменения отечественных стандартов, с учетом происходящего
внедрения в России международных норм, как долговременной стратегии
развития стандартизации.
Это в первую очередь относится-к продукции, требования к
производству которой регламентируются государством и носят
обязательный характер, например, медицинской продукции (лекарственных
средств и медицинских изделий). Здесь, безусловно, нужно
ориентироваться на признанные в мире нормы — Правила GM.P ЕС или
GMP FDA США. : -

Проектирование и монтаж чистых помещений 169
Прогноз сбыта продукции
Следует заранее разработать производственную программу с
учетом возможного роста объема производства или изменения
номенклатуры и определить рынок сбыта. Мощность производства, т.е.
планируемый объем производства по всей номенклатуре, является
отправной точкой при проектировании. Целесообразно предусмотреть
резервы мощности, возможность увеличения выпуска продукции или
изменения номенклатуры.
В сложных и неясных случаях заказчику полезно провести
маркетинговое исследование с технико-экономическим расчетом.
Принципиальные технологические решения
В этом разделе приводятся:
•Последовательность выполнения Операций при производстве
и упаковке продукции;
• Основное технологическое оборудование;
• Материалы, сырье, технологическ11е среды и энергоносители
(вода, пар, сжатый воздух, вакуум, инертные газы, и пр.);
• Классы чистоты помещений (типы зон) для каждой операции;
• Технологическая блок-схема (рис. 6.1);
• Временная диаграмма технологического процесса производства
серии продукции.
Зная этапы технологического процесса, применяемое
оборудование и его габариты, численность персонала, можно разрабатывать
планировочные рещения чистых помещений.
Планировочные решения
На этапе концепции закладывается Цринцип построения чистых
зон: обьиные чистые помещения или изолирующая технология, на
основе обеспечения перепада давления или вытесняющего потока
(глава 2). Целесообразно прорабатывать разные варианты
планировочных рещений с размещением оборудо1зания и обеспечения
поточности технологических процессов. На план помещений следует
нанести потоки персонала, сырья и материалов, промежуточной и готовой
продукции. Отдельно могут быть показаны пути эвакуации
персонала, удаления отходов, в том числе токсичных, перемещения
тяжелого оборудования и пр. Исходя из специфики проектируемого
производства, может потребоваться не допустить пересечения
различных путей или разделить их во времени, если они проходят
По одним и тем же помещениям.

J70 Глава 6
Технологическое и контрольное оборудование
Приводятся данные об оборудовании с указанием:
• типа;
• фирмы-изготовителя;
• производительности;
• габаритных размеров и массы;
• материалов;
• соответствия требованиям нормативных документов, например,
Правилам GMP;
• потребляемой энергии;
• подводимых сред и энергоноситеДей;
• основных характеристик и пр.
Например, для стерильного производства лекарственных средств
особое внимание уделяется стерилизаторам, системам подготовки воды
с указанием метода ее получения и пс)требителей (точек
потребления, температуры воды), системам очистки (С/Р — Clean-in-Place)
и стерилизации на месте (SIP ~ Steam-in-Place), резервуарам для
приготовления продукта, моечному оборудованию, линиям наполнения,
лиофильным сушилкам и другому критическому оборудованию.
Потребность в персонале
Указывается число смен в сутках и число рабочих дней в неделю
и в году. Для каждого помещения приводится наименование
профессии (выполняемой операции), численность работающих (мужчины
и женщины отдельно), характер занятости (постоянно, периодически)
и требования к квалификации. Учитывается потребность в
выполнении работ по техническому обслу»даванию, в контроле чистых
помещений и пр.
Контроль параметров
Указывается периодичность уборки (очистки, дезинфекции,
стерилизации) чистых помещений и ч1^стых зон. Для каждого
помещения (зоны) или для группы помещений с одинаковым классом
чистоты даются требования по контр()ЛЮ (мониторингу) основных
параметров (концентрация частиц, перепад давления, температура,
влажность, скорость однонаправленного потока воздуха, целостность
финишных фильтров, концентрация м^^кроорганизмов и пр.) с
указанием периодичности контроля (глава 8).
Аттестация
Приводятся требования к аттестации чистых помещений (главы
8 и 9), критических процессов и оборудования, влияющих на
качество продукции.

Проектирование и монтаж чистых помещений 171
Энергоносители и технологические среды
На основе анализа технологического процесса и характеристик
оборудования формируются сводные данные по энергоносителям
и технологическим средам с указанием их параметров и количества:
а) получаемым от внешних источников (электроэнергия, пар,
вода питьевая, вода техническая, вода горячая, сжатый воздух и пр.);
б) производимым на проектируемом участке (вода деионизо-
ванная, вода очищенная, вода для инъекций, пар чистый, сжатый
воздух, вакуум, инертные газы и пр.).
Указываются точки подвода в чистые помещения и точки
потребления.
Требования к конструкциям чистых помещений, инженерным
системам и монта^^
Проводится анализ или обследование существующих
конструкций, дается оценка необходимости усиления здания или отдельных
элементов каркаса здания (плиты перекрытия, колонны, ригели,
фундаменты и пр.), приводится перечень основных
общестроительных работ.
Приводится краткое описание планировочных рещений
(размещение производственных и хшяйственно-бытовых помещений). В случаях,
предусматривающих устройство вентиляционных камер, тепловых
узлов, строительство пристроек и пр., дается описание несущих
конструкций с указанием материалов, из которых они изготовлены.
При новом строительстве размеры здания, расстояние между
колоннами, число этажей и пр. определяются с учетом рациональной
компоновки чистых помещений и соответствующей инфраструктуры.
Узкие здания щириной 12-15 м крайне плохо приспособлены для
размещения чистых производств.
Конструкции чистых помещений
Приводятся основные рещения или требования к стеновым
конструкциям, потолкам, полам, окнам (в том числе в нарз^жных стенах),
дверям, передаточным камерам, а также системам связи, контроля
доступа в чистые помещения и пр. Подробно требования к
конструкциям и материалам чистых помещений рассмотрены в главах 2 и 7.
Указывается, кто будет выполнять монтаж чистых помещений.
Система вентиляции и кондиционирования
Исходными данными для разработки принципиальных рещений
являются: классы чистых помещений и требования к зонам с
однонаправленным потоком воздуха; перепады давления между различ-

172 Глава 6
ными помещениями; наличие вредных веществ и их характеристики
(тип, концентрация и пр.); численность персонала; тепловьщеления
оборудования; наличие местных вытяжек и технологических проемов"^
параметры нарз^жного воздуха (в теплый, холодный и переходные
периоды года); необходимость обезвреживания вентиляционных
выбросов.
На основе этого может быть разработана (по договоренности
с заказчиком) принципиальная схема вентиляции и
кондиционирования воздуха с указанием расхода воздуха в каждом помещении,
кратности воздухообмена, возможности применения рециркуляции
и определены требования к кондиционерам, фильтрам, вытяжным
установкам и пр. Указьшаются также места забора и удаления воздуха
с учетом преобладающего направления ветра, а также источники
загрязнений на прилегающей территории. Подробно проектирование
систем вентиляции и кондиционирования рассмотрено в разделе 6.4.
Утилизация отходов
Заказчик предоставляет данные о видах отходов и порядке ш{
обезвреживания и утилизации "(в самом производстве, на близлежа*
щих очистньк сооружениях или указывается необходимость
строительства новых очистных сооружений) и дает исходные данные для
разработки раздела проекта "Охрана окружающей среды"-
Требования безопасности
Определяются основные требования и мероприятия по
обеспечению взрывопожаробезопасности и другие вопросы техники
безопасности, влияющие на принципиальные решения проекта.
6.3 Планировочные решения чистых помещений
При разработке планировочных решений чистых помещений
ключевое значение имеет следующее:
1) Детальная проработка технологии производства и выбор
оборудования;
2) Расчет мощности производства и численности персонала;
3) Выделение критического ядра. Определение классов
чистоты помещений, чистых зон и принципов защиты продукта,
персонала и пр.;
4) Разработка различных вариантов планировочных решений
с нанесением потоков персонала, сырья, упаковочных материалов,
промежуточного и готового продукта.

Проектирование и монтаж чистых помещений 173
Основными исходными данными являются:
• Номенклатура выпускаемой продукции, характер упаковки
и объем выпуска по каждому виду продукции (мощность
производства);
• Технологический процесс (регламент производства);
• Число смен в сутках и число рабочих дней в году;
•Планы и разрезы (при размещении чистых помещений в
существующих зданиях).
Основой построения планировочных решений чистых
помещений является технология. Это может быть технология производства
микросхем, готовых лекарственных средств, проведения
хирургических операций, приготовления продуктов питания и пр. Требования
технологии являются принципиальной отправной точкой.
В отечественной практике известен и другой подход: создать
типоразмерный ряд чистых помещений (чистых модулей) для
различных классов чистоты. При решении конкретной задачи из этого
ряда выбирается наиболее близкий вариант, который привязывается
к требованиям технологии. Это — тупиковый путь. Типовые решения
возможны для отдельных рабочих мест (например, зон с
однонаправленным потоком воздуха), операционных, лабораторий и пр.
В практике проектирования разработка планировочных решений
является, как правило, многовариантным творческим процессом,
зависящим от особенностей технологии, мощности производства,
наличия вредных веществ и пр. По сути дела каждое чистое
помещение делается "под заказ". Особенно ярко это проявляется при
реконструкции, переоборудовании или перепланировке
существующих зданий и помещений.
Основа планировочных решений чистых помещений
закладывается в технологическом разделе проекта. Классы чистоты, площадь
и взаимное расположение помещений определяются:
• Принципом разделения чистых зон (глава 2);
• Принципом построения защиты (предусматривается защита
продукта от персонала и окружающей среды, защита персонала
от продукта или защита продукта и персонала одновременно);
• Номенклатурой продукции, мощностью производства и
размером серии продукции;
• Последовательностью и характером технологических операций,
включая переработку сырья, промежуточной продукции,
подготовку первичной упаковки и упаковку готовой продукции;
• Наименованием и характеристиками оборудования;
• Численностью персонала;

П4
Глава б
•Длительностью выполнения операций;
• Необходимостью специальной подготовки технологической
одежды (дезинфекции, стерилизации).
Технологический процесс полезно представить в виде блок-схемы,
на которой указываются основные операции, используемое сырье
и материалы и пр. Пример блок-схемы для асептического
производства стерильных лекарственных средств показан на рис. 6.1 и служит
только для иллюстрации. В каждом отдельном случае блок-схема
строится индивидуально.
На блок-схеме отмечается критическое ядро (в данном случае
зона А, в которой осуществляется наполнение флаконов продуктом
и их герметизация) и классы чистоты (типы зон при производстве
лекарственных средств) для выполнения отдельных операций. Классы
чистоты определяются исходя из требований нормативных
документов (например, Правил GMP), берутся из технологических
процессов (регламентов производства), либо определяются соглашением
между заказчиком и исполнителем (заданием на проектирование).
Важно, чтобы для каждого класса чистоты было указано состояние
чистого помещения, для которого оно определяется.
Следующий этап — выбор основного технологического
оборудования, производительность и технические характеристики которого
должны соответствовать технологическому процессу. Основные
характеристики оборудования могут быть сведены в таблицу 6.1. Важно, чтобы
масса и габариты оборудования (сборочных узлов) позволяли
доставить его к месту установки и разместить. На этапе монтажа могут
потребоваться специальные меры (снятие окон, разборка проемов
и пр.), реализуемость которых должна быть учтена при проектировании.
Таблица 6.1
Пример представления данных об оборудовании

Обозначение
оборудования
по плану
...
Наименование
технологической
операции
...
Наименование
оборудо15ания (тип
масса, габариты,
мощность)
...

Подводимые
среды
...
Класс
чистоты

помещения
Типы, производительность и количество различных единиц
оборудования должны быть взаимоувязаны (от полготовки сырья
и первичной упаковки до склада готовой продукции). Помощь в этом
может оказать временная диаграмма производства. На диаграмме
указываются основные технологические операции и длительность их
выполнения в реальном времени для принятого размера (объема)
серии продукции.

Проектирование и монтаж чистых помещений
175
Зона К
Матерр
(флак
3oHaD
Вода
очищенная
Вода для
инъекций
>
Зона В
1алы первичной упаковки
оны, пробки, колпачки)
Материальный
шлюз
1
Мойка
материалов
первичной
упаковки
Стерилизация
~\ ~
Исходное сырье,
прошедшее карантин
Материальный
шлюз
i
Взвешивание
сырья
i

Приготовление раствора
\
г
Зона с
^ Вода для
инъекций
На ВПК*)
W
У Зона А
Стерилизующая фильтрация.
Наполнение и укупорка
Зона D
Зона К
V
Материальный
шлюз
Материальный
шлюз
i
Визуальный
контроль
i
Маркировка
i
Упаковка
>
f На кара
нтинно
е хранение
*) Внутрипроизводственный контроль
Рис. 6.1 Укрупненная блок-схема асептического производства
жидких препаратов (наполнение во флаконы)

176 Глава ф
Временная диаграмма наглядно показывает связь между
технологическим процессом, его мощностью, требуемыми затратами времени,^
сменностью производства. По ней может быть прослежена опасность
nepcKpecTHbLx загрязнений.
Технологическая блок-схема и,д^ные об оборудовании позво-^
ля ют перейти к построению планировочмыхрешений. Можно выделить
следующие наиболее часто встречающиеся виды чистых помешен ий;
1) Осщотте щощзводственные помещения- и зошы:
¦^ чистые' зоны, в"которых выполняются критические операции;
-^ чистые производственные помешения;
— комнаты переодевания;
Г ^ воздушные шлюзы}
¦ч, — передаточные камеры (пассивные — без обдува воздухом, актив-
'% > , ные- -^х обдувом чистым воздухом).
•* ¦ 2)' Вспомогательные чшспиае помещемшя:
— стррршизацйонные;
— лаборатори1т(внутрйпроизводственного контроля,
микробиологические-и пр.);
— прачечные;
— коридоры.
3) Технические прмещения ш зоны:
— зоны обслуживания оборудования, рабочие части которого
' выходят в чистые помещения;
' ' — вентиляционные камеры, где располагается оборудований
вентиляции и кондииионирования воздуха;
— помещения приготовления воды заданного типа;
— помешения, где размещаются компрессоры,-вак>'умные
насосы и другое оборудование приготовления технологических
сред и энергоносителей.
4) СанитарнО'-гигтншческте ибыаймые пол^ёйщшт, в т.ч. комнада
отдыха, туалеты, душевые, гардероб уличной одежды и пр. |
Основные принципы построения чистых помещений и Tpe6oBami;i
к ним приведены в главе 2, руководствуясь которыми, зная классз»
чистоты помещений и исходя из технологии производства
разрабатывается планировочное решение чистых помешений. При атом на
планировку полезно нанести маршруты техмологшеекиХ' потоков:
— персонала,
— сырья,
— упаковочных материалов,
— г1рдмеж>точ|4ой продукции,
— готовой пррдукции.
при необходимости мЬгут наноситься маршруты движения при
утилизации отходов^ прЬведении технического обслуживания и ре-*
монта в аварийных сиетац-иях и nbi-

Проектирование и монтаж чистых помещений
177
Пример планировочных решений чистых помещений
производства стерильных лекарственных препаратов показан на рис. 6.2.
Пример экспликации чистых помещений дан в таблице 6.2.
Может представлять интерес и компьютерная модель объемно-
планировочных решений (рис. 6.3).
(D
Ф
/ / ППП
-i©
Рис. 6.2 Пример планировочных решений чистых помещений
асептического производства
Таблица 6.2
Пример экспликации чистых помещений
№


щения
...
Наименование
помещения
...

Площадь,
м^
...

Высота,
м
...
Объем,
м^
...
Класс чистоты
(тип зоны по
GMP) с
указанием
состояния чистого
помещения
...

Перепад

давления.
Па
...

Категория
взрыво-
пожаро-
опас-
ности
...

178
Глава 6
i
^ «
Puc 6.3 Пример объемно-планировочного решения участка чистых
помещений
6.4 Системы вентиляции и кондиционирования
6.4.1 Назначение систем вентиляции и кондиционирования
В настоящем разделе не рассматриваются общие вопросы и порядок
проектирования системы вентиляции и кондиционирования воздуха
в целом. Авторы ставили задачу лишь отразить специфические вопросы,
относящиеся к чистым помещениям
Системы вентиляции и кондиционирования воздуха играют
ключевую роль в работе чистых помещений. В то же время именно на них
приходится наибольшее число ошибок в выполненных проектах.
Наряду с разработкой планировочных решений они определяют, будет
ли проектируемое производство соответствовать своему назначению.
Последовательность разработки проектных решений можно
представить в виде блок-схемы (рис. 6.4).
Основные функции системы вентиляции и кондиционирования
состоят в достижении и поддержании:
• заданных классов чистоты (счетной концентрации частиц);
• перепадов давления между чистыми помещениями и
вспомогательными зонами;
• требуемой скорости воздушного потока в зонах с
однонаправленным потоком воздуха (в случае, если он решается за счет
системы вентиляции, а не при помощи автономных установок);

Проектирование и монтаж чистых помещений
179
Выбор принципа построения
системы вентиляции и кондиционирования
(с рециркуляцией и без рециркуляции)
1
Выбор числа ступеней фильтрации и типов фильтров
Определение принципа организации потоков воздуха в чистых
помещениях и чистых зонах
Однонаправленный поток
Неоднонаправленный поток
Плошадь сечения потока,
скорость потока
i
Выбор оборудования,
подающего воздух:
автономная
установка с рециркуляцией
воздуха внутри помещения;
внешняя
установка(кондиционер)
Расчет кратности
воздухообмена с учетом
требований:
класса чистоты;
концентрации
микроорганизмов;
микроклимата, исходя из
требований технологии;
санитарных норм;
перепада давления и
компенсации утечек;
компенсации вытяжек
Построение принципиальной схемы вентиляции
и кондиционирования. Расчет воздушного баланса
Определение состава секций кондиционеров, типов
кондиционеров, холодильных машин, парогенераторов и пр.
Разработка проекта систем воздуховодов
Разработка требований к автоматизации управления системой
вентиляции и кондиционирования
Рис. 6.4 Последовательность разработки проектных решений по
вентиляции и кондиционированию

180 Глава 6
• времени восстановления класса чистоты после внесения
загрязнений в чистое помещение;
• параметров микроклимата (температуры и относительной
влажности воздуха, скорости движения воздуха);
•требуемого объема наруж;ного воздуха по
санитарно-гигиеническим нормам,
а также в удалении вредных веществ, образующихся в ходе
технологического процесса, и, в необходимых случаях, — дымоуда-
лении при пожаре.
Эти требования должны выполняться для каждого чистого
помещения за счет обеспечения необходимых кратностей
воздухообмена, скорости потока воздуха и пр.
6.4.2 Структура систем вентиляции и кондиционирования
В системе вентиляции и кондиционирования участвует
несколько типов потоков воздуха:
— вытяжной — воздух, выходящий из помещения через систему
принудительной вентиляции. Часть вытяжного воздуха (L^)
может удаляться в атмосферу (в т.ч. местными вытяжками),
часть поступать в рециркуляцию;
— наружный — атмосферный воздух, забираемый системой
вентиляции и кондиционирования для подачи в обслуживаемое
помещение, L^^;
— приточный — воздух, подаваемый в помещение системой
вентиляции и кондиционирования, L^^;
— рециркуляционный — воздух, подмещиваемый к наружному
и вновь направляемый в систему вентршяции, L ;
— удаляемый — воздух, уходящий в атмосферу из системы
чистых помещений, L.
Следует также учитывать утечки воздуха из помещений с повы-
щенным давлением {эксфильтрация воздуха, L^) в помещение с
пониженным давлением (инфильтраиця воздуха, LJ.
Простейщей схемой вентиляции и кондиционирования воздуха
является прямоточная система, когда в помещение подается 100%
наружного воздуха (рис. 6.5).
Эта система неэкономична, поскольку весь поступающий в
помещение воздух проходит полный цикл подготовки — от параметров
наружного воздуха до требуемых параметров воздуха чистого
помещения. Для этой системы характерны высокие показатели
энергозатрат и сниженный срок службы фильтров.

Проектирование и монтаж чистых помещений
181
• L„
^
Кондиционер
наружного воздуха
Ln,
ч
Ln
Ы Ln.
Чистые помещения
Lb,
Lb,
ы ч
L
у
>¦
Рыс. 6.5 Прямоточная система вентиляции и кондиционирования
L„=k=X4=E4-bEAL,
Ч = 14
где i — номер помещения,
ДЬ, — утечки воздуха из /-го помещения за счет перепада давления,
к — число помещений (на рис. 6.5).
В определенной степени улучшить показатели этой системы
позволяет/^екг^ле/^ацая тепла (рис. 6.6). За счет рекуперации достигается
экономия энергии на нагрев до 60%.
Lu ^^~"^^~"^ рекуператор
Рис. 6.6 прямоточная система вентиляции и кондиционирования
с рекуперацией тепла
L„=L=X4=E4+E^L,
L = IL..
где 1 — номер помещения,
AL, — утечки воздуха из /-го помещения за счет перепада давления,
к — число помещений (на рис. 6.6).

182
Глава 6
Прямоточные системы, ввиду их неэкономичности,
применяются только там, где они необходимы и где недопустима рециркуляция
воздуха (работа с вредными веществами, опасными патогенными
микроорганизмами, глава 17).
Там, где это возможно, применяются системы с рециркуляцией,
что позволяет снизить энергозатраты в несколько раз по сравнению
с прямоточными системами. Пример одноуровневой системы с
рециркуляцией показан на рис. 6.7.
L„
/t
'•|
L,,
1
Кондиционер
наружного воздуха
Ly
Lb
Ln.
Ч
Ln
Ч! Ч
Чистые помещения
1 т
Lb,
Lb,
Т ' т
>
Рис. 6.7 Одноуровневая система вентиляции и кондиционирования
с рециркуляцией
Ln= L„ + Lp= ХЧ = Lb + Ц^ + д L,
Lb= 2^Lb. , Ly^ = ^Lj„. ,
Ly= Ly,+Ly^=L3-Lp+Ly^=;5^^-Lp+j;L^_^^ ,
где
Lbm, ~ расход воздуха местной вытяжной установкой из /-го помещения;
Lj,. — расход воздуха, подаваемого в кондиционер из /-го помещения;
А L — суммарные утечки воздуха за пределы чистых помещений.
В условиях холодной зимы или жаркого лета, а также при
обслуживании чистых помещений несколькими кондиционерами
применяется двухуровневая система. В ней наружный воздух готовится до
определенных параметров в отдельном (центральном) кондиционере,
а затем подается в рециркуляционные кондиционеры (рис. 6.8).

оектирование и монтаж чистых помещении
183
Кондиционер
наружного
• возд5^а К1
4-
t
Рециркуляционный
кондиционер К2
а
г~гтп
Чистые помещения
LZ-
i
t
Рециркуляционный
кондиционер КЗ
г^^^
[]
*л
Чистые помещения
.л
с. 6.8 Двухуровневая система вентиляции и кондиционирования
Широкое применение находят местные фильтровентиляционные
а рециркуляционные установки (рис. 6.9) для создания зон с однонап-
зленным потоком воздуха, например, в операционных и других
итических зонах.
К
' 1
Кондиционер
наружного воздуха
г
\
'
Ln
Фильтровентиляционный модуль
или рециркуляционньш кондиционер
\
1
5ИСО
'
'¦
С. 6.9 Система вентиляции и кондиционирования с местной
щркуляцией воздуха

184 Глава 6
Приводимые схемы дают общий подход к проектированию
систем вентиляции и кондиционирования, они не охватывают всего
многообразия вариантов принципиальных решений, которые в каждом
конкретном случае должны разрабатываться исходя из поставленной
задачи при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах.
6.4.3 Баланс воздухообмена
Указанные выше типы потоков воздуха должны определяться для
каждого помещения и системы в целом. На этой основе
рассчитывается баланс воздухообмена, результаты которого оформляются в виде
таблицы (таблица 6.3) и наносятся на принципиальную схему
вентиляции и кондиционирования воздуха (рис. 6.10).
Для регулирования баланса воздухообмена целесообразно
устанавливать клапаны на притоке и вытяжке.
Смысл построения баланса воздухообмена состоит в проверке
того, что суммарный объем воздуха, поступающего в помещение,
должен равняться суммарному объему воздуха, удаляемого из
помещения. Нарушение этого условия ведет к невозможности обеспечения
требуемых перепадов давления, трудности открывания и закрывания
дверей и пр.
Для чистых помещений это играет oco6j40 роль, поскольку
необходимо поддерживать различное давление в разных помещениях.
В таблице баланса воздухообмена суммарный расход приточного
воздуха и суммарный расход удаляемого воздуха должны быть равны
для каждого помещения (по каждой строке таблицы).
Для каждого чистого помещения вьшолняется расчет приточного
и вытяжного воздуха, а также учитываются утечки воздуха (эксфиль-
трация — утечка воздуха в помещения с более низким давлением,
инфильтрация воздуха — поступление воздуха из помещения с более
высоким давлением).
Основные исходные данные для расчета системы вентиляции
и воздуха чистых помещений:
1) планировочные решения с указанием классов чистоты и
перепадов давления;
2) назначение чистых помещений (чистых зон): защита продукта
и процесса, защита персонала и окружающей среды;
3) вьщеление вредных веществ;
4) вьщеление тепла и влаги от оборудования;
5) численность персонала;
6) характеристика климата района строительства.

Таблица 6.3
Таблица примера балансов воздухообмена
№
пом.
1
2
3
4
5
6
...
Наименование
помещения
Лаборатория
Комната переодевания
Участок наполнения
Комната переодевания
Материальный шлюз
Технический коридор
Всего:
Тип
зоны
по
GMP
(Класс

чистоты)
D
K/D
А/В
D/B
K/D
К
...
Объем

помещения
50
15
56
15
10
110

Перепад

давления,
Па
20
10
35
25
15
0

Кратность


хообмена,
Ч-1
20
20
50
20
20
10
...
Приток

Инфильтрация
из
пом.
№
-
1
-
3
4
5
...
м^/ч
-
100
-
200
100
100
...

Принудительный
м^/ч
1100
300
2800
300
200
1100
...
...
№№

систем
К-1
К-1
К-1
К-1
К-1
К-1
Всего
1100
400
2800
500
300
1200
...
Вытяжка
Эксфиль-
трация
в
пом.
№
2
холл
4
5
6
-
м^/ч
100
100
200
100
100
-
Местная
мУч
-
-
-
-
-
300
...
№№

систем
-
-
-
-
-
В-2
...

Общеобменная
м^ч
1000
300
2600
400
200
900
...
...
№№

систем
В-1
В-1
В-1
В-1
В-1
В-1
Всего
м^ч
1100
400
2800
500
300
1200
...
1
I
i

Холодильная
MayjHHa
Шyмoг>ly!aитoJH» ^ ' 1[
l,= ll(tli!M>I
2 1/Ч
1 «Ш
Регулятор статического давления
типа TVR с глушителем
Зона А
•35 25(?0'
Решетки стеновые вытяжные
с фильтром F5 фирмы TROX
' ,[^ис.^6.1() Ilpimeg п,ринципияпь.;^а схемы вентиляции ^крндиционирования воздуха
Ь
IOn

Проектирование и монтаж чистых помещений 187
6.4.4 Расчет приточного воздуха
Приточный воздух вьшолняет следующие функции:
• подачу требуемого количества наружного воздуха;
• обеспечение требуемого класса чистоты;
• обеспечение требований по микробиологической чистоте
воздуха там, где они предъявляются;
• удаление избытков теплоты и влаги и поддержание требуемых
параметров микроклимата в помещении;
• компенсация работы вытяжных установок и утечек воздуха из-
за перепадов давления.
На требуемую кратность воздухообмена влияют все перечисленные
выше функции приточного воздуха. По каждой из них определяется
необходимая кратность воздухообмена и наибольщее значение закла-
Щз1вается в проект.
Рассмотрим каждзто из перечисленных функций.
Подача наружного воздуха
Расход наружного воздуха рассчитывается из необходимости:
• выполнения санитарно-гигиенических норм;
•компенсации удаляемого воздуха (как из отдельных
помещений за счет работы вытяжных установок, так и удаляемого
через систему кондиционирования);
• компенсации утечек из-за разности давления в чистых
помещениях и окружающей среде.
Расход наружного воздуха для всей системы вентиляции равен
сумме расходов воздуха для каждого помещения. Расход воздуха для
отдельного помещения равен сумме объемов воздуха, удаляемого
местными вытяжными установками и потерь из-за утечек. Эта сумма
не должна быть меньше минимального расхода наружного воздуха по
нормативным документам.
Обеспечение требуемого класса чистоты
Класс чистоты обеспечивается за счет многоступенчатой
фильтрации воздуха и выбора фильтров соответствующих классов, заданием
скорости воздушного потока (для однонаправленного потока воздуха),
кратностью воздухообмена.
Кратность воздухообмена задает расход воздуха для чистых
помещений классов 6-9 ИСО (для 1-5 ИСО расход воздуха определяется
скоростью однонаправленного потока). Существует несколько подхода к
определению кратности воздухообмена для обеспечения чистоты:
• использование различных рекомендаций, стандартов и правил;
• расчетный метод;
• упрощенный метод.

188 ' ¦- ' ' Глава 6
Ис/юльзовтте-peKOMem^aimu. етавдарятв- ш гщама ,
Примеры кратностей воздухообмена для чистых помещений
приведены в ГОСТ Р ИСО 14644-4 [I], стандарте Германии УОГ2083 [2'J,
Рекоиендациях Института окружаТошей среды и технологии — IEST:
США [3J.
ГОСЖ Р ИСО 14644-4
Пр1-шожение S этого ставдарта содержит пример таблицы с
показателями воздухообмена для микроэлектроники (таблица 6.4),
Таблица 6.4 дает'пример расхода воздуха, подаваелмого в чистое
помещение на 1 ж-' площади в 1 ? при высоте помещения 3 м. Эти
данные можно пересчитать в кратность воздухообмена N, ч-К
Введем следующие обозначения:
L, — расход воздуха на 1 м^ площади помещения в 1 час по
таблице 6.4;
L^p — расход приточного воздуха
S — площадь помещения, м^;
V — объем помещения, м^;
L = L X S
N= L^jy- (Ц X S)/V
Есл11 L,= 120 M-'/iM^ 'ч), S= 20 Af, У— 60 м^ и высота еомешенкя
3 JM, то кратность воздухообмена составит 40'чЧ
; - Сатидарт, VDi. 200
Стандарт VDI 2083, часть 2 [2J рекомендует кратности
воздухообмена для чистых помещений, контролируемых по концентраттг.и
частиц в воздухе, для микроэлектронной, фармацевтической, щ^\-
боростроительной и других отраслей промышленности (таблица;" fc5).
Этот стандарт также приводит кратности воздухообмена при контр<"'-
ле воздуха по М'М1Сробным заг|)язнениям (таблица 6.6).

Проектирование и монтаж чистых помещений
189
Таблица 6.4
Пример показателей воздухообмена для микроэлектроники
(ГОСТ Р ИСО 14644-4)
Класс
чистоты
помещения
в
эксплуатируемом

состоянии з)
2 ИСО
ЗИСО
4 ИСО
5 ИСО
6 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
Тип
потока
воздуха'')
О
О
О
о
(н, о*
Н или
СО
Н или
С
Н или
С
Средняя
скорость
потока
воздуха'^),
м/с
0,3-0,5
0,3-0,5
0,3-0,5
0,2-0,5
Не
применяется
Тоже
»
Расход
подаваемого
воздуха''),
м^, на 1 м^
площади
помещения
в 1 ¦<
Не
применяется
То же
»
Не
применяется
70-160
30-70
10-20
Примеры
применения
Фотолитография и другие
критические зоны ^)
Рабочие зоны
Рабочие зоны.
Производство масок с
несколькими подложками,
производство компактных
дисков, зоны обслуживанрю
и вспомогательные зоны
Рабочие зоны.
Производство масок с
несколькими подложками,
производство компактных
дисков, зоны обслуживания
и вспомогательные зоны
Зоны обслз'живания,
вспомогательные зоны
Зоны обслуживания,
вспомогательные зоны,
обработка поверхностей
Зоны обслуживания,
вспомогательные зоны
^) Состояние чистого помещения должно быть заранее определено и
согласовано.
'') Обозначения потоков воздуха: О — однонаправленный, Н —
неоднонаправленный, С — смешанный.
'^^ Однонаправленный поток воздуха в чистом помещении обычно задается
средней скоростью потока. Требования к скорости однонаправленного потока
зависят от температуры, конфигурации контролируемого пространства, защи-
щаемьк объектов и пр. Значения скорости потока воздуха могут задаваться
непосредственно после фильтров или в других точках.
**) Неоднонаправленный и смешанный потоки характеризуются кратностью
воздухообмена в час.
^) Следует предусмотреть непроницаемый барьер.
0 С учетом эффективного разделения источника загрязнения и защищаемой
зоны. Возможен физический барьер или барьер с помощью потока воздуха.
* — добавлено редактором настоящей книги.

190
Глава 6
Таблица 6.5
Показатели воздухообмена для чистых помещений
(контроль по частицам) по стандарту VDI 2083
Класс
чистоты
по ИСО*)
1 ИСО
2 ИСО
ЗИСО
4 ИСО
5 ИСО
6 ИСО
7 ИСО
8 ИСО
Тип потока
воздуха
О
О
О
о
о
HD
и
и
и
Скорость
потока
воздуха^),
м/с
0,2 - 0,5
0,2 - 0,5
0,2 - 0,5
0,2 - 0,5
0,1 - 0,3
-
-
-
-
Кратность
воздухо-
обменаз),
4-J
-
-
-
-
-
50 - 150
30-60
20-40
< 20
CooTriome-
ние
капитальных
затрат")
> 10
8- 10
5-8
4-6
2-4
2-4
1-2
1
0,5
О — однонаправленный, Н — неоднонаправленный поток воздуха.
'^ Предусматривается отделение защищаемого объекта от
источника загрязнений с помощью потока воздуха;
^^ Отклонения локальной скорости воздуха от среднего значения
не должны превышать ±20% с учетом влияния геометрических
факторов и источников тепла;
^^ Относится к помещениям высотой 3 м;
*) Классы чистоты по стандарту VDI 2083 приведены к
классификации по ИСО 14644-1 (ред. книги);
**^ Величина капитальных затрат приведена в предположении,
что стоимость 1 м^ чистого помещения класса 7 ИСО равна 1.
В Правилах GMP ЕС, действовавших до 1997 г., существовала
рекомендация поддерживать кратность воздухообмена в зонах CnD\
равную 20 ч'К Это норма была заимствована из старого стандарта США
209 В. С 1997 г. она в Правилах GMP ЕС отменена, поскольку
современная техника чистых помещений позволяет обеспечить такой
уровень чистоты при меньших кратностях, определить которые -
задача проектировщика.
По нашему мнению, прямое следование рекомендациям
стандартов, в т.ч. [3], может привести к неэффективным решениям,
чрезмерным, капитальным затратам и расходу электроэнергии. При
проектировании нужно учитывать реальное вьщеление загрязнений
персоналом и оборудованием. Это можно сделать при помощи
расчетных методов.

Проектирование и монтаж чистых помещений
191
Таблица 6.6
Показатели воздухообмена для помещений больниц
с различными требованиями к микробным загрязнениям воздуха,
стандарт VDI 2083
Число
КОЕ,
< 10
<50
<200
<500
Вид
потока

воздуха
О
Нз)
Н
Н
Скорость
потока
воздуха,
м/с
0,3-
0,52)
-

Кратность
воздухо-
обмена1>,
Ч-1
-
30-50
10-20
3-10
Область
применения
Нахождение больных
в стерильных
условиях;
высокоасептические операционные
Асептические
и септические
операционные
Палаты интенсивной
терапии и другие
специальные
помещения больниц

Соотношение

капитальных
затрат*'
>3
>1,5
1
>0,9
КОЕ — число колониеобразующих единиц, определяемое с
помощью щелевого пробоотборника.
О — однонаправленный, Н — неоднонаправленный поток воздуха.
'^ Относится к помещениям высотой 3 м;
^^ Отклонения локальной скорости воздуха от среднего значения
ie должны превышать ±20% с учетом влияния геометрических
|)акторов и источников тепла;
^^ Предусматривается отделение защищаемого объекта от источ-
iHKa загрязнений с помощью потока воздуха;
^^ Величина капитальных затрат приведена в предположении,
ITO стоимость Ijh^ асептических и септических операционных равна 1.
По опыту авторов удается надежно поддерживать чистоту класса
> ИСО в оснащенном состоянии при кратности воздухообмена 40-50 чг'.
1,ля эксплуатируемого состояния вообще трудно давать универсаль-
1ые рекомендации, поскольку численность персонала сильно влияет
и чистоту помещения.
Следует иметь в виду, что рекомендации стандартов не учрггывают
епловыделений оборудования, численности персонала, работы
1ЫТЯЖНЫХ установок и пр., которые могут оказать решающее влия-
ffle на проектную кратность воздухообмена.

192 Глава 6
Расчетный метод определения кратности воздухообмена
для достижения заданного класса чистоты
От кратности воздухообмена зависят два показателя: требуемый
класс чистоты и время восстановления чистого помещения после
внесения загрязнений.
Существует расчетный метод определения концентрации частиц
в воздухе в зависимости от множества влияющих факторов. Этот
метод подробно описан в работах проф. Я. Густавссона, фирма Camfil,
Швеция, [4].
При расчете используются следующие величины (обозначения
соответствуют оригиналу [4]):
Q — расход приточного воздуха, м^/с,
q — объем воздуха, проникающего в помещение из-за
негерметичности (инфильтрация воздуха), м^/с,
V — объем помещения, м^,
X — доля рециркуляционного воздуха,
С — концентрация частиц в воздухе помещения, частиц/м^,
С^ — концентрация частиц в воздухе в установившемся режиме,
частиц/м^,
Сд — концентрация частиц в воздухе в начальный момент.
частиц/м^,
С, — концентрация частиц в воздухе, поступающем за счет
инфильтрации, частиц/м\
^нар "" концентрация частиц в наружном воздухе, частиц/м^,
t — время, с
Пнар ~ эффективность фильтрации наружного воздуха,
П — эффективность фильтрации рециркуляционного воздуха,
S — интенсивность выделения частиц внутри помещения частиц/с.
Е — фактор эффективности системы вентиляции, в практике
расчетов принимается е = 0,3,
П — эффективность фильтров,
к,, kj — константы.
Кратность воздухообмена равна N^ = Q / V^^^,.
Причинами появления частиц в помещении являются:
Причина Привносимое число частиц
наружный воздух (1-х) х (1-П„„) х Q х С^^р
рециркуляционный воздух х х (1-Пр) х Q х е.х С
инфильтрация воздуха Q х Ц
вьщеление частиц внутри помещения S

Проектирование и монтаж чистых помещений
193
Из помещения частицы удаляются вытяжным воздухом:
(Q+q) X Е X С
Разница между числом частиц, которые удаляются из
помещения и появляются в нем в течение определенного времени, приводит
к изменению концентрации частиц в помещении.
Концентрация частиц в чистом помещении в момент времени t
эпределяется как
С = [С„ - (S/k,) - (к/к,)] X e-('=-"/v+s/k, + к,/кр (1)
где
Ц =Е X Q X [1+ q/Q - х(1-Лр)];
Ц =(1-х) X (1-л„,^) X Q X С^р + qC, (2)
Уравнение (1) состоит из двух частей:
— переменной:
С,^^ = [С„- (S/kj) - (Ц/к,)1 X e-№.«/v
— и постоянной:
S/k, + k^/kj.
т.е.
с = с +с
var const
Переменная часть характеризует переходный процесс, когда
шстое помещение достигает требуемого класса чистоты после вне-
;ения загрязнений или перехода из эксплуатируемого состояния
i оснащенное. Чем больше кратность воздз^хообмена, тем меньше
щительность этого переходного
фоцесса, называемого временем
юсстановления Т.
в
Как правило, величина Т^ не
юлжна превышать 15-20 мин. Это
)значает, что по истечении этого
(ремени чистое помещение будет
>аботать в стационарном режиме,
'.е. величина С^^^ должна быть
1ренебрежимо малой.
При проектировании полезно
троить графики зависимости
'лнцентрации частиц от времени
рис. 6.11), которые наглядно
подзывают динамику переходного
«жима и стабилизацию работы
истого помещения.
сз 10»
|lO'
о 10«
-^ 10'
-N 10'
" 10'
Я
о 10^
§ 10
^ 1
i
_!
(
1
О
10
20
30 время, мин
Рис. 6.11 Зависимость
концентрации частиц от времени после
пуска чистого помещения

194
Глава:, й
Значение концентрации частиц в стационарном режиме
определяет класс чистого помещения.
При проектировании решается обратная задача: по заданной кой
центрации частиц (классу чистоты) определяется необходимый o6i>ej(i
приточного воздуха и кратность воздухообмена (рис. 6.12).
Исходные данные
Ў
1 Изменяемые параметры 1
Кратность Эффективность
воздухообмена фильтрации
Расчет концентрации частиц в воздухе
Соответствие классу чистоты
Нет
Да
ж:
Расчет системы вентил5шии
и кондиционирования
Рис. 6.12 Подбор кратности воздухообмена в зависимости от класса
чистоты и эффективности фильтрации воздуха
В практической работе удобно пользоваться программой расчета
чистоты воздуха в чистых помещениях, разработанной фирмой Camfil
(Швеция) [4].
Упрощенный метод оиенки кратности воздухообмена
Самый простой подход к оценке требуемого расхода npHTO4MOi0
воздуха без учета инфильтрации и других элементов формулы (1)
состоит в использовании формулы (3).
С = (Е X 60)/ L частиц/м^, (3)
где
С — средняя концентрация частиц в воздухе {частиц/м^,
Е — суммарная эмиссия частиц в чистом помещении (наприг
мер, 5x10* частиц с размерами > 0,5 мкм/мин),
60 — число минут в часе;
L — расход приточного воздуха, м^/ч. , _^

Проектирование и монтаж чистых помещений 195
Обеспечение микробиологической чистоты
Оценка кратности воздухообмена для чистых помещений
с заданным предельным уровнем микробных загрязнений может быть
определена следующем образом.
Отправной точкой в расчете является оценка эмиссии
микроорганизмов от людей и оборудования. Если выделение микроорганизмов
оборудованием и поступление их извне мало, то число
микроорганизмов пъ \ м^ воздуха приблизительно равно:
п X К X 60
п=^ , (4)
V xN
ПОМ кр
где
Пз ~ число КОЕ/мгт, выделяемых человеком
(КОЕ —колониеобразующие единицы)
К^ — численность персонала в помещении,
60 — число минут в часе,
^пом ~ объем помещения, м^,
N^ — кратность воздухообмена, чг' (крат/ч)
Соответственно кратность воздухообмена может быть получена как:
бОп X К
N = ~ (5)
¦^ V хп ' ^^
пом норм
где n^oj,^ ~ предельно допустимое значение концентрации
микроорганизмов, КОЕ/м^.
Эти методы могут использоваться для ориентировочной оценки
кратности воздухообмена. В проект следует закладывать данные
с достаточным запасом.
В зависимости от типа одежды и характера движения персонала
Пз колеблется от десятков до тысяч КОЕ/мин. Например, для чистого
помещения класса 8 ИСО, в соответствующем комплекте одежды
и неподвижном персонале п^ можно принять равным 1000 КОЕ/мин.
Если V„„„ = 60 м\ К„ = 2 и п^„р„ = 200 КОЕ/м\ то кратность
воздухообмена по формуле (5) будет равна 10 ч'. При движении вьщеление
частиц резко возрастает. Данные о вьщелении частиц для разных
Типов одежды приведены в главе 12 (Б. Рейнмюллер и Б. Люнгквист).
Требуемый объем нарузкного воздуха для обеспечения
нормальных гигиенических условий определен нормативными документами.

196 ' ' ' ' " ' ' " Глава :6
Удаление избьгтков тй1#<нч*,.и влшв |
Технологическое оборудование и персонал выделяют тепло'
и влагу, которые нужно удалять с помощью системы вентиляции
и кондиционирования. Обеспечение необходимого микроклимата
с поддержанием температуры и влажности — важное условие норт
мальной работы персонала в чистых помещениях. ^
Кроме того, отдельные технологические процессы (иа,ориме|1Й
фотолитография в производстве микросхем) предъявляют жестки!^
требования к температуре и влажности.
' Колй1ёнсйщия работы" вытяжнмх устанёвож ^ ' • ¦
Содержащиеся в воздухе вредные вещества удаляются из
помещений с помощью вытяжных установок (шкафЬв) с целью вьшолиени'л
санитарных норм. Скорость воздуха в поперечном сечении лицевой
(открытой) части вытяжной установки должна составлять 0,5 -^
0,75 м/с [3, п. 5.7.3]. Возможны более жесткие требоваиия к скоростр
воздуха.
Удаление воздуха из помещения должно компенсироваться
притоком наружного воздуха, причем рекомендуется [3, п. 5.7.3], чтобы
кратность воздухообмена по наружному воздуху была на 2 крат/ц
больше кратности, определенной для вытяжного воздуха.
При расчете определяется суммарный объем вытяжного воздуха для
данного помещения. Частное от деления его на объем помещения дает
кратность воздухообмена, необходимую для компенсации вытяжек.
;.' 'Компенсаций утечек
Перепад давления между различными помещениями вызывает
жсфшльтращю (утечку) воздуха из помещения через щели в притворах
дверей и разного рода неплотности. Величина утечки должна 6бш>
рассчитана для каждого помещения и y^jxena в балансе воздухообмена.
^ Утечка воздуха должна быть компенсирована равным количеством
наружного воздуха в подаваемом приточном воздухе. В балансе
воздухообмена должна учитываться и имфщьтршщия возд}'ха, т.е.
поступление воздуха из соседних помещений»
Количество воздуха, проходящего через дверную щель {м^/чж},,
определяется как 15]: , • .
L = ?^Щ X лЙР X 3600, ,.,,,^;^-,.^^,.;.:i;,,л,-,,;, -;,...,:- (6)^

Проектирование и монтаж чистых помещений 197
где:
F — площадь щели в м^;
1^=0,85 — коэффициент местного сопротивления дверных щелей;
АР — перепад давления, Па;
3600 — число секунд в часе.
Если температура воздуха в соседних помещениях различается,
то утечки резко возрастают.
Таким образом, в результате расчетов получается ряд значений
кратности воздухообмена, требуемых каждой составляющей. В
качестве проектного значения для системы вентршяции и
кондиционирования берется наибольшее значение. Для низких классов чистоты
(8-7 ИСО) во многих случаях определяющим являются не
требования к классу чистоты, а требования удаления избытков теплоты,
вредньк веществ и пр.
Расчет моищости вентиляторов
Ряд элементов системы вентиляции и кондиционирования
чистых помещений оказывают сопротивление потоку воздуха,
проходящему в ней. Это фильтры (предварительные и финишные),
клапаны, шумоглушители и пр. Сопротивление каждого из этих
элементов характеризуется перепадом давления на нем, которое
в процессе эксплуатации может возрастать (например, перепад
давления на фильтрах). Нагрузка на вентиляторы определяется
суммарным значением этих перепадов давления, взятым для
наихудших условий, что необходимо учитывать при подборе вентшхяторов.
Требования к материалам воздуховодов
Воздуховоды должны быть выполнены из коррозионно стойких
и не отслаивающихся материалов. Самым распространенным
материалом для воздуховодов является сталь с горячим цинкованием.
Материал воздуховодов, идущих от вытяжных установок,
должен быть стойким к воздействию веществ, содержащихся в
вытяжном воздухе.
6.4.5 Кратности воздухообмена в помещениях общего назначения
В таких помещениях расчет кратности воздухообмена выполняется
в соответствии с санитарными нормами и по расчетам избытков
тепла и влаги. В западных странах используются следующие значения
кратностей воздухообмена (данные фирмы Airflow, Англия) для
некоторых помещений:

198 Глава 6
Вид помещений Кратность воздухообмена, ч'{крат/ч)
залы заседаний 4-6
офисы 6-8
спальные комнаты 2-4
столовые 8-12
рестораны 6-10
помещения больниц 4-6
общественные туалеты 10-15
общественные здания 6-8
промышленные здания 6-10
бойлернь1е 20-30
пекарни 20-30
6.5 Тепловой комфорт
Важной функцией системы вентиляции и кондиционирования
является обеспечение комфортньж условий, т.е. поддержание
температуры, влажности и скорости движения воздуха, при которых человек
не испытывает неудобства. Это важно для здоровья и нормальной
работы человека. К чистым помещениям, с точки зрения
обеспечения комфорта, предъявляются противоречивые условия:
• не допускается потоотделение, приводящее к загрязнению
окружающей среды;
•нужен устойчивый комфортный микроклимат,
обеспечивающий основу для точной и аккуратной работы, которая, как
правило, необходима в чистых помещениях;
• персонал носит специальную одежду, предохраняющую
окружающую среду от вьщелений человека и в то же время
затрудняющую отвод тепла от человека;
• исходя из требований технологии, может потребоваться работа
человека при повышенной скорости окружающего воздухг^
(0,2 — 0,5 м/с), например, в условиях однонаправленного
потока воздуха.
В связи с этим при проектировании и эксплуатации чистых
помещений возникают следующие вопросы: каковы требования к
температуре и влажности для данной одежды и скорости воздуха?
Взаимосвязь между этими параметрами показана в стандартах
ИСО 7730 [6] и VDI 2083, часть 5, Германия [7].
При оценке теплового комфорта используются следуюпще понятия:
а) показатель метаболизма;
б) тепловое сопротивление одежды;
в) температура воздуха;
г) скорость воздуха;
д) индекс iWF(среднее прогнозируемое значение
удовлетворенности тепловыми условиями).

Проектирование и монтаж чистых помещений
199
Показатель метаболизма
Этот показатель характеризует вьщеление энергии с поверхности
тела человека и выражается в Вт/м' или специальных единицах —
мет, 1 мет = 58,2 Вт/м^. Показатели метаболизма для различньк
видов деятельности человека приведены в таблице 6.7 [6].
Для работы в чистых помещениях показатель метаболизма
мет = 1,2.
Таблица 6.7
Показатели метаболизма для различных видов деятельности
Вид
деятельности
Спокойная поза полулежа, сон
Спокойная поза сидя, отдых
Работа в положении сидя (офис, дом,
школа, лаборатория)
Легкая работа стоя (магазин,
лаборатория, легкая работа на производстве)
Работа средней тяжести стоя
(помощник продавца, домашняя работа,
работа с механизмами)
Ходьба со скоростью:
• 2 км/ч
• 3 км/ч
• 4 км/ч
• 5 км/ч
Показатели метаболизма
Вт/м^
46
58
70
93
116
ПО
140
165
200
Мет
0,8
1,0
1,2
1,6
2,0
1,9
2,4
2,8
3,4
Тепловое сопротивление одежды
Для оценки этого показателя служит коэффициент теплового
сопротивления, который выражается в специальных единицах — do,
1 do = 0,155 м^ • °С/Вт. Значения коэффициента теплового
сопротивления для различных элементов одежды приведены в таблице 6.8.
Суммируя значения коэффициентов теплового сопротивления
отдельных элементов одежды, можно получить коэффициент
теплового сопротивления комплекта одежды в целом.
Стандарт VDI 2083, часть 5, [7] рекомендует следующие
значения теплового сопротивления одежды при различных температурах
воздуха:
Температура
Коэффициент теплового сопротивления
от 18 °С до 20 °С
от 20 °С до 22 "С
от 22 "С до 24 °С
1,8 do
1,6 do
1,4 do

200
Глава 6
Таблица 6.W
Коэффициенты теплового сопротивления
для отдельных элементов одежды
Элемент одежды
Нижнее белье:
— трусики
— трусы удлиненные
— майка
— рубашка с короткими рукавами
— рубашка с длинными рукавами
Рубашки — блузки:
— с короткими рукавами
— легкие, с длинными рукавами
— обычные, с длинными рукавами
— фланелевые, с длинными рукавами
— легкая блузка с длинными рукавами
Брюки
Платья — юбки:
— легкие юбки (летние)
— плотные юбки (зимние)
— легкое платье с короткими рукавами
— зимнее платье с длинными рукаюми
Свитеры:
— облегченный
— средней плотности
— плотный
Куртки и халаты:
— легкая (летняя) куртка
— куртка
— халат
Утепленная одежда:
— теплый спортивный костюм
— теплый комбинезон
— брюки
— куртка
— жилет
— пальто
— длинная куртка
Прочее:
— носки
— толстые, короткие носки
— толстые, длинные носки
— нейлоновые чулки
— туфли на тонкой подошве
— туфли на толстой подошве
— ботинки
— перчатки
— головной убор
Комбинезон для чистых помешений
Коэффициент теплового
сопротивления, do
0,03
0,10
0,04
0,09
0,12
0,15
0,20
0,25
0,30
0,15
0,23-0,32
0,15
0,25
0,20
0,40
0,20
0,28
0,35
0,25
0,35
0,30
0,70-0,90
0,90
0,35
0,40
0,20 %
0,60
0,55
0,02
0,05
0,10
0,03
0,02
0,04
0,10
0,05
0,20
0,40-0,60
-,
•':
¦]
¦\
1
1
1

Проектирование и монтаж чистых помещений 201
Индекс PMV
Индекс PMV {Predicted Mean Vote) дает среднее прогнозируемое
значение условного числа, полученного при опросе большой группы
лиц, причем каждый опрашиваемый оценивал степень комфортности
по следующей семизначной шкале:
+3 жарко
+2 тепло
+1 слегка тепло
О нейтральная реакция (не ощущается ни тепло, ни прохлада)
—1 слегка прохладно
—2 прохладно
—3 холодно
Индекс PMV определен для каждого вцда деятельности и
комплекта одежды в зависимости от температуры, температуры
излучения, средней скорости движения воздуха и парциального давления
паров воды.
Индекс PMF характеризует тепловой баланс тела человека. Если
количество теплоты, производимой внутри тела, равно потерям
тепла в окружающую среду, то тепловой баланс соблюдается. В
умеренной окружающей среде терморегулирующая система человека
стремится автоматически приспособить температуру кожи и
выделение пота, чтобы поддержать тепловой баланс. Для чистых помещений
рекомендуется выбирать индекс РМУъ пределах: -0,5 < PMV< -1-0,5.
В таблице 6.9 приведены значения индекса PMV при
относительной влажности 50% и показателе метаболизма 1,2 мет для различных
значений теплового сопротивления одежды, с1о, характерных для
чистых помещений в зависимости от температуры и скорости воздуха.
Полные таблицы индекса PMV согласно ИСО 7730 [6] приведены
в приложении 1 к настоящей книге.
Если рассмотреть работу хирурга под однонаправленным
потоком (0,2-0,3 м/с) при тепловом сопротивлении одежды {do—1,0),
то для комфортных условий требуется температура 22-24 °С
(заштрихованная зона в верхней части таблицы 6.9).
Заштрихованная зона в нижней части таблицы соответствует
работе в однонаправленном потоке при использовании комплекта
одежды для чистого помещения класса 5 ИСО. Наиболее комфортные
условия достигаются при температуре 20 °С (скорость потока воздуха
от 0,3 до 0,5 м/с). При температуре нрске 18 °Си выше 22 °С ощущается
дискомфорт.
При работе в условиях неоднонаправленного потока воздуха
(0,1-0,2 м/с) в одежде для классов 7 ИСО - 8 ИСО (с/о=1,0),
комфортным условиям соответствует температура 22 °С.

202
\
Глта i
._ -. ¦ Таблица 6.i
Индексы PMV, характерные для условий чистых помещений
Одежда
do
1,00
1,50
Л1^ * °С
/Вт
0,155
ОДЗЗ

Температура
в
рабочей
зоне,
°С
16
18
20
22
24
26
28
30
12
14
16
18
20
22
24
26
Индексы PMV при скорость 1]
воздушного потока, м/с , j
<0,10
-1,18
~4)J3
-0,32
0,13
0,58
1,03
1,47
1,91
-1,09
-0,75
-0,41
-0,06
0,28
ПЩ
0,99
1,35
0,10
-1,18
-0,75
-0,33
0,10
0,54
0,98
1,42
1,86
-1,09
-0,75
-0,42
-0,09
ПЩ"
0,60
0,95
1,31
0,15
-1,31
-0,88
¦^(Щ
0,20
-1,43
Tpgl
-0,54
0,30
-1,59
-1,13
-0,67
0,00' -.
0,46: о.:|
0,91
1,37
1,83
-1,19
-0,85
-0,51
-0,17
0,18
0,54
0,91
1,27
0,86
1,34
1,81
-1,27
-0,93
-0,58
-0,22
0,13
0,50
0,87
1,24
\\
П)3
""Лз
1,78
-1,39
-1,03
-0,67
-0,3
0.0
0,4
0,82
1,20
0,40
-1,72
-1,24
-0,76
-0,26
0,24
0,74
1,24
1,75
-1,48
-1,11
-0,74
-0.3
0,0
0.3
0,78
1,18
0,50
-1,82
-1,33
-0,8
-0,32
0,19
0,70
1,21
1,73
-1,55
-1,17
-0,79
1,ио|
1^2
"1,5') j
-1,07
-0,52|
О^ОЯ
0,5^!
^щ
\ф1\
-lj75l
-1,351
-0.96!
-0.4 -0,56 \
-0.0 -0,16
0,3 . o;25J
0,76
1,15
0;671
i,OH
Невнимание к этим факторам на стадии проектирования прш
водит к труднопоправимым последствиям. Встречаются ч^сты
помещения, ще не удается снизить температуру ниже 28 "С. При
в "комбинезоне в условиях такой температуры в бахилы стекает п
Бывает и другая крайность: тейпература около 18 "С в однонаправле!
ном потоке воздуха в операционной. Работать при такой температур
в хирургическом комплекте одежды под однонаправленным потоко
воздуха нельзя без риска для здоровья, не говоря о больном, которы
испытывает местное перео5а1аждение в зоне, открытой раны.
¦ i
; 6.6 Парашетры окружашхде! с|1едн в чистых иож-Ще-шях .^
¦¦' Температура и влшжшость
Порядок определения требований к температуре воздуха с
учётом скорости движения воздухп, типа одежды и характера работы дат г
в п. 6.5, Могут §т,1ть задены специальные требования к температуре
при усле~*1и кратковременного пребывания персонала в помещений

Проектирование и монтаж чистых помещений 203
(например, помещения созревания сыров в пищевой
промышленности, глава 1).
Влажность воздуха рекомендуется поддерживать в пределах от
30 до 65%, если иное не задано технологией [1]. В некоторых случаях
требуется режим пониженной влажности (таблеточное производство,
изготовление вакуумных трубок и пр.).
Влажность в чистых помещениях зависит в большей степени
от атмосферного воздуха, чем от выделения влажности в самом
помещении. При повышенном выделении влаги от оборудования
следует предусматривать местные вытяжки.
Следует иметь в виду, что при пониженной влажности эффект
статического электричества проявляется сильнее и требуются
специальные меры по снижению электростатического заряда.
Отдельные процессы (фотолитография в микроэлектронике)
предъявляют жесткие требования к допустимым пределам изменения
влажности (например, ±1%).
Как правило, точность поддержания влажности ±5% достигается
обычными кондиционерами и системами автоматизации. Для
обеспечения точности ±2% необходимы прецизионные системы с
цифровым управлением увлажнителями и подогревателями воздуха. При более
высоких требованиях к точности используются предварительные
установки кондиционирования в комплексе с системами
прецизионного управления.
Шум
Основными источниками шума в чистых помещениях являются
кондиционеры, вытяжные установки, клапаны и заслонки, а также
технологическое и вспомогательное оборудование (насосы,
компрессоры и пр.).
Ограничение на уровень звукового давления обусловлено
условиями комфорта и безопасности персонала. В чистых помещениях,
где, как правило, выполняются точные и ответственные работы,
требующие высокого внимания, это ограничение носит и
технологический характер.
Согласно ГОСТ Р ИСО 14644-4 типовой уровень звукового
давления в чистых помещениях составляет 50-65 дБ.
Стандарт VDI 2083, Германия, [2] указывает, что на рабочих
местах в чистых зонах и чистых помещениях следует применять
специальные меры по снижению шума. Не допускается превышение
следующих уровней звукового давления:
• 62 дБ(А) — стандартное значение;
• 55 дБ(А) — повышенные требования;
• 45 дБ(А) — особые требования.

204 Глаеод
Для борьбы с шумом используются шумоглушители, типы и чис
которых определяется расчетом.
На этапе аттестации чистого помещения проверка уровня звуке
вого давления входит в число обязательных параметров.
Вибрация
Вибрация отрицательно влияет на технологический процесс, nej
сонал, срок службы оборудования. В некоторых случаях, наприме
для операций фотолитографии в производстве микроэлектронщ
схем, она является критическим фактором, определяющим возмо;
ность выполнения технологического процесса.
Для борьбы с вибрацией используются вентиляторы с высоки
качеством балансировки, виброгасящие устройства, размещен]
чистых помещений на виброзащитных платформах и пр.
Освещение
В чистых помещениях должна быть достаточная и равномерщ
освещенность, обеспечивающая удобство работы и предотвраща1(
щая утомление зрения.
Согласно рекомендациям IES-RP-CC012.1, США, [3], типов]
значения освещенности в чистых помещениях составляют 770-880 лня
(70-80 foot-candles) на высоте рабочего места.
Для некоторых процессов (фотолитография в микроэлектро]
важную роль играет цвет (длина волны) светового потока.
Система освещения должна быть выполнена так, чтобы не б]
бликов.
Статическое электричество
В чистых помещениях могут наводиться электрические заря
вызываемые различными факторами:
• трением одежды и обуви человека;
• движением воздуха;
• силовыми и информационными сетями; ¦
•люминесцентными светильниками, которые являются генера-?
торами импульсов с радиочастотами; i
• коммутацией электрических цепей.
Для борьбы со статическим электричеством используются
антистатические и электропроводные материалы с соответствующим
заземлением конструкций и оборудования, экранирование
источников электрических помех, применение раздельных систем питания
электроэнергией и пр.

Проектирование и монтаж чистых помещений 205
6.7 Автоматизация управления системой
вентиляции и кондиционирования
Система вентиляции и кондиционирования должна
поддерживать в заданных пределах:
• температуру и влажность воздуха;
• расход воздуха;
• перепады давления между помещениями;
•скорость однонаправленного потока воздуха (при
необходимости),
а также заданный уровень чистоты.
Целесообразно предусматривать также различные режимы работы:
а) основной, когда все параметры поддерживаются в пределах,
заданных для рабочего режима;
б) вспомогательный, когда работа в чистом помещении не
ведется и персонал отсутствует, при этом поддерживается заданный
класс чистоты.
Возможны специальные режимы работы, при которых
поддерживается определенный уровень, но не регулируются параметры
микроклимата.
Переход из режима б) в режим а) требует 15-20 мин.
Целесообразно также предусматривать регулирование работы вентиляторов
в зависимости от фактических перепадов давления на фильтрах и других
элементах. Эти задачи наиболее эффективно решаются методом
частотного управления скорости вращения вентиляторов.
На рис. 6.13 показан пример принципиальной схемы
автоматизации управления системой вентиляции и кондиционирования.
Следует предусматривать резервирование (холодное или горячее)
в системах вентиляции и кондиционирования. Это может быть
установка резервных кондиционеров, резервирование
электродвигателей и вентиляторов. Чистые помещения должны быть
укомплектованы достаточным набором запасных частей (электродвигатели,
фильтры и пр.).
При резервировании целых кондиционеров может быть
применена схема "горячего" резерва. Например, систему чистых помещений
обслуживают два одинаковых кондиционера, каждый из которых
в нормальном режиме обеспечивает расход воздуха 0,6L, где L —
общий расход приточного воздуха. При отказе одного из
кондиционеров второй кондиционер обеспечивает расход воздуха 0,8L.
Если система вентиляции имеет достаточный резерв по
производительности, то при расходе воздуха на уровне 0,8L будут
обеспечиваться параметры чистого помещения (концентрация частиц,
перепады давления не ниже уровня действия).

Щит питания
и управления
\Ш
Система К1 |
Контроллер
перепада
давления
-в-1
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ
ПОМЕЩЕНИЯ
CTZg? CIS? <4ES5
(—0-
/\
F5
(F9,H11)
0\
Схемой автоматизации системы Kl предусматривается:
регулирование температуры и относительной влажности воздуха летом и зимой;
регулиропание н контроль перепшга давления в помешении (автономными клапанами);
задание температуры из помещения;
утилизация тепла' удаляемого воздуха с помощью рекуператора с промежуточным
теплоносителем;
охлаждение приточного воздуха в фреоновом охладителе;
увлажнение воздуха паром, приготовляемым в парогенераторе;
поддержание минимальной температуры в нерабочий период;
контроль перепада давления на фильтрах внутри кондиционера осуществляется
датчиком с визуальным контролем
снижение производительности системы с помощью
клапанов в нерабочий период;
задание времени включения и выключения в недельном
режиме;
контроль работы фильтров;
контроль работы вентиляторов;
контроль работы парогенератора и холодильной машины;
блокировка системы с датчиками пожарной сигнализации;
компьютерный учет работы системы;
Рис. 6.ЛЗ_, .Принципиальная схема автоматизации управленяя системой вентиляции и кондиционирования;
§

Проектирование и монтаж чистых помещений 207
6.8 Монтаж чистых помещений
Решения, заложенные в проекте чистых помещений, могут быть
реализованы только в случае правильного выполнения монтажа
с учетом специфики чистых помещений. Чистое помещение
отличается от любого другого тем, что его назначением является
поддержание заданного, искусственно создаваемого уровня чистоты,
превышающего чистоту окружающей среды. Эта окружающая среда:
люди, материалы, оборудование, внешний воздух и пр., с
неизбежной закономерностью стремится нарушить чистоту помещения.
В полной мере эта закономерность относится и к этапу строительства.
Чтобы преодолеть ее и надежно обеспечить уровень чистоты, нужны
специальные меры.
К монтажу чистых помещений предъявляются те же требования,
что и к выполнению других строительных работ. В то же время монтаж
чистых помещений имеет свои четко выраженные особенности [1,8].
Во-первых, это жесткие условия к готовности площадки к
монтажу и завершению всех подготовительных работ.
Во-вторых, до начала монтажа должны быть разработаны:
— монтажная документация;
— технология монтажа;
— протокол чистоты.
В-третьих, в процессе монтажа и после его завершения
проводится проверка качества монтаж:а. Особую роль играет
технологическая дисциплина персонала, его способность выполнять
специфические требования при работе в чистых помещениях.
Эти факторы определяют специфику строительства чистых
помещений.
Готовность площадки к монтая^г
Важную роль при строительстве чистых помещений играет
подготовительный этап. После его завершения должно быть обеспечено:
• наличие полного комплекта монтажной документации;
• организация удобного складирования элементов, из которых
будут собираться чистые помещения;
• укомплектованность исправными инструментами и приборами,
обеспечение их сохранности в период проведения работ;
• ознакомление бригады монтажников с проектной и
монтажной документацией, относящейся к их компетенции;
• организация системы допуска на объект для того, чтобы на
площадку могли пройти только монтажники и лица, имеющие
право доступа;
• обеспечение монтажников комплектами одежды для каждого
этапа монтажа;

208 Глава 6
• завершение всех общестроительных и отделочных работ;
• завершение монтажа системы воздуховодов с испытаниями на
герметичность; i
•достаточное освещение по временной схеме; ч
• отопление всего объекта; \
• периодическая уборка помещений, в которьгх будет выполняться
монтаж.
Особое внимание следует уделить уборке помещений. На весь
период монтажа должны быть назначены лица, ответственные за уборку
и разработаны инструкции по уборке.
Бригада монтажников должна быть обучена основам техники
чистых помещений с документальным оформлением прохождения
обучения.
Подготовительный этап может занять значительно больше
времени, чем этап монтажа. На подготовительном этапе на площадке
работают строители, монтажники системы вентиляции и
кондиционирования, электрики, связисты, сантехники и представители
других специальностей. Обычно эти работы выполняются различными
специализированными организациями. Необходимо четко
координировать их работу и взаимодействие.
Нужно помнить, что к монтажу чистьгх помещений можно
приступать только после завершения всех подготовительных работ, не
забегая вперед и проверяя выполнение каждого вида работ. Ни одной
подготовительной работы нельзя оставлять "на потом" помня, что это
создаст опасность загрязнения. Многие работы носят скрытый
характер и исправлять дефекты в дальнейшем будет крайне сложно.
Монтажная документация
Наиболее ярко специфика чистых помещений проявляется при
монтаже панелей заводского изготовления. Здесь и далее
рассматриваются чистые помещения, собираемые из таких панелей. В качестве
базовой конструкции в книге для иллюстрации использованы
конструктивные решения фирмы GEA. Их основу составляют "сэндвич панели
из листового металла, заполняемые внутри минеральным волокном
или пенополиуретаном, и металлические потолочные конструкции.
Общие принципы монтажа сохраняются и для других конструкций,
а также для других методов строительства чистых помещений, в том
числе с использованием влажных процессов.
Монтажная документация дает в систематизированном виде
полную информацию для монтажников: что, из чего и где монтировать.
В состав монтажной документации входят:
— план чистых помещений с нанесением всех конструктивных
элементов (стеновые панели, окна, двери, передаточные
камеры, вытяжные шахты, монтажные проемы и пр.);

Проектирование и монтаж чистых помещений
209
— план потолков с нанесением встраиваемых кассет с указанием
типа потолка (легкий, панельный, кассетный), приточных
и вытяжных воздухораспределителей, ламинарных зон,
светильников, пожарных извещателей и пр.;
— чертежи основных узлов крепления;
— полная спецификация всех конструктивных элементов;
— развертки по стенам всех помещений.
Развертка (рис. 6.14) дает наглядную картину будущей стены
с указанием размеров панелей и других конструктивных элементов,
розеток, выключателей, сигнализации положения дверей, дверных
доводчиков, датчиков перепада давления, переговорных устройств и пр.
@@@@@@® ®®@ ® ® ® ® ®®@(7В)
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
— Электророзетка п
— Электровыключатель
— Сигнализация дверей gg\
— Переговорное устройство
— Электрофен
— Лампа УФО
— Датчик перепада давления
•^ — Доводчик дверной
"^ - Указатель "Аварийный выход"
—¦ - Световой указатель "Осторожно УФО облучение"
о - Считыватель системы доступа
X - Кнопки системы доступа
Вентиляционная решетка
Номер панели
— Монтажный проем
Рис. 6.14 Развертка по стенам чистого помещения
Следует предусмотреть монтажные проемы, т.е. специальные
панели, которые легко снимать и устанавливать на место, чтобы
обеспечивать возможность перемещения крупногабаритного
оборудования в чистое помещение.
Возможность установки этих элементов должна быть учтена еще
на этапе проектирования. На основании проекта завод-изготовитель
панелей предусматривает прокладку коммуникаций внутри панелей.

210
fiaea 6
Технология монтажа
Технология определяет как и в какой последовательности вести
монтаж. При этом должны быть учтены требования протокола чистоты.
Начальным этапом работы является нанесение необходимой разметки.
В первую очередь выполняется разметка плана чистых
помещений на полу монтажной площадки в соответствии с проектом.
Разметка, после проверки соответствия проектной документации,
переносится на потолок с помощью лазерного уровня и цветной
щнурки (специального строительного приспособления для
нанесения цветных линий). После этого на полу и потолке размечаются
места креплений, установки закладных деталей и опорных балок
под стеновые панели чистых помещений.
После завершения разметки выполняется собственно монтаж
чистых помещений. Порядок сборки чистых помещений из
конструкций заводского изготовления примерно одинаков для различных
технических рещений.
По ранее выполненной разметке к полу крепится опорная
балка, а к плите перекрытия — закладные детали для последующей
сборки чистого помещения. К закладным деталям крепятся шпильки
(диаметр 6-8 мм в зависимости от конструкции потолка) строго
определенной длины, которая зависит от высоты чистых помещений
(рис. 6.15).
Рис. 6.15 Разметка потолка и монтаж направляюших. Красной линией
показан след луча лазерного уровня (только для иллюстрации)

Проектирование и монтаж чистых помещений
211
К этим шпилькам крепится каркас потолка чистых помещений.
Каркас потолка собирается на полу из заранее подготовленных
элементов, которые крепятся между собой стандартными
соединительными деталями. Затем готовая конструкция каркаса
подвешивается на щпильки (рис. 6.16).
Рис. 6.16 Монтаж конструкции потолка
После этого конструкция крепится по углам и проверяется ее
соосность с опорными балками при помощи лазерного уровня и отвеса.
Когда потолочный каркас зафиксирован, выполняется
крепление радиусного профиля и профилей, предназначенных для
сопряжения потолка и стеновых панелей с капитальными стенами
здания (рис. 6.17).
а)
б)
Рис. 6.17 Сопряжение с элементами конструкции здания:
а) ригелем; б) колонной

212
Глава 6
Рис. 6.18 Монтаж
воздухораспределителей (справа) и светильников
(фрагмент слева)
Одновременно к опорным
балкам крепятся фиксирующие
элементы, которые будут
препятствовать смешению
стеновых панелей с опорных балок.
Тяжелые элементы, которые
устанавливаются в потолочный
каркас (например,
ламинарные зоны), могут крепиться
к плите перекрытия с помощью
индивидуальных закладных
деталей и шпилек, чтобы не
создавать дополнительной
нагрузки на каркас потолка
чистого помещения.
После завершения этих работ можно приступить к монтажу
стеновых и потолочных панелей, воздухораспределителей и
светильников (рис. 6.18).
Перед монтажом стеновых панелей выполняется необходимая
подготовка:
• с помощью специального шаблона намечаются и сверлятся
отверстия под замковые ключи, которыми панели будут
стягиваться между собой;
• по периметру панелей срезается защитная пленка, чтобы не
создавались препятствия при последующей герметизации
стыков панелей;
• к панелям крепятся заземляющие провода для отвода
статического электричества (в дальнейшем панели соединяются в
единую электрическую цепь).
Монтаж выполняется следующим образом. Панель заводится
в радиусный профиль и опускается на опорную балку с фиксирующим
элементом, провода заземления соединяются от панели к панели
(рис. 6. 19), между собой панели стягиваются в замках при помощи
ключа. После монтажа стеновых панелей устанавливаются дверные
коробки, окна, передаточные камеры.
Затем подготавливаются посадочные места под вентиляционные
решетки (рис. 6. 20), сигнализацию, выключатели, розетки, датчики
перепада давления и другие устройства, которые размещаются в
стенах и в потолке. Параллельно может выполняться укладка
электрических сетей и установка приборов в посадочные места.
Возможна облицовка капитальных стен и перегородок легкими
одинарными панелями из листового материала, монтируемыми к стене
по каркасу или при помощи закладных деталей.

Проектирование и монтаж чистых помещений
213
Рис 6.19 Монтаж стеновой
панели с проводом заземления
Рис. 6.20 Подготовка отверстий
под вентиляционные решетки
Полы могут укладываться как до монтажа стеновых панелей, так
и после него. По мнению авторов более удачной является укладка
полов после завершения монтажа чистых помещений. Это позволяет
избежать повреждения полов при вьшолнении монтажных работ. Перед
укладкой полов следует провести вакуумную уборку основания пола
(пылесосом). Категорически запрещается уборка веником. Крупный
мусор и оставшиеся элементы конструкций выносятся вручную.
В практике строительства чистых помещений широко
применяются как наливные, так и виниловые (линолеумные) покрытия
для пола. Перед укладкой виниловых покрытий на подготовленное
основание наносится слой праймера, который заливает
микротрещины и является основой для нанесения клеевого состава. По нему
наклеивается медная фольга для отвода статического электричества
(при необходимости).
Затем выполняется
укладка пола.
Сопряжение пола и стеновой
панели может
выполняться как под
прямым углом, так и по
радиусу.
Монтаж ПЕРА
фильтров ведется
после завершения всех
работ непосредственно
перед испытаниями
чистых помещений
в построенном
состоянии (рис. 6. 21). Рис. 6.21 Установка Н ЕРА фильтра

214 Глава 6
На рис. 6.22 показаны фрагменты строительной площадки до
начала подготовительных работ и чистого помещения после
завершен ия монтажа.
а) б)
Рис. 6.22 Фрагменты строительной площадки: а) до начала работ;
б) после завершения монтажа
Протокол чистоты
Чтобы обеспечить достижение заданного класса чистоты
помещений, их монтаж, согласно ГОСТ Р ИСО 14644-4, следует
выполнять в соответствии с протоколом чистоты.
В период строительства нужно уделять особое внимание
поддержанию чистоты на строительной площадке, организации работы
и одежде персонала, распределению производства работ во времени
[9]. Работы, являющиеся более сильными источниками загрязнений,
нужно выполнять до "чистых" операций, имеющих более высокую
чувствительность к загрязнениям. Во время монтажа следует
систематически собирать и удалять загрязнения, образующиеся при
выполнении строительных работ.
Детали, конструкции и материалы должны подаваться на
площадку в упаковке, предохраняющей их от повреждений и загрязнения
при транспортировании и хранении. Наружная упаковка (транспортная
тара) должна, как правило, сниматься до подачи в зону монтажа.
Следует проверять целостность упаковки и соответствие проекту
материалов и комплектующих. Особое внимание нужно уделять
осмотру НЕРА фильтров на предмет видимых повреждений. На
крупных объектах может потребоваться стендовая проверка НЕРА
фильтров до монтажа.
Необходимо организовать систематическую уборку помещений.
Тщательность уборки и частота ее проведения должна возрастать по
мере продвижения к завершению монтажа. Во время монтажа следует

Проектирование и монтаж чистых помещений 215
уделять особое внимание уборке мест, которые впоследствии будут
недоступны или труднодоступны.
Могут применяться различные специальные защитные меры,
например, повышение давления в критических зонах, создание
временных экранов и стен, использование "бросовых" фильтров
в системе подготовке воздуха. После завершения монтажа до установки
НЕРА фильтров следует "продуть" систему вентиляции.
Особое внимание следует обратить на очистку упаковки
поступающего оборудования и материалов.
НЕРА фильтры устанавливаются только после завершения всех
работ, во время которых фильтры могут быть повреждены или
загрязнены. Как правило, НЕРА фильтры устанавливаются
непосредственно перед аттестацией построенного чистого помешения.
Основная идея протокола чистоты состоит в том, что нельзя
добиться высокого класса чистоты без соблюдения требований
чистоты при строительстве. "Грязно" построенное помещение нельзя
привести в надлежащий порядок. Загрязнения, привнесенные,
накопленные и неубранные при строительстве, нельзя полностью
удалить в построенном чистом помещении при его подготовке к пуску.
Во время эксплуатации будут происходить неожиданные выбросы
скрытых загрязнений. Объем и содержание протокола чистоты
зависят от класса чистого помещения.
Наглядно схема протокола чистоты может быть представлена
в виде таблицы 6.10, в которой весь процесс строительства разделен
во времени на шесть этапов.
На всех этапах составляются перечни фактически допущенных
отклонений от требований протокола чистоты.
В таблице приведена обшая схема протокола чистоты. В каждой
конкретной ситуации исполнитель сам решает, что и как включить
в протокол, оформляя это, при необходимости, в виде инструкций (по
переодеванию, уборке, поведению персонал, порядку доступа и пр.).
При разработке и выполнении протокола чистоты следует
учитывать специфику строительства и особенности строительной
площадки. Например, при реконструкции зданий могут представить
опасность имеющиеся биологические загрязнения. Наибольшую сложность
представляет строительство производств микроэлектронных схем.
В этом случае можно выделить два вида протоколов чистоты [10]:
1) для чистых помещений классов 5 ИСО — 8 ИСО протокол
дает принципы управления и контроля, определяет последовательно
возрастающие требования к обеспечению чистоты;
2) для чистых помещений классов 3 ИСО — 4 ИСО
(производство пластин, фотолитография и другие ответственные операции
при производстве микросхем) наряду с выполнением этих требо-

216
Глава 6
ваний следует предусмотреть последовательность повышения
эффективности фильтрации воздуха, подаваемого в зону монтажа, т.е.
обеспечения заданного класса чистоты воздуха в самой зоне монтажа.
Этот класс повьш1ается по мере приближения к завершешпо монтажа.
Схема протокола чистоты
Таблица 6.10
Цель
Состав
работ

Документация
Чем

завершается
Кто
выполняет
Одежда:
- цель
- состав
Система
доступа
Обучение
протоколу
чистоты
Этап 1

Общестроительные
работы
Подготовка
площадки под
монтаж чистых
помешений и
коммуникаций
Строительство
здания, его
реконструкция
или
перепланировка
Проект, проект
организации
строительства
Сдача
площадки, готовность
по
общестроительным
работам, подвод
коммуникаций
Строительная
организация
общего профиля
Защита
персонала
Комбинезон
для
общестроительных
работ
Обычная
Нет
Этао2
Монтаж
воздуховодов,
элек11«чесжих
сетей и пр'
Готовность
к монтаяо'
чистых
помещений
Выполнение
работ, в т.ч.
скрытых, по
устройству
воздуховодов.
сетей и др.
коммуникаций
Проект
Испытания
воздуховодов на
гермспршость,
проверка
коммуникаций и
энергоносителей

Специализированные
монтажные
организации
Защита
персонала
Комбинезон
для
общестроительных
работ
Только
допущенный
персонал.
Контроль входа
и выхода (вноса
и выноса).
Распаковка
в специальных
зонах
Да
Этап 3
Монтаж чистых
помещений
Готовность чистых
помещений
к подаче воздуха
Монтаж
ограждающих
конструкций.
завершение
монтажа системы
автоматического
регулирования
параметров
микроклимата
Монтажная
документация,
проект
Контроль
герметичности чистых
гюмещений,
наладка системы
вентиляции
Монтажная
организация
по чистым
помещениям
Защита персонала
и конструкций
Чистый
комбинезон
Этап 2 +
доступ только
по определенным
маршрутам
Да
Этап4
PeiyirapOBKa
системы
вептиляции
Готовность чистых
помещении
к аттестации
Балансирование
возио^оо&^ена.
наладка системы
автоматического
регулирования
параметров
микроклимата,
установка
НЕРА фильтров
Проект,
исполнителы1ая
документация
Протокол
испытаний
Заказчик или

специализированная
фирма
Защита среды
Халат (костюм).
шапочка, чистая
обувь (бахилы)
ЭтапЗ +
постоянный
дежурный
в рабочее время
Да
Этао5
Этапб
Аттестация чистого
помещения
построенное
Аттестация
в построенном
состоянии
Аттестация
построенного
чистого
помещения, в
т.ч. контроль
целостности
НЕРА фильтров
в критических
зонах
Программа
испытании
Протокол
испытаний
Заказчик или

специализированная
фирма
Защита среды
Халат (костюм).
шапочка, маска
ддя бороды.
перчатки,
чистая обувь
(бахилы)
Этап 4 +
обработка
инструментов
до вноса
в чистые
помещения
Да
оснащенное
Аггестация
в оснащенноы
состоянии
Завершение
монтажа
оборудования.
Аттестация
оснащенного
чистого
помещения
Программа
испытаний
Протокол
испьттаний
Заказчик или

специализированная
фирма
Защита среды
Специальная
одежда
ддя чистых
помещений
данного
класса
Допуск
в режиме
эксплуатации
чистого
помещения
Да

Проектирование и монтаж чистых помещений
217
Окончание таблицы 6.10
Уборка
Контроль
параметров

Ограничения
Этап 1
Обще-
строительные
работы
Ежедневная
уборка мусора
Не курить
Этап2
Монтаж
воздуховодов,
электрических
сетей и пр.
Ежедневная
уборка
Визуальная
чистота
Этап 1 +
не есть и не
пить в зоне
монтажа
Этап 3
Монтаж чистых
помещении
Ежедневная
уборка пылесосом
Визуальная
чистота
Этап 2 +
не сваривать, не
резать, не снимать
транспортную
тару, не
выполнять не
предусмотренные
работы
Этан4
Регулировка
системы
вентиляции
Проверка на
чистую салфетку.
Уборка пылесоссим
и влажными
салфетками (губкой)
Проверка на
чистую салфетку
ЭтапЗ
Этан5 1 Этанб
Атгестацня чистого
помещеияя
построенное
Инструкция по
уборке. Уборка
пылесосе»! с
МЕРА фильтром
Этап4 +
счет частиц,
программа
испытаний
Этап4 +
требования
гигиены
персонала
оснащенное
Инструкция
по уборке

(дезинфекции)
Этап 5
Этап 5 +
требования
по
эксплуатации
Следует учитывать, что микроэлектронное производство
чувствительно к молекулярным загрязнениям.
Протокол чистоты должен быть воспринят всеми как
руководство к действию, и к нему не должно быть формального отношения.
Авторы выражают искреннюю благодарность сотрудникам фирмы
"Инвар " В. Д. Якухиной и А. В. Дождеву за помощь при подготовке главы
книги и Московскому подразделению по производству бактерийных
препаратов ФГУП "НПО "Микроген" за разрешение использовать
фотографии чистых помещений (проект и монтаж фирмы "Инвар").
Литература к главе 6
1. ГОСТ Р ИСО 14644-4 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 4. Проектирование, строительство
и ввод в эксплуатацию.
2. VDI2083, Blatt 2. Reinraumtechnick. Bau, Betrieb and Instandhaltung. —
Стандарт VDI 2083. Часть 2. Техника чистых помещений.
Строительство, эксплуатация и техническое обслуживание.

218 Глава 6
3. IES-RP-CC0I2.I. Considerations on Cleanroom Design, lEST,
Рекомендации no проектированию чистых помещений, lEST,
США.
4. Густавссон Я. Вьгаисление чистоты чистого помещения —
"Технология чистоты", 1999, №1, с. 21-25.
5. Агафонов Е. П. Наладка систем промышленной вентиляции — М.,
"Стройиздат", 1978, с. 136.
6. ИСО 7730. Moderate thermal environments. Determination of the
PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal
comfort. — Окружающие среды с умеренными тепловыми
параметрами. Определение индексов PMV и PPD и требований к условиям
теплового комфорта.
7. VDI 2083, Blatt 5. Cleanroom technology. Thermal comfort - VDI
2083, часть 5. Техника чистых помещений. Тепловой комфорт.
8. Федотов А. Е., Капусняк В. А. Монтаж чистых помещений и
протокол чистоты — "Технология чистоты", 2002, №1, с. 18-22.
9. Проект ИСО 14644-5 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 5. Эксплуатация.
10. Маггау С. Clean protocol — "Cleanroom technology", Febr. 2001,
p. 16-17.

219
Глава 7
КОНСТРУКЦИИ и МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
А. Е. Федотову АСИНКОМ
В. А. Капусняк, фирма "Инвар"
7.1 Обище требования
Материалы для чистых помещений должны удовлетворять
следующим основным требованиям:
• соответствовать классу чистого помещенР1я и его назначению;
•обеспечивать гладкость поверхности, отсутствие щерохова-
тостей, пор и раковин;
• быть износостойкими и вьщерживать механические нагрузки
с учетом процессов, проходящих в помещении;
•обладать стойкостью к моющим и дезинфицирующим
веществам, состав которых определяется назначением помещения;
•быть устойч^1выми к коррозии, воздействию химических
веществ, используемых в технологическом процессе;
• не создавать благоприятных условий для роста микроорганизмов;
• обладать антистатичесю1ми или электропроводными свойствами
(при необходимости, например, в микроэлектронике и
приборостроении, работе с летучими и взрывоопасными веществами);
• не вьщелять вредных веществ;
• соответствовать требованиям, предъявляемым к материалам в
зависимости от категории помещений по пожарной безопасности.
Следует избегать применения волокнистых материалов, дерева
и древесных плит, либо предусматривать их соответствующую
обработку (покрытие) с целью исключения выделения волокон и частиц.
Для воздуховодов должны использоваться стойвше к коррозии
и неотслаивающиеся материалы, которые не вьщеляют частиц,
способных загрязнить финишные фильтры. Материал для вытяжных
воздуховодов должен быть выбран с учетом состава вытяжного воздуха.
Противопожарные нормы
На чистые помещения, как и на все другие помещения,
распространяются требования СНиП 21-01-97* "Пожарная безопасность
зданий и сооружений". Исходя из этого документа, к конструкциям
чистых помещений предъявляются определенные требования в зави-

220 Глава 7
симости от категории помещения по пожарной опасности. Категория
помещения по пожарной опасности рассчитывается по НПБ 105-95
"Нормы пожарной безопасности" в зависимости от материалов,
находящихся (обращающихся) в помещении.
Основные требования, предъявляемые к помещениям с точки
зрения пожарной безопасности, состоят в следзж)шем:
«Помещения с разными категориями по пожарной опасности
должны быть разделены противопожарной перегородкой;
« Противопожарные перегородки в йомешениях с подшивными
потолками должны разделять пространство над ним;
•Строительные конструкции чистых помещений не должны
^ способствовать скрытому распространению горения;
"¦ ¦ • Огнестойкость узла крепления должна быть не ниже требуемой^
огнестойкости самой конструкции;
«В пространстве за подвесным потолком не допускается
предусматривать размещения каналов и трубопроводов для трано-'
лортировки горючих газов, пылевоздушных смесей, горючих
жидкостей и материалов.
Требования к материйлам, эвакуационным и аварийным
выходам, к путям эвакуации приведены в СНиП 21-01-97*.
Вь^ежетие вредных веществ
Этот фактор является критическим для чистых помещений,
особенно в электронной промышленности.
В стандарте ASTM Е 595/NASA SP-R^0022A/ESA PSS-0i-7Q2
(США) дан метод определения летучих веществ, выделяемых
материалом в вакууме. Определяются два параметра:
¦¦ '¦- - общая потеря массы материала {Total Mass Loss -^ TML);
¦ — осевшие летучие вещества {Collected Volatile Condensable
Material- CVCM).
• Для лучших покрытий TML составляет 4-5%, CVCM ~ 1,6-4%.
' - ¦ Важную роль играет и тип выделяемых веществ. Например,
покрытия СЛЛех® (п. 7.4) не выделяют диоктилфталат {DOP). : \
7.2 CfWM
Существует два принципиально различаюшихся метода
строительства чистых помещений'
¦ • стрёшмельстю- на-тесте из различного рода материалов с
отделкой поверхностей (при необходимдСти)'и выполнением всего
комплекса ебброчнО'Мойтажных работе

Конструкции и материалы для чистых помещений 221
• установка модульных чмктых помещений, собранных на заводе-
изготовителе.
Наибольшее распространение получил первый метод.
В качестве стен чистых помешений используются:
• листовые материалы и панели (для всех классов чистоты);
• кирпичные и бетонные стены с высококачественной отделкой
поверхностей (для классов 7 ИСО и 8 ИСО).
Листовые материалы и панели
Применяются следующие решения:
• сэндвич-панели;
• панели из одинарного листа;
• листовой материал в качестве обшивки бетонных
(кирпичных) стен.
В качестве листовых материалов применяются:
• оцинкованная сталь с порошковым (наиболее
распространенное решение), эпоксидным или иным покрытием;
• алюминий;
• нержавеющая сталь (в исключительных слз^аях при работе
с агрессивными материалами);
• пластиковые материалы (при решении вопроса об их применении
следует учитывать вьщеление вредных газов, свойства
ремонтопригодности, стойкости к дезинфицирующим средствами).
При выборе материалов следует учитывать и требование
ремонтопригодности. Например, при случайном повреждении листового
металла с порошковым или эпоксидным покрытием, место
повреждения легко ремонтируется (герметизируется, закрашивается), что
невозможно сделать на листах из пластмассы.
Сэндвич-панели, представляют собой два листа металла с
наполнителем между ними. Этот тип панелей нашел наиболее широкое
применение по следующим причинам:
• индустриальность монтажа и приспособленность к
перепланировкам;
• прочность;
• возможность обеспечения соответствия противопожарным нормам;
•удобство встраивания окон, которые образуют сплошную
поверхность со стенами с обеих сторон панели;
• минимальное количество крепящих элементов;
• возможность прокладки внутри панели проводов, труб и других
коммуникаций;
• удобство сопряжения с потолком и полом.

222
Глава 7
Особое внимание следует
обратить на индустриальность
монтажа. Чем выше индустриальность
технологии, т. е. чем меньше
операций выполняется на монтажной
площадке, тем меньше
вероятность ошибок и тем выше
качество строительства.
А качество является
критическим фактором при любых
монтажных работах.
В качестве наполнителя
между листами наиболее часто
применяется пенополиуретан или
минеральное волокно. Панели
с минеральным волокном
удовлетворяют принятым в России
противопожарным нормам.
Пенополиуретан обладает
существенным недостатком: при возгорании
выделяет токсичные газы.
Пример сэндвич панели
показан на рис. 7.1.
Соединение панелей может выполняться различными способами:
— гнездовое (трубчатое или прямоугольное), рис. 7.2, а), б);
— при помощи вкладыша, рис. 7.2, в);
— замковое, при котором две соседние панели стягиваются друг
с другом при помощи замков, входящих в конструкцию
панели; гнездо под ключ
закрывают пластмассовой заглушкой.
Крепление панели к полу
может осуществляться через
опорную балку (рис. 7.3, а) или через
стандартный элемент, имеюший
закругления (рис. 7.3, б).
Сопряжение панели с потолком может
быть выполнено двумя способами:
при помощи стандартного
элемента, имеющего закругления для
перехода от панели к потолку (рис.
7.3, а), либо через П-образный
профиль. В этом случае устанавли-
Рис. 7.1 Панели фирмы DAGARD
с наполнителями: пенополиуретан
(сверху), минеральное волокно
(снизу)
3
Е
3?
б)
в)
Рис. 7.2 Соединение панелей:
а) гнездовое трубчатое;
б) гнездовое прямоугольное;
в) при помощи вкладыша

Конструкции и материалы для чистых помещений
223
ваются дополнительные элементы, обеспечивающие плавный
(закругленный) переход от стеновой панели к потолку.
Все швы между панелями заполняются бактерицидным гер-
метиком.
Нижний
направляющий профиль
AI 50x80x4
б)
Рис. 7.3 Крепление панели к полу (фирма GEA): а) через опорную
балку; б) через стандартный элемент, имеющий закругления
В чистых помещениях низких классов (8 ИСО) могут применяться
и панели из одинарного листи. В этом случае следует обращать
внимание на обеспечение прочности конструкции и ее герметичности.
В качестве ограждающих конструкций чистых помещений может
применяться и обшивка внутренних перегородок листовым
материалом. Для этой цели наиболее часто используются листы из металла.

224 Глава 7
На первых этапах развития техники чистых помещений
использовались ограждающие конструкции из гипсокартонных листов.
Практика показала, что в процессе эксплуатации таких конструкций
появляются трещины в стыках, ведущие к нарушению герметичности,
что является неблагоприятным фактором в плане обеспечения
микробиологической чистоты. Гипсокартон также обладает низкой
механической прочностью и не приспособлен к ремонту. В случае
повреждения требуется полная замена листа.
В чистых помещениях применяются также пластиковые
покрытия, особенно при наличии влажных и химически агрессивных
процессов. Используются меламиновые покрытия и другие материалы.
Высокими показателями обладает покрытие Trespa, представляющее
собой композицию смолы и бумаги (целлюлозы).
Отделка кирпичных и бетонных стен
Чистые помещения классов 7 и 8 ИСО в ряде случаев размещают
на существующих площадях, не вьщеляя их специальными
перегородками для чистых помещений. Отделка таких помещений должна
отвечать всем требованиям, которые предъявляются к чистым
помещениям, чтобы поверхность:
• была гладкой;
• обладала стойкостью к воздействию влаги и химических веществ;
• не вьщеляла токсичных веществ;
• не имела запаха и не сорбировала сильно пахнущие вещества;
• допускала легкую уборку и обработку;
• не создавала электростатических зарядов.
Чтобы достичь этого, необходимо при отделке применять
материалы, которые отвечают требованиям, предъявляемым к
материалам для чистых помещений (п.7.1), а также обеспечить необходимое
качество при вьшолнении работ. Вьшолнить эти условия можно только
при высококачественной окраске по высококачественной штукатурке.
Требования, предъявляемые к оштукатуренным поверхностям,
изложены в СНиП 3-04-01-87 "Изоляционные и отделочные покрытия":
•отклонения по вертикали, допускаемые при
высококачественной штукатурке, составляют 1 мм/м;
•на поверхности должно быть не более двух неровностей
глубиной (высотой) 2 мм на площади 4 м^;
•температура в помещении при штукатурных работах должна
поддерживаться не ниже 10 °С и т.д.
Требования к поверхностям, подлежащим окраске:
• влажность оштукатуренной поверхности не должна превьш1ать 8%;
• поверхности, подготовленные к окраске, не должны иметь
загрязнений, высолов, пятен.

Конструкции и материалы для чистых помещений
225
Окрашенные поверхности не должны иметь отслоений, пятен,
потеков, видимых крупинок краски, следов кисти или валика,
неровностей.
Высококачественная отделка — очень трудоемкий процесс
включающий в себя повторяюшиеся операции.
Технологически этот процесс можно представить в виде блок-
схемы:
^
Г
Очистка

поверхности
->

Выравнивание

поверхности
Стены
со старой окраской
Разрезка
трещин
->
Покрытие
олифой
Частичное

подмазывание
олифой
i
Покрытие,
олифой
Первое
сплошное

шпатлевание
Вновь оштукатуренные
стены
Второе
сплошное

шпатлевание

Шлифование

Грунтование

Шлифование подма
занных мест

Флейцевание*

Шлифование
наждачной
бумагой
Первое

окрашивание

Флейцевание*

Шлифование
наждачной
бумагой
->
Второе

окрашивание
Флейце-
* При нанесении состава методом распыления операция не выполняется
Рис. 7.4 Последовательность операций при высококачественной
отделке поверхностей, подлежащих окраске эмалями
Выполняемые операции:
Грунтование — пропитка штукатурки для лучшей адгезии
шпатлевки;
Шпатлевание — выравнивание поверхности под улучшенную
и высококачественную окраску. Каждый слой шпатлевки шлифуют
пемзой или наждачной бумагой, протирают ветошью или обметают
щетинной кистью;
Флейцевание — устранение следов кисти, валика или потеков.
Выполняется до высыхания слоя сразу после его нанесения.
Краски и покрытия
Исходя из требований ГОСТ Р ИСО 14644-4, поверхности
чистого помещения подвергаются периодической дезинфекции 5%-ой

226 Глава 7
перекисью водорода или растворами моющих средств. Согласно СНиП
2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии" такие
среды являются агрессивными и, следовательно, поверхности,
подвергающиеся обработке, необходимо защищать.
Для защиты бетонных (оштукатуренных) поверхностей
применяются различные покрытия. . .
Алкидные и пентафталиевые эмали. Такие покрытия относятся
к I группе материалов, которые пригодны для длительной
эксплуатации на открытом воздухе, под навесами и в помещениях.
Недостатком таких покрытий является низкая химическая стойкость. Этот
недостаток компенсируется за счет низкой стоимости таких
покрытий. При частой обработке поверхностей дезинфицирующими
средствами необходимо проводить ремонт поверхностей, окрашенных
такими эмалями, в среднем 1 раз в 3-4 года. Наибольшее
распространение среди таких покрытий получила пентафталиевая эмаль марки
ПФ-115. Порядок нанесения таких эмалей показан на рис. 7.4.
Перхлорвиниловые эмали. Этот тип покрытий нашел широкое
применение. Они относятся к IV группе материалов, обладают
высокой химической стойкостью, стойки к длительному контакту
с растворами кислот, щелочей и солей. Наиболее часто применяются
эмаль марки ХВ-785 и лак марки ХВ-784. Для создания большей
химической стойкости, эти покрытия наносятся на поверхности
загрунтованные не олифой, а грунтовками типа ХС-010, ХС-068,
ХС-050 или эмалью ХВ-785.
I
Эмали на основе хлорсульфированного полиэтилена. Относятся
к III-IV группам материалов, устойчивы к образованию трещин,
химически стойкие, наносятся по грунтовке лаком ХП-734. Наиболее
часто применяются эмали ХП-799 и лак ХП-734. Недостаток —
разрушаются от действия ультрафиолетового излучения. i
Эпоксидные эмали. Относятся к III группе материалов, химически
стойкие. Широко применяется эмаль ЭП-773, которая наносится
по грунтовке лаками ЭП-55, ЭП-741. Ее недостатком является
двухкомпонентная композиция и необходимость четко соблюдать
пропорцию при смешивании. При избытке отвердителя покрытие
получается хрупким, при недостатке — покрытие медленно набирает
прочность и требует длительного срока отвердения. '
В целом, выбор покрытия зависит от условий эксплуатации
чистого помещения. 1

Конструкции и материалы для чистых помещений
227
7.3 Потолки
1
Для чистых помещений можно выделить три типа подщивных
потолков (фирма GEA LVZ, Чехия):
•легкие потолки;
• кассетные потолки;
• панельные потолки.
Каждый вид потолка должен отвечать всем требованиям к
конструкциям и материалам для чистых помещений и предусматривать
возможность монтажа фильтров, светильников, пожарных изве-
щателей и пр.
Легкий потолок
Потолок состоит из стандартных секций, монтируемых на
несущем каркасе изнутри помещения (рис. 7.5). Крепится за счет обжатия
отдельных листов (секций) в направляющем профиле.
Изготавливается из листовой оцинкованной стали 6 = 0,5 мм. Могут выпускаться
листы из лакированного алюминия и нержавеющей стали. Верхним
защитным слоем является порошковый полиэстер. Такие потолки
используются, в основном, в чистых помещениях класса 8 ИСО.
Рис. 7.5 Легкий потолок:
1 — потолочная панель, 2 — потолочный профиль, 3 — соединительный
стержень, 4 — соединительная скоба, 5 — подвеска, 6 — резьбовой стержень
Мб, 7 — фильтрующий блок CGF
Преимущества легкого потолка:
— малый вес;

228 Глава
— возможность демонтажа любой панели изнутри чистого поме
щения;
— способность выдерживать давление до 50 Па; -J
— простота монтажа.
К недостаткам легкого потолка относится малая допустимая с
тическая нагрузка и недостаточная герметичность, что сказыва»
при использовании в помещениях высоких классов чистоты.
Кассетный потолок
Выпускается также из стандартных севадай. Каждая секция изго
тавливается из листовой оцинкованной стали 5 =1,0 мм с порошке
вым покрытием. Несущий каркас изготавливается из алюминиевы
профилей с эпоксидным покрытием, защищающим от ультрафиа
летового излучения. Данный тип потолков монтируется к несуще
каркасу со стороны запотолочного пространства. Кассеты кре
к каркасу при помощи специальных соединительных скоб.
Наряду с обычным (одинарным) потолком выпускается двойн!
кассетный потолок. Верхний несущий каркас с помощью стер
(шпилек) крепится к основному потолку помещения. На карк!
устанавливаются кассеты. Нижний каркас крепится к верхнему с п^
мощью разделительных скоб, которые определяют расстояние ме:
верхней и нижней поверхностями потолка. В нижний каркас т;
устанавливаются кассеты. С боковых сторон потолок закрыт метал^
лическими листами, которые могут разделять внутренний объем
потолка на секции.
Кассетный потолок может использоваться в чистых помещенияя
любых классов.
Преимущества кассетного потолка:
— малый вес;
— высокая герметичность;
— способность вьщерживать давление до 150 Па;
— простота монтажа.
К его недостаткам относится возможность демонтаж кассет толькс
из запотолочного пространства.
Панельный потолок
Конструкция потолка аналогична стеновым панелям. Его
отличительной особенностью по сравнению с кассетными полками
является способность нести высокую статическую нагрузку — дс
100 кг/м^. Потолок выдерживает давление воздуха более 150 Па и может
использоваться в чистых помещениях любых классов чистоты.

струкции и материалы для чистых помещений 229
7.4 Полы
Основные требования к полам для чистых помещений:
— отсутствие пор;
— гладкость и ровность поверхности пола, которые достигаются
за счет непрерывной поверхности покрьггия или специального
сварного соединения элементов пола;
— низкое вьщеление частиц с поверхности, в т.ч. при движении
персонала и транспортных тележек по полу;
— износостойкость;
— нескользящая поверхность;
— стойкость к врздействию химических веществ;
— минимальное вьщеление летучих органических веществ;
— приспособленность к уборке и дезинфекции, в т.ч. к
удалению пятен от краски и пр.;
— хорошая ремонтопригодность;
— способность вьщерживать статическую и подвижную нагрузку
заданной продолжительности;
— антистатические и электропроводные свойства (при
необходимости);
— приспособленность к устройству закруглений в углах,
примыканиях к стенам и пр.;
— эстетичность.
Виды полов
Полы различают по следующим критериям:
— конструкции (обычные и двойные — "фальшполы");
— используемым материалам;
— электрическому сопротивлению;
— прочностным характеристикам;
— вьщелению вредных веществ.
Двойные полы
В электронной и приборостроительной промьшшенности широкое
фостранение нашли двойные полы (фальшполы), представляю-
) собой перфорированные или сплошные плиты, устанавли-
1ые на опоры, которые крепятся к плите перекрытия (рис. 7.6).
форированные полы позволяют удалять вытяжной воздух и обес-
1вают лучшую аэродинамическую картину в чистом помещении,
особенно важно при однонаправленном потоке воздуха.
Двойные полы позволяют легко выполнять разводку коммуника-
. В тоже время они обладают существенным недостатком: простран-
между верхней и нижней частью двойного пола плохо поддается

230
Глава 7
уборке и деконтаминации. Из-за этого они не применяются там, где
требуется высокая микробиологическая чистота (медицина,
фармацевтическая и пищевая промыишенность).
Конструкция двойного пола выполняется обьшно из алюминия.
Лицевая поверхность пола может быть выполнена также из
алюминия, либо иметь виниловое покрытие.
Рис. 7.6 Элемент конструкции двойного пола
Для устройства обычных полов чистых помещений наиболее
часто применяют покрытия из полимерных материалов (линолеумов)|
как рулонных (плиточных), так и полимерных наливных (моно-;
литных) материалов.
Оба вида покрытий полностью соответствуют выщеперечис-
ленным требованиям. '
Выбор того или иного типа покрытия целиком зависит от
производственных процессов, проходящих в помещении, что и отражаете*
в принимаемых проектных рещениях.
Наливные полимерные полы
К ним относятся полы из эпоксидных, полиуретановых и
акриловых композиций, в зависимости от конкретных свойств, которые
необходимо получить, наливные полы могут содержать несколько
слоев (до пяти слоев), каждый из которых отвечает за те или иные
свойства покрытия. Наливные полы отвечают всем требованиям,
которые предъявляются к полам для чистых помещений.
Однако они имеют существенные особенности и недостатки,
которые нужно иметь в виду при выборе покрытия для пола:

Конструкции и материалы для чистых помещений 231
— плохая ремонтопригодность (в случае появления трешин или
других дефектов пола требуется полная замена покрытия);
— высокие изолирующие свойства (антистатичность наливных
покрытий достигается за счет введения добавок {сажи),
нежелательных для применения в чистых помещениях);
— длительный ввод в эксплуатацию (требуется выдержать пол
без нагрузки 14 дней).
Наливные полы крайне чувствительны к качеству выполнения
работ, качеству исходньгх материалов, строгому соблюдению
технологии укладки и пропорций ингредиентов при приготовлении
композита для укладки. Отклонения от технологии укладки быстро
приводят к трещинам, раковинам, неровностям и другим дефектам,
которые в процессе эксплуатации устранить практически невозможно.
Для обеспечения гарантии качества укладки пола крупные фирмы-
изготовители наливных полов (например, Pharma Tetrazzo, Германия)
имеют профессиональные бригады, которые занимаются только
укладкой пола, причем занимаются этим постоянно.
Линолеумы
К этим покрытиям относятся линолеумы, изготовленные из
синтетического сырья на основе алкидных, поливинилхлоридных,
полиуретановых смол и др. Они обладают высокой
ремонтопригодностью, обеспечивают возможность устройства плавного и
непрерывного примыкания к стенам, легко и быстро укладываются.
В промышленных, административных и общественных зданиях
широко используются рулонные линолеумы. Эти линолеумы, однако,
обладают невысокой износостойкостью. Лучшие показатели
устойчивости к механическому износу имеют виниловые покрытия,
выпускаемые в виде плиток размерами 600 х 600 мм или 600 х 1200 мм.
Различие между рулонными и плиточными материалами
объясняется следующим. Для придания материалу прочности и
износостойкости материал обрабатывается под высоким давлением.
Рулонные материалы протягиваются между двумя валами, при этом
каждый участок материала находится под давлением 5 кг/см^ в
течение 2-4 мин. При прессовании достигаются более высокие давления —
45 кг/см^ в течение 25 мин. При такой обработке получается прочный
жесткий и износостойкий матфиал, который нельзя свернуть в рулон.
В связи с этим он поставляется в плитках. Именно такой материал
пригоден для использования в чистых помещениях.
Одним из лучших виниловых плиточных материалов являются
покрыгия ColoRex^ фирмы Forbo Giubiasco (Швейцария). Технические
характеристики этих покрытий соответствуют требованиям
стандартов (таблица 7.1).

232
Глава 7
Таблица 7.1
Технические характеристики покрытий ColoSex®
Характеристики покрытия
Классификация по EN 685
Толщина по EN 428, мм
Размер плитки по EN 427, см
Вес по EN 430, кг/м^
Остаточная деформация от
вдавливания (150 мин.)
по EN 433/DIN 51955, мм
Стабильность размеров
(усадка продольная и
поперечная) по EN 434, %
Светостойкость (по
изменению цвета) по ISO 105В02,
метод 3 и DIN 53389
Стойкость к нагрузке от
мебели на колесах по EN 425
Износостойкость по
EN 660-1/DIN 51963, мм
Электрическое
сопротивление по DIN 51963, Ом
Огнестойкость
Приспособленность
к деконтаминации
Химическая стойкость по
EN 423/DIN 51958
Удовлетворяет требованиям
к продукции по EN 649
Тип и толщина покрытия, мм
AS 2,0 ( ^^3,0 1 ?Х2,0
Класс 34+43
2,0
61,3x61,3
122,6 X 61,3
3,2
0,035
0,05
7-8
нет
повреждений
0,17
5x106 - 5x108
3,0
61,3 X 61,3
122,6 X 61,3
4,8
0,050
0,05
7-8
нет
повреждений
0,17
5x106 . 5x108
2,0
61,3x61,3
122,6 X 61,3
3,2
0,035
0,05
7-8
нет
повреждений
0,17
104- 106
B1/Q1 по DIN 4102, трудновоспламеняемые,
выделение дыма низкое
отличная
Хорошее сопротивление к кислотам, щелочам,
маслам, бензину, спирту и уайт-спириту.
Меньшая стойкость к некоторым другим
растворителям — ароматическим
углеводородам (толуол, бензол), эфирам (этил-
ацетат), кетонам (ацетон) и хлорированным
углеводородам при воздействии в течение
более 24 часов.
да
да
да
AS — антистатическое покрытие, EL — электропроводное покрытие
В зависимости от производственных процессов, к линолеуму
могут предъявляться специальные требования, например, для
предупреждения накопления статического электричества на покрытии,
а так же для применения в помещениях с повьппенными
требованиями по пожаро- и взрывобезопасности (помещения категории "В",
кроме В4 и выше).

Конструкции и материалы для чистых помещений 233
Статическое электричество
Одним из отрицательных факторов в чистьк помещениях является
статическое электричество (глава 2). Для защиты от него используются
антистатические материалы и покрытия. В электронной промьпллен-
ности широко применяются антистатические покрытия стеновых
панелей, которые характеризуются также низкой эмиссией ионов
и летучих органических загрязнений.
Электрическое сопротивление покрытия характеризует его
антистатические свойства. Показателем является потенциал статического
электричества, накапливаемый телом человека при ходьбе. Этот
потенциал при ходьбе изменяется: он минимален, когда человек
стоит на полу обеими ногами и максимален, когда только одна нога
касается пола.
Для покрытий ColoRex® усредненный потенциал составляет 40 В
для электропроводного покрытия и около 60 В для антистатического
покрытия (при температуре 22 °С, относительной влажности 12%
и сопротивлении человека в обуви 4 х 10' Ом). Это хороший показатель.
Покрытия ColoRex® выпускаются в трех исполнениях.
,, Поверхностное сопротивление
Наименование тлтм «inco /о
по DIN 51953, Ом
Cotmvx Style (обычный) > 10^
ColorexAS (антистатический) 5x10^-5x10^
Cuiorex EL {олск.гроироиилиьи1) iO* - Ш'
Например, для больниц используются покрытия полов с
электропроводностью Ю"* — 10' Ом (нормы DIN, Германия).
Для отвода электростатического заряда с поверхности покрытия
выполняется ряд мероприятий при устройстве такого покрытия:
— обработка стяжки пола электропроводящим составом (прай-
мером);
— наклейка медной ленты с выводом ее на заземляющий контур;
— укладка напольного покрытия на специальном
электропроводном клее.
Для покрытий типа ColoRex'^ антистатические свойства
закладываются в процессе изготовления и определяются структурой самого
материала. С это целью технология изготовления покрытия ColoRex®
включает в себя этапы:
— приготовление виниловых "чипов", т.е. прямоугольных
кусочков размерами 1,0 х 1,0 см;

234 Глава 7
— покрытие "чипов" жидким электропроводящим материалом,
благодаря чему в дальнейшем образуются токопроводящие
нити в материале пола; (использование порошкообразного
антистатического материала нецелесообразно, поскольку
"чипы" в этом случае могут разъединяться под воздействием
механических усилий;
— прессование "чипов" в единый блок и затем его послойная
разрезка на плитки.
При выборе покрытия следует учитывать и некоторые другие
специфические особенности покрытий и среды эксплуатации.
Выделение загрязнений
Этот фактор является критическим для чистых помещений,
особенно в электронной промышленности. В стандарте ASTME 595/NASA
SP-R-0022A/ESA PSS-01-702 (США) дан метод определения летучих
веществ, выделяемых материалом в вакууме. Определяются два
параметра:
— общая потеря массы материала {Total Mass Loss — TML);
— осевшие летучие вещества (Collected Volatile Condensable
Material - CVCM).
Для лучших покрытий TML составляет 4-5%, CVCM— 1,6-4%.
Важную роль играет и тип выделяемых веществ. Например,
покрытия ColoRex'^ не выделяют диоктифталата (ВОР).
Концентрация органических веществ в чистом помещении
быстро снижается в течении первого месяца после завершения
отделочных работ и стабилизируется примерно через четыре месяца.
Источником органических загрязнений являются пластификаторы,
используемые в виниловых покрытиях для пола и стен, герметиков.
В Японии проведено исследование влияния строительных
материалов на содержание органических загрязнений в воздухе
чистого помещения. При этом установлено, что интенсивность вьще-
ления органических веществ возрастает с увеличением влажности
и скорости воздуха у поверхности. Методами борьбы с этим
эффектом являются:
— установка химических фильтров;
— начало эксплуатации чистого помещения после работы
системы вентиляции в течении 1-4 месяцев.
Ремонтопригодность
Важным фактором является также высокая ремонтопригодность,
которая оценивается временем восстановления покрытия после
повреждения. Ремонт покрытия в этом случае, а также при разливании
химикатов и пр., не должен превьппать 15-20 мин.

Конструкции и материалы для чистых помещений 235
7.5 Укладка пола
Подготовка основания под полы
Во многом качество полов зависит от основания, на которое они
укладываются. Для наливных полов это, как правило, подготовка
основания из бетона не ниже класса В20 (М250).
Согласно СНиП 3-04-01-87 "Изоляционные и отделочные работы"
к стяжкам и подготовкам предъявляются определенные требования:
•Ровность пола — отклонение по горизонтали не более 5 мм
на длине 3 м;
•Влажность бетонного основания перед нанесением покрытия
не должна превышать 6% и др.
Бетонные поверхности до устройства по ним бетонных,
цементно-песчаных покрытий, а также прослоек и выравнивающих стяжек,
выполняемых из смесей на цементном вяжущем, должны быть
очищены от пыли и грязи и промыты водой.
Устройство бетонного подстилающего слоя должно выполняться
с учетом требований СНиП 2.03.01-84* "Бетонные и железобетонные
конструкции".
Монолитные стяжки из бетона и цементно-песчаного раствора
должны выполняться с соблюдением правил устройства
одноименных покрытий. Марка цементно-песчаных стяжек должна быть
не ниже 150. Для бетонных стяжек следует использовать щебень или
гравий фракции 5-15 мм, с пределом прочности при сжатии не менее
20 МПа (200 кг/см^.
Поверхность стяжек из бетона и цементно-песчаного раствора,
по которым устраивается оклеечная гидроизоляция или покрытие
из полимерных материалов, должна быть огрунтована.
При устройстве полимерных покрытий полов на основе
эпоксидных и полиуретановых смол, пропитка и огрунтовка должны
производиться составами, рекомендуемыми для конкретного вида
пола. Пропитка и огрунтовка бетонного основания производятся
грунтовками типа ПФ-170, ГФ-024 или другими грунтовками,
рекомендуемыми к типу покрытия.
Поверхность монолитных стяжек перед огрунтовкой должна быть
подготовлена следующим образом:
• под покрытия на мастиках и клеях заглаживается при укладке
смеси или шлифуется после твердения;
• под бесшовные полимерные покрытия (эпоксидные, полиуре-
тановые) — шлифуется или фрезеруется.
Ровность поверхности каждого элемента пола проверяется во всех
направлениях уровнем и контрольной рейкой длиной 2 м, а при
наличии уклона — контрольной рейкой-шаблоном с уровнем.

236 Глава 7
Трещины, выбоины и неровности в элементах пола не
допускаются. Указанные дефекты следует исправить.
В процессе укладки полов, через каждые 50-70 м, следует
периодически контролировать:
— ровность поверхности подстилающего слоя, сплошных
стяжек и покрытий;
— соблюдение заданных толшдн, плоскостей, отметок и уклонов;
— уплотнение каждого слоя и плотность прилегания
вышележащих слоев пола к нижележащим.
Участки пола с отклонениями по указанным параметрам,
превышающим допустимые, должны быть переложены.
Приемка полов, элементы которых выполнены из материалов,
твердеющих после укладки, допускается не ранее достижения ими
проектной прочности.
Укладка виниловых плиточных полов
Поверхность на которую укладывается покрытие, должна быть:
— твердой и не иметь изломов;
— ровной (выравнивание поверхности может быть выполнено
самовыравниваю1Щ1ми смесями, обладаю1Щ1ми достаточной
прочностью при высыхании);
— сухой (влажность поверхности не должна превьппать 2,5%;
перед укладкой следует выдержать поверхность при
температуре 18 "С).
Технология укладки рассматривается на примере покрытий
ColoRex^.
На подготовленную поверхность основания пола укладывается
выравнивающий состав типа "Витонит-3000", толщиной 3-5 мм
(в зависимости от качества основания). На него, при помощи
валика, наносится токопроводящий праймер Forbo Primer 041 EL.
Расход праймера — 100 г/м^.
Для отвода статического электричества при площади помещения
менее 40 м^ на праймер укладывается медная лента длиной 1 м, один
конец которой выводится на контур заземления у стены (рис. 7.7).
При площади помещения более 40 м^ укладьшается сетка из
медных полос с шагом 6,0 х 6,0 м (рис. 7.8). Места пересечения
медных полос скрепляются. После этого проверяется
электрическая целостность сетки (рис. 7.9).

Конструкции и материалы для чистых помещений
237
¦¦'ф':к--
::^'
>
ш
il
Рис. 7.7 Схема отвода
статического электричества при
площади пола менее 40 м^
Далее укладывается адгези-
рующий состав типа Forbo Rilacon
PVC-EL. Укладка плиток пола
производится от центра помещения
к краям. На адгезирующий состав
укладываются виниловые плитки
и свариваются друг с другом с
помощью корда. Сразу после укладки
поверхность пола прокатывается
рол ем весом 30 кг. Вертикальный
разрез лола показан на рис. 7.10.
Рис. 7.8 Схема отвода
статического электричества при
площади пола более 40 м'
Рис. 7.9 Контроль
электрической целостности сетки из
медных полос
Для плинтусов выпускаются
специальные пластиковые профили, обеспечивающие гладкость
сопряжения в местах "пол-стена" и в углах. Укладка производится на
подготовленную поверхность пола специализированной бригадой. При
этом выполняется сварка плиток с применением корда, что позволяет
получить бесстыковую поверхность на больших площадях.
Покрытие Colorex
Проводяший
адгезирующий слой
Праймер и медная лента
Стяжка пола
Токопроводящие волокна
1^
/~\
Рис. 7.10 Вертикальный разрез пола с покрытием ColoRex®

238 Глава 7
Укладка наливных (эпоксидных) полов
Наливные покрытия толщиной 3-5 мм, выполняются из
пластичных (саморастекающихся) смесей. Стяжки под наливные
эпоксидные покрытия выполняются из бетона класса не менее В20.
Влажность стяжки — не более 6%. Поверхность стяжки шлифуется
или фрезеруется, обеспьшивается, огрунтовьшается. Грунтовочный
слой наносится толщиной 0,4-0,5 мм кистью или валиком. Основной
слой следует наносить методом налива.
Для обеспечения заданной толщины — 1,5-3 мм поверхность
выравнивают калибровочной рейкой. Лицевой слой толщиной 1-2 мм
следует наносить через 12-24 ч после основного, тем же способом.
При необходимости допускается дополнительно прокатать его
игольчатым валиком.
Эпоксидные покрытия из высоконаполненных составов
толщиной 6-10 мм следует устраивать последовательным нанесением слоев
толщиной:
— пропиточный слой 0,1 мм;
— грунтовочный 0,2 мм;
— основной 5-9 мм;
— лицевой 1-2 мм.
Стяжку пропитывают и огрунтовывают с интервалом нанесения
слоев — 12-24 часа.
Основной слой следует укладьшать на незатвердевшую грунтовку
по рейкам, разравнивать с помощью кельм и гладилок и прокатать
фторопластовыми игольчатыми валиками. Деформационные швы
шириной 15-20 мм между картами покрытия размером 6,0 х 6,0 м
следует заполнить эластичным составом через 24 ч после нанесения
основного слоя. Лицевой слой наливают или наносят
механизированным способом (напыление) через 12-24 ч после заполнения
деформационных швов.
Бетонные и цементно-песчаные покрытия в течение 14 суток после
их устройства должны выдерживаться во влажных условиях (влажные
опилки, полиэтиленовая пленка и пр.).
Авторы выражают благодарность фирмам Dagard, GEA LVZu Forbo
Giubiasco за разрешение использовать их материалы.

239
Глава 8
АТТЕСТАЦИЯ ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
А. Е. Федотов, АСИНКОМ
д-р Ганс Г. Шихт, Компания Dr. Hans Schicht AG
Contamination Control Consulting, Швейцария
8.1 Этапы и содержание аттестации
Требования, которым должен удовлетворять объект или процесс,
регламентируются международными и национальными стандартами
и правилами, соглашениями между заказчиком и исполнителем
и другими документами.
Как правило, при аттестации объекта требуется
экспериментальное подтверждение соответствия параметров объекта предъявляемым
требованиям. Тем более это относится к такой сложной и тонкой
области как чистые помещения.
Для обеспечения надежности и качества чистого помещения, как
и любой другой ответственной и дорогостоящей продукции, нельзя
ограничиваться только контрольными процедурами на завершающей
стадии. Необходим анализ технических решений и контроль
параметров на всех основных этапах создания чистого помещения в
последовательности:
концепция чистого помещения (ЧП) => проект => монтаж =ф
построенное ЧП => оснащенное ЧП => эксплуатируемое ЧП.
Следует различать три этапа создания и существования чистого
помещения [1]:
• построенное;
• оснащенное;
• эксплуатируемое.
Эти понятия имеют следующий смысл [l]:
построенное (as-built) — состояние, в котором чистое
помещение построено и действует, но технологическое оборудование не
установлено или установлено, но не работает; материалы и персонал
отсутствуют;
оснащенное (at-rest) — состояние, в котором чистое помещение
построено и действует, технологическое оборудование установлено
и отлажено (действует по соглашению между заказчиком и
исполнителем); персонал отсутствует;

240 -¦ '.. ¦ •¦ - • -¦ • •- ¦• 'V .
эксплуатируемое {operational) — состояние, в котороп, -цст
помещение функционирует в соответствии с заданными треб—тип.
и с установленной численностью персонала, работающего в соотв
ВИЯ с документацией.
Конкретные требования к чистому помещению в рахтичны.х со^
тоян-иях определяются соглашением между заказчиком и исполнителем.
Выделение этих этапов создания чистого помещения имеет
принципиальное значение. На каждом этапе проверяются заданиые лля
него пщэаметры. Это позволяет своевременно выявить ошибки проекта и
монтажа, дефекты в комплектующих изделиях и материалах и, в
конечном счете -*-вывести чистое помещение на заданный класс чистоты.
В нормативных документах аттестации придается
первостепенное значение.
При подготовке к аттестации следует определить:
¦ а) объект контроля;
б) этапы аттестации для различ ных состояний чистого помеще имя:
в) предмет аттестации (контролируемые параметры) для к.1ж-
дого этапа;
] '-¦' г) методы контроля;
•¦ д) средства контроля (измерительные и контрольные приборы),
•|''••¦^ наличие действующих свидетелы;ттв о калибровке (поверке);
е) исполнителей работ;
ж) порядок' оформления результатов аттестации и фор^ты
отчетности,
Эмпы- атг€стацим
Этапы аттестации рассматриваются не только для чйстьж
помещений. Аналогичный подход, используется при аттестациш другого
оборудования и процессов,на предприятиях медицинскойспромыш-
ленности, работающих по Правилам Gt/№.
ГОСТ Р ИСО" J 4644-4 [2| и другие докуь1енты выделяют
следующие этапы аттестации чистых помещений (рис. 8.1):
«аттестация проекМа (включая концепцию) — Design qua'lfndtion
-. ., (DQ);
«аттестация построенного чистого ттыещеиия — Tnstatlauoii
qualiflcatioa (IQ);
«аттестация аснащеиного чистФго помещешия — Opemtional
qualifi?atkm (OQ)\ ,
«аттестация эксплуатир^фшко чистёго помегщрмШя — Perform<i>i'-'i:'
gualification (PQ).
В ходе строительства ведется контроль соответствия впи' i-
няемых работ проекту, стандартам и прэтоколу частоты (гл?г,1 ^'
и проверяются все материалы, конструкции, оборудование и np-i
поступающие на строительну';о площадку.

Аттестация чистых помещении
241
Если объект не соответствует предъявляемым к нему
требованиям на каком-либо этапе, бессмысленно проводить дальнейшую
работу без выяснения причин этого несоответствия и принятия необ-
ходимьк мер. Это иногда требует значительных затрат времени и средств.
Насколько успешно проходргг аттестация на каждом из этапов,
определяется качеством выполнения работ, предшествовавших этому
этапу, от концепции и проекта до квалификации лиц, занимаюшихся
аттестацией.
Состояния
чистого
помещения
?
т
ГГостро
\
енное
Г
^
т
Оснаш;
^
енное
г
t

Эксплуатируемое
Этапы создания
чистого помещения
Концепция проекта.
Проектная документация
\
Монтаж
чистого помещения
Построенное
чистое помещение
Сборка технологического
оборудования в чистом
помещении
t
Оснащенное
чистое помещение
t
Технологическое
оборудование действует
полностью или частично
(по соглашению между
заказчиком и исполнителем)
t
Эксплуатируемое
чистое помещение
t
Технологический процесс
ведется в соответствии
с требованиями, при
наличии персонала
Этапы
аттестации
Аттестация концепции
(при необходимости)
и проекта
t
Контроль поставляемого
оборудования
\
t
Аттестация
построенного чистого
помещения
1
f
т
Атгест
оснащенног
помещ
i
Атгест,
эксплуати
чистого ПО]
ация
О ЧИСТОГО
ения
г
L
щия
руемого
мещения
Рис. 8.1 Этапы аттестации чистых помещений

242 ¦ • ••'¦¦¦ ' •¦ ¦ '"¦ ¦ Глава 8
Предмет аттестации
Для ка^'аюго этапа создания чистого помещения следует опреде~<
лить перечень контролируемых паралютров. Подробные рекомендаг
ции по этому вопросу даны в главе 9.
Аттестация коищепииШ и проекта щщстог'о помеЩепия
Цель этих этапов ~ установить, что концепция, а затем и
проект, соответствуют соглашению между заказчиком и исполнителем^
При анализе концепции следует рассмотреть, по крайней мер?
следующее;
«> принципы (концепцию) обеспечения чистоты;
® основные планировочные решения с размещением технолоти-
ческого оборудования;
¦"Описание технологического оборудования и тюшещ&тк;
» принципиальную схему вентиляции и кондиционирования*
• потребность в энергоресурсах;
• другие согласованные требования.
При аттестации проекта рассматриваются решения
обеспечивающие чистоту, а также дается оценк?| их эффективности.
Коиттль хода строительспша и поставляемых изделий
Все поставляемые части и сборочные узлы должны"
соответствовать проекту. Чтобы убедиться в этом, нужно, по крайней мере:
^проверить наименование, типы, комплектность и качество
поставляемых изделий в cooTeeTCtBHH со спецификациями;
• выполнить визуальный осмотр изделий или их упаковки;
•оценить их соответствие требованиям техники безопасности,
эргономики, правилам и нормативным документам, имеюдам
'-¦ - отношение к данному проект^';
¦ * рассмотреть сертификаты на изделия.
Выполнение этих проверок оформляется актами.
Строительство м монтаж, чистых пол^ещений должны выполняться
в соответствии с проектом и протоколом чистоты (глава ;6)
и документально оформляться.
Особое внимание следует уделять контролю выполнения
скрытых работ, в том числе контролю обеспечения герметичности
воздуховодов.
Аттесгпацтт ппаггг^^еигтго чшст&Ц пт-гситгггя
Проверяется соответствие проекту построенного чистого
помещения и всего смонтироианного сЗсрудования. При этом paccMaj-
ривается, по крайней мере, следуюшее?

Аттестация чистых помещений 243
• комплектность оборудования чистого помещения;
• подвод всех энергоносителей и технологических сред
(электроэнергия, пар, вода, сжатый воздух, газы и пр.) в соответствии
с проектом;
• правильность функционирования коммунального и
вспомогательного оборудования;
• сроки калибровки (поверки) всех систем контроля,
мониторинга, предупреждения и тревоги;
• качество монтажа;
• целостность установленных (финишных) фильтров;
• наличие резервов энергоресурсов и оборудования, в т.ч. резерва
мощности в системе подготовки воздуха;
• перепады давления;
• характер потоков воздуха (для однонаправленных потоков —
скорость потока, однородность и направление потока воздуха);
• герметичность ограждающих конструкций;
• соответствие проекту соотношения долей рециркуляционного
и наружного воздуха;
• чистота поверхностей;
• наличие запасных частей в упаковке.
Важное значение имеет контроль целостности НЕРА (ULPA)
фильтров, который должен обязательно проводиться для чистых
помещений классов 6 ИСО, 5 ИСО и более чистых. Следует проверять
чистоту поверхностей, а также герметичность ограждающих
конструкций (особенно для чистых помещений классов 1 ИСО — 5 ИСО).
Аттестация оснащенного чистого помещения
На этом этапе нужно выполнить, по крайней мере, следующее:
• убедиться, что выполняется принцип разделения чистых зон;
• определить время восстановления параметров чистого помещения
после повышения в нем уровня загрязнений;
• определить стабильность поддержания температуры и
относительной влажности;
• определить классы чистоты по частицам;
• определить перепады давления;
• где требуется, определить чистоту поверхностей по частицам
и уровень микробного загрязнения;
• определить освещенность;
• определить уровень шума;
• выполнить визуальный контроль потоков воздуха с
использованием необходимых средств и проверить кратность воздухообмена
(при необходимости);
• документально оформить полеченные данные.

244 Глава 8
Аттестация эксплуатируемого чистого помещения
Для оценки стабильности работы чистого помещения в
эксплуатируемом состоянии:
• подтвердить режим разделения чистых зон;
• оценить способность поддержания температуры и относительной
влажности в заданных пределах;
• проверить класс чистоты по частицам и определить
концентрацию микроорганизмов в воздухе (если требуется);
• подтвердить перепады давления;
•определить чистоту поверхностей по частицам и
микроорганизмам (при необходимости);
• проверить комплектность документации по эксплуатации
чистого помещения, в т.ч. по методам контроля его
параметров, действиям при нарушениях работы чистого помещения
и т.д., наличие основных инструкций, например, по
процессам уборки чистых помещений, переодеванию, гигиене
персонала и пр.;
•проверить наличие подготовленного персонала, системы
обучения и соответствующей документации.
При необходимости могут проверяться: уровень вибрации,
ионизация воздуха, напряженность электрических и магнитных полей.
Конкретное содержание программы испытаний может варьироваться
исходя из особенностей чистого помещения (п. 8.2).
В процессе эксплуатации проводится текущий контроль
параметров чистых помещений. Контроль выполняется с определенной
периодичностью, устанавливаемой пользователем чистого помещения
с учетом требований нормативных документов (п. 8.4).
Аттестация может проводиться и в процессе эксплуатации
чистого помещения {повторная аттестация).
Повторная аттестация проводится после:
• устранения причины несоответствия чистого помещения
заданным параметрам;
• значительного отклонения от условий эксплуатации, например,
использования чистого помещения;
•значительного перерыва в движении (подаче) воздуха,
который влияет на работу чистого помещения;
• выполнения отдельных видов работ по техническому
обслуживанию и ремонту, влияющих на функционирование чистого
помещения, например, после замены НЕРА фильтров.

Аттестация чистых помещений 245
Методы контроля
Методы контроля содержатся в международных, региональных
и национальных стандартах, рекомендациях и стандартах обществ
инженеров.
Основополагающим руководством по чистым помещениям
является комплекс стандартов ИСО серии 14644 "Чистые помещения и
связанные с ними контролируемые среды", состоящий из семи частей.
Подробное описание различных методов контроля чистых
помещений содержится в стандарте ИСО 14644-3 [3]. Методы контроля
детально рассмотрены и в рекомендательных документах обществ
инженеров: Recommended Practices, разработанных Институтом
изучения окружающей среды и технологии — IEST (США), стандартах VDI
(Германия) и пр.
В настоящей книге методы контроля чистых помещений
рассмотрены в главе 9.
Генеральной линией развития стандартизации является
гармонизация российских стандартов с международными. Поэтому при
выборе методов испытаний целесообразно ориентироваться на
признанные в мировой практике стандарты и правила. Это обеспечит
конкурентоспособность продукции и возможность ее реализации
в разных странах, как в ближней, так и в далекой перспективе.
Средства контроля
Выбор контрольно-измерительных приборов имеет ключевое
значение для объективности аттестации. Это вовсе не означает, что
прибор, прощедщий "испытания типа" и внесенный в Госреестр
средств измерений, пригоден для работы. Опыт показал, что такой
официально признанный в России прибор, как счетчик частиц АЗ-6
(ПК-ГТА), может в реальных условиях регистрировать в несколько
раз меньще частиц, чем зарубежные аналоги.
Подробно контрольные приборы рассмотрены в главе 9.
Кто проводит аттестацию
Нормативные документы не содержат указаний на то, кто
проводит аттестацию. Кому проводить аттестацию — рещает пользователь
или владелец чистого помещения. Другое дело, что аттестация должна
быть проведена так, чтобы не возникло сомнения в корректности ее
результатов, например, у инспектора GMP.
В связи с этим, обязательными требованиями при аттестации
является компетентность проводящих ее лиц, наличие методической
и материальной базы (приборы, оборудование и пр.).

246 Глава 8
На практике это означает, что крупное предприятие, имеющее
опытных специалистов по технике чистых помещений и необходимое
оснащение, может самостоятельно провести аттестацию, полностью
или частично. Если этого нет и при небольших площадях чистых
помещений (когда нет смысла приобретать дорогое оборудование),
целесообразно пригласить стороннюю организацию,
специализирующуюся на проведении аттестации, которая выполнит весь
необходимый объем работ и вьщаст полный комплект документации по
результатам аттестации.
В Российской Федерации действует Центр сертификации чистых
помещений (на методической основе АСИНКОМ) и Лаборатория
испытаний чистых помещений.
Будут ли признаны результаты аттестации за рубежом?
Чтобы аттестация была признана за рубежом, нужно выполнить
три условия:
1) проводить аттестацию на соответствие тем же стандаргам,
по которым работают передовые страны (стандарты ИСО, CEN, DIN
и др.);
2) выполнять аттестацию по методикам, принятым в мировой
практике;
3) тот, кто проводит аттестацию, должен отвечать двум простым
требованиям:
• компетентность,
• добросовестность.
Документальное оформление результатов аттестации
Документальное оформление результатов аттестации
выполняется для каждого состояния чистого помещения.
Например, отчет о проведении аттестации чистого помешения
в построенном состоянии, как правило, включает в себя:
• наименование проверяемого объекта и краткие сведения о нем
(адрес, владелец, выпускаемая продукция, наименование
проектной организации и пр.);
•данные об организации, проводящей аттестацию;
• ссылку на нормативные документы, на соответствие которым
проводится аттестация;
• перечень работ при проведении аттестации;
•планировочные решения чистых помещений с указанием
классов чистоты;
•принципиальные схемы вентиляции и кондиционирования,
исполнительные схемы, паспорт на систему вентиляции;
• акты на скрытые работы;

Аттестация чистых помещений 247
• акты проверки (измерений) по всем контролируемым
параметрам и характеристикам (см. "Аттестация построенного чистого
помещения" в настоящем разделе);
• протоколы испытаний НЕРА (ULPA) фильтров;
• данные об используемых при аттестации приборах и
сертификатах их калибровки (поверки);
•заключение о проведении аттестации (объект соответствует
требованиям и можно переходить к аттестации в оснащенном
состоянии или не соответствует требованиям, при этом дается
перечень замечаний).
Аттестация — валидация
Под аттестацией понимается документальное подтверждение
того, что объект соответствует предъявляемым к нему требованиям.
Наряду с термином "аттестация" {qualification) в международной
практике применяется понятие "валидация", в которое вкладывается
тот же смысл. Понятие валидации {validation) относится, в
основном, к технологическим процессам при работе с реальным
продуктом и эксплуатируемым системам. Термин "валидация" вначале
применялся для медицинской промыщленности, но в настоящее время
выщел за ее рамки.
Внедрение термина "валидация" в отечественную практику
связано с неудачной заменой латинских букв русскими (при переводе),
без понимания и попыток найти идентичные русские слова. Из-за
этого новый термин, не имея к тому же четкого разъяснения,
обрастает мифами, ему приписывается несвойственный смысл, возникает
путаница на практике.
В действительности валидация — это та же аттестация, т.е. проверка
соответствия объекта заданным требованиям. Аттестация проводится
по программе испьгганий. В медицинской промыщленности западных
стран программа испытаний называется Валидационным
мастер-планом, т.е. программой проведения испытаний.
8.2 Программа испытаний чистых помещений
Содержание и последовательность работ по аттестации
определяется программой испытания чистых помещений. Программа
испытаний разрабатывается на этапе проектирования чистых помещений.
Разрабатьшать программу испытаний может само предприятие,
проектная организация или другой исполнитель. Контроль отдельных
показателей вьшолняется по соответствующей методике (глава 9).
Для фармацевтической промышленности существует
специализированное руководство PIC {Pharmaceutical Inspection Convention)

i
248 Глава 8
Принципы аттестации и валидации фармацевтического производства
[4]. Оно содержит требования к документу "Validation Master Plan",
который на русский язык переводится как "Программа аттестации".
Эти требования относятся не только к чистым помещениям,
а в значительной степени носят универсальный характер и
представляют интерес для всех отраслей.
Ядром программы является перечень объектов (процессов),
подлежащих аттестации, и время их выполнения.
Это позволяет:
а) Руководству предприятия:
• понять необходимость аттестации;
• видеть программу аттестации, оценить потребность в
специалистах и затратах времени на ее проведение;
б) Членам группы по аттестации — уяснить свои задачи и
ответственность;
в) Надзорным органам — оценить подход предприятия к
аттестации, структуру и организацию всей работы по аттестации.
Программа содержит перечень работ по аттестации,
относящихся к критическим технологическим процессам и оборудованию,
непосредственно влияющим на качество продукции. К такому оборудо-
ваггаю относятся и чистые помещения.
Профамма аттестации является обобщающим документом. Она
должна быть краткой, четкой и ясной. Программа не должна
повторять методики контроля, документы по организации производства
и управлению предприятием. Там, где нужно, она должна содержать
ссылки на эти документы.
Программа должна предусматривать все работы по аттестации
(перспективной, текущей, ретроспективной), а также повторной
атгестации.
Программа аттестации содержит ответы на вопросы:
•зачем проводится аттестация?
• что аттестовывать?
• как аттестовывать?
• кто проводит аттестацию?
• когда проводить аттестацию?
Пример структуры программы аттестации
Данный пример относится к асептическому производству
лекарственных средств. Для конкретных производств, программа может
включать другие виды работ по аттестации. Рассматри^емая программа
имеет следующие разделы:

Аттестация чистых помещений 249
1 Цель работ по аттестации
1.1 Цель аттестации
Указывается цель работы — аттестация на соответствие Правилам
GMP ЕС, GMP FDA США, стандартам ИСО и пр.
1.2 Объект аттестации
Указываются:
• наименование и адрес предприятия;
• чистые помещения и производства, для которых разработана
программа аттестации;
• краткие данные о выпускаемой продукции;
• сведения о том, ведется ли новое строительство или
реконструкция; проводится аттестация на действующем производстве.
Приводится перечень производственных участков и место их
расположения с указанием классов чистоты помещений.
В случае нового строительства, реконструкции или
перепланировки помещений приводятся состав выполненных работ,
наименование проектной организации, подрядчиков и фирм-консультантов
(при их наличии).
1.3 Политика предприятия в области качества
Указывается, что вся деятельность предприятия направлена на
обеспечение качества продукции за счет надлежащего управления,
деятельности служб обеспечения качества и контроля качества,
технологии и организации производства, помещений, персонала
и других факторов в соответствии с международными и
национальными правилами, регламентами и стандартами.
1.4 Место программы аттестации в системе управления
качеством на предприятиях
Указывается, что критерии качества и структура системы
управления качеством даются в Руководстве по качеству, которое
существует или должно быть разработано. Наряду с основополагающими
документами по управлению качеством, должны быть разработаны
инструкции, спецификации, формы протоколов, порядок обучения
персонала и пр.
1.5 Нормативные документы
Приводится перечень международных и национальных правил,
регламентов, стандартов и пр., используемых при аттестации. _

250
Глава 8
2 Содержание работ
2.1 Этапы аттестации
Аттестация направлена на доказательство и документальное
оформление того, что проект чистых помещений разработан
надлежащим образом, а монтаж и эксплуатация ведутся в соответствии
с проектом и нормативными документами.
Для этой цели выполняются четыре этапа аттестации:
• аттестация проекта {Design Qualification — DQ)\
• аттестация построенньгх чистых помещений (Installation
Qualification - IQ),
• аттестация оснагценных чистых помещений (Operational
Qualification - OQ);
•аттестация эксплуатируемых чистых помещений и
оборудования (Performance Qualification — PQ).
В программе приводятся определения каждого из этих этапов.
2.2 Перечень процессов и оборудования, подлежащих аттестации
Пример перечня процессов и оборудования с указанием этапов
аттестации дан в таблице 8.1.
Таблица 8.1
Пример процессов и оборудования, подлежащих аттестации
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
Процессы или оборудование
Чистые помещения
Система подготовки воды
Стерилизация флаконов (ампул)
Стерилизу10щая фильтрация растворов
Операции наполнения
Аналитические методы контроля
Очистка (дезинфекция), стерилизация
оборудования и чистых помещений
DO
+
+
-
-
-
-
IQ
+
+
-
-
-
-
-
OQ
+
+
+
-
-
^
+
PQ
+
+
+
+
+
+
+
В программе аттестации может быть дано описание только
наиболее трудоемких процессов аттестации, например, чистых
помещений. Порядок аттестации других процессов и оборудования может
быть изложен в последующих дополнениях к программе или
отдельных документах.

Аттестация чистых помещений 251
3 Общие данные о чистых помещениях
3.1 Назначение чистых помещений
Указывается цель функционирования чистых помещений —
обеспечение выполнения требований по концентрации частиц и
микроорганизмов в воздухе, защите продукта, окружающей среды и пр.
3.2 Принцип (концепция) построения чистых помещений
Указывается принцип защиты (положительное или отрицательное
давление, скорость потока воздуха), приводятся данные о классах
чистых помещений, в случае работы с патогенными
микроорганизмами — особенности защиты от них.
Даются основные характеристики системы вентиляции и
кондиционирования воздуха:
• рециркуляция или работа полностью на наружном воздухе;
• регулирование параметров микроклимата;
• число ступеней фильтрации и типы приточных фильтров;
• наличие и типы фильтров на вытяжке воздуха из чистых
помещений;
• наличие зон с однонаправленным потоком воздуха.
3.3 Аттестация чистых помещений
В соответствии с таблицей 8.1 указывается, кто и на каком этапе
проводит аттестацию. К аттестации сложных систем могут
привлекаться несколько организаций. Следует указать кто, когда и какую
часть системы (например, оборудование вентиляции и
кондиционирования) аттестует.
3.4 Контроль параметров
Приводится перечень параметров подлежащих:
• непрерывному контролю;
• периодическому контролю.
4 Анализ опасных ситуаций
Целесообразно ввести в систему управления качеством анализ
опасных ситуаций (критических точек риска) с учетом ситуаций
"наихудшего случая". Эти факторы следует анализировать и учитывать
при аттестации чистых помещений и в процессе их эксплуатации.
Еще в 50 — 60-х годах в нашей стране и за рубежом был
разработан подход к обеспечению надежности систем на основе анализа
критических точек в зонах риска. В настоящее время этот подход
широко используется в микроэлектронной, фармацевтической и
пищевой промышленности, т. е. практически во всех сферах применения
чистых помещений.

252
Lwea 8
5 Аттестация (валидация)
В таблице 8.2 приведены контролируемые параметры чистых
помещений и этапы аттестации, на которых они проверяются.
Таблица приводится в качестве примера. Для каждого чистого
помещения (системы чистых помещений) должна разрабатываться
таблица с учетом всех специфических требований. В ней могут
указываться также предельные значения контролируемых параметров.
Описание каждого этапа аттестации может быть приведено в тексте.
Указывается, что документация по аттестации (валидации) должна
быть разработана на этапах проектирования и монтажа оборудования.
При любом изменении в оборудовании, которое может оказать
влияние на критические параметры (например, замена НЕРА
фильтров), должна выполняться повторная дттестаиия.
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
П
12
13
14
*)С
ее
Таблица 8.2
Контролируемые параметры при аттестации 1
чистых помещений (пример)
Контролируемые
параметры
Концентрация частиц в воздухе
Расход воздуха (кратность
воздухообмена)
Скорость и однонаправленность
потока воздуха (для зон с
однонаправленным потоком)
Визуализация потоков воздуха
Перепад давления между
чистыми помещениями
Герметичность ограждающих
конструкций
Целостность НЕРА фильтров
Время восстановления
Чистота поверхностей
Температура воздуха
и ее стабильность
Влажность воздуха и ее
стабильность
Уровень звукового давления
Освещенность
Концентрация
микроорганизмов (при необходимости):
• в воздухе;
• на поверхности;
• на перчатках
Этап аттестации


роенное
-
+
+
-
+
+
+
-
+
+
+
+
+
-

оснащенное
+
_
+
+
+
-
+
-
+
+
-
-
-


тируемое
+
_
-
+
-
-
-
+
+
+
-
-
+
+
+
Повторная
аттестация*),
в т.ч. после
замены НЕРА
фильтров
+
,
+
+
+
+
+
-
-
+
+
-
'

Исполнитель
остав работ при повторной аттестации зависит от причины вызвавшей
проведение.

Аттестация чистых помещений
253
б Контроль параметров в эксплуатации и контроль изменений
6.1 Контроль и мониторинг параметров ^-
Порядок проведения контроля и мониторинга параметро"6
чистых помещений приведен в ГОСТ Р ИСО 14644-2 [5], стандарте
ИСО 14644-3 [3] и рассмотрен в главе 9.
Все контрольно-измерительное оборудование должно быть
калибровано (поверено).
Программа аттестации содержит перечень контролируемых
параметров с указанием периодичности контроля, их предельно
допустимых значений, а также уровней предупреждения (alert level)
и тревоги (alarm level). Пример дан в таблице 8.3. ^3
Таблица 8.3
Пример перечня параметров, контролируемых ^
при эксплуатации чистого помещения
Контролируемые
параметры
Концентрация
частиц
Перепад давления. Па
Перепад давления
на фильтрах
в кондиционерах
Расход воздуха
Скорость потока воздуха
(для зон с
однонаправленным потоком)
Температура
воздуха, °С
Влажность
воздуха, %


дичность*)
Допустимое
(проектное)
значение
параметров
с„
10-15
АР**)
L
V
22°+2
30-65
Уровни

предупреждения
0.3 С„
12
(l,5-2)zlP
0,9 L
±10%
от и
22°±1
40-55
тревоги
0,5 С,
10
(2-3)4/'
0,8 L
±20%
от и
22°+2
35-60
*' Периодичность контроля устанавливается пользователем.
**) ^р — перепад давления на фильтре в начале эксплуатации. В
В зависимости от назначения чистого помещения периодичность
контроля может изменяться в широких пределах. Непрерывный
контроль или контроль с периодичностью менее I ч называется
мониторингом параметров.
Предельно допустимая периодичность контроля параметров
чистых помещений приведена в п. 8.4 и [5].

254
v-^: 'ЛУ
Глава 1
0.Z контроль изменений
.¦:.r/i.;-"!,^v^i-'y*-.'.
В программе аттестации приводится порядок контроля
параметров чистых помещений в случае внесения изменений после работ
по техническому обслуживаниад и ремонту оборудования.
.^-.' 8.3 Пасиорг чиствсо- ивмещения
ПаспорГ чистого помещения дает краткую наглядную
характеристику чистого помещения. Он может составляться на-этапе
проектирования либо при аттестации чистого помещения. П^'^мер
паспорта для чистых помещений асептического производства
йЪказан в таблице' 8,4,
Таблица -¦'¦' •/
Пример паспорта на чисть1е помещения
асептического производства
Характеристика
и параметры
чистых
помещений
Номер помещения
Тип зоны по GMP,
класс -по ГОСТ ИСО
14644 в состояниях;
— оснащенное;
-^ эксплуатируемое
Плошадь, м^
Высота; м
Объем, .«¦*
Высота дверей, мм
Ширина дверей, мм
Ширина 'юнтажного
проема (при его наличии), мм
Число рс.5очих мест
Число рабочих смей
в сутки
Класс приточных
(|>Ш1ЬТрОВ
Класс вытяжных-
фильтров
Кратность' воздухообмена
Наименование чистых помещений
и значЬния параметров

Подготовка
(мойка)
флаконов
10!
3
8 ИСО
50
2,6
130
2163
880,
1180
17,80
2
2
НИ
'. ИП:
20

Наполнение и

герметизация
юг
В
(с зоной А)
5 ИСО
7 ИСО - В
5 ИСО ~ J
35
2,6
{ 9?
2163
880,
!180
1780
, 2
:, 2
Ш^-^
НИ
" 4р.~ с

Подготовка
растворов
103
С
7 ИСО
8 ИСО
20
2,6 ^
52
2163
880
, ' 1Л ,,
2
№14
НМ
-25 '
Комната

переодевания
в зону 3
104
D
8 ИСО
5
2,6
fj
21«
880
. '
, ,- '
2
НИ
H1J>
10
Стерн-
jiim-
иионная
'iOS
« S1CO
" 15
2.Ь
Т!
2163
то
..... *i
J> \
HI! '
Ш1
15»

Аттестация чистых помещений
255
Окончание таблицы 8.4
Характеристика
и параметры
чистых
помещений
Расход приточного
воздуха, м^ч
Доля наружного воздуха, %
Температура воздуха
и точность ее
поддержания, +°С
Относительная
влажность воздуха, %
Скорость потока воздуха,
м/с и точность ее
поддержания ±%
Перепад давления
(по отношению
к неклассифицируемым
Помещениям), Па
Уровень звукового
давления, дБ
Освещенность, лк*)
Наименование чистых помещений
и значения параметров

Подготовка
(мойка)
флаконов
2600
25
22±2
35-65
15
55
500

Наполнение и

герметизация
3640
25
22±2
35-65
0,45
±20%
(в зоне А)
35
50
500

Подготовка
растворов
1300
25
22+2
35-65
25
50
500
Комната

переодевания
в зону D
130
25
22±2
35-65
10
50
500
Стери-
лиза-
ционная
585
25
22+2
35-65
15
55
500
*) Указанный уровень освещенности характерен и целесообразен для чистых
помещений, несмотря на то, что он превышает значение, предусмотренное СНиП.
8.4 Контроль параметров чистых
помещений в эксплуатации
Общие требования к текущему контролю параметров чистых
помещений даны в ГОСТ Р ИСО 14644-2 [5].
В чистых помещениях может быть организован мониторинг
параметров, т.е. их контроль с помощью технических средств,
выполняемый непрерывно или с малой периодичностью. Системы
мониторинга обычно объединяют несколько параметров (например, перепад
давления, концентрация частиц в воздухе, температура и влажность
воздуха и пр.). Это позволяет получать документальную картину
изменения основных параметров в критических точках помещения.
В таблице 8.5 приведены периодичность и методы контроля
концентрации частиц по ГОСТ Р ИСО 14644-2 (максимальные интервалы
времени между проведением контроля для чистых помещений).

256
Глава 8
Таблица 8.5
Периодичность и методы контроля концентрации
аэрозольных частиц по ГОСТ Р ИСО 14644-2
Ютасс чистого
помещения
1-5 ИСО
6-9 ИСО
Периодичность
контроля,
мес, не более
6
12
Метод
контроля
ГОСТ ИСО 14644-1,
приложение В
В таблице 8.6 показана периодичность контроля дополнительных
параметров, выполняемого при необходимости.
Таблица 8.6
Периодичность контроля дополнительных параметров {
для всех классов чистоты по ГОСТ Р ИСО 14644-2
Контролируемый
параметр
Расход воздуха^) или
скорость потока воздуха
Перепад давления
воздуха^)
Периодичность
контроля,
мес, не более
12
12
Метод
контроля
ИСО 14644-3, В.4
ИСО 14644-3, В.5
^) Расход воздуха может определяться измерением скорости потока"
воздуха или измерением объема воздуха, проходящего через
фильтры.
•') Перепад давления воздуха не контролируется в чистых зонах,
не являющихся полностью закрытыми (например, в ламинарных^
шкафах и укрытиях).
Примечание: Эти виды контроля могут проводиться в
эксплуатируемом или в оснащенном состоянии чистого помещения с учетом
заданного класса чистоты.
В таблицах 8.5 и 8.6 указаны значения максимальной перио4
дичности контроля. Пользователь помещения может устанавливати^
меньшую периодичность, в том числе непрерывный мониторинг
параметров.
Например, индивидуальные значения периодичности (для кон-;
кретного параметра) могут быть следующими:
•контроль перепада давления выполняется непрерывно, либо
через 2, 3 или 4 часа в течение процесса, либо в начале смены
и после ее окончания и пр.;

Аттестация чистых помещений
257
• контроль концентрации частиц проводится в начале и конце
смены, либо перед началом и после окончания выпуска серии
продукции, либо 1 раз в неделю и пр.;
• контроль скорости потока воздуха — ежедневно и т.д.
В критических точках ответственных производств во многих
слз^аях организуется мониторинг концентрации частиц в воздухе.
В дополнение к обязательным видам контроля по таблицам 8.5
и 8.6 для всех классов чистых помещений в программу контроля
могут включаться другие виды контроля (таблица 8.7).
Таблица 8.7
Периодичность и методы других видов контроля
параметров по ГОСТ Р ИСО 14644-2
Контролируемый
параметр
Контроль целостности
установленных фильтров
Визуализация воздушных
потоков
Время восстановления
Герметичность ограждающих
конструкций (контроль
загрязнения, вносимых
в чистое помещение при
проникании воздуха извне)
Периодичность
контроля,
мес, не более
24
24
24
24
Метод
контроля
ИСО 14644-3, В.6
ИСО 14644-3, В.7
ИСО 14644-3, В. 13
ИСО 14644-3, В. 14
Отчет о проведении текущего контроля должен включать в себя
следующие данные:
a) наименование и адрес проверяющей организации;
b) данные о каждом исполнителе и дату проведения каждого
вида контроля;
c) ссылку на используемые стандарты;
d) данные о местоположении контролируемых чистых
помещений (включая информацию о соседних зонах, если необходимо)
и расположении (координат) всех точек пробоотбора;
e) заданные характеристики чистых помещений, включая класс
ИСО, размер (размеры) частиц, состояние (состояния) чистого
помещения, скорость потока воздуха или расход воздуха, перепады
давления воздуха;

258 , ' .' ^ : , ^' ' ¦ ¦ -^ - ' -'¦¦:•¦.'-! Глава 8
f) используемые приборы и свидетельства (сертификаты) об их
калибровке или поверке;
g) результаты контроля;
h) данные о предшествующих видах контроля. |
Если периодичность контроля увеличена (что допускается при
наличии мониторинга), то в документатдию должны войти результа---
ты мониторинга параметров чистых помещений.
Ч
• , ¦ Щ:5'Аттестация — мервход 'лт количества к жачеству
Под влиянием инспектирующих органов фармацевтическо1|
промышленности. за. годы развития методов аттестации (валидации|
сформировалась крайне нездоровая тенденция: аттестовывать и валил;
дировать все, что может быть аттестовано и валидировано, вне связи
с безопасностью продукции. Таким образом, валидация превратилась
в замкнутый сам на себя пропесс, производящий огромные
количества документации с почти ничтожной плотностью информации \ff,.
К счастью, в настоящее время инспектирующие органы
фармацевтической промышленности активно пересматривают-эту тендев»1
цию: новое приложение 15 к Правилам GMP Европейского Союз^
[7], относящееся к аттестации и валидации, устанавливает, что
действия по аттестации и валидации следует основывать на оценке-
риска и ограничиваться только теми параметрами, которые связанМ
с риском в технологическом процессе с точки зрения GMP, \
Исходя из этого, цель аттестации и валидации может
определена как доказательство доминирования кримищесших
роё в данном технологическом процессе; оборудовании и связа!-
с ними системах инфраструктуры. Таким образом, существующая праКч
тика постоянного увеличения количества информации и бесконсч^*
ного нарашивания томов с документацией будет переориентироваяЙ
в сторону анализа данных и качества информации. Таким образом.
качество приходит на смену количеству.
8.6 Стратегия аттестации ''
Обычно инспектирующие органы обращают внимание на эталь!
аттестации после реализации инвестиционного проекта. Новой
приложение 15 к Правилам GMP Европейского Союза ясно отражает
этот подход: оно дает руководство только по аттестации
установленного и оснащенного оборудования (/С? и QQ)- То же относится
и к Рекомендациям PIC/S PR-1/99--1 |'^|, изданным Конвенцией по

Аттестация чистых помещений 259
инспектированию фармацевтического производства {Pharmaceutical
Inspection Convention — PIC). Это подход понятен исходя из точки
зрения инспектирующих органов.
А для инвестора нужен другой подход. Его цель, в первую
очередь, — уберечь инвестора от неприятных сюрпризов на этапах
аттестации построенного, оснащенного и эксплуатируемого
оборудования {IQ, OQ и PQ) и при аттестации (валидации) процесса. Это
означает, что центр внимания должен переместиться на качество
проекта технологического процесса, помещений и соответствующей
инфраструктуры.
Получить гарантию требуемого качества проекта можно за счет
тщательной аттестации проекта, которая разделяется на отдельные
этапы. Это требует исключительно добросовестной и тщательной
работы, но затраты на нее легко оправдать с точки зрения
экономики: при своевременном исправлении ошибок, экономятся как
время, так и деньги. Целью этого вида аттестации является
выявление всех слабых мест и ошибок проекта до начала строительства,
так как на данном этапе выполнить исправления легко и недорого.
С другой стороны, исправление ошибок, обнаруженных после
реализации проекта, требует значительных средств. Во многих случаях
исправить эти ошибки надлежащим образом очень трудно.
Чтобы выполнить разработку проекта оптимальным образом на
всех этапах проектирования, обнаруживая ошибки и недочеты как
можно раньше, рекомендуется разделить аттестацию и согласование
проекта на три этапа:
•Первый этап — аттестация спецификаций (Specification
Qualification — SQ). Цель — проверка того, что основные
планировочные решения и показатели (спецификации) проектируемого объекта
удовлетворяют требованиям заказчика и соответствуют Правилам
GMP, на соответствие которым проводится инспекция. После
успешного завершения этапа SQ можно приступить к разработке
принципиальных решений (концепции) проекта — basic design {DQ).
•Второй этап — аттестация концепции проекта (Design
Qualification 1 — DQl). Цель — проверка того, что концепция проекта
и документация по проведению тендера на поставку технологического
оборудования помещений и элементов ршфраструктуры соответствуют
требованиям заказчика. Правилам GMP и стандартов, положенным
в основу проекта. После успешного завершения этапа DQ1, проект
готов к представлению для участия в тендере и после выбора
поставщиков — к передаче в стадию разработки рабочей документации.
• Третий этап — аттестация рабочей документации (Design
Qualification 2 — DQ2). Цель его — проверить, что рабочий проект,
в том числе чертежи, спецификации на материалы и оборудование
и другая документация удовлетворяют разработанным требованиям.

260 ' - : • • ¦ . • Тлавп
После успешно завершения этапа DQ2 можно приступить к захач^
материалов и оборудования, их поставке, строительству и монта
систем инфрастр5^ктуры, подготовке к испытаниям и вводу в э:
штуатецик».
Особое внимание и тщательный подход к делу при последо'
тельном проведении всех этапов аттестации позволят,свести к минИ'
Myi»iy неприятные сюрпризы в-сзриод строительства и аттестащщ i
OQ и PQ и уменьшить опасность перерасхода средств, являющехос^^
естественным следствием таких сюрпризов.
¦¦ Аттестадмийныя мжггер^илан для сметем контроля загрязнений
Аттестационный мастер-план являете» основным документоу(
который определяет всю деятельность по аттестации и валидааш!
на инвестируемом объекте. Он должен основываться на пол1тп1К|(
качества и проведения валидации и отражать ее.
Многие инвесторы предпочитают разрабатывать отдельны
Аттестационный мастер-план для систем контроля загрязнени
(чистых помещений) как составную часть общего Вагидационногома
стер-плана для инвестируемого объекта.
В соответствии с приложением 15 Правил GMP Европейско]^
Союза рекомендуемая структура Аттестационного (Валадационног^
мастер-п/шна выглядит следующим образом:
* цель сооружения объекта и ограничения;
* философия инвестора в области качества, аттестации и *TdKi
торинга оараметров процесса;
. ® используемые руководства, стандарты, правила, атакжевкут'
- ;- ренние приказы и инструкции фирмы;
» термины и определения (при необходимости);
® краткое описание системы контраля загрязнений с вьшелеш'.е
факторов, обеспечивающих безопасность процесса;
® анализ риска как основа концепции аттестации;
® схема концепция аттестации, порядок проведения аттестациЩ
во времени и ответственность при проведении аттестации;*
* определение параметров, проверяемых при аттестации и лопуЩ
стимых пределов изменения;
* схема философии рдониторинга процесса и определение параЯ
метров, включаемых в систепу мониторинга с з^азанием урсЙЯ
ней предупреждения и действия, а та"оке философии повторЩ
ной аттестации;
® определение требований к контролю изменений и соответству-¦
юшим инстрзлсциям;
«определение структуры документации по аттестации м распрс-
j^^.-,^v;_'делентте ответственности при веден:ш дэку:тентацси; -:::Ш

Аттестация чистых помещений 261
• общие требования к представлению данных измерений и
протоколов испыганий;
• перечень приложений (при необходимости).
Основные принципы системы САРК
Приложение 15 к Правилам GMP Европейского Союза
рекомендует применять оценку риска в качестве основы для стратегии
аттестации фармацевтических производств. Этот подход может
использоваться и в других областях применения контроля загрязнений как
связанных, так и не связанных с обеспечением жизни.
Известно множество методов анализа риска.
К хорошо разработанным методам относится Система Анализа
Риска в Критических контрольных точках — САРК {Hazard Analysis and
Critical Control Points — HACCP). Она была разработана для пищевой
промышленности и стала для нее стандартным методом. Эти
принципы могут использоваться и для оценки других промышленных
рисков, в том числе для контроля загрязнений. Цель САРК —
установить специфические вилы риска и определить соответствующие
методы предупреждения. Ее содержание описано во многах документах
Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) и других
международных органов, например, в документе ВОЗ WHO/FSF/FOS/972 [8].
Эта система включает семь принципов:
Принцип 1:
— Установить потенциальные источники опасности в зонах
рисках;
— Оценить вероятность по?шления опасных ситуаций;
— Определить методы их предупреждения и контроля.
Принцип 2:
Определить критические контрольные точки (процессы, операции,
параметры окружающей среды), которые нужно контролировать,
чтобы исключить опасность или свести к минимуму вероятность ее
появления.
Принцип 3:
Определить критические уровни, соблюдение которых
гарантирует, что параметры в критических контрольных точках находятся
в допустимых пределах.
Принцип 4:
Определить необходимую систему мониторинга критических
контрольных точек в соответствии с порядком испытаний и наблюдений.

262
fjiaed'*
Принцип 5:
Определить действия, которые нужно вьшолнить, если парамет
ры в какой-либо контрольной точке вьшыш за допустимые пределы.
Принцип 6:
Определить процедуры, подтверждающие, что САРК (НАССР)\
в целом работает эффективно.
Принцип 7:
Определить документацию, относящуюся ко всем процедура»
и протоколам по п.п. 1 -6 и их вьшолнению.
Простым методом оценки важности рисков является матрица |и^ск/
последствие, которая разработана Канадской инспекцией по
пищевым продуктам {Canadian Food Inspection Agency — CFIA), форма
матрицы представлена в таблице 8.8 [9]-
Более подробно принципы HACCPvl применение их в
фармацевтической промышленности рассмотрены в работе У. Уайта [ 10].
(¦¦¦;.Д'А;г:^
Таблица. 8.8
Матрица риск/последствия, предложенная Канадской
инспекцией по продуктам питания {CFIA)
Риск
Высокий
Средний
Низкий

Незначительный
Последствия
Пренебрежимо
малые
Малые
Средние
Серьезные i
Литература к главе 8
ГОСТ ИСО 14644-1 Чистые помещения и связанные с нили
контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха.
ГОСТ Р ИСО 14644-4 Чистые помещения и связанные с нида
контролируемые среды. Часть 4. Проектирование, строительство
и ввод в эксплуатацию.

Аттестация чистых помещений 263
3. Проект ИСО 14644-3 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 3. Методы контроля.
4. PIC/S PR-1/99-1: Recommendations on Validation Master Plan,
Installation and Operational Qualification, Non-Sterile Process Validation
an Cleaning Validation. Pharmaceutical Inspection Convention,
Pharmaceutical Inspection Co-operation Scheme, Geneva (March 1999).
— Перевод на русский язык АСИНКОМ в брощюре "Принципы
аттестации и валидации фармацевтического производства", М.,
2000 г., с. 33.
5. ГОСТ Р ИСО 14644-2 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 2. Требования к контролю и
мониторингу чистьк помещений для подтверждения посто?шного
соответствия ГОСТ Р ИСО 14644-1.
6. Hiob М.: Qualifizierung und Validierung nach Annex 15 des EG-GMP-
Leitfadens — Teil 1: AUgemeine Anmerkungen aus Inspektorensicht
(Qualification and validation according to Annex 15 of the GMP guideline
of the European Union — Part 1: General remarks from an inspector's
perspective). Pharm. Ind. 63 (2001) 6, p. 563-570.
7. Annex 15: Supplementary guideline for qualification and validation, in:
Auterhoff G.: EC guide to Good Manufacturing Practice for medicinal
products and active pharmaceutical ingredients. Editio Cantor Verlag,
Aulendorf/Germany (2002).
8. Document WHO/FSF/FOS/97.2: HACCP - Introducing the Hazarcl
Analysis and Critical Control Point system. Food Safety Unit, World
Health Organization, Geneva (1997).
9. Slade P. J.: Contamination control in a food processing environment —
having HACCP helps. CleanRooms, May, 2000, p. 23-26.
10. Whyte W.: A cleanroom contamination control system. European Journal
of Parenteral Sciences 7 (2002) 2, p. 55-61.

264
Глава 9 1
КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА i
ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ I
i
А. Е. Федотов, АСИНКОЯ
9.1 Методы контроля чистых помещений
Цель контроля параметров воздуха чистых помещений — про»*
рить соответствие чистого помещения заданному классу чистоты. Э«
работа выполняется как на этапе аттестации чистого помещения поел!
заверщения пуско-наладочньк работ, так и в эксплуатации. Метоя!
испытаний и контроля параметров чистых помещений детально
работаны и изложены в различных стандартах и рекомендациях [1-6
К настоящему времени они стали достоянием щирокой инженернс
практики.
В чистьк помещениях, в зависимости от их назначения, конт
лируются следующие параметры:
• концентрация частиц в воздухе;
• скорость и однородность потока воздуха (для однонаправле)
ного потока);
• расход воздуха и кратность воздухообмена;
•перепады давлений между чистыми помещениями р;
классов чистоты или между чистыми и неклассифицируе)
помещениями;
• целостность (эффективность) финишньк фильтров;
• температура воздуха и относительная влажность воздуха
• время восстановления чистоты воздуха чистого помещения поси
внесения в него загрязнений; |
• герметичность чистого помещения; ч
• чистота поверхностей чистого помещения;
• статическое электричество и вьщеление ионов;
• микробные загрязнения в воздухе и на поверхностях.
Примечание: Порядок контроля биологических загрязнений
в воздухе приведен в главе 16. Счетчики частиц в воздухе
рассмотрены в п. 9.13 настоящей главы, порядок определения концентрации
ультрамелких частиц и макрочастиц — в приложении 2.

Контроль параметров воздуха чистых помещений 265
9.2 Контроль концентрации частиц в воздухе
Классы чистоты
Чистые помещения и чистые зоны классифицируют по одному
показателю — максимально допустимой концентрации частиц
определенных размеров (числу частиц ъ \ м^ воздуха).
Классы чистоты воздуха и методы определения чистоты воздуха
установлены ГОСТ ИСО 14644-1 [!]• Согласно этому стандарту класс
чистоты задается максимально допустимой концентрацией частиц
с размерами, равными или большими заданного порогового значения D.
При определении класса чистоты в реальном чистом помещении
ведется счет частиц, имеющих размеры равные или большие этого
порогового размера. В дальнейшем, под заданным размером частиц
понимается именно пороговый размер.
Максимально допустимая концентрация частиц в воздухе С„,
т.е. число частиц с размерами, равными или большими заданного
порогового размера частиц В,ъ\ м^ воздуха для данного класса
чистоты определяется по формуле:
\2,08
(9.1)
где
С — максимально допустимая концентрация аэрозольных
частиц для чистых помещений класса Л'^ ИСО для заданного порогового
размера частиц D, частиц/м^;
N — классификационное число ИСО, которое может принимать
значения в пределах от 1 до 9 с минимально допустимым шагом
равным 0,Г>;
В — пороговый размер частиц, в пределах от 0,1 до 5,0 мкм;
0,1 — константа, мкм.
*> Примечание: ГОСТ ИСО 14644-1 формально разрешает
устанавливать классы чистоты в указанных пределах, выражаемых
дробными числами с минимально допустимым шагом 0,1 мкм. На практике,
как правило, это не используется.
Максимально допустимые концентрации частиц С для целых
значений классификационного числа N и наиболее распространенных
значений D приведены в таблице 9.1.

266
Глава 9
Таблица 9.1
ВСлассы чистоты помещений по ГОСТ ИСО 14644-1
Класс
NHCO
Класс 1 ИСО
Класс 2 ИСО
Класс 3 ИСО
Класс 4 ИСО
Класс 5 ИСО
Класс 6 ИСО -
Класс 7 ИСО
Класс 8 ИСО
Класс 9 ИСО
Максимально допустимые концентрации частиц С„, частиц/м^
с размерами, равными или большими следующих значений, мкм
0,1
10
100
1000
10 000
100 000
1 000 000
-
-
-
0,2
2
24
237
2 370
23 700
237 000
-
-
-
0,3
-
10
102
1 020
10 200
102 000
-
-
-
0,5
-
4
35
352
3 520
35 200
352 000
3 520 000
35 200 000
1,0
-
-
8
83
832
8 320
83 200
832 000
8 320 000
5,0
-
-
_
-
29
293
2 930
29 300
293 000
-
Примечание - Значения концен1раций С„ приведены с округлением до
ближайшего большего целого числа с сохранением не более трех значащих цифр ,
у округленных значений. Реальная погрешность определения концентрации частиц
в практических условиях, как правило, не позволяет определить концентрацию ''
с большей точностью. .
При обозначении класса чистоты чистого помещения (чистой
зоны) по аэрозольным частицам указываются:
a) классификационное число Л'^(записывается как "класс NHCO");
b) состояние чистого помещения (построенное, оснащенное или
эксплуатируемое), см. главу 1;
c) заданные размеры частиц D (в диапазоне от 0,1 мкм до 5,0 мкл^)
и соответствующие им максимально допустимые концентра^
ции частиц, определенные по формуле (9.1) и таблице 9.1.
Пример обозначения класса чистоты:
Класс 5 ИСО; оснащенное состояние; заданные размеры частиц:
0,5 мкм (3520 частиц/м^; 5,0 мкм (29 частиц/м^.
Таким образом, испытание конкретного чистого помещения на
соответствие класса чистоты проводится не для всех размеров частиц,
показанных в таблице 9.1 для данного класса, а лишь для размеров,
заданных для этого чистого помещения.
Методика определения классов чистоты
При проведении испытаний чистых помещений на соответствие
классу чистоты определяются концентрации аэрозольньк частиц
в одной или нескольких точках чистого помещения (точках отбора проб).
При этом необходимо выполнить следующее:

Контроль параметров воздуха чистых помещений 267
1) 5^едиться в том, что состояние чистого помещения
соответствует заданному;
2) определить заданные размеры частиц, число точек отбора проб
и их расположение в чистом помещении;
3) определить число проб в каждой точке;
4) определить объем и время отбора отдельной пробы в каждой
точке для каждого из заданных размеров частиц;
5) выполнить отбор проб и соответствующий счет частиц для
каждого из заданных размеров;
6) внести данные по отбору проб в заранее подготовленные
бланки актов для регистрации результатов счета частиц по
всем заданным размерам (для случаев работы со счетчиком
без программного обеспечения);
7) обработать полученные данные;
8) провести анализ результатов;
9) оформить протокол испытаний и заключение о результатах
испытаний.
Состояние чистого помещения
Концентрация частиц может определяться в различных
состояниях чистого помещения: построенном, оснащенном и
эксплуатируемом. Чистое помещение перед выполнением отбора проб должно
соответствовать одному из этих состояний.
Состояния чистого помещения, для которьк определяется класс
чистоты, оговариваются в соглашении между заказчиком и
исполнителем, либо берутся из соответствующего нормативного документа.
Например, Правила GMP ЕС регламентируют контроль чистоты
воздуха в чистых помещениях стерильных производств только для
оснащенного и эксплуатируемого состо?ший [7].
Заданные размеры частиц
Заданные пороговые размеры частиц, по которым определяется
класс чистоты помещения, так же оговариваются в соглашении
между заказчиком и исполнителем, либо берутся из соответствующего
нормативного документа. Например, Правила GMP ЕС
регламентируют контроль чистоты воздуха по двум пороговым размерам частиц:
0,5 и 5,0 мкм.
Если испытания проводятся более чем для одного порогового
размера частиц, то каждый больший размер частицы (например, В^)
должен, по крайней мере, в 1,5 раза превышать ближайщий меньший
размер частицы (например, О^), т.е. Dj ^ 1,5Dj [1].
Точки отбора проб и их расположение
Точки отбора проб должны быть расположены на высоте
выполняемых операций (на уровне рабочей зоны).

268 Глава 9
Минимальное число точек отбора проб N^ определяется с помощью
формулы:
N,=yfA, (9.2)
где
Л'^^ — минимальное число точек отбора, округленное до ближай-
щего больщего целого числа;
А — площадь чистого помещения или чистой зоны, м^.
Для однонаправленного горизонтального потока воздуха площадь
А может рассматриваться как площадь поперечного сечения потока
воздуха, перпендикулярного направлению потока.
Точки отбора проб в чистом помещении должны быть
расположены равномерно. Если точка отбора проб в чистом помещении
с неоднонаправленным потоком воздуха находится под НЕРА
фильтром, то это может изменить реальную картину в лучщую сторону.
Поэтому размешать точки отбора проб под фильтрами нецелесообразно.
В некоторьк случаях могут вводиться дополнительные точки отбора
проб (критические точки). Такие точки могут определяться методом
"анализа риска" {Hazard Analyses Critical Control Point — HACCP) [8].
Инспектирующие органы могут оговаривать особые условия
отбора проб воздуха. Например, FDA {Food and Drug Administration,
США) в Руководстве по асептическому производству стерильных
лекарственных средств требует, чтобы точки отбора проб находились
в пределах I фута (30 см) от линии наполнения. Допускается и
большее расстояние, если замечено, что, например, при операциях
наполнения взвешенные в воздухе частицы продукта (порошка) или
брызги (жидкого продукта) приводят к ложному счету.
Отбор проб в эксплуатируемом состоянии не должен вносить
помехи в систему защиты чистой зоны.
Число проб в каждой точке
ГОСТ ИСО 14644-1 не оговаривает число проб в каждой точке
за исключением случая, когда число точек отбора проб,
определенное по формуле (9.2), равно 1. В этом случае отбирается не менее трех
проб. В других случаях можно ограничиться отбором одной пробы
в каждой точке.
Объем пробы и время отбора пробы
ГОСТ ИСО 14644-1 определяет следующие требования к
минимальному объему и времени пробы:
а) в каждой точке отбирается такой объем воздуха, чтобы в нем
могло бьггь обнаружено не менее 20 частиц. Этот объем
рассчитывается для максимальной допустимой концентрации частиц с
наибольшим из заданных размеров;

Контроль параметров воздуха чистых помещений 269
б) В каждой точке необходимо отбирать не менее 2 л воздуха;
в) минимальное время отбора проб в каждой точке установлено
равным 1 мин.
Первое условие а) объясняется стремлением обеспечить
статистическую достоверность результатов счета для частиц с наибольшим
из заданньк размеров и с наименьшей их концентрацией
(наихудший случай),
Таким образом, минимальный объем отдельной пробы F (л) для
наибольшего из заданньк пороговьк размеров частиц по условию
а) в каждой точке отбора проб, определяется по формуле:
к=-|^-xlooo, (^3)
пт
где
V^ — минимальный объем одной пробы, л;
С^^ — максимально допустимая концентрация частиц для
наибольшего из заданных пороговьк размеров частиц;
20 — требуемое число частиц в одной пробе;
1000 — коэффициент перевода литров в кубические метры, л/м^.
Соответственно минимальное время отбора пробы определяется
делением полученного минимального объема пробы на скорость
отбора проб. Счетчики частиц имеют, как правило, скорость отбора
проб 2,83 л/мин (0,1 фут^/мин) или 28,3 л/мин (1,0 футУмин).
Объем пробы и время отбора пробы для проведения контроля
выбирается по наиболее жесткому из указанных выше условий а),
б) и в).
В некоторьк случаях объем пробы, определяемый по формуле
(9.3), может оказаться столь большим, что для отбора пробы может
потребоваться слишком много времени. Например, для оценки
соответствия классу 5 ИСО по частицам с размерами больше или равным
5,0 мкм и максимально допустимой концентрации (29 частиц/м^,
полученной по формуле (9.1), объем пробы по формуле (9.3) равен:
V^= ^"'^""""^Х1000л/ж-^690л
29 частиц/м
Даже в случае использования счетчика со скоростью пробоот-
бора 28,3 л/мин для отбора одной пробы объемом 690 л потребуется
как минимум:
690л -.
7^ = ; = 24мин
2S,3 л/мин

270 Глава 9
На практике это означает большие и ненужные затраты времени.
Для того, чтобы сократить время отбора пробы, используется так
называемый метод последовательного (непрерывного) отбора проб
с последовательным статистическим анализом (п. 9.4).
Отбор проб и счет частиц
Отбор проб выполняется дискретным оптическим счетчиком
частиц, работающим на принципе рассеяния света (п. 9.12).
Пробоотборник счетчика частиц устанавливается навстречу потоку воздуха.
Если воздушный поток, из которого берется проба, имеет
неопределенное направление, то вход пробоотборника должен быть
направлен вертикально вверх.
Счетчики частиц имеют, как правило, несколько каналов,
которые позволяют одновременно вести счет нескольких заданных
размеров частиц. Например, можно одновременно вести счет частиц
с размерами > 0,5 мкм и > 5,0 мкм. В этом случае минимальный объем
пробы определяется для наибольшего размера.
Объем пробы, отбираемой в каждой точке, должен бьггь не менее
значения, получаемого по рассмотренной вьпие методике. Результаты
счета распечатываются на принтере счетчика (встроенном или
внешнем), отражаются визуально на лицевой панели счетчика или
передаются на компьютер (при работе со счетчиком, имеющим
программное обеспечение).
Оформление результатов счета
Для оформления результатов счета может использоваться бланк
акта предлагаемой формы (форма 1).
Приведенный образец акта составлен для отбора одной пробы
в 5 точках. При отборе нескольких проб в точках, столбцы таблицы
акта, куда записываются полученные концентрации частиц заданных
размеров, разделяются на соответствующее число столбцов.
Таблица акта заполняется при визуальном считывании
показаний счетчика или данные выбираются из распечатки, полученной при
работе со счетчиком, имеющим встроенный или внешний принтер.
Распечатку с данными счета вклеивают в заранее заготовленную форму,
прилагаемую к акту.
Обработка полученных данных
Целью обработки данньк является получение значений
концентрации частиц в воздухе для проверки соответствия чистоты воздуха
в контролируемом помещении заданному классу.
В современные счетчики частиц и сопутствующее им
программное обеспечение заложена возможность расчета концентрации
частиц по стандарту ИСО 14644-1 (ГОСТ ИСО 14644-1) и стандарту
США 2G9E.

Контроль параметров воздуха чистых помещений
271
Форма 1 (образец)
Акт №
отбора проб в чистом помещении №
участка
Дата отбора проб
Состояние помещения
Заданные классы чистоты
Заданные пороговые размеры
частиц, мкм (максимально
допустимые концентрации частиц,
частиц/м^
Объем пробы, л
Время отбор пробы, мин
Число точек отбора проб, г
Число проб в каждой точке, р
Счетчик частиц
(построенное, оснащенное, эксплуатируемое)
Схема размещения точек отбора проб
№
точки
1
2
3
4
5
Число или концентрация частиц в 1 л^ с размерами, мкм
>0,5
>5,0
Отбор проб проводил
(подпись)
(фамилия, инициалы)

272 Глава 9
Это позволяет легко и быстро, без вьмислений, получать
требуемые данные даже неподготовленному персоналу, от которого
требуется лишь ввести в счетчик номера точек отбора проб, число
проб в каждой точке, объем отбираемой пробы (время отбора пробы)
и заданные размеры частиц.
В других случаях нужно выполнить необходимый расчет,
который сводится к следующему. _
Определяются средние концентрации частиц xi в каждой точке
отбора проб, если число проб в точке более 1:
- Xj.j + Xj2 + ••• + ^ip
Xi=- - — . (9 4)
P
где
Xn,...,Xip — концентрации частиц в разных пробах в точке /;
р — число проб, взятьк в точке /.
Если в точке берется одна проба, то средняя концентрация
частиц Xi равна значению концентрации, полученной в этой точке.
Число точек отбора проб равно 1
Этот случай характерен для чистых зон с площадью равной или
меньшей 1 м^.
При числе точек отбора, равном 1, требуется отобрать не менее
трех проб. Средняя концентрация частиц в этой точке равна среднему
арифметическому концентраций частиц по всем пробам. По этому
значению непосредственно делается вывод о классе чистоты данной
чистой зоны.
Число точек отбора проб больше 1
При площади чистого помещения более \ м^ в каждой точке
может отбираться одна или более проб. Если отбирается две или больше
пробы, то для каждой точки по полученным данным вьмисляется
средняя концентрация частиц по всем пробам.
Полученные значения не должны превышать максимально
допустимых концентраций по таблице 9.1 или формуле 9.1 (п. 4.3
ГОСТ ИСО 14644-1). Если хотя бы в одной точке установленные
пределы концентрации частиц превьшхены, то чистое помещение не
соответствует заданному классу, и дальнейшие расчеты не проводятся.
Если эти пределы не превышены ни в одной точке, то порядок
обработки данных различается для следующих случаев:
— число точек отбора проб находится в пределах от 2 до 9
(включительно);
— число точек отбора проб равно или больше 10.

Контроль параметров воздуха чистых помещений 273
Число точек находится в пределах от 2 до 9 (включительно)
В этом случае стандарт требует вычисления 95% верхнего
доверительного предела (ВДП) для средней концентрации частиц. ВДП
превышает среднюю концентрацию частиц на некоторую величину,
зависящую от разброса значений концентрации частиц, полученных
при отборе пробы. Смысл этого расчета состоит в том, что
концентрация частиц является случайной величиной.
Судить о случайной величине только по среднему значению
недостаточно, нужно знать разброс отдельных значений
относительно среднего.
Характеристикой этого разброса служат стандартное отклонение
и верхний доверительный предел. Например, 95% ВДП означает, что
в 95% случаев концентрация частиц не превышает его. Методика
расчета 95% ВДП требует дополнительных затрат времени. Состоит
она в следующем:
а) вьлисляется средняя концентрация частиц по всем точкам
отбора проб как среднее арифметическое концентраций частиц по
пробам, отобранным в этих точках:
= Х\+ Х2+... + Хг
х = > (9.5)
г
где
Xi,...,Xr — средние концентрации частиц в разных точках
отбора проб;
г — число точек отбора проб;
б) вычисляется стандартное отклонение средней концентрации
частиц в точках отбора проб:
hxi - Х) + (Х2 - Xf + ... + (Хг - xf .
в) вычисляется 95% ВДП для средней концентрации частиц по
всем точкам отбора проб:
= X + tf,gA ¦— I,
95% ВДП = х + Го 95| -^ |, (9.7)
где
X — средняя концентрация частиц по всем точкам отбора проб;

274 Глава 9
^095 ~~ 95-й процентиль (квантиль) /-распределения Стьюдента
с г-1 степенями свободы;
S — стандартное отклонение средних концентраций частиц в
точках отбора проб;
г — число точек отбора проб.
Значения t^^^ берутся из таблицы 9.2.
Таблица 9.2
Значения процентиля t^^^ /-распределения Стьюдента для 95% ВДП
Число точек
отбора проб, г
t 0,95
2
6,3
3
2,9
4
2,4
5
2,1
6
2,0
7-9
1,9
Во многих современных счетчиках эти вычисления выполняются
без участия оператора.
Полученные значения 95% ВДП не должны превышать
максимально допустимых значений концентраций частиц.
Число точек отбора проб равно или более 10
В этом случае стандарт не требует вычисления верхнего
доверительного предела. Чистое помещение соответствует заданному классу,
если средние концентрации частиц в каждой точке не превышают
максимально допустимых значений.
На практике для сокращения объема вычислений при числе
точек отбора проб от 2 до 9 (формула 9.2) можно, увеличив число
точек до 10, избежать вычисления 95% ВДП. Это не противоречит
стандарту, но позволяет облегчить обработку данных, если она
выполняется не автоматически.
Обработка резко выделяющихся значений (выбросов)
Результат вьмисления 95% ВДП можегг не соответствовать
заданному классу ИСО. Если такое несоответствие (выброс) вызвано не
случайной причиной, а ошибкой в проведении счета, сбоем
оборудования или слишком низкой концентрацией частиц из-за высокой
чистоты воздуха, то в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО 14644-1
выполняются следующие действия (при этом количество точек отбора
проб должно быть не менее четырех):
— один результат счета с выбросом исключается (ГОСТ ИСО
14644-1, п. В.6.2, с);
— вычисления по оставшимся точкам выполняются повторно,
причем число точек должно быть не менее трех (п. В.6.2, а, Ь);
— предполагаемая причина выброса согласовывается заказчиком
и исполнителем и оформляется документально (п. В.6.2, d).

Контроль параметров воздуха чистых помещений 275
Следует иметь в виду, что значительные расхождения значений
концентраций частиц в точках отбора проб могут иметь обоснование
и быть даже объективными (неслучайными) в зависимости от
применения испытуемого чистого помещения.
Они могут являться следствием проектных решений помещения.
Например, если в потолке чистого помещения над каким-либо
оборудованием установлены НЕРА фильтры, то в этой зоне концентрация
частиц будет значительно ниже, чем в других точках помещения.
9.3 Оценка соответствия классу чистоты
с применением коэффициентов запаса
Рассмотренный выше статистический метод с вычислениями 95%
ВДП не требует затрат времени, если используются счетчики частиц
и программное обеспечение с автоматической обработкой
результатов и значения 95% 1?Д/7 определяются без участия оператора. В
противном случае расчет требует определенного времени и навыков. Это
может вызвать затруднения, например, если при текущем контроле
концентрация частиц проверяется достаточно часто.
Зададим вопрос, а зачем вычисляется 95% ВДП?
Ответ: для того, чтобы учесть случайный характер
распределения частиц в воздухе. Рассмотрим, что служит характеристикой
случайности и как ее учесть самым щостым для практики образом.
Случайные величины и случайные процессы описываются
законами распределения. Наиболее широко применяется нормальный
закон, который аппроксимирует и реальное распределение частиц
в воздухе. Нормальный закон задается двумя параметрами: средним
значением (математическим ожиданием), обозначим его в данном
случае как х^, и стандартным отклонением, s.
Отношение s/x^ характеризует степень случайности.
При s/x^ = О (s = 0) величина перестает быть случайной и
становится детерминированной, строго определенной.
При S > О концентрация частрш является случайной величиной.
По мере увеличения s/x^ влияние фактора случайности возрастает.
Для учета этого фактора и служит вычисление 95% ВДП.
Автором предлагается другой, альтернативный метод, не
требующий вьмисления 95% ВДП при каждом отборе проб. Назовем его
методом "коэффищентов запаса". Коэффициент запаса, Л служит для
учета статистической погрешности результатов испытаний.
Статистический метод по ГОСТ ИСО 14644-1 основан на
вычислении 95% ВДП по данным отбора проб и сравнении полученного
значения с максимально допустимыми концентрациями частиц,
С по таблице 9.1.

276 Глава 9
Метод "коэффициентов запаса"решает обратную задачу.
— принимается, что 95% ВДП для заданного класса чистоты
и размера частиц равен максимально допустимой концентрации
частиц С, по таблице 9.1;
— вычисляется максимально допустимое значение средней
концентрации частиц, называемое уровнем предупреждения х^, при
котором 95% ВДПравен максимально допустимой концентрации для
данного отношения s/x^;
— при проверкекласса чистоты определяется только средняя
концентрация частиц, X по данным отбора проб; если она не превышает
уровень предупреждения х^, то чистое помещение соответствует
заданному классу чистоты.
Этот метод не требует вычисления 95% ВДП при каждом отборе
проб. Он требует расчета уровня предупреждения для заданного класса
чистоты (максимально допустимой концентрации частиц) и числа
точек отбора проб, и отношения s/x^ только один раз — при вводе
чистого помещения в эксплуатацию и подготовке инструкции по
контролю чистоты воздуха для имеющихся чистых помещений.
Рассмотрим этот метод подробнее.
Отношение 95% ВДП y^ уровню предупреждения х^ назовем коэф-
фициентом запаса к
Коэффициент запаса к зависит от:
— числа точек отбора проб;
— отношения стандартного отклонения к уровню
предупреждения s/x^.
Коэффициенты запаса рассчитываются для чисел точек отбора
проб от 2 до 9.
Чем больше отношение s/x^ , тем большим будет коэффициент
запаса к .
г
Каким взять отношение s/x?
Можно доказать, что функция s/x^ имеет область определения от
О m-Jr (0; vr ), где г — число точек отбора проб.
Рассмотрим три случая в пределах этой области:
A) наиболее распространенный на практике случай, когда
s/Хд < 0,5 (это подтверждается результатами испытаний);
B) жесткий случай, когда s/x^ =1;
C) теоретически самый неблагоприятный случай (s/x^ = Vг ).

Контроль параметров воздуха чистых помещений
277
Случай А
Для реальных чистых помещений, в которых выполняется
условие статистического метода (ож:идаемое число частиц в пробе не менее
20), можно использовать соотношение s/x^ = 0,5 как граничное
значение для неравенства s/x^ < 0,5. _
Тогда 95% ВДПопределяется по формуле (9.7), в которой х
принимается равным Хд.
95% ВДП =х^+ f,,, (s / V7) = х„ + t^_,, (0,5хх„ / ^) =
= xjl+0,5y<t^^,/'j;). (9.9)
Расчетные значения коэффициентов запаса к^ для числа точек
отбора проб в пределах от 2 до 9 и s/x^ = 0,5 приведены в таблице 9.3.
Этими значениями можно пользоваться для проверки любых классов
чистоты и размеров частиц.
Таблица 9.3
Коэффициенты запаса Л при s/x^ = 0,5
Число точек, г
^0,95
0,^^(0,95/^
95%-Й ВДП
коэфф.
запаса, к^
2
6,3
2,23
«^ щ ^ bJ./V/T
3,23
3
2,9
0,82
1,84х„
1,84
4
2,4
0,60
1,6х„
1,6
5
2,1
0,47
1,47х„
1,47
6
2,0
0,41
1,41хо
1,41
7
1,9
0,36
1,36хд
1,36
9
1,9
0,32
1,32хо
1,32
В таблице 9.4 в качестве примера для значений к^ приведены
расчетные значения уровней предупреждения х^ для класса чистоты 5 ИСО
и размеров частиц > 0,5 мкм (при sjx^ = 0,5), которые удобно
применять на практике. Согласно таблице 9.1 максимально допустимая
концентрация частиц в воздухе для этого случая равна 3520 частиц/м^.
Тогда, например, при четырех точках отбор проб (г = 4) уровень
предупреж:дения х^ = 3520/1,6 = 2200 частиц/м^. Если при отборе проб
среднее арифметическое концентрации обнаруженных частиц меньше
2200, то чистое помещение соответствует заданным требованиям.
Таблица 9.4
Уровни предупреждения х^ при s/x^ = 0,5
Число точек, г
коэфф.
запаса, Л^
Xq
2
3,23
1090
3
1,84
1930
4
1,6
2200
5
1,47
2390
6
1,41
2500
7
1,36
2590
9
1,32
2670

278
Глава 9
Случай В
При выполнении условия статистического метода соотношенсе
s/x^ = 1 является жестким условием. Аналогично для этого случая
95% ВДП=х^ + t„^^ (s/V^) = x+t„,,(x^/fr)
= xjl+t„,^/j;) (9.10)
Полз^енные коэффициенты запаса Л приведены в таблице 9.5.
Таблица 9t5
Коэффициенты запаса к^ при ж/ж ~ 1
Число
точек, г
to,95
t0,9s/^
95% ВДП
коэфф.
запаса, к^
2
6,3
4,5
J,jXg
5,5
3
2,9
1,7
2,7Ха
2,7
4
2,4
1,2
Z,ZXg
2,2
5
2,1
0,94
1,9х„
1,9
6
2,0
0^82
1,8хд
1,8
7
1,9
0,72
1 , /Хд
1,7
9
1
1,9 '\
0,63-
1,6Ха
1,6
В таблице 9.6 в качестве примера приведены значения уровней
предупреждения х^ для класса чистоты 5 ИСО и размеров частил
> 0,5 мкм при s/x^ = 1,0. т -
Таблица 9. f>
Число
точек, г
коэфф.
запаса, к^
Xq
Уровн
2
5,5
640
и предупреждения х^ при
3
2,7
1300
4
2,2
1590
5
1,9
1840
s/x—i
6
1,8
П94(Г
7
1,7
"гобо™
9
1,6:
2190
Этот вариант можно использовать в случаях, когда целесообразтто
принять заведомо жесткие условия (например, в критических зонах).
Случай С
Рассмотрим для иллюстрации теоретически самый неблагопркчт-
ный случай, когда частицы обнаружены только в од):лй тоЬне из всех
точек отбора проб, а в остальных — не обнаружены. В axoia случае при
s = x л/г.
95% ВДП= х^ + /,,, (х„ л/^/л/^)= х^ (l+t„J
(9.11,)

Контроль параметров воздуха чистых помещений
279
В таблице 9.7 приведены значения коэффициента запаса к и уровни
предупреждения х^ для класса 5 ИСО с заданными размерами частиц
> 0,5 мкм для этого случая при числе точек отбора проб л- от 2 до 9.
Таблица 9.7
Коэффициенты запаса к^ и уровни предупреждения х^
в наиболее неблагоприятном случае s = *„ V^
Число
точек, г
коэфф.
запаса, к^
Xq
2
7,3
482
3
3,9
903
4
3,4
1035
5
3,1
1135
6
3,0
1173
7
2,9
1213
9
2,9
1213
Из таблиц 9.4, 9.6 и 9.7 видно, что даже для жесткого и
теоретически самого неблагоприятного случаев значения коэффициентов
запаса Л отражают реальную картину проектирования, испыганий
и эксплуатации чистых помещений.
На рис. 9.1 показан для щшюстрации фафик зависимости
уровней предупреждения от числа точек отбора проб для s/xj=0,5 (таблица
9.4), класс 5 ИСО, для частиц > 0,5 мкм. При увеличении числа точек
влияние случайных факторов уменьшается и предельно допустимый
уровень растет. Это отражает статистический характер отбора проб.
Если при двух точках отбора проб средняя концентрация частиц
в 1 jM^ не превышает 1090, то чистое помещение соответствует классу
5 ИСО. Если число точек отбора проб равно 7, то максимально
допустимая концентрация частиц, при которой выполняется условие
соответствия классу 5 ИСО по 95% ВДП, равна 2590.
Порядок работы по методу коэффищентов запаса:
1) Определяется число точек отбора проб (ГОСТ ИСО 14644-1);
2) Принимается вариант отношения s/x^ (таблицы 9.3, 9.5 или 9.7)
(по мнению автора достаточно пользоваться вариантом А
(таблица 9.3), в крайнем случае — вариантом В (таблица 9.5).
3) По соответствующей таблице определяется коэффициент
запаса к ;
4) Задаются класс чистоты и размеры частиц, для которых по
таблице 9.1 определяется максимально допустимая
концентрация частиц С^;
5) Вычисляется уровень предупреокдения х^ = С^/ к^;
6) Если при отборе проб среднее значение пол5^енной
концентрации частиц X не превышает уровень предупреждения х^, то
чистое помещение удовлетворяет заданным требованиям.

280
Глава 9
С„, частиц/м^
4000 -,
3520
3000 А
2000
1000 -
Максимально папустаутя
концентрация (095% ВДП)
Уровень предупреждения Ха
-т 1 1 1
6 7 8 9
число точек
отбора проб, г
Рис. 9.1 Зависимость уровня
предупреждения от числа точек отбора проб
для чистого помещения класса 5 ИСО
по частицам > 0,5 мкм при s/x =0,5
В чем
преимущества этого метода?
Во-первых,
можно заранее задаться
коэффициентом
запаса к в соответствии
с таблицами 9.3, 9.5,
9.7 и рассчитать
уровень предупреждения
для чистых
помещений, находящихся
в эксплуатации
(таблицы 9.4, 9.6, 9.7).
Во-вторых, это
резко упрощает
процедуру оценки
соответствия чистого
помещения заданному классу чистоты, что особенно важно при
текущем контроле чистых помещений и ручной обработке данных.
В-третьих, если при отборе проб концентрация частиц ниже
уровня предупреждения (рис. 9.1), то основа надежного функщонирова-'
ния чистого помещения была заложена на стадии проектирования.
Метод коэффициентов запаса предусматривает расчет 95% ВДП
один раз — при подготовке инструкции по оценке соответствия
данного чистого помещения классу чистоты и вьр?ислении уровней
предупреждения, т.е. составляется таблица по образцу таблиц 9.3 или 9.5
(9.7). В дальнейшем, полученные при отборе проб средние
концентрации сравниваются с уровнями предупреж:дения без вычислений
95% ВДП. Это существенно упрощает контроль чистых помещений
и сокращает затраты времени.
Пользуясь коэффициентами запаса не нужно каждый раз
вычислять 95% ВДП. Это не имеет смысла, поскольку метод укладывается
в рамки статистического подхода и предъявляет более жесткие
требования по сравнению с ГОСТ ИСО 14644-1. Метод коэффициентов
запаса исходит из заранее установленного неблагоприятного
соотношения s/x^. На практике, в реальной статистике это соотношение
может быть значительно меньше. Поэтому чистое помещение,
находящееся близко к границе максимально допустимых концентраций
частиц может пройти по коэффициентам запаса, но не пройти по
95% ВДП. В этом случае можно воспользоваться методом вычисления
95% ВДП.
Коэффициент запаса рассчитан на хорошие чистые помещения!

Контроль параметров воздуха чистых помещений 281
9.4 Метод последовательного отбора проб
ГОСТ ИСО 14644-1 в качестве основного метода определения
класса чистоты рассматривает статистическую обработку данных,
полученных при отборе проб. Согласно этому методу расчетное число
частиц в пробе должно бьггь не менее 20 яри условии, что
концентрация частиц в воздухе равна максимально допустимой концентрации
для данного класса чистоты. Для выполнения этого условия при
низкой концентрации частиц требуются большие затраты времени
на отбор проб.
Например, для класса 5 ИСО максимально допустимая
концентрация частиц с размерами равными или большими 5,0 мкм,
составляет 29 частиц/м^. В этом сл5?чае минимальный объем пробы
(для отбора 20 частиц) составляет 0,69 м^ или 690 л воздуха (20/29 =
0,69 м^ = 690 л), а минимальное время отбора пробы — 24,4 мин. Это
слишком большая величина для практической работы. В этом случае
можно использовать метод последовательного отбора проб, который
также предусмотрен ГОСТ ИСО 14644-1. Для чистых помещений
классов 4 ИСО, 3 ИСО и т.д. использование метода последовательного
отбора проб еше более актуально.
Метод основан на последовательном сравнении наблюдаемого
числа частиц С и ожидаемого числа частиц Е для данного класса
и размеров частиц. Ожидаемое число частиц Е определяется при
условии, что концентрация частиц соответствует максимально
допустимому значению для данного класса чистоты.
При оценке соответствия классу чистоты используются также
опорные числа С^ (верхний предел) и С^ (нижний предел), которые
дают гранрщы соответствия или несоответствия классу чистоты и
зависят от ожидаемого числа Е:
С = 3,96 + 1,03?, причем С < 20, (9.12)
С = -3,96 + 1,03^ " (9.13)
Сравнение наблюдаемого числа частиц и ожидаемого числа
частиц ведется по графику (рис. 9.2) — графический метод, или по
таблице 9.9 — табличный метод.
Графический метод
На рис. 9.2 по оси абсцисс отложены значения ожидаемого числа
частиц Е, а по оси ординат — наблюдаемого числа частиц С. Линии
С^ и С^ представляют собой верхний и нижний пределы опорных
чисел в зависимости от ожидаемого числа частиц Е.
При отборе пробы воздуха в каждой точке наблюдаемое число
частиц С непрерывно сравнивается с значениями С и С для ожи-

282
Глава'.
даемых чисел частиц Е. Если для данного значения Ечисло Сменьш
нижнего предела С^ (т.е. ниже линии CJ, то отбор пробы пре1фа
щается и концентрация частиц в этой точке считается соответствую
щей норме. Если для данного значения Е наблюдаемое число части
больше С, то отбор пробы также прекращается и считается, чгг
концентрация частиц в этой точке не соответствует норме.
Если для данного значения ?¦ число С оказывается между С и (?
то отбор пробы продолжается до тех пор, пока С не пересечет ве1Я
нюю С^ или нижнюю С, предельные линии. Если этого не происходи
то при Е = 20, сфера действия метода последовательного отбора про
заканчивается. Концентрация частиц соответствует норме
25
и 20
О В
S g 15
ч g
Остановить счет,
несоответствие классу
10
5
О
10 15
Ожидаемое число частиц Е
Рис. 9.2 Границы соответствия и несоответствия классам чист
при использовании метода последовательного отбора проб
Пример
Рассмотрим чистое помещение класса 5 ИСО для частиц с раУ
мерами, равными или большими 5,0 мкм. Для работы с графиком
построим вспомогательную таблицу 9.8, связывающую объем и врем^
отбора пробы (используется счетчик со скорость отбора пробИ!
28,3 л/мин), значения ожидаемого числа частиц Е, верхнего С^ и ни^
него пределов С^. -,
Ожидаемое число частиц Е, определяется по формуле
? = С X руюоо.
(9.14)
где
С — максимально допустимая концентрация.
В данном примере С = 29 частиц/м\ а Е= 29^71000.
Значения С^ и С определяются по формулам (9.12 и 9.13).

Контроль параметров воздуха чистых помещений
283
Таблица 9.8
Величины Е, С и С для различных значений
времени отбора и объема пробы (класс 5 ИСО, частицы > 5 мкм)
Время отбора пробы, мин
Объем пробы, л
Ожидаемое число, Е
Значение верхнего предела, С„
Значение нижнего предела, С„
2
57
1,65
5,66
-2,26
6
170
4,93
9,03
1,12
12
340
9,86
14,12
6,20
18
509
14,76
19,16
11,24
24
679
19,69
24,24
16,32
В таблице 9.8 показаны целые значения времени отбора проб
/ исходя из практики работы со счетчиком частиц.
Рассмотрим возможные варианты.
1. Наблюдаемое число С = 7 частиц за время t = 2 мин (объем
пробы V= 57 л, ожидаемое число Е = 1,65; С^ = 5,66).
Отбор пробы прекращается, так как О С^ (7 > 5,66) и чистота
воздуха не соответствует заданному классу.
2. Наблюдаемое число С = 7 частиц за время t = 6 мин (объем
пробы V= 170 л, ожидаемое число Е = 4,93; С = 9,03; С = 1,12).
Отбор пробы продолжается, так как С^< С <С (1,12 < 7 < 9,03).
3. Наблюдаемое число С = 1 частице за время t = 6 мин (объем
пробы V= по л, ожидаемое число Е= 4,93; С^= 1,12).
Отбор пробы прекращается, так как С < С (1 < 1,12) и чистое
помещение соответствует заданному классу.
При использовании графического метода вспомогательная
таблица 9.8 строится один раз — при подготовке чистого помещения
к аттестации. Она используется при аттестации чистого помещения
в различных состояниях и текущем контроле в процессе эксплуатации.
Наряду с графическим методом ГОСТ ИСО 14644-1 рассматривает
и табличный метод работы по методу последовательного отбора проб.
Табличный метод
Этот метод аналогичен графическому методу и также основан на
сравнении наблюдаемого числа частиц С со значенР1ями долей
времени для Cg и С^ (уравнения 9.10 и 9.11) для ожидаемого числа частиц
Е. При этом ведется сравнение фактического времени, затраченного
на отбор С частрщ с расчетными временами (долями времени tj,
необходимыми для отбора пробы с опорными числами частиц С^ и С^
для различных ожидаемых значений Е (таблица 9.9).

284
Глава 9
Время, необходимое для отбора пробы с 20 частицами, принято
за t^ = 1,0000 при условии, что концентрация частиц в воздухе, равна
максимально допустимому значению для данного класса и размеров
частиц. В столбце 1 таблицы 9.9 приведены значения времени в долях
от t^, необходимого для отбора проб с опорными числами частиц для
предельной линии С^. В столбце 3 приведены значения времени в
долях от t^, необходимого для отбора проб с опорными числами частиц
для предельной линии С^.
Таблица 9.9
Значения времени отбора пробы в условных долях для различных
значений С и С, при работе по табличному методу
Несоответствие классу,
если наблюдаемое число
частиц С наступает раньше,
чем ожидается
Время отбора
пробы (в долях
от t„ ) для
опорных чисел Q
1
0,0019
0,0505
- 0,0992
0,1476
0,1961
0,2447
0,2932
0,3417
0,3902
0,4388
0,4873
0,5359
0,5844
0,6330
0,6815
0,7300
0,7786
1,0000
Опорное
число
Q
2
4
5
6
7
8
9
10
И
12
13
14
15
16
17
18
19
20
2]
Соответствие классу,
если наблюдаемое число
частиц С наступает позже,
чем ожидается
Время отбора
пробы (в долях
от Г^для
опорных чисел С„
3
0,1922
0,2407
0,2893
0,3378
0,3864
0,4349
0,4834
0,5320
0,5805
0,6291
0,6676
0,7262
0,7747
0,8233
0,8718
0,9203
0,9689
1,0000
Опорное
число
4
0
1
2
3
4 •'
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Цримечание: Точки отсчета щ>емени приведены как доли всего
интервала времени {tM= 1,0000 при максимально допустимой
концентрации частиц).
Если для наблюдаемого числа часпщ С фактическое время отбора
пробы в относительных долях от t^^ будет меньше, чем з^азано в
столбце 1 (т.е. число частиц С= С^ обнаружено раньше, чем должно быть

Контроль параметров воздуха чистых помещений 285
по этому условию), то отбор проб прекращается ввиду
несоответствия чистоты воздуха заданному классу.
Если для наблюдаемого числа частиц С фактическое время отбора
пробы в относительных долях от t^ будет больше, чем указано в
столбце 3 (т.е. число частиц С= С^ обнаружено позже, чем должно быть по
этому условию), то отбор проб прекращается ввиду соответствия
чистоты воздуха заданному классу.
Если для наблюдаемого числа частиц С фактическое время отбора
пробы в относительных долях от t^ будет больше, чем указано в
столбце 1, но меньше, чем указано в столбце 3, то отбор проб
продолжается. Если отбор пробы продолжается до 21-го значения доли
времени {t = «"^=1,0000, столбец 1) и ни одно значение наблюдаемого
числа частиц не появилось раньше соответствующей ему доли времени
(столбцы 1 и 2), то чистота воздуха соответствует заданному классу.
Пример
Рассмотрим чистое помещение класса 5 ИСО с заданными
размерами частрщ, равными или большими 5,0 мкм. Максимально
допустимое число таких частиц в\ м^ воздуха равно 29. При использовании
счетчика частиц со скоростью отбора проб 28,3 л/мин для отбора
20 частиц потребуется 24, 4 мин, т.е. t^ = 24,4 мин.
Допустим, что за 6 мин обнаружено С = 10 частиц. Время 6 мин
составляет 0,246 от t^ = 24,4 мин, условно принятого за 1,0000.
Эта доля 0,246 меньше указанного в столбце 1 значения 0,2932 для
С = 10, т.е. счет частиц идет быстрее, чем должно быть при равенстве
концентрации частиц максимально допустимому значению. Чистое
помещение не соответствует заявленному классу.
Если за эти же 6 мин наблюдаемое число С = 1, то доля времени
0,246 больше указанного в столбце 3 значения 0,2407 для С^= I (счет
идет медленнее). Чистое помещение соответствует заявленному классу.
Если за эти же 6 мин наблюдаемое число С = 7 частиц, то счет
продолжается, так как 0,246 больше значения 0,1476, указанного в
столбце 1, но меньше значения 0,5320, указанного в столбце 3 для С^ = 7.
Счет продолжается до тех пор, пока время отбора пробы для
данного числа частиц остается между значениями, указанными в
столбцах 1 и 3. Если отбор пробы продолжается до 21-го значения доли
времени в столбце 1, т.е. при t^ = 1,0000 долей времени, и ни одно
значение наблюдаемого числа частиц, сравниваемого с С^, не
появилось раньше соответствующей доли времени (столбцы 1 и 2), то
чистота воздуха соответствует заданному классу.
Метод последовательного отбора проб предусматривает
последовательное, непрерывное сравнение наблюдаемого числа частиц для
данного времени отбора пробы (или времени отбора проб для данного

286 Глава 9
числа частиц) с опорными значениями при последовательном
возрастании числа отобранных частиц от О до 20. При этом для каждого
наблюдаемого числа частиц проверяются условия соответствия или
несоответствия методу последовательного отбора проб. В полной мере
это может быть реализовано при автоматизированной системе
регистрации с указанием времени появления каждой частицы.
На практике, например, при аттестации зон Aw В по Правилам
GMP ЕС, может использоваться следующий прием. Он состоит в том,
что в отобранной пробе не должно быть более четырех частиц, т.е.
С < 4. Для этих условий число С не может превысить значение С,
т.е. наблюдаемое число частиц не может выйти за верхний
допустимый предел С, который равен 4,99 при ?" = О (по формуле 9.10).
Например, для чистого помещения класса 5 ИСО при контроле по
частицам с размерами > 5,0 мкм, счетчиком частиц со скоростью
отбора проб 28,3 л/мин отбирают пробу в течение 6 мин, т.е. \ 70 л
воздуха. По таблице 9.8 для этого случая С^ = 1,12. Если не
обнаружено ни одной частицы, или обнаружена одна частица (С < С^), то
чистое помещение соответствует заданному классу.
9.5 Контроль потоков воздуха
В чистых помещениях контролируются:
• скорость потока воздуха (как правило, для однонаправленного
потоха);
•однородность потока (постоянность скорости
однонаправленного потока), а также проводится визуализация потока воздуха.
Скорость и расход воздуха (однонаправленного потока)
Скорость однонаправленного потока воздуха определяется в
плоскости, перпендикулярной направлению потока и находящейся на
расстоянии 150-500 мм от источника воздуха.
Число точек измерения должно быть большим квадратного корня
из площади поверхности, в которой проводятся измерения, но не
меньшим 3. Измерения проводятся в центре каждой воображаемой
ячейки. Точю4 измерения располагаются равномерно на плоскости.
Скорость потока воздуха на выходе из фильтра измеряется на
расстоянии 150 мм от поверхности фильтра. При оценке однородности
потока воздуха, скорость потока измеряется на расстоянии более
300 мм от поверхности фильтра.
Время измерения в каждой точке — не менее 10 с, причем
фиксируются среднее, максимальное и минимальное значения. 1

Контроль параметров воздуха чистых помещений
287
Могут быть проведены
измерения скорости и в плоскости,
соответствующей уровню рабочей
зоны. Установленное
оборудование может внести искажение
в параметры воздушного потока.
Измерение скорости потока
воздуха выполняется с помощью
анемометров, которые
выпускаются двух типов: крыльчатые
анемометры и термоанемометры
(рис. 9.3).
Крыльчатые анемометры
имеют, как правило, нижний порог
чувствительности 0,2-0,25 м/с,
а термоанемометры 0-0,05 м/с.
Проект стандарт ИСО 14644-
3 предусматривает следующие
требования к термоанемометрам:
• диапазон измерения:
— 0,1-1,0 м/с для чистых
помещений;
— 0,5-20 м/с для
воздуховодов;
• погрещность ± 5% (от показания прибора + 0,1 м/с).
Этим требованиям удовлетворяют приборы фирм Testa, Dwyer,
Airflow и другие.
Рис. 9.3 Измерение скорости
потока воздуха термоанемометром
Расход воздуха L. , м^/ч, определяется как:
L =vx^x3600,
где
V — скорость воздуха на вьгходе фильтра (ламинарной зоны), м/с;
S — площадь фильтра (ламинарной зоны), м\
3600 — число секунд в 1 ч.
Визуализация потоков воздуха
Визуализация потоков воздуха позволяет увидеть реальную
аэродинамическую картину в чистом помещении.
Особое значение это имеет для чистых зон с однонаправленным
потоком воздуха.

288 Глава 9
Для этой цели в поток воздуха подаются частицы, которые
образуют видимую глазом струйку или поток.
Эта струйка частиц повторяет направление движения потока
воздуха (рис. 2.6, глава 2).
В качестве источника частиц широко используются дымовые
трубки, распыленные жидкости, например, деионизованная вода,
спирт и пр., капельки которых видны под сильным лучом света.
Материалы, используемые для визуализации, не должны загрязнять
поверхности чистого помещения и находящегося в нем оборудования.
Для определения направления движения воздуха используются
также нити (щелковые или из нейлонового моноволокна), тонкие
ленты и пр., которые крепятся к специальным держателям, не нару-
щающим движение потока воздуха.
Во время проведения теста на визуализацию полезно
фотографировать полученную картину или вести съемку кинокамерой для
получения документальной картины, прилагаемой к протоколу
аттестации чистого помещения.
Однородность потока
Однородность однонаправленного потока воздуха оценивается по
данным измерения скорости потока воздуха в различных точках
плоскости, перпендикулярной направлению движения воздуха.
Рекомендуется, чтобы эта плоскость находилась на расстоянии более 300 мм
от поверхности фильтра (распределителя воздуха).
Различия скоростей потока воздуха в различных точках
плоскости не должны превыщать 20-30%.
9.6 Расход воздуха
Для неоднонаправленного потока воздуха наиболее важными
параметрами являются расход воздуха и кратность воздухообмена,
которые связаны между собой соотнощением:
N = -—^,
где
N^ — кратность воздухообмена, \/ч или ч ';
И. L. — суммарный расход воздуха через все приточные
фильтры, м-уч;
V~ объем чистого помещения, лг'.
Расход воздуха может быть определен одним из двух методов:
1. С помощью балометра — устройства, представляющего собой
раструб, приставляемый к фильтру открытой стороной. На другой

Контроль параметров воздуха чистых помещении
289
стороне раструба установлен
прибор, регистрирующий объем
проходящего воздуха. Открытая
сторона раструба балометра
устанавливается плотно к
плоскости фильтра, чтобы избежать
утечю4 воздуха мимо него (рис.
9.4). Это — прямой метод
оценки расхода воздуха.
2. При отсутствии балометра
или невозможности его
применения пользуются другим,
косвенным методом с помош,ью
анемометра. Перед проведением
измерений диффузоры должны
быть сняты.
Расход воздуха
определяется как:
L= VX 5,
где L — общий расход
воздуха, м^ч;
V — измеренные значения
скорости воздуха в центре
каждой ячейки, м/с;
S. — площадь каждой ячейки.
Рис. 9.4 Балометр — устройство для
определения расхода воздуха
м^^
9.7 Перепад давления
Перепад давления измеряется как при аттестации чистого
помещения в одном или нескольких его состояниях {построенное,
оснащенное, эксплуатируемое), так и в процессе эксплуатации.
Контроль перепада давления - наглядный способ демонстрации
работоспособности чистого помещения. Он предусматривает измерения
перепада давления между чистыми помещениями различных классов
или чистыми помещениями и неклассифинируемыми помещениями.
Перепад давления измеряется при закрытых дверях.
Контроль перепада давления может быть периодическим или
непрерывным. Правила GMP ЕС предусматривают непрерывный
контроль перепада давления.
Для измерения перепада давления используют различные виды
манометров:
— обеспечивающие только индикацию измеряемой величины на
лицевой стороне (например, Magnehe/ic, рис. 2.10, глава 2);

290 • • -' • Emea 9
— имеюшие токевый, выход для связи с лдспетчерспим пунктом
и обеспечивающие к^крерыпную документальную регистр-
раЩ]Ю-перепада давления с течением времени.
Используется так:1е -а^топатическое регулирование перепадд^
давления путе:;1-ч::5т0т:1ого;уЕр::вления скоростью вращения вентэ-
,1яторов ксядицион^ров и работой регулирующих клапанов.
9.8 EoHfpeoib релвстнцсти фильтров ".
Финишные фильтры (ЩЕРА и ULPA ф'ильтрм) яатяются
критическими, элементами чистого -помешения. Эти фильтры могут устйг.:
навяйваться в-потолке или стене чистого помещения, в оборуд6ва4
НИИ или воздуховоде. Для контроля целостности установленные'
фильтров может выполняться тест на утечку. Под утечкой фильтр!
понимается, проскок частиц, который превышает предельнЬ допу, -
тимые значения по ГОСТ Р 51^51-99, таблица 9.10 [9].
На заводе-изготовителе проводятся испытания фильтров в точш
MPPS. Суть метода контроля фильтров в точке MPPS приведи^
в главе 3. В паспорте фильтра указывается его тип и эффективность
в этой точке.
При транспортировании, хранении и монтаже фильтров может-,
нарушиться их целостность. В связи с этим контроль ф1шиш.ных фшшт-т*
ров на утечку вьшолняется при приемке новых чистых помешен!-1Й,'
повторной аттестации и после замены фильтров;
Цель контроля установ.ченных фильтров — обнаружить дефеь^ы-
в фильтрующем материале, нарушения герметизации в местах креп-:
ления и пр. Ниже рассмотрен метод контроля целостности фильтров,
установленных в чистом помещении. В этом случае испытания фильтров
проводятся не в точке MPPS, а при других значениях размеров частии,,
определяемых свойствами применяемых контрольных аэрозолей*
Контроль установленного фильтра состоит в подаче аэрозолей; на
вход фильтра, определении концентрации частиц до и после фильтра,:
оценке фактической эффективности фильтра и сравнении ее с
данными, указанными в стандарте [2, 6, .9]. ?
KoHTpfuiMii^ аэразоаи -;
Известна практика контроля целостности фильтров по
атмосферным аэрозолям. Для надежного определения утечки в фильтре эт<)Щ,
недостаточно. На вхРд фильтра нужйо -подавать воздух с концентрй-?
цией частиц более ЗОиЮ* частиц/м\ например, W^ частиц/м^.
Размеры наиболее проникающих частиц для НЕ РА фильтроз
составляют 0,14 ~^й,Ъ aikm.

Контроль параметров воздуха чистых помещений 291
Для ULPA фильтров рекомендуется применять аэрозоли с таким
распределением частиц, чтобы 90% частиц имели размер от 0,1
до 0,2 мкм [3].
Чтобы обеспечить требуемую концентрацию частиц на входе
фильтра, используются специальные искусственно создаваемые
аэрозоли (контрольные аэрозоли или тест-аэрозоли).
Для получения контрольных аэрозолей используются:
— DEHS — диэтилгексилсебацинат;
— Emery 3004;
— DOP — диоктилфталат;
— латексы;
— соли и другие вещества.
В прошлом наиболее широко применялись 2)ОР-аэрозоли. К нас-
тояш,ему времени в Европе, в основном, отказались от 1)ОР-аэрозо-
лей ввиду их токсичности. В США 2)ОР-аэрозоли применяют до сих
пор, хотя наметилась тенденция к использованию других аэрозолей.
Получили распространение Х)?!Д5'-аэрозоли, значительно менее
опасные в плане загрязнения фильтров чем, например, Emery 3004.
В каждом случае испытаний фильтров нужно оценить объем этих
испьгганий и безопасность применяемых контрольных аэрозолей для
продукции.
Существуют два метода контроля целостности фильтров с
использованием:
— фотометра аэрозолей;
— дискретного счетчика частиц.
В том и другом случаях выполняется сканирование поверхности
фильтра специальным пробоотборником счетчика частиц.
Сканирование
Сканирование поверхности фильтра, его периметра и элементов
крепления осуществляется последовательными перекрывающимися
движениями пробоотборника таким образом, чтобы была охвачена
вся рабочая поверхность фильтра. Для сканирования обычно
используются прямоугольные пробоотборники с соотношением сторон 6:1.
Особое внимание следует уделить сторонам фильтра по периметру
в местах его крепления к монтажной раме.
Рекомендуемая скорость сканирования поверхностей фильтра
3-8 см/с. При скоростях сканирования более 8 см/с могут возникать
турбулентные потоки и помехи, влияющие на процесс испытаний.
При малых скоростях сканирование фильтров вручную крайне
неудобно.

i
Расстояние между поверхностью фильтра и пробоотборников
должно быть не более 5 см.
Чувствительность к обнаружению утечки в фильтре зависит от*
награвления сканирования. Считается, что сканировак*'е в нап~
равлении, параллельном к минигофре (глава 3), по'-ышает
чувствительность к обнаружению утечки в фильтре, а сканирозание
перпендикулярно к минигофре повышает чувствительность в точности
определения места утечки.
' •> %
Метод 1й»ктроля с исттзльзовамиеМ'фотомэтра аэрозадшй |
Фотометр ~ это прибор, который оценивает массовую
концентрацию частиц в воздухе в мг/м^ Для контроля целостности филыров
обычно применяются фотометры со скоростью отбора проб 28,3 л/лшп.
Скорость потока воздуха после фильтров должна быть в пределах,
± 20% от заданного значения.- Проект стандарта ИСО 14644-3 рекоя
менадгет использовать значение массовой концентрации частиц >k|
сходе фильтра в пределах: 10-100 мг/м\
При меньших концентрациях частиц чувствительность метода
может снизиться, при болыпих концентрациях возникает опасность
загрязнения фильтров.
Считается, что фильтр имеет утечку, если массовая концентрч.-.-
ция частиц на выходе фильтра превышает Ю-* (0,01%) от
концентрации частиц на входе.
Чтобы оперировать понятиями массовой концентрации частиц,
необходима их высокая концентрация на входе фильтра. Это требует,
применения мошных генераторов аэрозолей и создает определенщ'Н^
опасность загрязнения фильтров и чистого помешения. Для работьв
с фотометром требуется подать концентрацгао частиц на вход фмлхщ^
в 100-1000 раз больше, чем при методе контроля с использовгжсм
счетчика частиц. В связи с этим в Европе наметилась четкая Щи-t
денция широкого применения счетчиков частиц для контроля щлосг-*?
ности фильтров. Применение метода с использованием фотомсгра'
аэрозолей ограничено чистыми помещениями классов 5 — 9 ИСО. ;-
Кроме того, метод фотометра аэрозолей не учитывает совремеи-|
ной классификации ф!«1ьтров. |
ft
I
Мелд КйнтрОля с испйльзйвйниеи счетчика частад <
Счетчики частиц определяют счетную концентрацию частм!^
в воздухе. Этот метод требует значительна меньшей концентрации
контрольных азрозолей,-, меньшей мощности генератора аэрозолей
и поэтому успешно применяется в помещениях всех классов чистоть!.

Контроль параметров воздуха чистых помещений 293
Поскольку в чистых помещениях используются счетчики частиц
с высокой чувствительностью, на их вход нельзя подавать контрольные
аэрозоли с высокой концентрацией частиц. Допустимая
концентрация частиц зависит от типа счетчика (п. 9.12). Поэтому для оценки
концентрации частиц до фильтра проба воздуха подается на счетчик
от генератора аэрозолей через разбавитель (дилютор).
Генератор аэрозолей состоит из компрессора с регулятором
потока воздуха, НЕРА фильтра, флакона и распылителя Ласкина с
суспензией DEHSwsm другого вещества (стр. 291), служащего для
получения контрольного аэрозоля. Центральным узлом генератора является
распылитель Ласкина, на выходе которого поток воздуха содержит
частицы контрольного аэрозоля. Размеры частиц имеют
полидисперсное распределение со средним значением для ^Е'/й'-аэрозоля около
0,2 мкм. Важную роль играет "время жизни" частиц аэрозоля: для
капельки водь] размером 0,3 мкм оно менее 1 с, для DEHS — около 4 ч.
Разбавитель имеет два канала. В один канал установлен НЕРА
фильтр, а другой представляет собой тонкий (капиллярный)
обходной канал без фильтра. Коэффициент разбавления определяется
отношением двух потоков: через НЕРА фильтр (чистый воздух)
и через обходной канал, по которому проходит определенный объем
воздуха с контрольным аэрозолем.
Воздух с
контххшьным
„ „ // аэрозолем
Регулируемый //
Воздух клапан w^^ Сжатый чистый воздух
омпрессор НЕРА-фильтр >J~rrtr"" Распределитель с
каплеотсекателем
Суспензия с DEHS или
другим веществом
Рис. 9.5 Принципиальная схема генератора аэрозолей
Концентрация загрязнений в воздухе до перемешивания с
контрольными аэрозолями, поступающими от генератора, должна быть
менее 1% от концентрации частиц на выходе генератора. При контроле
ULPA фильтров рекомендуется использовать воздух, прошедший
через НЕРА фильтры. Рекомендуется, чтобы влажность воздуха
находилась в пределах 30-70%.
При контроле целостности фильтров проверяются интегральная
и локальная эффективности фильтров. Требования к фильтрам высокой
эффективности (НЕРА фильтрам) и сверхвысокой эффективности
(ULPA фильтрам) даны в ГОСТ Р 51251-99 (таблица 9.10).

294
J
Эффективность
Группа
фильтров
НЕРА
фильтры
ULPA
фильтры
Класс
фильтров
1 UlQ
НИ
1 но
HI3
Н14
j __
и 16
и 17
* '
Глава \
Таблица 9.1{
НЕРА и ULPA фильтров по ГОСТ Р 51251-99' \
Интетральное значение, %

эффективности
^15
95
99,5
99,95
99,995 -
99,9995
99,99995
99,999995
коэффициента
проскока
15
5
0,5
0,05
0,005
0,0005
0,00005
0,000005
Локальное значение, %1

эффективности
-
_
97,5
v-щ^ '
Ч931Ъ
99,9975
99,99975
99,9999
коэффиикснт^
проскока :
^ t ¦
^
2,5 ^
0,25 '^ J
0,025 , 1
0,0025 . - Т
0,00025 !
0,0001
В таблице приводятся два показателя оценки фильтров:
эффективность и коэффициент проскока, сумма которых для отдельного
фильтра равна 100%.
Методы контроля целостности фильтров рассматриваются в
.проекте стандарта ИСО 14644-3 [6], который в период подготовки кнлги
к ne4awf находился в завершающей стадии разработки. Содержаща^чся
в проекте стандарта расчетная часть этих методов сложна для
практического применения при контроле эффективности уетаиотеикых
фильтров.
. Ниже приводятся методы контроля интегральной и локальной
эффективности фильтров. Расчетная часть методов основана на
практическом опыте работы автора и сотрудников Лаборатории испь1та-
ний чистых яомешений фирмы Инвар. Этот подход не противс^Щ'гаг
стандарту. Он основан на оценке средних величин и не включает
расчетов стандартных отклонений, доверительных пределов и пр.
Статистический характер рдспределения частиц может быть з^-чтен, но
усмотрению пользователя, введением коэффициента запаси но
аналогии с п. 9.3.
Оредлагаемый инженерный подход к оценке эффективности
установленных финишных фильтров учитывает только средние
значения параметров. 1У1ожно оперировать и статистическими
понятиями, включая стандартное отклонение и 95% доверительныелтределы.
По мнению автора, это не имеет большого смысла. Такие метолы
основаны на ряде допущений, невыполнимых на практике;.
Первое допущение состоит в том, что концентрация частиц С \Щ
входе фтьтра неизменна по всей гмрщади поверхности.. Как это
проверить? Никак. Едзброс Сможет достигать-десятков и,сотен npoHeHTOii.
Втррое допущение предполагает постоянство скорости воздуха на
выходе фильтра. На самом деле она непостоянна и ее колебани>;

Контроль параметров воздуха чистых помещений
295
допускаются в пределах ±20% (Правила GMP ЕС и др.) от среднего
значения.
Третье допущение основано на постоянстве скорости сканирования.
На самом деле при ручном сканировании рука человека не может
двигаться строго равномерно. Возможны микрорывки и микропаузы.
Несоответствие этих допущений практике велико. Реальный
фактор случайности, т.е. реальный статистический шум, обойденный
этими допущениями, по-видимому, далеко выходит за пределы,
которые учитываются расчетами 95% доверительных пределов по
известным методам.
Зачем тогда вычислять ВДП, который оперирует аналогичным
по степени разбросом?
Проверка интегральной эффективности фильтра
Для проверки целостности фильтра нужно разместить приборы
в порядке, показанном на рис. 9.6.
Работа осуществляется следующим образом:
1. Контрольные аэрозоли подаются от генератора аэрозолей
в приточный воздуховод (для ламинарных шкафов — в камеру
статического давления или, при отсутствии специального места для ввода
аэрозолей — на вход предфильтра ламинарного шкафа). Для
равномерного распределения аэрозолей в приточном воздухе ввод аэрозолей
осуществляется на некотором расстояний от фильтра. Воздуховоды
могут разветвляться после точки ввода аэрозолей.
Воздуховод
Дилютор
Генератор
аэрозолей
Счетчик
частиц
Н14
Счетчик
частиц
Чистое помещение
Рис. 9.6 Размещение приборов при контроле целостности фильтров

296
Глава
2. К точке, находятцейся мзжду вводом аэрозолей ифильтрОпЛ
через дилютор присоединяется счетчик частиц со скоростью отбо^
проб 28,3 л/мин,
3. Регулятором, расположенным на корпусе генератора аэрозсЛ
лей, устанавливазтся лребуемая концентрация ч^1стиц (контрольш^ж
аэрозолей), подаваемых -в воздуховод. Для проверки интегральярй
эффективности НЕ РА фильтров достаточно подавать аэрозоли с
концентрацией С^ = 10** частии/м-\
4. Счетчиком определяется концещрация частиц, подавае*1ых пЩ
вход фильтра, при этом отбираются три пробы по одной минут с
и вычисляется среднее значение.
5. Счетчик частиц выключается, трубка от точки отбора проСп,!
и дилютор убираются. Генератор-аэрозолей продолжает работать. Сч- г-
чик частиц перемещается в чистое оомещентте для скант'роваг" я
фильтров. Могут использоваться и два счетчика.
6. В числом помещении (или в ламинарном шкафу) выполняется
сканирование рабочей поверхности фильтра и элементов его Kp:j-
ления (рис. 9.7).
¦._г---. Сканирование ведется по всей поверхности фильтра и периметру
его сторон перекрывающимися движениями прямоугольного
пробоотборника в направлении, перпендикулярном более широкой стороне
пробоотборника. На практике скорость сканирования обьгано
составляет около 5 см/с.
Рис. 9:7 Сканирование рабочей йоверхности фильтра и эле-
ментов^егр крепления^ " ,

Контроль параметров воздуха чистых помещений 297
Если при сканировании в какой-либо точке обнаруживается
утечка, то пробоотборник в этой точке следует остановить на период
времени, достаточный для подтверждения и регистрации
повышенной концентрации частиц в этой точке. Данная операция относится
к контролю локальной эффективности (см. ниже).
7. После завершения сканирования всех фильтров счетчик и
генератор аэрозолей выключаются. Перед выключением генератора аэрозолей
может быть повторно проверена концентрация частиц, подаваемых
на вход фильтров.
8. Регистрируется общее число частиц, обнаруженных после
фильтра при сканировании, и определяется их концентрация С^ в I м^:
где
N^ — число частиц, обнаруженных при сканировании фильтра;
28,3 — скорость отбора проб счетчиком частиц, л/мин;
Г — время сканирования, мин;
1000 — коэффициент перевода литров в м^.
9. Определяется интегральный коэффициент проскока К.^^:
а;„, = ^^ X 100%,
где
С J — концентрация частиц на входе фильтра;
С2 — концентрация частиц на выходе фильтра;
100 — коэффициент перевода в %.
10. Полученное значение К^ сравнивается с интегральным
коэффициентом проскока для данного класса фильтра по таблице 9.10 и
делается заключение об интегральной эффективности испытуемого
фильтра.
Пример
Исходные данные
Проверяется целостность фильтра HI4.
Допустимое интегральное значение коэффициента проскока по
таблице 9.10 составляет 0,005 %.
Концентрация частиц С, на входе фильтра равна 10* частиц/м'.
Время сканирования Т^ — ^ ^ин.

298 Глава 9-
На выходе фильтра при сканировании зарегистрировано Л^,= 18
частиц.
Решение
Концентрация частиц на выходе фильтра равна:
ЛГ, 18 частиц
С = —^ 1000= х1000 =
^ 28,ЗхГ^ 28,3л/минх5мин
= 130 частиц/м^.
Интегральное значение коэффициента проскока К.^ для
испытываемого фильтра вычисляется по формуле:
Ki„, = ~c~ ^ й^ ^ ^^^^ ^ ^'^ ^ 10-еили 1,3 X 10"%.
Полученное интегральное значение коэффициента проскока для
испытуемого фильтра меньше указанного в стандарте значения в 3R
раз (5 X 10"У1,3 X 10"''), т.е. интегральная эффективность испытуемог »
фильтра превышает допустимую стандартом величину.
Проверка локальной эффективности фильтра
Локальный коэффициент проскока фильтра К,^ определяется
по формуле:
К = -^х100%
где
N^j и iV,2 ~ число частиц на входе и выходе фильтра в некотрде\[
объеме воздуха V^ ;
N = С,х V;
С, — концентрация частиц на входе фильтра;
F, — объем воздуха (л), который отбирается счетчиком частиц
при нахождении точки с дефектом в зоне пробоотборника.
V = Fxt /60,
где
F— скорость отбора пробы счетчиком — 28,3 л/мин;
t^ — время, в течение которого точка с дефектом находится
в зоне пробоотборника, с;
60 — число секунд в минуте.

Контроль параметров воздуха чистых помещений 299
N^2 — число частиц, которое отбирается прямоугольным
пробоотборником при сканировании поверхности фильтра, когда в его зону
попадает точка с дефектом.
Предполагается, что размер дефекта в фильтре невелик и не влияет
на распределение концентрации аэрозолей до фильтра.
Время t^, в течение которого точка с дефектом находится в зоне
пробоотборника, рассчитывается по формуле:
t„ = Vi^/v, где
W — размер короткой стороны прямоугольного
пробоотборника, см;
V — скорость сканирования, см/с.
Определение величины N^^ является центральной задачей при
контроле локальной эффективности фильтров.
Пример
Исходные данные:
— проверяется локальная эффективность (проскок) фильтра И14,
допустимое значение локального коэффициента проскока по
таблице 9.10 равно 0,025 %;
— концентрация частиц на входе фильтра C^ = 10* частиц/м^;
— скорость сканирования v = 3 см/с;
— размер короткой стороны пробоотборника Ж= 1,5 см;
Решение:
Время, в течение которого точка с дефектом находится в зоне
пробоотборника,
К = W/V = 1,5/3 = 0,5 с.
Отобранный за это время объем пробы равен:
F = /"х /^/60 = 28,3 X 0,5/60 = 0,236 л = 2,36 х 10"*л<^.
Соответствующее этому объему число частиц до фильтра равно:
N = C,xV = Wx 2,36 X 10" = 2,36 х 10".
Далее определяется число частиц N^^ обнаруживаемое при
сканировании поверхности фильтра пробоотборником, когда в его зону
попадает точка с дефектом (в течение времени t^ = 0,5 с).
Допустим, что N^2 ~ 2-
Локальный коэффициент проскока частиц в точке с дефектом
равен:
^,ос ^ Ki X 100^/ ^w; = 2 X 100%/(2,36 X 10") = 0,85 х 10-2%
Это значение меньше допустимого по стандарту:
0,85 X 10-2% = 0,0085 < 0,025 %.

300 Глава 9
Таким образом, в точке с дефектом локальный коэффициент
проскока соответствует требованиям стандарта, т.е. дефект
незначителен (допустим) для рассматриваемого примера.
Проверка локальной эффективности счетчиком с бип-сигналом
Лучшие современные счетчики частиц имеют функцию "бип-сиг-
нал"(beep-mode). Это означает, что если в течение заданного
промежутка времени счетчик регистрирует заранее определенное число
частиц, то раздается сигнал (бип-сигнал).
Этим числом является число N^^ , т.е. число частиц, которое
отбирается прямоугольным пробоотборником при сканировании
поверхности фильтра, когда в его зону попадает точка с дефектом.
На практике удобно сканировать фильтр со скоростью 5 см/с.
Определим число N^^, сохранив все остальные исходные данные
рассмотренного выше примера.
В этом случае
К2 = Кс ^ Ki= 2,5 X 1,42 X 10" = 3,55 = 3 частицам.
При обнаружении 3 частиц в течение времени
t^ = W/V = 1,5/5 = 0,3 с
счетчик подаст бип-сигнал, что свидетельствует о локальной утечке
фильтра.
Всегда ли метод определения локальной эффективности работает?
Нет, не всегда. Есть случаи, в которых его применение может
быть нецелесообразным.
Чтобы разобраться в этом введем обозначения:
N^^ — число частиц, которые попадут в пробоотборник при на-^
хождении его в зоне точки с дефектом, если локальная эффектив-г'
ность равна предельному значению по таблице 9.10;
^hcs ~ предельно допустимый локальный коэффициент проскока
по таблице 9.10, например, для фильтра Н14.
«,^^=0,025% = 2,5 X 10-2%.
N^^ определяется по формуле:
Если N^2 ^ ^2т' '"'^ локальная эффективность фильтра соответ^
ствует стандарту.
При N^ < 1 проверка локальной эффективности не имеет смысла.
Она не имеет смысла и при N^^ < 2, поскольку случайный счет одной
частицы будет расценен как утечка.

Контроль параметров воздуха чистых помещений
301
Для рассмотренного выше примера (фильтр Н14 и концентрация
частиц на входе фильтра С, = 10* частиц/м^, скорость сканирования
V = 3 см/с, Г = 1,56 X lO-'^м^.
N^ = Ш X 2,5 X 10-2 % X 1,56 X 10" /100% = 3,9 частицы.
Это означает, что при указанных выше условиях для фильтра
Н14 и обнаружении 4 частиц за время нахождения пробоотборника
в зоне какой-либо точки фильтр имеет в этой точке дефект по
критерию локальной эффективности. Если обнаружено 3 частицы, то
дефекта нет.
Определим значения N^ для всех типов фильтров, для которых
таблица 9.10 регламентирует требования к локальной эффективности
(коэффициенту проскока), таблица 9.11.
Таблица 9.11
Значения Л/^ для различных фильтров
Тип фильтра
Ktoc, %
N2n,
Н12
2,5
390
Н13
2,5x10-»
39
Н14
2,5x10-2
3,9
U15
2,5x10-3
0,39
U16
2,5x10-4
0,039
U17
1x10-4
0,016
Таблица 9.11 построена для скорости сканирования 3 см/с и
концентрации частиц на входе фильтра 10* частиц/м^. Из таблицы видно,
что при этих условиях локальную эффективность проверить нельзя.
Уменьшать скорость сканирования нереально. Остается увеличивать
концентрацию частиц на входе фильтра. Для фильтров U15 ее следует
увеличить на порядок, т.е. до 10', для фильтров U16 — до 10'", для
фильтров U17 — до 4,1 X 10".
Другими словами, на вход фильтра U15 нужно подавать
контрольные аэрозоли с концентрацией 1 млн. частиц/м^, для U16 — 10 млн.
и для и 17 — 24 млн. частиц/м^.
Практическая целесообразность этого вызывает сомнения. Столь
высокие концентрации могут загрязнить фильтры и привести к
высокому уровню молекулярных загрязнений в чистых помещениях.
Вероятно, в этих случаях достаточно ограничиться контролем
интегральной эффективности фильтров.
Сопротивление фильтра
Важный показатель фильтра — его сопротивление проходящему
потоку воздуха. Это сопротивление оценивается перепадом давления
на фильтре.
Для новых НЕРА и ULPA фильтров перепад давления составляет
120-250 Па в зависимости от конструкции. По мере загрязнения
фильтра в процессе эксплуатации его сопротивление растет. Если
сопротивление фильтра превысит предельное значение, взятое при расчете
системы вентиляции и кондиционирования, то может произойти раз-

302 Глава 9
балансирование воздухообмена, снижение перепадов давления между
чистыми помещениями, необъяснимые выбросы зафязнений в чистое
помещение и пр. Не рекомендуется эксплуатация финишных
фильтров после достижения ими перепада давления 400-500 Па.
Сопротивление фильтра определяется с помощью
дифференциального манометра, который измеряет разницу в давлении до
фильтра (в воздуховоде, корпусе фильтра) и после него.
9.9 Контроль температуры
Применяются два метода контроля температуры в чистых
помещениях:-
— общий контроль;
— специализированный контроль.
Общий контроль
Вьшолняется при пуско-наладочных работах системы вентиляции
и кондиционирования, а также на всех этапах аттестации чистого
помещения и при его эксплуатации.
Предусматривается контроль температуры на рабочих местах на
высоте рабочей зоны и, при необходимости, в других точках.
Измерения проводятся в течение 1 ч и более с
периодичностью 6 мин.
Специализщюванный контроль
Вьшолняется в чистых помещениях (зонах), к которым
предъявляются специальные требования к температурному режиму.
Тест начинается не ранее, чем через 1 ч после начала работы
системы вентиляции и кондиционирования, чтобы
стабилизировались параметры микроклимата чистого помещения.
Рабочая зона разделяется на равные прямоугольники (квадраты)
в виде сетки. Число точек для измерения должно быть не менее трех.
Датчик температуры помещается на высоте рабочей зоны на
расстоянии не менее 300 мм от стен.
При расположении датчиков учитьшается наличие источников
тепла. Измерения выполняются с периодичностью 6 мин.
Контроль температуры может выполняться как переносными
приборами, так и встроенными датчиками, включенными в систему
мониторинга параметров чистого помещения.
9.10 Контроль влажности
Измерения влажности вьшолняются одновременно с измерением
температуры после стабилизации работы системы вентиляции и
кондиционирования.

Контроль параметров воздуха чистых помещений 303
Измерения проводятся, по крайней мере, в одной точке каждой
зоны, для которой заданы требования по влажности. С целью
стабилизации показателей датчика, измерение выполняется не менее 6 мин.
9.11 Время восстановления
Под временем восстановления чистого помещения понимается
время, необходимое для снижения концентрации частиц до
требуемого значения после внесения в чистое помещение загрязнений.
Используемые приборы: счетчик частиц и генератор аэрозолей.
Время восстановления определяется для помещений с
неоднонаправленным потоком воздуха. Оно зависит от кратности
воздухообмена, классов фильтров, численности персонала, применяемой одежды
и пр. Это важный параметр чистого помещения, характеризующий
его способность надежно поддерживать заданный класс чистоты
и правильность расчета системы вентиляции и кондиционирования.
Время восстановления характеризует способность чистого
помещения снижать концентрацию частиц в 100 раз по сравнению с
исходным уровнем. Под исходным уровнем понимается концентрация
частиц, превышающая в 1000 раз заданное значение.
При определении времени восстановления не допускается
отбирать пробы воздуха непосредственно под приточными фильтрами.
Отбор проб ведется для пороговых размеров частиц, указанных в
обозначении класса чистоты. Если в обозначении класса чистоты указаны
два и более пороговых размера частиц, то берется наименьший размер.
При проведении теста регистрируются значения концентрации
частиц, начиная от исходной, через определенные интервалы времени,
например, 1 мин. По этим значениям строится кривая изменения
концентрации частиц, характер которой дает представление о способности
чистого помещения восстанавливать заданный класс чистоты.
Время восстановления не должно превышать 15-20 мин.
9.12 Контроль проникания загрязнений
внутрь чистого помещения извне
Этот тест предназначен для обнаружения места проникания
воздуха в чистое помещение из соседних, менее чистых помещений,
через неплотности соединений, дверные щели и пр. [6]. Он
может оказаться полезным при аттестации чистых помещений
классов 1 ИСО - 5 ИСО.
Используемые приборы: счетчик частиц и генератор аэрозолей.
При проведении теста концентрация частиц в воздухе соседнего
помещения должна быть по крайней мере в 10" выше, чем в
испытуемом чистом помещении. Такая концентрация, при необходимости.

304 Глава 9
может быть обеспечена при помощи генератора аэрозолей,
помещаемого в соседнее помещение.
Тест выполняется путем сканирования мест с неплотностями
(щелями) на расстоянии 5-10 см от них со скоростью 5 см/с со
стороны чистого помещения. Для оценки проникания загрязнений через
открытую дверь определяется концентрация частиц в чистом
помещении на расстоянии 0,3-3 м от двери.
Определяемая концентрация частиц должна быть, по крайней
мере, в 10^ раз ниже, чем в соседнем помещении.
Необходимость в проведении этого теста определяется
заказчиком и исполнителем.
9.13 Счетчики частиц в воздухе
Физические основы аэрозолей и техники счета частиц
рассматриваются в главе 10. Ниже приводится практический материал,
связанный с применением счетчиков частиц.
Принцип работы счетчика частиц
Принцип работы счетчика частиц основан на том, что частица,
попав в луч света, отражает свет и рассеивает его в разных
направлениях.
Основными элементами счетчика частиц являются (рис. 9.8):
— сенсор (лазерная ячейка);
— насос, обеспечивающий подачу отбираемой пробы воздуха
в сенсор;
— лицевая панель с индикацией показаний счетчика и
элементами управления работой счетчика;
— электронный блок, формирующий сигналы для визуальной
индикации на дисплее, распечатки на принтере и передачи
данных на компьютер.
Сенсор является ключевым элементом счетчика и включает в себя;
— источник света (лазер);
— оптическую систему 1, фокусирующую луч света от лазера на
линию тока воздуха, поступающего от пробоотборника;
— опорную оптическую систему 2, обеспечивающ5то
стабилизацию светового потока;
— фотоприемник, преобразующий оптический сигнал в
электрический импульс;
— оптическую систему 3, фокусирующую рассеянный свет от
частицы на фотоприемник.

Контроль параметров воздуха чистых помещений
305
Проба воздуха
(аэрозоль)
Счетчик света ,„
(лазер)
Я ^ =
\;
<}
0,3 мкм 1,0 мкм 0,5 мкм /
Фотоприемник /
Оптическая система
рассеянного света
Насос
НЕРА фильтр
Электронный
блок
Опорная
оптическая
система
Рис. 9.8 Принципиальная схема работы счетчика частиц
Отбираемая под действием вакуумного насоса проба воздуха
подается в сенсор строго по прямой линии, проходя коаксиальную
рубашку, защищающую ячейку от загрязнения. Содержащаяся в
воздухе частица вызывает рассеяние света, идущего от лазера. Этот
рассеянный свет, проходя через оптическую систему 3, фокусируется на
фотоприемнике (оптоэлектронном преобразователе). На выходе
фотоприемника формируются импульсы, амплитуда которых прямо
пропорциональна размеру частицы. Число импульсов соответствует
числу частиц, попавших в счетчик.
Wojx размерами часпшцы, строго говоря, понимается ее
эффективный размер. Эффективный размер часпшцы — это размер
шаровидной частицы, которая вызывает в счетчике частиц такой же
отклик, как и реальная частица, обнаруживаемая счетчиком.
Чем определяется качество счетчика? Результаты счета зависят
от нескольких важных характеристик счетчика [10, 11]:
— разрешающая способность {resolution),
— эффективность счета {counting efficiency),
— чувствительность {sensitivity),
— достоверность {accuracy),
— точность {precision),
— воспроизводимость {reproductivity),
— ложный счет {false count rate),
— сигнал {signal).
Разрешающая способность
Этот показатель характеризует способность счетчика различать
частицы с близкими между собой размерами. Амплитуда электричес-

306
Глава Я
кого импульса пропорциональна размеру частицы. Казалось бы, что
если подавать на вход счетчика частицы одинакового размера
(сферические латексные частицы), то амплитуда импульсов должна быть
одинаковой. На самом деле это не так. Даже в идеальном случае, при
подаче строго монодисперсного аэрозоля (частиц с одинаковыми
размерами) амплитуда импульсов колеблется вокруг некоторого
среднего значения (рис. 9.9, а).
, Идеальный
случай
Ложный счет
В)
Точность
Рис. 9.9 Разрешающая способность
и достоверность счета:
а) идеальная (отрезок прямой) и
реальная разрешающая способность;
б) хорошая разрешаюшая способность;
в) плохая разрешаюшая способность;
г) достоверность счета
"Афакг.
d=d„
¦*факг.
г)
в идеальном случае число сосчитанных частиц равно высоте от?
резка прямой, один конец которого пересекает ось абсцисс в точке.

Контроль параметров воздуха чистых помещений 307
соответствующей амплитуде импульса для этого размера частиц. В
действительности, если отложить на графике число частиц одного и того
же диаметра (размера) в зависимости от амплитуды вызванных ими
импульсов, то получится кривая в виде колокола. Чем ^е этот
колокол, т.е. чем меньше дисперсия (разброс) значений амплитуды
импульсов для одного и того же размера частиц, тем выше
разрешающая способность счетчика (рис. 9.9, б). При большой дисперсии
(рис. 9.9, в) произойдет ложный счет частиц меньшего диаметра
(Z)^<Z)^), так как часть импульсов, вызванных частицами с малым
диаметром, превысит по амплитуде импульсы, характерные для
частиц с большим диаметром.
От чего зависит разрешающая способность счетчика?
Во-первых, от качества оптической системы и равномерности
светового потока по поперечному сечению луча лазера. В рщеальном
случае все частицы, которые пересекают луч лазера, должны
освещаться равномерно и формировать в фотоприемнике импульсы
с одинаковой амплитудой. При неравцомерном световом потоке
освещенность частицы, находящейся вблизи краев поперечного
сечения луча лазера, значительно меньше, чем в центре. Поэтому из
нескольких одинаковых частиц будут зарегистрированы только
те, которые пересекли луч лазера вблвди центра его поперечного
сечения, а те, которые прошли по краям^ дадут меньший поток
рассеянного света, меньшую амплитуду импульсов, и будут распознаны
счетчиком, как частицы с меньшими размерами. К таким же
последствиям приводят дефе1сгы в оптической системе, фокусирующей луч
лазера на линию тока воздуха.
Во-вторых, от конструкции тракта движения потока воздуха
внутри ячейки. Из-за асимметрии и других нарушений потока воздуха
частицы могут не попадать в центральную, равномерно освещенную
часть ячейки (сенсора).
Чувствительность
Этот показатель характеризует наименьший размер частицы,
который может быть обнаружен счетчиком с приемлемой ошибкой,
определяемой ложным счетом частиц. Этот размер и ложный счет
связаны с уровнем собственного шума (фона) счетчика. Ложный счет
определяется как число частиц в единице объема воздуха,
показываемых счетчиком при подаче на его вход абсолютно чистого воздуха.
Эффективность счета
Эффективность счета характеризует долю частиц, которую счетчик
обнаруживает по отношению к общему числу частиц с данными
размерами. Эффективность счета выражается в процентах и определяется как:

308 ' ' ¦ " ' - ч - ••¦.¦¦...-- ¦¦-.. .^^^¦ •¦ Глава
Е = -^х100% ,
р
где
/V — число частиц, обнаруженных,счетчиком;
i? — число чгстии в пробе,
В идеальном случае при предельно- высокой разрешающей спо^
собности и амплитуде импульса от частицы (амплитуды сигнала)й
большей максимально допустимой амплитуды шума, эффективности
счета достигает 100 %. При амплитудах сигнала, мзньших амплиту-дш
шума (малые, частицы), счетчик работать не может. ¦¦|
Из-за того, что разрешающая способность счетчиков не являемся
идеальной, они не могут сосчитать все частицы одного и того ж«
размера. Действительно, ютаср чистоты чистого помещения задае;гся1
для частиц с размерами, равными или большими заданного SijaueJ
ния Dp которому соответствует амплитуда импульса Aj. Примерно"
половина всех импульсов для одного и того же размера частиц будет
меньшей Aj (для гауссового распределения при, совпадении центрс^в
распределений размеров частиц и амплитуды импульсов счетчика,
рис. 9.9), т.е., счетчик воспримет эти частицы как имеющие
размеры меньше ?)^ и не сосчитает их.
ОтйотеаШе сигнал/шум
Под сггнглом понимается импульс с определенной амплит^'яой.
вызванный рассеянием света при пересечении частицей освещенного
объема внутренней части сенсора. Под шултт понимается импульс,
вызванный любой причиной, кроме частицы.
Отношение сигнал/шум якпяется одним из ключевых в ptiOoTe
счетчика. Например, если это отношение равно 2 и счетчик имеет
хорошую разрешающую способность (рис. 9.9, |>), то шум не neuyiHfltrr
на результата счета.
На чувствительность счета влияет характер-рассеяния,света.*11ри
больших углах рассеяния зависимость результатов счета от
консистенции частицы невелика, т.е. стабильность счета не завийтст от
материала и формы частицы. Это, имеет исключ-ттельно важное знаЧ)гние,
поскольку калибровка счетчика вёдгтся гэ с{}:-:ричес*!им латексным
частицам, а реальная воздушнгл среда сод:ржг!тр~-вообразные
"частицы, существенно отличаюшйзся от идеальной карти№. .Л|?1ШИ^':
счетчики (FMSf Met One) удовлетворяют этойу услогию. Именнд''|Т1ГМ
явлением'объясняется из":;естный феномен, когда счетчик;: ,A2,f; (ПК
ГТА) при калибровке латексами дают сходную картину с yka^iUH-
ными выше- счетчиками, а в рёальюк усда~иях считают в несйолт.ко
раз меЦ'Ьше частиц,-

Контроль параметров воздуха чистых помещений 309
Следует также иметь в виду, что оптические счетчики частиц не
измеряют диаметр (размер) частицы. Диаметры частиц определены
лишь для сферических частиц, применяемых для калибровки.
Счетчик определяет амплитуду импульса напряжения, который
вызывается частицей. Эта амплитуда сравнивается с амплитудой сигнала
от сферической латексной частицы, применяемой при калибровке,
а размер частицы трактуется как размер, эквивалентный диаметру
сферической частицы.
Рассмотренные выше показатели характеризуют качество
счетчика и пригодность его к использованию. В то же время счетчики
частиц различаются по показателям назначения. С учетом этого
фирмы, как правило, выпускают широкую номенклатуру счетчиков
частиц. Руководствуясь ими, следует выбирать фирму-поставщика.
Достоверность
Достоверность характеризует правильность определения размера
частицы (рис. 9.7, г) и определяется как:
AD = D - D^ ,
изм факт^
где
^изм ~ диаметр частицы, определяемый счетчиком,
^Факт ~ фактический диаметр частицы.
Точность
Точность счета является статистической характеристикой и
определяется как стандартное отклонение для совокупности отобранных
проб частиц монодисперсного аэрозоля:
а =
t.(D,-D)
р-\
где
д — среднее арифметическое диаметров частиц в N пробах,
D. — диаметр частицы в /-Й пробе,
р — число проб.
Воспроизводимость
Воспроизводимость результатов счета, т.е. стабильность во
времени параметров, подлежащих калибровке, имеют важное
практическое значение. К таким параметрам, в первую очередь, относится
амплитуда импульса, вызываемого латексной частицей определеьшо-
го диаметра. Опыт показывает, что лучшие счетчики частиц в течение
длительного периода (несколько лет) не изменяют своих парамет-

310 Глава
ров, и результатом калкЬроъкя яилг-ется лишь подтверждение этош^
факта- без проведения регулировок.
При выборе счетчика нужно учитывать все рассмотренные тж1%-
затели. Иногда изготовители счетчиков усиленно рекла1.:ируют одий
или два показателя, по которым .счетчик находится на высоком уровне,
не упоминая других характеристик. Например, -счетчик м6з.;ет иметь
высокую чувствительность, но низкую разрешающую способность.
Такой счетчик способен обнаруживать малые частицы, например.
0,1 мкм, но не будет различать частицы с небольшим различием
в раз.мерах. Счетчик может иметь высокую -чувствительность,
но быть выполнен как "тонкий лабораторный прибор"<, плохо зай4и-
шенный от внешних воздействий. В таком счетчике при мадешпей
вибрации, толчке или транспортировании могут измениться его
характеристики, и потребоваться повторная калибровка.
•; ¦, Прёделёмщ кошцентращия^ частиц
Этот показатель характеризует предельно допустимую
концентрацию частиц в помещении, при которой возможна эксплуатация
счетчика. Это ограничение вызвано оитбкой свбпфеиыя, когда две-*ш1И
несколько частиц-могут быть восприняты как одна. Например, фирма
Met Оие указывает, что ошибка-совпадения 5% будет иметь место?1|ри
концентрации частиц 400 000 в J фут^ воздуха. В связи с этим^ фирма
указывает предельно допустимую концентрацию 250 000 частиц/фут',
при превышении которой счетчик эксплуатировать нельзя.
Кроме того, при высокой запыленности окружающей -срелы
лазерная ячейка может загрязниться^ появится собственный' ipoH
(шум) и может потребоваться ремонт счетчика.
Если все же возникает необходимость оценить счетную KOHiieiiT-
рацию частиц в запыленном воздухе, то применяется дилютор
(разбавитель). При прохождении воздуха через разбавитель концентрация
частиц в пробе воздуха уменьшаетея в фиксированное число раз^
Для очистки сенсора счетчика от загрязнений после окончания
отбора проб следует выполнить очистку сенсора с помощью НЕРА .;
фильтра, входящего в комплект поставки счётчика. Для-этого фшльтр
присоединяется ко входу счетчика и счет«1ик- работает в течение
нескольких минут. При повторном включении, счетчик ддджен
показывать нулевой счет. Такая же операция выполняется и перед начадом
работы со счетчиком частиц.
IIoKiijffi^mu м(тщчеш'т счгттйгст частиц
|;;,,. Счетчики различаются по эксплуатйшток1!ым признакам:
; - минимальному размеру частиц; D, по которому .можно вести
счет (дщя размера D счетчГ'к; считает частицы с размерй-^ш
равными или большими ?>);

Контроль параметров воздуха чистых помещений 311
— размерам частиц, большим минимального, по которым можно
вести счет;
— числу каналов, по которым можно вести счет одновременно;
— скорости отбора пробы.
Минимальный размер частицы определяет область применения
счетчика. Например, для фармацевтической промьпцленности согласно
Правилам GMP минимальный контролируемый размер частиц
составляет 0,5 мкм. В электронной промышленности требуется считать
частицы с размерами 0,1 мкм и менее. Размер частиц 0,1 мкм является
нижним пределом чувствительности оптических счетчиков частиц. Для
счета частиц с размерами менее 0,1 мкм применяются счетчики ядер
конденсации.
Класс чистоты чистого помещения может определяться для
разных размеров частиц (глава 1). В связи с этим способность счетчика
считать частицы с наиболее часто встречающимися размерами
определяет пригодность счетчика для эксплуатации. Например, в
фармацевтической промышленности счетчики должны иметь, как
минимум два канала: 0,5 и 5,0 мкм.
Удобство и практичность работы со счетчиком зависят от числа
каналов в счетчике и распределения размеров частиц по каналам.
Например, если счет частиц с размерами 0,5 мкм и 5,0 мкм ведется
по разным каналам, то для одной и той же пробы данные по этим
размерам частиц обрабатываются одновременно, выдаются на
дисплей, принтер или компьютер.
Важной характеристикой счетчика является скорость отбора пробы.
Счетчики выпускаются, в основном двух видов: со скоростью отбора
пробы 2,83 л/мин (0,1 футУмин) и 28,3 л/мин (1,0 футУмин).
Счетчики со скоростью отбора пробы 2,83 л/мин (0,1 фут^/мин) —
легкие, небольшие, удобные для ручной работы, но из-за низкой
скорости отбора пробы они, как правило, используются в чистых
помещениях классов 6 ИСО — 8 ИСО. Для представительного отбора
пробы (20 частиц) в чистом помещении класса 5 ИСО, для
граничного значения концентрации частиц с размерами 5,0 мкм и более
(29 частиц/м^ малый счетчик требует отбора пробы в течение
примерно 200 мин, что для практики неприемлемо. В связи с этим для
чистых помещений класса 5 ИСО применяются счетчики со скоростью
отбора пробы 28,3 л/мин (1,0 фуп^/мин). В более чистых помещениях
(классов 4 ИСО, 3 ИСО и т.д.) даже счетчик со скоростью отбора
пробы 28,3 л/мин не может обеспечить представительного объема пробы
в течение приемлемого времени. В этом случае используется метод
непрерывного (последовательного) отбора проб.

312 Глава 9*
Есть еше одно важное рахтичие мезт'лу счетчиками. Наиболее
распространены два вида сенсоров; с лазерным диодом и гелий-нео-s
новым яазером. Лазерный диод .используется для маломошньк
ручных счетчиков со скоростью отбора пробы 2,Ш л/мин (0,1 фут^/мин),,
предна::;1^аченных для счета частиц 0,5 лтм и более. Гелий-несяовый
лазер обладает большей мощностью, применяется в
высокочувствительных счетчиках и позволяет обнаруживать частицы
размером 0,1 лшл1 при высоких скоростях отбора пробы — 28,3 я/ман
(i.,0 фут^/мин).
:гУ . Счетчики "имеют ручной и автоматический режимыраёщты.-ПрВ'
ручном режиме счетчик дает результат счета для одной пробы. Пря
автоматическом режиме оператор задает вид нужной ему инфо^*-
мации, который должен .быть выведен ло результатам счета:
~ данные, счета по всем пробам;
— среднее^ минимальное и максимальное значение счета для
данного, размера частиц и данного канала но всем пробам*-
— значение концентрации частиц, вычисленной счетчиком jio
одной или-нескольким пробам;
¦;:¦ — кумулятивное (интегральное) распределение частиц по
размерам; ч
— дифференциальное распределение частиц;' |
— режим со звуковым сигналом — бип-сигналом (beep-mode).,,
Копцептрация чйстищ. Определение концентрации частиц са^гйЦ
счетчиком позволяет непосредственно, без вычислений, оцендкать;
соответствие чистого- помещения заданному классу чистоты, В-5To.\f;^
случае требование ГОСТ ИСО 14644-1 о расчете доверительных и'--
тервалов при числе-точек отбора проб более 1, но менее 10 можно-
удовлетворить использованием счетчиков с программным обеспече-;
нием, которые сами- считают верхний доверительные пределы;. '-¦
Кумуляттное (имтегралъиое) расшредемние дает для кажаогс||
размера обшее число частиц с размерами, равными и большими,
данною значения. Оно. характеризует общее число частиц и лаеГ;
концентрацию частии в воздухе^
ДифферемщилЛьяое распреёелепие дает число частиц в опреле-
ленных» ограниченных е обеих сторон интервалах значений разл^сров'
частиц, например:-(ОД; 0,2 мкм); (0,2; 0,3) мкм и т.д. Это -полезно;
при поиске источника загрязнений и при контроле целостности;
фильтров. '.-;
На рис. 9.10 г 9. II даны примеры;;>-кумулятивного и дифферед
циального распределения частиц по размерам, соответствую-щме:
пр^йврденной ниже распечатке данных, счета частиц.

Контроль параметров воздуха чистых помещений
313
С„ м
10000
1000
100
10
. 0 .
- -
"
—
1 >|
12 3 4 5 D,MKM 12 3 4 5
С„ — концентрация частиц в \ м^ воздуха
10 D,MKM
Рис. 9.10 Кумулятивное
(интегральное) распределение частиц
по размерам
Рис. 9.11 Дифференциальное
распределение частиц
Звуковой сигнал обращает внимание оператора на обнаружение
частицы. Это полезно при работе в чистых помещениях высоких
классов чистоты, использовании метода последовательного
(непрерывного) отбора проб и при контроле целостности фильтров методом
сканирования. В зависимости от настройки звуковой сигнал может
подаваться при обнаружении каждой отдельной частицы, после
регистрации некоторого числа частиц или после превышения счета
частиц заданного значения в течение определенного промежутка
времени. Последний случай используется при контроле локальной
эффективности НЕРА фильтров.
Современные счетчики частиц вьшолняют весь комплекс отбора
проб и расчетов по ГОСТ ИСО 14644-1, вьщавая пользователю
результаты счета частиц в удобной для него форме.
Пример, распечатки данных но 10 точкам отбора проб:
Расчет по стандарту ГОСТ ИСО 14644-1
Точка № 1. Время 10.00 04 апреля 2003 г.
Время отбора пробы 1 мин. Значения концентрации частиц в\ м^
в одной точке отбора проб:
Размер
частиц,
мкм, >
0,3
0,5
1,0
3,0
5,0
10,0
Концентрация частиц
Кумулятивное Дифференциальное
распределение распределение
3278 2755
523 409
114 65
49 37
12 9
3 3

314
Глава 9
Аналогичные данные приводятся для всех точек отбора'проб.
Данное чистое помещение соответствует классу чистоты 5 ИСО пЬ_,
всем размерам частиц в этой точке (глава 1), На практике проверяетЬ*
соответствие классу чистоты только по заданным размерам части1|.
Если чиЬло точек отбора проб находится в интервале от 2 до,®,,
то могут рассчитьгеаться стандартные отклонения и верхние
доверительные пределы.
: Примеры ечетчм»рв;«1астищ
В число немногих лидирующие'фирм по производству счетчико!
входят фирмы PMS (Particle Measuring Systems) и Met One, на примере:]
которых ниже показаны конкретные примеры счетчиков частиц]
и счетчиков ядер конденсации.
Ручные счетчики чйстищ
В практике аттестации и эксплуатации чистых помешений шире-;
ко распространены ручные счетчики частиц такие, как HandyLa4.^^\
301, (рис. 9.12), Счетчик имеет четыре канала, которые позволяют?
одновременно вести счет для четырех пороговых' размеров часхнц.^
0,3; 0,5; 1,0 и 5,0 mkal Благодаря этому он-имеет широкую сферу nps
нения и применяется в электронной промышленности, где требув
контроль частиц малых -размеров, фармацевтической и медипинскс
промышленности, в которой согласно Правилам GMP требуется
роль чистоты воздуха по частиц
цам S 0,5 мкм и > 5,0 мкм.
Счетчик свободно раз*
шается в ладони, легок (мь
менее 1 кг), удобен в работ
поскольку имеет весь, функцис
нальный набор, характерны*
и для бЬльшмх счетчиков,х1
чая расчет концентрации частип,
вывод на-кокпьютёр и пр.
Достаточно больша'я буферттая
память, и еккость аккумуля-
тЬрЕой- батареи-позволяют
проводить различные комплексы
работ по контролю чистоты г^
мещений в-автономном режк':
без ;подключения г внешнкч!
п|й:бог1ал4.
Рис 9J2 Ручной-счетчик частиц
HandyLaz'''^'mi фирмы PMS

Контроль параметров воздуха чистых помещений
315
После завершения работы данные, сохраненные в памяти
счетчика, могут быть распечатаны на внешнем принтере в другом
помещении.
Ручные счетчики имеют скорость отбора пробы 2,83 л/мин
(0,1 футУмин). В связи с этим, они используются в чистых
помещениях классов 6 ИСО, 7 ИСО и 8 ИСО (зоны Си D по GMP).
Для этих классов чистоты скорость отбора проб ручного счетчика
достаточна, чтобы за короткое время (1 мин) отобрать статистически
достоверный объем пробы по ГОСТ ИСО 14644-1.
При работе в чистых помещениях более высоких классов (5 ИСО —
1 ИСО) рекомендуется применять счетчики частиц с большей
скоростью отбора пробы — 28,3 л/мин или 1 фут^/мин.
Такие счетчики необходимы также для выполнения контроля
целостности ПЕРА и ULPA фильтров как на заводах-изготовителях,
так и в местах эксплуатации фильтров.
Переносные счетчики частиц
Эти счетчики имеют, как правило, скорость отбора пробы
28,3 л/мин (1,0 футУмин) и могут эксплуатироваться в чистых
помещениях любых классов. Широко применяются счетчики LASAIB® II
фирмы PMS (рис 9.13) и счетчики 3313/3315 фирмы Met One
(рис. 9.14). Последние две модели имеют разную чувствительность
(пороговые размеры 0,3 мкм и 0,5 мкм).
Эти счетчики способны выполнять весь комплекс расчетов по
ГОСТ ИСО 14664-1, включая расчеты концентрации частиц,
определение верхних доверительных
пределов и построение кумуля-
тивньгх и дифференциальных
распределений частиц по
размерам (гистограмм) в
отобранных пробах. Счетчики имеют
встроенный принтер и
жидкокристаллический дисплей.
В качестве дополнительных
принадлежностей могут
поставляться датчики температуры и
влажности, скорости потока
воздуха, диффузоры высокого
давления, позволяющие
контролировать концентрацию
частиц в сосудах под давлением,
программное обеспечение для
работы с компьютером и пр.
Рис 9.13 Переносной счетчик
LASAIP^ //фирмы PMS

3J6
Передвижиые счетчики с высокой чуествителытстью
Такие счетчики, например, MicroAir 100 и MkroAir 200 фирЧ1ьы
Met One имеют чувствительность соо1ветственно 0,1 мкм и 0,2 XtKm
при скорости отбора прёбы 28,3 л/мин (рис. 9:15). Сочетание высс|кой
чувствительности и высокой скорости отбора прдбы потребсваю
увеличения мощности счетчика, его габаритов и массы. Эти счетаз.1ки
нашли применение в электровной, атомной промышленности и в
других областях, где требуется контроль чистых помещений и чистых
зон по частицам О, I и О, 2 жкл.
Рис 9.14 Переносной счетчик
Met Оие 3313/3315
Рис 9,15 Счетчики MicroAif 100
и MicroAir 200 ^mpMuAt One
¦"^ ¦¦ - Счемчшжи ядер щтденсйции
Непосредственное обнаружение частиц с размерами менее;>1 мкм
в луче света ограничиваемся физическими возможностями этого
метода. В известных коммерчески доступных оптических с»*етчт?ках
наибольшая чувствительность составляет 0,06 мкм [12].
"^тобы обнаруживать частицы меньшего размера используется
искусстшнный прием,укрупнения частии, который состоит в
следующем. Ультрачйстый воздух^пропускается черр камеру с насышсЯцым
паром жидкости (бутанол, спирт иг пр.|. Микрочастицы, ;содержа-
шиеся в воздухе, являются ядрами конденсации пара. При двияС1.-нии
частиц -через канал охлаждения пар конденсируется на чаетидах,
и образуются йелтзчзйпше капельки частии с, размерами, которые
могут быть-рбнйружены оптическим счетником.
Датёе эти капельки 'попадают в сенсор, где освещаются лучом
лазера^ Рассеянный сйет от них улавливается фотоприемником.

Контроль параметров воздуха чистых помещений
317
Основной трудностью в счетчиках ядер конденсации является
обеспечение четкой зависимости между размерами частиц и размерами
капелек. Для этого используются приемы формирования градиента
суперсатуризации в зоне конденсации, специальные жидкости,
которые одинаково хорошо конденсируются на любом материале
(например, бутанол) и пр.
Системы непрерывного контроля параметров чистого помещения
В ответственных случаях предусматривается непрерывный
контроль {мониторинг) параметров чистых помещений, в первую очередь
концентрации частиц в воздухе, перепада давления, скорости потока
воздуха, температуры и влажности воздуха. Кроме того, возможен
контроль количества зарядов статического электричества.
Это позволяет следить за контролируемыми параметрами в
реальном масштабе времени при выполнении технологического
процесса, получать и сохранять данные о состоянии окружающей среды
в течение всего цикла изготовления каждой серии продукции.
Система мониторинга включает в себя: сенсоры; контроллеры,
обрабатывающие данные от сенсоров; персональные компьютеры
диспетчера, руководителя инженерной службы и пр., на которые
выводятся данные о значениях контролируемых параметров.
Мониторинг концентрации частиц может быть организован
двумя способами:
1) С использованием счетчиков частиц, устанавливаемых в
каждой точке отбора проб. В этом случае
в точке отбора проб формируются
электрические сигналы,
содержащие необходимую информацию, для
передачи на контроллер.
2) На основе
многопозиционного коллектора, к которому
присоединяются трубки, идущие от
точек отбора проб (рис. 9.16).
Коллектор соединяет эти трубки
поочередно со счетчиком частиц при
помощи клапанов. При каждом
отдельном отборе пробы открыт
только один клапан.
Переключение клапанов может
осуществляться автоматически.
Рис. 9.16 Многопозиционный
коллектор фирмы Met One

318 •' ¦ ^ • i . . Гяавд_
Второй метод заа-1ителькэ np,ame и экономичнее первого, dio-.
скольку требует всего одного счетчика на ряд сенсоров Снапр''мер,
до 32). Однако этот метод требует устройства сети вакуумных тр^Вок
между сенсорами и коллектором. Существует также ограничение
расстояния между сенсорами и коллектором.
К&яиёровкв счетчтсов чщртшщ
Счетчики частиц не относятся к средствам измерения! Это
калибры или индикаторы, которые не измеряют размеры частиц,
а отсортировнвают, отделяют частицы, равные или большие
заданного размера. Далее выполняется дискретный счет частиц, размеры-,-
которьи удовлетворяют этому условию. ;
В мировой практике калибровка счетчиков частиц осуществляется •
тк> методике фирмы-из-шовитедя самой- фирмой, ее предсгтави1й1я\^<
или другими организациями, имеющими необходимое оборудоч.итс
и владеющими методикой калибровки.
Автор выражает искреннюю благодарность Московскому подр":
'делению по производству бактерийных, препаратов ФГУП "НПО Шикрогеи",
фирлюм Particle Measuring Systems (PMS) и Met One за разрешение
использовать их материалы и О. В. Проволовичу (ООО "НШ1"Ш(ятер")
за рецензирование раздела 6.8 (контроль фильтров).
Лмтёрйтура к главе 9
h ГОСТ ИСО 14644-1 Чистые помещения и сшгж'Ш'е с нИ'и
контролируемые среды. Часть'1. Каассифш'ация чистоть! воздуха;
2. lEST-RP-CC00L3-HEPAaiid ULPAFHtere* Institute of Environniental
Sciences and Technology I EST, Mount Prospect, IL, USA, l9'Jo,
3. 1EST-RP-CC07.1-Testing ULPA Filtei?, Institute of Enviroiii^ental
Sciences and Technology lEST, Mount Prosp^'ct, IL, USA,,lg9|.
4. ГОСТ 50766-95 Помещения чистые. Классйфикащй. МетолыН1ттс-
стации. Основные требования.
5. ISO 14698-1 Cleanrooms and associated contiplled jeiWiroiin|en!s -
Biocontamination control - Part 1: General principles a„d meiliods -
Стандарт ИСО 14698-1 Чистые помещения и связанные с Н!!ми
' контролируемые среды. Контроль биозагрязнений. Часть 1\ Обшие
принципы и методы.

Контроль параметров воздуха чистых помещений 319
6. ISO/DIS 14644-3 Cleanrooms and associated controlled environments,
Part 3. Metrology and test methods — Проект стандарта ИСО 14644-3
Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды.
Часть 3. Методы контроля.
7. Правила производства лекарственных средств Европейского
Союза (GMP ЕС), перевод АСИНКОМ, 2003 г., с. 159.
8. Обзор докладов по и системе анализа критических точек риска
(НАССР) на XIII симпозиуме ICCCS в Гааге, сент., 1996,
"Технология чистоты", № 1/97, с. 14-15.
9. ГОСТ Р 51251-99. Фильтры очистки воздуха. Классификация.
Маркировка.
10. Charles Е. Montague, Holger Т. Sommer. Performance Parameters
of Optical Aerosol Particle Counters — Filtration News, November/
December, 1989, Vol. 7, № 6.
11. GuideUnes for selecting an Optical Particle Counter. Application Note,
April, 19, 1991, Met One.
12. Andreas Schmidt-Ott. Basic Concepts in Physical Characterization
of Clean Room Aerosols. Swiss Contamination Control, 3, (1990), Nr.
2a, p. 32-36.

320
Глава 10
АЭРОДИСПЕРСЙЬи C'lGTEMbl
канд. физ.-мат. наук, Государственный технт&:к1Щ
университет атомной энергетики, г. ОбМ
.- . ' 1§.1 Основные свойства аэро^лей
Термин аэрозоли бьш введен У. Гиббсом [1] и в самом о0ше'
определении обозначает взвесь мелких частиц, которая облалае^
рядом следующих особенностей.
i. Важнейшим свойством аэрозольных частиц является сущеапвен-
пость вклада поверхностной энергии ъ обшем энергетическом балансе.
Наиболее ярко этот момент проявляется у капель, само сушесэтюва-
ние капельной формы которых обязано поверхностному натя^!":нию,
2. Свойства частиц определяются их размером, формпй. \\\-
мическим составом и епособностью к образовакию устойчигъ:^ ас-
соииатов. В отличие от молекул, размер которых можетукрупшнься
только в результате химических реакций, увеличение pac-v<cpoB
дисперсных частиц происходит в процессах неупругих механических
столкновений. Ключевым моментом здесь является уменьиенне
поверхностной энергии в результате слияния, а следовательно^) юрс-
ход к энергетически более выгодному состоянию. Принято считать,
что свойством к слиянию (а также к осаждению на граничные
поверхности) частицы начинают обладать, если их размер превышает
-10 - 100 молек5.'лярнььх размеров. Если в качестве характерного размера
молекулы принять боровский радиус, то объединение 100 йс-тскул
будет иметь размер *- Ш'^ж Чаше всего именно это значение 0,001'-w/cw
принимается в качестве нижней границы размера аэрозог^й^ Р~-хняя
граница размера аэрозольной частицы варьируется в широкйхдцюдс-
лах в зависимости от особеннбстей рассматриваемых систем. Иарри-
мер, предел в \Ш мкм можнд выбрать исходя из огран;^1сн'Ий иа
скорость седиментации йодяных капель.[2]. В атмосферных процессах,
происходящих в rpo30;jbix облаках, эта величина возрастает до полей
миллиметра f3|. В задачах движения дисперсных систем крш^(>исм
принадлежности частицвг к классу аэрозолей яатяется способ;фсть
увлекаться движущимся газом. В этом елучае верхний предел та>.же
составляет доли -миллиметра |4].
3; 8 отличие от фазовых состоякий вещества, все аэродисперсцыс
ciicTi'Mbi характеризуются конечным в|;»е1иенсад жиз]аИ OTHOCHTC^bii"

Аэродисперсные системы 321
осаждения на поверхности, седиментации во внешних полях, а также
неустойчивостью вследствие коагуляции. В сравнении с гидрозолями,
для которых существуют мощные механизмы стабилизации,
например, двойной электрический слой, для аэрозолей таких факторов
не существует. Физические и химические свойства одного и того же
вещества в форме массивного образца и тонкодисперсном виде могут
значительно отличаться. Вещество в аэрозольной форме способно
вступать в химические реакции, в которые оно не вступает, находясь
в одном из агрегатных состояний. Например, хорошо известна
способность некоторых порошков металлов и пылей к
самовоспламенению. Мелкие частицы легче спекаются друг с другом вследствие
меньшей упорядоченности структуры по сравнению с массивным
образцом. У мелких частиц меняются также электрофизические и
оптические свойства: поверхностные молекулы вносят значительный
вклад в проводимость, спектры излучения и поглощения.
4. Аэрозоли являются ансамблем взаимодействующих частиц, для
которого существенны коллективные эффекты, например,
коагуляция, рассеяние и поглощение света.
10.2 Классификация и методы генерации аэрозолей
Существуют разные подходы к классификации аэрозолей. В
качестве основного параметра классификации можно выбрать агрегатное
состояние частиц взвеси. По этому признаку дисперсные системы
подразделяются на два вида: твердофазные и жидкофазные взвеси.
В свою очередь аэрозоли с твердыми частицами подразделяются
по способу генерации на пыли и дымы. Среди жвдкокапельных
аэрозолей выделяют туманы. Существуют исторически сложившиеся
отклонения от этой классификации. Так, продукты сгорания табака
называются дымом, хотя на самом деле это жвдкокапельный
аэрозоль. В тоже время, существуют образования, не укладывающиеся
в эту схему. Например, типичная для крупных промышленных
центров аэрозольная система смог является результатом взаимодействия
природных туманов и промышленных выбросов (дымов и пылей).
Если в качестве основного признака классификации выбрать
способ генерации, то все аэродисперсные системы можно разбить на
два класса: конденсационные и диспергированные аэрозоли.
Конденсационное образование аэрозолей происходит в
пересыщенных газах или парах на ядрах (центрах) конденсации. Роль ядер
конденсации могут играть ионы, мелкие пьшинки и отдельные
молекулы. Для создания условий конденсации пара или парогазовой смеси
необходимо охлаждение среды. Этого можно достичь, например,
путем смешения с ж)лодным газом, или посредством адиабатического
расширения пересыщенного пара, причем в последнем случае при

322 Глава J •: I
внезапном расширении потерь тепла не происходит. Типичным при- \
iviepoM" генерации конденсационных аэрозолей в результате смешения I
теплой и холодной смесей является образование облаков на, границе ':
теплого и холодного атмосферного фронтов. Подобным образом i
возникают туманы. Адиабатический способ охлаждения используется |
в устройствах типа камеры Вильсона; ¦
Образование дыма при горении также происходит njrreM i:oii-,^
денсации паров. При высоких температурах в условиях протека|»ия1
химических реакций образуются ядра конденсации. После выхЬда из \
зоны реакции на ядрах идет интенсивная коагуляция и образование
аэрозолей.
_ ¦ Аэрозоли, получаемые диспергированием, имеют, как npajBHjiO,
большиеразь&рЫ по сравнению с конденсационными системами. Й-ло j
в том, что для получения частиц нужно' затрачивать энергивЗ^ на-а
увеличение поверхности, и тем большее количество энергииу 4емJ
меньше требуемый размер аэрозольных частиц. ^|
, .,:Миаевые образования генерируются либо путем механического;!
дробления твердых тел, либо путем распыления порошков — предваг-'|
рительно измельченных твердых веществ. |
Более широк набор методов диспергирования щидшращт При .j
пневматическом-методе _растллещия небольшие количества жчд-j
кости подаются, в вмсоковапориый' газовый поток в форсунке, ^-''ор- |
мирующиеся под действием газового потока струйки, разбиваются \
затем на отдельные, капли. Шщроко^используется также механическсх; -
диспергирование тонких пленок жиМвсти. .В методе дискового
распыления жидкость подается в центр быстро вращающегося диска. 11од
действием центробежных сил жидкость растекается по поверхности!
в виде тонкой пленки, и после срыва с кромки диска образуются!
мелкие жьщкие капли. Например, так получается порошковое-;мол"ко. \
Для распыления жидкости.применяется также ультразвук. 11ье"оэ^1иК- -
трический элемент, источник ультразвука, вызывает сжатие в об-.гмс
и последующий выброс капли через сопло. П.ри этом частота эмпссин ;
капель регулируется частотой ультразвука. Пневматический и ульт5)а- ;
звуковой способы,распыления применяются, например, в совре:%1СН- ¦
ных струйных принтерах с целью создания упорядоченного до гока
чернильных капель размером-- 20 мкм.
-В.элештростттмчесгшм методеЗиспер^щротния капельки пи ту- ^
чаются при истечении жидкости из капилляра', на-который/Подается |
высокое напряжение. Под действием электрического поля-жидкость |
сильно заряжается и ее свободная поверхность становится неустой-i
чивой. относительно любых малых жозмущений^ При умеренных 1
степенях зарядки на мениске торцевого ,среза, капилляра (|юрмйрусгся ,
однах или, несколько етруек, которые^затем,, распадаются на, капли I
(рис, Щ. I), При большой /Степени, зарядкр эмиссия капель ^игожет -;

Аэродисперсные системы 323
происходить непосредственно с мениска. Для жвдких дисперсий нет
устоявшегося термина. Чаще всего для обозначения этих систем
используется термин туман, в англоязычной литературе — спрей (spray).
%^^'^^
Рис. 10.1 Диспергирование жидкости электростатическим методом
на одну (слева) или несколько структур (справа)
10.3 Аэрозоли в атмосфере
По происхождению аэрозоли можно разделить на природные
и антропогенные аэрозоли. Основным показателем аэрозольного
состояния воздушной среды является фоновый уровень взвешенных
в атмосфере частиц. Фоновый уровень определяется географическими
особенностями района Земли и характеризуется локальной
концентрацией, химическим составом и размером частиц взвеси. Измерение
фона производится в отсутствие мощных аэрозольных выбросов как
природных источников (вулканические выбросы, лесные пожары,
песчаные бури), так и антропогенных (хозяйственная деятельность).
Фоновый уровень формируется тремя источниками: аэрозолями
почвенного, морского и растительного происхождения.
Почвенный вклад включает частицы горных пород, почвы, песка
и отличительной чертой их химического состава являются
соединения кремния и алюминия. Размеры этих частиц распределяются
в диапазоне от нескольких микрон до нескольких десятков микрон.
Морская составляющая фона состоит из аэрозолей морской соли.
Эти частицы играют роль ядер конденсации при образовании
дождевых капель. Такие аэрозоли образуются в результате ветрового
взаимодействия с волнами. Возмущение воздухом водной поверхности

324 Главц 10
приводит к отрыву капелек морской воды, которые после испарйгши
жидкости дают взвесь со^ти. Их химический состав характеризу^йся:
наличием соединений натрия, магния, хлора, размер которых*
составляет менее 0,1 мкм.
Рйстительная составляющая фона представляет собой продукты
химического- и фотохимического взаимодействия летучих веществ,
выделяемых растениями, с атмосферными компонентами, (например,
окислами азота, образующимися при фозовых разрадах). Эти частицы
имеют размеры менее 0,1 мкм и определяют аэрозольный фон в,наи-
менее загрязненных областях. Фон содержит также частицй сажи,
яюпадающие в атмосферу в результате лесных пожаров. На фоиокый ¦
уровень могут накладываться такие сезонные колебания, кйх- Tvtac-"
совые выбросы щтпючнойщытщы, ¦¦.:¦¦¦•¦¦¦."
В нижних слоях атмосферы аэрозоли, находиться долго не fioiyr,
поскольку оседают вь4есте,с дождями. В среднем аэрозоли в тропосфере ¦
обновляются в течение месяца.
Влияние на фон могут оказывать вулканические выбросы в :ir-
мосферу, масса которых может быть сравнима с фоном, всей Зс">!-'|и,
Кроме аэрозолей вулканического пепла вулкан выбрасывает бодьш^зс
количество газов, которые после взаимодействия с атмрс^рероч^'
также могут превращаться в конденсированные объекты. Например»,
сернистый газ SO, после растворения и окисления в капелвкйх\лоды
дает серную кислоту. Кроме того, образуются аэрозоли сулглф^щ,
аммония в реакции Н^О^, Последний находится в атмосфере кяяс^
продукт разложения органических веществ,
Антропожнные аэрозоли -разнообразны по химическому .с"ста ну
и размеру-.частйц.';^яее пож)В1даъ1 антропогенных частицтаэЛиср! с-
тика и транспорт в,виде еаяси и золы как результат-сжигани.^ тра'нни.
Зола, являясь негорючей -примесью к топливу, содержит, подти всю
таблицу элементов. Автомобильные выхлопы выбрасыванэт в
атмосферу .иокеичяые-средйй^нш! свии^в.-Аэрозоли металлургических,;
производств содержат окислы металлов, Строительная иц|1устрия'
является источником в основном,алюмосиликатного^и карб01?атиого
состава в виде щменттвй ныли. Наиболее широкий спектрдероза:1Сй
по составу представляет химическая промышленность.
Органическая материя является источником макрвб^^о.-го^ических
аэрозолей,- предстгзлягощих собой, отдельные микроорга?гиз*-1ы, или
капельки йоды, содерзпащие микроорганизмы — бшктерЩ вирусы,
гриб9ч^ сяоры плесеШ. Типичный размер бактерии состаг_т"ет;!1--" '.'•'-"¦
Размер вирусов .заключен в дйапазогз"0,01.-1 /-жм, а сг-ф'в'пЛ'ас.»^^
Ъ~5 мкм, Балггерии-и вирусы, как
правило>,поддержиг":от.;тПтзиедеятельность только при наличии влаги. .Cn-pbi-MorjT переходить в
аэрозольное состояние-с сохранением'всех^функций й-после,вЬlCfc'^'aни^l.
i

Аэродисперсные системы 325
Антропогенные аэрозоли составляют небольшую массовую часть
по сравнению с природной составляющей. Однако локальные
концентрации антропогенных аэрозолей могут доминировать в
индустриальных центрах. На рис. 10.2 приведены характерные диапазоны
размеров различных атмосферных аэрозолей.
адра конденсации
I электрораспыление жидкостей
I смог I I пыльца
туман
I бактерии
0,001 0,01 0,1 1 10 100 мкм
Рис. 10.2 Характерные диапазоны размеров атмосферных аэрозолей
10.4 Форма, размер и концентрация аэрозолей
Аэрозольная частица, как и любое физическое тело,
характеризуется геометрическими размерами. Правильность формы реальных
аэрозолей — редкое исключение. Богатство их форм создает
определенные трудности в описании дисперсных систем в связи с огромным
количеством геометрических факторов, подлежащих учету. Поэтому,
как правило, анализ явлений выполняется на основе упрощающего
предположения о сферичности формы частицы. Согласно этому
предположению, каждой аэрозольной частице сопоставляется
сферическое тело, которое в связи с каким-либо свойством аэрозоля
демонстрирует аналогичное поведение. Правильной формой, близкой
к сферической, обладают жидкокапельные аэрозоли или
получающиеся из них образования после испарения жидкости. Во всех
остальных случаях размер частицы характеризуется средним радиусом
эквивалентной сферы.
Средний кубический радиус определяется радиусом сферы,
равной по о&ьему (массе) мсхоцноп частице. В микроскопных
исследованиях измеряется средний квадратичный (проективный) радиус —
радиус круга, равновеликого площади проекции тела. Седимента-
ционный (стоксовский) радиус:

326 ___^___ Глава fo
— i
эквивалентен радиусу сферы, имеющей ту же скорость осаждения>
V в гравитационном поле, ц -^ вязкость среды, р -^ плотность тела,;
о -^ ускорение свободного падения. Средмий оптический
определяется радиусом сферы, имеющей то же селение рас^
что и исходная частица. Как правило, аэрозольная система содержит-;
частицы разных размеров; Такой ста«стический ансамбль принято-j
характеризовать футиощеи распределега-1Я частиц по размерам, заклю- -¦
ченным в диапазоне \г^.^, г^,_параме1рами которой
являются'средний радиус распределений г и дисперсия о, характеризуюплая
степень полидисперсности системы. Различают дифференциал1.ную'
и интегральную функции распределения, Дифферёшщиаяьиое
распределение f (г, г, s) определяет количество частиц dN, содержащ11>.ся
в диапазоне радиусов [г, r+dr} следующим образом:
,7
dN ~0,г >s) dr. i
ЙштегршАтт (кумулятитт)ратр^дёлешие F(r, г > s) определяет
количество частиц с размерами из диапазона [г^,„, г\.
г
р{г,г,0)= jf{r,r,<j)dr.
Г ¦
Функция F нормируется на общее число частиц системй Щ< i\
; No=F(t;^^^^,r,<7}= lfir,r,(j)dr. ,шл
'^ Дисёерстюпределяегся как среднеквадратичное отклонейие еле-'
дующим образом: л
<т" = Ur-ff f{r,f,o)dr.
Аналогичным образом определяется массовая функщя рас-;
пределения.
Существуют простые методы определения параметров одно-
модальных, симме-фичных функций распределения, да:^:е если
неизвестен их явный ^вид/На ркс. 10.3 приведены rpa§Lim ф>'НЮ1ИЙ
f ш F симметричного распределения с одним максимумрм. Вблизи
точки г^'г функция/имеет вид:,
'к f(r)-f(r)^^f-rir).
2
Тогда дня интегральной функцгш распределения получаем:

Аэродисперсные системы
327
При условии I''/ ~q « '^ и \f2 —r\«f функция F{r) является
линейной и в симметричньк пределах г,, г^ относительно точки г
положение максимума г определяетс^я пересечением ординаты
F = Q,5 с линейно интерполированным участком интегральной
функции распределения. Этот метод точнее, чем непосредственное
определение по гистограмме дифференциальдаго распределения.
/
F '
1.0
0.5
ич
'\^ji^^ b)
-——-^^^"^^ \ \ г
Рис. 10.3 Графики функций / и F симметричного
распределения с одним максимумом
Реальные функции распределения асимметричны, однако
зачастую переход к полулогарифмическ11м {f, Ig г) или билогариф-
мическим {Igf, Ig г) координатам преобразует график распределения
к виду, близкому к симметричному.
Кроме того, такое преобразование трансформирует
полубесконечную область изменения радиусов f>0 во всю числовую ось
[- оо, + <=о] (рис. 10.4).
Это обстоятельство позволяет аппро1^симировать функцию,
изображенную на рис. 10.4, Ь), нормальной (гауссовой) функцией
распределения:
fix)
1_
42п{
'па
-ехр —
(jc —х)
\^ = lgr.
<х< +

328
Рис. 10.4 Функции распределения:
а) реальная; Ь) полулогарифмическая
Для такой функции распределения дисперсию можно оценить
по линейному участку рис. 10.3, Ь) как:
где F'(x) = dF/dx на линейном участке распределения.
Распределение атмосферных частиц по размерам имеет <"-о-
бенности, связанцые с географическим положением местности,
близостью к промышленным центрам. Это распределение подвер;*:енО
суточным и сезонным вариациям. Несмотря на это разнообразие,
типичная атмосферная функцр1я распределения по данным
многочисленных экспериментов имеет тримодапьный вид (рис. 10,5). IliiKl*
распределения расположены в районе ~0,01 мкм, ~0,1 мкм, -Щ) л!КУ!
и связаны, в основном, с происхождением аэрозолей.
N
10 10 1 10 г, ^1 i
Рис. 10.5 Тримодальное распределение атмосферных аэрозолей ;

Аэродисперсные системы 329
Первый пик обязан ядрам конденсации и морским аэрозолям.
Второй пик формируют конденсационные аэрозоли дымов и туманов.
Третий пик имеет преимущественно растительное и почвенно-
пылевое происхождение. Необходимо учитывать, что в конкретных
условиях положение и высота пиков могут варьироваться под
воздействием антропогенной составляющей.
10.5 Фильтрация (методы защиты от аэрозолей)
Методы улавливания аэрозолей основаны на различных
механизмах взаимодействия частиц с газовой средой и осадительными
элементами, среди которых наибольшее распространение получили
инерционное осаждение, осаждение во внешних полях и фильтрация
волокнистыми материалами.
Процесс улавливания {фильтрации} включает фазу осаждения
(захвата) и стадию удержания частиц. Во-первых, частица должна,
по крайней мере, коснуться осадительного электрода в результате
внешнего воздействия (например, инерционные силы,
гравитационные, электрические поля). Во-вторых, частица должна надежно
связаться с осадительной поверхностью с целью предотвращения ее
эмиссии в дальнейшем. Значимость стадии удержания демонстрирует
следующий пример. Частица в электрическом поле, расположенная
вблизи электрода, притягивается к нему под влиянием дипольной
зеркальной и кулоновской сил, действующих на ионы,
сорбированные частицей из газа. С большой вероятностью электрод такую
частицу захватит, однако, в постоянном поле происходит ее
перезарядка, меняется на противоположное направление силы и по
истечении времени, порядка времени релаксации заряда, частица покидает
электрод. По этой причине, вследствие неэффективности
улавливания, в электрофильтрах не используются постоянные поля.
Универсальным источником связывания частицы с
поверхностью является межмолекулярное взаимодействие Ван-дер-Ваальса,
однако, этот механизм эффективен только для малых частиц.
Принято считать, что надежно удерживаются силами Ван-дер-Ваальса
частицы диаметром менее 0,1 мкм. Во всех остальных случаях этот
вопрос требует специального рассмотрения.
Метод инерционного улавливания используется в циклонах
{сухое улавливание) и скрубберах {мокрое улавливание). Осаждение
частиц в них производится центробежной силой закрученного потока
газа в цилиндрической камере устройства. Продуктивность работы
циклона растет с ростом степени закрутки потока. Центробежная сила
эффективно удерживает на стенках крупные частицы микронного
диапазона. Субмикронные аэрозоли вследствие высокой подвижности
легко увлекаются газовым потоком и для их сепарации следует
использовать другие методы.

330
Гмеа
ji
¦ Улавливание аэрозолей силами электрической природы jicy-
шествляе-тся в электрофильтрах, обязательным конструктивныц<.
элементом которых являются коронирующие электроды. Корот-чый^
разряд, как источник ионов, вьшолняет две функции. С-одной стс^оны^
в области короны происходит зарядка частиц, вследствие чего интен!
сифицируется процесс осаждения. С другой стороны, коренный'
разряд меняет электропроводность газовой среды, с повышеиисц
которой снижается интенсивность перезарядки с последующей эл»ис*^
сией'частицы с осадительного электрода. Электрофильтры спос^'5ны^
захватывать объекты любых размеров, однако они неэффективно j^.ер-;
живают проводящие частицы, например, угольную пыль. Еысоко^
концентрированная пьшь плохо проводящих частиц также'1^1ожс-*^
вызывать сбои в работе электрофильтров- Медленное стекание"заряда
привод1-гг к образованию областей объемного заряда у осадительногс^
электрода, ж как Ьледствие, к. "олокиро^ййЖ; tfcimmrsmi, wetsij-mnjib-
ванию исковых разрядов и эмиссир ч^^стиц.
Волокиистыи фшьтругощий магЛе/иал представляет собой слой
моноволокна или "волоконных фрагментов (штапельное волокнО|
с хаотичной укл_адкой в границах слоя-Используются самые
^разнообразные волокнообразующие вешестра- металлы, стекчо, &зальт;
полимеры. Цдя скрепления волокон меЖДУ собой могут-приАплться
связующие агенты. ¦;
¦" -По сравнению со сплошными средами, волокнистые материа»^
имеют очень рыхлую структуру, в Kofopoft волокна располагакугс*
друг от друга на расстояниях,' значительно превышающих-даимсг]^
волокон. Например, в полимерных волскнистых материалах, псА^чае^.
мых методом электростатического фор^«ования {фшыпры Шщрянова)^
доля незанятого волокнами npocrpaHcfBa может достигать 98% в об-:
щем' объеме образца. Пример укчадки полимерных волокон диамсгр*.>М|
~2 мкм на предметное микроскопное с'Гекло приведен на риС; 10.6.
Рис, 10.6 Картина укладки-.полил{еЩь1х врлокон диамет-^ ;
ром ~ 2 AtKM на микроскопное стекло -|

Аэродисперсные системы 331
Рыхлость структуры материала с малым аэродинамическим
сопротивлением обеспечивает высокую производительность
прокачивания дисперсной среды через фильтр. С другой стороны, малость
размеров частицы по сравнению с расстоянием между волокнами
требует привлечения механизмов осаждения на волокна,
отличающихся от тривиального ситового задержания в отверстиях. В этом смысле
фильтрация кардинально отличается от просеивания через систему
калиброванных отверстий (например, мембрану), не пропускающих
частицы, размер которых превышает размер отверстия.
Вероятность улавливания частиц фильтром базируется на
предположении, что при движении в объеме фильтра в результате
многочисленных случайных изменений траектории частица коснется
волокна и, после включения какого-либо механизма удержания,
зафиксируется на осадительной поверхности.
Основными параметрами, характеризующими фильтроматериал,
являются сопротивление фильтра, определяемое как перепад
давления ЛР до и после фильтра, и коэффициент захвата у^.
Эффективность осаждения частиц волокнистым слоем площадью
.S", толщиной dx в однородном потоке фильтруемого воздуха
рассчитывается по коэффициенту захвата у^ изолированного волокна.
Последний определяется в идеализированных условиях потока с
линейной скоростью V, ортогонального оси цилиндрического волокна
радиуса /^ . Предполагается, что из потока осаждаются все частицы
слоя шириной 2у (рис. 10.7, а) и, определяя коэффициент захвата
как отношение толщины 2у к размеру продольной проекции
цилиндра, имеем:
2у
Ге =
Средняя скорость воздуха в фильтрующем слое равна:
где у9 — плотность упаковки волокон, которая равна отношению
объема волокон к общему объему слоя. Длина волокон,
содержащихся в слое:
к г^
Тогда для объема отфильтрованного воздуха:
bD. = 2yV^~Sdx,
It г J

332 Глава^
а количество осажденных частиц с концентрацией п составляв
dN = n2yV-^Sdx.
к rj
Поступающее в слой количество частиц равно:
Из последних двух соотношений в пересчете на концент{й|Й
имеем:
dn_ 2уУР ^^^ 2^, ^
После интегрирования получаем:
у^ 2Preh
{1-Р}гп
'/
где h — полная толщина слоя.
Отношение:
По
называется коэффициентом проскока фильтра.
Эффективность фильтрации:
п
Эта величина характеризует эффективность осаждения чайта
в волокнистом слое. Из выражения для у видно, что более э4;"|)ективио
осуществляется осг1ждение фильтрами с более тонкими волокнами.
Механизмы фильтрации связывают с осаждением частиц на
отдельные волокна при различных режимах течения дирперрной среды.
Во всех теориях фильтрации предполагается ламинарнорть обтекат1ИЯ
волокна воздухом, т.е. малость числа Рейнольдса:
Vvf V
V
где V — характерная скорость потока, v — кинематическая
вязкость воздуха. Поскольку при нормальных условиях вязкость
воздуха и = 0,1 смУс, то в реальных фильтрах это условие выполклетсм

Аэродисперсные системы 333
всегда. В задачах гидродинамики безразмерное число Re играет
важную роль масштабного множителя, подразумевающего подобие
течений, соответствующих одинаковым числам Рейнольдса. При
малых Re < I обтекание тел носит ламинарный характер — частицы
жидкости движутся вдоль гладких линий тока, причем для
симметричных тел и картина обтекания симметрична.
В области 1 < /?е < 30 симметричность течения нарушается
и в следе за телом появляются вихревые области, однако
регулярность течения сохраняется. Принято считать, что, начиная с величин
Re > 30 течение становится турбулентным: жидкие частицы в потоке
движутся хаотично.
В зависимости от особенностей поведения частиц в потоке
различают следующие механизмы:
Зацепление характерно для относительно легких частиц, которые
полностью увлекаются воздушным потоком. В этом случае частица
движется по линии тока, и величина предельного прицельного
параметра у определяется радиусом частицы в точке касанрш (рис. 10.7, а).
Инерционное осаждение реализуется для крупных частиц,
у которых движение в меньшей степени обусловлено конвективным
сносом среды. Траектория такой массивной частицы более
прямолинейна (рис. 10.7, Ь).
Диффузионное осаждение доминирует при фильтрации сред,
содержащих очень мелкие частицы. Такие частицы, перемещение
которых определяется преимущественно броуновским движением,
чрезвычайно подвижны. Экспериментальные данные
свидетельствуют, что для частиц радиусом менее 0,1 мкм очень велика
вероятность попадания на волокно в результате хаотического блуждания
в объеме фильтра (рис. 10.7, с). Кроме этого, в отличие от зацепления
и инерции, для броуновских частиц существует мощный механизм
удержания на осадительной поверхности — силы Ван-дер-Ваальса.
а) Ь)
Рис. 10.7 Механизмы удержания частиц: а) зацепление; Ь)
инерционное осаждение; с) диффузионное осаждение
Поле скоростей обтекания круглого цилиндра в поперечном
однородном потоке скорости ?„ при малых Re, дается решением Лэмба [7]:

334
Глава 4
r^ Ay
c =
=c
r
1-
v
V^o
2 \
-4r + 2ln~
)
COS0,
sine.
1
(10.
2(2-ln-/?e)
Здесь r, в — цилиндрические координаты с центром на
цилиндра, угол в отсчитывается от направления вектора скорости 1
Зацепление
Вклад механизма зацепления определяется следующим обра
Поскольку частицы строго следуют линиям тока, то преде!
траектория сферической частицы будет касаться цилиндра в веря
точке (рис. 10.7, а). Все частицы с траекториями внутри промел
ограниченного предельными траекториями по обе стороны!
цилиндра, достригают поверхности волокна. Вычисляя расход газа i
предельными траекториями, имеем:
'¦/+'> ( \ V 1 I
(2 = 2 J уЛг,в^—Ыг = 2СгЛ2{^+К)Ь\(^ + К)+ (l + /?) ,|
где ^~^p^^f ¦ Поскольку расход на волокно определяется пло1
проекции поверхности цилиндра 2?дГу ^ то для коэффицив]
захвата волокна имеем:
Те = -Г-^ ч 2(1 + R)ln(l + r)+ —— (i + /г)
'' 2(2-ln/?e)[ ^ ^ ^ ^ 1 + к ^ ^J
(It
Функция Yg очень слабо зависит от V^ и является раст
функцией от R. Таким образом, коэффициент захвата механ»
зацепления увеличивается с ростом г , падает с ростом /у и не за!
сит от скорости потока воздуха.
Инерция
В соответствии с инерционным механизмом, увлекаемая
частица вследствие инертности отклоняется от линий тока.'.

Аэродисперсные системы 335
описания этого эффекта используется стоксовское приближение
движения сферы в вязкой среде, справедливое при Rep=Vr^/v <1.
Приравнивая силу инерции частицы массой т гидродинамической
силе сопротивления, имеем следующие уравнения в проекциях
скорости V=(V, V)={U, V):
т~ = {и^-и)бпцг^, (10.3)
т ~ = (y^-V)6niir^, (10.4)
где /и — динамическая вязкость воздуха, Ug (х,у), Vg (х,у) —
компоненты поля скоростей газа, обтекающего цилиндр. В этих уравнениях
сила сопротивления определяется относительной скоростью частицы.
В общем случае траектория частицы численно рассчитывается по
соотношениям (10.3) и (10.4). Качественное рассмотрение можно
провести с помощью следующих допущений. Поскольку картина
течения резко меняется вблизи цилиндра, то предполагаем, что
скорость частицы U ~ Uq мало меняется вплоть до волокна, а у —
составляющая скорости, появляется только вблизи цилиндра. Тогда
из уравнения (10.4), имеющего вид:
3
dV Vq-V 4nxr
at т т
где т = 2ррГр /9iJ., Pp— плотность частицы, получим:
V = Vo(l-e-"'').
Отсюда находим траекторию частицы в параметрическом виде:
X^XQ+Ugt, (10.5)
.2
y = yo-Vot + Vo{t + Te~"')^yo+aUo— ¦ (10.6)
В последнем соотношении предполагается, что при обтекании
Vq ~аи^. Поскольку по предположению существенные изменения
траектории происходят вблизи поверхности волокна, то проведено
разложение экспоненты. Частица, расположенная вблизи волокна,
до контакта с поверхностью проходит расстояние Ах ~ г^. Полагая,
что для гфедельной траектории частица касается цилиндра в верхней
точке y = rf, из (10.5) и (10.6) имеем:

336 Глава -КШ
9цг/
rf = уо+а f— ¦
Тогда коэффициент захвата инерционного механизма равен:
Разумеется, это качественное рассмотрение справедливо,
инерционный параметр
К= Hrf/.pprlUo«l
Из (10.7) находим, что инерционный коэффициент захват
растет с увеличением скорости и радиуса частицы, и падает с увел^
чением радиуса волокон.
Диффузия
Очень мелкие частицы при столкновении с молекулами возду|
резко меняют направление своего движения, в результате траекторц
частицы представляет собой ломаную линию. Движение таких объе|||
тов удобно описывать статистическими или вероятностными методазки)
Распределение частиц в пространстве и времени можно характере
зовать концентрацией. Эволюция системы частиц под влияни
диффузии приводит к выравниванию концентрации по объему
причем, чем длительнее промежуток времени наблюдения, тем выш1
вероятность обнаружить частицу в окрестности любой точки объема
в частности, границы или осадительной поверхности.
В f6] рассмотрен процесс диффузии из узкого пристенного ащ
воздуха, обтекающего волокно. Малость слоя обтекания означав?
малость прицельного параметра у по сравнению с г^, а следовательно
малые коэффициенты захвата. Вычисление диффузионного потов!
на волокно в режиме лэмбовского поперечного обтекания дает дифн
фузионный коэффициент захвата:
(10.8)
Г D '"'
у„ = const
[Vorf
причем диффузионное число Пекле:
D
Здесь Vq — скорость однородного потока воздуха вдали от волокнВ)
D — коэффициент диффузии частицы.

Аэродисперсные системы
337
Движение отдельной частицы можно описать вероятностными
методами. Вероятность смещения броуновской частицы из точки х
на расстояние Дх за время t, описывается нормальной плотностью
распределения:
2^nDt
е '^'^х.
Тогда плотность вероятности осаждения частицы на плоскость,
расположенную на расстоянии Хд , равна [7]:
W
{x,t)=
2ylnDt
4Dt
4Dt
Наличие второго слагаемого вызвано условием захвата
w{x = 0,t) = 0 на плоскости х=0.
Вероятность захвата частицы плоскостью за время t определяется
диффузионным потоком:
rdw,
•' дх я •'
где 1] = Xq / 2л]Dt. Исходя из этого соотношения, оценим
вероятность захвата частицы, набегающей на волокно с максимальным
прицельным параметром у ~г^. Полагая, что Хд~к.к пролетное время
t« 2r^/Vg, находим г} ={rVQl 8Dy ¦ В случае доминирования
диффузии, т.е. Ре«1, находим для диффузионного коэффициента захвата:
'rfVo
(10.9)
^' ^ \2nD
Коэффициент диффузии:
обратно пропорционален радиусу частицы. Здесь к — постоянная Болъ-
цмана, Ги /И — температура и динамическая вязкость. Формулы (10.8)
и (10.9) при малой и большой эффективности осаждения дают
аналогичное качественное поведение диффузионного коэффициента
захвата: эффективность растет с уменьшением размера частиц,
радиуса волокон и скорости фильтрации.

338
Глава J
На рис. 10.8 приведены качественные зависимости коэффициещ
та захвата от радиуса частицы, скорости фршьтрации и радиуса щ
локна по фумщиям (10.2), (10.7), (10.8) и (10.9). Пунктиром изобра
жена результирующая кривая вклада всех трех механизмов осажденщ
Видно, что эти результирующие кривые имеют минимум.
Это означает, в частности, что для каждого фильтра существую
частицы, фильтруемые с наименьшей эффективностью, размер ш
торых соответствует минимуму кривой (рис. 10.8, а). Такие частищ
называются наиболее проникающими частицами. Аналогичным обр|
зом кривая (рис. 10.8, Ь) и кривая (рис. 10.8, с) показывают, что Щ
каждого размера частицы существуют самые неэффективные услов||
фильтрации по скорости и радиусу волокон.
Ь)
Рис. 10.8 Зависимости коэффициента захвата от: а) радиуса части
цы Гр; Ь) скорости фильтрации У^; с) радиуса волокна г^
Сопротивление фильтра
Для вычисления сопротивления используется два равноценны
подхода. Применение закона Дарси АР = kjlhV, описывающей
перепад давления в пористой среде к волокнистым фильтрам, при
водит к зависимостям, полученным на основе расчета лобов<щ
сопротивления волокна. В соответствии с результатами задач
лэмбовского обтекания, сопротивление отдельного волокна (сила и
единицу площади, отнесенная на единицу длины) равно:
/ =
Ал nV
2-\nRe
Учрггывая, что скорость в объеме фильтра больще исходной
и пересчитывая силу сопротивления на длину волокон всего фильтра
имеем для сопротивления фильтра:
АР-.
An ц Ур/З h
{l-lnReXl-P) п Tf
Из выражения (10.2, 10.7-10.9) для / видно, что чем тоньый
волокно, тем эффективнее фильтрация. С другой стороны, с утонЬ|

Аэродисперсные системы 339
шением волокна растет сопротивление фильтра, а следовательно,
и энергозатраты на фильтрацию. Режимы фильтрации: зацепления,
инерции, диффузии доминируют при малости чисел Рейнольдса Re,
инерционного К и Пекле Ре соответственно.
10.6 Методы определения характеристик аэрозолей
Важнейшими параметрами аэродисперсной системы являются
счетная или массовая функция распределения, форма частиц,
оптические и аэродисперсные свойства. Шкала размеров аэрозолей
охватывает диапазон от надмолекулярного 10'л< до миллиметрового
масштаба 10"^ м. Исследование свойств аэрозолей проводится как
прямыми, так и косвенными методами наблюдения.
В явном способе анализируется статический образ частицы с
известным масштабом. Основными инструментами исследования здесь
являются электронная и оптическая микроскопия, которые
покрывают почти весь диапазон размеров аэрозолей, и которые являются
единственным источником информации о форме частиц. На рис. 10.9
приведена фотография (с электронного микроскопа) частиц
хлористого натрия, образовавшихся после высыхания солевого раствора [2].
шЧ1^Щ
"¦кЛ. t/V
р^ 1
шшш^
Щ^ ,l,itiiif>vL-
*%^-J--::
ж
¦'^^^'. ¦¦
vf
Рис. 10.9 Фотография частицы хлористого натрия
К сожалению, прямые методы измерения имеют дело со
статическими объектами, отбор которых, зачастую, проводится по
принципу "что попадет на предметный стол".
Более представительный анализ состояния аэрозольной системы
дает динамическое исследование, которое вьшолняется, как правило,
неявными методами установления размера частицы. В этом случае
функция распределения определяется на основе заранее известной
и откалиброванной связи радиуса с измеряемой характеристической
степенью ослабления или рассеяния света, скоростью, подвижностью,
массой, зарядом.

340 ' ' ' ' Глав- '"i
Оптические- методы исследования используются как в режиме
анализа состояния ансамбля частиц, так и в режиме регистрации
(счета) отдельных частиц.
Концентрация аэродисперсной системы измеряется фттгометрамш
аэрошлей, в которых используется связь концентрации с йнтенсь-в-
ностью светорассеяния. Этот метод применяется, когда известна фулк-
ция распредеиения, как правило, монодисперсная и фотометр заранее
калибруется по концентрации для исследуемого размера частиц»
''Оптышеше'дтскрегкныё счештики регМстрируют индивидуа]1>.ио
все частицы исследуемого объема. Принцип работы этих уетрс-петв
основан на связи радиуса частицы с интенсивностью рассеянного
света. В кйчестве источника оптического излучения может исеоль-
зоваться сфокусированный свет лампы накаливания или
монохроматический свет лазера. Принципиальная схема регистрации частиц
приведена на рис. 10.10:';'¦¦у-,'''"'¦" '^ V-'
аэрозоль
:/:}':!-i'': ИСТОЧНИК света фотоприемник
-^ ш
"С
Рис. 10.10 Принципиальная схема регистрации частиц оптичрсКИЖ
счетчиком
В узкий пучок сврта из пробоотборного объема подается bo!I'a
через тонкий капилляр так, чтобы в световой пучок попадшхо не
более одной частицы. Измеряемая интенсивность рассеянного смега
измеряется под углом 6 к направлению падения пучка. Распределение
по размерам определяется из гистограммы амплит}''д^ импульсов
с помощью калибровочной кривой, связывающий амплитуду'импуль-
сов с размером частицы^ Измеряемая .интенсивность является
функцией не только радиуса частиц, но и поглощающих свойств'мате г.»:.1ла
частицы. Наличие даже слабого^ поглошейия, особенно npvf:r^l^^"-Mf
может приводить к значительному искажению результатов в согни
процентов [8, 9]. Поэтому для выполнения измерений. необхоя'1\<!*
априорная информация о диапазоне размеров частиц и их составе^ \Ло
этим показателям предпочтительными ябляются следующие^^метолы:

Аэродисперсные системы 341
1. Регистрация малоуглового {в = 0) рассеянного света, если
неизвестен состав частиц, но имеются данные о диапазоне размеров
аэрозолей. При рассеянии вперед дифракционный вклад в
интенсивность пропорционален плош;ади поперечного сечения частицы и не
зависит от ее формы и показателя преломления.
2. Регистрация импульсов в произвольных направлениях
рассеяния, если известен состав аэрозоля. Как правило, используются
углы в ~ 90° с целью снижения засветки фотоприемника.
3. Регистрация рассеянного излучения в большие телесные углы
(в переднюю, заднюю полусферу, или в 4я), если форма частиц
произвольна.
Регистрация частиц времяпролетными счетчиками основана на
использовании связи инерционных свойств аэрозолей с их радиусом.
Эти счетчики измеряют время нахождения движущейся частицы
в световом поле заданного размера или время нахождения частицы
между двумя световыми пучками, перпендикулярными направлению
движения частицы. В соответствии с выделенной характеристикой,
определяюшей инертность частицы (подвижность в диффузионных
процессах, массы при гравитационной седиментации, заряд при
движении в электрическом поле) проводится калибровка прибора по
размерам частиц. В итоге, радиус частицы определяется по
калибровочным соотношениям (кривым) и измеренному времени пролета.
Счетчики ядер конденсации предназначены для регистрации очень
малых частиц. В рабочих помешениях наибольшее количество пылинок
с концентрацией = 10 '-10" смг^ имеет радиус < 0,05 мкм, величина
которого лежит за пределами нижнего предела чувствительности
оптических приборов светорассеяния. Концентрация таких частиц
определяется косвенно, путем укрупнения в среде пересыщенного
пара с последуюшей регистрацией оптическими методами. Этот
метод допускает также определение функции распределения частиц
по размерам, если предварительно провести разделение
аэродисперсной системы с помощью диффузионных или электрических
классификаторов. В частности, в электрическом классификаторе сначала
проводится зарядка ядер, и затем удаление из обьема в
электрическом поле конденсатора всех наиболее подвижных частиц при данном
напряжении. Таким образом, измеряется концентрация прошедших
через конденсатор частиц при различных напряжениях, а в результате
определяется интегральная функция распределения.
Во всех оптических методах регистрации частиц предварительно
проводится калибровка прибора, т.е. установление зависимости
амплитуды сигнала в фотоприемнике от радиуса частицы. При
калибровке необходимо учитывать следующие основные аппаратурные
погрешности.

342 ' '' ' ' Qia
При анашизе монодисперсных аэрозолей следует npi
внимание разброс размеров реальных частиц и, вследствие
размытие пика регистрируемого сигнала. Если част^ша попадаех.в \ki
освещенную область щчщ то она регистрируется как объекг-f''-iu
размера. Сигнш! gi двух частиц, одновременно находящихся в
освещенном объеме, регистрируется как сигнал сэтг одной дастщ
большего ^ размера. В результате, положение пт*тса в калиб-%очной^
зависимости может смещаться как в сторону меньших, TftK;'*!! боль-ii
ШИХ радиусов частицы. ¦ .¦ ' :--•>:";¦-;-Л:-;-.- I
Искажение,результатов вызывает также ухудшение отношения'!
сигнал/шум вследствие молекулярного рассеяния в счетном дбьемс. 4
Существенное влияние на результаты калибровки рказывают"!
физические свойства частиц: летучесть аэрозольного материала,^
вариации коэффициента преломления. 1
Лгюратзфж-к «ля»е. IS
1. Gibbs W. Clouds and smoke. N.Y., Blakiston, 1924.
2. Грин. X., Лейн В. Аэрозоли — пьши, дымы, туманы. Д.,- Хи'мия,
1969, с. 428.
3. Фукс А. Н. Механика аэрозолей. Изд. АН СССР, 1955.
4. Петрянов ¦- Соколов И. В., Сутугин А. Г. Аэрозоли. jM>, 1!л\'ка;'
1^9, с. 144.
5'. ^ Высокоэффективная очистка воздуха. Под ред. П, Уайта;»С1,Смита;|
М., Атомиздат, 1967, с. 311. I
6. Натансон Г. Л. Диффузионное осаждение аэрозолей на о^текаомом,-
цилиндре при малых коэффициентах захвата. ДАБ CCCR-' W^?.;
т. 112. № 1,с. 100- т.
1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика* М., Наука, !,9К?, 736
8. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми
частицами. М., Мир, 198^, с. 662.
9. Беляев С, П„ Никифорова Н. К., Смирнов В, В., Щелчкг-з Г. Иг
¦ - Оптико-алектронные методы изучения^аэрозолей. М^^ З^хщгоиз-:
^^'дат, 1981, с. 232. , ,^. . ,., .

343
Глава 11
ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА
И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Д-р Б. Люнгквист
Д-р Б. Рейнмюллеру
Kungl Tekniska Hiigskolan, КТН,
Стокгольм, Швеция
11.1 Следы, вихревые дорожки и вихревые улицы
Движение тела и жидкости относительно друг друга —
распространенное явление. Однако на практике оно обычно носит сложный
характер. Причем сложность течения потока может быть не связана
с геометрической сложностью объекта. В связи с этим обычно
приводится описание случаев, имеющих простой в геометрическом плане
характер, поскольку они изучались во многих работах. Для того,
чтобы оценить более сложную зависимость, ниже рассматривается
обтекание цилиндра однородным потоком.
Изучение картины обтекания цилиндра потоком основано
преимущественно на экспериментальных данньгх. При числе Рейнольдса
менее 1 поток до и после цилиндра симметричен. При увеличении
числа Рейнольдса симметрия картины до цилиндра/после цилиндра
нарушается.
Когда число Рейнольдса превышает 4, жидкость сначала
обтекает цилиндр по поверхности и начинает удаляться от него еще до
достижения задней кромки (задней точки симметрии).
В результате за цилиндром существуют две "присоединенные
вихревые зоны", в которых жидкость непрерывно циркулирует, не
перемещаясь дальше по направлению потока.
Это зоны становятся больше по мере увеличения числа Рейнольдса.
Когда число Рейнольдса приближается к 40, то эти зоны становятся
в 2-3 раза больше диаметра цилиндра.
При дальнейшем росте числа Рейнольдса особенности потока
после цилиндра становятся еще более удивительными. При числе
Рейнольдса более 40 поток в вихревых зонах становится нестабильным.
Эта нестабильность приводит к появлению, так называемой, улицы
Кармана, показанной схематически на рис. 11.1.

344 Глава 11
О
? ? ?
t> 3 3
Рис. 11.1 Относительное расположение вихрей в вихревой
дорожке Кармана
Появляется два ряда концентрированных зон с быстро
вращающейся жидкостью с каждой стороны тени. Все вихри на одной
стороне вращаются в одном направлении, на другой стороне — в про^
тивоположном направлении.
Весь поток вихрей движется со скоростью меньщей, чет
скорость свободного потока v^ (рис. 11.1). Если, с другой стороны;
представить себе движение цилиндра в неподвижной жидкост1Г^
то вихри будут медленно следовать за цилиндром. '
Согласно данным Шлихтинга (1979) [16] регулярная дорожка Кар'
мана наблюдается только при значениях числа Рейнольдса от 6(1
до 5000. Частота, с которой вихри отделяются от вихревой улищ!
Кармана после цилиндра, описывается для приведенного выше
диапазона значений при помощи числа Струхала. Число Струхала нзА
ходится в нелинейной зависимости от числа Рейнольдса. При бол^1
щих значениях числа Рейнольдса (> 500) число Струхала становится
приблизительно неизменным и равным примерно 0,21. ;i
В целом, при малых значениях числа Рейнолвдса след ламинарен,
но по мере увеличения числа Рейнольдса сначала возникают очеШ
устойчивые вихревые дорожки называемые дорожками Кармана. ИЩ
дальнейщем увеличении числа Рейнольдса вихреобразование
становится нерегулярным, а течение турбулентным.
Термин турбулентность означает возникновение чрезвьиайно
нерегулярных пульсаций (флуктуации) скорости. В приведенном
примере турбулентность ограничивается длинной узкой областью следа
за цилиндром.
На рис. 11.2 показаны основные, качественные особенности
картины обтекания цилиндра.

Движение воздуха и распространение загрязнений
345
Рис. 11.2 Обтекание кругового цилиндра (данные о значениях числа
Рейнольдса (Re) от Курла и Дэвиса (1968) [3], Шлихтинга (1979)
[16] и Тритгона (1998) [17])
a) Re < I. Симметричный поток;
b) 4 < Re < 40. Две симметрично расположенные
присоединенные вихревые зоны;
c) 60 < Re < 5000. Вихревая дорожка Кармана;
d) 10^ < Re < 10^ Турбулентный след (докритическое течение);
¦ е) Re > 10^ Пограничный слой у поверхности цилиндра
становится турбулентным (закритическое течение).
При помощи методов визуализаций было также показано, что
в теневых зонах, образуемых людьми и различными предметами, могут
накапливаться загрязнения, вьщеленные в зоне тени,
характеризующейся прикрепленными вихревыми зонами, вызывающим обратное
движение воздуха возле препятствия. Из этого следует, что
неизбежные движения людей, работающих в контролируемых зонах,
приводят к появлению вихрей и неустойчивостей течения воздуха,
что приводит к распространению загрязнений на рабочем месте.
Существует два типа вихрей, образуемых персоналом. Первый —
это относительно устойчивые и стационарные следы, создаваемые
телом. Ко второму типу относятся неустойчивые нестационарные
вихри, появляющиеся вследствие движений тела. Поэтому движения
рук и кистей рук играют исключительно важную роль. При помощи
методов визуализации можно показать, что эти типы вихрей могут
свести к нулю положительный эффект от систем вентиляции.

346 ^^. ¦...¦<.1т,|Л%:" J: л •:.¦ - ., ГлаваЩщ
см. Люнгквист (1979, 1987) [9, 10], Флинн и Люнгквист (1995)Ул|
и Люнгквист и Рейнмюллер (1991, 1993, 1997) [12, 13, 14].
Ким и Флинн, (1991) [8| привели экспериментальные данные,
полученные-методами термоанемометра и визуализации и прелпо-'
дожили, что поток воздуха вокруг человека, помешенного в олио-;
ролный свободный поток, имеет трехмерную природу.. Над уролм^М'
груди важную роль играет эффект с?иыва вниз. От груди до лбктей1
имеет место комбинация смыва вихреобразования, а от тачиз'' до'
бедра доминирует вихреобразование. В этой зоне каждый вихрьgrae-i^
ляетсй вниз с безразмерной Частотой (число Струхала), равной 0,19.1
Средняя площадь вихря составляет 0,7 площади круга с диаметром,-:
равным ширине манекена, использовавшегося в эксперименте, ;
Вблизи тела имеет место когерентный вертикальный поток: -в верх-.:
ней части (выше бедра), где поток в среднем направлен вверх'и:шг/К-^
няя часть, где поток в среднем направлен вниз. В дополнение к,этому.'
граница зоны обратного течения достигает удвоенного знанёиия,
ширины оператора по направдению вниз. Таким образом, загрязнения,-¦
исходящие от рук, вовлекаются в ре-циркулируюший поток edaAj-xa.
Результаты, патученные Кимом и Флинном (1991) f8|, п^ойгеают
новый свет на возмущения noroia воздуха вокруг человека,
находящегося в однонаправленном потоке. Форма тела и конвекционные-.
потоки вокруг него могут также влият1> на состояние-воздушной .(;релы.'
Согласно Кларку и Эдхольму (1985) [2], изучавшим
естественный конвекционный пограничный слой вдоль тела человека,,
максимальная скорость воздуха вверх в зоне лица стоящего человека,
состаш1яет 0,3-0,5 м/с, а лежащего — примерно 0,05 м/с. Для cTmiuerof
человека скорость воздуха в области лица складывается из скорости!
и толщины потежов вокруг тела человека во весь |юсг. Напротив, когда-;
человек лежит, то окружающий его Поток медленнее и тоньше, чем^
для стоящего человека. Это соответствует-ирезультатэм Мундта! J 996)';
[151, показавшему в опытах по вентиляции-с потоками замеь'Ы. что--,'
скорость вертикального потока воздуха вокруг теплого -манекена
достигает 0,3 м/с. ¦;
Структура потока воздуха' за челове'ком, пол1ещеннь1Л в .одт«>*|
направленный поток воздуха,, показана- на рис. 11.3, на котрроМ';
видны конвекционные потоки и следы. ]
'\
¦'S
11,2 Тидм«шме сиувщщи в чистых зошшж . |
В установках с вертикальным>однонапракяенным потоком »роз-:.
духа боковые стенки обычнодолностыо или частично открыты. В,длин-:
ных установдах с проемами одинакового размера с обеих стор<'1'_

Движение воздуха и распространение загрязнений
347
I
Рис. 11.3 Характер потока воздуха
за человеком
поток можно
рассматривать как двумерный. Если
предположить, что поток
не турбулентный, то
может быть найдено точное
решение уравнения Навье-
Стокса. Впервые решение
было дано в диссертации
Хименца (1911) [6].
Для этого потока
характерно наличие
застойной зоны у рабочей
поверхности в середине
установки. Более того,
пограничный слой
пропорционален квадратному
корню из кинематической вязкости и его толш,ина не изменяется
по длине рабочей поверхности. В действительности, застойная область
часто приподнята над поверхностью. Ее высота и внешний вид могут
изменяться как показано
на рис. 11.4.
В области застоя
движение воздуха нерегулярно
и могут возникать вихри.
Из этого следует, что риск
накопления загрязнений
в области стагнации вьш1е,
чем в зоне
однонаправленного потока.
Люнгквист и др. (1990)
[11] изучали структуру
потока под планкой
шириной 30 мм, разделяю-
шей фильтры, в установке
с вертикальным
однонаправленным потоком
воздуха. Поток имеет
выраженную турбулентную зону
с вихревой дорожкой и двумя вихрями, вращающимися в
противоположных направлениях вблизи рабочей поверхности.
Это явление бьшо изучено при помощи визуализации
изотермическим дымом (рис. 11.5) и записано на видеокамеру.
Наблюдаемая картина показана схематически на рис. 11.6.
Область '{„^'"^^
застоя
I / / / /
Рис. 11.4 Пример области застоя в уста'
новке с вертикальным однонаправленным
потоком воздуха

348
Глава I!
^
щм,щуМШ^ щш::-/л
Вихревая
дорожку
Вихри,
вращающиеся в
Г!рОТНВ0!ЮЛОЖНЬГХ
направлениях
Область
застоя
Рис. 11.5 Визуализация
дымом вихрей у рабочей
поверхности в установке с
вертикальным
однонаправленным потоком воздуха
Рис. II.6 Наблюдаемая фор";!
потока под планкой в установке с йер-
тикальным однонаправленным
потоком воздуха (вид с длинной стороны)
В работе Акабайши и др. (1986) |11 изучено помещение с верттт-
кальным однонаправленным потоком воздуха при помощи лазер"с>й'
световой визуализадионной системы и установлено, что
турбулентность, вызванная препятствиями в потолке, распространяется до пола.
Когда оборудование бьшо размешено внутри турбулентного -рледа от
препятствия на потолке, то устойчивая вихревая зона,над
горизонтальной верхней поверхншгтью оборудования ртала.намното больше
и характеризовалась ярко выраженной турбулентностью.
Небольшие предметы или руки оператора являются
препятствиями, которые' могут создавать вихревые зоны, сводящие на нет
эффект однонаправленного потока воздуха. Если такой прел мет,
например, флакон, поместить возле проема установки, то
«окружающий воздаос, будет поступать ib'чистую зону, внутри установки. ,Длпн л
зоны обратного течения (воздуха) может составлять 2-3 диаметра
флакона-и может вдвое превышать это значение, если ф,г|акрн
расположен непосредственно возле боковой'стенки.
I
Другие типичные ситуации в установках с однонаправленны'лт
потоком воздуха, изу^^шиные при nof-юши визуализации дымол»,
показаны на рис. 11.7-1 ЫО.

Движение воздуха и распространение загрязнений
349
Рис. 11.7 Невозмущенное распространение дыма в установке
с вертикальным однонаправленным потоком воздуха
Рис. 11.8 Распространение дыма в зоне установки укупори-
вания пробками с вертикальным однонаправленным потоком
воздуха (той же, что и на рис. 11.7)

350
Глава li
Рис. 11.9 Распространение дыма за оборудованием в установке
с горизонтальным однонаправленным потоком воздуха
Рис. 11.10 Распространение дыма в установке с
горизонтальным однонаправленным потоком воздуха, когда руки
оператора находятся в движении

Движение воздуха и распространение загрязнений
351
11.3 Типичные ситуации в чистых помещениях
Чистые помещения с однонаправленным потоком воздуха
аналогичны чистым зонам, поскольку потоки воздуха как в чистых
помещения, так и в чистых зонах, находящихся в оснащенных
состояниях, имеют одинаковую форму. Однако движения людей,
перемещения материалов и продукта этот определенный характер потоков
нарушаются. Размеры вихревых зон и турбулентность зависят от
скорости движения воздуха и турбулентности. Очень трудно предсказать
характер потоков воздуха во время выполнения работы, если
отсутствуют физические барьеры, которые разделяют людей и движущиеся
предметы от защищаемой зоны. Таким образом, трудно оценить
и свести к минимуму потенциальный риск загрязнения.
Считается, что чистые помещения с вертикальным потоком
воздуха более подходят для больших зон, а чистые помещения с
горизонтальным Потоком — для малых зон с хорошо определенными
простыми процессами. Однонаправленный поток воздуха иногда
используется в установках взвешивания и зонах распределения, где
нужно защищать как персонал, так и продукт. В этих случаях важно
оценить эффективность защиты в условиях эксплуатации.
Чистые помещения с неоднонаправленным потоком могут иметь
турбулентный или смешанный типы потоков воздуха (рис. 11.11).
Чистые помещения
ж ^fc.
ж "*.
Ў Ў Y
п
ч
с неоднонаправленным
потоком и турбулентным
смешиванием воздуха
используются в
фармацевтической
промышленности, например, при
очистке продуктов,
полученных из культуры
клеток (закрытые
системы), выполнении
финишных операций со
стерильным балкпродук-
том (закрытые системы),
приготовлении и сме-
ышвании лекарственных
препаратов, в комнатах
переодевания. Такие
зоны в эксплуатируемом
состоянии должны иметь класс чистоты 6 ИСО или 7 ИСО по
частицам с размерами равными или больышми 0,5 мкм и 5,0 мкм
(ГОСТ ИСО 14644-1).
б)
Рис. 11.11 Чистые помещения с
неоднонаправленным Потоком воздуха:
а) с турбулентным смешиванием воздуха,
б) смешанный поток

3'52
"¦к -A. -¦ ч * *¦.-:'- ^ ^ -
Гла
В случаях,-если используется-крупное оборудование в сочетании
определенным расположением, притока и вытяжки воздуха, 1кЪ|ут
возникать макроскопические вихри, в которых аккумулирущтай
загрязнения (рис; 11,12). ¦;>
Рис. 11.12 Эскиз помещения, в котором выполняется сушМ
порошка в балк-форме. Материал загружается в сушку через
псйнимающуюся дверь и наполняется в стерильные\контей^;
неры на высоте 0,7 At от пола
Кратность воздухообмена равна 30 ч"^. Избежать образования:
вихрей невозможно (рис. 11.12). Увеличение притока воздуха череЗ:
потолочные диффузоры приводит к усилению вихрей. Измерения
показали, что аккумулирование загрязнений -в вихре происходит
в соответствии, с результатами, -полученными Люнгквистом (1979).
19]. Есди оборудование трудно перемещать Иуведичение притока гоз-
духа не приводит к повышению эффективностк очистки пс;.:ешент15г.
то рискхзафязнений можно свести к минимуму за счет лучшей орга-
низадии технологиче-ского проие;Сса и -окружающих его зон,
а также применения более,эффективной оде:явды для операторов.
На рис. 11.13 показан-пример организации потоков воздуха в.поме,;-
шении производства таблеток, в котрром^.гфиток воздуха оберпечя-
тается от двух углов с-уррвня пола-, а вьггкжкй организована с потолка.
Такое .решение характерно для вентилирования с помощью вытес--
НЯЮШИХ nOTOiCOB.

Движение воздуха и распространение загрязнений
353
При выполнении ручных
операций материал открыт
воздействию окружающей среды.
Условия выполнения процесса
можно улучшить за счет
одновременного уменьшения
притока вблизи оборудования и
некоторого увеличения притока
в дальнем углу.
Чистые помещения с
неоднонаправленным потоком
воздуха смешанного типа (рис.
11.11) широко распространены
в фармацевтической
промышленности, например, в
помещениях стерилиззтощей
фильтрации, наполнения, загрузки
и выгрузки лиофильных сушилок. В таких помещениях зоны с
однонаправленным потоком находятся в помещении с турбулентным потоком.
Рециркуляция воздуха, выходящего из чистой зоны, играет
важную роль в эксплуатации чистого помещения (рис. 11.14).
Рис. 11.13 Эскиз помещения
производства таблеток. Материал
подается в миксер сверху и
выгружается из миксера снизу в поддоны
на высоте 0,9 м от пола
Рис. 11.14 Типичные потоки воздуха: а) с рециркуляцией
в помещении; б) с циркуляцией по отдельному воздуховоду
Рециркуляция в чистом помещений может во многих случаях
приводить к образованию мощных вихрей, в которых аккумулируются
загрязнения. Исследования, проведенные авторами, показали, что если
чистая зона занимает более 10% общей площади чистого помещения
или объем (расход) воздуха от чистой зоны более чем в три раза
превып1ает общий расход приточного воздуха в чистом помещении.

354
то рециркуляция ьэздуха от чшитош зоны внутри помещения может
вызывать сильные вихрл и проявления турбулентности. Э,.:а rii)o6-
лема может быть решена путем организации рециркуляции -отдуха
через воздуховод. При высокой чзшствительности процесса ж
загрязнениям необходимо организовывать рециркуляцию за пределами
чистого помещения. v...:'. ' ,
Если в чистых помещениях с неоднонаправленным потоком
смешанного типа необходимы большие зоны с однонаправленным
потоком относительно обшей площади помещения, то организация
рециркуляции воздуха через воздуховоды и^теет преимуипст! .\ по
сравнению с рециркуляцией воздуха внутри помещения. flc::;i' 1ьку
воздух проходит через установку с однонаправленным потоком,:
создаются условия для повышения его температуры. Если pei-улиро-
вать температуру воздуха в помещении только за счет приточного
воздуха, то могут легко возникать холодные зоны и сквозняки 1Л, как
результат — дискомфорт персонала. При-организации рециркршции
однонаправленного потока через воздуховод можно создать
возможность кондиционирования воздуха и обеспечить более комфошные
условия работы персонала.
Некомфортные условия, вызванные экстремальными
температурами, могут в.чзвать высокую генерацию частиц от операторов
в воздух чистого помещения.
Рециркуляция воздуха через воздуховоды минимизирует
появление мощных вихрей. Однако могут возникать застойные зона н
зависимости от расположения приточных диффузоров, скорости
приточного воздуха, проемов (окон) в зонах с однонаправллсялым
потоком и вытяжных решеток. Важно проводить контроль ка:»:лого
чистого помещения с учетом его индивидуальных особенностей. Оцйика
риска загрязнений и наблюдение периодов работы между проведением
уборок с изучением концентрации аэрозольных частиц в неско.,".м.ких
точках в течение длительного периода времени (например^ рабочих
смен, циклов рабёты между, проведением уборки, контроля в";осна-
шенном состоянии) могут дать материал для оптимизаиик
эксплуатационных показателей.
Литература к'главе 11
1. Akabayashi S., Murakami S., Kato S„ CMrifii S., (1986), Visualization
of Air Flow around Obstacles of Laminar Flow Type Clean Roomy.'ith
".: Laser Light Sheet, Proceedings: Th-e- 8th ICCCS Intern. Symposiuffl-on
Contamination Control, Milan, p. 691r-697.
2. Clark Ж P., EdholntO; G,, (1985), Man^and hisihermal EONpXfnmzrit.
Edward Arnold Ltd., Loiidon.

Движение воздуха и распространение загрязнений 355
3. Curie N., Davies Н. J., (1968), Modern Fluid Dynamics, Vol. 1
Incompressible flow. Van Nostrand Reinhold Company, London.
4. Federal Standard 209E, (1992) Airborne Particulate Cleanliness Classes
in Cleanrooms and Clean Zones, GSA Service Center, Washington, DC.
5. Flynn M., Ljungqvist В., (1995), A Review of Wake Effects on Worker
Exposure. Ann. Occup. Hyg., Vol. 39, №2, p. 211-221.
6. Hiemenz K., (1911), Die Grenzschich an einem in gleichfurmigen
Flbssikeitsstrom eingetauchten geraden Kreiszylinder, Thesis Guttingen,
Dingl. Polytech. J., 326,321.
7. ISO 14644-1(1999), Cleanrooms and associated controlled environments.
Part 1: Classification of air cleanliness.
8. Kim Т., Flynn M., (1991), Airflow Pattern Around a Worker in a Uniform
Freestrem, Am. Ind. Hyg. Assoc. J., Vol. 52(7), p. 287-296.
9. Ljungqvist В., (1979), Some observations on the interaction between
air movements and the dispersion of pollution. Document D8: 1979,
Swedish Council for Building Research, Stockholm.
10. Ljungqvist В., (1987), Air movements — the dispersion of pollutants;
Studies with visual iUustrative methods, ASHRAE Transactions, Vol.
93, Part 1, p. 1304-1317
11. Ljungqvist В., Nydahl R., Reinmtiller B. (1990) — Some Observations
on Air Movements in Open Unidirectional Air Flow Benches, Swiss
Contamination Control, (3) №4a, p. 36-39.
12. Ljungqvist В., Reinmtiller B. (1991) — Some Aspects of the Use of the
Biotest RCS Air Sampler in Unidirectional Air Flow Testing. Journal
of Parenteral Science and Technology, Vol. 45, p. 177-180.
13. Ljungqvist В., Reinmiiller B. (1993) — Interaction between Air
Movements and the Dispersion of Contaminants: Clean Zones with
Unidirectional Air Flow Testing. Journal of Parenteral Science and
Technology, Vol. 47, p. 60-69.
14. Ljungqvist В., Reinmtiller B. (1997) — Clean Room Design. Minimizing
Contamination Through Proper Design, Interfarm Press Inc., Buffalo
Grove, II.
15. Mundt E. (1996) — The performance of Displacement Ventilation
Systems; Experimental and Theoretical Studies, Bulletin No 38, Building
Services Engineering, KTH, Stockholm.
16. Schlichting, H., (1979), Boundary Layer Theory, McGrow - Hill
Inc., New York.
17. Tritton D.J., (1998), Physical Fluid Dynamics, Oxford University
Press, Oxford.

356
Глава 12
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
А. Е. Федотов, АСИНКОМ
12.1 Общие положения
При эксплуатации чистых помещений выполняется комплекс м^
направленных на непрерывное поддержание заданного класса чистотн|
Порядок эксплуатации чистых помещений рассмотрен в стандарта
ИСО 14644-5 "Чистые помещения и связанные с ними контролируем
мые среды. Часть 5. Эксплуатация" [1]. На рис. 12.1 показаны основные
задачи, решаемые при эксплуатации чистых помещений.
При организации эксплуатации чистых помещений следует
определить порядок выполнения всех работ, ответив на вопросы:
— что выполнять (предмет работы),
— как выполнять (технологрш выполнения работы),
— кто исполнитель,
— чем работать (перечень оборудования, материалов и пр.),
— по каким документам работать (инструкции и пр.)
Эксплуатация чистых помещений
1
Персонал
Личная
гигиена

Поведение
Состояние
здоровья
Обучение
1
Одежда
Материал

Комплектность

Переодевание
Хранение
Прачечные
1
Уборка
Порядок
уборки
Инвентарь

Материалы
Методы
контроля
1

Оборудование
Контроль
параметров
Техн.

обслуживание
Ремонт
1 ,
Техника

безопасности
*
•
Рис. 12.1 Комплекс основных задач, решаемых при эксплуатации
чистых помещений

Эксплуатация чистых помещений 357
Критическим элементом в системе чистого помещения является
персонал. Если в нем работает неподготовленный или непригодный
для этой цели персонал, то даже лучшее с точки зрения проекта
и исполнения чистое помещение не будет выполнять свои функции,
а средства на его создание окажутся затраченными напрасно.
Недостаточный учет критических факторов в эксплуатации
может привести к риску загрязнения чистого помещения и к
ухудшению качества продукции. Следует в плановом порядке наладить
контроль за факторами риска и определить действия при
обнаружении загрязнений. Факторы риска могут быть определены с помощью
следующих методов [1]:
• HAZOP {HAZard and OPerability studies of the International Social
Security Association) — Изучение опасности и эксплуатационных свойств
Международной ассоциацией по социальной безопасности;
• НАССР (Hazard Analysis Critical Control Points) — Система
анализа риска в критических контрольнък точках — САРК;
• FMEA {Failure Mode Effects Analysis) — Анализ последствий
отказов;
• FTA {Fault Tree Analysis) — Анализ дерева отказов.
В п. А.2.2.1 стандарта ИСО 14644-5 f 1J приведен перечень
некоторых факторов риска, которые могут иметь важное значение. Каждая
организация должна сама определить эти факторы и включить их
в свою программу оценки риска. В ГОСТ Р ИСО 14644-2, проекте
ИСО 14644-3 и ГОСТ Р ИСО 14644-4 приведены методы контроля
параметров чистых помещений, включая системы вентиляции и
кондиционирования, давление, температуру, влажность, кратность
воздухообмена и целостность фильтров.
Ряд вопросов эксплуатации рассмотрен в других главах. В главе 13
рассмотрены требования к поведению персонала и порядок
переодевания при входе в чистое помещение. В главе 14 приведены данные об
эффективности различных видов одежды. Ниже кратко
рассматриваются, основные требования к эксплуатации чистых помещений, без
детальных комментариев к темам, рассмотренным в других главах.
12.2 Требования к персоналу
Лица, имеющие доступ в чистые помещения, должны:
— соблюдать требования личной гигиены;
— выполнять правила поведения в чистых помещениях;
— не иметь противопоказаний к работе в чистых помещениях по
состоянию здоровья;
— пройти курс обучения перед допуском к работе и затем
проходить повторно-периодическое обучение;
— четко соблюдать все инструкции и регламенты работы.

35$ -- - - Глава
Важным факторсм является позитшвиое отиошепие персогг)ла':
к поддержанию чистоты, его аккуратность и добросовест::!:'^ть,;
ориентация на четкое соблюдение правил, точность и надежзость,.
Готовность работников фиксировать и анализировать собственлые'
и чужие ошибки и упущения, докладывать о любых нарушениях-
в работе закладывает основу для анализа риска в технологическо!*^'
процессе и позволяет обеспечить заданный уровень чистотьь i
Личиая гигиена '
Требования личной гигиены элементарны. Однако именно hxI
выполнение является камнем преткновения для отдельных лиц. Шеж-1
ду тем, незжоснительное соблюдение чистоты и порядка — это обяза-т
тельное условие успешной работы, без выполнения которого;ввддить!
в. чистое помещение нельзя. 'I
Нужно помнить, что тело человека -" сильный источник заг^|
рязнений (глава I), Плошадь поверхности тела составляет в\среднем|
1,75 м^ [2]. Наружный кожный покров обновляется каждые нееколько'1
дней, при этом человек выделяет сотни тысяч и миллионы частиц:
с размерами 0,5 мкм и более в минуту. Общая масса вьщеляемых!
частиц в сутки составляет 10 г. л
Особую опасность представляют микроорганизмы. Для де раз-'^'
множения необходимо наличие трех условий: тепла, влаги Ш
питательной среды. :
Многие части тела дают идеальное сочетание этих урловий,,,;
в первую очередь голова, волосяные покровы (борода, ус;ы и кр.),;!
нос, рот, уши, ногти и пространства вокруг них, скрытые места>тела'.
человека. Чистоте этих мест следует уделять лервостепенное,вниманием
Каждый, имеющий доступ в чистое помещение, обязан:
— перед входом в чистое помещение мыть руки, а перед входом
в стерильные зоны -^ мыть руки до локтя;
— мыть руки после посешения туалета;
— избегать вульгарных манер, в частности, не вытирать
пальцами нос;
— следить за полостью рта и регулярно чистить зубы; ?
— одеваться чисто, оробенно.идя на работу. '\
Работнику перед уходом из дома нужно вспомнить, чем ой зами-;
мался накануне (работа, на даче, обслуживание автомобиля, }улдд за
животными, спортивные игры и npt) » привести себя в надлежад1т>й
порядок.
Стандарт VDI 20S3, часть 6i Гермдния, [2] рекоменаурт при
приеме еа работу включать в трудовой шнтракт, специальный ра^^сл,
в KOjopoMизлагаются,обязанности^и ответственность персонала в от-;
ношении,личной гигиены. Например, лица, работающие в. чистых;
помещедиях,класса,,5 ИСО, ткп^^и^--,-^'^^:^^^^^'^^} приходить на-расисту -

Эксплуатация чистых помещений 359
без косметики, не употреблять алкогольных напитков накануне
рабочего дня, не курить на территории предприятия, а также в течение
двух часов до прихода на работу и пр. Последнее требование
объясняется исключительно высокой концентрацией частиц в
выдыхаемом курильщиками воздухе и низким темпом снижения этой
концентрации после окончания курения. Эти частицы
преимущественно имеют малые размеры и не удерживаются маской.
Иногда дискутируется вопрос: нужно ли принимать душ перед
входом в чистое помещение? Практика показывает, что если человек
пришел на работу чистым, то душ принимать не обязательно. Более
того, мытье под душем в теплой или горячей воде приводит к
раскрыванию пор человека, вьщелению пота, микроорганизмов и пр.
Без этого микроорганизмы не выходят на поверхность кожного
покрова. Однозначных данных, свидетельствующих в пользу
принятия душа непосредственно перед работой в чистом помещении,
нет. Другое дело, что в особых условиях может потребоваться
принятие душа после работы. На случай аварийной ситуации могут быть
предусмотрены душевые сетки.
Душ нужно принимать дома ежедневно, причем именно душ,
так как он значительно эффективнее ванны.
Косметика и ювелирные украшения
Косметические средства (тушь для ресниц, пудра, губная помада,
лак для ногтей, румяна и пр.) выделяют загрязнения и создают
благоприятную среду для размножения микроорганизмов. В связи
с этим они должны быть сняты перед входом в чистое помещение.
Ювелирные украшения имеют множество скрытых мест, где могут
скапливаться загрязнения, поэтому их также нужно снимать перед
входом в чистое помещение.
Нужно помнить хорошее правило: не вносить в чистое
помещение то, что не нужно для работы или обеспечения деятельности
персонала.
Мытье рук
Правильное мытье и обработка рук являются важной составной
частью подготовки персонала к входу в чистое помещение. Руки —
один из основных загрязнителей. В то же время руками человек
работает, прикасаясь к различным поверхностям.
Руки следует мыть при каждом входе в чистое помещение.
Существуют разные схемы мытья рук: до переодевания и/или после него
перед входом чистое помещение. В большинстве случаев руки моются
до переодевания. Для чистых помещений высоких классов чистоты
и стерильных производств это является правилом. В противном случае
на чистую одежду, особенно на рукава, может попасть влага.

360 ;; [ - '' " ' Глава^ 12
Схема мытья рук: _ |
I) Снять кольца и другие украшения. -|
>¦ 2) Увлажнить поверхность рук перед нанесением мьша. :
3) Нанести мьшо (бактерицидный раствор) на всю поверхнрсгь
кожи рук^ Предпочтительна использовать жидкое мыло с дозатррами,
не образующими капель. Твердое мыло оставляет влажные слоды
и потеки на поверхности полки (сетки), где оно располагается,-
4) Обработать поверхность рук массирующими движениями,
уделяя особое внимание ногтям, околоногтевым зонам, местам меаду
пальцами, а также участкам кожи, которые находились под кольцами.
Могут использоваться щетки с пластмассовой' основой без щейшы.
При пользовании щетками нельзя повреждать кожу, особенно
кончики пальцев.
5) Прополоскать руки под проточной водой до полного
"удаления мыла и-загрязнений. :r^iv^-'\'^^',V/ '^/v."^•^^¦--¦;
6) Высушить-руки под фeнo^f (осзшителем рук) либо вощоль--:
зоваться одноразовыми полотенцами с низким отделением ворса.'
В ответственных случаях могут использоваться осушители pj« СлНЕРА';
фильтрами. Нельзя вытирать руки обычными полотенцами общего
пользования! Если применяются рулонные полотенца, то вытирать
руки можно только их чистой частью, к которой никто не прикасался.
7) Дальнейшие действия (переодевание, вход в чистое noiveisc-
ние) следует выполнять только с сухими руками.
Для стерильного производства существуют дополнительные
правила:
— руки моются до локтя;
-: ' — руки обрабатываются дезинфицирующим средством^ после его
нанесения на руки следует выдержать паузу 1,5 — 2 мищ,
-. ¦ — во время этой паузы кисти рук должны- быть выше локтей
;г так, чтобы на критические поверхности (пальцы) жидкость
не стекала.
Чтобы исключить возможность касания руками стерильной оде;кды
могут применяться специальные перчатки для переодевания. После
переодевания эти перчатки могут сниматься и заменятся на
стерильные перчатки для работы, либо на них может надеваться-рабочая
пара перчаток,
В каждом чистом производстве должна быть инструкция по
мытью рук (СОП — стандартная операционная процедура).
В стерильных производствах предпочтительно использовать
раковины с закругленным дном во избежание накопления влаги,
служащей благоприятной средой-для,размТО4?-Ния микроорганизмов. ¦'•

Эксплуатация чистых помещений 361
Поведение в чистых помещениях
Следует наладить контроль за работой персонала и соблюдением
им правил, помня, что мелочей в чистых помещениях нет. Именно
мелочи представляют собой наибольшую опасность, поскольку
обусловлены привычками людей, с которыми бороться труднее всего.
А в совокупности, мелочи сводят на нет смысл всей работы по
обеспечению чистоты.
Главный критерий, который определяет правила поведения —
это не допускать ничего, что могло бы привнести загрязнения в
чистое помещгние.
Как двигаться в чистом помещении? Не торопясь, избегая
резких движений. Это обусловлено двумя причинами:
— при быстрых движениях резко увеличивается вьщеление
частиц человеком;
— быстрые движения нарущают движение потоков воздуха,
создают вихри и способствуют распространению загрязнений.
Следует вообще исключить ненужные или нерациональные
хождения. Допускается выполнять только те движения и операции,
которые предусмотрены регламентом.
Некоторые люди имеют привычку соверщать почесывания,
потирания рук, лица и других частей тела, жестикуляцию и пр. Это
должно быть исключено. Люди, не способные избавиться от вредных
привычек, не должны допускаться в чистые помещения.
Нельзя есть, пить, курить, читать газеты, журналы и пр. С этой
целью запрещается проносить в чистое помещение пищевые продукты
(в т.ч. напитки), жевательную резинку, лекарства, спички, зажигалки,
сигареты, писчебумажные принадлежности, не предусмотренные
технологическим процессом, печатн)Ж) продукцию и пр. Наручные часы
являются источником загрязнений. Перед входом в чистое помещение
часы нужно снять, чтобы не возникло соблазна на них посмотреть.
Нельзя громко разговаривать в чистом помещении. Громкая речь
и крик приводят к резкому увеличению интенсивности выделения
загрязнений изо рта.
Нельзя наклоняться над рабочим местом, прислоняться к стенам
и оборудованию, переносить предметы, прижимая их к себе. Особую
осторожность следует проявлять при работе в однонаправленном
потоке. Нужно помнить, что если рука или другая часть тела
оказались между фильтром и рабочей зоной, то обязательно произойдет
загрязнение рабочей зоны.
В известной книге под ред. проф. И. Хаякавы [3] приводятся
следующие данные, характеризующие интенсивность выделения частиц
от активности и поведения человека (таблица 12.1):

ш
362 '''' ' Главр
Таблица:?!.
Повышение уровня загрязнений, вызываемых персоналом,
(коэффициент- К) в прилегающей к человеку зоне
П оведение персонала Коэффидиекг X,
и-выполняемые действия частицы 0,2'-50 Мкм
Работа
4-5 человек собираются вместе 1,5-3
Обычная ходьба 1,2-2
Медленная ходьба 1-2
Движения руками в зоне с однонапрааленным I
потоком воздуха
Переодевание
Интенсивное трение рукавов одежды 1,5-3
Снятие бахил 10-50
Надевание бахил 1,5-3
Жизнедеятельность nejtoeeKa
Извлечение носовою платка из кармана 3-10
.В течение 20 мин после курения 2-5
. Чихание 5-20
Почесывание головы или рук 1-2
Человек распространяет загрязнения изо рта и, нос^ в том
направлении, куда он смотрит. Поэтому, при необходимости o6p.i-
титься к оператору нужно подойти к нему так, чтобы он был
вынужден обернуться, и тем самым направление выделений изо рта u\w
разговоре отклонилось от рабочей зоны.
Если возникла острая потребность в кашпе-или чихании^ тб'нужно
это сделать в перчатку, отвернувшись от рабочей зоны. Перчатку-'йосле
этого нужно заменить. При неоднократном кашле или чихании
следует выйти из чистого помещения и доложить об этом руководителю.
Нельзя оставлять в чистом помешении предметы, кртор::з иг
являются необходимыми для егр работы.
О любых нрполадках в работе оборудования и отклонеглях
от установленнььх инструкциями требований следует доложить
руководителю.
^ '-- Состояние здорйвья
Критерии оценки состояния здоровья просты: человек с
острыми или хроническими заболеваниями,, ори которых усиливается
вьшеление загрязнений, не может входить в чистое помешение. В
первую очередь это относится к острым респираторным заболевани»**^

Эксплуатация чистых помеш/ений 363
Кашель, чихание, вьщеления из носа и глаз резко отрицательно
влияют на уровень чистоты. Следует отметить и другие заболевания:
конъюнктивит и прочие болезни, связанные с повышенными
выделениями из глаз; заболевания верхних дыхательных путей; кожные
заболевания, в т.ч. герпес, фурункулы и пр.; себорея (перхоть) и пр.
Отдельные люди страдают повышенной потливостью, что
нежелательно для работы в чистых помещениях. Некоторые травмы
(повреждения кожи, сбитые ногти, гематомы) приводят к повышенному
выделению загрязнений.
Нужно следить за состоянием полости рта человека. Полость рта
должна быть санирована.
В целом на предприятии должен быть налажен первоначальный
и повторно-периодический контроль состояния здоровья
работающего персонала. Каждый должен знать, что при малейшем проявлении
признаков недомогания он должен сообщить об этом руководителю
и обратиться к врачу, не ожидая конца рабочей смены.
Следует иметь в виду, что после солнечных ожогов и сильного
загара вьщеление омертвевших частичек кожи резко увеличивается.
Солнцезащитные кремы так же неблагоприятны для чистых
помещений, как и косметика.
Требования к состоянию здоровья персонала, работающего в
чистых помещениях, даны в стандарте VDI 2083, часть 6, Германия, [2]:
Ограничения на состояние здоровья, вызываемые спецификой
работы в чистых помещениях:
• высокая степень ограничений в движениях, например, из-за
тз^ности, затрудняющей выполнение требуемой процедуры
переодевания;
•кожные болезни (псориаз, аллергическая экзема рук, нейро-
дерматоз, чрезмерная потливость и пр.);
• болезни волосяного покрова головы (рштенсивное образование
перхоти, патологическая алопеция — плешивость);
• бронхолегочные заболевания, например, хронические
бронхиты, бронхиальная астма, повышенная восприимчивость к
возбудителям инфекционных заболеваний верхних дыхательных
njrrefi, которые приводят к выделениям из носа и частому
пользованию носовым платком (которое невозможно при
наличии маски);
•хронические заболевания мочеполовой системы, например,
частые позьшы к мочеиспусканию, недержание мочи, аденома
предстательной железы и пр. (специфика работы в чистых
помещениях не позволяет часто и внезапно выходить из них);
• наличие сальмонелл и возбудителей дизентерии, что особенно
недопустимо в производстве лекарственных средств;

364 ¦¦¦•-¦¦ • • ----- - - ГлтаЧУ
¦ - «нгрушения психики (неврозы, эндогенные и реактипные пси-
хо-зы, особенно клаустрофобия, которая может проявляться^ри
' - нахождении в небольших воздушных шлюзах);
г- • эпилепсия и пр.
Заболевания^ которые могут помешать нормальиоМ работе в те-
чтше смены:
® расстройства желудочно-кишечного тракта;
-: ® хронический гастрит и язва желудка;
"' .V,. «диабет;
'-• «гипертиреоз (аномалия щитовидной железы, при котрро! t-i-'
секреция повышена);
® расстройства сна (сонливость),
¦ -' . , 1-2,3' СМучение-дерсвнала
Наряду с профессиональной подготовкой работников предпр^ьч-
тия важным- звеном является обз'чение правилам работы в чистых
домещениях. Для медицинской промыишенности оно является од-
"ним, из основных элементов подготовки к работе по Правилам GMP.
- Можно выделить два уровня обучения:
1) специалисты и руководители предприятия, цехов, участков,
служб и других подразделений;
2) исполнители (операторы, наладчики, вспомогательные
рабочие и пр.).
Специалисты и руктФиЫели проходят обучение в
профессиональных организациях,'спёцйализируюшихся на проблеме технологии
чистоты. В этих организациях преподают ведущие специалисты в
своей области. В их число входят разработчики стандартов и прапил.
авторы статей и книг, члены международных советов, т.е.
признанные специалисты, с многолетним опытом работы. В мировой практике
такой деятельностью занимаются профессиональные организации
специалистов.
По-аналогии с ними в России с 1991 г, действует АСИНКОМ -
Ассоциация инженеров по контролю микрозагрязнений, которэ '
про'водит обучение в трех формах: на семинарах в Москве, выездке-' *^
ceiwMHapax на предприятиях и за рубежом.
Обучение специалистов можно разделить на два'уровня,:
— первоначальный обгфй курс, который целесообразно оовтС'-
рять через 5 лет, поскольку идет непрерывное обновление техники,
технологии и нормативных документов, а также принимать участ14е
в конференциях и выставках, как в своей стране, так и за р>'бежом;

Эксплуатация чистых помещений 365
— спеицализированные семинары, например, по системам
управления качеством, аттестации (валидации) отдельных видов оборудования
и технологических процессов, системам вентиляции и
кондиционирования, проектированию, подготовке к проведению инспекций и т.д.
Специализированные семинары проводятся как внутри страны,
так и на международном уровне.
На своем предприятии специалисты и руководители сами являются
преподавателями в системе обучения работников цехов и отделов.
Для подготовки исполнителей на предприятии должна быть
создана система обучения как первоначального, при приеме на работу,
так и повторно-периодического. После обучения каждый работник
должен сдать экзамен (зачет), а факт обучения должен быть
документально оформлен. Только после этого он может бьпъ допущен к работе
в чистом помещении. Первоначально проводится обучение по полной
программе. В дальнейшем проводится повторное обучение и проверка
знаний с определенной периодичностью по отдельным темам.
Обучение должен проходить не только производственный
персонал, постоянно работающий в чистых помещениях, но и каждый,
кто имеет в них доступ, включая ремонтников, наладчиков,
персонал, занимающийся уборкой и дезинфекцией и пр.
Каждый работник должен понимать, что лично от него зависит
обеспечение чистоты помещений, технологического оборудования,
материалов и продукции. Это должно красной нитью проходить через
всю систему обучения. Особое внимание следует уделять новичкам,
обмену мнениями и взаимопомощи в работе. Это позволяет лучше
понять смысл инструкций и правил. Нужно поощрять немедленное
реагирование персонала на любые отклонения от норм. Благодаря этому
могут обнаруживаться скрытые источники загрязнений до того, как
они приведут к отрицательным последствиям.
Следует стремиться к тому, чтобы основами технологии чистоты
владели все, кто работает на предприятии, включая подразделения
снабжения и сбыта, транспортный цех, финансово-экономическую
службу, отдел кадров и пр. Чистые помещения могут нормально
функционировать только при условии высокой культуры всего персонала
и соблюдении правил гигиены в окружающих зонах.
Программа обучения работников предприятия
Обучение всех работников должно быть организовано по
специальным программам. Типовыми элементами программы обучения
могут быть:

366 Глава 12'
1) Основы технологии чистоты. Частицы и микроорганизмы.
Причины их появления. Человек как основной источник загрязнений.*
Интенсивность вьщеления загрязнений человеком. Понятие чистого
помещения. Классы чистоты. Состояния чистого помещения.
Однонаправленный (ламинарный) и неоднонаправленный (турбулентный)
потоки воздуха. Требования к уровню чистоты для различных
производств. Стандарты по чистым помещениям.
2) Элементы микробиологии. Виды микроорганизмов. Условия для
размножения микроорганизмов. Методы борьбы с микроорганизмами;
3) Принципы построения чистых помещений. Скорость потока'
воздуха и перепад давления. Системы вентиляции и
кондиционирования. Фильтры очистки воздуха. Воздушные шлюзы.
4) Гигиена персонала. Косметика и ювелирные изделия. Тре-(
бования к состоянию здоровья персонала. Процедура мытья рук.
Поведение в санитарных и бытовых помещениях.
5) Одежда для чистых помещений и порядок переодевания.
Комплектность одежды и требования к ней. Планировка и оборудование
комнат переодевания. Порядок переодевания при входе в чистое
помещение и выходе из него.
6) Выполнение технологического процесса и организация работы,^
Маршруты движения персонала, перемещения сырья, материалов,
промежуточного и готового продуктов, образцов для контроля ка-,
чества и пр. Порядок вноса и выноса материалов, продукта, съемных
частей оборудования и пр. ';
7) Поведение в чистом помещении. Особенности работы в од-^
нонаправленном потоке воздуха. Порядок нахождения в чистом
помещении.
8) Подготовка оборудования (очистка, дезинфекция,
стерилизация, система очистки/стерилизации на месте).
9) Уборка и дезинфекция чистого помещения. Приготовление
моющих и дезинфицирующих растворов. Технология уборки.
Применяемые материалы и оборудование.
10) Контроль параметров чистого помещения. Счетчики частиц в
воздухе. Датчики перепада давления воздуха. Анемометры. Контроль
температуры и влажности. Уровни предзтареждения и тревоги для
параметров чистого помещения. Текущий контроль и мониторинг
параметров. Ведение соответствующей документации.
По каждому из перечисленных вопросов на предприятии должны
быть разработаны инструкции.

Эксплуатация чистых помещений 367
Техника обучения
Важную роль играет стиль изложения материала. Следует излагать
материал по памяти, свободно, избегая казенных фраз и оборотов.
Ни в коем случае нельзя дословно читать слушателям готовый текст.
Каждый может объяснить своими словами предмет, если он его
понимает. А если не понимает — нельзя выходить к аудитории. Понимать
предмет, владеть им практически, уметь просто и ясно изложить суть
вопроса — главное условие для преподавателя
Нельзя перегружать слушателя информацией. Полезно повторять
важные элементы лекции, акцентируя на них внимание слушателей.
Нужно быть уверенным, что слушатели понимают и воспринимают
материал. Если какой-либо важный вопрос остался непонятным,
дальнейшее движение вперед бессмысленно.
При восприятии информации действуют три вида памяти:
слуховая, визуальная и моторная (при записи информации на бумагу).
Слуховая память для большинства людей — не самая эффективная.
Поэтому ограничиваться только устным изложением материала, без
включения в работу других механизмов памяти слушателей, нельзя.
Полезно пользоваться так называемыми оверхэд проекторами,
которые проецируют на экран материал, содержащийся на
прозрачной пленке. На пленку могут быть нанесены основные положения
рассматриваемого раздела темы, рисунки, фотографии и пр. Этот же
материал может быть вьщан слушателям. Широкое распространение
получают мультимедийные проекторы, работающие с компьютером
и также проецирующие изображение на экран.
Исключительно эффективным с точки зрения усвоения
слушателями информации являются видеофильмы. Производством учебньгх
видеофильмов по технике чистых помещений и Правилам GMP
занимается фирма Micron Video International — MVI (Англия).
Руководитель этой фирмы Т. Уэринг — известный специалист по обучению
в этой области [4]. Видеофильмы наглядно, на практических
примерах, излагают суть каждой темы, т.е. слушателям дается наглядный
образец правильной работы и дается обоснование тех или иных
правил и приемов работы.
В учебном классе должна быть доска или стенд с отрывными
листами, хорошо видный для всей аудитории. Каждый слушатель
должен иметь тетрадь, куда следует записывать ключевые положения
изучаемого материала.
Каждому слушателю следует вьщать письменный материал по теме
лекции. Это может быть инструкция, изложение материала занятий,
статья или книга по данной теме, информация с пленок или
слайдов, дискеты или компакт-диски.

368 Глава 12
^ ' .''"""¦ 12.4 Одежда ДЛЯ чистмж иомунщенш! л
Назншчент одежды
Одежда может выполнять разные функции: "
— защищать технологический процесс, продукт и окружаюшук»
среду от загрязнений, вьщеляемых человеком;
-^ защищать человека от вредного влияния окружающей среды,
в т.ч. от технологического процесса, используемых в нем
материалов и продуктов производства; :
— создавать комфортные условия для персонала.
Одежда, кроме того, должна быть хорошо и со вкусом пошита
и быть красивой, привлекательной для персонала.
Главным назначением одежды для чистых ШомещШШй,
определяющим требования к ее материалу и комплектности, яюшется загщащ
окружающей среды и продукта от человека. Ранее было показано,ччто
в 'чистом помещении человек, как правило^ является основным
источником частиц и микроорганизмов.
Это означает, что одежда должна выполнять функийй фгифлря.
удерживающего загрязнения, выделяемые человеком, и служлтгь
барьером между человеком и окружающей средой. Решению ЭДРК
задачи служат также маска, прегоггствующая распространению ввг-'
делений из носа и рта, и перЧвтши-, предохраняющие от переноса
загрязнений руками человека. " ¦ "
Одежда сама не должна выделять загрязнений. Она должна.быть
удобной и не создавать дискомфорта для человека.
Следует иметь в виду, что одежда для чистых помещений, бущ^ги
фильтром загрязнений, имеет высокие значения теплового' cdnpt"-
тивления и препятствует нормальному теплообмену между челоп^--
ком и окружающей средой (п. 6.5). Поэтому обязательным условг!СУ|
для чистых помещений является 1тндт1гэттртш:й€ воэфхв^
поддержание температуры в чистом пойешении в соответствии с типом одежды
и скоростью движения воздуха в помещении. Нарушение этрго
правила приводит к дискомфорту, снижению внимания че.човека,
повышенной потливости (вплоть до стекания пота в бахилы) и общего
повышения уровня загрязнений в чистом помещении»
В помещениях высокого класса чистоты (5 ИСО и выше) иафи
работе в условиях, чувствительных к статическому электричеству,
важную роль играют амтистатпчеекие свойства одежды.
Одежда для чистых помещений не защищает человека от хил- .-.-
чески активных веществ.
В отдельных случаях, например, в биологически опасных
производствах, требуется комбинация двух нрртивоположных свойств
одежды: защиты прон\т«та от человека и 'зашиты человека от продукта,
В таблице J 2.2 приведены данные очвыделении частиц > Oj3 мкм
в минуту при ношении различных тк.фВ' одежды, так называемый'

Эксплуатация чистых помещений
369
индекс Остина {Austin) [3; 5]. Несмотря на то, что это очень
приближенные данные, ими часто пользуются на практике ввиду их
наглядности и простоты. Например, при работе на стуле в халате (примерно
класс 8 ИСО) человек вьщеляет 2.500.000 частиц > 0,3 мкм в минуту.
Это ориентировочно соответствует 1.000.000 частиц > 0,5 мкм в мин
(таблица 1.1) или 1.000 КОЕ/мин (таблицы 1.3 и 14.5). Аналогичная
оценка может быть выполнена и для другой комбинации тип
одежды/вид движения.
Таблица 12.2
Индекс Остина — число вьщеляемых частиц > 0,3 мкм в минуту
при ношении различных типов одежды
Вид
движения
Оператор встает или
садится, действия нет
Оператор встает или садится,
слегка двигая предплечьем или
головой
Оператор встает или садится,
двигая всем предплечьем, руками,
головой и всем телом
Работа сидя на стуле или
при вставании
Ходьба со скоростью 3,2 км/ч
Ходьба со скоростью 5,6 км/ч
Ходьба со скоростью 8 км/ч
Тип одежды
Халат
100.000
500.000
1.000.000
2.500.000
5.000.000
7.500.000
10.000.000

Комбинезон
10.000
50.000
100.000
250.000
500.000
750.000
1.000.000
Комбинезон
TyveJt®*)
1.000
5.000
10.000
25.000
50.000
75.000
100.000
*' Tyvel^ — товарный знак фирмы E.I. DuPont de Nemours & Co.
Методы оценки эффективности одежды и результаты детальных
исследований различных комплектов одежды приведены в главе
14 (исследования Б. Рейнмюллер и Б. Люнгквиста). Сводные данные
по интенсивности вьщеления загрязнений в соответствии с
результатами этих исследований приведены в таблице 14.9. Такие данные
могут использоваться при расчете кратностей воздухообмена (п. 6.4).
Ниже рассматриваются основные требования к материалу одежды,
ее конструкции и пошиву, комплектности, порядку переодевания,
хранения и прачечным.
Материал
Материал, используемый в одежде для чистых помещений,
должен не пропускать загрязнений, не вьщелять их, обладать
прочностью, износостойкостью, хорошей теплопроводностью и не вызы-

370
Главе 12
вать дискомфорта у персонала. При применении в медицине и фарма-
цевтттческой промышленности он долзтфн допускать стерилизЕигик)
(обычно -" автоклавирование)!
Лучшие материалы для одежды обладают след)тошими харпкге-
ристиками (фирма Asiatic Fiber Corp., Тайвань, материал Aclearft- JC
для ютассов 3 ИСО, 4 ИСО).
Показатель
Проникание воздуха через ткань
при перепаде даыения:
- ШО Па,
-500 Па
Удержание частиц
(барьерный эффект):
> 0,3 jMKm,
> 0,5 мкм
Удельное поверхностное
сопротивление ткани по DIN EN [149-2;
~ верхняя часть,
- нижняя часть
Удельное поверхностное
сопротивление ткани по DIN EN 1149-2:
- верхняя часть,
- нижгою часть
Единица
измер.
в мин
%
Ом/см^
Ом/см^
Число
0
15
32
98,5
99,2
8.3 • Ш
2,3 • W
3,5 • 10*
2,3' 105
стирок
50 .\
Ы
97,5
98>0,,
8,3-lil'
2,3 i Ml.
Масса ткани примерно 100-150 г/см% статический заряд лри
трении 60 В. Материал не, должен удерживать частицы, т.е. до-1.кен
обладать антистатическими свойствами. Антистатические свойс/ва
придаются материалу путем введения в его структзфу углеродных
нитей. Для одежды чистых помещений широко распространено^
применение полиэфирных тканей с содержанием 99 % пдлиэфирных
юлокон и 1 % токопроводяших нитей.
Виды одежды
Одежда может быть одноразовой и многоразовой. В зависимости
от этого выбирается ^faтepиaл для нее. Однортоеом одежда иатотав-
ливается обычно из> нетканого материала и, как пралило, ycf>'iiaeT
многоразовой одежде, по- ,прочности и долговечности. Со многих
случаях она используется,прсетителями чистых помеш^нил, не pz'-^o-
тающими в них постоянно. В одноразовом исполнении мог^т б'^.!ть
халаты, комбинезоны, маски для лица и бороды, шапочки, бахи |Ы.
Мшогораювтя одежда изготавливаехсяиз синтетических воло-'сон,
которая дает плотную структуру материала, удоалетворяющую всем
фе§ованиям чистых помещений. Ткани натурального лроисхождения,
нацример, из хлопка,,не применяются в щтетых помещениях. Некото-

Эксплуатация чистых помещений
371
рыми исключениями являются чистые помещения класса 8 ИСО.
В наиболее жестких случаях может использоваться материал,
обладающий барьерными свойствами (непроницаемый материал).
На рис. 12.2 показан комплект одежды для чистых помещений
с комбинезоном (изготовитель — Центр специальной одежды, г.
Серпухов Московской области, при поддержке фирмы "Инвар").
Конструкция одежды
Отправной точкой в
конструировании одежды является то, что она
должна защищать чистое помещение от
загрязнений, не аккумулировать и не
распространять их. В связи с этим
одежда должна быть конструктивно простой
и не иметь карманов, защипов,
вытачек, крючков, ненужных складок,
ворсистых застежек. При конструировании
одежды следует учитывать:
— конструкцию и тип воротника
и рукавов (вшивной или реглан);
— фасон капюшона (открытое рши
закрытое лицо,
защелкивающийся или надеваемый через
голову, способ подгонки);
— тип и расположение застежек
(регулируемые, фиксированные);
— возможность надевать одежду,
не снимая обуви;
— тип и расположение застежек
на обуви.
Одежда должна быть комфортной
и выпускаться различных размеров.
Рис. 12.2 Комплект чистой
одежды с комбинезоном
Пошив одежды
Технология пошива одежды и условия, в которых ведется
пошив, являются критическими факторами, определяющими
пригодность одежды для чистых помещений. Помимо ткани, важное
значение имеет качество ниток и фурнитура (молнии, кнопки, застежки).
Для пошива одежды используются нитки того же качества, что
и сама ткань. В противном случае, после стирки может произойти
усадка ниток и стягивание ткани.
При пошиве одежды нужно выполнять следующие правила [3]:
1) Должны использоваться только чистая ткань и фурнитура, не
имеющие повреждений;

372
Глава 1Ш
2) При шитье не должно быть петель и отклонений строчек; if
3)-Шов должен идти ровно; «
4) Край ткани, срезанный при кройке, не должен выхвдитй
наружу; Щ
5) Одежда должна иметь минимальное количество швов; 1
6) При шитье'следует предусмотреть, чтобы при использовани|«,
и стирке одежды ее края не обтрепывались; |
7) Одежда должна- выгладеть красиво, не иметь повреждСнийЗ
обрывов нити и пр.; я
>Я;; ^ 8) Одежда должна быть свободной, не затруднять движемиЖ
г и в то же время в граничных местах "одежда-открытая ^рэ«еа'|
(лицо, запястья рук) плотно прилегать к коже. ¦-=
Свободная одежда улучшает комфортные условия для чело_века.
- Жлтплекттость одежды
Для каждого, класса чистоты нзжен определенный комплект
одежды, С повышением чистоты воздуха требования к одежде и се
стоимость резко возрастают. В известной степени ориентиром:в
выборе койплектдв одежды йожет служить таблица 12.3. В конкретт,1\
случаях решение о выборе комплекта одежды принимается исхояя \м
специфики чистого помещения и технологического процесса.
Подробно комплектность одежды, включая фотографии;^ и .:с
влияние на выделение загрязнений рассмотрены в главе 14.
ТабЛиШ 1-2 -'
Комплектность одежды для чистых помещений различных классов
Элейент
комплекта одежды
1Сомбинезон
Кап")шон
Шапочка
Бахилы высокие
Бахи."ы низкие
Обувь
KypTjra
Бр-гэки
Халат
Мгска для лица
Л^"гка дл» бороды
Г" -рчатки;
Ни;-кнее белье
Носки
Классы чистого помешения ИСО ^ ' _
3
+
+
^**
+
+
j -^
4-
+
+
+
4
+
+
-}-**
+
+
+
+
+
+
+
5
+
+
^^^
+
-к
+
+
+
+
+
6
+
+
-}-**
+
+
+
ь
+
+
+
+
+ 1
7
+*
+*
+
+*
' ipi '
+;
+
+,
+*,
+
+
+
t
«Я
'?'
+*
'f
~~Si
'\
U—iL
л1^-.~
Ч" i
i
* щ^именяетси при необходимости
** шапочка под капюшон (рекомендуетеЧ:^
•¦''^¦лЧ^:г. ¦:,:'.'::;-',%'V'^r,-

Эксплуатация чистых помещений 373
Как часто нужно менять одежду?
Периодичность смены одежды устанавливается пользователем
и ее обоснованность подтверждается аттестацией помещений. В
качестве ориентира могут использоваться следующие рекомендации:
Класс
чистого помещения
зисо
4ИСО
ЗИСО
6ИСО
7ИСО
8ИСО
Периодичность
смены одежды
При каждом входе
При каждом входе
При каждом входе или один раз в смену
Один раз в смену
Ежедневно или через день
1-3 раза в неделю
Периодичность смены одежды, место размещения прачечной
(на своей территории или вдали от предприятия), режим оборота
одежды оказывают существенное влияние на величину
эксплуатационных расходов. Например, если комплект одежды для чистых
помещений класса 8 ИСО меняют один раз в три дня, то следует
иметь не менее трех комплектов одежды: один используется, один
в запасе и один в стирке.
Если для чистого помещения класса 5 ИСО комплект одежды
меняется два раза в смену (с учетом выхода на обед) и обработка
одежды ведется один раз в три дня, то требуется не менее 13
комплектов одежды на человека (2 смены х 3 дня = 6 комплектов
использованы или готовы к работе, 6 комплектов находятся в стирке и
стерилизации, 1 комплект — запасной).
Для четкой организации оборота одежды по размерам и в
зависимости от числа стирок требуется специальная хорошо отработанная
система учета.
Нижняя одежда
Для работы в чистых помещениях классов 8 ИСО — 6 ИСО
может использоваться обычное чистое белье. Для более чистых
классов рекомендуется специальная нижняя одежда, обладающая низким
отделением ворса. Ткань нижней одежды за счет капиллярного
действия передает влагу, поступившую от человека к наружной
стороне одежды. Благодаря этому внутренняя сторона остается сухой
и создает комфорт для человека.
В состав нижнего комплекта одежды входят брюки и футболка
с короткими рукавами. Брюки могут быть до лодыжек или до голени.
Желательно, чтобы нижняя часть брюк плотно облегала голень.

JJ4 ' ' Гласа 12
Ш}/адтк перевдеватия
Расс?лотрим пор5шок переодевания при входе в чистое псме-
шение класса 5 ИСО (зоны Ам Впо GMP), находящееся внутри
помещений классов 8 ИСО или 7 ИСО (зоны В шли С).
1) Очистить обувь от уличной грязи ори входе в здание^ а йррх-
нюю одежду — от снега и капель дождя.
2) Пройти в гардероб уличной одежды. Оставить там уличиз-ю
одежду и обувь, надеть халат, шапочку и внутрипроизводственную
обувь, которые предназначены для неклассифицированных зон
(комплект одежды, например, зоны Ж).
3) Снять косметику и ювелирные украшения,
4) Перейти в комнату переодевания, ведущую в зоны классов
8 ИСО и 7 ИСО. Снять халат, вымыть руки, используя перехОдагло
скамью, сменить обувь или надеть бахилы, надеть халат или костг^т.
(комплект одежды классов 8 ИСО, 7 ИСО или зон D/Q. Обработг-ь
очки (при их наличии) дезинфицирующил* средством. Пройти вёчис-
тое помешение.
5) Перейти, в комнату переодевания, ведущую в чистое
.помещение класса 5 ИСО. Снять халат, надеть нижний костюм, обработг^'ъ
руки,, при необходимости надеть перчатки, служащие для заодпи
стерильного комплекта одежды, надеть маску, капюшон и комби?.е-
зон, используя переходную скамью надеть бахилы (комплект^одеж^чы
класса 5 ИСО или зош А/В).
6) Упаковку для одежды положить з контейнер, находящийся
в первой части комнаты переодеваний. ¦
7) Осмотреть себя в зеркало, сменить перчатки или надетьчпеть
чатки, предназначенные для работы в стерильной зоне (зоне класса
5 ИСО иди А/Щ. Перчатки должны быть одеты внахлест на ру'пиа
комбинезона с достаточным запасом, чтобы в чистом пркешЬнпи
участки кожи запястий не оказались открытыми.
8) Обработать перчатки дезинфицирующим средством. 'Бройти
в чистое помещение класса 5 ИСО (зоны А/Щ.
Здесь приведена общая схема переодевания, которая мржет
изменяться, детализироваться в конкретных чистых помещени.|>'
и оформляться в виде инструкции по переодеванию.
Щмттше ткясды
;^.;-,;,Следует определить места и способы хранения одежды.
¦ ¦ Одежда может храниться:
•- в комнате переодевания между циклами использования (т-
ли одежда нсподъзуртся щт «сс^ояък.их входах % чшетвс
.,, .,.,, _ , помещение);

Эксплуатация чистых помещений 375
— после удаления из чистого помещения для передачи в
прачечную;
— после стирки до использования.
В первом случае одежда хранится между сменами в комнате
переодевания. При хранении следует стремиться, чтобы контакт между
различными частями одного и того же комплекта одежды был
минимальным.
Во втором случае одежда после удаления из чистого помещения
отправляется в прачечную или при пользовании услугами сторонней
прачечной организуется ее кратковременное хранение на предприятии.
В третьем случае, после стирки, желательно свести к минимуму
интервал времени между стиркой (стерилизацией) одежды и ее
повторным использованием по принципу использования в порядке
поступления. Исходя из конкретных условий, одежда может храниться
в пластиковых пакетах, крафт-бумаге, на вешалках под
однонаправленным потоком воздуха и пр.
Должна быть налажена система учета движения одежды.
Стирка (обработка) одежды и прачечные
Главное требование к стирке (обработке) одежды — удалять
загрязнения, а не привносить их на нее. Это зависит от того, в чем
стирать, как стирать и в каких условиях стирать.
Прежде всего, поступившую в обработку одежду следует
осмотреть на предмет повреждений и наличия видимых загрязнений и
отсортировать ее. Для обработки в общем потоке направляется
исправная одежда без видимых загрязнений. Загрязненную одежду, в том
числе маслами, предварительно обрабатывают.
Стирка одежды выполняется при температуре воды, допустимой
для данного типа одежды. Например, одежду из полиэфирных тканей
следует стирать при температуре менее 70 °С. Стирка одежды для
чистых помещений классов 8 ИСО и 7 ИСО может вьшолняться
в водопроводной воде. Для стирки одежды, предназначенной для
работы в чистых помещений класса 6 ИСО и 5 ИСО (зоны Avi Впо
GMP), следует использовать деионизованную воду или воду очищенную.
Для более высоких классов чистоты одежду стирают в деионизованной
воде с сопротивлением 16 МОм-см.
Если на одежде есть застежки-молнии, то при стирке они должны
бьггь закрыты.
Целесообразно использовать проходные стиральные машины,
выгрузка из которых ведется в чистое помещение с классом,
соответствующим классу чистоты помещения, в котором одежда будет
использоваться, В электронной промышленности многие фирмы

376 ' ' " ¦ ' ' ' ' Глава 12
вьтпол няют эт операции в чистых помещениях класе-а 4 ИСО. Это
относится также к српке одежды и ее упаковке. Сушка одежды для чистых
помешений классов 5 ИСО и выше выполняется под однонапращен-
ным потоком воздуха.
Может выполняться, при необходимости, обработка одежды
в органическом растворителе (растворе хлористого этилена). Может
предусматриваться и полоскание в деионизованной воде [3J.
Стерилизация одежды выполняется также в чистых помещеш! ях
с соблюдением аналогичных требований к чистоте. Пpeдпoчтитeльf^o
использовать проходные автоклавы с подсушиванием одежды. Помимо
автоклавирования одежды может использоваться радиационнай
стерилизация.
12.5 Уборка «шстых помещений
' •. Методы jffiepiai. чясамх, помещений
:¦ Существуют разные методы обработки чистых помещений:'.
— вакуумная уборка,
— влажная уборка с применением глоющих средств,
— дезинфекция,
— стерилизация,
Л": ' Вакуумная-уборйа выполняется либо с помощью централизо-
вйнной системы вакуумных трубопроводов, либо автономными
переносными пылесосами (см. ниже).
Шлажиая уё&рка является самым распространенным методоь!.
Сухую уборку в чистых помещениях применять нельзя-, так к'ак
в6 время ее'проведения вьщеляются частицы с уборочното инвент,|рз
(салфеток), которые распространякггся в помещении и переме1шак>тся
потоком воздуха, накапливая электростатический заряд.
При влажной уборке обычно используются моющие- ср,здст'--|.
назначением которых является отделение частиц, от поверхности
и расщепление возможных следов масел и жиров. Последовательность
операций при влажной уборке рассмотрена- ниже.
В биологически чистых помещениях проводится детпфещия
помещений. Дезинфекция проводится одновременное влажной-'j^ip-
кой. После нее в отдельных случаях в воздухе помещения распыля-ется
дезинфицирующее средство.
В асептическом производстве- иногда используется стерилизация
чистого помещения (изолятора) с помошью газообразного
стерилизующею средства (паров перекиси водорода, надуксусной кислота-!,
формальдегида и пр.).-
Всегда нужно помнить^ что цель уборки — удалить загрязненм-^
из чистого помещения, а не дерейещать их с места на место и-тем
более не привносить их извне.

Эксплуатация чистых помещений 377
Материалы, инвентарь и оборудование для уборки
Уборка выполняется с помощью моющих средств (с растворами
дезинфицирующих средств — для медицинской и фармацевтической
промышленности), уборочного инвентаря (емкости для растворов,
швабры, щетки) и материалов (тканевые салфетки различного
назначения и поролоновые губки).
Нельзя применять уборочный инвентарь из дерева. Весь инвентарь
и оборудование следует содержать в чистоте и регулярно обновлять его.
Не допускается применять неисправный инвентарь или инвентарь
с царапинами, сколами и другими повреждениями. Уборочный
инвентарь должен иметь маркировку по принадлежности использования.
Ведра
Следует применять ведра из нержавеющей стали или пластмассы.
Нужно следить за целостностью ведер, особенно пластмассовых,
в которых со временем могут появляться трещины и царапины.
Швабры и губки
Швабры предназначены для уборки гюлов и стен. Целесообразно
использовать швабры с отжимным устройством, в которое вставляется
губка. Для чистых помещений класса 5 ИСО и выше губки следует
хранить во влажном состоянии. Перед использованием следует
проверить целостность губки на предмет отсутствия разрывов, которые
являются источниками выделения частиц. Могут использоваться и
другие конструкции швабр.
Ролики
Ролик для уборки плоских
поверхностей чистых помещений имеет
покрытие из липкого материала,
аналогичного для покрытия полов Dycem. (рис. 12.2).
Роликом удобно обрабатывать
поверхности между НЕРА фильтрами и стены.
После использования ролик следует
обработать обычными моющими и дезин-
фицируюшими средствами и высушить.
Щетки ^"^- ^^'^ Липкий ролик
фирмы Dycem
Щетки по своей природе — элемент
для чистых помещений нежелательный. Они содержат множество мест,
где могут скапливаться загрязнения. Однако во многих случаях без
них не обойтись. Щетками убираются крупные загрязнения (осколки
разбитого стекла), труднодоступные места, отверстия и пр. Нельзя
использовать щетки из щетины. Щетка цолжна быть изготовлена из
пластмассы с пластмассовыми волокнами.

378 __^ Глава 12
Салфетки
Выбор салфеток определяется назначением чистого помещения.
Высококачественные протирочные материалы необходимы для
04V1CTK11 т10верхУ10стеУ1".
• чистых помещений в эксплуатации, во время монтажа и при
подготовке к пуску,
• инструментов,
• экранов компьютеров и приборов, н
• оборудования.
К салфеткам предъявляются следующие требования:
— практическое отсутствие выделения частиц, как жидких, так
и твердых;
— их строгая однородность и отсутствие посторонних
включений, способных загрязнить чистые помещения или повредить
поверхности;
— высокая чистота;
— прочность;
— способность поглощать влагу;
— пригодность к стерилизации (при необходимости).
Эти требования в известной степени противоречивы. Например,
лучщими с точки зрения технологии чистоты являются
синтетические салфетки из полиэфирной ткани. Но полиэфирные волокна
обладают гидрофобными свойствами, т.е. отталкивают воду и
поэтому уступают салфеткам из натуральных волокон по способности
удерживать влагу. Салфетки из хлопка хорошо впитывают влагу, но
обладают высоким отделением ворса и других частиц.
Удачное решение, сочетающее оба положительных свойства,
найдено фирмой Milliken, США. В полиэфирную ткань введены
включения — специальные губчатые молекулярные структуры,
впитывающие воду. Благодаря капиллярности, полученной таким образом,
салфетки фирмы Milliken впитывают жидкость лучше, чем аналоги,
причем с полностью увлажненной салфетки жидкость не стекает.
Салфетки Milliken характеризуются:
— высокой скоростью впитывания жидкости (рис. 12.4);
— высокой поглощающей способностью жидкости на единицу
площади салфетки — до 590 мл/м^ (рис. 12.5);
— низким отделением частиц, благодаря высокому качеству
волокнистого материала и специальной технологии
обработки краев, которая исключает наличие острых концов
волокон, способных повредить поверхности;
— устойчивостью к воздействию многих химических веществ;
— возможностью выбора необходимого вида салфеток для
различных областей применения в чистых помещениях
классов 1 ИСО - 7 ИСО.

Эксплуатация чистых помещений
379
Специально изготовленные волокна салфеток — практически
идеально гладкие и не содержат частиц на своей поверхности.
Производство салфеток фирмой Milliken организовано в чистом
помещении класса 3 ИСО по частицам 0,1 мкм.
Рис. 12.4 Материалы с различной скоростью
впитывания (справа — образец фирмы Milliken)
Рис. 12.5 Удаление пролитой жидкости салфеткой
Milliken с высокой поглощающей спобностью
Комплекты для уборки чистых помещений
В настоящее время в разных отраслях, включая микроэлектронику
и медицину, щироко используются специальные комплекты для уборки
чистых помещений. В такой комплект могут входить: транспортная
тележка для перемещения емкостей (ведер) с моющим и/или
дезинфицирующим раствором, щвабра с насадками (губка, специальная
ткань и пр.), салфетки и пр.
Примером могут служить наборы, поставляемые фирмой Contec
(США), в состав которых входят емкости из нержавеющей стали (на

380 Глава 12
колесиках) с отжимным устройством, рис. 12.6, а), швабры для уборки
пола (классы 3 ИСО, 4 ИСО и т.д., рис. 12.6, б), швабры с губками
из полиэфирной пены, обладающие высокой сорбирующей
способностью и предназначенные для обработки стен, рис. 12.6, в).
Широко распрстранены комплекты TmCLEAN Systems фирмы
Perfex (США), состоящие из двух-трех пластмассовых ведер, тележки
из нержавеющей стали с отжимным устройством и швабры (рис. 12.7).
В комплекте из трех ведер левое ведро (под отжимным устройством)
используется для сбора загрязненной жидкости, среднее — для
прополаскивания швабры, а правое содержит чистый моющий раствор.
Инвентарь может поставляться стерильным (уровень
стерильности 10'^), допускает автоклавирование и радиационную стерилизацию.
Рис. 12.6 Инвентарь фирмы СояГес Рис. 12.7 Набор для уборки чис-
для уборки чистых помещений тых помешений фирмы Perfex
Пылесосы
Вакуумная уборка является эффективным средством обработки
чистых помещений. Пылесос выбрасывает очищенный воздух наружу.
Какую степень чистоты должен иметь этот выбрасываемый
воздух? — Ту же, что и чистый воздух в помещении. Поэтому в
пылесосе должны быть несколько ступеней фильтрации воздуха с НЕРА
(ULPA) фильтром на последней ступени.
Нельзя применять обычные бытовые или промышленные
пылесосы, в том числе водяные пылесосы. Эксперимент показал, водяные
пылесосы выбрасывают в помещение огромное количество
мелкодисперсной водяной пыли, которая может содержать как частицы,
так и микроорганизмы. Можно применять только
специализированные пылесосы для чистьгх помещений.
Иногда предусматривается централизованная система вакуумной
уборки, т.е. создается сеть вакуумных трубопроводов с выводами
в разные точки чистых помещений.

Эксгыуатация чистых помещений 381
Вакуумная уборка может проводиться в начале уборки чистого
помещения перед влажной обработкой и после нее для удаления
остатков влаги.
Технология уборки
При проведении уборки следует выполнять три правила:
— уборка должна проводиться от самых чистых зон (вблизи НЕРА
фильтров) к самым загрязненным местам (вытяжные
решетки и двери, пол);
— уборка проводится параллельными перекрывающимися
движениями, причем в конце движения салфетка (щвабра)
отрывается от поверхности и переносится в начало новой
линии движения; нельзя соверщать круговые или
возвратно-поступательные движения по поверхности и прикладывать
усилия;
— вертикальные и наклонные поверхности обрабатываются
сверху вниз.
При уборке и дезинфекции чистых помещений следует давать
определенное время, чтобы применяемое средство могло оказать
необходимое действие. Если используются салфетки, то следует
наносить моющий раствор на салфетку, а не на обрабатываемую
поверхность.
Особое внимание при уборке следует уделять горизонтальным
поверхностям. Самая большая ошибка при уборке — это перемещение
зафязнений с места на место, а не удаление их с поверхности.
Возможны разные виды уборки: текущая, периодическая,
генеральная и пр. Текущая уборка выполняется один или два раза в сутки
(смену) или после выпуска серии продукции. Периодическая уборка
может выполняться один раз в неделю (месяц). Генеральная уборка
может выполняться с периодичностью один раз в месяц, квартал
и пр. в зависимости от конкретных условий.
Эти данные не являются догмой. Каждое предприятие в
зависимости от класса чистоты, характера производства и выпускаемой
продукции разрабатывает собственный регламент уборки.
Особое место занимает комплексная и неоднократная уборка
чистых помещений после завершения монтажных и пуско-наладочпых
работ перед аттестацией чистого помещения и вводом его в
эксплуатацию. При текущей уборке, например, может выполняться влажная
обработка пола, моек, дозаторов жидкого мыла и дезинфицирующих
средств и пр. При периодической уборке в дополнение к этим
работам может выполняться обработка стен, мебели, отдельных частей
оборудования. Генеральная уборка включает в себя полный комплекс
операций по обработке помещений и оборудования.

382
IMaMmt- сЖеят уборки вкдтчсет в себя следу?,1щее:
1. ПршотювлеУ'Че моюших или дезинфицирующих (далее — ijoio-'
щих) растворов. Могут применяться обычные средства, совместщше
с покрытиями поверхностей чмстых помещений. Некоторые покрытия
могут быть нестойкими, например, к воздействию перекиси водорода.
Раствор для чистых помешенмй высоких классов готовится на основе
деионизованной воды, для стерильных производств ^ воды
очищенной, отфильтрованной через фильтр 0,22 мкм, или воды для инъекиий.
2. Проход в ^чистое помещение персонала, занимаюшегосяуу
юркой. Требования к нему — те же, что и для персонала, работаюшего
в чистом помещении постоянно.
3. Ви^ёжые глазт* загрязнения (битое стекло и пр.) аккуратно
убираются щеткой, совком или салфеткой, не допуская paciipdci -
ранения загрязнений.
4г. IMztmoK
Выполняется уборка увлажненной салфеткой гохи липким
роликом, стараясь не повредить НЕРА фильтры. Если потолок состоит
целиком из НЕРА фильтров, то лучше его не трогать, обеспеч;ш:1я
постоянную работу системы вентиляции. При необходимости
проводится очистка элементов крепления (рамы) между фильтрами,
последовательными движениями в одном направлении ,с пом^с^шью
салфеткИу ролика или обработка пылесосом.
5, Стены
Выполняется влажная уборка шваброй, роликом или салфеткой
параллельными перекрывающимися движениями сверху вниз. .Особое
пнимание уделяется выключателям, розеткам, сигнальным ^'ст-
ройстщм и пр.
, 6. Стек-ляшцв поверхности
Обрабатываются аналогично стенам. Целесообразна их
дополнительная обработка спиртовым раствором (для стерильных
производств — раствором, отфильтрованным через фильтр, 0,22 мкм),
7. Под
Уборка выполняется аналогично стенам параллельными, пе^чекры-
ваюшимися движениями от критического ядра к дверями
Периодически (или после каждого движения) губка ополаскивается в ведре
с раствором. Наиболее удобно работать шваброй, umemmtiil ртжи\".
ное устройство для губки.
8, В асетпгчческих щрёггзведсктях после завершения обработки
может потребоваться стерилизация внутреннего объема помещения
парами перекиси водорода, формйльдегида и пр. Для sibvo 'мог>"Т
использоваться генераторы паров перекиси водорода или другого
агента, Вьщержка чистого по-'.ёщен-тЯ;с~ наличием в нем пароз>может
длиться несколь':о часой, напр"*'"Н,ч 24 и. После завершёя"я.^ этой
операции инагда вггао."нтют нечтстную обработку отдельных
поверхностей ^помещения. ^ . .^.v;*,.v„.,,,f;..

Эксплуатация чистых помещений 383
9. После завершения уборки чистого помещения проводится
обработка комнат переодевания и материалы^ьгх шлюзов, включая
находящуюся в них мебель. Особое внимание уделяется мойкам, кранам,
дозаторам и находящимся рядом с ними зонам.
10. По окончании уборки может выполняться контроль чистоты
воздуха и поверхностей.
И. Оформляется запись в журналу уборки с указанием вида
уборки, времени и фамилии исполнителя.
После завершения уборки выполняется контроль чистоты
поверхностей чистого помещения. Наибольшее распространение получили
следующие методы контроля чистоты поверхностей [4]:
а) тесты на салфетку, проводятся для обнаружения
относительно крупных частиц, наглядны и во многих случаях эффективны,
несмотря на свою простоту;
Различаются два вида тестов:
— тест на белую салфетку, при
проведении салфетки по
поверхности и осмотре ее под
лучом света видны загрязнения;
— тест на черную салфетку;
является контрастным тестом
по сравнению с тестом на
белую салфетку (рис. 12.8);
б) тест на белый свет; при
боковом освещении поверхности сильным
лучом света в затемненном помещении р^^^ ^2 8 Контрастный
видны тени от осевших на поверхность ^ест на черную салфетку
частиц, а также различие в цвете чис- (фирма МИНкеп)
той и загрязненной поверхностей;
в) тест на ультрафиолетовое облучение проводится в
затемненном помещении; ультрафиолетовый свет (365 нм) вызывает свечение
многих органических веществ;
г) контроль поверхностей с помощью оптического микроскопа
используется для обнаружения частиц с размерами более 5 мкм;
д) осаждение на пластину с последующим счетом частиц под
микроскопом или лазерным счетчиком частиц;
е) сканирование поверхности с помощью специальных приборов.
12.6 Эксплуатация оборудования
Требования к эксплуатации стационарного и переносного
оборудования, находящего в чистых помещениях, рассмотрены в
стандарте ИСО 14644-5 [1].
Первым требованием является то, что оборудование в процессе
работы не должно загрязнять чистое помещение. С этой целью следует

384 ' -¦--:,- -^ Глава
I
выбирать оборудование, соответстчу'эг'.ее то?'у классу чистс^гй^
в котором ojTO будет работать. Требования к оборудованию для?
различных случаев приведены в главах 2, 15, 17, ТранспортироватЬу^
распаковать и монтировать оборудование нужно в соответствии c'lipo-
токолом чистоты (глава 6).
Наконец, оборудование следует эксплуатировать в строгом\соот-
ветствии с инструкцией по эксплуатации и паспортом на него; Ппи-;
чем работать с ним должен только обученный персонат, yMeroinitiit''
обращаться с оборудованием и выполняющий требования тех.но-*
логии чистоты.
Многие виды оборудования оснащены дистанционным
контролем параметров технологического процесса. Иногда применяется'
резервирование -наиболее ответственных узлов с контролем их
исправности. На основе этого может быть создана система дпспет-,
черскогд контроле с выводом на центральный пункт основных пара-:;
метров технологического и инженерного оборудования. ;
С)борудование ддя чистых помещений конструируется и усташв-'
ливается так, чтобы по возможности оно находилось в зоне обсл^оки-
вания, а в чистое помещение выходили только лицевая панельки
устройства загрузки-вБпрузки. Это позволяет свести до минимума; вход
ремонтников в чистое помещение.
Техническое обслуживание оборудования должно проводиться т\о
план-графику, содержащему перечень работ и периодичность иХ'
выполнения. Йа каждую работу должна бьпь соЬтавлена инструкн1^И
содержащая перечень контролируемых параметров, выполняем:^?
операций, состав измерительных приборов, материалов и
инструментов, требования к персоналу, который выполняет эту работу. Сле?-^
дует оценить затраты -времени на каждую работу. Все это должно быть
согласовано с графиком проведения технологического процессз..
Следует составить график планово-предурредительного ре:..::!1та^
оборудования. Вся деятельность инженерной службы долз,ша бмть
направлена на то, чтобы исключить отказы оборудования. Для нлп
более ответственных узлоъ предусматривается резервирование (холодное
или горячее) и набор запасных частей, который должен xpan.^ihcn
в доступном месте.
Чистые помещения должны быть оснащены специальной '-«е-
белью исходя -из класса чистоты и особенностей технологииj К такой;
мебели относятся:--столы из нерждпеютией стати (при необходимости,
перфорированные, на колесах), стулья, етеллажи, полки, шкафы,,;
тележки, вешалки и пр. --
12.7 Тежимка, безоивсности
На чистые помещения-распространяются все-нормы и правила,'
регламентирующие требования к сйеспечению безопасности nef
сонала^и материальных ^средств. Ниияду с этим чистые помешения

Эксплуатация чистых помещений 385
имеют свои особенности. Прежде всего, чистые помещения —
дорогостоящие сооружения. После даже незначительного возгорания может
потребоваться их демонтаж и строительство новых чистых
помещений с заменой технологического оборудования. Ложные
срабатывания системы пожаротушения могут также привести к трудно
поправимому ущербу.
Наиболее распространенными факторами опасности являются:
— пожар и взрыв;
— отравления токсичными веществами;
— травмы кожи и глаз из-за неосторожного обращения с
химикатами;
— механические травмы из-за несоблюдения правил работы
в чистых помещениях и их уборки (например, если не
удалены остатки случайно пролитой жидкости во время работы
или влаги после проведения уборки, человек может
поскользнуться и упасть, при этом не только нанеся ушиб себе, но
и повредив одежду и/или оборудование).
Для предотвращения указанных случаев предусматривается
комплекс мер по обеспечению безопасности. Эта тема должна проходить
красной нитью и при эксплуатации чистых помещений.
По всем разделам техники безопасности должны быть
разработаны инструкции, организовано обучение и налажен контроль за
соблюдением правил.
Автор благодарит фирмы Asiatic Fiber Corp., Contec, Dycem, Peifex
и Milliken за согласие на публикацию их материалов.
Литература к главе 12
1. Проект ИСО 14644-5 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 5. Эксплуатация.
2. VDI 2083, Blatt 6. Reinraumtechnik. Personal am Reinen Arbeits-
platz — VDI 2083, Часть 6. Техника чистых помещений. Персонал
на чистых рабочих местах.
3. Чистые помещения. Под ред. И. Хаякавы. Пер. с японского. М.,
Мир, 1990.
4. Тони Ф. Уэринг. Умение обучать — Технология чистоты, № 2,
1995, с. 29-33.
5. Leif Mansson. Renrums-Klader — Renhets Teknik. Nordisk journal for
renhetsteknik, № 3, 1996.
6. IEST-RP-CC018.2 Cleanroom Housekeeping — Operating and
Monitoring Procedures. Institute of Environmental Sciences and
Technology lEST, Mount Prospect, IL, USA.

386 '-.-.:. :.;... Vv.,,_...-_-T..-..._.
ГлаЩ' 13
¦ - :- -П-СЭДЩЕНИЕ HfiPGOHAJIA В ЧМСТОМ
¦' НОШЩЖНИИЯ-ДОРВДОЖ ПЕРЕОДЕВАНМЩ|
- ; -
у. Уайт,':
Шотландское o6i/^ecr>ieo
по Контролю микрозагрязтшш,
13.1 Введение '
Люди являются источником практически всех микроорганизмов;
в чистых помещениях и большей части частиц. Чтобы воспрёгтятст-
вовать попаданию загрязнений в продукт, прОизводимвш в mcjom
помещении, нужно-выполнять требования, которые позволяют свести
до минимума генерацию, перенос и осаждение этих загрязнений. Эти'
требования и являются предметом настоящей главы".
Перед вводом чистого помещения в эксплуатацию адиинис", -
рация предприятия сталкивается со следующими проблемами»
«• подбор и прием на работу персонала;
<* составление инструкций для персонала по подготовке к в5;оду
¦ в чистое померение и порядку переодевания в одежду для:
чистых помещений (включая персонал, обеспечивающий
монтаж и обслуживание);
. . ® определение правил поведения, которые необходимо выдрл-
нять в чистом помещении.
Для решения этих задач довольно трудно найтм соответствуюи1НС
документы. Надеемся, что изложенный ниже материал .послужит
TaKHiM руководством.
Необходимо заметить, что продукция, изготавливаемая„в чис10М
помещении, рааличается по чувствительности, к,загрязнениям. Методы
контроля загрязнений должны отражать это» Информация,.п{эивег^н"ия
в этой главе, может использоваться как я.^есг:.* де^с, -". "!3 гсЬта-
ртх MOdimo въгбршпр mte методы минулизации зигрг.зк:::иш, гс~тЬрые
наилучшим обртом соответствуют сщепени риска, связанного с
конкретным чистым помещением.
'* Представленный в главе Материал является методичесЗкими рекомендациями,
написанными для членов Шотландского общества по контролю микрОзагрязнейий,
S^C^ и любезйо предоставленными автором для АСИНКОМ.

Поведение персонала в чистом помещении 387
Представленный материал делится на четыре раздела, которые
служат руководством для:
• отбора персонала для работ в чистых помещениях;
• процедур переодевания при входе в чистое помещение и выходе
из него;
• организации монтажных и сервисных работ;
•правил поведения персонала в чистом помещении,
обеспечивающих минимальное загрязнение.
13.2 Персонал
В дополнение к обычным данным, которые сообщают или
выясняют при приеме человека на работу, существуют специфические
вопросы, определяемые особенностями чистых помещений. К ним
относятся следующие:
1. У людей, которые собираются работать в чистом помещении,
не должно быть негативной реакции на то, что необходимо носить
одежду, которая закрывает все или практически все тело, и что
придется работать в помещении, которое может не иметь естественного
освещения или окон.
2. Персонал должен понимать, что в чистых помещениях не
допускается использование косметики, пудры, аэрозолей для волос
и других аналогичных материалов.
3. Персонал не должен использовать лак для ногтей, так как
он может отслаиваться и попасть в продукт.
4. Доказано, что ьсурильщики вьщеляют больше частиц изо рта
после курения, так как в этом случае пересыхающая слизистая
оболочка рта генерирует болыпе частиц.
5. Люди, не соблюдающие правила личной гигиены, мало
подходят для работы в чистых помещениях.
6. Следует обратиться к персоналу с просьбой о сотрудничестве,
чтобы свести к минимуму распространяемые им загрязнения. Нужно
быть осмотрительным при приеме на работу лиц, которые
распространяют значительно большее количество загрязнений, чем обычный
человек. Примерами такого рода являются лица со специфической
кожей или имеющие хронический кашель.
7. В биологически чистых помещениях может возникнуть
необходимость проверить, не является ли персонал носителем
микроорганизмов, которые могут развиваться в продукции и вызывать ее порчу
или болезни. Пригодность персонала к работе в чистом помещении
должна рассматриваться, исходя из чувствительности продукции
к специфическим типам микроорганизмов.
8. Люди, чувствительные к аллергенам, вызывающим чихание,
зуд, почесывание или насморк, могут оказаться непригодными для
работы в чистом помещении. Некоторые лица, страдающие сенной

3S»' ¦ - '• ' ¦ -^ - -¦ '- ¦ - /}адваг Д?
лихорадкой, будут испытывать облегчение в чистом помещении,- гак
как система фильтрации воздуха удаляет из него соответствую!иие
аллергены, и они могут быть приняты на работу. Некоторые дюли
могут испытывать аллергию или реагировать на материалы и преДч1сты,
используемые в чистом помещении, Taiaie как:
а) одежда из полиэфирной ткани;
б) химические вещества, например, кислоты, растворители,
моющие, чистящие и дезинфицирующие вещества;
в) продукция, производимая в чистом помещении, например,
антибиотики и гормоны.
Эти критерии отбора персонала могут ущемить интересы
некоторых кандидатов; Необходимо следить, чтобы это не приводило
к незаконны.^ или пристрастный решениям.
:" 13.3" П#адс|К'не#ес>девйния' при'"входе ш чистое noMeiieiwe' '''
Правильный порядок переодеваний должен гарантировать^ что
одежда, носимая в чистом помещении, не загрязнена. .Существует
несколько способов, как правильно надеть одежду для 4HCTorpjnDN»e-
щения, но изложенный ниже метод является предпочтительньЕ.к Э iот
метод может быть модифицирован в зависимости от вида чистого
помещения и уязвимости продукции по отношению к загрязненмю.
Планировка зон переодевания
Планировочные решения зоны переодевания могут быуь щзл-ivi-
ными. Место, где снимают или надевают повседневную одежду, %е-жлу
для чистых помещений и обувь, зависит от числа, комнат,
предназначенных для переодевания, и от того, делятся ли эти комнаты на две
или более .зон поперечными скамьями. : -¦
Планировка зон переодевания можбт усложниться, если предуе-
мотрены отдельные комнаты переодевания для персонала раапичиого
пола. Это, тем не менее, не должно су-шественно влиять на метод,
используемый для смены одежды. В некоторьк случаях шкафчики ,1.ш
обычной одежды и ценных,вешей располагаются снаружи здиы
переодевания, а ^fнorдa - внутри.
Обычно зона переодевания для чистого помещения в^1пбл;1яе1ся
одним из следующих способов,
ОШа комшата с одиой или двужм'-зофти
При этом типе планировки пердонал .входит в комнату,
переодевается в одежду для чистого помеш-гния. и выходит непосредствен!**)
в чистое помещение. Все процедуры переодевания вьшолняиэтзся
в пределах одной комнаты.

Поведение персонала в чистом помещении
389
Обычно для того, чтобы разбить комнату на две зоны,
используется поперечная скамья. Эта скамья позволяет не только сменить
или защитить обувь, но также делит комнату на две зоны чистоты.
Этот тип комнаты популярен в небольших чистых помещениях с
немногочисленным персоналом. Он также часто используется в чистых
помещениях высокого класса с большим числом персонала,
например, при производстве микроэлектроники.
поперечная
скамья
а)
б)
Рис. 13.1 Схема зоны переодевания с одной комнатой:
а) с одной зоной; б) с двумя зонами
Зоны переодевания с двумя комнатами
Зоны переодевания с двумя комнатами и несколькими зонами
чистоты являются более безопасным решением, но при этом на
смену одежды требуется больше времени. Примеры планировки таких
комнат представлены ниже:
ф
®
©
ф
©
1 " ¦ ¦ ¦ л
ф
©
а)
б)
в)
Рис. 13.2 Схема зоны переодевания с двумя комнатами:
а) с двумя зонами; б) с тремя зонами; в) с четырьмя зонами,
ф— подготовка к переодеванию,® ~ переодевание

390 -'."•¦¦¦ -•¦..;_. ^^^^^^^ рлава /j
При двухкомнатной планировке е первой комнате обйя^^ю
выполняется процедура переодевания вплоть до получения одгады
для чистой комнаты (подготовка к переодеванию). Если крмиата
подготовки к переодеванию имеет воперечную скамью, то она
дспользуется для того, чтобы надеть позерх обычной обуви
пластиковые бахилы. Во второй комнате (комната переодевания) надевают
одежду для чистого помещения, а поперечная скамья используется
для надевания обуви, предназначенной для чистого помещения.,,
Зоны переодевания с тремя комнатами используются в тех
случаях, когда метод переодевания предусматривает многократную
смену одежды и обуви.
Следует обратить внимание на то, как хранить одежду для чистого
помещения^ если она используется вновь при возвращении в чистое
помещении-. Хранение одежды должно обеспечивать минимальное
ее загрязнение. Иногда для этого может потребоваться размещ'стше
вешалок для одежды в однонаправленном потоке воздуха, в др;.тих
случаях могут использоваться шкафчики, пакеты или ячейки.
Некоторые чистые помещения (в особенности те, в которых сйена одежды
необходима при каждом входе в них) имеют отдельную зону для
вьгхода персонала из чистота помещения.
Рассмотрим теперь порядок входа в чистое помещение.
'¦-^.," 13.4 Цорядож смеюм одехдн
Общие положения о порядке смены одежды можно разделить на
три раздела: дома, в комнате подготовки к переодеванию, в ко"Гтате
переодевания.
, - Дома
Персонал, занятый на работе в чистом помещении, сл№>ч-"т
предупредить о внимании к тому, как следует являться на paytHV'.
Для работающих в чистом помещении недопустимо несоблдае^-.'ие
правил: личной гигиены. "В настоящее время из-за недостаткл^гг.!,"-! но
обоснованнйых данных еще нельзя точно сказать, как часто персон11лу
следует мыться или принимать душ. Очё:;идно лишь, что пдсде стрижки
волос необходимо принять душ^ чтобы предотвратить pacnp'ocipa-
нение их обрезков.
Обычно считается, что персонал должен принимать душ ках".""'"'
день перед приходом на работу. Нельзя уэеренно утверждать, что это
уменьшит отделение загрязнений; Известно, что при мытье удш1.-:~тся
естественный слой жира, что приводит к существенному
возрастанию шелушения кожи и ,кр:;сн1:>1х Са^терий у некоторых людей

Поведение персонала в чистом помещении 391
(а у других может уменьшить этот процесс). Однако предполагается,
что между приемом душа дома и попаданием в чистое помещение
проходит достаточное время для восстановления естественного слоя
жира на коже. Также распространенным приемом является
использование после мытья лосьонов, заменяющих естественный жир. Однако
следует изучить химический состав любого применяемого
увлажнителя кожи, чтобы исключить химические вещества, которые могут
вызвать опасность загрязнения продукции.
Аналогичным образом нельзя точно сказать, как часто следует
стирать одежду, носимую под технологической одеждой для чистых
помещений, например, нижнее белье. В этом вопросе следует
полагаться на здравый смысл.
Если компания не обеспечивает персонал нижним бельем,
которое следует надевать под повседневную одежду перед приходом на
работу, то необходимо дать рекомендации, какое нижнее белье
следует предпочесть. Одежда из искусственного волокна, например,
полиэфирной ткани, предпочтительнее одежды из шерсти и хлопка,
так как натуральные ткани вьщеляют множество частиц и волокон.
Обтягивающие материалы также предпочтительнее, так как они
позволяют более эффективно контролировать отделение от кожи
частиц, в том числе несущих бактерии.
Проблемы с одеждой решаются значительно легче, если
персонал использует нижнее белье, предоставляемое компанией. Оно
должно быть изготовлено из материала, вьщеляющего минимум
частиц, и эффективно улавливать частицы и бактерии, отделяющиеся
от кожи человека.
Женпщны, работающие в чистой комнате, должны решить,
насколько необходимо применение косметики, так как перед входом
в чистое помещение ее следует удалить. Персоналу следует принять
во внимание, что носимые ценности, кольца, часы, вероятно,
придется снять и оставить на хранение.
Любой служащий, имеющий простуду, грипп, солнечный ожог,
сильную перхоть, раздражение кожи, а также те, кто подвержен
аллергии, способной вызвать кашель, чиханье, насморк, должны быть
переведены на другое место вне чистого помещения на весь период
недомогания. О соблюдении этого условия необходимо
предупреждать при приеме на работу.
Основные процедуры
Кратко смена одежды заключается в следующем:
1. Удалить грязь с подошв и каблуков обуви или переодеть обувь.
2. Снять ненужную верхнюю одежду. Надеть нижнее белье для
чистых помещений (если это требуется).

3. Снять часы, кольца, ювелирные изделия, удалить пред:,;е1
из карманов и сложить их в месте, обеспечивающем безс|да
ность хранения, ¦f^'i'vfe*^'?;:; а •:¦.»-
4. Удалить косметику м нанести на кожу увлажнитель.
¦ 5. Надеть головной убор.
6. Надеть предназначенную для чистого помещения обувь.-
7. Вьшыть руки м нанести на кожу увлажнитель (если
требуется).
8. Выбрать комплект одежды для чистого помещения,
9. Надеть перчатки для переодевания (если, это требуется),"
¦¦• 10. Надеть шлем и маску.
11. Надеть комбинезон (или халат).
';'••,¦• 12. Надеть бахилы (используя скамью).
цл- 13. Надеть перчатки.
- '¦ Рекомендуется, чтобы на стене в зоне переодевания- была
помешена инструкция по переодеванию, содержащая всю- процедуру
смены одеждь!.
Жомяатв' подготовкижширеодевашит
Перед тем, как войти в зону переодевания, персонал должен
посетить туалет, если это необходимо. Это уменьшит трудности.
связанные со сменой одежды, и сократит потери времени на то,
чтобы выйти из чистого помещения. Если это необходимо,; след^.'ет
прочистить нос. В чистом помещении трудно рекомендовать как?»!-
либо способ очистить нос без того, чтобы вызвать загрязйеш'.и.
Кури.11ьщикам рекомендуется выпить воды перед тем, как войти
в чистое помещение, так как доказано, что для них это подйвляет
выделение частиц изо рта.
В некоторых чистых помещениях не требуется смена обуви, В прс'-'
даже можно найти средства для очистки обуви перед входом в частое
помещение. Рекомендуется также применение' ковриков для чисрих
помещений при входе в комнату подготовки к переодеванию,^
На первой стадии смены одежды персонал должен:
" Снять верхнюю одежду или спецодежду. Следует снимать такое
количество верхней одежды, чтобы чувствовать себя в- чистой комнате
комфортно. Если предписано испояйзование нижнего белья плл
чистых помещений, следует снять повседневную одежду -и нше.;^
нижнее белье для чистых помещений,
-* Снять часы и кольца. Они могут собирать грязь, вызывать
химическое загрязнение и загрязнение частицами, а также спосЬбнч
повредить перчатки. Персонал неохотно-вдет на снятие обручальных-

Поведение персонала в чистом помещении 393
колец. Если обручальное кольцо гладкое и не может повредить
перчатки, его можно оставить при условии, что само кольцо и кожа под
ним чистые. Такие предметы, как сигареты, зажигалки, бумажники,
ключи и подобные им должны храниться в безопасном месте. Если
в зоне переодевания невозможно обеспечить защиту от похищения,
может возникнуть необходимость использования специальных
пакетов, приспособленных для чистых помещений, для того, чтобы
складывать туда ценности и помещать их в чистое помещение.
•Удалить косметику и, если это требуется, использовать
соответствующий лосьон для кожи.
• Надеть одноразовый головной убор или сетку для волос,
обеспечивающую фиксацию волос под шлемом или капюшоном для
чистых помещений.
• Надеть специальный чехол на бороду, если это требуется.
• Надеть на обувь одноразовые бахилы или бахилы для
использования в чистой зоне комнаты для переодевания.
Три последних пункта могут не потребоваться в чистых
помещениях низкого класса чистоты; пользователю предоставляется
право решать, нз'ждается такое чистое помещение в дополнительной
защите или нет.
• Вымыть руки, высушить их и использовать соответствуюший
лосьон для рук. в биологически чистых помещениях может возникнуть
необходимость вымыть руки с применением дезинфицирующих кожу
веществ. Сушить руки следует с помопЦ)Ю безворсового полотенца
или сушки для рук. При использовании фена для сушки рук лучшим
вариантом являются устройства с горизонтальным потоком воздуха,
не поднимающие пыль с пола.
• Перейти из комнаты подготовки к переодеванию в помещение
для переодевания. Лучше пройти по специальному коврику для
чистых помещений, удаляющему грязь с подошв обуви. Персоналу
следует остановиться на коврике и переступить, по крайней мере,
три раза, чтобы быть уверенным в том, что подошвы очищены
и в следующую зону будет перенесено минимально возможное
количество загрязнений.
Комната переодевания
В этой зоне предстоит надеть верхнюю одежду для чистых
помещений. Допускается различная последовательность надевания одежаы,
но предпочтительным является метод, описанный ниже. В
соответствии с ним одежда надевается последовательно, начиная от
головы и заканчивая ногами.

394- ' ' ^- ' ' • -¦¦¦ ¦' ¦ ¦' -¦-.'-¦¦-^ ГлавдЩ
«•Выбрать комплект одежды для чистого помещения в месте
ее хранения. Проверить, не имеет ли пакет с одеждой разрывовшли
дефектов термической сварки утхаковки, затем снять упаковку,
«Так как одежда для чистого пот'ешения не имеет загрязнений,
иногда при ее нщхевпнии используют "промежуточные" перчатки,,дак
называемые "перчатки для переодевания". Использование таких
перчаток не является обязательным и требуется только в чистых nosieine-
ния очень высокого класса.
¦ Следует проверить, является ли подходящим размер одежин,
и не имеет ли она-разрывов или дыр,
, • «• Надеть защитную маску для лица и шапочку (или шлем). Maci-:c4
должна быть надета под шлем или на него: способ мало влияет it а
степень зашиты от загрязнений. Можно выбрать тот способ, который
является более удобным.. В' любом случае маска не должна
располагаться ниже носа. Если используется шлем, то волосы должны,-был:!
убраны под него, а застегнутые пуговицы или тесемки сзади mier.ia
не должны создавать дискомфорта.
i ® При использовании комбинезона его следует достать из
упаковки и развернуть так, чтобы он не касался пола. Молнию
комбинезона следует расстегнуть и повернуть комбинезон таким
образом, чтобы молния находилась на стороне, противопол(?жпой
одевающемуся. Существует насколько способов надевания одежды
таким образом, чтобы она гарантированно не коснулась пола. ¦¦Они
заключаются в следующем:
1..Комбинезон следует сложить, взяв его-за четыре угла, то есть
за'два запястья и за две лодыжки. В этом случае становится
возможным продеть сначала одну ногу, а затем другую, не коснувшись
комбинезоном пола,
2. Верхнюю часть комбинезона можно заправить внутрь^ сложив
его в-районе талии. Материал соберется внутри и не будет мешать
продеть сначала одну ногу, а затем другую. Верхнюю часть
комбинезона затем можно вынуть и продеть руки.
3. В левую руку следует взять левую манжету и левую полови и \'
расстегнутой молнии, а правую руку —' соответственно правую йан-
жету и правую половину расетегнутой молнии. После этогй нШшюю
часть комбинезона (ниже талии) можно собрать складками, продеть
в комбинезон одну ногу, а затем другую.-Отпустив одну из ма:нжгт,
можно продеть в комбинезон соответс?:ву!Йкцук) руку, а затер пэвто-
рить операцию для другой рукш
Если вместо комбинезонов используются халаты, их следует
надевать таким рбразом, чтобы .не загрязн/ть их внешнюю сторону;
«»ёатем- следует застегнуть шотшгхкЬг 'бинезона на всю ее длину
вверх, а шлём (если он-иепрльзуется) полностью заправить-псд ёо-
ротник. На этом этапе надо вбспользсгйтЬся-'зеркалом.

Поведение персонала в чистом помещении 395
• Если на одежде имеются застежки {липучки) на запястьях
и лодыжках, они должны быть затянуты и закреплены.
•В случае наличия поперечной скамьи именно сейчас следует
пересечь ее.
Поперечная скамья позволяет разграничить зону с незначительным
уровнем загрязнения от более чистой зоны и позволяет правильно
надеть обувь для чистого помещения.
• Персонал должен сесть на скамью лицом к более загрязненной
части помещения. Далее следует поднять одну ногу, надеть обувь для
чистого помещения, переместить ногу над скамьей и поставить ее на
пол более чистой зоны. Затем надеть обувь на другую ногу, перенести
ее над скамьей и поставить на пол. Сидя на скамье, необходимо
поправить комбинезон на ногах (если он используется) и обувь для
чистого помещения так, чтобы обеспечить удобство и безопасность
от загрязнений. После этого можно встать.
•Затем надеваются защитные очки (если это предусмотрено).
Кроме защиты глаз, они также предохраняют продукцию от
попадания в нее волосков с бровей и ресниц.
• Следует проверить, используя зеркало размером в полный рост
человека, все ли части одежды надеты правильно. Проверяется,
заправлен ли щлем за воротник и нет ли между ним и комбинезоном
(или халатом) щелей (зазоров). Волосы не должны быть видны.
• В случае, если использовались перчатки для переодевания, то
теперь их можно снять.
• Если это считается необходимым, руки можно вымыть еще раз.
В биологически чистых комнатах целесообразно проводить обработку
рук с помощью раствора спирта, который может содержать
дезинфицирующее вещество. Кроме того, что его применение более
эффективно, использование раствора спирта позволяет также
избежать проблем, связанных с наличием в помещении раковины
для мытья рук и сопутствующему риску образования в ней колоний
микроорганизмов.
• На следующем этапе необходимо надеть минимально
загрязненные частицами (и, если это требуется, стерильные) рабочие
перчатки так, чтобы не нанести на их внешнюю поверхность
загрязнений. Если это перчатки из латекса, которые упакованы парами
и имеют валики на манжетах (перчатки такого типа используются
хирургами), то перчатки могут быть надеты, не получив загрязнений.
В этом случае первую перчатку следует достать из упаковки, взяв ее
одной рукой за валик на краю манжеты, и продеть другую руку в нее.
Затем два пальца руки в перчатке закладываются под валик манжеты
второй перчатки, и она вынимается из упаковки. Во вторую перчатку
продевается вторая рука, пальцы вставляются в соответствующие паль-

396 ^^ -^ ;>: >:¦: f^-'..-.' cv >¦ Главд-
цы перчатки, а ьтанжета размешается поверх манжеты одежды^; i:
чистого помещения. Теперь становится возможным оттянуть м?н5:-'.1
первой перчатки и убедиться, что она полностью находится noi:
манжеты одежды для чистого помещения.
Характер большинства виниловых,и друтих перчаток не
матривает использования загрязнения рабочей стороны при их':
вании. Такие перчатки необходимо взять за край манжеты и ка5,е
описанным выше способом.
- Если это необходимо, перчатки могут быть вымыты или
дезинфицированы,
" Далее можно проследовать в чистую комнату — если этс» требу*.'
по специальному коврику для чистых помещений.
; " 13.5 Пврадож иереодеваим пр1 вьжоде .
_¦. Покидая чистое помещение, персонал может:
••либо снять всю одежду и одноразовые защитные среди
а при возвращении надеть новый обработанный комплект одеж,чы,
<• либо снять одноразовые защитные средства, но одежду кспЪль-
зовать повторно.
Если при возвращении требуется полная смена одежды,,- то
шапочка, перчатки, защитная маска и бахилы должны быть помешены
в контейнер для отходов. Если остальная одежда не одноразовая,
то ее следует поместить в другой контейнер для отправки на обрабо1'ку
в прачечную для чистых помещений.
Если одежда при возт^рашении используется вновъ^ ее слпуст
снимать так, чтобы внешняя сторона одежды загрязнялась как мая-но
меньше. Обувь для чистого помещения следует снимать у поперстмои
скамьи, поочередно перемешая ноги в мевеечистую зону (при нсио-
ходимости может быть предусмотрено одевание на ноги пластлкстл.ьх
бахил). Комбинезон или халат необходимо расстегнуть и, не вынимая
рук ИЗ' одежды, стянуть ее вниз через плечи до тшгии, и -освободить
руки. Если используется комбинезон, то далее вчсидячем положении
от одежды освобождается одна нога. Следует придерживать свобул-
ные рукав и штанину комбинезона так, чтобы они не касалисвшола.
Теперь можно освободить друг^то ногу. Затем снимаются маска и ишсм.
Когда одежда,- которая будет вновь использована при вОзвр-ь
щении, снимается, следует организовать-хранение каждой вещи.
Возможны три варианта хранения снятой одежды:

Поведение персонала в чистом помещении 397
1. Каждый предмет одежды должен быть свернут. Если
используются бахилы до колен, это следует сделать так, чтобы грязные
подошвы находились снаружи. После этого бахилы до колен для
чистого помешения следует разместить в одной ячейке, а шлем
и комбинезон (халат) — в другой. Если считается, что это
необходимо, предметы одежды могут быть помещены в пакеты перед тем,
как положить их в ячейки.
2. Шлем, если это возможно, следует пристегнуть с наружной
стороны комбинезона (или халата) с помощью пуговиц и повесить
в шкафчик. Бахилы для чистых помещений размещаются внизу
шкафчика. Части одежды не должны касаться стенки и друг друга. В чистых
помещениях высокого класса одежду часто вешают в боксах с
однонаправленным потоком воздуха, сконструированных специально для
минимизации загрязнения одежды.
3. Возможно использование пакетов для одежды. В этом случае
необходимо иметь отдельные пакеты для комбинезона (халата),
шлема и бахил до колен для чистых помещений. Их следует регулярно
стирать.
13.6 Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание
Люди, которые могут случайно попасть в чистое помещение
по незнанию или из-за отсутствия надлежащего надзора, могут
представлять значительную опасность. Следует контролировать работу
монтажников и других специалистов, чтобы они не допускали отклонений
от правил работы в чистых помещениях, выполнение которых должно
быть предметом инструктажа. Персонал других фирм, осуществляющий
обслуживание, может не иметь опыта работы в чистых помещениях.
Общие положения
• Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание,
должен входить в чистое помещение только по разрешению.
• Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание,
должен быть обучен основам техники чистых помещений или
находиться под тщательным контролем в момент пребывания в чистом
помещении.
•Технический персонал должен носить ту же одежду (или
одежду, обеспечивающую такую же эффективность), что и персонал
чистого помещения и должен быть хорошо знаком с методами
переодевания при входе и выходе из чистой комнаты. Он никогда
(особенно по выходным или при отсутствии постоянного персонала)
не должен входить в чистое помещение без переодевания.

398. ' 5 "" " ¦ ' •• ¦ Ikaea /j
«Технический персонал должен снимать грязную спецодежду
и мыть руки перед тем, как переодеться в одежду для чистьщ
помещений.
• Инструмент, обычно используемый при монтажных рФо'1л\
Б чистом помещении, должен быть очищен (и, при необходимости,:
стерилизован), храниться в чистом помещении и использоваться
исключительно в нем. I
® Инструменты, которые необходимо внести в чистое гтоме*
шение инженеру по сервису или. работнику другой организаиии,
работающему по договору, должны быть предварительно очктцсиы.
Обычным методом является протирка сверху вниз с исяользовйтлем
специального притирочного материала для. чистых помещений, смо^;
ченного изопропиловым спиртом (как правило, 70% раствором в :врле).:
Чемоданы и портфели, являющиеся потенциальным источником'
загрязнений, не разрешается использовать в чистых помещедтчх;
инструменты должны переноситься в специальных пакетах или'-кон-
тейнерах, предназначенных для чистых помещений. ч»
«Запасные части и другие предметы, имеющие упакокку
(например, флюоресцентные лампы), должны быть освобожден^! от
нее вне зоны проведения работ, а сами, детади протерты сверху вниз;.'
• Для каждого вида деятельности должны быть составленьетнсь-;
менные инструкции, вютючающие методы контроля загряз.т1е75ий.
Инструкции должны выполняться точно.
« Инструкции или рисунр!, выполненные на бумаге, не'
предназначенной для чистых помещений, не должны вноситься.в чрстыс
комнаты. Они должны быть фотокопированы на бумагу для чистых
помещений или ламинированы пластиком. ":
• Места проведения операций, сопровождающихся выделшием
частиц, например, сверление отверстий, ремонт потолков, или
полов, должны быть изолированы от остального чистого помещения.
•• Технический персонал не должен проносить в чистое no?ieiue-
ние предметы и материалы, перечисленные ниже в перечне -'за^р«3*
няющих материалдв", '
«По окончании работ технические персонал должен произвести
уборку, используя оборудование, специально разработаннЬе лля
уборки чистых помещений. При этом могут исполь^^оезтбся тoлькc^
чистящие- средства, разрешенные к применению в данном пр^ЬцгениИ.]
13.7'11вявдеиие^ в ««ис#ыж пбмещенияж j
^'¦^•v Для того, чтобы гарантировать, что продукция не загрязнена*
в чистом помещении необходимочсоС.юдать-определенные-прагчтла
поведения. Ддя каждого чистого помещения должны быть разработ:п!'1
лисьменные инструкции с-учетом ,его особенностей. Полезно о<ф~, -

Поведение персонала в чистом помещении 399
мить их в виде инструкции типа "разрешается и запрещается",
поместив ее в зоне переодевания или в чистом помещении. Ниже
приводятся общие положения, которые следует адаптировать к
конкретным чистым помещениям. Эти требования не относятся к выбору
одежды для чистых помещений, полотенец, защитных масок,
перчаток и других подобных предметов, используемых в чистых
помещениях. Информацию по этой тематике следует искать в других
источниках.
• В чистое помещение должен допускаться только необходимый
персонал. Чем больще людей находится в чистом помещении, тем выше
в ней уровень загрязнения.
*В чистое помещение должен входить только подготовленный
для работы в нем персонал, полностью понимающий смысл
применяемых правил.
• Персонал не должен вносить в чистое помещение загрязняющие
предметы и материалы. В целом, в чистое помещение разрешается
вносить только используемые для работы предметы, причем только
такого типа, который не вносит в чистое помещение загрязнений.
Некоторые из запрещенных вещей приведены ниже:
1) пища, напитки, сладости и жевательная резинка;
2) банки и бутылки;
3) предметы, связанные с курением;
4) радиоприемники, плееры, компакт-диски и пр.;
5) абразивные материалы и порошки;
6) аэрозольные баллончики или бутылки;
7) предметы, сделанные из шерсти, резины, бумаги, кожи,
хлопка и других натуральных материалов;
8) бумага, которая не предназначена для использования в
чистых помещениях. Если такую бумагу все же необходимо
внести в чистую комнату, ее следует поместить в
запечатанный пластиковый конверт или ламинировать между
пластиковыми пленками. Не должны вноситься в чистое помещение
газеты, журналы, книги и бумажные носовые платки;
9) бумажники, кошельки, футляры для очков и другие
подобные предметы;
10) карандаши и ластики;
11) другие принадлежности для письма, царапающие бумагу
(например, фломастеры) или использующие чернила,
содержащие загрязняющие химические вещества;
12) корректирующие жидкости.
• Двери нельзя оставлять открытыми, иначе может снизиться
давление или возникнут нежелательные движения воздуха между
помещениями.

400 ' ' - ' ^. ¦¦ -. , . .'¦—_. Глава- i.'i
• Не следует резко г—'рысаггь и зшфывать двери, тек как зто
может привести к увеличению обмена воздухом между помещенкттлщ.
Для того, чтобы гарантировать плавное длижен'ле дверей и не остаи-
лять их открытыми, можно оснастить двери доводчиками. Дб|;Гп1,
открывающиеся в лю5ую сторону и не имеющие ручек, спосоБЬт-
вуют предотврашению загрязнения перчаток.
* Йроходм в воздушный иыюз через тару дверей, персонал д^^ьжен
убедиться, что первшя дверь закрыта^ и лить затем оттрыёать
CM-'dyrv^m дверь. В этом случае полезно соединить между собой за: ш-
раюш''е устройства, установленные на дверях. Аналогичный поряюк
следует применять при использовании шлюзовых камер.
* Персотшл доджей входить в чистое- помеи^шие- и пйкидтиь его
только через 3ot:y жрео^еваиия. Зона переодевания служит не'только
местом смены Ьдежды, но и является буфером между гря'зным
внештАим коридором ж внутренней чисто» протзводственно!^ "-стой.
Персонал не должен использовать там-ге проходы. Как записной
выход, которые ведут непосредственно иЗ производственного
помещения в коридор, так как это приведет к немедленному загрязнению
чистого помещения, а также одежды для чистого помещения.
• ПомеЩепшя: taedyem Мёдеряеивать в опрятшоМ' Ш аккуратном
сосжэявши, иначе чистое помещение не сможет сохранить уровень
чистоты.
® Пер:онал двлзкет рйаюлатплея прк^ильио по опитшщшт к тро-
дукту. Нельзя наклоняться над продуктом так^ чтобы частицы яли
бактерии могли падать е одегхды (или через открытые части-одеж.'.и)
на продукцию. Если персонал работает в однонаправленном потока
воздуха, нельзя допускать, чтобы люди располагались между"прод%Тч-
том и источником чистого воздуха (фильтром), иначе поток частим
с них сможет попасть на продукцию. Метод работы след>'ет'сп-та1!11
ровать заранее таким образом, чтобы минимизировать загрязнонги.
•Необходимо предусмотреть, таким йС^тзом npvJj-cm будет
перемеищтьсм и как првтёить с пшм ршзлщчжле оперйщи. Сл2Л\ ^ г
предпочесть "бесконтактные" методы. Эти методы бьши первонача.1ьно
разработаны в медицинской и микробиологической практике для того,
чтобы обращаться со стерильными продуктами и не допускать.iiv'P^''
носа бактерий от незащищенных перчат'»1ми рук* В чиетых^пометс-
ниях рекомендуется применять такие же /угетоды: несмотря;:на Т4),,ч го
в чистом .помещении перчатки применяются-, их все же над© р^'--
сматрнвать как источник загрязнения-(хотя и незначител'.ный): ibi*-
дое чистое помещение может при!:г1ять*свбственный метой«ргпии-
зации производства, но для того,-лтof•>! бь^ть уверенней.' гтом, что.,
продукция ие загрязнена, следует разргйотать бесконтактный метод.
Примером мОкет служить исполкм5ван!1е''вакуумных манипуляторов

Поведение персонала в чистом помещении 401
ДЛЯ перемещения кремниевых пластин или применение длинных
щипцов ДЛЯ того, чтобы поднять упавшие ампулы или пузырьки.
'Персонал не должен прислонять материалы к себе при их
перемещении по помещению, например, переносить предметы
подмышкой. Надо помнить, что на внешней стороне одежды для
чистых помещений (хотя она и значительно чище обычной одежды)
могут находиться частицы, волокна или бактерии. При контакте они
попадут на перемещаемый предмет.
¦ Персонал никогда не должен разговаривать, находясь над
продуктом. Это абсолютно необходимо, если не используются защитные
маски. Но даже при применении защитных масок выделения изо рта
и носа могут проникнуть наружу вдоль края маски; частицы
жидкости при кашле или чихании могут проскочить через влажную маску
и, таким образом, загрязнить продукт. Если работающий должен
чихнуть или прокашляться, необходимо отвернуться от продукта. После
чихания маску обычно заменяют. Нельзя надевать маску ниже носа.
¦ Ничто не должно висеть над продуктом и загрязнять его.
*В чистые помещения нельзя вносить носовые платки. Вместо
них используется протирочный материал для чистых помещений,
который выбрасывается в закрывающийся контейнер. После этого
может возникнуть необходимость в смене перчаток.
¦ Вообще говоря, в чистом помещении не следует касаться любых
поверхностей. Хотя помещение и является чистым, на его
поверхностях, как и на поверхности оборудования, находящегося в помещении,
могут находиться частицы и бактерии. Таким образом, коснувшись
их одеждой или маской, персонал может перенести загрязнения на
перчатки, а затем и на продукцию. Для предотвращения касания
поверхностей можно держать слегка поднятые руки перед собой,
Подобно тому, как это делают хирурги в больницах.
• Следует рассмотреть процесс мытья перчаток. Коммерчески
доступны приспособления для мытья перчаток или рук без перчаток
в жидкостях, не содержащих частиц и бактерий, но могущих
содержать химические добавки, например, поверхностно-активные и
дезинфицирующие вещества. Их применение целесообразно в чистых
помещениях, где есть особые трудности в том, чтобы обеспечить
необходимую чистоту перчаток. В асептическом производстве
перчатки могут захватьшать микроорганизмы с поверхностей чистого
помещения или с одежды. Руки в перчатках следует ополаскивать
соответствующим дезинфицирующим веществом через
установленный промежуток времени или перед началом критической операции.
Для этого можно использовать стерильный 70% этанол или изо-
пропанол; эти химические вещества особенно ценны тем, что не
оставляют на перчатках никаких следов. Моюцще растворы необходи-

402 Глава 13
МО отфильтровывать до уровня чистоты, соответствующего процессу,
проводимому в чистом помещении.
¦ В зависимости от операции, протирочный материал для
чистых помещений следует использовать однократно или установленное
число раз, а затем выбросить. В промежутках между использованием
протирочный материал нельзя помещать на загрязненную
поверхность, иначе загрязнения будут перенесены с поверхности на продукт;
Траектории движений при протирке должны частично
перекрываться. Влажный протирочный материал обычно более эффективен,
чем сухой.
¦ Продукт, оставленный в чистом помещении, в том числе нт
хранение, должен помещаться в закрытый бокс или контейнер, чгобк
на него не оседали частицы. Лучшим решением является бокс с одно^
направленным потоком воздуха. Если все чистое помещение выпода
нено с вертикальным (но не горизонтальным) однонаправленные
воздушным потоком, то указанные меры не являются обязательными;
• Не допускается легкомысленное поведение. Скорость отделения
частиц и бактерий в воздух прямо пропорциональна активности
персонала. Персонал должен передвигаться равномерными шагами;
движения не должны быть порывистыми. '
¦ Отходы следует собирать достаточно часто в легко иденти^
фицируемые контейнеры и регулярно удалять из чистого помещения.
¦ Следует правильно проводить уборку чистого помещения (и де-»
зинфекцию, если это необходимо). Применяемый метод должен
соответствовать чистому помещению и производимой в нем продук*
ции. В настоящем сообщении эти методы не рассматриваются.

403
Глава 14
ЛЮДИ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЙ.
СОВРЕМЕННАЯ ОДЕЖДА ДЛЯ ЧИСТЫХ
ПОМЕЩЕНИЙ
Д-р Б. Рейимюллер,
Д-р Б. Люнгквист
Kungl Tekniska Hifgskolan, КТН,
Стокгольм, Швеция
14.1 Проблема одежды для чистых помещений
С поверхности кожи людей выделяются частицы, причем
интенсивность их выделения меняется с течением времени и для разных
лиц неодинаково. По своему прямому назначению одежда для чистых
помещений является фильтром, защищающим продукт и процесс
от загрязнений. Система одежды должна конструироваться так,
чтобы создать барьер между человеком и окружающей средой и не
допустить существенного выделения частиц от человека в чистое
помещение.
Характеристиками ткани, из которой шьют одежду для чистых
помещений, являются:
• проницаемость воздуха через нее;
• удержание частиц;
•размер пор.
Сама ткань должна выделять минимум частиц и обладать
устойчивостью к разрыву и другим повреждениям. Свойства ткани
ухудшаются с течением времени из-за старения, износа, стирок,
глажения и стерилизации.
В настоящее время одежда и комплекты одежды для чистых
помещений и связанных с ними контролируемых сред оцениваются по
результатам испытаний материалов на выделение частиц, удержание
(фильтрацию) частиц и устойчивость к повреждениям.
Для определения эффективности фильтрующих свойств ткани
и одежды в целом может использоваться специальная камера — "body
box". Такая камера использовалась для оценки защитных свойств
комплектов одежды в эксплуатации, например Хоборном (1981) [4],
Уайтом и Байли (1985) [13].
Расширение использования чистых помещений в различных
отраслях потребовало детального изучения свойств современных
комплектов одежды для чистых помещений.

404
Гланд'' J 4
¦ ¦ - 14»2 Влчшие. вдежш.1-на чистоту ^вв-здуха
В фармацевтической промышленности -выполнялись
исследования влияния комаяектов одежды для чистых помещений на ypoifMc
микробного загрязнения в асептических условиях.
Один из авторов этой главы (Б, Рейнмюллер) проводила иссле-
дованге в помещении асептического наполнения и сравнительный
анализ двух типов комбинезонов для чистых помешений, а также
высоких бахил.
Проводашось изучение отдельно взятого человека, выполнявшего
различные движения, имитирующие рабочий процесс в ас^ити-
ческом чистом помещении со смешанным потоком воздуха* Г1ри
этом определялась концентрация частиц-с размерами 0,5 jiof vGojiee,
и 5,0 мкм и более, а также концентрация колонйеобразующих-единА! п.
Счет частиц проводился счетчиком частиц Шас Royco, а взвешенных
в воздухе колониеобразующих единиц — пробоотборником RCS. В обоих
случаях отбор проб пройодился на расстоянии примерно 2 м от пола.
Проводились испытания комбинезонов с отдельными капюи^о-
нами для чистых помещений, изготовленных из 100%-й полиэфирной-
ткани. В первом случае испытывался комбинезон из ткани на основе
более толстых волокон. Во втором — комбинезон был изготовлен ил
недавно разработанной ткани с тонкими волокнами и более шютной
структурой. Была выполнена также сравнительная оценка бахил до
колен с обычной обувью для чистых помещений (без длинных бахил).
Испытания для каждого комбинезона проводились с обоими тида>га
бахил. В таблице 14.1 показаны результаты исследований,
являющиеся средними значениями из пяти проб.
•¦.; ¦ Таблица J-^. J
\- \ ..,'. Число аэрозольных частиц в 1 ж-' воздуха
при испытаниях одежды для,чистых помещений
- •' Тип
одежды
Старый
(толстые волокна)
Старый
(толстые волокна)
Новый (тонкие
волокна)
Новый (тонкие
волокна)
Сред;:тёе
Без длинных бахил
Число частиц
с размерами:
> 0,5 мкм
159250
240450
105350
218050
180778
> 5,0 мкм
4025
4550
I960
55i65
4025. *
С длинными'6axiLiaMH__
Число частлл
c,par:epa""i: _
> 0,5 мкм
I470P
16800
12950
24150
17150
> 5,0 . жм
175
ЗК
945'
420'
45С

Современная одежда для чистых помещений
405
Из таблицы видно, что концентрация аэрозольных частиц
снижается примерно на 90% при использовании длинных бахил. Не
отмечено существенного различия в двух типах одежды (старый
и новый). Анализ взвешенных в воздухе колониеобразующих единиц
показал аналогичное снижение их концентрации при использовании
длинных бахил.
Чтобы оценить этот эффект в течение длительного времени,
проводилось сравнение мониторинга двух сходных чистых помещений,
в которых выполняется наполнение продуктом. Размеры помещений,
кратность воздухообмена и число персонала для обоих слз^аев были
примерно одинаковыми. Асептические операции, выполненные в этих
помещениях, также носили сходный характер. Различие состояло
в том, что в одном помещении велась работа в длинных бахилах до
колен совместно с комбинезоном, а в другом — без них. В
таблице 14.2 показаны результаты микробиологического мониторинга
окружающей среды в течение шести месяцев.
Таблица 14.2
Результаты микробиологического мониторинга двух
асептических помещений в течение шести месяцев
Характер
пробоотбора
Воздух, активный
пробоотбор
Горизонтальная
поверхность, пластины rodac
Полы, пластины rodac
Воздух, активный
пробоотбор
Горизонтальная
поверхность, пластины rodac
Полы, пластины rodac
Одежда
с длинными
бахилами (+),
без них (—)
+
+
+
-
-
-
Число
проб
107
34
21
126
54
45
Результаты, %

Хороший*
97
100
100
79
89
80


мальный**
3
0
0
15
9
13
Вьппе

нормального***
0
0
0
6
2
7
* Хороший: число обнаруженных колониеобразующих единиц
(КОЕ) в пробе находилось в интервале от нуля до нормального уровня;
** Нормальный: число КОЕ в пробе находилось в интервале от
половины до значения нормального уровня (уровня предупреждения);
*** Выше нормального: число КОЕ превышало нормальный
уровень (уровень предупреждения), включая результаты, превьппаю-
щие уровень действия.
Таблица 14.2 ясно показывает влияние одежды для чистых
помещений на уровень микробного загрязнения как в воздухе, так
и на поверхностях.

406
Lmsa 14
Данные о защитных свойствах комплектов одежды для чистых
помещений играют важную роль при выборе одежды.
14.3 Комкшежсные иснытания эффективности
различных типов одещщы
Методы атализа
В настоящее время комплекты одежды для чистых помещений
испытываются, главным образом, на выделение частиц, удержание
(фильтрацию) частиц м устойчивость к повреждениям. При
исследованиях используется специальная камера {body-box). Определяется
общее вьщеление аэрозольных частиц и, если необходимо, жизнв'-.г^
способных частиц для оценки качества ткани и конструкции одежды,-
Возрастающие требования,к чистоте в различных отраслям требуют'-
глубокого изучения одежды для чистых помещений.
На рис, 14.1 показан принцип работы испытательной кг%еры
с НЕРА фильтрдйи на притоке воздуха, использовавшейЬя для
испытаний ом'Щт (Yttennan, 1998) |14].,Скорость вертикального рдло--,
направленного потока воздуха регулировалась в пределах 0,1 -f-ф^ м/с'
и в камере был создан положительный перепад давления по
отношению к окружающей среде. Регулирование температуры и, влажрос 1'И
не предусматривалось, но при испытаниях температура бьша в;
пределах 20 -*¦ 26 °С, а влажность в пределах 25 * 55%.
Для оценки ра.зличных комплектов одежды пр<)вод]ился контроль
концентрации частиц и микроорганизмов (аэробных) в вытязгком
воздухе. Концентрация частиц определялась с помощью счехникЭ:'
частиц Hiac Royco 245.
Концентрация
микроорганизмов — с помошы-о
щелевого пробоотборшжа F " ^
и в некоторых случаях, дсгг"
нительно, шестикас:>:алным.
ситовым ,прсЗоотборни::'1М :
Андерсена; В качестве ni.:a'-''
тельной средьгдспользо;:;л-чись
триптические среды (Trypiic
Spy Agar — ISA) на -чащках
Петри диаметром 9 см.. Инку-:,
бация чашек Петри выпол! 1Я- "
лась не менее, чем'в течение
трех дней при температуре
32 "С, затем чашки
выдерживались два дня при комнатной
f f ¦
Зона

переодевания
ITT
Камера
НЕРА
~] фильтр
п
^
Вытяжной
вентилятор
Рцс. 14.1 Принцип работы
испытательной камеры

Современная одежда для чистых помещений
407
температуре. Число КОЕ подсчитывалось с помощью контрастной
микроскопии.
Испытатели (молодые люди) выполняли определенные циклы
движений, включая повороты головы, движения рук, ходьбу на
месте и сгибание колен. Такой же подход содержится и в Рекомендациях
IES-PR-CC003.2. Перед каждым новым циклом дврсжений
испытатели стояли спокойно, чтобы исключить влияние выделившихся
частиц при предыдущем цикле.
В серии испытаний №1 участвовал только один испытатель,
и дысжения каждого типа выполнялись в течение одной минуты.
В серии испытаний №2 участвовали 10 разных лиц. Каждый тип
движения выполнялся в течение трех минут. Из серии 32 были
исключены повороты головы, так как они не приводили к существенному
вьщелению частиц и микроорганизмов.
1000000
Серия испытаний №1
Результаты серии
испытаний №1 были
опубликованы ранее
Рейнмюллер и Люнг-
квистом в 2000 г. [10].
На рис. 14.2 и 14.3
показаны результаты,
полученные для трех
разных типов
комплектов одежды:
-Э1иЭ2-обьи-
ная одежда (уличная
одежда — джинсы и
футболки — T-shirts);
- 01 и 02 -
одноразовые халаты
(с длинными
рукавами, обшлагом на
шее, манжетами на
рукавах и тесемками
на спине);
- ЧП1 и ЧП2 -
одежда для чистых
помещений
(несколько раз
использованная, стиранная и ав-
токлавированная).
Ф ^ Ф
! Поворот головы D Сгибание колен ^ Движение руками
D Ходьба ¦ Среднее значение
Рис. 14.2 Число частиц размером 0,5 мкм
и более в 1 м^ воздуха, при ношении трех
типов одежды одним человеком
Рис. 14.3 Число взвешенных в воздухе ко-
лониеобразующих единиц в 1 м^ воздуха,
определенных при тех же условиях, что
и для рис. 14.2

408
Глава И
В таблице 14.3 приведены отношения средних концентраций аэрщ
зольных частиц с размерами равными или большими 0,5 мкм и 5,0 мкш
к числу аэробных колониеобразуюших единиц (КОЕ) в I м^ воздуха,
Таблица 14.1
Отношение средних значений числа аэрозольных частиц
к числу аэробных КОЕ в 1 л<^
Тест 2
Обьганая одежда Э1
Обьмная одежда Э2
Одноразовая одежда
01
Одноразовая одежда
02
Одежда для чистых
помещений ЧП1
Одежда для чистых
помещений ЧП2
Отношение числа частиц
с размерами > 0,5 мкм
к числу КОЕ
5,7x103
5,7x103
6,3x103
5,3x103
2,7x103
7,0x103
с размерами > 5,0 мкм
к числу КОЕ '
415
411 ¦
454 1
319 «
68
192 ,
На рис. 14.4 показано число аэробных колониеобразующия
единиц в 1 л^ воздуха в зависимости от числа циклов
стирки/стерилизации для испытуемых комплектов одежды для чистых помещений^'
Тест 3+4
Рис. 14.4 Число колониеобразующих единиц в 1 м^ воздуха для
различного числа циклов стирки/стерилизации одежды (для одного
испытателя)
Эти характеристики значительно ухудшаются при большом
числе циклов стирки/стерилизации. Из этих данных следует, что

Современная одежда для чистых помещений
409
существует определенное число циклов стирки/стерилизации, при
котором одежда для чистых помещений не выходит за допустимые
пределы. Это число ниже, чем 50 — 60 циклов, принятых для "старой
одежды (рис. 14.4). Чтобы установить общий предел, потребовалось
провести дополнительные испытания.
При проведении этих испь^аний определялось число частиц в 1 ж^
воздуха с размерами > 0,5 мкм и > 5,0 мкм. Отношение числа этих
частиц к числу колониеобразующих единиц в I м^ воздуха показано в
таблице 14.4.
Таблица 14.4
Отношение средних значений числа аэрозольных частиц
(> 0,5 мкм и > 5,0 мкм) к числу КОЕ в 1 м^ воздуха
Число
стирок
Новая одежда 1
Новая одежда 2
14 стирок - 2
20 стирок - 1
28 стирок - 1
28 стирок - 2
"Старая" - 1
"Старая" - 2
Отношение числа частиц
размером > 0,5 мкм
к числу КОЕ
0,6x103
1,3x103
6,3x103
3,7x103
1,6x103
1,3x103
1,0x103
1,1x103
размером > 5,0 мкм
к числу КОЕ
11
40
168
79
39
39
34
46
Таблица показывает связь между числом частиц и аэробных КОЕ,
когда источником загрязнений является человек. Это отношение для
частиц с размерами > 0,5 мкм находится в пределах от 600:1 до 7000:1.
При проведении серии испытаний использовались различные
счетчики частиц и пробоотборники КОЕ. В связи с этим, приведенные
данные можно рассматривать только как приближенные. Эта
зависимость изучалась также Люнгквистом и Рейнмюллер (1995, 1998) [6, 8].
Поскольку в серии испытания 1 участвовал только один
человек, то испытания дают ориентировочную оценку. В то же время они
показывают эффективность использования специальной камеры
испытаний одежды для чистых помещений.
Анализ показал незначительное влияние таких движений как
поворот головы на вьвделение частиц и колониеобразующих единиц.
В связи с этим, повороты головы были исключены из дальнейших
исследований.

410
LaaSa 14
Характеристика одежды, прошедшей испытания
Серия испытаний 1
Одежда, использовавшаяся в эксплуатации
Обычная одежда
Элемент
одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в данный
комплект
-
-
-
Джинсы
Безрукавка
-
Сандалии
-
Нижние брюки
Бесшовные носки
Материал
Хлопок
Хлопок
Пластик
Хлопок
Хлопок
Одноразовая одежда
Элемент
одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в данный
комплект
-
-
Одноразовый халат
Джинсы
Безрукавка
-
Сандалии
-
Нижние брюки
Бесшовные носки
Материал
'^ -л^
Нетканый материал, хирургическая
одежда с манжетами на шее и рук;
тесемки сзади (Baxter Surreal Gown}_
Хлопок
Хлопок
Пластик
Хлопок
Хлопок
Комплект одежды для чистых помещений
Элемент
одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
^комбинезон)
_Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в данный
комплект
Капюшон
Одноразовая
стерильная
Комбинезон
-
-
Стерильные
Сандалии
Длинные бахилы
Безрукавка и брюки
Бесшовные носки
Материал
Полиэстер 100%, SelgardA, прошедшяй
стирку и автоклавирование
Маска для чистых помещений
(Bertcshire)
Полиэстер 100%, SelgardA, прошвдфм"
стирку и автоклавирование ,
Латекс
Пластик
Полиэстер 100%, SelgardA, прошей1'|ч1:
стирку и автоклавирование
Хлопок
Хлопок

Современная одежда для чистых помещений 411
Испытания серии №2
Как уже упоминалось, в испытаниях серии №2 выполнялись
определенные циклы движений:
— движения рук;
— сгибание колен;
¦ — ходьба на месте.
При испытаниях выполнялись три цикла движений по три
минуты каждый, затем эти три цикла повторялись еще раз с интервалом
в 1 минуту. Таким образом, общее время выполнения движений
составляло 18 минут. Во время испытаний проводился счет частиц
и колониеобразующих единиц. Комплект чистой одежды бьш только
один раз выстиран и стерилизован; все остальные принадлежности,
включая перчатки, маски и очки, были стерилизованы или
дезинфицированы.
Серия испытаний №2*> состояла из двух частей, в каждой по
пять испытателей, т.е. всего в испытаниях участвовало 10 человек.
Затем в конце серии №2 были выполнены сравнительные испытания
с одним комплектом фармацевтической одежды и одним
комплектом хирургической одежды.
В части 1 каждый человек выполнял 12 последовательных тестов
в новой современной одежде для чистых помещений. Тесты имели
небольшие отличия, например, они выполнялись в очках или без
них, с различными типами масок для лица и различными размерами
капюшонов.
В части 2 каждый испытатель выполнял шесть
последовательных тестов в новой современной одежде для чистых помещений,
различавшихся тканью, а также для сравнения выполнялись две
последовательности в фармацевтической одежде для чистых помещений
и хирургической одежде. Под комбинезоном для чистых помещений
бьш нижний костюм с длинными рукавами и эластичными манжетами
на запястьях, а также длинные брюки с эластичными манжетами на
лодыжках. На ногах были одеты специальные носки для чистых
помещений и обувь, на которую надевались бахилы. Вся современная одежда
для чистых помещений прошла проверку на соответствие
требованиям чистых помещений и Правил GMP для фармацевтического
производства. Всего было выполнено ПО последовательных тестов
десятью испытателями.
^се испытатели бьши мужского пола. Данные, полученные при
испытаниях серии №2, были обработаны известными статистическими
методиками (Daniel, 1974 [2]; Moore, 1997 [8]; Aczel, 1999 [1]).
*' Состав комплектов одежды для частей 1 и 2 серии №2 приведен на стр. 407, 410,
411, фотографии комплектов одежды — рис. 14.14-14.21 (прим. ред.)

412
Глаеа
В испытан^шх части I использовались новые современные kqn
лекты одежды для чистых помещений, нижние рубашки с длинн'^
рукавами и эластичными манжетами на запястьях, носки для чнс "
помещений и обувь, на которую надевались бахилы. При этом оце»
ВЕЛОСЬ влияние небольших различий, например, наличие лли otcjt
ствие очков, различные маски для лица и размеры капюшонов.
рис. 14.5 и 14.6 показаны результаты этих испытании: число час г
с размерами > 0,5 лжм в I л-' воздуха и число аэробных колониеобг
зуюших единиц в I *' воздуха.
На рис. 14.5 и 14.6 также показаны общие средние значе^^ия
по испытаниям с различными лицами.
с
.4
а'
осв
Рис, 14.5 Средние значения в каждой последовательности испытаний
и общие средние значения (ОСЗ) числа частиц с размерами ь€)^'лл:«'
в- Ьлг' воздуха, полученные для пяти различных лиц, одетых b-cqejtc- ;
менную одежду для чистых помещений и незначительными ркшичш\Щ'
(очки, маски, размеры капюшонов)
ЖГЯ1п1||1.!1^^
\
га*
4
— 5
¦ ОСВ
Рис. /-#,6 Число аэробных КОЕ в 1 м^ъщщщ при тех же условиях, что-
идлярмо.
14,5
'' ¦^".r.7..v::4;-"-iTJ—'* viibfii'w.«»!

Современная одежда для чистых помещений
413
Средние значения, полученные в каждой последовательности
испытаний, использовались для оценки влияния незначительных
изменений в аксессуарах на эксплутационные показатели с помош^>ю
метода анализа различий {ANOVA).
Установлено, что при 5%-ом уровне значимости не бьшо
обнаружено существенных различий при небольших изменениях в
аксессуарах (наличие или отсутствие очков, различных масок для лица
и различных размеров капюшонов).
Во второй части ислытывались три разяичньк типа новой одежды
для чистых помещений в сочетании с нижней одеждой для чистых
помещений (рубашки с длинными рукавами и длинными брюками).
Эти три типа одежды бьши пошиты из разных тканей и получили
обозначения: японский комбинезон, американский комбинезон и ?dm-
бинезон Tyvek. Для сравнения также испытьгеались комплект
фармацевтической одежды {LIF) и комплект хирургической одежды.
На рис 14.7 повсазаны средние значения для каждой серии
испытаний и обпще средние значения числа аэрозольных частиц с размерами
> 0,5 мкм в 1 ж^ воздуха. На рис. 14.8 показаны средние значения для
каждой серии испьстаний и обпще средние значения числа КОЕ в \ м^
воздуха. Данные о числе ^ОЕ получены как щелевым пробоотборником
FH3, так и шестикаскадным пробоотборником Андерсена (типа сита).
I
S0000
40000
30000
гюоо
10000
ili
fb —
Ч ^
D 6
D б
П 7
В ^
D 8
П 8
П 9
В 9
D 10
D 10
¦ осв
Рис. 14.7 Средние значения для каждой серии испытаний и общие
средние значения числа частиц с размерами > 0,5 мкм ъ\ м^ воздуха,
полученные при испытаниях с пятью различными лицами, одетыми
в пять различных комплектов одежды

414
Глава
Ш.
яМш
ids^sas!
т^&Ы^^^
iM^?&^
и
п
т
»"
п
а
г
г
п
п
¦
6
6
7
7
8
8
9-
9
И
10
осв
^. %. \ \ \
Рис. 14.8 Средние значения для каждой последовахельности
испытаний и обшие средние значения -числа аэробных
микроорганизмов в 1 м^ воздуха при тех же испытаниях, что и для рис,дЙ.7
Исследования, аналогичные оценке влияния аксессуаров, рдежды
для чистых помещений методом ANOVA с учетом 5%-го уровня*зна-
чи мости, были проведены и для разных комплектов одежды для лис-
тых помещений, описанных во второй части. Эти данные показв^^йют
"существенные различия между комбинезоном для чистых помешетшй,
фармацевтической и хирургической одеждой. Анализ -подтверлил
существенное различие между комплектс'ДМИ фармацевтической, и 'чи-
рургической одежды, но не выявил суидественных различиЦ' между
ко1*бинезонами Японии, США и, Tyvek.
Отношения общего числа частиц с размерами > 0,5 мкм и >qffMKM
и числом КОЕ в I М-' воздуха для одежды, используемой в, асептЙес- ¦?
ком производстве стерильной продукции^ показаны в табдид^-14^5, '
Приведены также средние значения и стйядар-тые ртю10нен1|я.
Среднее значение отношения,числа частиц с размерами >9,5,мкм
к числу аэробных КвЕ оценивается как 1500±500. Это значение.
является нижней границей отношения,^ полученного в испытдлиях-:!
серии №1 для одежды для'чистйх пол«еш.^ний. Более'низкие знауслия
отношения в cefwin испытаний'№3 могут быть объяснены тем,^'уто
в них использовались только .совре?.1рнг«ые комплекты одежды дня
чистых помещений, прошедшие лишь несколько циклив моики/
стерилизации.

Современная одежда для чистых помещений
415
Таблица 14.5
Отношения общего числа частиц (> 0,5 мкм и > 5,0 мкм)
и числа аэробных КОЕ в 1 ж^ воздуха при использовании
различных В1ЩОВ одежды в асептическом производстве
Комплект одежды для
чистых
помещений
— без очков
~ с очками
~ с большой маской
для лица
~- с обычной маской
для лица
— с плотно прилегающим
капюшоном
— с неплотно
прилегающим капюшоном
~ комбинезон из
Японии
~ комбинезон из США
~ комбинезон Tyvek
Среднее значение
и стандартное
отклонение
Отношение числа частиц к числу КОЕ
для частиц с размерами
> 0,5 мкм
1,26x103
1,81x103
2,59x103
1,64x103
1,49x103
1,18x103
1,37x103
0,72x103
1,31x103
(1,49±0,52)х103
> 5,0 мкм
18,4
27,7
32,4
20,5
18,0
14,1
31,0
14,5
24,6
22,4±6,9
Отношение между числом частиц с размерами > 5,0 мкм и
числом КОЕ оценить труднее. Возможно, это объясняется тем, что
свойства крупных частиц отличаются от мелких. Это отношение
изменяется для различных типов одежды в испытаниях серии №1
в пределах от 10:1 до 190:1. Значения, полученные в испытаниях
серии №2, находятся в нижней части этого диапазона. Это также может
быть объяснено тем, что в испытаниях серии №2 использовалась
новая современная одежда.
Интенсивность выделения частиц
Данные о вьщелении частиц персоналом играют важную роль
в фармацевтическом производстве. Испытания серии №2
выполнялись десятью разными лицами, одетыми в современную одежду

416
Глава 14
для чистых помещений, которая обычно используется в асепп, lec-
ком производстве стерильной продукции. Интенсивность выдсл.чия
частиц от каждого испытуемого лица определялась в камере с раа^^. н)м
воздуха 0,22 мУс На рис. 14.9, 14.10 и 14.11 показаны HHxeHCHiihotTn
выделения частиц с размерами > 0,5 мкм и > 5 мкм в секунду, а также
числа КОЕ в секунду.
2500
2000
1500
* 1000
I
500
г
а
1
а >'Sji']xxM
12 34 5б78 9 10СВ
Испытуемое лицо
Рис. 14.9 Интенсивность выделения частиц с размерами > 0,5 мкм
в секунду и средняя величина (СВ) для 10 испытуемык, одетых
в современную одежду для чистых помещений
25
20
I
т
дтгг!
и 15 1-Ш —
10
ш > sX
1й СВ
Испытуемое лицо
Рис. 14.10 Интенсивность выделения частиц с размерами > #,0 jWA-w
в секунду и средняя величина (СВ) для 10 испытуемых, одетых
в современную одежду для чистых помещений -

Современная одежда для чистых помещений
417
2,5
1,5
i 0,5
¦ I¦!III1.71
КОЕ
2 3 4 5 6 7
Испьп^^мое лицо
10 СВ
Рис. 14.11 Интенсивность вьщеления взвешенных в воздухе КОЕ
И средняя величина (СВ) для 10 человек, одетых в современную одежду
для чистых помещений
Средние значения и стандартные отклонения, приведенные на
рис. 14.9, 14.10 и 14.11, сведены в таблице 14.6.
Таблица 14.6
Средние значения и стандартные отклонегшя интенсивности
вьщеления частиц от 10 испытуемых, одетых в современную
одежду для чистых помещений
Частицы
и КОЕ
Частицы > 0,5 мкм
Частицы > 5,0 мкм
Аэробные КОЕ
Число частиц в секунду
среднее
значение
585
9
0,38
стандартное
отклонение
449
5
0,22
Как уже упоминалось, число КОЕ в серии испытаний №2
определялось щелевым пробоотборником FH13 и шестикаскадным
пробоотборником Андерсена. На рис. 14.12 показано распределение
размеров жизнеспособных частиц, показанное в процентном
отношении к общему числу аэробных КОЕ, обнаруженных шестикаскадным
пробоотборником Андерсена.

418
Главк}
%
0,65-2,1
2Д- 4.7
>4j.
Рис. 14.12 Распределение числа жизнеслособых частиц, показанное
в процентном отношении к общему ч-мслу аэробных КОЕ,
обнаруженных шестикаскадным, пробоотборником АБдерсена при и^Лиа-
ниях новых современных комплектов одежды для чистых nottei:;^::-;ift
;' Из рис. 14.12 видно, что более половины КОЕ, давших рост,,имели
размер менее 4,7 мкм. Это согласуется с результатами исследбвал^ик
полученных Рейнмюллер в больнице (2001).
. - Таким образом, общее число частиц с размерами > 0,5 жкл, л>ч-
liie характеризует ситуацию, чем число частиц с размерами >ё:^,мкм.
В связи с этим, в дальнейшем рассматриваются только частицы ;с рач-
мерами > 0,5 мкм.
На рис. 14.9, 14.10 и 14.11 можно видеть, что интенсивность
выделения частиц от испытуемых лиц 1-5 выше, чем 6-10. Этифазли-
чия статистически значимы по критерию 5%-го уровня значиКдасги.
Возможно, это объясняется тем, что лица 6-10 серии испытаний
№2 носили дополнительно длинные нижние брюки для чистых
помещений.
Более того, анализ 5%-го уровня значимости показал, что &:\ь
существенные-рахтичия между десятью испытуемыми лицалл (р"*-"-
14.9 и 14.11). Эти различия намного, превышают различия,
обнаруженные при испытаниях девяти различных комплектов ,одежды для
чистых помещений (рис. 14.5 — 14.8). Большее различие'для»ра.{ных
лиц, чем для разных видов одежды -позволяет выполнять обр^'ботку
данных части I (лица 1-5) и части 2,(лмца 6-10) как одной
экспериментальной груп.пы при анализе интенсивности вьшеления частиц.
В соответствии с этим-вычисления- 95% доверительны.х-,ин'1.срва-
лов /-распределения для средних значений интенсивности выделриня
загрязнений было выполнено в три .этапа. На первом этапе- были
выполнены вычисления для 10 лиц (4 — 5, часть I и 6 — 10, часть 2) -

Современная одежда для чистых помещений
419
И всех 10 лиц (части 1 и 2). В таблице 14.7 показаны результаты этих
вьршслений при 95%-ом доверительном интервале для частиц с
размерами > 0,5 мкм в секунду и в таблице 14.8 — для аэробных КОЕ/сек.
Часть 1 соответствует 5 лицам без длинных нижних брюк для
чистых помещений, часть 2 — для 5 лиц в таких брюках, части 1 и 2
включают все 10 лиц.
Таблица 14.7
95%-ые доверительные интервалы (/-распределение)
для интенсивности вьщеления частиц с размерами > 0,5 мкм
в секунду от 10 испытуемых, одетых в новую современную
одежду для чистых помещений
Серия
испытаний №2
Часть 1 (п=5)
Часть 2 (п=5)
Части 1 и 2 (п=10)
Число частиц с размерами > 0,5 мкм/сек
Среднее
значение
892
278
585
Доверительный интервал
НРОКНИЙ
367
31
264
верхний
1417
526
907
Таблица 14.8
95%-ые доверительные интервалы (/-распределение) для
интенсивности вьщеления аэробных КОЕ/сек от испытуемьк лиц,
одетых в новую современную одежду для чистых помещений
Серия
испытаний №2
Часть 1 (п=5)
Часть 2 (п=5)
Части 1 и 2 (п=10)
Число КОЕ/сек
Среднее
значение
0,51
0,24
0,38
Доверительный интервал
нижний
0,24
0,10
0,22
верхний
0,78
0,39
0,53
Следует отметить, что средние значения для
экспериментальных групп, приведенные в таблицах 14.6, 14.7 и 14.8 основаны на
индивидуальных средних значениях для пяти и десяти испытуемьк
лиц соответственно. Индивидуальные средние значения для каждого
лица основаны на результатах последовательности испытаний для
испытуемьк комплектов одежды для чистых помещений.
С другой стороны, данные таблицы 14.5 основаны на средних
значениях, полученньк при испытаниях девяти вариантов
комплектов одежды для чистых помещений, где каждое среднее значение
основано на результатах испытаний пяти лиц.
В таблицах 14.7 и 14.8 приведены данные /-распределения оценки
95%-ГО доверительного интервала для отношения общего числа

420
Гла0а 74
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
n
/
/
f
:^
1
1
' у
/
f
1
1
/
1
/ *
/
/
/ xCB
'
xCB2
у
у
f
1+2
>
у
CB1
у
^
у
у
у
0,2 0,4 0,6 0,8 1
ЧИСЛО КОЕ в секунду
1.2
частиц с размерами > 0,5 лтм
к числу аэробных Ki)E,t
которое составляет 1490±400.
Другими словами, 95%-й
интервал^ этого отношейия
находится от 1р90 до 1890, Эч и два
значения и
значения,доверительных -интервалов из
таблиц 14.7 и 14^8 показаны в
графической форме на рис. 14.13.
Из рис, 14.13 видной* тгй
три средних величины >(С.В1
для части 1, СВ2 для част^
2 и С В 1+2 для обеих частей
вместе) находятся «fiVipn
зоны, ограниченной лини-йми
верхнего и нижнею* ^5Ж
доверительных пределов
отношения между числом -частиц
с размерами >0,5 мкм/сщ
числом аэробных КОЕ. Зона
между верхним и нижним *95%
доверительными пределш.ж.
построенная -в зависим ос г и
от интенсивности вшёедеиия
загрязнений отдельнымйШица-
лт ишре, чем в зависимости от
различных комплектов'-'т^ж-
ды для чистых' noMetueftifi'i.
В общем случае; лгожио
пользойаться средники
величинами согласно рис. Ыл^-
С другой стороны, в ситуациях с высоким риском лучше взять (щуаек::
жесткие условия, используя максимальные значения как числа час^
тиц, так и числа КОЕ (значения в верхнем правом углу соответс^зю-
щего прямоугольника).
Данные из литературы (например, Густавссон, 1999 |3|, ^'лйт,
1999 [12] и Таммелин и др., 2000 [llf) были получены разными
путями. Это означает, что данные об интенсивности выделений
загрязнений лицами в одежде для чистых помещений часто: основаны
на теоретической оценке и могут рассматриваться только как орие1й;
тировочные. Сравнение опубликованныхщанных и резулттаты
вычислений, выполнегшых по данным рис, 14.2, 14.3, 14.7, IC8 и чаб-
Рис. 14.13 95% доверительные
интервалы (/-распределение) для
интенсивности выделения частиц с
размерами > 0,5 мкм/с и аэробных КОЕ
(прямоугольниками показаны данные
из таблиц 14.7 и 14.8, части 1, 2 и
части 1 и 2 вместе). Штриховыми
линиями показаны нижний и верхний 95%
доверительные интервалы
(/-распределение) для отношения между
числом аэрозольных частиц с
размерами > 0,5 мкм и числом аэробных
КОЕ (на основе данных таблицы 14.5)

Современная одежда для чистых помещений
421
ЛИЦ 14.3 и 14.6 приведены в таблице 14.9. Ранее эти данные были
опубликованы Рейнмюллер в 2001 г. [9].
Согласно таблице 14.9 данные для комплектов "лабораторная
одежда" и "одноразовая одежда" близки для всех четырех источников.
Данные по аэробным КОЕ для хирургической одежды находятся
на сравнимом уровне. Данные о комплектах современной одежды для
чистых помещений (приведенные здесь) имеют меньшие значения,
чем в публикациях Густавссона (1999) [3] и Уайта (1999) [12]. В то
же время данные об аэробных КОЕ находятся на одинаковом уровне.
Возможно, эта разница объясняется различиями в качестве одежды,
а также отличиями в средствах контроля и условиях испытаний.
Таблица 14.9
Сравнительные данные об интенсивности выделения частиц
и КОЕ лицами в одежде различных типов
Тип
одежды
Лабораторная
и одноразовая
Из ткани
с плотной
структурой,
хирургическая
Для чистых
помещений,

высококачественная

Загрязнитель
частицы
> 0,5 мкм
частицы
> 5,0 мкм
КОЕ
частицы
> 0,5 мкм
частицы
> 5,0 мкм
КОЕ
частицы
> 0,5 мкм
частицы
> 5,0 мкм
КОЕ
Число частиц/с и число КОЕ/с
Густавс-
сон,
1999
10000 -
40000
-
-
-
-
-
1000-
10000
-
-
Уайт,
1999
33300
5000
2,7
-
-
-
16600*
600*
0,22*
Таммелин
и др.,
2000
-
-
1,88*
-
-
0,77*
-
-
-

Рейнмюллер,
2001
26700
1780
4,6
4060
270
1,7
585
9
0,38
* Данные вычислений:
— по результатам испытаний на проницаемость (Уайт, 1999) [12]
— по характеристике потоков воздуха с учетом принципа
разбавления (Таммелин и др., 2000) [11]

422
Fjiae.'j
¦ ¦ Серия иевытатиш 2
Одежда, истользёвщв'шттем в эксплуатации
'-'' ¦•¦ • Жомилект 'одё^ш'ДЯЯ' чиетыж тожтаяиш-ШеИ зам^ггы глаз
-7Г7 —
Эле-..;нт оде*^
В очеьл в КС vim'iKT
М"т>риал
Головной убор
Одноразовая шапочка.
Плотно прилегавший
капюшон
Полиэстер 100%, Seigard \ прк:>Шсдший|
стирку и автоклавирование
Маска Ш1Я лица
Одноразовая
стерильная
Маска для чистых помешени-Г
(Berkshire)
Халат
(комбинезон)
Комбинезон
Полиэстер 100%, Selgard 4, прошел шин
стирку и автоклавирование одинд^^' .
_Брюки_
_Блузка_
Г грчатки
Стерачьные
Латексные
Обувь
Сандалии
Пластик
Бахилы
Длинные бахилы
Полиэстер 100%, Selgard4, прошсл^иин
стирку и автоютавирование одмн рад
Нижний костюм
Безрукавка и брюки
Полиэстер и хлопок
Носки
Носки
100% полиэстер
Комнлект одежды для. чистых плмвщегий с защитйй гааз (рис^ 14М4)
Элемент одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Плотно прилегающий
капюшон
Одноразовая
стерильная
Комбинезон
-
-
Стерильные
Сандалии
Длинные бахилы
Безрукавка и брюки
Носки
Материал-
Полиэстер 100%, Selgard 4, пррщедал! ¦
стирку и автокчавированиё
Маска для чистых помещений
(Berkshire)
Полиэстер 100%,:Selgard 4,^iM^,-4i'^*'
стирку и автоклавирование один"!' j
Латексные
Пластик
Полиэстер 100%, Selgard4- пу„„-.ш ч-^
стирку и автоклавирование одк;: p.i t
Полиэстёр-и хлопок.
100% полиэстер
Жомилект одежды для чистых помещений с большой Matkoi (г"с. 14.!5)
Элемент одежды
Головной убор
Маска для липа
Хетат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижнкл костюм
Носки
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Плотно прилегающий
капюшон
Одноразовая
стерильная
Комбинезон
.
.
Стерильные
Сандаг.ли
Длинные бахилы
Безрукавка иб'эюкй, ,,
Носки
[',-1тери--.
Полиэстер 100%, -&/gari/ 4, пройсяший
стиоку и автоклави"ойаниё
Maci_a для чистых пс"»е—?н'"й
(Berkshire) , .
Пол-эсгер 100%, &&й«/4>.прс1йсдшиН
стирку и аиоклавирование оДинлаз__^
JlaTer'jHbie
J,... _._,:>. ^..,..
ГТодиэстер 100%, Selgard А, прошгниии
4С-""ку и автоклавирование оапн р;*! _,
11'.: i :.; - ^р и хлопок '" _
\W% '-'слиэстец^ _j

Современная одежда для чистых помещений
423
Комплект одежды для чистых помещений с маской (рис. 14.16)
Элемент одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Плотно прилегающий
капюшон
Однсфазовая стерильная
Комбинезон
-
-
Стерильные
Сандалии
Длинные бахилы
Безрукавка и брюки
Носки
Материал
Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший
стирку и автоклавирование один раз
Маска РСи 2000
Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший
стирку и автоклавирование один раз
Латексные
Пластик
Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший
стирку и автоклавирование один раз
Полиэстер и хлопок
100% полиэстер
Комплект одежды для чистых помещений с плотно
прилегающим капюшоном
Элемент одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Плотно прилегающий
капюшон
Однсфазовая стерильная
Комбинезон
-
-
Стерильные
Сандалии
Длинные бахилы
Безрукавка и брюки
Носки
Материал
Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший
стирку и автоклавирование один раз
Маска CR 45250 Berkshire
Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший
стирку и автоклавирование один раз
Латексные
Пластик
Полиэстер 100%, Selgard4, прошедший
стирку и автоклавирование один раз
Полиэстер и хлопок
100% полиэстер
Комплект одежды для чистых помещений со свободно
прилегающим капюпюном
Элемент одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний
костюм
Носки ^
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Плотно прилегающий
капюшон
Однсразовая стерильная
Комбинезон
-
-
Стерильные
Сандалии
Длинные бахилы
Безрукавка и брюки
Носки
Материал
Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший
стирку и автоклавирование один раз
Маска CR 45250 Berkshire
Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший
стирку и автоклавирование один раз
Латексные
Пластик
Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший
стирку и автоклавирование один раз
Полиэстер и хлопок
100% полиэстер ^

424
Гдавп f4
Часть 2. Одежда, использ«1а!М1а*№я.-в жеплуатащм
Комплект одежды для чистых помещеипи, фзггшцевтяесжнй (ijiic. lJ.17)
Элемент одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Одноразовая
стерильная
-
Брюки с манжетами
Блузка, манжеты на
рукавах и шее, кнопки
вверху спереди
Стерильные
Сандалии
-
Безрукавка и брюки
Носки
Материал
, V . »^., .
Маска для чистых помешений
(Berkshire)
i
35% хлопок и 65% полиэстер,
стирка Один раз
35% хлопок и 65% полиэстер,
стирка один раз
Латексные
Пластик " '
Хлопок " ' ' '.
100% полиэстер i
Комплект одежды для чистых помещений, хирургический (рис. 14; 18)
Элемент одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Одноразовая
стерильная
-
Брюки с манжетами
Блузка, манжеты на
рукавах и шее, кнопки
вверху спереди
Стерильные
Сандалии
Безрукавка и брюки
Носки
Материал 1
"1 ^ '
Маска для чистых помешений
(Berkshire)
1
50% хлопок и 50% полиэстер, fam^/'i
стирка один раз
50% хлопок и 50% полиэстер,,Cami'Jk,
стирка один раз j
Латексные
Пластик
Хаопок __
100% полиэстер _
Комплект одежды для чистых помещений, ком§ипезоН; Яноииц (рис. 14.19)
Элемент одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
^комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний
костюм
Носки
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Плотно прилегающий
капюшон
Одноразовая
стерршьная
Комбинезон
-
-
Стерильные
Сандалии
Длинные бахилы
Комплект, длинные
брюки и рубашка с
длинными рукавами
К?!зтерт[ал ,
Полиэстер тШ, SelgardA. п^с:::елший
стирку рг авток^явиоование опин раз _
Маска для чистых помешений
(Berkshire) _
Полиэстер 100%. Seigard4, ripoii'eiuiiirt
CTjiOKv н автоклавирова :.-, > oi 'г fvis
¦* *' ~' .
Лчте.„,ные ,
Шестик _
Г1< ,iCTt.p 100%, SelgardA, npoiier.^i'rt
ст""" ^' и aBTO!cnaBPf»Ba"He о-"н "'¦ _^
|чЛ-ЙЭСТСр " "
Носки "''-"''^--.ПЗШ5ёЁЕ__ ~ "* ^ " J

Современная одежда для чистых помещений
425
Комплект одежды для чистых помещений,
комбинезон, США (рис. 14.20)
Элемент одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Плотно прилегающий
капюшон
Одноразовая
стерильная
Комбинезон
-
-
Стерильные
Сандалии
Длинные бахилы
Комплект, длинные
брюки и рубашка с
длинными рукавами
Носки
Материал
Полиэстер 100%, плотность 1800,
прошедший стирку
и автоклавирование один раз
Маска для чистых помещений
(Berkshire)
Полиэстер 100%, плотность 1800,
прошедший стирку
и автоклавирование один раз
Латексные
Пластик
Полиэстер 100%, плотность 1800,
прошедший стирку
и автоклавирование один раз
Полиэстер 100%, плотность 1800,
прошедший стирку
и автоклавирование один раз
100% полиэстер
Комплект одежды для чистых помещ^шй, Tyvek (рис. 14.21)
Элемент одежды
Головной убор
Маска для лица
Халат
(комбинезон)
Брюки
Блузка
Перчатки
Обувь
Бахилы
Нижний костюм
Носки
Включено в комплект
Одноразовая шапочка
Одноразовая
стерильная
Одноразовый
комбинезон с капюшоном,
стерильный
-
-
Стерильные
Сандалии
Длинные бахилы
Безрукавка и брюки
Носки
Материал
Маска для чистых помещений
{Berkshire)
Нетканый материал, 100% полиэтилен,
Tyvek®
Латексные
Пластик
Нетканый материал, 100% полиэтилен,
Tyvek®
Хлопок
100% полиэстер

426
Глава 14
Рис. 14.14 Комплект одежды
с защитой глаз
Рис 14.15 Комплект одежды
с большой маской
Рис. 14.16 Комплект одежды
с маской
Рис. 14.17 Комплект одежДЬ!
для фармацевтической
промышленности

Современная одежда для чистых помещений
427
Рис. 14.18 Хирургический
комплект одежды
Рис. 14.19 Комплект одежды
с комбинезоном, Япония
•'1
1
!«
Рис. 14.20 Комплект одежды
с комбинезоном, США
Рис. 14.21
Tyvek
Комплект одежды

428 - ¦¦-•-¦¦- :¦.. ...-^-./,..-. Глдсг-^/1
14,4 -Общме зажономер''Ост11
Современная технология позволяет создавать чистые nobfeiL.^; hi
"под ключ" для большинства областей применения^ Heo6op/flOjL4iiit ьи;
чистые помещения^ как правило, не представляют собой npou^cv),;.
Но ситуация может в корне-измениться, если в чистых noMemfc.ii;:i'(
работает оборудование, персонал и выполняются технолОгичесчи;
гроцессы, вьщеляюшие тепло.
Основным источником загрязнений внутри чистых помешен ml
"вляются люди. Анализ с ломощью испытательной камеры показы,
чтё интенсивность выделения загрязнений от персонала, одетого
в новую современную- одежду для чистых помещений, имеет более
низкие значения пр сравнению с оп]?блйкованными данными.
Результаты испытаний показывают, что отсутствуют существеишле
различия -в выделении аэрозольных частин при Ffe6oflbmHx
изменениях в аксессуарах-(нали'ше или отсутствие защиты, глаз, различие
в масках для лица,, различные размеры капюшонов). При нршснии
НЦЖНИХ рубашек с длинными рукавами и длинных нижн1«; брюк
существенно снижается выделение аэрозольных загрязнений.*
Существует связь между числом частиц с размерами > 0^5' л-" ч
и числом КОЕп единице объема воздуха. В типичных условиях-чист1 л:с
помешений при использовании новой современной одежды дл»
чистых помешений это отношение можно оценить как 1500:1,
Персонал как- источник загрязнений оценивался, в оснопттом,
при ношении новой одежды для чистых помешений. В то же врехш
"ажио иметь правильную картину того, как, ведет себя одежда в
течение всего срока, службы. Испытания в камере могут определить число
циклов спгирки/стерилюации^ при котором одежда для чистьк
помещений сохраняет свои.зашитные свойства,с должной .эффектщырсгью.
'' Финансовую- поддержку исследований оказали;. Swedish ^Soumil for
Textile Researcft, Berendsen textile Service, Pharmacia Corp, и Еётпп A В.
Фирмы Labora AB ш AB NINOLAB выполняли калибровку
приборов и обеспечивали испытания расходными хМйтериадами;-
1. Aczel, А. D., (1999); Complete Business,Statistics, Мс Graw-^fiffiJEcnk
Со, Singapore.
2. Dahiel} W. W., (1974)^ Biostatistics: A Foundation for Analysis ItfHealth
Sciences, John Wiley & Sons Inc., "Kew York.

Современная одежда для чистых помещений 429
3. Gustavsson, J., (1999), Clean room filters — a guide. Technical
information, 990525, Camfil AB, Trosa.
4. Hoborn, J., (1981), Human as Dispersers of Microorganisms —
Dispersion Pattern and Prevention, Ph.D.-Thesis, Dep. of Clinical
Bacteriology, Inst, of Medical Microbiology, University of Goteborg,
¦ Sweden.
5. IES-RP-CC003.2, (1993), Garment System Considerations for
Cleanroom and Other Controlled Environments, lES Institute of
Environmental Sciences, Illinois.
6. Ljungqvist, В., and Reinmbller, В., (1995), Hazard Analyses of Airborne
Contamination in Clean Rooms — Application of a Method for Limitation
of Risks, PDA Journal of Pharmaceutical Science and Technology; 49,
p. 239-243.
7. Ljungqvist, В., and Reinmbller, В., (1998), Active Sampling of Airborne
Viable Particles in Controlled Environments: a comparative study of
common instruments, European Journal of Parenteral Sciences, 3(3),
p. 59-62.
8. Moore, D. S., (1997), Statistics, Concepts and Controversies, W.H.
Freeman and Company, New York.
9. Reinmbller, В., (2001), Dispersion and Risk Assessment of Airborne
Contaminants in Pharmaceutical Clean Rooms, PhD-Thesis, Bulletin
№ 56, Building Services Engineering, KTH, Stockholm.
10. ReinmbUer, В., and Ljungqvist, В., (2000), Evaluation of cleanroom
garments in a dispersal chamber — some observations, European Journal
of Parenteral Sciences, 5(3), p. 55-58.
ll.Tammelin, A., Domicel, P., Hambraeus, A., Strehle, E., (2000),
Dispersal of methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis by staff in an
operating suite for thoracic and cardiovascular surgery: relation to skin
carriage and clothing. Journal of Hospital Infection, 44, p. 119-126.
12.Whyte, W., (1999), Cleanroom Design, 2"'' Ed., edited by Whyte,
John Wiley & Sons, Chichester.
13. Whyte, W., and Bailey, P., (1985), Reduction of Microbial
Dispersion by Clothing, Journal of Parenteral Science and Technology;
39_ p. 51-60.
14. Ytterman, P., (1998), Qualification of modified body-box for evaluation
of cleanroom garments MSc-thesis, Report №59, Building Services
Engineering, KTH, (in Swedish).

430
Глава 15
ЧИСТЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ
А. Е. Федотов, АСИНКОМ
15.1 Динамика развития электронной промышленности
Электронная промыщленность является одним из крупных
потребителей чистых помещений и предъявляет повыщенные требования
к уровню чистоты. В то же время электронная промышленность
является самой быстроразвивающейся отраслью в мире.
За пятьдесят с небольшим лет со времени изобретения
транзистора в 1947 г. электронная промышленность прошла гигантский путь.
Первоначально был освоен выпуск дискретных элементов (диодов,
транзисторов, резисторов, конденсаторов), каждый из которых имел
отдельный корпус и выполнял только одну функцию. В 1959 г.
появились интегральные микросхемы (чипы, микрочипы), содержащие
в одном корпусе несколько, а затем и множество элементов. К
настоящему времени дискретные элементы выпускаются только для
решения задач специального назначения. В 1998 г. в мировом объеме
производства электронной промышленности дискретные элементы
составляли 12%,
Годовой объем мирового выпуска интегральных схем достигает
1(Ю0 млрд. долларов США, а материалов и оборудования для их
производства — сотен миллиардов долларов. Стоимость одного
производственного модуля к концу 90-х годов приблизилась к I млрд. долл. После
2005 г. при внедрении пластин с диаметром 450 мм ожидается рост
стоимости завода по производству микросхем до 10 млрд. долл. США.
Лидерами в производстве полупроводниковых элементов
являются США, Япония, Китай и Корея. Осваивается производство
транзисторов на основе органических элементов.
Производство микросхем предъявляет самые высокие
требования к чистоте воздуха, технологических жидкостей и газов, причем
динамика роста требований к чистоте и методы ее обеспечения
диктуются изменениями в техническом уровне и технологии изготовления
продукции электронной промышленности.
Динамика развития интегральных микросхем показана в
таблице 15.1 [1].
К 2007 г. намечается освоить коммерческий выпуск микросхем,
содержащих в одном корпусе 1 млрд. транзисторов.

Чистые помещения в микроэлектронике
431
В 1964 г. Гордон Мур, один из основателей компании Интел,
предсказал, что плотность интегральных схем будет удваиваться
каждые 18 мес. Эта зависимость (рис. 15.1) подтвердилась на практике
и получила название закона Мура.
Таблица 15.1
Рост числа элементов в микросхеме
Тип
микросхемы
Интегральные схемы
Средние интегральные схемы
Большие интегральные схемы (БИС)
Сверхбольшие интегральные схемы (СБИС)
Ультрасверхбольшие интегральные схемы
(УСБИС)
Число элементов
в микросхеме
2-50
50-5000
5000-100.000
100.000-1.000.000
Более 1.000.000
С ростом объема памяти
микросхемы увеличивается
плотность ее элементов. Это
влечет за собой уменьшение
топологических размеров
одного элемента в микросхеме.
По мере роста объема памяти
растет и число слоев в
микросхеме.
Таким образом, развитие
интегральных схем, с точки
зрения чувствительности к
загрязнениям, характеризуется
двумя основными
показателями: числом элементов в
микросхеме и наименьшим
топологическим размером.
X
о
« 10^
о
я
2 10"
О
s
103
- -
lie/
-----
IMy/
256K*/
256M/*
1970 1975 1980 1985
1990 1995
Годы
Рис. 15.1 Рост плотности
интегральных схем
Увеличение плотности
микросхемы и уменьшение
топологического размера позволяют увеличить объем памяти и
быстродействие микросхемы и снизить потребление энергии. По мере
роста плотности микросхемы увеличивается и ее размер. Дискретные
элементы и малые интегральные схемы имели размер стороны около
1,5 мм, а ультрасверхбольшие интегральные схемы — более 10 мм.
Интегральные микросхемы изготавливаются на тонких пластинах
полупроводникового материала (в основном, кремния). Чем больше

432
Глава IS
размер микросхемы, тем менее рационально используется площадь
пластины (при ее неизменном диаметре), т.е. тем большая часть до^
рогостоящего материала идет в отходы. Снижение отходов при
увеличении размера микросхемы достигается за счет увеличения диаметра
пластины (п. 15.2).
Динамика изменения основных характеристик микросхем
приведена в таблице 15.2 [1,2].
Таблица 15.2
Динамика изменения основных характеристик микросхем
Год
1980
1984
1987
1990
1993
1996
1998
2000
2006
2012
Объем -
памяти
64 Кбит
256 Кбит
1 Мбит
4 Мбит
16 Мбит
64 Мбит
256 Мбит
1 Гбит
16 Гбит
64 Гбит
Топологический
размер,
мкм
2,00
1,25-1,50
1,00
0,80
0,60
0,35
0,25
0,15
0,10
0,05
Площадь
микросхем.
0,3
0,4
0,5
0,9
1,4
2,0
4,0
5,0
8,0
15,0
Критический
размер
частицы, мкм
0,2
0,15
0,1
0,08
0,06
0,035
0,025
0,015
0,01
0,005
В течение своей недолгой истории микроэлектроника прошла
важные этапы в развитии науки, технологии и оборудования, зашщы
от загрязнений и ошибок людей, становлении мощной современной
промышленности по всем направлениям производства, в том числе
производства оборудования, оснастки и материалов (таблица 15.3).
15.2 Производство микросхем
Микросхемы изготавливаются на пластинах из
полупроводниковых материалов. До настоящего времени наиболее распространены
пластины из кремния.
Изготовление пластин
Готовая пластина должна быть чистой (содержание посторонних
включений жестко ограничивается), иметь определенную
кристаллическую структуру, иметь плоскую, ровную поверхность и заданное
электрическое сопротивление, равномерное по всей пластине.
Для получения такой пластины и обеспечения должной чистоты
выполняются следующие процессы:
~ превращение исходного сырья в газ, содержащий кремний,
например, тетрахлорид кремния или трихлорсилан; на этой
стадии посторонние примеси (металлы) остаются в отходах;

Чистые помещения в микроэлектронике
433
Этапы развития
производства электронной техники
Таблица 15.3
Этапы
развития
Конец
40-х
годов
1950
-1959
1960
-1969
1970
-1979
1980
-1989
1990
-1999
2000
-2010
2010
-2020
Основные
достижения
Открытие германиевого
транзистора. Появление
принципиальной возможности
развития цифровой техники
на основе твердых элементов
(кристаллов)
Основные открытия в области
технологии производства
полупроводников. Появление
кремниевых транзисторов.
Становление производства
дискретных элементов
Появление планарной
технологии и пластмассовьи
корпусов для микросхем.
Становление производства
интегральных микросхем.
Широкое
внедрение чистых технологий
Переход от лабораторной
и мелкосерийной технологии
к крупносерийному
промышленному производству.
Интегрирование процессов
в оборудование
Комплексная автоматизация,
увеличение слоев
металлизации, резкое уменьшение
топологических размеров
Компьютеризированное
производство, роботизация
производства. Внедрение
«безлюдных» технологий
Нанотехнологии
Оборудование
Лабораторное
Единичные
образцы
нестандартного
оборудования
Формирование
промьшшенности,

специализирующейся на
изготовлении
оборудования
Создание
основных типов
оборудования (ионные
имплантаторы,

электронно-лучевое оборудование
и пр.)
Устранение
оператора из
процесса переработки
пластин
Кластерные
технологии
Кпастерные
технологии
ТреОования
к ч истоте
Промьлшленная
чистота и
обычные методы
уборк!^
Первьие чистые
помеищения с

однонаправленным потоком.
Стандарт США
209
Повышение
требований
к чистоте.
Стано^шение
индустгрии
чистых псэмещений
Появл ение
изоли]зующих
технолжогий,
SMIF- систем
SMIF- системы
Широ1кое
внедрение SMJF-
и FOUP-cwcKM
Исчерпание физических возможностей кремниевой т^ехнологии.
Расширение использования технологии с арсенидом галлия.
Внедрение технологии молекулярной лз^евой эпитаксии.
Развитие цифровой техники на основе органических ]>иатериалов
(биоэлементов).

434
Глава IS
— газ, содержащий кремнии, вступает в реакцию с водородом
и образуется кремний в кристаллической форме
(полисиликон), который имеет чистоту до 99,9999999% и относится
к самым чистым материалам на земле;
— формирование монокристаллического слитка из множества
кристаллов полисиликона; при этом важно придать
кристаллам определенную ориентацию, заданную технологией
изготовления микросхем;
— контроль слитков (ориентации и удельного сопротивления);
— резка слитков на пластины;
— маркировка пластин;
— полировка, контроль, окисление, контроль, упаковка пластин.
Уровень чистоты пластин и точности их параметров после
полировки и окисления виден из следующих показателей для пластины
диаметром 200 мм:
Диаметр
Толщина
Ориентацры кристалла
Сопротивление
Содержание кислорода
Содержание углерода
200 мм ± 0,25 мм
725 мкм
<100> +/- 1 градус
2,7-4 Ом см
25-29 ррт
0,3 ррт
300 лш
150и
200 дш
1989
ч
1995
1/2"
1986
2007
1966
1964
^^^ ^^ Возрастают требования к
точности проведения резки,
полировки и химической обработки
пластин. Например, при
технологии 130 нм
(топологическом размере 130 нм) активная
кремниевая зона имеет толщину
20-33 нм. Для достижения 95%
выхода годных допустимый разброс
параметров составляет ±5% или
±1,0 нм. Другой пример: фирмой
Хитачи освоена технология
работы с пластинами 300 мм со
значением стандартного отклонения
Зо < 5 №и . Однородность пластин
диаметром 200 мм (по высоте,
толщине и щероховатости)
должна составлять ±2-3 нм.
По мере роста размеров микросхем усиливается влияние
краевого эффекта, т.е. возрастает число чипов, имеющих усеченную
125 мм
1982
2"
О
1968
100 лш
0
1979
3"
0
1974
Рис. 15.2 Динамика роста
диаметра пластины

Чистые помещения в микроэлектронике 435
площадь, из-за примыкания к краю пластины. Устранение этого
эффекта возможно за счет увеличения диаметра пластины
(таблица 15.2) и рис. 15.2.
В середине 60-х годов пластины имели диаметр 1" (дюйм),
в 90-е годы - 8" (200 мм), в 1998-2007 г. - 12" (300 мм), в 2007 г.
©жидается появление пластин 18" (450 мм).
Увеличение диаметра пластины позволяет сократить отходы
дорогостоящего материала пластины и уменьшить цену микросхемы.
В то же время с увеличением диаметра растет вес пластины,
усложняется проблема обеспечения однородности слитков большого
диаметра с заданной ориентацией и значениями удельного
сопротивления и проблема защиты от загрязнений.
Переход на новый диаметр пластины означает для
промышленности комплексное техническое перевооружение, требующее
больших затрат.
Изготовление микросхем
Технология изготовления микросхем из кристаллов включает
следующие основные многократно повторяющиеся операции:
— отмывка;
— фотолитография (УФ-литография, электронно-лучевая
литография), включая нанесение фоторезиста, экспонирование,
проявление, снятия фоторезиста, отмывки);
— травление (химическая обработка);
— диффузия и ионная имплантация;
— напыление металлизированных дорожек;
— термическая обработка;
— контроль параметров на пластине.
Современные микросхемы имеют многослойную структуру
(более 26 слоев). Такая структура образуется путем многократного
чередования указанных выше операций. Например, при
изготовлении микросхемы 64 Гбит вьшолняется 180 основных операций,
64 отмывки, используется 28 фотошаблонов.
Высокое качество микросхем и соответствующий процент выхода
годных изделий достигаются за счет бездефектного выполнения
технологических операций. А это возможно только при применении
чистых и безлюдных технологий.
Технологические операции разделения пластин на кристаллы,
операции сборки, термообработки и герметизации также требуют
защиты от загрязнений. Только после герметизации микросхем
можно говорить о снижении требований к чистоте. Операции
испытания готовых микросхем являются завершающими и менее
критичными к чистоте.

436
Ппг.
1
Высокие требования предъявляются также к изготоьделию"
фотошаблонов (масок), которые выводятся на уровень субмикуриной
и наномикронной технологии. Для производства микросхем pii^iicjiovi
элемента 130 нл и электронно-лучевой литофафии минимальный
размер элемента фотошаблона составляет 520 нм, а радиус ?0 нм.
^ ¦,. 15.3 Дефекгн в микросхемах
Важнейшим показателем качества процесса производствгМ^ик-
росхем является вроЩешт выхода годных шэделий.
При выходе годных 40% дефектность составляет 60%. Причинами
дефектов для этого уровня выхода годных являются [2|:
30 %;
загрязнение частицами
разброс топологических размеров
дефекты фотолитографии
дефекты кристаллов
нестабильность параметров
технологического процесса
6 %;
9 %;
6 %V
9 %•
Итого: 60 %
;.•¦ ¦' Увеличение объема памяти и уменьшение топологинеских
размеров обостряют проблему дефектов в микросхемах и rrpea-i.HR-
ляют более жесткие требования к чистоте. На рис. 15.3 показант.1 гл^л
характерных дефекта в микросхемах, вызываемых частицйГ'Ти:
, , — замыкание двух металлических дорожек при п6пя:т'атт!н:
частицы между ними;
¦.. ' ¦¦ — экранирующий эффект осевшей на пластину частйцы|д^фскг
фотолитографии).
ш
m
lit
а)
б)
Поток CBgl„
с отлшСГ I'lH
Фоторезист
Диёксня К'иси|"'1Я
Рис. 15. J Дефекты микросхем, вызываемые частицами: а) замыкание
металлизированньк дорожек частицей;, б> дефект фотолитргрЭЦлИИ,
ВЫоТ-.ННЫЙ ЧЛСТИЕЗЙ

Чистые помещения в микроэлектронике
437
При каком размере частица может привести к дефекту? Для
современных микросхем считается, что критический размер частицы
равен 0,1 размера топологического элемента. В таблице 15.2 показана
связь объема памяти микросхемы, минимального топологического
размера и критического размера частицы. Например, при
производстве микросхем 1 Мбит критическим размером частицы считается
0,1 мкм, а для микросхем 64-256 Мбит — 0,05 мкм.
В отличии от других областей применения чистых помещений,
где основным источником загрязнений является персонал (глава 1),
в современном производстве микросхем, с учетом развития
изолирующих технологий, абсолютно жесткой дисциплины персонала
и соблюдения им правил гигиены, основной причиной загрязнений
является оборудование и технологические процессы [2]:
Источник загрязнений
- персонал
- воздух чистого помещения
- оборудование
- технологические процессы
1990
10%
10%
40%
40%
1995
<5%
<5%
30%
60%
2000
<3%
<3%
20%
75%
Для исключения этих причин загрязнений применяются новые
технические решения на основе изолирующих технологий с
одновременным развитием автоматизации и роботизации процессов.
15.4 Чистые помещения и чистые зоны в микроэлектронике
Чистые помещения
Требования к чистоте
Класс чистоты воздуха зависит от выполняемых операций.
Наиболее чувствительными являются операции с открьггыми пластинами
(литография, травление, напыление и пр.). Для микросхем с
топологическим размером 1 мкм эти операции выполняются в чистых
помещениях классов 4 ИСО — 5 ИСО. При меньших топологических
размерах нужны чистые зоны классов 3 ИСО, 2 ИСО и т. д.
В технологиях с использованием классов чистоты 5 ИСО (класс
100 по стандарту США 209D) широко применялись решения, в
которых помещения с высоким классом чистоты занимали большие
площади. Оборудование было вынесено за пределы чистого
помещения так, чтобы внутри чистого помещения была только его лицевая
часть и устройство загрузки-выгрузки; само оборудование находилось
в зоне обслуживания низкого класса чистоты. Такая технология
работала при топологическом размере примерно 1 мкм.
Широкое применение нашли локальные чистые зоны с более
высокими классами чистоты, например, в установках фотолитографии.

438 Глава15
химического травления, отмывки и пр. Типичными решениями чистых
помешений для этого уровня технологии были линейная и зонная
зашита и так называемые "ballroom" (глава 3). При этом помещения
с высокими классами чистоты занимали избыточно большие площади.
Дальнейший рост требований к чистоте при следовании
традиционной концепции чистых помещений приводил к крайне
неэффективным решениям. Выходом из положения явились изолирующие
технологии.
Изолирующие технологии
Суть изолирующей технологии состоит в физическом
разделении определенного объема с чистым воздухом от окружающей среды.
Как правило, это разделение является герметичным.
При этом изоляция процесса от персонала и окружающей среды,
исключила влияние одного из самых интенсивных источников
загрязнений — человека. Применение изолирующих технологий
повлекло за собой широкое внедрение автоматизации и роботизации.
Это позволило уйти от ошибок человека. Таким образом, начался
переход от чистой технологии, защищающей процесс от выделяемых
человеком загрязнений к безлюдной технологии, при которой
процесс защищен как загрязнений, так и от ошибок человека.
Изоляторы нашли широкое применение в технологии чистоты
(глава 5). В электронной промышленности они имеют свои особенности.
Во-первых, нужен сам изолятор, т.е. изоляция внутреннего объема
оборудования от внешней среды. Во-вторых, нужны изолированные
контейнеры, в которых пластины могут перемещаться от одной
единицы оборудования к другой. В-третьих, нужны устройства загрузки-
выгрузки и необходимые средства автоматизации (роботизации).
На первом этапе, при внедрении технологии < 1,0 мкм и
пластин 150 и 20^ мм широкое распространение получила технология SMIF
(Standard Mechanical Interface) ~ СМИФ (Стандартный механический
интерфейс). В контейнер вставляется кассета с пластинами, причем
загрузка осуществляется снизу (рис. 15.4).
Технология SMIF основана на использовании:
— чистых контейнеров, изготовленных из поликарбоната, не
выделяющего частицы, органические и молекулярные загрязнения:
— изолированного технологического оборудования с
загрузочными устройствами пля контейнеров SMIF;
— безопасности хранения пластин;
— удобства складирования.
Эта технология позволяет обеспечить изготовление микросхем
по непрерывной и полной цепи в технологических средах с
одинаковыми показателями чистоты.

Чистые помещения в микроэлектронике
439
е=%
Корпус SMIF-Y.omevmt'pdi
Съемное дно ^AZ/f-KOHTeuHepa у
Съемный порт загрузочного
устройства оборудования
Кассета
Герметик между портами
5A//f-Контейнера и оборудования
Робот - манипулятор
.--::-
Рис. J5.4 Схема загрузкм-выгрузкм из SMJf-контейнера
Усовершенствованным контейнером SMIF явился недавно
появившийся контейнер FOUP для пластин 300 мм. FOUP (Front Opening
Unified Pod) — ФУП (Унифицированный контейнер, открывающийся с
лицевой стороны) предназначен для непосредственной загрузки
пластин, без кассет. Модификацией контейнеров FOUP являются
контейнеры FOSB {Front Opening Shipping Box) — транспортные
контейнеры, открывающиеся с лицевой стороны.
Выпускаются два вида контейнеров FOUP: на 25 пластин (рис.
15.5) и на одну пластину.
Рис. 15.5 Контейнер FOUP фирмы ShinEtsu (Япония) на 25 пластин

440 Глава 15
Фирмой Incom Solutions освоен выпуск контейнеров для одной
пластины FOUPfor One' (рис. 15.6). Преимуществом таких
контейнеров считается оперативность, удобство при отбор пластин для
контроля, меньший уровень загрязнений, чем при большом количестве
пластин в контейнере.
Рис. 15.6 Контейнер FOUPfor One® фирмы Incom ^/иГ/оих (Франция)
для одной пластины
Изготовление и эксплуатация контейнеров FOUP ведется в чистых
помещениях. Чистое помещение производственного участка,
работающего по изолирующей технологии с контейнерами FOUP, может иметь
класс чистоты 6 ИСО. Класс чистоты внутри самого контейнера
определяется чистотой инертного газа (азота), который пропускается
через контейнер (5 ИСО, 4 ИСО и т.д.).
Отдельной проблемой является очистка и мытье контейнеров
SMIF/FOUP. Для этой цели, например, используются специальные
моечные машины (деионизованная вода и ультразвук) с вакуумной
сушкой (рис. 15.7). Внутри машины обеспечивается класс 4 ИСО, вне
ее — класс 6-7 ИСО.
На рис. 15.8 показана схема работы с контейнерами FOUP for
One' (материал фирмы Incom Solutions).
Контейнеры изготавливаются из поликарбоната или
полипропилена и могут выпускаться в антистатическом исполнении с
изолирующими или антистатическими свойствами. Контейнеры не выделяют
летучий органический углерод.
В нанотехнологии критическими являются молекулярные и ионные
загрязнения. Содержание загрязнений на поверхности контейнеров
жестко регламентируется.

Чистые помещения в микроэлектронике
441
Рис. 15.7 Моечная машина фирмы //(/GLf" (Япония) для
обработки контейнеров SMIF/FOUP
Рис. 15.8 Производственный участок на основе технологии
FOUPfor OrKf'

442
Глава 15
Например, на внутренней поверхности одного контейнера FOUP
for One® содержание железа не превышает 2 нг, меди — 5 нг, хрома —
1 нг, цинка — 200 нг, алюминия — 9 иг, хлора — 70 иг. Это примерно
на порядок ниже аналогичных показателей для SMIF контейнеров.
Для типового производства микросхем с учетом временной
диаграммы технологического цикла требуется 5-10 тысяч контейнеров [3].
Кластеры
При обычной технологии одна единица оборудования,
выполняющая одну операцию (например, травление), имеет одно загрузочное
устройство. Во всем технологическом цикле число загрузочных
устройств равно числу единиц оборудования, выполняющих отдельные
(единичные) операции. Если две или более единицы оборудования
объедгшить так, чтобы доступ в них происходил через одно зафузочное
устройство, то резко снижается число операций загрузки-выгрузки
и повышается защита от зафязнений. Манипуляции по
загрузке-выгрузке осуществляются одним роботом-манипулятором, находящимся
в загрузочной камере и обслуживающим несколько единиц
оборудования (рис. 15.9).
Технологическое
оборудование
Технологическое
оборудование
Загрузочная
камера
Робот
манипулятор
Пластины
Стыковочные
порты
FOUP - контейнер
Рис. 15.9 Принципиальная схема кластера
Такая технология называется кластерной технологией (от
английского cluster— фоздь). В сочетании с SMIF {FOUP) изолирующей
технологией она обеспечивает наиболее высокий уровень чистоты,
процент выхода годных и качество продукции. Она также позволяет

Чистые помещения в микроэлектронике
443
проводить одновременно несколько операций при одной
подготовительно-заключительной фазе (например, вакуумировании) и одном
комплекте вспомогательного оборудования (одном вакуумном
насосе), т.е. перейти к интегрированной технологии.
15.5 Чистота технологических сред
Чистый пар
В чистых помещениях должен поддерживаться определенный
уровень влажности. С этой целью используются пароувлажнители,
устанавливаемые, как правило, в кондиционерах.
Какой пар подавать в пароувлажнитель?
Широко используется заводской пар, который при
определенных обстоятельствах может быть химически чистым. Однако если вода,
питающая бойлеры, содержит химические добавки,
предотвращающие образование накипи, то происходит перенос химических веществ,
в том числе и через НЕРА фильтры.
Можно использовать парогенераторы, работающие как обычные
кипятильники. В этом случае существует риск переноса молекулярных
загрязнений в систему вентиляции и далее в чистое помещение.
Лучщим выходом из положения является использование чистого
пара, который стерилен, не содержит химических загрязнений,
и апирогенен. Пирогены (эндотоксины) — это остатки бактерий
в виде частиц, которые могут иметь размеры 20-100 нлf, т.е. размеры,
критичные для субмикронных технологий и нанотехнологий. Примером
решения задачи получения чистого пара являются генераторы особо
чистого пара фирмы Steris и Finn-Aqua [4], рис. 15.10.
Заводской Питающая Сброс Сброс конденсата
пар вода )аводского пара
Рис. 15.10 Генератор особо чистого пара для увлажнения воздуха

444 ' Глава jf
В этом парогенераторе ia счет высокой скорости движения пара
по спирали в колслне испарителя и его повороте на 180 1(Г,у лна
колонны обеспечивается непрерывный и автоматический сирое
зафязнений. По.тучаемый пар является физически и биолоти{1ески
чистым. В нем практически отсутствуют фосфаты, нитраты, хлоряды.
сульфаты и кремний.
Содержание общего органического углерода состашюет йеиее
50 ррЬ, а неконденсирующихся газов — менее 3,5 %. Содержание
пирогенов в нем на три порядка меньше, чем в заводском паре;
Вода.
В процессе обработки пластины многократно проходят стадии
травления и отмывки с последующим ополаскиванием водой; Р;к;аод
воды в современном произвопстве даклжгает миллионов литров в^смену.
Основным показателем чистоты воды является ее проводю.тость.
Высокочистая деионизованная вола имеет сопротивление более
18 МОм-ш при 25 °С.
В таблице 15.4 показана зависимость сопротивления воды ijt
содержания в ней-твердых веществ [1|.
Таблица iZ.-t
Зависимость сопротивления воды от содержания
в ней твердых веществ
Содержание твердых
веществ в воде, ррт
Сопротивление при
25 "С, иОм-см
QfilV
18,0
0,0333
15,0
0,05
10,0
0,5
1,0
5.0
0,1
50,0
0,Q1
Осн'овньши загрязнителями воды являются:
— растворенные минеральные вешества:
— частицы:
— микрооргёнизмй;
— органические вещества;
— растворенный кислсрод;-
— кремний.
Тре§уел^ая чистота воды достигается путем ее очистки в ионооб-
менниках и установках обратного осмоса.,
Технологщческие жидкости
В электронной промышленности широко используется, раалг'чнне
химические вешества для травления и отмывки пластин и оборудойния.

Чистые помещения в микроэлектронике 445
Требования к чистоте устанавливаются международной организацией
SEMI или другими органами. Большинство предприятий
разрабатывает собственные стандарты на чистоту технологических сред.
Уровень чистоты жидкостей достигает 1 ррЬ — одной части
на биллион (миллиард), что означает — 1 посторонняя молекула на
1 млрд. молекул вещества.
Технологические жидкости, в отличие от деионизованной воды,
изготавливаются на специализированных заводах и поставляются
в балк-форме. Контейнеры для транспортирования должны
изготавливаться из нерастворимых веществ, не выделяющих частицы.
Жидкости, используемые в производстве микросхем, могут
разливаться в меньшие емкости, либо распределяются к точкам
потребления по трубам. Трубопроводы и процессы перемещения
жидкости из одной емкости в другую 5ШЛЯЮТСЯ критическими
факторами и требуют особого внимания, в том числе в плане защиты
от перекрестных загрязнений.
В последнее время позшились установки приготовления
технологических жидкостей непосредственно перед точкой использования. Эта
технология позволяет исключить операции транспортирования,
перемещения жидкости из одного контейнера в другой и ее
распределения. За счет этого может быть достигнут уровень чистоты 1 ppt
(одна часть на триллион).
Технологические газы
В производстве полупроводников используются различные
технологические газы: азот, водород, кислород, аргон, в отдельных
случаях арсин и пр. К чистоте газов также предъявляются жесткие
требования.
Чистота (однородность) газа характеризуется наличием
примесей других газов, которые могут изменить процесс химической
реакции. Чистота газов составляет от 99,99 до 99,999999% в зависимости
от их назначения.
К загрязнителям газов относятся и пары воды. Кремний вступает
в реакцию окисления с водой, что нарушает структуру микросхем.
С целью исключения этого явления установлены требования к
предельной концентрации паров воды в технологических газах — от 3
до 5 ррт (частей на миллион).
Опасными загрязнениями являются также частицы и ионы
металлов. Для устранения частиц используется фильтрация газов
через фильтры 0,2 мкм. Концентрация ионов металлов не должна
превьш1ать 1 ррт и даже меньших значений.
Система распределения газов (трубы клапаны, измерительные
приборы) должна быть герметичной и не вьщелять загрязнений

446
^frjJW.^Ijl
(газов). Обычно применяются трубы и арматура из нержаБсю1дей
стали с полимерными компонентами. В ответственных случаяхsy,iio;i-
няется электрополировка и пассивация внутренних поверхностей
с целью исключения выделения газов из металла. Особые требонани-т
предъявляются к сварке трубопроводов.
Температура воздуха
При производстве микросхем в чистых помешени-тах подлоржи-
вается температура около 20 °С. Наиболее жесткие требования щейл.ц w
ляются к операциям фотолитографии, где требования к стабшн*нос1>1
температуры составляют ±0,1 "С, поскольку этот процесс наиболее
чувствителен к изменению параметров микроклимата.
Процессы химической обработки также требуют тояности
поддержания температуры, поскольку температура влияет на скорость
химических реакций.
Необходимо обеспечивать комфортные условия для персонала
(глава 6). В чистых помешениях высоких классов чистоты персонал
работает в комгшекте-одежды, практически полностью закрывающем
тело и обладающий высокой теплоизоляцией (комбинезон, кжпошон,
бахилы, перчатки, маска). При нарушении комфортных условий
резко увеличивается выделение пота и загрязнение окружающей среды
и, как следствие дискомфорта, снижается внимание персонала.
Влажность воздухе
В производственных помещениях требуется непрерывно
поддерживать влажность в пределах 34-45%. При превьпиении этих значений
на пластинах может оседать влага, которая препятствует адгезии
фоторезиста. При влажности менее 34% на поверхности n^iacruH
аккумулируется статический заряд.
-Отельные операции требуют прецизионного поддержанга щаж-
ности. Например, для фотолитографии требуется поддержание-от н(.>-
сительной влажности в пределах 45% +1%.
. Жоитрдль чистоты, mgu проижодетве микросхем
Контроль чистоты воздуха, газов, жидкостей и noBsp^iiofcTCH
выполняется счетчиками частиц, микроскопами и друтйлиг
специальными приборами (таблица 15.5).
Счетчики частиц рассмотрены подробно в главе 9, а. К13,

Чистые помещения в микроэлектронике
447
Таблица 15.5
Приборы для контроля чистоты
Типы счетчиков частиц
Счетчики частиц в воздухе и в газах,
в т.ч. в вакууме под давлением до 10 бар:
• лазерные,
• ядер конденсации
Счетчики частиц в жидкостях оптические (лазерные)
Анализаторы частиц на поверхности:
• под рассеянным светом,
• сдуванием частиц,
• оптический счетчик частиц на поверхности,
• оптическая микроскопия.
Сканирующий электронный микроскоп
Размер
частиц,
мкм
>0,1
> 0,014
>0,1
>0,08
>0,3
3-100
>0,8
>0,05
Автор выражает благодарность фирмам Incom Solutions, ShinEtsu,
HUGLE и Steris за разрешение использовать их информационные
материалы.
Литература к главе 15
1 Peter van Zxant. Microchip Fabrication. 4-th ed., McGraw Hill,
2000, p. 632.
2 Microcontamination and Particle Control. Texas Engineering Extension
Service, 1998, p. 138.
3 Cleanrooms, Vol. 17, No 3, March, 2003, p. 6.
4 Пуранен П. Насколько чистым должен быть чистый пар? —
"Технология чистоты", №1/2002, с. 22-24.

448
Глава 16, ,
"'КОНТРОЛЬ БИОЗАГРЯЗНЕНИЙ
'.' ' А, Ж Нтдётов, докт. техн. наук^. щ
Т. И. Жу^ышшчева, канд. теШ. наук
АО "Биохттлш'
li.l Осн<жные иоложенмя
Многие медицинские препараты, такие как инъекционныетт ии-
фузионные препараты, а также глазные капли, мази^ кремы,
эмульсии, наносимые на стерильные участки слизистых оболочек или
открытые раны и поврежденные кожные покровы, должны быть
стерильными, т.е. быть с§й5оёиыми от щтсутспитя в тих кажцх--1ибо
мик^'оорганшзтов. Обеспечение стерильности произврдимькмедш! и
неких препаратов, а также изделий медицинского назначения (кга'етеров,
систем переливания крови, диализаторов, гемо- и плазмофцльлрои
и т,п.) является сложной проблемой фармацевтической и медицщ,1ской
промышленности и требует немалых затрат. Нормы к
микробиологической чистоте существуют и для нестерильных препаратов;
'"¦ ' Отсутствие микроорганизмов в производственной и окружающей
среде можно сравнить с вакуумом, т.е. состоянием среды,'в KOiopoii
отсутствуют молекулы газов, составляющих воздух, Микрооргак^ i jm ы
вёздесуши, поскольку являются неизбежными спутнйка^ги >1пии.
Значительная часть из нмх превосходно'уживается со свои""', хтяс-
вами — высшими организмами, будучи для них; абсолгэтно нсоохо-
димы.ми. Вместе с тем многие микроорганизмы враждебны высшим
организмам, в той числе человеку. Это патогенные и услоьно-пато-
гённые микроорганизмы. Стерильные медицинские препараты не
должны содержать не только^патогенных и/или условно-патогенных
микроорганизмов, но и любых микроорганизмов, присутствие кдгорых
в препарате может нанести вред самому- препарату и пациенту.
Существуют два способа производства стерильных препаратов \v\v\
изделий Медицинского назначения. Один способ заключаетсял f't'iec-
печении стерильности на последней стадии производстиа'к i^i^-
называемая,-фнидарвя см>г|ириз«ря, т,е. стерилизация в герметично)!
первичной упаковке. Примером Moiyr'служить многие лекарственные
препараты, а также системй переливания крови, шприцы, иглы,
и пр,, подвергаемые стерилизации после изготовления и упаковки.
Существует несколько видов стерилизации:

Контроль биозагрязнений 449
•тепловая стерилизация (влажный жар или пар в автоклаве,
сухой жар);
•радиационная стерилизация или стерилизация электронным
пучком;
• газовая стерилизация (оксид этилена).
Большинство же препаратов биологического происхождения —
вакцины и сыворотки, ферменты, аминокислоты, антибиотики,
витамины, гормональные препараты, интерфероны,
кровезаменители не вьщерживают методов финишной стерилизации в упаковках.
По этой причине значительная часть стадий производства таких
препаратов нуждается в обеспечении условий асептики и стерильноспш,
а также применении стерилизующей фильтрации жидкостей.
Оба вида стерильной продукции должны производиться в чистых
помещениях, требования к которым содержатся в Правилах GMP [1].
Пути проникания микроорганизмов в готовые лекарственные
средства многообразны. Это сырье и промежуточные продукты, вода
и газы, используемые в производстве. Другим источником микробной
контаминации зшляется окружающая среда, в которой размещается
производство, а также внешняя среда. Одним из важнейших источников
микробной контаминации зшляется человек.
Меры, направленные на предотвращение микробной
контаминации препарата в процессе его изготовления, должны быть адекватны
степени опасности источника микробной контаминации. Изоляция
от внешней среды достигается с помощью систем вентиляции,
оснащенных соответствующими системами фильтров и
обеспечивающими избыточное давление в чистых помещениях. Предотвращение
микробной контаминации через источники водо- газоснабжения
достигается с помощью стерилизации этих сред тепловым методом
или с помощью фильтров.
Человек, входящий в чистое помещение, в целом содержит
в себе более 10'* живых бактериальных клеток [2], 10'^ из которых
находятся на кожных покровах, 10'° во рту, 10'* в кишечнике. В чистых
помещениях микрофлора кожных покровов представляет опасность
для препарата, так как многие бактерии являются потенциально
патогенными для больных, особенно тех, у кого ослаблен иммунитет [3].
Предотвращение микробной контаминации от человека дости-
гается-применением защитной (рабочей) одежды (костюм или
комбинезон, повязка или респиратор, соответствующая обувь и головной
убор). Но даже при этих условиях производственная активность
человека сопровождается вьщелением в воздух микроорганизмов, хотя
и в значительно меньшем количестве (таблица 16.1) [4].

450 " ¦ " t _ ,. . , , ..;. ;..^.^ Гл^йа
Тай.цищ I6.i
Концентрация микробного аэрозоля в воздухе noMemeitiia-
¦ при различной физической активности человека
Активность
В покое
сидя
Хождение
Бег
на месте
Число живых бактерий й 1 фут-^ возд>'ха, '
среднее (пределы колебаний в отдельньк гфобач) |
Обычная
одежда
6
(0 - О)
138
(20 - 144)
нет данных

Лабораторный халат
3
(0-7)
55
(25 - 75)
140
(94 - 201)

Стерильный
комплект
№ 1*
1,5
(0-4)
35
(4 - 75)
53
(34 - 128)
Етфил!.- '
НГЛ I i
m2*'» j
oSt !
> to r 2)
1,5
1Л -'Л)
4,
(2-7)
' * Хирургический хлопчатобумажтый костюм со свободнШш-
брюками; бахилы, перчатки и колпак.
** Нейлоновый костюм с эластиком на запястьях и мШяжках,
бахшш, перчатки, закрывающие рукава, колпак.
'i Вместе с тем, из таблицы 16.1 видно, что эффективность защитной
одежды (комплект № 2) весьма высока и позволяет щ м;шимул1а
снизить опасность микробной контаминации препарата.
Таким образом, если обеспечена стерильность исходных >;атсриа-
лов, сырья и потребляемых в производстве сред (водв!,--растзоррв,
газов), если системой вентиляций обеспечена подача стёр^шк-ного
воздуха, то основное внимание должно уделяться мерам по пре^ютн-
ращению микробного загрязнзнгтя произподственной срелм,
причиной которого является нгходягтийся в чгтстоп пог'ешен'ти сгтсрлтор.
Эти wspH п-здполагают йспользонсгние зй-_цитнсм отсжты, правильное
поведение люгей, котсрое достигается их обучен'теч и тр-ппровкой,
а Taibire сс^людение^Гирзвил ксспткки. Наг5агьш::й эс^^фект в обес-
печенгл асептики в прбизвЬдствеиной зоне д?:гт ис^ол:'"" гкис
зтга^ихтшх бйрьсрш — U30^iji-:i^j:js, в которых операции с п," -пт"~^'^<"
осушЪствлягэтся Л'Шо в изолкро„анки'М герметичнгом простр.итс i вс
(боксах),, л ибо в открыты» щщ уук оп.^тто^-л 30bjx с одьок""рав-
гакным (лaмкi^apным)'пoтoкc.;;J тозд^-ха.

Контроль биозагрязнений 451
16.2 Задачи контроля биозагрязнений
в чистых производственных помещениях
Задачи контроля биозагрязнений в чистых помещениях можно
определить следующим образом по порядку выполнения.
Аналитические. Проводятся перед началом эксплуатации.
Заключаются в анализе критических точек с точки зрения опасности
контаминации препарата (открытые процессы, возможные нарушения
герметичности оборудования или снижение его защитных свойств,
неумышленное ияи умышленное нарушение правил асептики и т.п.).
В этом случае возможно проведение процесса с помощью имитаторов
загрязнений (симуляция) и последующее проведение анализа
состояния среды (воздуха, жидкостей, одежды, поверхностей оборудования,
рук операторов и ограждающих строительных конструкций). Вся эта
работа проводится на стадии освоения новых производственных
процессов после завершения строительства и монтажа оборудования.
Полученные результаты позволяют устранить выявленные недостатки.
Валидация. На этой стадии в условиях проведения реального
технологического процесса осуществляется контроль микробной
контаминации воздуха, воды, одежды и рук операторов, а также
поверхностей оборудования и ограждающих конструкций помещений.
При этом выбираются наихудшие условия работы — в конце смены,
при максимальной активности персонала и т. д. Осуществляется также
контроль эффективности работы стерилизаторов и других устройств.
Оценивается эффективность дезинфекции помещений. В результате
валидации устанавливается факт соответствия реального процесса
и дезинфекционных мероприятий регламентным требованиям по
показателям микробной контаминации.
Текущие исследования микробной контаминации (мониторинг)
На основании данных, полученных в результате первого этапа
контроля, выявляются критические точки для текущего контроля. Это
в первую очередь состояние поверхностей, соприкасающихся с
продуктом — инструмент, лабораторная посуда, руки работающих и т.п.,
а также воздух в стерильных зонах (боксах, ламинарных шкафах
и укрытиях) и в окружающем их пространстве. Поверхности пола,
стен и потолка могут контролироваться эпизодически.
16.3 Дезинфекция помещений
Дезинфекция является обязательной процедурой в практике
производства фармацевтических препаратов и изделий медицинского
назначения. Целью дезинфекции является поддержание
микробиологической чистоты рабочих мест, помещений, оборудования и мебели.

452 ^ ffcsai
а также защитной одеузы и кожных покровов рук человека, сопри-
касаюшихся со стерадьными с5ъекта"ш
Количество ёелг::^::';"руш!щхср"?ж.::в, выпускаемых npbp*i:zf;;,'H-
ностью, очень велико. Однако ни одно из них не является y;L.i;ep-
са^тьным как по эффектмвнЬсти к различным микроорганизМм, так
и в отнолении их минимального афессивного действия и токслиности
для персонала. Но какова бы ни была химическая природа дезАигфи-
цируюших средств, конечной целью каждого из них являете^! 0еАок
тикро0ргамшзта,являюшмй-СЯ основным компонентом живойдае txn
[5]. Хотя все дезинфицирующие средства воздействуют на,клеточные
белки, механизм их действия различен. ;
,, На практике наиболее широко применяются следующие «иды ;¦
дезинфицирующих средств |6|;
^;.'-. * фенолы (крезолы, нафтализол, креолин, и т.д.);
® галогеносодержащие вещества (хлорамин, гипохлорттгы^1
газообразный хлор, йод);
® щелочи (гидроокись калия и натрия);
® кислоты (фтористоводородная, азотная, соляная, муравьиная):
® перекись водорода (растворы 3%, оказывающие бактерищиичое
действие и 6% — спороцидное действие);
,,., ^ формалин — 40 % водный раствор формальдегида;
. «спирт этиловый и/или изопропиловый — 7Q, % водный растж)р
(только бактерицидное действие).
Эффективность действия антимикробных средств в отношении
разных микроорганизмов различна [1Щ,
Сравнительно небольшое количество антибактериальных веществ
обладают спороцидными свойствами. К ним - относятся глутара^чь-
дегид, формальдегид^ галогены, оксвд этилена, перекись в©дрг«>да. ¦
Некоторые бактерицидные агенты обладают вирулириШгьт'-»^-!
свойствами, хотя антибактериальная активнорть не всегда озпачаст
вирудицидную активность.
Определение антимикробной активности дезинфекгантор требует
учета многих факторов, влияющих на выявление выживших MijKpo-
организмов. Они включают состав и рН питательной среды, ст(^пень
удаления антимикробного агента, температуру и продояжитедьцость
инкубации^ и состав разбавителя для серийных разведен и;''' при
подсчете числа'выживших микроорганизмов.
Для предотвращения ингибируюшего воздействия-анти1\1икр<1б-
ного агента при внесении пробы в питательную среду необходимо
удалить "его. Это может быть сделано путем> инактивирующего^Ягента
(с помощью инактигатора, нейтрализуЛщего агента,- антидота),
который«(«одолеет ингибиругоодую активносгь.антимикробного агенга.
Ни сам антидот, ни продукты'реакции нейтрализации не должны
быть ТОКСИЧНЫМИ'для МИКрООргг'ЧИЗМОВ, - .tiffig

Контроль биозагрязнений
453
Другой способ инактивации агента — это мембранная
фильтрация. Смесь дезинфектанта и микроорганизмов фильтруется через
мембранный фильтр, который затем отмывается так, чтобы
микроорганизмы оставались на фильтре, а остатки антимикробного
агента бьши удалены. Затем фильтр помещается на плотную агаровую
среду, которая проращивается. После чего производится подсчет
выросших колоний.
Состав питательной среды может влиять на число клеток, вьюв-
ляемьгх после воздействия антимикробных агентов.
Бактерии, вьгжившие в агрессивной среде, выявляются лучше
при температуре ниже оптимальной температуры инкубации для
неповрежденных бактерий.
Обработанные дезинфектантами споры могут потребовать более
длительной инкубации для проращивания и роста колоний.
В таблице 16.2 приведены сравнительные свойства
дезинфицирующих средств [5].
Таблица 16.2
Сравнительные
Свойства дезинфек-
тантов
Активность в
присутствии
органических контаминантов
Дезинфицирующие
свойства
Стерилизующие
свойства
Растворимость
в воде
Остаточная
активность
Коррозионные
свойства
Бактерицидность
Туберкулоцидные
свойства
Спороцидность
Фунгицидность
Вирулицидность:
Липофильные вирусы
Гидрофильные Ш1русы
свойства некоторых дезинфицирующих средств
Дезинфицирующее средство
Спирт

этиловый
Сл
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
ОХ
ОХ
Нет
Нд
ОХ
Нет
Фенолы
ОВ
Есть
Нет
Нет
ОВ
Сл
ОВ
ОВ
Сл
ОВ
ох
Нет
Хлор
Сл
Есть
Нет
Да
Сл
Есть
ОХ
Нет
ОХ
ОХ
ОХ
ОХ
Глута-
ральде-
гид
ОВ
Есть
Нет
Нет
ОВ
Есть
ОХ
Нет
Нет
Нет
ОХ
Нет
Четырех-
хлористый
аммоний
X
Есть
Нет
Да
X
Сл
ОВ
ОВ
ох
ОВ
ох
ох
йод
ох
Есть
Нет
Да
X
Есть
Есть
-
-
ОХ
Есть
Нет

Перекись
водорода
ОВ
Есть
Есть
Да
ОВ
Есть
ОВ
ОВ
ОВ
ОВ
ОВ
ОВ
Примечание: в таблице использованы следующие обозначения свойств:
Сл — слабые; Нд — недостаточные; X — хорошие; ОХ — очень хорошие;
ОВ — очень высокие.

454 ' ' • .;¦ .-:.: [лаёи
Qmcc-fm дезширещри
Применяются следующие способы дезинфекции:
• Протирка поверхностей тканью, смоченной pacTBOpoSt лс-
\ ' зинфицирующего средства. Таким способом обрабатываются
гладкие поверхности — стены, скамьи и стулья, столешштиы.
При этом используются два куска ткани: один — смочеиньи!
раствором, друтой "- сухой, стерильный для протирки.
^Орошение горизонтальных поверхностей раствором дез1'Н|]1и-
цирующего средства с дальнейшим удалением жидкости с
помощью вакуума после определенного времени вьщерживаиия.
» Аэрозольная обработка. Применяется для дезинфекции ej ' л\ \а
и труднодоступных мест помещений благодаря способности ?»jpo-
золей проникать в узкие и тесные пространства, а также
достаточно высоко по стенам. Способность аэрозолей про.;ш»Л1Ь
повсюду должна учитываться при обработке чувствительных
.. объектов, таких как оптические приборы, которые должны быть
защищены от воздействия агрессивных веществ.
• Погружение в раствор. Для небольших объектов,^ таких, как
контейперы с препаратом (флаконы, ампулы, бутыли -И йчп.).
Эффективным бывает предварительное облучение УФ-лайпами.
Различают дез1-шфекцию текущую и заключительную
Текущая дезинфекция проводится каждую смену (поете каж,аой
партии) и включает в себя дезинфекцию рабочего места '^рабочего
ртола, столешницы вытяжного шкафа и ламинарного укрытия ит.п.),
рабочего инструмента, поверхностей оборудования и рук
работающих перед началом работы и после окончания сменыЛ^ска'чала
Мз1тье пола, затем протирка 3% раствором хлорамитш с'*расхги:10м
100-200 ^R.^A-'iei и пр.
Помимо химической дезинфекции для локального
обеззараживания возд}^^ помещения применяют УФ-с5лр1енгк бактерищтл-п'ыми
лампами. Такая обработка проводится только в отсутствк; г.;сд-'й (до
начала смены и после ее окончания).
Зпкл'очрг-елгг'ггя де^'пгфгт-гггй прсзодлтся п-Зриодически после
заверш-зпия р"бот с одни* гилом'препратй и/илч ол"*н раз в ^аин-
хри I'.ecrua.
Зг*31:эчительная обработка прогрдится id^x по по"аг"'"""'.':: по
получении данных о превьпгзнии доп^'стйного урсзня ^rт:-:-oбиoro
загрязнения помещения или при ли?:влд:1Шш аваряи. Она в^.чючает
в с^Зя o6p?6oTi,y раЗочАч; мест, поверхкэсхёй Ьберу:;э::::тия и -.тсТЗе.чи.
пола и стен, воздухотодэв, фильтров, а ть.оке аэрозольнугэ с^Г"г.отку
возЛуха помещений., Сыбрр методов дезинфекции определяется jScr-
л::мейто:.г произзодс$";„а и cpoTBejCTLyic дди! ^и кгхт;;^укц1л;1л.

Контроль биозагрязнений 455
Как известно, предварительная очистка и мойка поверхностей,
подлежащих дезинфекционной обработке, облегчает процесс
дезинфекции и увеличивает его эффективность.
Удобно под очисткой и мойкой понимать комплексный процесс,
состоящий из уборки помещений и удаления остатков загрязнений
с помощью детергентов, то есть влажную уборку. Эффективность ее
определяется визуально согласно экспериментально обоснованному
критерию, вощедшему в Дополнение 15 к GMP ЕС [12]. Сущность его
заключается в обосновании "визуального лимита" для остатка данного
дезинфектанта на поверхности. Этот визуальный лимит специфичен
для загрязненной поверхности и зависит от условий наблюдения,
таких, как освещение, расстояние и угол зрения.
Частота очистки и дезинфекции зависит от класса чистоты
помещений и от проводимых в них операций. Например, в помещениях,
где работают с пылящими материалами, уборка и дезинфекция
должны проводиться чаще, чем при работе с жидкими материалами.
Для повышения эффективности процессов очистки и дезинфекции
рекомендуется использовать принцип "трех ведер" [13]. Сущность
метода заключается в том, что для уборки используются три ведра,
каждое из которых имеет свое назначение [13]). Ведро №1 наполнено
чистым раствором дезинфектанта, ведро №2 — чистой водой, которая
используется для споласкивания швабры, ведро №3 используется для
отжима швабры после протирки поверхности шваброй с
дезинфицирующим раствором. Таким образом, поверхность всякий раз
протирается чистым дезинфектантом.
Агрессивные свойства дезинфицирующих средств
На практике в помещениях медицинской и фармацевтической
промышленности дезинфицирующие средства используются для
обеспечения требований асептики, технологической гигиены, создания
нормального санитарно-гигиенического режима и обеспечения
безопасности персонала и окружающей среды [14]. Химические методы
обработки помещений получили широкое распространение
благодаря их эффективности, технологичности и дешевизне. Вместе с тем,
осложняющим обстоятельством является агрессивное действие де-
зинфектантов на строительные конструкции и технологическое
оборудование.
Дезинфекцию поверхностей помещений проводят растворами
химических средств путем непосредственного орошения или
аэрозольным методом. На первый взгляд, аэрозольный метод имеет ряд
очевидных преимуществ. Он позволяет продезинфицировать
не только поверхности строительных конструкций и оборудования.

456 'fi^^'^LJM
но и воздух помещений, при этом коррозионное действие и расчет
деЕИнфектантов минимальны. Однако» при дезинфекции сроитснием
достигается более полное уничтожение микроорганизмЬв па сра"вне-
нию с аэрозольным методом. Поэтому» несмотря па некоторые
недостатки (большой расход дезинфектантов, трудоемкость работ по
обеззараживанию), орошение следует признать более эффективным
методом дезинфекции поверхностей.
В настоящее время на предприятеюх для дезинфекции полхсшемт!
в основном применяются монохлорамин Б, перекись водорода, фор \ииь-
дегид с последующей нейтрализацией аммиаком, едкий натр. Ue^ie-
кись водорода применяется в виде аэрозоля и при орошений, с^юр-
мальдегид в виде аэрозоля формалина или в виде паров при
возгонке формалина. Раствор монохлорамина-применяется при орсчении.
Растворы едкого\ натра могут |)еагировать с глиноземом, алтомо-
силгкатными и кремнеземистыми вютючениями бетона. ПркчгШОЙ
снижения прочности бетонов и их разрушения при действпп
щелочей является нарушение сцепления заполнителя с цементным
камнем вследствие образования щелочных сил.икзтов на поверхности
заполнителя. Углеродистая сталь при нормальней влажности
коррозирует при взаимодействии с растворами едкого натра с
концентрацией до 10 %. Алюминий в контакте с pacTBopa^fH;: щелочи
интенсивно разрушается.
Перекись водорода является сильным окислителем, кроме того,
обладает слабо выраженными кислотными свойствами. Она не вьюм нас i
коррозии бетонов и растворов на основе гидравлических цет-.'сггип!
и на основе жидкого стекла, однако на арматуру железобетона она
действует разрушающе. Сталь при воздействии раствора перекиси
водорода подвергается коррозии, алюминий весьма стоек.
Что касается коррозионного действия растворов формал..,..а nii
бетоны и металлические конструкции, то на,этот счет pymecj^;-км
противоречивые данные. Однако при рассмотрении возможных
вредных последствий следует исходить,все же из худших предположений.
Согласно им формальдегид подвергается поликовденсации в по|.ю-
вом пространстве цементного,камня при каталитическом роздспствии
гидрата окиси кальция^ Через 3-6 месяцев в теле;бетона появл.чктгся
глубоккэ трещины, а прочность его резЫ снижается.
Аммиак, который используется 'для нейтрл-гз—тии сЬ-^^^тсль-
дегида, не вызывает коррозии бетона. Стзль вполЕе.у6те*л1|пва, а'а:по-
миний и его сплаЕ^! коррозк^;:уют-лри воздейетйии аммиакж
Хлорамины являются сильными окислитс;:л~:,:и и
-фторирующими агента'лМ.

Контроль биозагрязнений 457
Они не оказывают коррозирующего влияния на плотные бетоны.
Неплотные бетоны, а также металлические конструкции в результате
взаимодействия с хлорамином будут коррозировать.
Таким образом, растворы химических реагентов, используемых
в качестве дезинфектантов, в основном, обладают агрессивным
действием по отношению к строительным конструкциям как
железобетонным, так и металлическим. По этой причине строительные
конструкции подлежат защите от коррозии. В этом заключается
особенность эксплуатации помещений производства медицинских препаратов.
Наиболее эффективным методом борьбы с коррозией является
применение защитных покрыгий и футеровок. Однако наличие
большого количества пшов при вьшолнении отделки из штучных материалов,
ввиду разнородности основного и вяжущего материалов ухудшает
эксплуатационные свойства покрытий с точки зрения сорбционно-
десорбцяонных свойств и проницаемости, о чем свидетельствует
отрицательный опыт эксплуатации полов из метлахской плитки и отделки
стен глазурованной плиткой. Швы между плитками плохо
обрабатываются дезинфектантами, а в пустотах под плитками возможно
скопление загрязнений. В наибольшей степени требованиям технологической
гигиены производства отвечают монолитные бесшовные покрытия,
образующие ровную гладкую поверхность, в частности, монолитные
бесшовные покрытия полов на основе эпоксидных смол,
получившие распространение в технологии производства чистых помещений,
а также лакокрасочные материалы для покрытия стен.
В условиях производства медицинской и фармацевтической
продукции защитные покрытР1я должны удовлетворять следующим
требованиям:
• непроницаемость для пылевых частиц и микробных аэрозолей;
• химическая стойкость к применяемым дезинфицирующим
растворам;
• способность покрытий легко дезинфицироваться;
• высокая адгезия покрытий к подложке (бетону и металлам).
Обоснованный выбор защитных покрытий предполагает
проведение специальных исследований и экспериментальной проверки
выбранных покрытий на соответствие перечисленным требованиям.
Поэтому к выбору материалов по каталогам фирм-изготовителей
конструктивных элементов чистых комнат, применительно к нуждам
медицинского и фармацевтического производства, следует подходить
с осторожностью. Ибо то, что применимо для производства, например,
в электронной промышленности, может оказаться неприемлемым для
медицинской и фармацевтической промышленности.

458 LI__J1___J ' ' ' Гламц
16.4 Порядок контроля бкозагрдзЕеЕий в воздуже
Планы контроля предусматривают планы отбора проб, зы^ор
¦ар?'жфсЧ'-проёоотбврп'"ст 'гашг-^тёаГ'Пых сред, соответстЬунхдйй
задачам и сбъемам контроля^ подготовку лаборатдрии для пррссделия
работ с приборами-пробоотборникг:ми и обработки отобраннь.хлроп.
Проведение работ по контролю с профессиональной то«}ки
зрения опираетск на общие методы микробиологической практики.
Основные этапы контроля: отбор проб, иткубшрвёкйне отой^нных
проб, ашалш и щенка.
Отбор проб может совершатБся различными методами -^.ошлггА-"-
нием микроорганизмов на поверхности, в жидкость, на фильтры
и т.п. Культивирование обычно проводят iiaarapCj иногда в^жйлкЬсти,
методом серийных разведений и т.д. Анал11зь1 полученных резулгллтов
заключаются в определении либо массы микроорганизмов, либо
п подсчете выросших колоний микроорганизмов на твердой
питательной среде. Для- цеЛей контроля микробной контаминации
Z чистом помещении применяется именно этот метод. Количественная
оценка заключается в учете всех факторов, связанных с
непосредственным отбором проб, инкубированием и анализом.
Кроме того, анализ микробной загрязненности может проводиться
методами иммунологическими, химичс;скими или физическими
(иммунофлуоресцснция, окрашивание, Калориметрия) или-
сканированием с помощью электронной микроскопии.
Из них в последнее время в бактериологии получил
распространение метод ижтунофлуореещемщш'и или метод лтМвнесщирутощих
антител, -по-зволяюший довольно быстро (1-4 Щ пблу'чить
информацию не только о наличии патогенных м.йкроорг1нт1зм;>в
в пробе, но и их видопой принадлежности [7J. Этот <s/:^og спячан
с использованием реакции антиген-антитело, щошсхотш.т при
соединении антигенов со спегдифи-ческими антителами,, мечецйыми
флуоресц?:руюшими красителями. Нермогря на высокую^чуьст11Д]!:ель-
ность этого метода по сравнению с другими иммунологическими
методами (1x10^— 5xlQ^ клеток в 1 мл против 5х1()^ — 1x10* feieioK
в I мд при реакции пассивной гем^гглщтинации),, он не можеьбы i ь
рекомендован, для контроля стерилььасти различных объекч^а, гак
как не, позволяет надежно определить отсутствие микрооргани^;м(>в
(точнее, их корпускулярных антигенов) ц пробе.
Планы отбора проб направлены на оггределение эффективное i и
процессов очистки и дезинфекции, эффективности систем
вентиляции, ^стерилизации воздуха), влияния технологического процесса'на
.фепарат и т.п_^.^Важными атементами^плана отбора проб являются,:

Контроль биозагрязнений 459
а) выбор точек контроля;
б) частота (периодичность) контроля;
в) число необходимых проб;
г) объемы проб воздуха;
д) размеры (объемы и площади) помещений;
е) время (моменты времени) отбора проб в течение рабочего
дня (смены);
ж) характер технологического процесса в момент отбора проб;
з) определение критических точек контроля.
Количество, частота и ограничения, накладываемые на процесс
контроля, определяются с учетом потенциального риска для
препарата от воздействия внешних факторов. С этих позиций сжатый воздух
и газы, воздух помещения, технологическое оборудование, рабочие
поверхности, средства измерения, контейнеры для упаковки продукта,
конвейеры (транспортеры), руки операторов в перчатках и без них,
словом, все, что приходит в соприкосновение с продуктом, являются
потенциальными источниками бшаагрязнений препарата. Эти элементы
среды (внешней по отношению к препарату) должны подвергаться
систематическому контролю чаще, при этом число проб должно быть
относительно больше, чем, например, стены, полы, потолки, двери,
мебель и персонал, не касающийся продукта.
Контроль микробной загрязненности, проводимый в начальный
период после пуска в эксплуатацию технологической линии (участка),
дает возможность определить базовые показатели, с которыми
впоследствии сравнР1ваются результаты рутинного контроля (мониторинга).
Это позволяет оценить эффективность мероприятий по контролю
микробного загрязнения.
Рутинный контроль позволяет определить, так называемый,
тревожный уровень загрязненности, а также тот ее уровень, который
требует определенных действий по снижению микробной
загрязненности до допустимых пределов.
Планы контроля должны также предусматривать оценку
эффективности очистки и дезинфекции. При этом пробы должны отбираться
до и после указанных процессов, а также до и после проведения
технологического процесса. Такой контроль позволяет оценить влияние
процесса и персонала на производственную среду, а также
эффективность выбранных методов очистки и дезинфекции.
Нужно иметь в виду, что малый или ограниченный объем проб
не является репрезентативным (представительным). Короткое время
отбора проб не дает представления о характере микробного
загрязнения в ходе всего процесса. То же можно сказать и о точках отбора,
если они не учитывают различные операции и оборудование. Очень
активный отбор проб может быть причиной ошибочных оценок.

460 ' _J ' Глапа /,
Как известно, в производстве стерильных препаратов оснбвным'
источником микробной контаминаиии продукта являются руки
опершпоряв и воздух, с которым соприкасается препарат.
Воздух, при НШ1ИЧИИ надежных и эффективных систем вечтпля^
иии и кондиционирования, ,^;ожет быть контаминиров^н челонеком,
находящимся в чистом помешении [8|. Источником микробных
аэрозолей служит дыхательная система человека и открытые поверхности
кожных и волосяных покровов. Видовой состав микрофлоры в воздухе
помещений отличается большим многообразием. Наиболее ч,1сто
из воздуха выделяются трамположительные кокки и палочки, ,гра-
мотрицательные бактерии и актиномицеты, дрожжевые и плесневые
грибы [3J. Воздух-может загрязняться микробными аэрозолями'также
с поверхности пола, CTOflenjHi-m и-других горизонтальных
поверхностей. Поэтому'GMP регламентируют допустимую величину. мик(Х)б>юй
контаминации воздуха, поверхностей оборудования и рабочйх^ столов
(столешниц)у а также рук работающего персонала.
Микробная контаминания воздуха происходит путем
образования микробного аэрозоля, который представляет собой мельчайшие
частицы биологического субстрата или пьши^ несущие на себе
бактериальные клетки или вирусы. При обычныхусловиях вентилирования
(турбулентной вентиляции) во взвешенном состоянии могут
.находиться аэрозольные частииы размером до 10 мкм. Частицы болыхнч о
размера быстро осаждаются на горизонтальные поверхности.
К сожалению, современные методы контроля
микробиологического загрязнения-воздуха (и поверхностей) не являются экспрессными,
что не позволяет получать- оперативную информацию о состоянии
воздушной среды и немедленно реагировать на появление тревохскых
сигналов о превышении допустимых пределов микробной- котпа-
минации воздуха, Одкако то обстоятельство, что технологические
процессы, осуществляемые в чистом- помешении, предусматрцвают
выполнение стандартных процедур, позволяют даже при з?ц49Д*ке.
с получением информации о состоянии воздушной среды э(1|1-чктпвн01^
управлять процессом обеспечения асептики. Это-достигается щхри-
зом данных, полз^чаемых при- контроле в связи с регистрируел:ьгми
отклонениями от регламента и ВБ1являемыми' HapyuieHHaMH;-npaj^ibi
гигиены и асептики, допускаемыми персоналом.-
16*5 Привары кошгрош'бшттжщшвтай воздуха
Для контроля биологического,загрязнения воздуха используются
приборы,-основанные на инерционном, седиментационном*-метязХ
и методе фильтрации.
Инерцшттый метод основан на осаждении частиц микробно;0
аэрозоля из воздушного потока на поверхность питательного ,arapii

Контроль биозагрязнений 461
с последующим инкубированием (проращиванием) осевщих
микроорганизмов в термостате. Через определенное время микроскопические
частицы аэрозоля дают на поверхности агара видимые глазом колорши
микроорганизмов, число которых нетрудно подсчитать.
Конструкции приборов-пробоотборников инерционного типа
весьма разнообразны, но во всех из них действует один принцип —
частица аэрозоля при набегании на препятствие (поверхность агара
или жидкости) в силу инерции не следует линии тока и не отклоняется
вместе с воздухом, огибающим препятствие, а продолжает
прямолинейное движение до столкновения с препятствием (импакция).
Приборы, действующие на принципе инерциорпюго осаждения на
твердые поверхности — импакторы — бывают щелевыми, с ситовыми
решетками и ротационные (центрифуги). В первых аэрозоль входит
в щель и далее попадает на вращающуюся чашку Петри с агаром
(отечественные приборы: модель 818 — прибор Кротова, BIAP
SLITSAMPLER, Швеция). Во-вторых, аэрозоль проходит через
решетку с калиброванными отверстиями, диаметр которых рассчитан
на инерциорпюе осаждение частиц массой больше заданной. Обьино
это частицы размером более 5 мкм. В каскадных импакторах
применяются несколько ступеней (каскадов) с последующим увеличением
скорости (инерции) прохождения аэрозоля через отверстия с
меньшим диаметром отверстий, чем в предыдущей ступени. Таким путем
удается осаждать аэрозольные частицы размером от 5,0 мкм и меньше
(до 1,0 мкм) и получить распределение частиц аэрозоля по фракциям
(импактор Андерсена, импактор Мея и др.) В ротационраш
импакторах осаждение аэрозолып>1х частиц происходит также на поверхность
агара за счет центробежной силы.
Импакторы позволяют определять число аэрозольных частиц,
содержащих то или иное количество микроорганизмов, находящихся
в пробе воздуха определенного объема. Аэрозольные частицы
характеризуются числом колониеобразуюших единиц (КОЕ, в английской
транскрипции CFU).
В импинжерах осаждение аэрозольных частиц, содержащих
микроорганизмы, происходит в жидкости (физиологический раствор — 0,9%
раствор iVaС/в дистиллированной воде). В жидкости частицы
дезагрегируются, в итоге полз'чается микробная суспензия. Последующий
рассев суспензии на чашки Петри и инкубирование в термостате
также дает рост колоний, однако колоршя здесь формируется из одной
микробной клетки, а не из агрегированных клеток, как это имеет
место в импакторах. Таким образом, импинжер дает представление
о количестве микроб1п>1х клеток в отобранной пробе воздуха (или
в единичном объеме). Импинжеры не следует использовать как
единственное средство контроля микробной загрязненности воздуха
в чистых помещениях, так как по требоваршям GMP в помещениях

462
Глава 16
различного класса чистоты нормируется не количество микробных
клеток, а количество аэрозольных частиц, загруженных клетками.
К тому же, при контакте с физиологическим раствором в импинже-
рах значительна гибель клеток.
При выборе того или иного прибора-пробоотборника нужно
принимать в расчет величину (объем) отбираемой пробы, которая
должна быть достаточно представительной для надежной оценки
микробной контаминации воздуха в особенности в помещениях высокого
класса чистоты. Важное значение имеют диапазон размеров частиц,
отбираемых пробоотборником, а также его чувствительность. Под
чувствительностью понимается минимальное количество микробных
частиц, определяемых в расчете на единицу объема пробы (КОЕ/м^).
Большая чувствительность пробоотборника нужна при оценке
микробной контаминации воздуха помещений высокого класса чистоты,
в особенности при оценке стерильности воздуха. В таблице 16.3
приведены характеристики приборов-пробоотборников инерционного
типа, применяемых для оценки микробной контаминации воздуха
в чистом помещении.
Таблица 16.3
Характеристики приборов — пробоотборников
инерционного типа (импакторов)
Тип

пробоотборника
Щелевой
Ситовой
Название
(фирма)
Кротова
(мод.818)
BIAP МВТ
Швеция
ПУ-1Б,
АО "Химко"
MAC-100
Швейцария
SAS
(США)
6-ти
каскадный импактор
Андерсена
RCS Plus
ФРГ
Standard RCS,
ФРГ

Чувствительность,
КОЕ/м^
50
1700
50
-
0,10
0,10
1
4
Объем
пробы.
0,8
1,2
0,10-0,25
0,01-1,0
0,90
0,28
0,001-1,0
0,02-0,32
Скорость
отбора,
л/мин
40
60
200
100
180
28,3
50
40
Диаметр
частиц,
осаждаемых с 50%

эффективностью, dso
нет данных
нет данных
1,4
нет данных
2,0
2,0
нет данных
нет данных

Контроль биозагрязнений
463
Отечественная
промышленность поставляла щелевой
пробоотборник Кротова (модель
818). В настоящее время ЗАО
"Химко" освоило производство
пробоотборника 11У-1Б (рис. 16.1).
Преимуществом последнего
прибора является возможность
отбора больших объемов проб,
что повышает достоверность
контроля. Он имеет автономное
электроснабжение, компактен
и имеет небольшую массу. Все
приборы выдерживают
обработку дезинфицирующими
средствами, имеют автоматическое отключение после отбора пробы.
Германская промышленность представила на рынок
портативные пробоотборники ротационного типа RCS Plus и Standard RCS
(рис. 16.2), способные отбирать пробу объемом до 1000 л,
чувствительностью не менее 1 и 4 КОЕ /м^, стерилизуемые в автоклаве.
Особенностью этих проботборников является применение ленточных
кассет с агаром вместо чашек Петри.Эти кассеты {Agar Strips)
содержат стандартную питательную среду в двойной стерилизованной
упаковке, производятся в заводских условиях в готовом для
использования виде, удобны для хранения и транспортирования и широко
применяются за рубежом.
Рис. 16.1 Пробоотборник ПУ-1Б,
разработанный ЗАО "Химко"
Рис. 16.2 Пробоотборник RCS Plus фирмы Biotest
с набором ленточных кассет с агаром

464 ¦ ^ ..---. ^ V - . - д|^
'Ч
Для практик:; могсно использовать-все прсЗоотбэрнйгз,
указанные в таблице 16.3, за исключением ийпактсрсз^Андгрсейи, j<oTopbie
применяются для проведения деталъньк аэрозольных исследований.
Из отечественных приборов самым современным являетсл'жомпакТ'
ный прибор с автономным электросна§жением ПУ 1-Б.
СеёимептЩиОптый метод заключается - в определенкт:
микробных частиц, оседающих на поверхности чашек Петри с аггром". Этог
метод не дает количественной характеристики обсем;т:зк:;„>сти
воздуха и служит лишь дополнением к методам пробоотбсра, tjk как на
чашки Петри оседают лишь частицы большого papi.iepa, р-то время
как мелкие частицы остаются взвешенными в воздухе и седимента-
ционным способом не идентифицируются. Косвеннохэтот метод
характеризует загрязнение поверхностей.
Metwd филгтЛрщии. Имеются два типа фильтров. ПерзйГ; ~ ш')со-
люташт, отверстия в котором имеют калиброванный разыер
(например, "трековые" фильтры из полимерных материалов, отдспсгмя
в которых создаются бомбардировкой их с помощью ускорителей).
Такой фильтр задерживает все частицы, размер которых Оолыие
размера отверстий. Дальнейшая оценка микробной за1зрязнеиност11
может проводиться путем микроскопирования или методом
отпечатков на питательную среду. Второй тип фильтров- — объемный,
представляющий собой тонковолокнистую структуру со елу\?:1йным
распределением волокон. Фильтры такого типа часто-изготавливают
из водорастворимых материалов, например, желатины.-В-этой.сл>'час,
при последующем посеве пробы на твердую питательную с|1еду.
получают оценку числа клеток, а не частиц, содержащих нёёкЪлько
клеток. Метод-:фильтрации обычно сслровожлается повышснпой
гибелью клеток при-осаждении йа поверхность фильтра по сравнению
с .методами импакции- на поверхность агара.
Наиболее информативным способом опред,..^ения ко.'.щснтрации
микробных аэрозолей в, так называемой, зоне рисща ~- а
пространстве с высокими требованиями к асептике, ятп.гпся'}.кт1щтй
пробоотбор, а-не использование чашек Петри с-ашром^ща ,лгаиион-
ный метод). Для этих-.целей чаше Bcerd гспользуютс», идтакторы
и пробоотборники с мембранными Фильтпаг'"^ 0^т позволяют
определять низкие концентраци-и биоаэрозолей=|4§|.
При испольА?заш'и и^т'^'сюрсз -пс'но и-"'еть Фш"у с/ ;уюшис
условия:
1. Скг;Юдп> импакции нСпшорхРэстьЪитательнот^реДй,^:К01'ора>1
является комггромйсдом межд^ тем, что$
«она дол5кна-быть .-достаточно высокоЗ; чтсоы оеажда-и'сь-час-
;, тицы размером до i мкм и . .:

Контроль биозагрязнений 465
• она должна быть достаточно низкой, чтобы частица не
потеряла жизнеспособность при механическом ударе о поверхность,
и чтобы при этом не происходило разрушение конгломератов
микроорганизмов.
2. Объемная скорость отбора есть компромисс между достаточно
большим объемом для получения достоверной информации очень
низких концентраций микробного аэрозоля и достаточно малым
объемом пробоотбора, чтобы избежать физической или химической
деградации питательной среды.
Число живых частиц желательно выражать в единицах на один
кубический метр.
Правила отбора проб воздуха
Результаты контроля микробной загрязненности воздуха зависят
от ряда факторов, которые нужно учитывать при планировании
и осушествлении контроля. В первую очередь от выбора конкретного
типа пробоотборника (производительность, обьем пробы,
чувствительность и т.д.). Поскольку в чистых помещениях высокого класса
чистоты применяется вентиляция с созданием однонаправленного
(ламинарного) потока, то важно, чтобы пробоотборник во время
работы не вызывал турбулизацию воздуха вокруг пробоотборника,
приводящую к искажению результатов. При отборе проб воздуха на
поверхность агара нужно учитывать возможный эффект высыхания
агара, следствием чего является гибель клеток, попавших на агар.
При отборе проб воздуха, имеющего высокую влажность, может
наблюдаться конденсация влаги на поверхности агара, особенно, если
не предусмотрен последующий подогрев воздуха. При этом вместо
колоний отдельных микроорганизмов может наблюдаться сплошной
рост на чашке.
В некоторых случаях необходимо соблюдать изокинетичность
отбора (равенство скоростей воздуха в пробоотборнике и в
исследуемом потоке). Это важно при отборе проб полидисперсного аэрозоля,
при наличии не только мелких, но и крупных аэрозольных частиц.
Если скорость потока аэрозоля вьшхе скорости пробоотбора, то
некоторые крупные частицы не будут следовать линиям тока и по инерции
будут попадать в пробоотборник, из-за чего результат контроля будет
завьппенным. При скорости пробоотбора вьпие скорости потока, он
будет заниженным, так как крупные частицы в силу инерции не
будут входить в пробоотборную трубку. При совпадении скоростей
потока и пробоотбора искажений не будет. Впрочем, для контроля
аэрозольных частиц размером 5 мкм и менее (с плотностью 1)
нарушение правила изокинетичности значения не имеет, так как такие
частицы следуют линиям тока [9]. Именно такие частицы являются
преобладающими в воздухе чистого помещения.

л
466 '_ _J ' ^ ""' Рлака А
Необход1*м1мй объем пробгт зависит от ож."лаемой кондех-трани и
аэрозоля. Если последняя велика, то объем пробы не долж:л иыгь
большим, иначе на покрхности аггра появится несчетное киГдиче-
ство колони;":. При этом возможно джгге многослойное распол^^^.еиие
колоний. На практике после предварительного pactiexa не;;^Слиднмо
отобрать пробы для предварительного контроля, объемы котррыл
различаются настолько, чтобы после подсчета результатов Kc..i рол я
можно было установить наиболее подходящий объем пробы. ОС,.!чмо
на поверхности агара должно быть не более 30-40 колоний.
Сложнее обстоит дело с контролем стерильности воздуха (зоны
А и В по GMP ЕС). В данном случае необходимо проверить на
стерильность воздух в помещении. При длительном отборе пробы
высыхает агар, следствием чего будет гибель микробовj попавших на
поверхность агара. Представительность пробы воздуха при контроле
стерильности ничтожна, что можно видеть на примере прс>стого
расчета по формуле вероятности нестерильности [10]г
Р= (1-х )-•¦,
где X — допустимая доля нестергшьности, у-^размер пробы.
При общепринятом риске нестерильности для парентера.льны.\
препаратов х = 10"^ при любых количествах единиц, взятыхйта. про-
бу^ Р~^ 1-, т.е. в эксперименте такую высокую, стерильности
подтвердить нельзя.
Вместе с тем, контроль стерильности необхсмим для тогв,^пгобы
исключить- явные случаи нестерильности. Ведь получение павджйгйль-
ной пробы свидетельствует о нестерильности (или об ошиСках o.n^ira)
даже при появлении хотя бы одной колонии в пробе воздуху; 13ятой,
например, из ламинарного шкафа.,Поэтому в GMP для возду^инои
среды такого класса допустимое содержание КОЕ в пробе- врад^ла
в расчете на I л?-^ определено в величину, меньшую единицы»
На практике для зон , J по GM.P ЕС, где допустимая^ величина
ми1фобной зафязпенности не должна прель1шать 5 Ж^Жна 1,ж';,объем
пробы воздуха не должен б'ыть метше ITOOv?. ПовйшениеспреДста-
вительности пробы может быть достигнуто применением неско.г1ЬКИх
параллельно работающих пр обэотборниксз.^
Располагать прсбоотбэрники следует в тех йггстсх, гдз'находятся
наиболее верол1ные источники млкрсЭной контаЛ1ИН?Ший воздуха,
при этом принимая в расчет напра&,1ение воздушных пртбков.
При, отборе ;пррб воздуха следует обеспечить такиз услошйя, nptf
которых исключалось бы нарушение нормального технологического
процесса, так как отклонение от него< также как я увелл:«-н1.'ое число
персонада в момент отбора пробы,, может привести к сильноь.у иска-ке-
нию результатов.

Контроль биозагрязнений 467
Перед началом работы приборы-пробоотборники должны быть
тщательно очищены и простерилизованы (продезинфицированы).
Стерилизацию проводят в сухожаровом щкафу или в автоклаве. Если
пробоотборник не может быть подвергнут тепловой стерилизации,
его тщательно протирают 70% раствором этилового спирта и затем
просушивают. Тепловую стерилизацию допускают пробоотборники
типа импактора Андерсена, не имеющих автономного
энергоснабжения. Импакторы MAC-100, ПУ-1Б, SAS обрабатываются раствором
спирта. Недостаточно эффективная обработка пробоотборника может
быть причиной получегшя искаженных результатов.
Питательные среды
Обычно при контроле определяется общая микробная
загрязненность воздуха. Для этой цели используется мясо-пептонный агар
{МПА) — среда №1. Для определения группы кишеч1п>1х палочек
используется среда Эндо — среда № 4, а для определения грибов
и плесени среда Сабуро — среда № 2. Описание всех этих сред и способы
их приготовлегшя приведены в Государственной Фармакопее [И].
Приготовленная агаровая среда стерилизуется и в стерильных
условиях разливается в чашки Петри. Последние термостатируются
в течение 48 ч для определения стерильности, после чего могут быть
использованы для контроля в пробоотборниках.
16.6 Контроль биозагрязнения поверхности
Поверхности оборудования, рабочих столов и рук персонала
могут загрязняться микроорганизмами. Источником загрязнения, как
правило, является человек. Чтобы обеспечить условия асептики при
производстве стерильной продукции, необходим контроль
микробного загрязнения поверхностей.
Задачами контроля биозагрязнения поверхностей следует считать:
1) оценку микробиологической чистоты поверхностей
оборудования, рабочих столов и рук операторов при производстве
стерильной продукции;
2) проверку эффективности дезинфекции путем определения
микробного загрязнения поверхностей до и после проведенной
дезинфекции.
Проведенный контроль позволяет сделать заключение о
соответствии состояния указанных поверхностей требованиям (регламента.
Фармакопейной статьи, и т.д.).

468
Глава
Прм контроле мг'кробного загрязнения поверхностей, есл*1Т они
имеют з"ачитель»ые размеры, они разбипаются на квйДраты,
каждый из которых исслед>'ется отдельно.
CjTHecTByiOT два метода контроля микробной загрязкерцрсти
поверхностей: контактный метод (или метод отпечатков) т; метод
смьша. Обя метода дают только частичную (заниженщто) oiieiiicy Л4ик-
робного загрязнения поверхностей.
Конмактный метод применяется для количественной ,окенки
микробного загрязнения гладких и ровных поверхностей. Егоэделмя
использовать при контроле пористых и неровных поверхностей.
При планировании контроля следует располагать,места контроля
в случайном порядке,.что позволяет получать надежные и сравнимые
результаты.
Обычно используются чашки Петри, в которые по paд^wcai?
закладывают 4 куска марли, стерилизуют и заливают мясо-пептоиным
агаро.м. Застывающий агар разрезают на 4 сектора, после застывания
извлекают каждый сектор и прикладывают к исследуемой поверхности.
Полученные отпечатки укладывают снова в чашки Петри и ин>:}1!>и-
р^тот при температуре 37 °С, Загрязненность поверхности характер1<з}!0'1-
число.ад колоний на 1 см%
В контактном методе используются также мембранные фи:,»ыры,
которые смачивают в расплавленном стерильном агаре и после'осты-
вания прикяадьгеают к исследуемой поверхности. Агар застывает,
и фильтры переносят на чашки Петри с питательной средой, которые
инкубируют в термостате.
Метод cMkim. Применяется для оценки микробного загрязнения
неровных поверхностей. Делается с поверхности 100 сд^-при йо?'тоши
стерильных салфеток (тампонов), смоченных в стерильно'г фттзио-
логйческом растворе (изотоническом райтворе) — 0,9% водном
растворе хло|5истого натрия. После, тшательнощ протирания -ссле-
дуемой поверхности салфеткой, ее воз1;ращают в емкость, откуда она
бьша извлечена. Затем встряхивают тампон, отжим?.ют его и пропзюдят
посевы смывной жидкости на питательные среды. Селе^ржвные среды
позволяют изолировать (определить) специфические мик|,эорг^и„и.мы.
Жонтроль эф^'еш'ивности дезин*екр?ч
Выбср тех или иных дезинфицирующих средств и псг:рхкпстт!0-
актйБных вешеств для каждого производства дэл;;:ен пр зводиться на
основе валидации fl6]. Валилация предусматривает прилгггсние
модельных штаммов микроорганизмов, с пэмолхь.о которы::
имитируется начальное загрязнение соответствующей поьгрхности-
Заданная эффективность дезинфекции определяется состношепием
остаточного микробного загря5.-1ения поверхности к начальному

Контроль биозагрязнений 469
уровню и подтверждается в ходе целевых экспериментов. При выборе
дезинфектантов и методов дезинфекции в расчет принимается также
агрессивное действие дезинфектантов на исследуемые поверхности,
а также токсичность и пожаро- взрывоопасность. Валидированные
дезинфектанты, методы дезинфекции и последующей
нейтрализации дезинфектантов включаются в нормативно-технологическую
документацию конкретного производства (технологический регламент).
Проблемы выбора тестовых микроорганизмов-контаминантов
очень важны, так как напрямую связаны с затратами, безопасностью
и коррозией оборудования и строительных конструкций, которую
вызывает большинство дезинфицирующих агентов. Информация
о характеристике микробиологических загрязнений может помочь
в определении источника контаминации и проведении
корректирующих действий [15]. Результаты монитории-а биозагрязнений
должны периодически рассматриваться для подтверждешм того, что
выбранная система действует в полном объеме и в соответствии
с требованиями.
При наличии среди контаминантов спорообразующих
микроорганизмов, дезинфицирующие агенты должны обладать споропидной
активностью. Снижение исходной концентрации спор на пять
порядков на практике вполне достижимо. Однако, в большинстве случаев
в чистых помещениях достаточно снижение уровня обсемененности
на три порядка.
При оценке биозагрязнений в чистых помещениях необходимо
иметь в виду не только количественные, но и качественные
характеристики, виды микроорганизмов-контаминантов. Большое значение при
этом может иметь выделение изолятов из окружающей среды.
При тестировании дезинфектантов с использованием модельных
микроорганизмов-контаминантов применяется, так называемый,
мембранный тест [16], при осуществлении которого учитываются
следующие условия:
1. Точное количество микроорганизмов, обеспечивающее
значимый результат снижения их числа, оцениваемый в
логарифмическом масштабе.
2. Однородность используемьгх спор.
3. Последовательное (с увеличением времени) вьщерживание
спор в дезинфектанте.
4. Включение этапа нейтрализации дезинфектанта.
При выборе дезинфектантов нужно иметь в виду возможное
появление микроорганизмов резистентных (устойчивых) к данному
агенту. Для предотвращения этого нежелательного явления необходимо
применять принцип ротации (смены) дезинфектантов [17]. Для
обнаружения резистентных штаммов должен проводиться мониторинг.

470 "• ¦ ¦ ¦ ¦ ¦- ' ' , ' ¦ Глреа if,
Наиболее общий поджод при выборе альтернативных дези1:'!]^ек;-
тантов заключается в применении двух, или более дезинфектглгюн
различной природы (фенолов, четвертичных аммониевых
соединений, гапохлоритов, иодофоров, альдегидов и т,д.),[18].
Дезинфектанты и моюшие-средства,(детергенты) должны,крт-тро.
линоваться на отсутствие микробной контаминации. Растворы дахкны
храт'иться в предварительно очищенных контейнерах-в течение
определенного периода, если они не стерилизованы. Дезинфе1гта!1Ты
и детергенты, используемые в зонах J и J, до начала использокання
должны,быть стерильны.
Авторы выражают благодарность фирмам "Химко" и "Biotesf! sa
разрешение использовать их материалы.
Литература к главе 16
1. Правила производства лекарственных средств Европейсксго
.-. Союза (GMP ЕС). Перевод АСИНКОМ, 2003, с. 159.
2. Williams, Й.Ё.(3., (1973|, Joornal of Clinical Pathology, 20; р.р^.Й Wig.
3. William A. G. Hyde. Origine of Bacteria in the Clean Room and Theaffv
Growth Requirements. Lab. M. Limited, Topley House, BC/JfV,'"
Lancashire, England, 1995, c. 25.
4. Safety iA Microbiology. Academic Press. London, N-Y., I972,„p.. 254.
5. lES Contamination Control Division Recommended Practice ffl2?, I
IES-RP-CC023.L Microorganisms in Cleanrooms^ Irtsfitup? оГ
Environmental Sciences, 1993, с 23,
6. Вашков В. И. Средства и методы стерилизации, применяе^15|е
в медицине. М.. Медицина, 1973, с. 368.
7. Р. Б. Гольдин, Л. В. Белецкая, Ш, Н. Крюкова и др. Иммунофлуо[^1^и|р:! i -
ция в медицине. Под ред. Е. Н. Левиной,М., "Медицина'', ?Л1,с,Ш).
8. Microbiologica] Evaluation of Clean Rotoms Шй other Controlled
Environments. The United Stites Pharmacopeia! Convention Ing.,:J955,
Pharmaeopeial Forum, V.21, № 2, p."44P"462.
9.' X. Грин, В, Лейн. Аэрозоли — пыли, дымы и туманы, Оер.,с Ш1гл.
, Под ред. Н. А. Фукса, Л., Химия, 1969, с. 428:

Контроль биозагрязнений 471
10. Principles and Practice of Disinfection, Preservation and Sterilisation.
Blackwell Scientific Publications. Oxford, London, Edinburgh,
1982, p. 653.
11. Государственная Фармакопея СССР, ll-e изд. Вьш.2. М., Медицина,
1990, с. 400.
12. Destin А. Leblanc. "Visually Clean" as a Sole Acceptance Criterion
for Cleaning Validation Protocols. Cleaning Validation Technology,
San Antonio, Texas. Vol.56, № 1, January/February 2002.
13. B. Salvage Absolute cleanness. Cleanroom Technology. October, 1999.
14. Кузьмичева Т. Н. Исследование устойчивости ограждающих
строительных конструкций к воздействию дезинфицирующих веществ.
Дисс. на соиск. учен. степ. канд. тех. М., 1998, с. 171.
15. Draft International Standard ISO/DlS 14698-1,2. Cleanrooms and
association controlled environments — Biocontamination Control.
Part 1: General principles.
16. A. Davidson. Validation Cleanroom Disinfectant. Cleanroom Technology,
February 2002.
17. Ph. Brennan. The best disinfectant? Cleanroom Technology, April 2001.
18. Don't give the bugs a chance? Cleanroom Technology, Dec/Jan. 2000.

472
Глава 17
БИОТЕЖНОЛОГИЯ М ПРОБЛЕМЫ ЧМСТОТЫ
С. Е. Строгое^ докт. техн. наук, проф., АО "БИОЖИММ/Ш/"
А. И. ВшпЩтт, докт. техн. наук, проф., АО "БИОХИМА{АШ"
,•: . ¦, ; :;. . А. Ж Сафонову фирма "Иннар"
.^ -" ¦, ' Ж Ж Туркиш, канд. биол. наук, АО "БИ0ХИМ14АШ"
-'¦•м •-¦,-.
17» 1 Предмет §иотежнологии
В последнюю четверть века возросло значение биотехнологии,
которая ныне претендует на решающую роль в обеспечен ии^дать-
нейшего экономически устойчивого и экологически безопасного
развития общества. Сфера деятельности биотехнологии обширча; как
следует из целей ее программ — "получение продуктов илт/усАуг
с помощью биологических-агентов" [\\.
ОМоклеШонштв'жтртр.вмштмт— явшлшсъ первыйи
биологическими агентами^ которые с древнейших времен стал использовать
человек для изготовления пишевых продуктов (хлеба, мяса, кислого
молока, сыра, соусов), напитков (в том числе алкогольньге, Tiima),
обработки кож, растительных волокон (льна, конопли).
Во второй половине XIX в. Л.' Пастер заложил теоретические
основы микробиологии. С того времени микроорганизмы* стали
использоваться в промышленности. Так, в конце,XIX — начале ХХа.в.
сильно развилось производство пекарских''дрёжЛсей в больших
фертентат&рахс шрацией, В годы первой мировой войны с поМ(?1Пыо
микроорганизмов появилось производство, растворителей (аг'^тои.
бутанол), затем органических кислот (уксусной, щавелевой, ли-^тои-
ной, изолимонной, молочной, глюхоновой, фумарсзой).
Во время второй мировой войны начали производить
микробиологическим способом пепициллиш, а затем я многие другие аптлбив-
тики. В послевоенное время бурное развитие микробиологической
промышленности приа^ло к созданию производства ферментов ^.жоло
250 наименований) [2],, витаминов (В,, B,j, С, бета-каротин), ре-
гушторщ рос-ШШ-paemwHUM (гиббереллин), стеромдт (кортизс.ч).
аминокислот (глутаминовая, аспарагиновая, дизин- и др.), сресс:пв
защиты растении от насекомых и микрофлоры, средств борьС ,i
с грызунами, удобрений, кормотго и яящеваш^ 0айт^ белково-вша-
штлкых к^шцептршшое (БШК), тепттв^т, ешшртамешптелей, ванцп}*
для человека и животных, изшшутфИгщческШх^ препаратов, мног^.х
лещрсмт^гцышх cped<Ctm,.fumiKaxapueoe.

Биотехнология и проблемы чистоты 473
В последнее время предложено использовать микроорганизмы при
добыче полезных ископаемых (реутилизация руд, извлечение
некоторых ценных металлов из бедных руд, нефтедобьиа с использованием
экзополисахаридов), для обработки твердых отходов с получением
газообразного топлива (метана), для производства жидкого топлива
(спирта), полимеров — биопластиков, для рекультивации почвы
от нефтяных загрязнений. Микроорганизмы давно и успешно
используют для очистки (минерализации) бытовых и производственных
стоков с получением воды очищенной [3].
Во всех перечисленных процессах получения пищевых, кормовых,
медицинских, химических и иных продуктов применяют, в
основном, микроорганизмы следующих групп: бактерии, грибы, включая
дрожжи и актиномицеты, простейшие (одноклеточная водоросль
хлорелла), вирусы [4]. К ним не применялся еще термин
"биотехнология", но они объединялись под такими названиями, как
биохимическая, или микробиологическая технология, микробиологический
синтез, микробиологические производства, а некоторые из ранее
внедренных известны как бродильные или ферментационные производства.
Со второй половины XX века в промышленности стали
использовать культуры клеток и тканей животных сначала, в основном,
для репродукции вирусов и производства вакцин против болезней
человека и животных (полиомиелит, ящур и др.), а сейчас — для
получения моноклональных антител с помощью клеток-гибридом,
интерферона и, по-прежнему, некоторых вакцин. Гибридомы,
полученные слиянием двух различных клеток, служат хорошим источником
ценных белков, необходимых для диагностики и лечения болезней.
Затем с 70-80-х г.г. начали выращивать клетки высших растений,
синтезирующих ценные вещества вторичного обмена, для
производства лекарственных средств, парфюмерно-косметических изделий,
пищевых добавок и т.п.
Технология всультивирования клеток животных и высших
растений и получения на этой основе продуктов, имея свои особенности,
принципиально сходна с технологией других микробиологических
производств, основанной на всультивировании клеток низших
растений (бактерий, грибов), и вписывается в ее рамки. Вместе с тем это
было новое направление развития микробиологической технологии.
Примерно с того же времени в промышленности внедряются
микроорганизмы, генетическая программа которых изменена
введением в них молекул ДНК, обеспечивающих синтез определенных
продуктов. При этом микроорганизм в зависимости от проведенных
над ним манипуляций или синтезирует свойственный ему продукт со
значительно более высоким выходом, или образует новый продукт,
который нельзя получить никаким другим методом. Это существенно
расширило возможности и увеличило потенциал микробиологичес-

,li
474 ^ Глдеа 1
кого Производства. Тогда и, появился термин "биотехнология", одной
из целей которой считалось получение клонов трансформированных
клеток, способных к экспрессии чужеродной генетической H.Ktj:)op-
"шции и образованию специфических белков в больших количествах.
С использованием методов генетической инженерии прои-^водят
такие прод>'кты, как интерферон, инсулин, соматотропин, ач^ино-
кислоты, белки, пептешы, пептидные и- стероидные гормоны,
антибиотики, щлслеотиды, вакцины, витамины и, другие химические
продукты. Мировой рынок продуктов, полученных на оскаве примеисния
генетической инженерии, в 2000 г. оценивался в 40 млрд. дожиров.
Общий объем продукции "новой" биотехнологии составил величину
порядка 90 млрд. долларов 15|.
Начаты работы по генетической ипжешерии растепий. Имеются
данные о том, что трансформированные культуры клеток растепий
со встроенным в состав ДНК клеток геном бактерий мо1ут\давать
более высокий выход веществ — вторичных метаболитовЛлй''даже
образовывать новые вешества. Однако сведений о применении'трйис-
формированных -клеток для промышленного получения каких1либо
веществ пока не имеется. Вместе с тем успешно проводится
генетическая модификация сельскохозяйственных растений для увединения
производства сельскохозяйственный продукции, в том; чйоле;
благодаря уменьшению потерь урожая от вредителей и болезней.
Получение трансгенных, т.е. генетически модифицированных культур,
относят к биотехнологии.
Сегодня к биотехно.погии относят самые разнообразные виды
научной и практической деятельности, как, например, ropMovutib-
ная обработка и манипуляциях хромосомами для получения тркпло-
идов, гиногенетических и андрогенетических рыб, расшифровкат'ема
и клонирование животных (получение трансгенных особей путем
трансплантации ядер из трансгенных клеток плода), генная'терапия,
полученгхе, исследэвгние эфф-гктиг^ностм и испытание- лекйрстВ'^?т'.(ых
средстп, получение бйопроводкяков и зондов,
использсгагис-.пресмыкающихся в качестве инди'йторов для мониторингЬ зйЕрязкений,
получение биостойких материалов, способы хрс.н:нил пиЩСВЫх
продуктов и многое, многре другое. Эти принеры взять! из*рефера-
тивЕэго :^;^урнала "Б.ючгхнолосия".
С классификацией по разллчным признакам (суС?ьект, |55>ект,
способ и цель манипулирования, сфера, применения и т.де|
обозначен ряд специфических биотехнологий, например, микробная
биотехнология, ферментная биотехнология, экологическая-б1<отех-
нология, биотехнология очистки окружающей среды от нефт1^ и
нефтепродуктов,, биотехнология очистки стоков,- биогеотехноло/ия,
криогенная биотехнология, имунная биотехнология, биотехнология
траяспляктантрв,,биотехнология растрний и-др. no,aHajio''HH*c ..hvih-

Биотехнология и проблемы чистоты 475
ческой технологией здесь под биологической технологией понимаются
методы и процессы (и наука о них) переработки сырья в продукты
потребления и в средства производства с помощью биологических
агентов, а именно, микроорганизмов. С помощью клеток
микроорганизмов, как интактных, так и генетически измененных штаммов,
производят больышнство продуктов биологической промьшшенности.
Как и в химической промышленности, все продукты,
получаемые микробиологическим синтезом, предлагают [5, 6] разделить
на несколько групп в зависимости от мощности производства,
требований к качеству исходного сырья, конечного продукта и процессу
производства в целом. К одной из них (многотоннажные или валовые
продукты) относятся белок одноклеточных организмов, различные
виды топлива (спирт, метан и другие газы), биополимеры для
извлечения нефти, вода после биологической очистки сточных вод и отходов.
В следующую группу (малотоннажные продукты) отнесены глутамино-
вая кислота, антибиотики для защиты сельскохозяйственных всультур,
ферменты, используемые в промьшшенности, органические кислоты,
растворители, многие пищевые продукты и напитки. К последней
группе {продукты тонкого синтеза) отнесены вакцины, витамины,
некоторые аминокислоты, белки, антибиотики и ферменты для
медицинских целей. К ней принадлежат все продукты, получаемые
с помощью методов генетической и клеточной инженерии.
В цитированных вьште [5, 6] и других работах подробно
рассмотрены особенности производства продуктов указанных групп, в том
числе требования к качеству получаемой продукции и необходимым
мерам по обеспечению этого качества в ходе технологического
процесса. Основными из них являются требования к чистоте сырья,
других рабочих сред (в частности, воздуха, воды и пара) и
технологического оборудования. Эти меры должны быть особенно строгими
при производстве продуктов тонкого микробиологического синтеза.
Поэтому в дальнейшем нами будут рассматриваться, в основном,
производства продуктов этой группы.
17.2 Стадии биотехнологического производства
Культивирование клеток микроорганизмов
Производство продуктов методом биотехнологии осуществляют
в несколько стадий, число и характер которых зависят от свойств
используемого рабочего микроорганизма и выпускаемого продукта,
масштаба и принятого способа производства, применяемого
оборудования и других факторов. Но в обобщенном виде технологическую
схему производства можно представить (рис. 17.1 и 17.2) в
соответствии с тем, как она приводится в регламентах производства.

476
Глава /i
Вода
исходная
УЛ
ВР-1
Приготовление
воды очищенной
Избыток
воды
у—*?
В,кана-
лизацнк»
Вода очищенная
На стадии ТП-1, ТП-2,
Пар
котельный
>н
ВР-2
ТП-3, ТП-7, ТП-8, УМО
Приготовление
пара очищенного
Пар очищенный
На стадии ТП-1, ТП-2?СП-^
Воздух XL. вр-3
атмосферный^
Очистка воздуха
Воздух очищенный
На стадии ТП-2, ТЖ-З
Моющий \
раствор /
ВР-4
Подготовка
посуды
Промывные
воды
В%ана-
яизаиию
Посуда
На стадии ТП-2, ТП-7, ТП-8, УМб
Рис. 17.1 Технологическая схема производства (стадии
вспомогательных работ)

Биотехнология и проблемы чистоты
477
Компоненты
питательной среды
>
Вода очищенная \_
со стадии ВР-1 /
Пар очищенный \,
со стадии ВР-2 /
Маточный
материал
>
Воздух очищенный^
со стадии ВР-3
Посуда
со стадии ВР-4
>
Вода
термостатирующая
>
Энергоресурсы
ТП-1
Приготовление
питательной среды
Питательная среда
ТП-2
Получение
посевного материала
ю
-—— :х " а
Отработанный \
.55WX /-Г
в атмосферу
Посевной материал
ТП-3
Вода
термостатирующая
Х ИС1
На повторное
использование
Основное
культивирование
Отработанный \ ^
воздух ХТГ
В атмосферу
Вода
термостатирующая
^ исг
На повторное
использование
Культуральная суспензия
Отходы
ТП-4
Концентрирование
суспензии
ТП-5
Разделение
суспензии
Энергоресурсы
Г Концентрированная
[^суспензия
ТП-6
к
Культуральная
Получение
целевого продукта из
концентрата
ТП-7
I I Биомасса |
I 1^ клеток )
Выделение
и очистка
целевого
щ)одукта
ТП-8
Выделение
и очистка
целевого
продукта
ТП-9
Получение
целевого
продукта
из биомассы
УМО
Целевые
продукты
т
Фасовка и упаковка готовых
продуктов и маркировка
Потребителю
Рис. 17.2 Технологическая схема производства (стадии основного
технологического процесса)

• ¦ • "" ->, ;.¦... . " • V 3
478 ' ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ fyiaen /7'
Центргшьной, веду1п,ей стадией, определяпг'.ей успех bcc-jo
произЕэдстга в целом, является 1^ух"~""";'гтг::"ш кж~'~"гк ж'Гтд^пфга-
тшъии-шрод}'цеюпт от исходной до конечной концентрации в
заданное врегая при определенных, оптимальных услов;:ях (состаз шпа-
тельной среды, ее рН, температура, освещенность, концгнтрация
растворенного кислорода и диоксида углерода, интенсивностиiiepe-
мешивания и др>). Клетки при этом растут, размножаются, осушествтяя
обмен и превращая с помощью внутри- и внеклеточных ферментов
компоненты питательной среды в собственную биомассу и вешества-
метаболиты.
Cai.ta биомасса клеток (например, дрожжи, бактерии в
препаратах ¦- вакцинах, средствах, зашиты растений, удобрения, к.гтстки
женыг^еня, табака и др.), а чаше всего соединения-метаболитыГяпля-
ются целевыми'продуктами. Они мотут образовываться (в завттси'мости
от типа обмена клеток) одновременно с накоплением бЕощссМ или
несколько позже. Последнее характерно для втор^ганых мет?5с:;;17тов,
к которым относят антибиотики, токсины, алкалоиды и др)ч:й>
соединения, синтезируемые клетками растений, и др. В этрм cjiynae
оптимальные условия для роста клеток могут не совпадать е такозь1ми
для биосинтеза целевого продукта, и тогда эти две стадии необ-
ходи.мо разделять, в крайнем случае сменяя ростовую среду,-обес-
печиьающую быстрый рост и высокое накопление биомассЬ!, на
поддерживающую среду, обеспечивающую высокую биосинтет^м-
ческую активность,
В связи с особой ролью ферментов при культивировании ктикро-
организмов, эту стадию часто называют ф^рмтпшцп'п, а бг'орег.кгор
для ее осуществления — ферм0:тппто^~м. Как невозможно получение
целевого продукта без культуры микроорггзизма-продуцёнта, так же
оно может оказаться невоз.можным-при загрязненкя (контаминации)
производст:;енного процесса посторонними микроорганизма?.!и. Они.
конкурируя с клетками продуцента за источники питания, могут
снижать ростовую и биосинтетическую активность культуры ородуцента
вплоть до ее полного угнетения и гибели клеток. ПЬпадая в готовый
продукт, ютетки посторонней культуры или их токсины могу^: стгзить
качество продукта, вызвать его порчу и нанести вред потребителю.
Культивирование глеток прч иебол!,Щйх объемах произр'^пства
обычно осуществляют периодическим способом, выбор которого,
среди других прг'чин, объясняете," большей возможностью
обеспечения гоептичкастг прэцзсса. К^^'^тигчроганр'г долу.но гач^ться
с инокуляции стерильной среды в стерильно:f аппарате посг.г.ой
культурой без пэсторонпей микрофлоры, затей продолжаться в вееп-
/^¦-??-gci""--j—r'—'Tx за г:;сь-шткг работы бипртахтгора^ Д-л этогп апп^ат
лб.т"г~'^ б"ть надежно зтгерпетизкрояпн, гоз-ух, псглвгсчтын -ira
аэрацттю, нг-^бходимо очгщ"ть г стег"""*зсгчть, а подачу стери.твных

Биотехнология и проблемы чистоты 479
добавок и отбор проб следует осуществлять с соблюдением правил
асептики. Известно несколько способов проверки герметичности
аппаратов, из которых наиболее чувствительным и надежным
является тест с галорщным течеискателем.
Серьезной проблемой является очистка воздуха, подаваемого
в аппараты, от взвешенных в нем аэрозольных твердых и жидких
частиц, особенно от микроорганизмов. В 1 jk^ воздуха содержится
до 10'' микроорганизмов. В биореакторь) на аэрацию культуральной
жидкости подается от 10 объемов воздуха на объем среды в час
(для культур клеток животных при поверхностной аэрации) до
120 об./об. ч' (для других микроорганизмов при барбатажной аэрации
в аппаратах с мешалкой). Цикл биореактора длится от 30 до 200 ч
(бактерии и грибы) до 360 ч (клетки высших растений). Воздух на
входе в биореактор должен быть практически стерильным, так же как
в большинстве случаев и на выходе или, по меньшей мере,
очищенным до приемлемых санитарных норм.
Проблема очистки воздуха решается в течение всего времени
развития промышленности микробиологического синтеза. Предложен
и опробован ряд способов физической и химической очистки, и
установлено, что наиболее приемлемой является фильтрация воздуха
в три этапа: перед компрессором (заборный фильтр), после
компрессора (головной фильтр) и перед биореактором (индивидуальный
фильтр). На первом этапе удаляется до 50-70 % примесей, на втором —
не менее 98 %, на третьем происходит окончательная очистка и
стерилизация воздуха, и используемые для этого фильтры обозначаются
в англоязычной литературе ПЕРА фильтры (глава 3).
Предложено много различных материалов волокнистой и пористой
структуры (от минеральной ваты до металлокерамики и других
современных бактерицидных материалов) для использования в фильтрах
для стерилизации воздуха. Разработан и ряд конструкций этих фильтров
для микробиологических производств. Основная задача заключалась
в создании фильтров, которые наряду с высокой задерживающей
способностью по аэрозольным частицам, включая микроорганизмы,
могли бы сами выдерживать стерилизацию паром. К настоящему
времени эту задачу можно считать решенной.
Соблюдению асептических условий при культивировании
микроорганизмов способствует поддержание в производственном
помещении требуемого уровня чистоты. Следует признать, что этот
уровень не обоснован строгими исследованиями, а основан на опыте.
Практика показала, что при работе в биореакторе с надежной
герметизацией даже с такими высокочувствительными к микробной
контаминации культурами, как клетки млекопитающих
перевиваемых линий, вполне достаточно поддержания в рабочем помещении
положительного давления с подачей стерильного воздуха, система-

480 ¦¦¦¦••¦¦¦¦ ', i ч ". •-.!¦, 5Ё1д^
тической обработки поверхностей помещения дезрастворо.?„ „.иц
перекиси водорода, переодевания персонала в специальную-оде,, ly,
проход в рабочее помещение через воздушный шлюз. Это jco^i -
ветствует зоне D по Правилам GMP.
..: . Ириготая'-ггше пвтательшт спеды
- , ¦ Бее стадии шроизводства, предшествующие основному
-культивированию (в англоязычной литературе — upstream), очевидно,
долу'ны обеспечить это культивирование не только в прямом^
технологическом смысле, но и в части обеспечения требоваишй аеештшси.
Компоненты питательной среды должны храниться в условия?*: при
которых-их загрязнение микробами было'бы минимальным, а
химическая контаминация вообще-невозможна!. Приготовление-растБг^гюи
питательной среды осуществляется на всЗДе той категории очиокн,"
ления питательных сред для -некоторых клеток тканей животных
требуется вода высокой степени очистки ,(удельное сопротивление до
18 МОм -см, содержание кремния менее 0,05 мг/л, ионов метад,1ов -
менее 0,001 мг/л) [27]. -Этой же водой рекомендуют ополаскивать
внутренние полости аппаратов для приготовления-среды и-
культивирования клеток, а также приготавливать из~ нее пар, исполвзуе'лый
в виде "острого" для стерилизации аппаратов и питательной срел.ы.
В зависимости от обстоятельств, среду можно готовить й
стерилизовать в одном или разных аппаратах, или даже в бйор&кторе
перед его посевом» Питательные среды оАЯ культивнрованиямг'фо-
организмов или, по крайней мере, их большая часть, термостаб1тльг1ы,
поэтому ихлможно стерилизовать паибол'е шйдещшым из И31:стных
до настояшего времени способов — тепле314м с использс^лнием
"глухого" или "острого" пара. Стерилизацию можно-осуществлять как
периодическим способом в указанных выше аппаратах, так и на ула-
новках непрерывного действия-специальных конструкций. Езе^сшЫ
конструкции таких установок мошностыо от 500 л/ч до J 20 м-Уч. По
сравнению с периодической, непрерьтчнуЮ стерилизацию произиодят
при более высокой температуре- и с меньшим временем выдержки.
Это обеспечивает бЬльпую производительность ш,лутиее'сохранение
кшшптепп'Ов, которк- рсзруг"аются при ътител'ной, хоть и ^ioнee
высокотемпературной ¦гер:.1эс5рг,5отке, напригер, угдё'"'^ч,,витамины.
Сймие шхр^рмёямтые компоненты, тгкгх как сьшоротка
крови, глутамид, используемые-при культив1^рс"'-нпи клеток животт!ъ1Х,
jioryT стерилизоваться хорошо из^естнрм к настояг;1,ему времени
"холоёлым" способом — на-метС^а„1ых ^":.г:-~Т~х-с ж-амэтр"-^! пор
0,22 мкм. Рекомендацяи стерилизовать вре среды без твс^гдых t-nctmi
преммущественно\4)131ырациец Щ, яш1Я10тся неоправд?>ниыь»>1л

Биотехнология и проблемы чистоты 481
Холодная стерилизация путем фильтрации через
соответствующие мембраны более выгодна, чем тепловая, с точки зрения экономии
тепловой энергии, но она сравнительно сложна и уступает тепловой
стерилизации по надежности из-за возможных прорывов мембраны,
необходимости строгого соблюдения режимов и др. Метод
фильтрации не пригоден для стерилизации сред, содержащих твердые частицы.
Такие среды требуют стерилизации тепловым методом.
Проблема тепловой стерилизации микробиологических
питательных сред и аппаратуры давно решалась и до настоящего времени
решается в теоретическом и практическом плане [8-12]. В
цитированных работах представлены методические материалы, особенно
полезные в части определения оптимальных режимов стерилизации
среды, оборудования, оснащения его трубопроводами, арматурой
и др. Ряд важных рекомендаций по проведению процесса подготовки
питательных сред в части их стерилизации приведены в других работах
[13, 14]. Так, приготовление питательных сред при периодическом
процессе требует стерилизации используемого для этого оборудования,
малогабаритного — в автоклаве, крупногабаритного — "острым"
паром под давлением не менее 0,3 МПа совместно с трубопроводами.
Затем среду стерилизуют в этих аппаратах. Вентили, шт)щера,
обходные линии в этих аппаратах должны быть приспособлены для
стерильной работы со средой.
Для лучшего сохранения термолабильных компонентов
питательной среды, например, Сахаров, рекомендуется стерилизовать их
отдельно в более мягких условиях [14]. Однако эти, так называемые
"мягкие" условия, проводимые при невысокой температуре, требуют
более длительной экспозиции, чтобы обеспечить надежную
стерильность. А это приводит к еще большему разложению термолабильных
веществ [12]. В этом случае необходимо применять
высокотемпературную, но кратковременную стерилизацию.
Тепловая стерилизация обладает одним главным преимуществом
по сравнению с другими, известными к настоящему времени —
надежностью — и одним главным недостатком — разрушением некоторых
веществ в питательной среде. Если разрушения невозможно
практически избежать ни при каких режимах термообработки, то следует
применить стерилизацию фильтрованием. В любом другом случае для
стерилизации питательных сред представляется целесообразным
отрабатывать оптимальные режимы термической стерилизации.
Тепловая стерилизация питательных сред осуществляется как
путем нагревания их водяным паром через поверхность контакта,
так и прямым вводом пара в среду. В последнем случае пар в виде
конденсата попадает в питательную среду в достаточно больших
количествах, достигающих 20 %. Определенное количество конденсата

482 fitasG 17
пара будет находиться в аппарате и после его стерилизации. Поэтому
может потребоваться очистшш мара от примесей, содержащихся в
капельках питающей воды, уносимых паром из парового котла, а также
от примесей, поступающих в пар в виде продуктов коррозии при
движении, его по трубопроводам, выполненным из углеродистой
низколепрованной стали.
В технике известно несколько способов очистки пяр0,- начинай
с простейшего, заключающегося в пропускании пара через ф1и1ьгр
с кольцами Рашига. Однако в некоторых технологиях, которые, =сч и-
таются особо чистыми (например, культивирование клеток живгуг-
ных), но в которых требования к чистоте пара фактически--точно
не определены, принято для гарантии получать щвт-шоёы того же
качества, что применяют для Лригётовлёнмя^питттелШвй среды.
Очищенный пар должен подаваться к месту потребления по трубе-
проводу ИЗ-нержавеющей стали.,
В зависимости от объема производства, -стадия приготовлешш
питательной среды может быть размещена в отдельном или сог;.;:-
шенном с другими стадиями помещении. .Для обеспечения чисто',л
окружающей- среды с целью защиты работающих и предотвращения
перекрестной контаминации для манипуляций с твердыми компэ-
нентами среды рекомендуется использовать вытяжной шкасч
а при большом объеме работы — установки с однонаправленным
нисходящим потоком [7|. Следуя Правилам GMP, для
предотвращения загрязнения питательной среды, посторонней .микрофлорп';.'
стадию приготовления среды необходимо располагать в чистом^ядь/-'.,-
щении, соответствующем классу 8 ИС© по ГОСТ ИС©- 14644-1.-
. ,. Прыгощиттние посевного мвтершат -клещис
Для приготовления посевного материала используют исходн^'О
культуру, которую хранят и поддерживают в активном состоянии г э
месту производства. В зависимости от свойств культуры и отработаннт.^х
условий хранение и консервацию культур осуществляют следуюшг"ч
cnoco6aMtiJ хранение под слоем масла, в- разлйчйых субстратах| Ь^ч
пониженной температуре (в тя. криоконсерЕЗрованиё при темпе-'"-
туре от — 165 до -1 196 ''¦Q, высушивание (вЧ.ч, лиофийьное,,'Ьбес-с^-
чиваюшее хранение до-50 лет [2, 3|); При-зтой'М:й?;росрк:::кзм-1? .^:^
сохранения их жизнеспособности' периодически лересевагЭт йа
свежие петателбныё среды. В некотюрйх случаях такое субкультивйра-
ваниё является и Ьсновным методом поддержания культуры,
например, клеток растений^ для- которых по существу еше не-разработаны
такие методй хранения, как перечислены выше. Здесь возможно лишь
кратковременное хранение-при^те:..,.;ё|Ж15Фе.пор51ака Ф-б °С,

Биотехнология и проблемы чистоты 483
Индекс роста (т.е. отношение конечной концентрации клеток
к начальной) для большинства культур невелик, поэтому для загрузки
производственного биореактора требуется довольно значительное
количество посевного материала; до 15-20 % для бактерий и грибов
и даже до 30 % для клеток растений. Из-за этого получать требуемое
количество инокулята из небольшого объема хранимого исходного
материала приходится в несколько последовательных этапов,
типичными из которых являются культивирование на плотной агаризо-
ванной среде, на жидкой среде в шейкерных колбах, в одном или
нескольких биореакторах увеличивающегося масштаба. Культуру из
колб часто называют маточной, первые по ходу процесса наработки
посевного материала биореакторы — инокуляторами, последуюпще —
посевными ферментаторами.
Процесс вырашивания инокулята, или посевного материала,
в производственных условиях чаше всего осуществляется
периодическим способом в его ступенчатом варианте. Вместе с тем, учитывая
его определенные недостатки, предложено несколько модификаций
непрерывного способа получения посевного материала, которые
подробно рассмотрены в работе [14]. На основании выполненного
анализа сделано заключение, что, несмотря на эффективность
непрерывных схем получения посевного материала, на производстве
предпочтение отдается периодическому выращиванию инокулята.
Непрерывное выращивание в протоке в некоторых случаях приводит
к ревертированию мутантов или ухудшению биосинтетических свойств
исходных штаммов. Кроме того, более сложна техника реализации
процесса, особенно в обеспечении требований асептики.
Главнейшим требованием к посевному материалу, кроме
требуемой концентрации живых микроорганизмов, является отсутствие
посторонней микрофлоры. Очевидно, работа с посевной культурой при
использовании лабораторной посуды и оборудования (пробирки,
чашки, матрацы, колбы, лабораторные ферментаторы) должна
проводиться в чистых помещениях, оборудованных ламинарными
шкафами типа "для защиты продукта от окружающей среды". Посевные
биореакторы должны быть защищены от контаминации посторонней
микрофлорой так же, как и производственные биореакторы.
Рекомендуется использовать преимущественно такие биореакторы-ино-
куляторы, которые предусматривают стерилизацию на месте (SIP),
а не в автоклавах с частичным демонтажем биореакторов.
Доказано, что на стадиях, предшествующих производственному
культивированию, надежность обеспечения асептических условий
должна быть тем выше, чем более данная стадия удалена от
культивирования [12]. В целях обеспечения неконтаминированности

484 •¦ ^ ¦ ¦¦¦ ' - - - "• глыа
I
посевного материала стремятся использовать возможно бияеем^.^^т
конструкции и схемы абттши'гтсевыых фермеюпиторов по сравк.^и i «_>
с головным бйореактором (см. ниже). При возможности исполйзуют
аппараты без механических мешалок из-за трудности герметизации
места ввода вала мешалки, но- с перемешиванием аэрирующим
воздухом. Аппарат должен иметь минимальное число штуцеров.
Из обвязки исключают, также по возможности, мерники с -пекога-
сителями, титрантами и другими добавками, некоторые датчик51Ди4].
Получемие готовых продуктов
Стадии, следующие за культивированием (в англоязычной'лите-
ратуре — down stream), довольно разнообразны в зависимости от свойств
культуры, получаемого продукта и его формы. Продукты
микробиологической технологии получают^ в основном, в виде к<тщен.'.чрил1ов
культуральищ жидкости, сухой биомассы клеток, тех или иньтх 4>C'Pn«
aipnpu- ш_ внекдетттызс метаболитов.
По определению, данному, в работе [141, концентраты, 'кролк-
целевых лредуктов, содержат другие метаболиты, биомассу,
микроорганизмов, остаточные компоненты питательной среды и~вспомога-
тельньк материалов (пeнorac^ггeли, титранты и др,). Эти концентраты
в жидком или сухом виде выпускаютсяу.в основном, для применения
в сельском хозяйстве и включают кормовые витамины, антибиОтихи.
аминокислоты, бактериальные средства зашиты и удобрения, Gc 11.-
шинство ферментов, кроме медицинских и реа_ктивных. Как ук"лгт-,о
выше, эти продукты относятся к группе малотоннажных, к щ~-'.-\-
водству которых в целом предъявляют менее строгиетребованх^я, чем
к продуктам тонкого синтеза, однако культивирование ..prepooptSiSSO-
мов-прчяущйги», должно проводиться в строго асттщчетыхуслотшх.
Концентратами культуральной жидкости являются такие продукты
тонкого биологического синтеза^ как живые вакцины из аттенунро-
ванных штаммов бактерий, -риккетсий ш вирусов, бактррийи1.к'
лечебные препараты (биф»щумбактерин4 бификол, колибактерлн,
лактальбумин). При производстве этих- препаратов культуральн!,'Ю
жидкость выращенных микроорганизмов высушивают- методом
сублимации. Как и культивирование, посл8дую1Г"е.стапин-техполо-
гического'процесса (фасовка, сзпшка") должны осуществлятьсяtew*en-
тщнееких уытшях: Препараты дояжнм быть свободт-л от
посторонней микрофлоры- Требовак'ля- к чистоте производства этих npenapai ов
как асептического определены Пр"вилг"~1 GMP.
Путем' высушивания нативной кулыдаальной жидкости прог_ ;-
водят ТЕКжроМОлочнокислые заквз^;ки для пищевых :целей,<, закпп'г*гт1
для силосования кормов. В этом случае применяют не только''-cyfi
лимационное, но и распылителт-н^е высушивание, и, требоваии'я

Биотехнология и проблемы чистоты 485
к чистоте продукта, очевидно, менее строгие. Например, в сухом
концентрате заквасочных культур не допускается наличие из
посторонней микрофлоры в 10 г препарата патогенных микроорганизмов
(в т.ч. сальмонелл), в 1,0 г препарата — колиформ и золотистого
стафилококка, а плесени и дрожжей допускается не более 10 КОЕ/г.
Пекарские дрожжи и средства защиты растений как продукт
представляют собой живые микроорганизмы.
Дрожжи считаются не очень чувствительными к загрязняющей
микрофлоре. Микроорганизмы-продуценты средств защиты растений
требуют поддержания строго асептических условий при их
культивировании. Однако, учитывая назначение готовых продуктов, нет
необходимости устанавливать для их производства зоны чистоты.
Как инактивированную биомассу выпускают дрожжи — кормовой
белок. Они относительно нечувствительны к посторонней микрофлоре.
Дрожжи для их инактивации подвергают плазмолизу.
Ослабленную биомассу представляют собой убитые (или инак-
тивированные) корпускулярные бактериальные, риккетсиозные,
вирусные вакцины. После получения нативной культуры ее инакти-
вируют тем или иным физическим (тепло, ультрафиолетовое
облучение) или химическим (формалин, фенол, ацетон, спирт, мертиолят
и др.) методами и чаще всего высушивают сублимационным способом.
Используемые здесь микроорганизмы выращивают в биореакторах
in vitro, а некоторые вирусы и риккетсии — также еще и в
развивающихся эмбрионах птиц и организме животных. Требования к чистоте
производства этих препаратов, очевидно, определяются Правилами
GMP. Более того, для их получения используют в некоторых случаях
высокопатогенные штаммы, полноценные по своей вирулентности,
поэтому на этапах работы до инактивации микроорганизмов следует
руководствоваться правилами безопасности, которые будут
рассмотрены ниже.
Биомассу, вьщеленную из культуральной жидкости
фильтрованием и высушенную при температуре до 50 °С, представляет собой
клетки высших растений (женьшеня, табака). Она может
использоваться в качестве исходного сырья в пищевых, косметических
и других производствах. Особых требований по чистоте производства
этой биомассы не предъявляется.
Получение внеклеточных очишенных метаболитов с точки
зрения технологии и выполнения требований асептики довольно
подробно проанализировано в работах [2, 3, 14] на примере таких
процессов, как производства технических и очищенных ферментных
препаратой и медицинских антибиотиков, для которых этот процесс
наиболее отработан. Микробную массу отделяют от жидкой среды
сепарированием или фильтрацией с возможной предварительной
обработкой культуральной жидкости с целью улучшения ее раздели-

486 ' ' ' • ' '' ¦ - '•'' fitaea 17
тельных свойств. Целевые метаболиты выделяют из жидкой! среды
и очищают методами экстракции, ионного обмена, осаждеа^ия,
ультрафильтрации, диализа, аффинной хроматографии, .сорбции,
кристашмзации и др. Наконец* препараты метаболитов высушивают,
есл41 необходимо, и фасуют. Эти п{}епараты используют часто вжачестве
ШнъекщтяшыХ'Лем0^сЩ0енгта:€ред?Я10/0тсокш степещш шютоты, что
предъявляет особые требования к; чйетоте--производства' на всехЧто
стадиях. Они должны проводиться в теептШчёетш уеловйях^ йф!сть1х
зонах с однонаправленным (ламинарным) потоком «воздух- Ф о
специальной обработкой оборудования.
Полагают, что целевой продукт удобнее выделять из культураль-
ной жидкости, чем из клеток. Между тем, большинство мет^болчто15
находится внутри клеток. Из внутриклеточных продуктов,получают
химические (молекулярные) вакцины, вакцины искусственны\
антигенов, рибосомальные вакцины, субъединичные вирусные
вакцины (белковые, химические, молекулярные, расщепленные),
генноинженерные вакцины и другие белковые препараты. К
внутриклеточным продуктам отндсятся также вещества-метаболиты, прол>-
цируемые клетками высших растений при их ку.чьтивированиии1 vitro.
Технология вакцин суммирована в монографии Р3|. Отмеченоjcyiise-
ствующее многообразие, очень быстрое развитие и большая
специфичность методов вьщеления, очистки и концентрирования
внутриклеточных продуктов. К тому же часто еще требуется разрушать щртьл i
ферментативныл-ш, химическими или механическими-методами (б и > -
могенизаторе,или шаровой мелЬнине), удалять дебрис лизированшлх
ютеток центрифугированием или фильтрованием. После этого :^. i
выделение, предварительной и более тонкой' очистки- и- конц^- "
рирования целевых продуктов применяют такие методы, KaK-;:S^crpj-
гирование, высаливание и другие способы осаждения, хроматография,
микро- и улБтрафийьтрация, диализ, гельфильтраци,
ультрафильтрация и др.,
На всех сшадоги: технологического процесса после
культивирования клеток соблюдают условшя асепппчи в той степени, -кётср-и
веобходиг-та для (ббеспёчения требований, предЪявляеммх к, rcyf^r-.-ui
продукции в соответств:ш с нор::латив:-10-техническдй декументайияен
к ней. Как очевидно, наиболее стрэгигти яиляются треб 'И" к .le-
кгрственным средствам, в качестве готовых форм и субстанц-й хото-
рых могут выступать продукты, биотехнологии. С 1 января 2002 г.
в нашей стране установлены новые требования к лекарств^нгг.т'а
средствам..по-показателю "микробиологическая чистота", прибли:«:ст'-
ньш к;нормам Европейской'Фар:,гак©пеи. В зависимости от спосо"^ i
применения, в препаратах должны отсутствовать бактерии и гр;:'!':т
или полностью (стерильные, парелтералв-нне, для .введения в
полость тела, нанесения на.открытые^рань! й'.ожоги, глазные средства)

Биотехнология и проблемы чистоты 487
или отдельные виды {Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeuruginosa.
Staphylococcus aures, Escerichia coli, Salmonella, энтеробактерии),
в то время как другие могут обнаруживаться в количестве от 50 до
10' в 1 г или 1 мл.
Ведуищя роль в обеспечении чистоты процесса на всех стадиях
принадлежит оборудованию, которое по таким важнейшим
показателям, как герметичность, возможность стерилизации (лучше всего
водяным паром) внутренних поверхностей оборудования, арматуры,
подводящих и отводящих коммуникаций в пределе должно
стремиться к биореактору. Важная роль принадлежит чистоте помещений.
В целом, многие метаболиты клеток являются фармакологически
активными ингредиентами и требования к их производству
определяются Правилами GMP и специальными приложениями к ним.
17.3 Биореактор
Выращивание микроорганизмов-продуцентов и
микробиологический синтез ими целевых продуктов осуществляют в специальных
аппаратах — биореакторах. Эти аппараты в большинстве случаев
представляют собой металлические емкости, снабженные устройствами
для перемешивания среды с клетками, нагревания или охлаждения
ее, и для подачи в нее воздуха и, возможно, других газов (кислород,
азот, диоксид углерода). Они предназначены для осуществления
процесса культивирования клеток в глубинной суспензии. В принципе,
возможно культивирование на поверхности твердой среды, но как
менее эффективный и потому менее распространенный в
промышленности, этот способ здесь не рассматривается. Биореакторы этого
типа (в англоязьршой литературе обозначается CSTR-conventional stirred-
tank reactor) постоянно возрастают по объему и
распространяются на новые ветви биотехнологии. Как сообщалось, самый
большой в мире биореактор или ферментатор со стерильным
режимом для микроорганизмов несколько лет тому назад имел рабочую
емкость в 200 м^ и, возможно, больше [3]. С появлением
биотехнологии клеток тканей животных и растений биореакторы типа CSTR
стали применяться и в этой области. К настоящему времени объем
биореакторов для культивирования клеток млекопитающих,
образующих моноклональные антитела, достиг 10 м^, а клеток растений — 75 м^
[15]. Обсуждается проблема культивирования клеток насекомых в
биореакторах объемом до 20 JK^ [13].
Биореакторы с мешалкой для стерильных процессов относят
к большой группе аппаратов с механическим перемешиванием,
в которую входят многочисленные конструкции аппаратов (с
диффузором, аппараты с вращающимися аэраторами, ферментаторы
с инжекционной системой аэрации и др.). Эти аппараты используются.

488 ¦ - . ¦ ¦-¦-..-¦ К-~ >¦¦:¦=_I.>.,-у ¦•,. , ^l.L ,Глава,17
в основном, в крупномаспгга§ном производстве дро:,з„'ей в нес!,--
рильных условиях.
Большую конкуренцию реакторам тйпа CSTR с механическоц
мешалкой для стерильных производств состатяют аппараты с bbo.iom
энергии аэрирующим газом, а именно, простейшие из них,— барба-
тажные. Другие аппараты этого типа (с диффузором, или гаапифть'ые,
аппараты с наружным циркуляционным контуром) применя'отсч.
в основном, в дрожжевой промышленности, а также в крупнот тасш-
табном производстве кормовых антибиотиков -и аминокислот
Авторы исследования [14J, сравнивая эффективность аппаратов
с механическим перемешивалием и вводом энергии с аэрирующим
газом, приходят к следующему заключению. Последние более, jili
фективны энергетически и обеспечивают большую гарантию ас^ршч-
ности благодаря отсутствию вращающихся устройств. Но они дри-ме-
нимы только в процессах, где не образуется мицелий или, слизистые
слои вокруг клеток и незначительно изменяется вязкость среды,
а в состав питательной среды не входят нерастворимые компоненты,
в том числе жидкие, и где требуются достаточны низкие,и средине
интенсивности аэрации и перемешивания. Недостатки аппзртов
с механическими мешалками (увеличенная энергоемкость и ь'екбтсрая
сложность в эксплуатации) в небольших иасштабах практически не
играют роли, а становятся ощутимыми при объемах аппаратов около
100 лг'. В то же время эти аппараты более универсальны.
Показательна исторяя внедрения аппаратов типа €STR в-телно-
логию культивирования клеток высших растений. После нексугоррго
периода использования для культивирования клеток растений;§мо-
реакторов этого типа возникло сомнение в их эффективности из-за
высокого гидродинамического стресса от мешалок на клетки, и^б.м.'ю
предложено несколько других конструкций биореакторов: эрлифт1)ые.
колонные барбатажные, гибридные^ с мешалками различных типон
и др.^Однако эти реакторы были ограничены по объему, и^ кшшока-
зали последуюшие исследования, фактически клетки растений,
в общем, до~ольно не чувствительны к сдвиговому стрессу [16]
Поэтому бэльшис'ство проигзодственных процессов с этимг ктегками
теперь проводят в аппаратах типа, CSTR рбт>е~1с.м до ука-пнного выше.
С начала к::ссо2сг<| культи.!1фс„„,„.я клетокжисг" х з с; изии
для этого стати также использовать Смореа-л-оры тг п„ CSTR, тотько
с уменьшенным числом оборотов мешалки и расходоад воздуха,
который подают как на поверхность среды, так ив бьрботер. Кллкм,
не растущие,Б суспензии, вырашивали в виде-монослоя на г.эЕсрхнисти
стеклянных сосудов (матрацев, бутылей и т;П.)„а затем на,поверх;,"эи.!я
частиц-микроносителей, взвешенных в питательной среде в аппараглх
того же типа CSTR. ^ , , , , ,,

Биотехнология и проблемы чистоты 489
Как указывалось выше, для проведения процесса
культивирования клеток в биореакторах последние до начала процесса необходимо
стерилизовать (обычно водяным паром) совместно с оснащающими
датчиками контрольно-измерительных приборов, примыкающей
запорно-регулирующей арматурой, материальными и воздушными
трубопроводами. В течение процесса культивирования в биореактор
не должна проникать посторонняя микрофлора из окружающей
среды. Исключение из этого правила составляют некоторые
производства (спирта, уксусной и молочной кислот, дрожжей на
углеводородах нефти), в которых условия культивирования микроорганизмов —
продуцентов не способствуют быстрому развитию "вульгарной
микрофлоры". Однако имеются мнения о возможности отказа от такого
исключения, так как установлено, что посторонняя микрофлора
вредит даже производству дрожжей [6].
Стерилизуемосгь биореакгора и возможность обеспечения в нем
асептических условий зависят не только от подачи в него пара, но
и от правильной конструкции основных узлов и монтажа аппарата
по месту установки с контрольно-измерительной аппаратурой и
трубопроводами. Основными узлами биореактора в этом плане являются
уплотнения валов мешалок, штуцера, запорные вентили. В работе [6]
обосновываются приемлемые конструкции этих узлов. Многолетний
опыт работы показал достаточно высокую надежность торцовых
уплотнений валов мешалок с масляным термическим затвором. Еще более
надежными являются разработанные позднее магнитные муфты
для привода мешалок. Ведущий диск муфты с подковообразным
постоянным магнитом, расположенный вне аппарата и связанный
с электродвигателем, посылает магнитную энергию через мембрану
ведомому диску, расположенному внутри аппарата и соединенному
с валом и лопастями мешалки. Таким образом, вал мешалки вообще
не проникает через стенку аппарата, и герметизация последнего
является абсолютной. Привод надежно стерилизуется паром.
Применение постоянного магнита позволяет плавно изменять число оборотов
мешалки в пределах от 50 до 1000 в мин. Эти приводы были созданы для
оснащения биореакторов, в которых культивировали клетки
животных и растений, затем их стали применять при культивировании
других микроорганизмов. Но пока они ограничены по мощности
и могут устанавливаться на аппаратах вместимостью не более 2 м^.
Также удовлетворительным решением было применение для
стерилизации воздуха, подаваемого в биореакторы и выходящего из них,
фильтров тонкой очистки воздуха типа ФТО на основе материала
ФПАН производительностью до 1000 мучас. Они имеют
коэффициент проскока аэрозольных частиц порядка 10"^ ~ Ю'' % по
стандартному масляному туману {СМТ). Размер частиц 0,3 мкм. Для биозаво-

490
Глава /ЗЯ
дов эта величина должна быть не более 10"' %. Но эти фильтры
стерилизовали химическим способом, например, парами формальдегида
или аэрозолем перекиси водорода, что представляло определенные
неудобства в работе.
Фильтры типа ФТО-С имеют производительность от 10^ ^ю
4000 ж/ч и построены на основе фютьтруюшего материала из*ар%ц-
роваиного тонкой проволокой из нержавеющей стали базальтового
картона марки- ФМТ с диаметром волокон 0,3^0,5 мкм (рис. 17.3|;
Отвод
Фильтр типа ФТО-С Фильтрующая кассета
1 — перфорированный диск,
2 — обойма
3 - фильтщиЬщий материал
4 -- прокладка
5 — кольцо
Рис. 17.3 Фильтр тонкой очистки воздуха паростерил.1зуемый:
ФТО-С
Фильтры ФТО~С'обеспечивают степень ёчистки воздуха'чг10>СТМ
99,9999 % и BbMepxMBaiQT стерилизацию острый водяным паром
с температурой 143 °С (давление 0,3 МПй) до 1СД диклов; ТайтмИ
же сйоАствами обладают и фильтры для лабораторньщ и -пилотных
установок ферментации -^ ФТОПАС на .основе волокон-по,.иар..!.!«Ъ"1а
производительностью 1,5 и 10 м~*/ч (рис. 17.4), а также фщьдры
ФТ производительностью 0,3 и 20 мУч на основе фильтрук..^:,:!''
материала Кант~2, состоящего из чередующихся -базальт-асбес^с^-:,-' ^
сдоев, скрепленных тонкой проволокой из нержавеющей стали (рие* VIф-

Биотехнология и проблемы чистоты
491
Важной проблемой
в технологии микробного
синтеза является контроль
эффективности работы
фршьтров для стерилизации
воздуха. Гарантий завода-
изготовителя, касающихся
эффективности фильтров,
может оказаться
недостаточно, так как целостность
фильтров может быть
нарушена в процессе
транспортирования. Поэтому на
производстве необходимо
контролировать качество
фильтров, подлежащих
монтажу.
Рис. 17.4 Фильтр тонкой очистки
воздуха паростерилизуемый:
ФТОПАС-1,5; ФТОПАС-10
Вход
воздуха
Выход
воздуха¦
Отвод
конденсата
I
Л1
||
I
I
Выход
воздуха
Вход
воздуха
ФТ-0,3; ФТ-20
1 — корпус
2 — дно
3 — фильтрующий патрон
ФТ-100
Фильтрующий
патрон
Рис. 17.5 Фильтр тонкой очистки воздуха паростерилизуемый:
ФТ-0,3; ФТ-20; ФТ-100

492
fkef
д
в микробиологической промышленности получила
распространение практика контроля фильтров по бактериальному аэрозалто [6).
Использование этого метода имеет существенные недостатки,
заключающиеся в трудности создания монодисперсного модельного ajjxi-
золя и недостаточной надежности выявления колоний микр<торга-
низмов в пробах воздуха. Полученные результаты дают завь:^„_'иную
величину эффективности фильтра из-за большого разг„ера
бактериального аэрозоля. Экспериментальные данные говорят р том. что
это завышение достигает величины порядка нескольких сотен ио
сравнению со СМТ.
Наилучшие результаты контроля фильтров мог>т быты1олз"'е,мы
при использовании фотометрических методов по стандартному
аэрозолю. Стандартный аэрозоль имеет размер) частиц 0,3 мкм, чтохсоот-
ветствует максимуму проникания частиц через волокнистые фильтры.
Очистка воздуха, удаляемого иэ биореакторов, предстшляет
определенные трудности в связи с большим уносом капельной втгаи.
попадание которой на волокнистые фильтры должно быть исключено.
Для задержки капельной влаги применяются,специальные лоБут()ки
в виде циклонов, цилиндрических аппйратах с насадкой, бсрСатсров
и других устройств. Хорошие результаты бьши получены при испрль-
зовании сетчатых самоочищающихся фильтров ФС (рис. 17.6),
Улавливание капель культуральной жидкости, содержашился
в газовоздушных выбросах, происходит благодаря HHepuifoiiHOMy
эффекту, возникающему при высоких
скоростях фильтраций. Осажденная на
фильтрующем элементе жидкость, под
воздействием силы тяжести,
собирается в нижней части фильтра, откуда
затем удаляется в систему сбора.
Таким образом, идет процесс
самоочищения, состоящий в коа-
лесценции уловленных частиц с
образованием на фильтрующем элементе
пленки жидкости, стекающей по мере
накопления. Номинальный расход
воздуха для фильтров <1^С составляет
от 1000 до 4000 мУч, эффективность
улавливания 95%,. Во избежание
увлажнения фильтров тонкой очистки,
являющихся последней ступенью
системы очистки, воздух после кап-
леуловителя подогревается в тепло- 17,6 Филбтр сайоочищаю-
обменниках. щийс» - ФС

Биотехнология и проблемы чистоты
493
С использованием описанных узлов разрабатываются и
поставляются установки различного назначенрю для культивирования
микроорганизмов, оснащенные трубопроводами,
контрольно-измерительными приборами, запорно-регулирующей аппаратурой в
соответствии с требованиями обеспечения асептических условий
процесса культивированР1я [17]. Пользователю целесообразно заказывать
биореакторную установку с выполненной обвязкой, осуществляя
только подключение к магистральным трубопроводам. На рис. 17.7
представлен одрщ из типоразмеров биореактроа (емк. 100 л), а общая
схема обвязки биореактора согласно отработанным рекомендациям
приведена на рис. 17.8.
ар CD CD Сд
Элементы обвязки для:
А — загрузки
В — трубы передавливания
В — входа воздуха (барботера)
V — выхода воздуха
Д — посевного материала
Ж — пробоотборника
'5 — подачи пара к смотровым
окнам
И — подачи моющего раствора
К — входа хладоагенга, выхода
конденсата
Л — выхода хладоагента, входа пара
М — смотрового окна
Н — датчика уровня жидкости
П — мановакууметра
О — измерения рН
Р — измерения р02
Т — термометра
1 — Биореактор
2 — Электродвигатель
3 — Опора
о,р, Т
Рис. 17.7 Биореактор

Пар
очищ,
I

Отработанный
возаух
Отбор проб
Ввод добавок
или пеногасителя
Материальная
линия
Конденсат
„1;:::'-~ фермемтатор,;',2, - магнитная адуфта,, 3 -^^азцещ'телшз.яж'Щер^у'Л/'- емкдсть с;'фильтро*1г5;— фильтр тонкой',,рчистки во,.мухй,,
'6 ~ каплертбойник, 7 "''т#л8обм''нник, 8 --гфильтр тонкой очйсткй'воздуха? 9--'вен^^ :1Q,'- вентиль,,,
H„f^ фсхотйср'::
Рт 17.8 Схема обвя: !v« биореактора

Биотехнология и проблемы чистоты 495
Она выполнена применительно к конструкции биореактора
с расположением всех штуцеров, связанных с трубопроводами, на
обечайке аппарата. На его крышке оставлены только штуцера, в
которые вставляются датчики контрольно-измерительных приборов
и средств автоматизации. Благодаря этому при обслуживании (мойка,
ремонт) внутренней полости аппарата после каждого цикла
культивирования со снятием крышки устраняется необходимость демонтажа
трубопроводной обвязки и затем снова ее монтажа с герметизацией
мест присоединения. При большом объеме аппарата часть датчиков
приходится устанавливать на обечайке аппарата.
На аппарате указаны из всех возможных только те приборы,
которые необходимы для каждого биореактора: термометр, манометр
и уровнемер. Их установка менее всего вызывает проблемы с
обеспечением условий стерршьности в аппарате. Но манометр при этом
должен быть снабжен мембранным разделителем. Вообще никаких
проблем в этом плане не возникает с расходомером воздуха, который
устанавливается до стерилизуемого фильтра. Важным параметром
культивирования является pjff среды. Но большинство датчиков pjff не
выдерживает длительную стерилизацию паром при температуре 140 °С.
Такая же проблема возникает с датчиком рО^. Однако нужда в
контроле этой величины по ходу процесса доказана пока далеко не для
всех процессов. В принципе для каждого процесса должны
существовать критическая и оптимальная концентрации растворенного в
питательной среде кислорода, которые необходимо обеспечивать для
успешного культивирования. А они связаны с массобменными
характеристиками биореактора, которые могут быть оценены для каждого
из них заранее. Этот вопрос рассмотрен в ряде специальных работ.
Таким образом, в ходе процесса культивирования могут
непрерывно измеряться и регулироваться, в основном, такие
физические параметры, как температура и уровень среды, давление в
газовой фазе и в некоторых случаях физико-химические показатели
стрелы— рН,рО2-
Показатели культуры (биохимические, микробиологические
и др.), которые являются управляемыми и выходными параметрами
процесса, могут быть измерены при необходимости только в
отбираемых пробах. Также только в этих пробах может контролироваться
чистота культуры от посторонней микрофлоры. И при отборе этих
проб возможно загрязнение культуры посторонней микрофлорой,
так же как контаминация рабочего помещения рабочей культурой,
которая может быть опасной для обслуживающего персонала и
окружающей среды. Таким образом, в микробиологических производствах
должны одновременно решаться две задачи — защита рабочих сред
от внеп1него микробного загрязнения и защита окружающей среды
от производственной микробной культуры.

496
Глша Ш
Для обеспечения асептических условий отбора проб
сконструирован специальный пробоотборник (рис. 17.9), позволяющий более
успешно решать задачу заш,иты при отборе проб продукта и окру^
жаюш,ей среды.
. Флакон
'^^Р ^^'Х^^ ^Ч_^ Разделительная
Л , камера
Из ферментатора -^
Конденсат
Рис. 17.9 Пробоотборник паростерилизуемый
Комплектные установки могут быть оснащены устройствами для
дозирования питательной среды и ее компонентов (пеногасителей,
титрантов и др.). Наиболее приемлемы для этого стерилизуемые
паром специально сконструированные дозированные насосньте
станции. Могут использоваться перистальтические насосы и
магнитные соленоидные клапаны.
17.4 Безопасность в биотехнологии
17.4.1 Общие положения
В биотехнологии приходится иметь дело не только с безопасными
микроорганизмами — продуцентами полезных продуктов, но и
вредными для человека, животных и растений микроорганизмами.
Так обстоит дело при разработке и изготовлении некоторых видов
вакцин, серопрепаратов и ферментов, получаемых в ходе
микробиологического синтеза, с исследовательскими работами в бактериологии
и вирусологии, работами с генетически измененными микроор-

Биотехнология и проблемы чистоты 497
ганизмами. Работа с опасными (патогенными) микроорганизмами
создает враждебную для человека и природы среду. При этом, условиям
соблюдения чистоты в рабочих помещениях сопутствуют требования
биологической безопасности. Особенность сочетания этих двух
требований предусмотрена действующими нормативными документами,
в частности, GMP ЕС [18J.
Проблемы чистоты при производстве микробных препаратов,
а также в здравоохранении и в исследовательских лабораториях
имеют одну общую цель — предохранить продукты и/или персонал от
опасных загрязнений биологической природы. С этой точки зрения
есть смысл рассматривать проблему обеспечения необходимой степени
безопасности, соответствующей определенной степени опасности,
иначе говоря, обеспечения мер предосторожности, адекватных
степени риска воздействия контаминанта на защищаемый объект. С этих
позиций степень риска при различных видах деятельности не может
превосходить естественных границ риска для человека [19]. Имеются
следующие виды риска для объектов [20]:
— персонала,
— окружающей среды,
— продукта, т.е. риск для покупателя или потребителя,
— качества продукта.
В биологриеской промьппленности продукт должен бьпъ защищен
от воздействия вредных факторов окружающей среды и от персонала.
При работе с патогенными микроорганизмами защита персонала от
вредных для здоровья человека микроорганизмов имеет большое
значение. Виды микроорганизмов и виды производственной (научной)
деятельности определяют степень риска.
Ниже изложены подходы к решению проблемы биологической
безопасности, соответствующей степени риска микроорганизмов.
Настоящий материал может быть использован в биотехнологии,
а также в здравоохранении и генетике микроорганизмов.
Содержащиеся в нем рекомендации основаны на материалах Рабочей группы
по безопасности в биотехнологии Европейской федерации
биотехнологии (EFB) [22]. Согласно им все микроорганизмы по степени
опасности (риска) делят на четыре группы. Методы работы
с микроорганизмами любого из четырех классов при обеспечении
соответствующего уровня безопасности в лаборатории, больницах,
опытных установках и производственных предприятиях должны
предотвращать риск заболевания людей.
Работа с микроорганизмами каждого класса требует
соответствующих мер безопасности или удовлетворять требованиям категорий
изоляции (биозащиты). Эти категории в свою очередь разделяются
на четыре класса (1—4), соответствующие классам микроорганизмов
и видам работ (видам активности).

498 '•¦¦-- \ - "¦ '' '¦ ' - ' - Ш«а 17
17.4.2 Классификация мик^эо^ганизмш-по степеаи риска
По степени риска и, следовательно, по степени
опасности^"Микроорганизмы по EFB подразделяются на четыре группы f21J'
1. Безопасные микроорганизмы (Грзпппа риска I, Класс Г).
2. Микроорганизмы низкого риска (Группа риска 2, Югасс 2f.
3. Микроорганизмы Среднего риска (Группа риска 3, Kjiacc J).
4. Микроорганизмы высокого риска (Группа риска 4, Класс 4).
Настоящая классификация соответствует Мерам безопасности
Программы биотехнологии Всемирной Организации
Здравоохранения (ВОЗ) и Европейской'Федерации Биотехнологии (EFB) [21]. При
этом используются в порядке возрастания четыре группы риска цля
работников и населения. Номер группы риска соответствует уровню
изоляции, т.е. мерам, безопасности и техническим устройствам. Эту
классификация не включает перечень микроорганизмов каждой группы
риска. Предполагается, что национальные специалисты сами
составляют собственный перечень внутри каждой группы риска в,
соответствии с местными условргами.
В России действует аналогичная классификация. Юдиаколну/'^-
рация групп патогенных микроорганизмов имеет обратный пёряд'--
Самые опасные патогенные микроорганизмы относятся к первой
группе. При этом классификация микроорганизмов ha груйпам
принята отдельно для бактерий, риккетсий, грибов^ простейших,
вирусов, хламидий и ядов биологического происхождения-. Бактерии и
вирусы подразд_еляттся на четыре группы. Риккетсищ щ-аЩдии
и яды биологического'проысхож:дешля имеют!! и Ш группы^ грибы-— [I, III
и IV, простейшие — Ни IV группы [26].
Таблица 17. ¦'
Соответствие фупп риска микроорганизмов по классификании EFB
и Госкомсанэп ид надзора РФ
Группы риска
EFB
1~
2
3
4
"
РФ
4
3
2
1
„__„:_^
2.
Для каждой группы риска приведены также примеры соЪт-
ветствутщт'их микрооргашомоз, заимствдванные из [24|»

Биотехнология и проблемы чистоты 499
Безопасные микроорганизмы
Микроорганизмы, которые обычно не вызывают заболеваний
человека. Подавляющее число микроорганизмов, используемых в
биотехнологии, относятся к этой группе.
Микроорганизмы низкой степени опасности (риска)
Микроорганизмы, которые могут вызывать заболевания
персонала, но не могут распространяться среди населения. В лабораториях
редко вызывают инфекции, существуют эффективная профилактика
и эффективные меры безопасности. К ним относятся:
• вирус гриппа;
• вирус везикулярного стоматита;
• возбудитель болезни Крейцфельда — Якоби.
Микроорганизмы средней (умеренной) степени опасности (риска)
Микроорганизмы, которые могут вызьгеать серьезные
заболевания людей и представляют серьезную опасность для персонала.
Существует риск распространенига микроорганизмов среди населении.
Однако существует эффективная профилактика или соответствующие
меры предосторожности. К этой группе относятся:
• Salmonella typhi;
• вирус гепатита В;
• Mycobacterium tuberculosis;
• Bacillus anthracis;
• Brucella spp;
• Francisella tularensis.
Микроорганизмы высокой степени опасности (риска)
Микроорганизмы, которые вызывают серьезные заболевания
людей и представляют больпхую опасность для персонала. Могут
с большой вероятностью распространяться среди населения. Не
существует эффективной профилактики или эффективных мер защиты.
Работа с этими микроорганизмами в больших количествах
маловероятна. К этой группе относятся:
• вирус Ласса;
• вирус Мачупо;
• вирусы Эбола и Марбург;
• вирус натуральной оспы;
• Yersinia pestis.
17.4.3 Правила безопасности работ с микроорганизмами
потенциального риска
Эти правила были сформулированы Европейской федерацией
биотехнологии (EFB) и получили наименование Надлежащей
микробиологической практики (Good Microbiological Techniques — GMT) [21].

500 Riqea .n
В основных своих положениях они cooTBeTCTB>TOT сложившейся Пр.!К-
тике работы с патогенными микроорганизмами, нашедшими iвое
отражение во множестве иуЬлшкншш. Материалы на эту тему можно
найти, в частности, в работе С. Г. Дроздова с соавторами Р§]! ^ти
правила распространяются на зашиту одновременно и nepcGviiina
и продукта. Заключаются они в следующем:
1) Персонал должен знать основы микробиологии. Недопустимо
распространение патогенных микроорганизмов, например,^ tfepe;j
контаминированные поверхности, руки или одежду. Все-сотрудники
должны осознавать риск культивирования патогенных
микроорганизмов для населения окружающей местности. Доступ в рабочие
помещения должен быть ограничен лицами, сознающими этот рйсй.*
2) Должен быть исключен контакт между материалами ^ши
инструментами на рабочих местах и ртом оператора. Не допускается
пипётированисч ртом, а тйкже прием пиши и питье.
3) Не допускаются на рабочих местах действия, котОрйе *1Сл ут
приводить к образованию аэрозолей; ыентрифз^гирование^ перейеши-
вание, наполнение флаконов или пробирок должны проводиться
в биологически безопасных боксах.
4) Инфицированные сточные воды должны помещаться й т^рмй-
тичные контейнеры, наружные поверхности которых перед пер?дд''1Сй
их для автоклавирования или сжигания должны дезинфицйррйлться.
5) Процессы тепловой или химической стерилизации до начала
применения должны' быть исследопаньг на йредмет дос;тижсния
летального действия,
6) Должно использоваться соответствуюшее оборудование.
7) Рабочие поверхности помешений и оборудования, а 'также
столы и руки должны дезинфицироваться после завершения «работы.
8) Рабочие поверхности помешений и оборудования, а» также
столы и руки должны дезинфицироваться после пролива (рассипа-
ния) инфекционного материала.
9) Должна быть разработана детальная инструкция по оказанию
первой помощи при авариях, очистке и дезинфекции. Должен буть
соответствующим образом об^'чен.и персонал.
17.4.4 Меры безоппсностм и"'* ироведевяи работ разяичь*-г>:
категорий йзол*г;"-и (f ;той-1~т~тт,т)
Как указывалось выше, каждой группе риска (от пери эй ю
четвертой) соответствует такая же категория изоляции (б..озаш:л« i'-
В соответствии с этим при проведении раЗот иринимаются C0"i-
ветст1^уюшие меры предосторожности (таблица 1-7,^).

Биотехнология и проблемы чистоты
501
Таблица 17.2
Меры предосторожности для каждой категории
изоляции (биозащиты)

Категория
изоляции
1
2
Меры предосторожности при проведении работ
Общие требования безопасности (ОТБ).
Цель: обеспечить гигиенические требования при
работе с безопасными микроорганизмами, не
требующими изоляции.
Предотвращение контаминации культуры или
продукта обеспечивается выполнением гигиенических
требований. Основные эксплуатационные требования
безопасности и гигиены опираются на следующие
принципы:
1. Разработка и внедрение конкретных правил
безопасности для персонала, и адекватный контроль за
их соблюдением.
2. Разработка соответствующих инструкций и
тренировка персонала с целью сохранения чистоты и
порядка на рабочих местах и обеспечение резерва
биологических, химических и физических агентов в минимально
необходимом для практических нужд количестве.
3. Создание средств и устройств для мытья рук,
а также защитной одежды.
4. Запрещение приема пищи, питья и курения на
рабочих местах.
Цель: минимизировать вьщеление микроорганизмов
низкого риска. Меры безопасности дополнительно к ОТБ:
— должна применяться Надлежащая
микробиологическая техника {Good Microbiological Techniques — GMT);
— полы, потолки и двери помещений должны легко
очищаться и дезинфицироваться перед очисткой;
— загрязненные промежуточные продукты и
принадлежности должны автоклавироваться и
дезинфицироваться перед очисткой;
— процессы, сопровождающиеся образованием
аэрозолей, должны проводиться в условиях изоляции
и под контролем;
— доступ в помещение должен быть ограничен.

502
Глава /7
Продолжение таблицы 17.2

Категория
изоляции
3
4
Меры предосторожности при проведении работ
Цель: предотвратить вьшеление микроорганизмов"
средней степени риска. Выделение л4икроорганизМои
средней степени риска из- первичного барьера должно
быть предотвращено при проведении обычных
операций. Применяются'эффективные меры по ликвидашЙ!
последствий аварий* В случае необходимости
используются эффективные медицинские меры. В дополнение
к условиям категория 2 необходимы следующие меры:
— в помещение допуекается только
подготовленный персонал. Если сущесягвуют соответствующ|1С
вакцины', персонал подвергается вакцинации;
— удаляемый из помещения воздух подлежит
очистке в НЕРА-фильтрах;
— сточные воды из помещения поднежат деконта-
минации-или- стермлизации;
— в помещении должен быть предусмотрен автовдгав;
— все операции с микроорганизмами сррднел
степени риска должны проводиться в герметичном
оборудовании или в биобезопасных боксах;
— персонал должен быть одет в защитную одежщ',
с застежками сзади;
— руии и предпяенья должны мьп-ься и дезинфицигю-
ваться регулярно^ Не допускается носить укрдшения..
Цель: предотвратить вьвделенйе -микроорганизл>0!5
высокой степени риска даже в случае утечки из
первичного барьера. "Это означает применение вторичного
Sapiipa, который, предотвращает утечку
микроорганизмов в-случае-разрушения первичного'барьера*'.
Меры предосторожности в дополнение к услов150М
категорий 3:
— не .допускаются посетители;
¦¦" — помешение^должнй быть по/шостью изолирова}!^,
-" должны бить предусмотрены помещения jb-n
полной смены одежды сустройстврм- воздушного, ад.юза
и яринудительньщ. приемом, душа;
— в помещении ^должЁэ поддерживаться
отрицательное давл?ние,-а "озд|гхо"«ды ддлжны быть защищены
двумя ступенями НЕРА фильтров;
— -все стоки.подлежат'стерилизации;
— ji пок«изении до]рфН\бьг1ът1редус1;аутрен автога

Биотехнология и проблемы чистоты
503
Окончание таблицы 17.2

Категория
изоляции
Меры предосторожности при проведении работ
Продолжение пункта 4
— материалы, содержащие микроорганизмы
высокой степени риска, должны быть надежно изолированы
от работников;
— для работы должна применяться защитная одежда
одноразового пользования.
*' Понятия первичного и вторичного барьеров раскрываются ниже.
17.4.5 Меры безопасности при проведении биотехнологических
операций
Меры безопасности, предпринимаемые при проведении
биотехнологических операций, подразделяются на процедуры и систему
физических барьеров, выполняющих функцию изоляции источников
биологической опасности:
• Процедуры:
— регулируются операционными инструкциями.
• Система барьеров:
— Первичный барьер. Изоляция операций и оборудования с целью
защиты от микроорганизмов различных rpjTin риска персонала и
помещения, в котором проводятся работы.
— Вторичный барьер. Широкий комплекс мер, применяемых к
помещению, обеспечивающих защиту смежных помещений и
окружающей среды от воздействия микроорганизмов различных групп риска.
Каждой категории изоляции (биозащшы) соответствуют те или
иные меры безопасности (таблица 17.3).

504
Глава
Таблица 17..?
Меры безопасности для каждой
категории изоляции (биозащиты) по EFB
Меры
безопасности
Категории изоляциг»
(группы риска)
1 2 3
j
Процедуры
Письменные инструкции и правила
Приемы безопасной работы
Правила профессиональной гигиены
Правила безопасности работ с
микроорганизмами потенциального риска (GMT)
Знаки биологической опасности
Ограничение доступа в помещение
Донесения об авариях и несчастных случаях
Медицинское освидетельствование
+
-
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
1-
^^
^
+
ф
+
*
^
Первичный барьер. Операции и оборудование
Работа с жизнеспособными
микроорганизмами должны проводиться в закрытых
системах {ЗС), которые минимизируют (м) или
предотвращают (и) вьшеление
культивируемых микроорганизмов
Очистка воздуха или газа, удаляемого из ЗС
Взятие проб из ЗС
Внесение добавок в ЗС, передача
культивируемых клеток
Удаление из ЗС материалов, продуктов и
жидкостей
Применение в ЗС герметичных вводов
перемешивающих устройств и датчиков
Контроль уровня пены в аппаратах для
культивирования клеток
-
-
-
-
-
-
м
м
м
м
м
м
м
и
п
п
п
п
п
п
т
п
п ' \
п
п ]
и
ь
Вторичный барьер. Помещения
Защитная одежда, с учетом категории риска
Умывальники для рук
Системы дезинфекции
Аварийное душирование помещений
Воздушные шлюзы и принудительное
душирование людей
Деконтаминация сточных вод
Поддержание разрежения (отрицательного
давления)
Применение ПЕРА фильтров в вентиляции
Сборники для разлитых жидкостей
Герметичные ограждающие конструкции
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
-
+
-
+
+
-
-h
+
ir
tR^
-f
4i
+-•:
-fi/S
+ .И

Биотехнология и проблемы чистоты 505
Обозначения:
• - не требуется;
• + требуется;
• м — минимизировать контаминацию воздуха, рабочих
поверхностей и персонала, которая не должна превышать
допустимый уровень, предусмотренный Правилами безопасности
работ с микроорганизмами потенциального риска {GMT) [20].
• и — предотвратить контаминацию воздуха, рабочих
поверхностей и персонала во время работы.
17.4.6 Технологические принципы обеспечения биологической
безопасности
Технологический принцип биологической безопасности
заключается в минимизации или предотвращении вьщеления
микроорганизмов в производственную (лабораторную) среду. Достижение
требуемого уровня безопасности базируется на определенной
нормативной величине риска и проведении необходимых расчетов
защитной эффективности инженерных систем. С этой целью весь
технологический процесс подлежит разделению на отдельные технологические
операции и технологические шаги. При этом выявляются, так
называемые, критические точки, в которых вероятность наступления
нежелательного события (отказ оборудованрш, ошибка оператора и т.п.),
влекущего за собой выход в производственную или окружающую среду
опасных микроорганизмов, велика. Этот прием в теории надежности
носит название анализа "дерева отказов", при котором, используют
статистические методы.
Так как всякий риск работы с микроорганизмами является
условным, то анализ риска требует определенного сценария
появления нежелательных последствий и оценки риска каждого шага.
Вероятный риск есть следствие следующих вероятных событий:
— вьщеления микроорганизмов за пределы аппарата, сосуда и т.п.;
— доведения их до восприимчивого объекта (организма) —
человека, животного, растения;
— возможности роста (размножения) в месте локализации;
— наступления вредного эффекта.
Пути вьщеления микроорганизмов из оборудования в рабочие
помещения и окружающую среду:
— вращающиеся валы перемешивающих устройств биореакторов;
— инокуляция среды;
— взятие проб;
— отходящие газы;
— аварии (утечки из оборудования, разрушение оборудования
и трубопроводов, падение стеклянной посуды с опасным
материалом, ошибки лаборантов, и т.п.).

506 ¦ ¦'-.-¦-¦'. ^ - ¦-...:. /^д^д У-,
При тшательиом отборе проб выделение аэрозолей опаспг);,-,
материала в рабочее помещение весьма незначительно, во всктсо.ч
случае, существенно ниже, чем в микробиологических лабораториях
за счет гагаетировани», открытых чашек с культурой и боя посуды.
Риск для окружающей среды определяется вероятности
следующих процессов:
— вьщеление биологического агента;
— попада'ше в соответствующую экологическую нишу;
— выживание и адаптация к условиям внешней среды;
— выживание в условиях недостатка питательного субстрата
и во время транспортирования;
— распределение по другим экологическим нишам.
При промышленном производстве микроорганизмов наи&лсе
опасным может- быть вьщеление биологического агента из
биореакторов, где концентрация биологического агента над поверхв'остью
культуры может достигать величины 10* микробньк частиц в 1 л;'. За
счет инерционного осуждения в трубопроводах и гравитадии
число выносимых с удаляемым воздухом микробных частиц (каждая
из которых может содержать несколько микробных клеток) в
конечном итоге составляет порядка сотен единиц в 1 ж-'. Дальнейшая судьба
микробных аэрозолей зависит от эффективности фильтров и
рассеивания в атмосфере, если через фильтр возможно прониканиеАюю-
гического агента.
Принципы физической изоляции потенциально опасньк areiiioH
ггредусмагрявают использованйге системы последовательнБжАрйеров.
Первичный барьер - это сосуд, аппарат или другое
технологическое (лабораторное) оборудование, непосредственно изёлируюшсе
биологический агент, находящийся в жиак;ои, пастообразном^ сухом
или аэрозольном состоянии. Перемещение биологического агента
от одного вида оборудования к другому согласно технолргйчйсхЬму
процессу должно осуществляться в, закрытой системе. Естрств^л-тно.
что к герметичности першлных барьеров должны предъявляться
наиболее' высокие требоМнйя.
Вторичтш барьер — это ломешения, конструкция, отршедений
которых, а также объемно-планировочные,-решения рассчитаны на
локализацию возможных вьщелений биологического агента и .„^i-
лущение выхода последних за-пределы соответствующих -помещен— \ -
Во вторичном барьере важная роль принадлежит вентиляции,,создг140-
шей направленное движение воздуха в сторону героятных, истонриков
выделения биологического агента путем создания дифференииапЕЬ-
ного депрессионного режима. Все технологические потоки,
содержащие биологические агенты, подвергаются деконтаминации путе-,т
фильтрации, трцловрго, ,химического, радиационного и другийи
Еидами юздействмя. 't'ennoBoM декортам ицации подвергавэтся сто^?-
ные водь1, загрязненные биологическим натентом.

Биотехнология и проблемы чистоты 507
Помещения обеспечиваются автоклавами и другими устройствами
для обезвреживания различных объектов, загрязненных
биологическим агентом, при передаче их из помещений, где ведутся работы
с биологическим агентом. Для деконтаминации помещений
используются системы подачи в них химических агентов — перекиси
водорода, хлорамина и др.
Для изоляции персонала в наиболее опасных помещениях
применяется защитная одежда в виде пневмокостюмов, в которые
подается фильтрованный воздух для дыхания и создания подпора.
Вход и выход персонала из рабочих помещений осуществляется
через пропускники, где персонал меняет одежду, надевает (снимает)
защитную одежду и в необходимых случаях пользуется
дезинфицирующим и гигиеническим дущем.
Все коммуникации, вводящие в рабочие помещения и
подводящие к технологическому оборудованию энергоносители (воду,
сжатый воздух, газы, вакуум и т.п.), оснащаются разделительными
устройствами, предотвращающими возможный выход биологического
агента за пределы помещений.
Надежность работы инженерных систем биологической
безопасности контролируется соответствующими системами
автоматического контроля и блокирующими устройствами.
Из изложенного ясно, что режимы технологических процессов
должны обеспечивать создание асептических условий и условий
безопасности для персонала и окружающей среды и по возможности
непрерывность технологических процессов. При этом необходимо
предусматривать очистку технологического воздуха, подаваемого
и удаляемого из оборудования, а также обработку сточных вод,
содержащих микроорганизмы, как правило, тепловыми методами.
Технологическое оборудование, коммуникации и арматура для
обеспечения безопасности и асептических условий должны быть
герметичными. Отбор проб из оборудования должен проводиться в
асептических условиях, исключающих выделение продукта в воздух
производственных помещений.
При невозможности герметизации отдельных операций или
процессов они должны, как правило, проводиться в боксах, камерах
или изолированньгх помещениях. Технологические процессы
получения готовых препаратов и их полупродуктов должны проводиться
в отдельных помещениях, объединенных, как правило, в
функциональные технологические блоки.
17.4.7 Объемно-планировочные и конструктивные решения
При разработке объемно-планировочных решений учитывается
необходимость обеспечения поточности производства с 1фатчай111ими
расстояниями между технологически связанными помещениями.

508
Глава
исключения пересечения людских и технологических продессон.
соблюдение санитарно-гигиенического режима при входе и выходе
персонала. Производственные помещения объединяются
в-функциональные технологические блоки со своими санитарно-бытоа1>1ми
пэгещениями.
Санйтарно-бытовые помещения оборудуются воздушными
шлюза^ти, создающими условия разделения помещений с различной
степенью биологической опасности и чистоты. Помимо таки^ й^ю-
зов в санйтпрно-бытовых помещениях предусматриваются гардеробы
уличной, домашней и переходной одежды, а также гардер|>бы
защитной и специальной одежды, помещения для раздачи чистой
одежды и белья, хранения использованной- одежды^ душевые; и
помещения для обезвреживания использованной защитной-одежды.
Схемы санитарных пропускников при работе-с микроорганизмами
группы риска 1, 2, 3, 4 представлены на рис. 17.10, 17Л1.
•:^\--Г::гУ'^<:
ш
шшллшлл
[-¦¦¦
¦ц%
\ Г[ Т'П" ]
—-^ 1 \
; --^?:'л^;^-1.- -
1,5,7,9,10,12 — тамбур; 2,13 — санитарный узел; 3 — помешение раз„ачи cneujajibnod
одежды; 4 — гардероб уличной одежды; б — гардероб уличной одежды^ 8 — п6мешс:л;с
средств индивидуальной защиты; 1Г-санитарный;луш; 14,15-^ помещение дляЛбс^-
за|эиживания использованной специальной и,защитной од_;жды; 16 — ка /.расушкн.
Рис, 17.10' Схема санитарного пропускника-;при работе
с-микроорганизмами группы риска 1, 2 'ЁРВ'клас^яж 12

/
(3J
K>
(KJ
^ "^
—
®
t,...X,i,..l....J—1 1
о
/ ©
1
O)
©
/
0/
I
1
\ d
—
L 1
0
i)
^ ©
—^ Ы Ы
I
©
©
\
1 1
©
- \
1 1 1 ^
\ ©
\
iyy
О
©
©\
^^
©
©
©
1^
i
I
i
I
e
i
i
г
1,3,7,9,11,12,15,17 — тамбур; 2 - гардероб переходной одежды; 4 - помещение раздачи специальной одежды; 5 - гардероб специальной
одежды; 6 - гардероб защитной одежды; 8,21 - камера проверки средств индивидуальной защиты; 10 - воздушный шлюз; 13 -
химический душ; 14 - помещение снятия защитной одежды; 16 - санитарный душ; 18 - сбор и накопление средств индивидуальной
защиты; 19 - помещение для обеззараживания использованной специальной и защитной одежды; 20 - камера сушки; 22 -
помещение ремонта средств индивидуальной защиты; 23 — санитарный узел
Рис. 17.11 Схема санитарного пропускника при работе с микроорганизмами группы риска 3, 4 EFB классы 3,4
^
VO

510 Глава 17
Строительные элементы внутри помещений имеют гладкую
поверхность, сопр5гжения имеют закругленную форму. Проходы
коммуникаций через строительные конструкции герметично
заделываются. Поверхность ограждающих конструкций покрывается
химически стойкими покрытиями, выдерживающими обработку
дезинфицирующими растворами.
17.4.8 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха
Устройство систем отопления, вентиляции и
кондиционирования воздуха в целом соответствует тому, как это практикуется для
чистых помещений. Необходимо только отметить некоторые важные
отличия, обусловленные сочетанием требований безопасности и
чистоты. В тех случаях, когда ведется работа с опасными
микроорганизмами с условием обеспечения асептики, т.е. исключения попадания
в чистые культуры исследуемых микроорганизмов посторонней
микрофлоры, тогда в указанных помещениях поддерживается
положительное давление (подпор), а в окружающих помещениях —
отрицательное давление (разрежение). При этом как приточный, так
и удаляемый воздух проходит очистку в НЕРА фильтрах. В вытяжных
системах, как правило, в целях безопасности применяется
двухступенчатая очистка воздуха.
17.4.9 Системы обработки сточных вод
Бытовые и производственные сточные воды, содержащие
микроорганизмы, подвергаются тепловой обработке в установках
непрерывного или циклического действия. Перед сбросом в наружные сети
они должны охлаждаться в теплообменниках до температуры 40 °С.
Стоки могут обезвреживаться холодным способом на установках
микрофильтрации. В этом случае необходимо принимать меры по
последующей обработке самих микрофильтрационных установок.
Режимы тепловой обработки (стерилизации) сточных вод
выбираются в зависимости от термической устойчивости
микроорганизмов, но, как правило, выбираются с запасом в расчете на
максимально устойчивые виды споровых микроорганизмов, в
частности, споры Вас. stearotheimophilus. Принципиальные схемы систем
тепловой стерилизации сточных вод приведены на рис. 17.12.

и
3
„ Я
¦а 3*
я и
:: у.
Пар 0,3 МЯа
-IXJ-=±-
0,6 МПа
Пар
ПвП
ixj-
Оборотная вода
Н>^ 5
ii ^
1 ЧХЬ*^
Оборотная вода
В канализацию
7ТЧ
щз
1 - сборник стоков, 2 - насос, 3 - нагреватель, 4 - выдерживатель, 5 - теплообменник
Рис. 17.12 Схема обработки стоков
1
1
§
о
S
i
1
г
^

512 ГлавдЩ
¦;_ ••. Литератора к главе 17 ' " ¦ '
1. Мишунин и. Ф., Шевченко М. И. Современное состояние и ф^к-^
торы развит;1Я биотехнологинеских процессов, — "Биохи.^^^,,
животных и чело^^ека", 1987, в, 11, с. 3-13.
2. Грачева И. М., Кривова А. Ю. Технология ферментных пресаратоз^
М., "Элевар", 2000, 512 с.
3. Бекер М. Е.,,Лиепиш>ш Г. К., Райпулис Е. П, Биотехнология —
Агропромиздат, 1990, с. 334,
4. Аиба Ш., Хемфри А,, Миллит Н, Биохимическая тёхнолопш
и аппаратура — М,, "Пищевая промышленность", 1975, с. 287.
5. Хиггинс И. и др. (ред,) Биотехнология: принципы и примененттг' —
М., "Мир", 1988, с. 480.
6. Гапонов К, П, Процессы и аппараты микробиологических
производств — М., "Легкая и пищевая промышленность", 1981, с, 24U.
7. Tubito Р. J., Latham Т. L. Contamination control facilities for the
biotechnology liMJustry — В книге "Cleanroom desigfl", Ed. W^i WFiylc.
John Wiley and Sons Ltd, 1999.
8. Deindoerfer F. N.^ Humphrey A. E, Analytical method for calculating
heat sterilization times — "Appl. Microbiol"» 1959, v. 7, p. 256-264.
9. Richards T. Rapid calculations for heat sterilizations -^ "Brit. СЕет.
Engng", 1965, V. 10, p. 166-169,
10. Матвеев B. E., Вадимов В. М,, Воробьев A. A. Научные основьГпо-
лучения чистых культур микроорганизмов в технологии вакд;н' ~
М., "Медицина", 1980', с. 256.
11. Матвеев В. Е. Основы асептики в технологии чистых
микробиологических препаратов -^ М., "Легкая и пищевая промышленность",
1981, с. 312.
12. Плессер Л. М, Разработка расчетных и экспериментальных ^„J.щ'^oв
с5еспечения асептических условий процесса ферментации,—'М-•
"Дисс, канд. РХТУ им. Д. И, Менделеева", 2002.
13. Вк-зстур У. Э,, Шмите И. А,, Жилегич А. В. Биотехнолэги";
биологические агенты, технология, аппаратура — Рига, "Зиратке",
1987, с. 263.
14. Виестур У. Э., Кристапсонс М. М., Былинкина Е. С. Культики-
рование микроорганизмов — М., "Пишевая промышленность".
1980, с. 232.

Биотехнология и проблемы чистоты 513
15. Ritterhaus Е. Grosstechnische Fermentation von planzUchen Zellkultu-
ren - "BioEngineering", 1989, v. 15, n 14, p. 4.
16. Уефоойе R. et al. Plant ceU biotechnology for the production of secondary
metabolites - "Pure and Appl. Chem.", 1994, v. 66, n 10/11,
p. 2307-2310.
17. Разработка и изготовление опытных образцов ферментационного
комплекса для региональных цехов и ЦЗЛ заводов —М., "Тезисы
ежегодного семинара-презентации: "Биотехнологии-200Г', Пущино
25-27 сент. 2001 г.", 2001, с. 146-147.
18. ЕС Guide to Good Manufacturing Practice for Medicinal Products
and Active Pharmaceutical Ingredients/comp. and ed. by Gert Auteiiiofif—
Fourth rev. ed. Editio Cantor Verl., 2002.
19. Л. C. Джиндоян, A. Я. Найденов. Принципы обоснования
биологической безопасности при работе с патогенными
микроорганизмами — "Гигиена и санитария", № 5-6, 1992, с. 57-59.
20. CEN ТС/233 Risk assessment. Risk Analysis/Different standards or
guidelines available.
21. CEN ISO STANDARD. English version. Cleanroom technology -
Biocontamination control — Part 1: Basic principles and determination
of critical control points in zones at risk.
22. Frommer et al. Safety biotechnology. Applied Microbiology and
Biotechnology, 1989, 30, № 6, p. 541- 552.
23. Collins C. N., Lyne P. M. "Safety in Microbiology" — Microbiological
Methods. " Butleworths", 1985, p. 1-9.
24. The Categorisation of Pathogens According to Hazard and categories
of contanment. The Advisory Committee on Dangerous Pathogens,
September 1984.
25. C. Г. Дроздов, H. C. Гарин. Л. С. Джиндоян и др. Основы техники
безопасности в микробиологических и вирусологических
лабораториях — М., Медицина, 1987, с. 256.
26. Безопасность работы с микроорганизмами I — II групп патоген-
ности. Санитарные правила СП 1.2.011-94. Госкомсанэпиднадзор
России - М., 1994, с. 152.
27. Джарымасов С. А. и др. Методы получения и оценка качества воды
для клеточных культур, используемых в микробиологическом
производстве. Обзор - ВНИИСЭКТИ, М., 1986, с. 47.
28. Ю. Г. Фролов. Курс коллоидной химии - М., "Химия", 1982, с. 400.

514
¦ ¦-' '¦ Глава 18
¦•I СТАНДАРТЫ; 1Ю::ЧИСТЫМ ЙвМЕЩЕНИЯМ
J. & -Ффётпов, АСИНК&М
: '';' ¦ 18^1'Шр1ме ставдарты ПО чш1с™м'помещениям
В 1963 г. в США ^ыл принят Федеральный стандарт — Fed. -^Ш.
209, который положж! основу кл|1ссифц1кации чистьк помешейй.
Стандарт прошел долгий оуть развития и несколько раз переиздаи^ад-
ся. Измененная версия стандарта 209А вышла в 1966 г., затем 2093 -^
в 1973 г., 209С - в 1987 г., 209D - в 1988 г., 209Е - в 1992 г. Класск.
фикация чистых помещений по этому стандарту продолжает исподь--
зоваться до настоящего времени.
Стандарт 209 (кроме последней версии 209Е) бьш оострое» на
основе анстешской системы единиц измерения, т.е. предусматривался
счет частиц в 1 фут-' воздуха (таблица 18,1).
Таблица lihi
i^.•S.
Классификация чистых помещений согласно
Федеральному стандарту США 209D
Класс
чистоты
' 1
riljFj
L_J0(L_
Овдо,
мобоо,
[|COOW_j
Максимально допустимые концентрации частиц в 1 фут^ воздуха
с размерами, равными и большими следующих значений, алит
0,1
35
350
-
-
-
-
¦0,2
7,5
75
750
-
~
-
0,3
3
30
300
.
-
- , ,
0,5
I
10
100
1000
10000 ,
1С""00
5,0
-
-
-•
-7 ^"^'^^
,70 ,
^ 7еэ 1
Это удобная и легко запоминаемая классификация. Например,
класс 100 означает, что в i фущ' воздуха может находиться не более
100 частиц с размерами > 0,5 мкш.
Стандарт 209Е (Federal: Standard Airborne Particulate Cleanliness Classt,s
Fed, Sid. 209E, September 11, 1992) существекчо отличался от своих гредп
шественников. Нгряду с ангаийской «системой бтши ввелены обозначен
ния в метрической систе^'з (СИ), в ><¦* (таблица 18*2),

Стандарты по чистым помещениям
515
Таблица 18.2
Ютассификация чистых помещений согласно
Федеральному стандарту США 209Е (система СИ)
Класс
чистоты
Ml
М1,5
М2
М2,5
МЗ
М3,5
М4
М4,5
М5
М5.5
Мб
М6,5
М7
Максимально допустимые концентрации частиц в 1 л*-' воздуха
с размерами, равными и большими следующих значений, мкм
0,1
350
1240
3500
12400
35000
-
-
-
-
-
-
-
-
0,2
75,7
265
757
2650
7570
26500
75700
-
-
-
-
-
-
0,3
30,9
106
309
1060
3090
10600
30900
-
-
-
-
-
-
0,5
10,0
35,3
100
353
1000
3530
10000
35300
100000
353000
1000000
3530000
10000000
5,0
-
-
-
-
-
-
-
247
618
2470
6180
24700
61800
Помимо перехода на метрическую систему в этом стандарте были
введены метод определения концентраций ультрамелких частиц
и метод последовательного отбора проб, которые вошли в
последующий стандарт ИСО 14644-1 (ГОСТ ИСО 14644-1).
В 1973 г. стандартом 209В было установлено требование к скорости
однонаправленного (ламинарного) потока воздуха — 90 фут/мин
±20%, что соответствует 0,45 м/с ±20%. Интересно отметить, что это
требование уже не было включено в стандарт 209С (1987), и перестало
быть обязательным в США, как не соответствовавшее возросшему
уровню развития техники. Тем не менее, это значение вошло в ряд
руководств, в том числе в Правила GMP ЕС, и до сих пор в мире
является ведущей нормой для этого важного параметра.
В настоящее время многие фирмы еще используют обозначения
классов чистоты по стандарту 209 в метрической и в английской
системах единиц.
В ноябре 2001 г. Федеральный стандарт 209 Е был отменен. Ему
на смену пришел стандарт ИСО 14644-1.
Стандарты на чистоту воздуха разрабатывались и в других
странах. Официально ряд стран ввел свои системы обозначения классов
чистоты. Несмотря на это, промышленность работала по
общепризнанному стандарту 209.

5l? Глава: 18
В России до 1995 г. дегствовало несколько отраслевых станда{»тЪв
по классификации чистоты воздуха в чистых помещениях, не связ^.;;-
ных между собой. Это явилось следствием обособленности отдельлих
отраслей и в открытой -'Экономике оказатось неудобным. С целью jh^i-
фикации обозначений кяассов чистоты, методов испытаний и т«-,^С ^-
ваний к чистым помещениям АСИНКОМ был разработан ГОСТ
Р 50766-95 "Помещения чистые. Классификация. Методы аттестации.
Основные требования". Классификация чистых помещений поэтому
стандарту соответствовала проекту стандарта ИСО 14644-К находгт-
шегося в то время в стадии разработки.
ГОСТ Р 50766-95 содержал также требования к проектировп'т-то
чистых помещений и инженерных .систем, выбору конструктпгй
и материалов, методам испытаний чистых помещений. On 5м i
принят в to период, когда отечественная фармацевтическая и
медицинская промышленность начата осваивать Правила GMFm технику
чистых помещений и многие организации приступили.^ к.
проектированию, строительству, аттестации и эксплуатации чидтшх Щ1.и~
шений. Стандарт, несомненно, оказал существенное влидцие на
внедрение технологии чистоты. В настояшее время ему на .CMCity
пришел комплекс стандартов ИСО "Чистые помещения и связанние
с ними контролируемые среды" (см. 18.4).
'•л=,- ^ \ ¦¦¦¦-' .
¦,¦;-.. ¦ ,- =..¦• .'-у 18.2Ста№!Щргы-.о§1Щс«,иижеиеров
' Наряду с основополагающими стандартами по ютассификпиии
чистых помещений и методами их испытаний существует множество
стандартов по отдельным вопросам. Например, Институтом пауки
и технологии окружающей среды {Institute of Environmental Sciences
and Technology — lESt) GlilX, разработан комгмекс flOKyMeHT.j3
рекомендательного xapaKtepa no- чистым номешениям (таблица 18.3),
Несмотря на то, что эти документы носят рекомендательный
характер и разработаны обшественной организацией — lEST, они
признаны во' всем мире и являются основой практической .работы.
Комплекс стандартов по технике чистых помещений разраб*>'!.п1
Союзом немейких'инженеров — VDl (Verein Deutscher Mgenieuiih
таблица 18,4.
Детальные и полезные для практики стандгргы разработачй такке
в Австралии, Великобритании, Нидерландах, Швеции, -Японии.

Стандарты по чистым помещениям
517
Таблица 18.3
Рекомендательные документы по чистым помещениям IEST США
Номер
IEST-RP-
СС001.3
IEST-RP-
СС002.2
IEST-RP-
СС003.2
IEST-RP-
СС004.2
IEST-RP-
СС005.3
IEST-RP-
СС006.2
IEST-RP-
СС007.1
IEST-RP-
СС08-84
IEST-RP-
СС009.2
IEST-RD-
СС011.2
IEST-RP-
СС012.1
IEST-RP-
СС013-86-Т
IEST-RP-
СС015-87-Т
Название документа
НЕРА and ULPA filters,
20 pages, 1993
Unidirectional flow clean-air
devices, 32 pages, 1999
Garment system considerations
in cleanrooms and other
controlled environments,
32 pages, 1993
Evaluating wiping materials
used in cleanrooms and other
controlled Environments,
16 pages, 1992
Gloves and finger cots used
in Cleanrooms and other
controlled environments,
16 pages, 2003
Testing cleanrooms,
32 pages, 1997
Testing ULPA filters,
32 pages, 1992
Gas-phase absorber cells,
8 pages, 1984
Compendium of standards,
practices, methods, and similar
documents relating to
contamination control
A glossary of terms and
definitions relating to contamination
control, 32 pages, 1995
Consideration on cleanroom
design, 44 pages, 1998
Equipment calibration or
validation procedures,
8 pages, 1986
Cleanroom production
and support equipment,
8 pages, 1986
HEPA и ULPA фильтры,
20 с, 1993
Установки с
однонаправленным потоком чистого воздуха,
32 с, 1999
Комплекты одежды для
чистых помещений и других
контролируемых сред,
32 с, 1993
Оценка' протирочных
материалов для чистых
помещений и других
контролируемых сред,
16 с, 1992
Перчатки и напальчники для
чистых помещений и других
контролируемых сред,
16 с, 2003
Испытания чистых
помещений, 32 с, 1997
Испытания ULPA фильтров,
32 с,1992
Газовые абсорбционные
фильтры, 8 с, 1984
Перечень стандартов,
рекомендаций, методов
и других документов по
контролю загрязнений.
Словарь терминов
и определений по контролю
загрязнений, 32 с, 1995
Рекомендации по
проектированию чистых
помещений, 44 с, 1998
Калибровка оборудования
и методы аттестации,
8 с,1986
Производственное и
вспомогательное оборудование в
чистых помещениях, 8 с, 1986

518
Глава 18
Окончание таблицы 18.3
Номер
IEST-RP-
СС016.2
IEST-RP-
СС018.3
IEST-RP-
СС020.12
IEST-RP-
СС021.1
IEST-RP-
СС022.1
IEST-RP-
СС023.1
IEST-RP-
СС024.1
IEST-RP-
СС026.1
IEST-RP-
СС027.1
IEST-RP-
СС028.1
IEST-RP-
СС029.1
IEST-RP-
СС031.1
IEST-RD-
СС033.1
IEST-RP-
СС034.1
IEST-STD-
CC1246D
Название докумевта
The rate of deposition of
nonvolatile residue in
cleanrooms, 20 pages, 2002
Cleanroom housekeeping —
operation and monitoring
procedures, 24 pages, 2002
Substrates and Forms for
documentation in Cleanrooms,
12 pages, 1996
Testing. HEPA and ULPA filter
media, 28 pages, 1995
Electrostatic chaige in
cleanrooms and other
controlled environments,
32 pages, 1992
Microoi^ganisms in cleanrooms,
24 pages, 1993
Measuring and reporting
vibration in microelectronic
facilities, 20 pages, 1994
Cleanroom operations,
24 pages, 1995
Personnel practices and
procedures in cleanrooms and
controlled environments,
21 pages, 1999
Minienvironments,
28 pages, 2002
Automotive paint spray
applications, 44 pages 1999
Method for characterizing
outgassing oi^ganic compounds
from cleanroom materials and
components, 12 pages, 2003
Building code reference
handbook: a guide to alternative
code compliance issues in the
semiconductor industry,
97 pages, 1998
HEPA and ULPA filter leak
test, 36 pages, 1999
Product cleanliness levels and
contamination control program,
20 pages, 2002
Интенсивность осаждения
нелетучих соединений в
чистых помещениях, 20 с, 2002
Уборка чистых помещений
и методы контроля,
24 с, 2002
Формы документов для
чистых помещений,
12 с, 1996
Испытание фильтрующих
материалов для НЕРА и ULPA
фильтров, 28 с, 1995
Электростатический заряд
в чистых помещениях
и других контролируемых
средах, 32 с,1992
Микроорганизмы в чистых
помещениях, 24 с, 1993
Измерения и регистрация
вибрации в
микроэлектронике, 20 с, 1994
Эксплуатация чистых
помещений, 24 с, 1995
Персонал в чистых
помещениях и контролируемых
средах (обучение и требования
кработе), 21 с, 1999
Миниокружения, 28 с, 2002
Применение (технологии
чистоты) при окраске
автомобилей методом распыления,
44 с,1999
Метод оценки вьщеления
органических соединений
в газовой форме материалами
и компонентами,
применяемыми в чистых помещениях,
12 с, 2003
Справочник по строительству:
руководство по применению
специфических норм в
полупроводниковой
промышленности, 97 с,1998
Испытание НЕРА и ULPA
фильтров на утечку, с. 36, 1999
Требования к чистоте
продукции и программа контроля
загрязнений, с. 20, 2002

Стандарты по чистым помещениям
519
Таблица 18.4
Стандарты VDI2083 Reinraumtechnik —
Техника чистых помещений, Германия, в 11 частях
№
части
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Название др|^мента
Grundlagen, Definicionen imd
Festlegung der Reiheitsklassen
der Luft
Bau, Betrieb und Instandhaltung
Messtechnik in der Raumluft
Oberflachenreinheit
Termische Behaglichkeit
Personal am Reinen Arbeitsplatz
Reinheit in Prozessmedien
Reinraumtauglichkeit von
Fetigungseinrichtungen
Qualitat, Erzeugung und
Verteilung von Reinstwasser
Reinstmedien-
Versorgungssysteme
Qulitatssicherung
Основные понятия,
определения и требования
к классам чистоты воздуха
Строительство, эксплуатация
и техническое обслуживание
Методы контроля чистого
воздуха
Чистота поверхностей
Тепловой комфорт
Персонал на чистом рабочем
месте
Чистота технологических сред
Требования к технологическому
оборудованию в чистых
помещениях
Качество, производство
и распределение воды высокой
степени очистки
Системы снабжения чистыми
средами
Обеспечение качества
К началу 90-х годов в разных странах мира действовали десятки
стандартов, порой противоречивших друг другу. В России было
принято несколько отраслевых стандартов с различной классификацией
чистых помещений. Между тем, производство комплектующих,
оборудования, материалов и пр. для чистых помещений носит
международный характер с высокоразвитой кооперацией.
Это потребовало создания единого международного комплекса
стандартов, пользуясь которым заказчики и поставщики чистых
помещений могли бы исходить из одних и тех же критериев при
заказе, проектировании, комплектации, аттестации и эксплуатации
чистых помещений.
Таким комплексом стандартов стали стандарты ИСО.

520 ' ' ¦ ' " ¦ "^ ' '¦ ¦¦ -i---- ¦ DidMJ^
.... 18.3 Вщды стандартов
В настоящее время существуют следующие виды стандартов:
Междушац^одные стандарты:
'¦ ='." ^ Стандарты ИСО (ИСО — Международная организация по.стан-
! . яартизации, ISO — International Standardization Organizatiotiy
» Стандарты CEN~ стандарты EC (Европейского Союза), ?ЕН~
Comite Еигврёеп de Normalisation
; ¦ <• Специапизированные стандарты, например, стандарты МЗК —
', Международной электротехнинеской комиссии НЕС ^
International Electrotechnical Commission)
-. Межгосударствштые стандарты СИГ
]. -ГОСТ • ¦, . .¦ : :¦ ¦
«• гост ИСО (стандарты, принятые прямым введением
соответствующих стандартов ИСО)
Шйшиоиадьпые стамдарты России
-гостр ¦' '¦¦¦"'
» ГОСТ Р ИСО (стандарты, принятые прямым введением -ссот-
ветствующих стандартов ИСО)
С принятием в конце 2002 г. Федерального закона Рассийскрй
Федерации № 184-ФЗ' "О техническом регулировании" введен новый
вид обязательных нормативных документов — технические регламенты.
Важно, чтобы стандарты разных уровней соответствовалйлДруг
другу, и в системе стандартизации не было противоречий.,
, .": : ШЛ'С-ттт&щшЩСОгПвчмешймщтещтштш
• ' В 1993 г. по инициативе Международной конфедерании обгдесв
по контролю микрозагрязнений *- International Confederation oj
Contamination Control Societies (ICCCS), был срздан международный
технический комитет ИСОДК,209 "Чистые помещения, и с^язьинне
с ними контролируемые-среды". Руководстю этим комитетом
находится в США.
В настоящее врекя в состав койитета ИСО ТК/209 входит воосгь
рабочих групп, которые ведут разработку стандартов. Намечено
создание рабочих групп по чистоте поверхностей и оде::ще для чг-стт.гх
помещений. В состав рабочих групп входят ведущие специалисты
разных стран. Благодаря этому, стандарты ИСО находятся на о:рглнем
крае научно^-технического професса и обобщают апробированные на
практике решения. Проекты стандартов проходят тщательную
экспертизу и иногда перерабатываются полностью. От постансзки зг^дг?-
чи до выхода стацдарта ИСО-йроходит г1риие.рло пять лет.

Стандарты по чистым помещениям 521
Техническим комитетом ИСО/ТК 209 разработаны и
разрабатываются следующие стандарты:
• ISO ] 4644-1 Cleanrooms and associated controlled environments —
Part 1: Classification of air cleanliness - ГОСТ ИСО 14644-1
Чистые помещения и связанные с ними контролируемые
среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха.
• ISO 14644-2 Cleanrooms and associated controlled environments —
Part 2: Specifications for testing and monitoring to prove continued
compliance with ISO 14644-1 - ГОСТ P ИСО 14644-2 Чистые
помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 2.
Требования к контролю и мониторингу для подтверждения
постоянного соответствия ГОСТ Р ИСО 14644-1.
• ISO/DIS 14644-3 Cleanrooms and associated controlled
environments — Part 3: Metrology and test methods — Проект стандарта
ИСО 14644-3 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 3. Методы контроля.
• ISO 14644-4 Cleanrooms and associated controlled environments —
Part 4: Design, construction and start-up - ГОСТ P ИСО 14644-4
Чистые помещения и связанные с ними контролируемые
среды. Часть 4. Проектирование, строительство и ввод в
эксплуатацию.
• ISO 14644-5 Cleanrooms and associated controlled environments -
Part 5: Operation — Проект стандарта ИСО 14644-5 Чистые
помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 5.
Эксплуатация.
•ISO/CD 14644-6 Cleanrooms and associated controlled
environments — Part 6: Terms and definitions - Проект стандарта
ИСО 14644-6 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 6. Термины и определения.
• ISO/FDIS 14644-7 Cleanrooms and associated controlled
environments — Part 7: Separative devices (clean air hoods, gloveboxes,
isolators and minienvironments) — ИСО 14644-7 Чистые
помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 7.
Изолирующие установки (укрытия с чистым воздухом, боксы
перчаточные, изоляторы и миниокружения).
• ISO/CD 14644-8 Cleanrooms and associated controlled
environments — Part 8: Classification of airborne molecular contamination —

522 Dic^ -л ¦; f
Проект стандарта ИСО 14644-8 Чистые помещения и связау-
ные с ними контролируемые среды. Часть 8. Классификауия
молекулярных загрязнений в воздухе.
•ISO 14698-1 Cleanrooms and associated controlled
environments — Biocontamiiiation control — Part I: General principles»axiil
metfiods — Стандарт ИСО 14698-1 Чистые помещения и
связанные с ними контролируемые среды. Контроль биозагрязненкй.
Часть L Общие принципы и методьь
• 1SO/FD1S 14698-2 Cleanrooms and associated controlled
environments — Biocontamination coHtrol ~ Part 2: Evaluation gnd
interpretation of biocontamination data ~ Проект стандарта,ЙСО
14698-2 Чистые помещения и свйзанные с ними
контролируемые среды. Контроль биозагрязнений. Часть 2. Анализ данньк о
биазагрязнениях,
•ISO/DIS 14698-3 ,Cleanrooms and associated controlled envtiion-
ments — Biocontamination control — Part 3: Methodology of
measuring tlie efficiency' of processes of cleaning and (or) disirifection 'of
inert surfaces bearing biocontaminated wet sofflng or biofflms (Tedi-
nicai report) — Проект стандарта ИСО 14698-3 Чистые помещения
и связанные с ними контролируемые среды. Контроль
биозагрязнений. Часть 3. Методы определения эффективности процессов
очистки и/или дезинфекции инертных поверхностей,
содержащих влажные загрязнения и биопленки (технический отчет).
Стандарт ИСО 14644-1 принят как междуйарбдньгй стандгрт
СНГ - ГОСТ ИСО 14644-1. Стандарты ИСО 14644-2 и 14644-4 np-f-
няты в России как ГОСТ Р ИСО 14644-2 и ГОС^Т Р ИСО 14644-4.
Работа по введению в России остальных стандартов рудет орггнизо-
вана по мере их принятия в ИСО. В России разработкой стандартов в
области технологии чистоты .занимается технический комитет ТК. 1,84
"Обеспечение промышленной чистоты" Госстандарта России.
Состояние с разработкой стандартов техническим комт-етом ЙСО
ТЬС/209 показано^втаблице 1815. _.,_,,.-, ^, .:.-:-::;;лс^^'и;:';1.ы.-^;л^>

Стандарты по чистым помещениям
523
Таблица 18.5
Стандарты ИСО по чистым помещениям
Рабочая
группа
WG1
WG1
WG2
WG2
WG3
WG4
WG5
WG6
WG7
WG8
Стандарты
ИСО
ИСО 14644-1 «Чистые помещения и
связанные с ними контролируемые
среды. Часть 1. Классифшощия
чистоты воздуха»
ИСО 14644-2 «Чистые помещения
и связанные с ними контрол. среды.
Часть 2. Требования к контролю и мо-
ниторшпу для обоснования непре-
рьшвого соответствия ИСО 14644-1»
ИСО 14698-1 «Чистые помещения
и связанные с ними контрол. среды.
Контроль биозагрязнений. Часть 1.
Общие принципы и методы»
ИСО 14698-2 «Чистые помещения
и связанные с ними контрол. среды.
Контроль биозагрязнений. Часть 2.
Анализ данных о бнозагрязнениях»
ИСО 14644-3 «Чистые помещения
и связанные с ними контрол. среды.
Часть 3. Методы контроля»
ИСО 14644-4 «Чистые помещения
и связанные с ними контрол. среды.
Часть 4. Проектирование,
строительство и ввод в эксплуатацию»
ИСО 14644-5 «Чистые помещения
и связанные с ними контрол. среды.
Часть 5. Экспдуатация»
ИСО 14644-6 «Чистые помещения
и связанные с ними контрол. среды.
Часть 6. Термины и определения»
ИСО 14644-7 «Чистые помещения
и связанные с ними контролируемые
среды. Часть 7. Изолирующие
установки (укрытия с чистым воздухом,
боксы перчаточные, изоляторы н ми-
ниокружения)»
ИСО 14644-8 «Чистые помещения
и связанные с ними контролируемые
среды. Часть 8. Классификация
молекулярных загрязнений в воздухе»
Стадия

разработки
Принят
Принят
Принят
Принят
DIS
Принят
FDIS
CD
FDIS
CD
Год
принятия
стандарта
1999
2000
2003
2003
2004

(ожидается)
2001
2003

(ожидается)
2005

(ожидается)
2004

(ожидается)
2005

(ожидается)

Примечания
Работа
по
пересмотру —
с 2004 г.
Работа
по
пересмотру —
с 2005 г.
Работа
по
пересмотру —
с 2006 г.
CD — Committee Draft — проект стандарта, рассматриваемый
техническим комитетом.
DIS — Draft International Standard — проект международного стандарта.
FDIS — Final Draft International Standard — окончательный проект
международного стандарта.

524
ПОДГОТОВКА ВОДЫ ';-. •- - ••
А. А, Пантелеев, ЗАО -ИПК "Медиана-^Филы0'\
А. Е. 'Пршходыт^ ММА им. И:М. Сеченова,
А. Е. Федотов, АСИНКВМ
Многие технологические прсщессы в электронной, химической,
фармацевтической и других отраслях промышленности используют
воду с высокой степенью чистоты. Наиболее жесткие требования
предъявляются в микроэлектронике, где необходима ультрачистая вода
с сопротивлением более 18 МОм - см. Высокая чистота воды и осо^^
технология ее полз^чения нужны в производстве лекарственных ерёдсга'
{вода для инъекций и вода очищенная).
Несмотря, на различие в «областях применения чистой: воды,
методы ее подготовки 'построены на одних и тех же приийшпях.
Эти принципы рассмотрены на примере получения воды для
фармацевтических целей.
^' --• •••^ ¦ : l9v-l Вода для¦фармащежшчесмих щелей
Вода для фармацевтических целей относится к ключев1л\1
элементам, обеспечивающим безопасность лекарственных средстш
Ее качество регламентируется Фармакопейными статьями (Ф€),
включенными в Государственную Фармакопею: ФС 42- МШ-УР'Ъом
очищенная" и ФС 42-2620-97 "Вода для инъекций".
Вода очищеииая используется- для:
— изготовления неинъекционных лекарственных средств;,
— получения пара;
— санитарной обработки;
i — мытья посуды (за-исключением\финишного ополаскивания);
'; — в лабораторной практике и др.,
В производстве при получении воды для инъекций вода очишел-
ная является исходной.
'Согласно-ФС 42-2619-97 воду очищенную можно получить
дистилляцией, ионным обменом,-обратным -осмосом, комбинацией
этих методов, или другим йпособок.
Вода очищенная должна отвечать требованиям по ионной,
органической, химической и микробиологической-чистрте.

Подготовка воды 525
Вода для инъекций используется для приготовления стерильных
лекарственных средств и финишного ополаскивания материалов
упаковки.
Поскольку воду для фармацевтических целей получают из воды
питьевой, источником которой является природная вода, важно
освободить ее от присутствующих примесей.
Природная вода может содержать различные примеси:
— механические частицы (нерастворимые неорганические или
органические примеси);
— растворенные вещества (неорганические соли, ионы кальция,
магния, натрия, хлора, ионы серной, угольной кислот и др.);
— растворенные химически неактивные газы (кислород, азот);
— растворенные химически активные газы (диоксид углерода,
аммиак);
— микроорганизмы (в т.ч. видимые, плесень, водоросли,
цисты и пр.);
— бактериальные эндотоксины (липополисахариды клеточной
стенки грамотрицательных микроорганизмов);
— органические вещества (природные органические вещества —
гуминовая кислота и др. и загрязняющие органические вещества —
промышленные сбросы, удобрения, пестициды и др.);
— коллоиды (железа Fefi^ х yHfi, кремния SiO^ х yHjO,
алюминия AljOj X yHfi, образующие комплексные соединения с
органическими веществами);
— остаточные дезинфицирующие вещества (хлор =>
хлорноватистая кислота <^ гипохлорит-ион, хлорамины и др.).
Исходная вода должна соответствовать требованиям на питьевую
воду, регламентируемым СанПиН 2.1.4.1074.01 "Питьевая вода.
Гигиенические требования к качеству воды централизованных
систем питьевого водоснабжения. Контроль качества".
В зависимости от качества исходной воды, ее химического состава,
возможных примесей в технологической схеме получения воды
очищенной большое значение имеет предварительная подготовка воды,
которая может включать несколько стадий, таких как фильтрация,
умягчение, ионный обмен, обратный осмос и др.
19.2 Приготовление воды очищенной
Предварительная подготовка и получение
Выбор технологической схемы полз^чения воды очищенной
обусловлен:
— качеством исходной (подаваемой) воды;
— выбором конечной стадии получения воды;
— требованиями, предъявляемыми к воде Фармакопейными
статьями;

526 Глава W
— требованиями к качеству исходной воды, предъявляемыми
определенными стадиями (например, дпстилляцией, обратньш
осмосом);
— стадиями предварительной очистки, направленными на
удаление примесей, содержание которых нормируется документацксл
ЦП и производителем фармацевтической продукции.
Предварительная подготовка — это совокупность операций,
направленный: на получение воды такого качества, которое требуется
для конечной стадии получения воды очищенной.
Получение — финишная стадия, обеспечивающая получение водй,
соответствующей нормативным требованиям.
ФитШращия_
Технология фильтрации играет важнейшую роль в системах
обработки воды. Выпускается широкий диапазон конструкций
фильтрующих устройств для различного применения.
Эффективность отсеивания частиц значительно различается',
начиная от грубых фильтров (гранулированный антрацит, квйрц,
песок — многрслойные или песчаные фильтры) и заканчивая
мембранными фильтрами для удадения мельчайших частиц. ?стройст1>а
и конфигурации систем широко варьируют по типам фильтруюгцсй
среды и месту использования в технологическом процессе.
Современные фильтрующие -системы представляют собой уста-*
новки с трех- или пятицикловым режимами работы с возможностью
как автоматического (с помощью лрохра-ммируемого контроллера)
так и ручного управления; (рис^ 19,1 — 19.4)»
При трехцикловом режиме работы фильтрационной установки
предусмотрены: получение вёды очишенной, обратная и прямая промкг.ка
фильтрующей среды. Данный режим используется в установках с зась;г(-
кой, не требующей регенерации (многослойные фильтры, фильтрх.г
обезжелезивания'на основе Шгш:, фильтры с активированны:.* з-тлем).
Пятицикловый режим работы подразумевает; получение вс-ды
очищенной, обратную .промывку, регенерацию/медленщщпрэмыйку-
быструю промывку и наполнение солевого бака. Данный режи\1
используется для фильтрационных установок, в которыж необходц... j
проведение регенерации фильтрующей среды (фильтры обезжеле::,.-
вания на основе марганцевого цеолита, фильтры умягчения)..
Использование JtuKt^teAmm^fx фиящрое является одной из пг""о-
начальных стадий предварительной подготовки воды. Их при':гк"'"гг
целесообразно при высокой мутности воды и высоком содерж-ттит!
механических, коллоидных частиц. Комбинации фильтрующих сред
варьируют в зависимости от качества исходной воды, но чаше всего
представлены рщроантрацитом, гранитом,, кварцем и подцержцваю'
щей за|Сьщкой.в ввде протравленного гравия.

Подготовка воды
527
При использовании многослойных фильтров необходимо
обеспечить минимальную скорость фильтрации воды — 5-10 м/час и
высокую скорость обратной промывки — 35-40 м/час. Исходя из этого,
важным критерием является правильный выбор насоса для
обеспечения надлежащих скоростей фильтрации и обратной промывки.
9 8
/
12
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
П.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Управляющий клапан
Контроллер
Корпус фильтра
Дренажный шланг
Распределительная труба
Щелевая корзина
Фильтрующая среда
Манометры
Обводная вентильная система
Счетчик расхода воды
Бак для приготовления и
хранения регенерирующего
раствора (NaCl)
Солевая сетка с "Air check"
(регулируемый поплавковый
механизм — дополнительная
функция)
Решетка для соли (NaCt)
Крышка бака
Труба-колодец
Перелив
Трубка для подачи раствора
в фиЛыр и воды в бак
Блок питания контроллера
(сетевой адаптер)
Входной вентиль
Выходной вентиль
Пробоотборник
Рис. 19.1 Внутреннее устройство автоматического фильтра с пяти-
цикловым режимом работы и дополнительным оборудованием
эжектор
Солевой бак
Исходная вода >
-1X5—1
Вода очищенная
чхь
-СК1—
дренаж
Рис. 19.2 Принципиальная гидравлическая схема работы фильтра
с пятицикловым режимом работы

528
Глава 19
1. Управляющий клапан
2. Контроллер
3. Корпус
4. Дренажный шланг
5. Распределительная труба
6. Щелевая корзина
7. Фильтрующая среда
8. Манометр
9. Обводная вентильная система (байпас)
10. Счетчик расхода воды
П. Поддерживающая засыпка
Рис. 19.3 Внутреннее устройство автоматического фильтра с трех-
цикловым режимом работы и дополнительным оборудованием
Исходная вода
Вода очищенная -^
дренаж
Рис. 19.4 Принципиальная гидравлическая схема работы фильтра'
с трехцикловым режимом работы
Фильтры обезжелезивания на основе фильтрующих сред Birm
и марганцевого цеолита применяются для удаления присутствующих
в воде примесей железа и марганца. Кроме того, с помощью
марганцевого цеолита удаляется растворенный в воде сероводород. В
результате процессов химического каталитического окисления на
поверхности фильтрующей среды, растворенное железо и марганец переходят
в нерастворимую форму (гидроксид) и в виде хлопьевидного осадка
выводятся из фильтра путем обратной промывки.
При использовании фильтрующей среды Birm важным условием
является наличие в воде растворенного кислорода в концентрации,
больщей концентрации растворенного железа на 15%. Марганцевый
цеолит по мере использования теряет свои каталитические свойства.

Подготовка воды 529
поэтому необходимым является его периодическая (или постоянная)
регенерация раствором калия перманганата. При высоких
концентрациях железа и марганца в воде, необходимо предварительно
использовать системы аэрации воды.
Одними из широко используемых фильтров в фармацевтической
практике являются фильтры с активированным углем,
адсорбирующим и удаляющим из воды органические вещества с низким
молекулярным весом и хлор. Они используются для улучшения органолеп-
тических качеств (обесцвечивание воды, улучшение ее вкуса и др.),
для защиты поверхностей из нержавеющей стали, резиновых
изделий, мембран, контактирующих с ними.
Следует отметить, что с момента удаления активного хлора вода
лишается какого-либо бактерицидного агента и, как правило,
происходит стремительный рост микроорганизмов. В угольных фильтрах
из-за очень большой и развернутой поверхности имеются особенно
благоприятные условия для развития микробиологической флоры.
Поэтому использование обычного активированного угля в
фармацевтической практике для предварительной подготовки воды
нецелесообразно. В последнее время в качестве фильтрующей среды
применяется активированный уголь, импрегнированный серебром,
применяемым для снижения микробиологического роста.
Основные трудности при работе с фильтрами из активированного
угля состоят именно в их способности контаминироваться
микроорганизмами, вьщелять бактерии, эндотоксины, мельчайшие частицы
угля в фильтрат, образовывать гидравлические каналы. Мерами
профилактики являются периодическая санитарная обработка,
обеспечение необходимых скоростей фильтрации и обратной промывки
фильтрующей среды, своевременная замена активированного угля
(каждые 6-9 мес).
Умягчение воды
Умягчение является частным
случаем ионного обмена. Умягчители воды
удаляют такие катионы, как магний
и кальций, т.е. позволяют понизить
жесткость воды (рис. 19.5).
Умягчение позволяет значительно
снизить содержание ионов перед
подачей воды для очистки на ионообмен-
ники и мембраны обратного осмоса.
В большинстве случаев используются
мд« ""В" автоматические колонки-умягчители,
заполненные катионитом, в которых
Рис. 19.5 Принцип действия происходит обмен катионов солей
колонки-умягчителя жесткости на катионы натрия. На фар-

530
Глава IP'
маиевтических предприятияж при необходимости постоянного (крур-^
лосуточного) получения умягченной воды применяются дуплексные
установки, регенерация ионообменных смол в которых проводится
попеременно (рис. 19.6).
Выход
умягчевной
волы
Наполнение
Рис. 19.6 Дуплексная установка умягчения
При снижении обменной емкости смолы проводится периоди-'
ческая ручная мли автоматическая регенерация ее раствором йатрия
хлорида.
Умягчение используется в системе водоподготовки чаше feceto
в трех случаях:
— перед обратным осмосом и дистилляцией;
~ для получения воды, используемой для регенерации установки
ионного обмена;
— в тех случаях, когда достаточно получения только умягченно^
воды (применение воды в автоклавах, моечных и т.п.).
'-:' Ум-ягчители- удаляют поливалентные ионы из, исходной то-у--
снижая потенциальную возможность образования нерастворимого
осадка на мембранах обратного осмоса и внутренних поверхностях
дргстиллятора. К тому же, помимо удаления солей жесткости, путем
умягчения можно удалить следовые концентрации очень
нежелательных ионов, таких как барий, алюйиний, стронций»
Трудности^в работе системы умягчения заключаются-в
возможности образования каналовш-з-за неправильно выбранных CKopocTcii
фильтрации, органическом^ микробиологическом загрязненма''
смолы, растрескивании смольных элемелтов при несоблюдении

Подготовка воды 531
условий хранения и эксплуатации, загрязнении солевым раствором,
применяемым при регенерации.
Нужно правильно подобрать частоту (межрегенерационный
период — не менее 24 ч) и продолжительность регенерации
ионообменной смолы умягчителя, проводить мониторинг жесткости воды
и последующую фильтрацию для удаления выделяемых частиц смолы,
периодическую санобработку фильтра умягчения 5% гипохлоритом
натрия (не менее 1 раза в год), солевого бака и комплектующих.
Ионный обмен
Является одним из эффективных методов удаления из воды
анионов и катионов. Это одна из важнейших стадий очистки,
используемая как для предварительной очистки, так и для получения воды
очищенной.
Ионный обмен основан на использовании ионитов — сегчатых
полимеров разной степени сшивки, гелевой микро- или
макропористой структуры, ковалентно связанных с ионогенными группами.
Диссоциация этих групп в воде или в растворах дает ионную
пару — фиксированный на полимере ион и подвижный противоион,
который обменивается на ионы одноименного заряда (катиокы или
анионы) из раствора. При химическом обессоливании обмен ионов
является обратимым процессом между твердой и жидкой фазами.
Включение в состав смол различных функциональных групп приводит
к образованию смол избирательного действия.
Ионообменные смолы делятся на анионообменные и ка»ионо-
обменные. Катионообменные смолы содержат функциональные
группы, способные к обмену положительных ионов,
анионообменные — к обмену отрицательных.
Смолы могут быть дополнительно разделены на 4 осщовные
группы: сильнокислотные, слабокислотные катионообменные смолы
и сильноосновные и слабоосновные анионообменные смолы.
Существует два типа ионообменных аппаратов, как пр. авило,
колоночных:
— с раздельным слоем катионита и анионита;
— со смешанным слоем.
Аппараты первого типа состоят из двух последовательно ;
расположенных колонн, первая из которых по ходу обрабатываемонй воды
заполнена катионитом, а вторая — анионитом. Аппараты второгго типа
состоят из одной колонны, заполненной смесью этих ионообмменных
смол. Катионит регенерируется 5% соляной кислотой; аниони-^т — 4%
гидроксидом натрия.
Преимуществами ионного обмена являются малые капитаальные
затраты, простота, отсутствие принципиальных ограничерпмй для
достижения больших производительностей. Использование i метода

532 '¦ "¦ ¦.¦ '- [' ¦ ¦¦-¦¦-. ¦- -. • - •• •¦ ¦--.•!*-,¦. Глава 19
ионного обмена целесообразно при слабой минерализации водщ^
100-^-200 мг/л солей, т.к. уже при умеренной (около I г/л содержание
солей) для очистки- 1 м^ воды-будет необходимо затратить 5 л 30^
раствора соляной кислоты и 4 л 50% раствора щелочи.
Смолы обладают рядом существенных недостатков, которы«
затрудняют их использование:
¦• Большинство-ионообменных смол обладает низкой гидрофилбя
ностью, что обуславливает малую скорость диффузии ионов внутрь
гранул смолы и низкую скорость сорбции и десорбции.
• На практике ионообменные смолы применяются в' виде
гранул, слеживание которых в колонке-во время процесса сорбции
вызывает необходимость проведения принудительного взрыхления,
приводящего к постепенному механическому разрушению гранул
в процессе эксплуатации. '
• Наличие химически ^ахрессивного реагентного хозяйствам
¦• Ионообме-нные смолы требуют частой регенерации -для
восстановления обменной способности.
Регенерация ионообменных смол производится, как правило,
растворами кислоты хлористоводородной (для Н"- формь4 и натрия
гидроксида (для ОН'- формы). На качество регенерации влияет
выбор регенерирующего раствора, тип ионообменной смолы«|скг;-
рость, температура, чистота, тип и концентрация регенерирующего
раствора, время его контакта с ионитами. -
Для приготовления растворов кислоты хлористоводорб^т^'"'-'
и натрия гидроксида, их хранения и зашиты персонала от возможнт*х
утечек, необходимы специальные емкости.
В процессе регенерации, образуется большое количеств© сщытЪ-
кислых и сильнощелочных промывочных вод, которые долЖ]-<ы
подвергаться нейтрализации перед сбросом в систему сточных ь.ад;
Системы ионного обмена требуют предварительной х)чисткм.
от нерастворимых твердых частиц, химически активных реагентов
(хлора) в потоке воды во, избежание загрязнения смолы и-ухудшений
ее качества.
Ионообменная технология обеспечивает кдассическоёоббссолл-
вание воды и является экономичной системой при получении r.o;ii.i
очищенной. Данная техкологиз по::тволгет получать воду с опсш, ttttikum
показателем удельной'электропроводкэсти. Однако при длителоиом
использовании ионооб::знников молсет спонтанно возн!Жлутт,
проблема роста .мйкроорганлзгжсз. Для ёнижения микробной конта-шипцпи
исполтзуются УФ-лампы J, постоя иная рециркуляцкл вод:,! в петле
распределения, сведение к минимуму или вообще исключение пг""?"''"
ВОВ в рабате, оборудования. Поскольку' данный лтгтод не обосггс-тй-
вает мккробиологической чистоты из-за схпользогания ионооб1.г""нь!Х
смол, его использование для получения воды очишенлой цел~";оо6-
разно в сочетанк-и со стерилизую":ей (0,22 мкм) микроОпльтраппей.;

Подготовка воды
533
(-)
Ма^
Na*CI-
СУ
( + )
Рис. 19.7 Принцип
электродеионизации
Электродеионизация
Является разновцдностью ионного обмена. Системы
электродеионизации используют комбинацию смол, выборочно проницаемых
мембран и электрического заряда для обеспечения непрерывного
потока (продукта и концентрированных отходов) и непрерывной
регенерации (рис. 19.7).
Подаваемая вода распределяется на
три потока. Одна часть потока проходит
через каналы электродов, а две другие
части попадают в каналы очистки и
концентрирования, которые
представляют собой слои смолы, помещенные
между анионной и катионной
мембранами. Смешанные слои
ионообменных смол задерживают растворенные
ионы. Электрический ток направляет
захваченные катионы через катион-
проницаемую мембрану к катоду,
а анионы — через анион-проницаемую
мембрану к аноду. Ионообменная
смола с обеих сторон мембраны
усиливает перенос катионов и анионов через
мембраны. Катион-проницаемая
мембрана предотвращает поступление анионов к аноду, а
анион-проницаемая мембрана предотвращает поступление катионов к катоду. Ионы
концентрируются в этом отсеке, из которого они смываются в сток.
В результате получается вода очищенная высокого качества.
Разделение воды в канале очистки (секция смолы) электрическим
потенциалом на ионы водорода и гидроксила позволяет осуществлять
непрерывную регенерацию смолы.
С помощью процесса электродеионизации возможно удаление
минеральных веществ. Эффективность метода зависит от исходного
содержания примесей, скорости подаваемого потока воды в систему
и предшествующих стадий водоподготовки. Метод
электродеионизации целесообразно использовать в сочетании с обратным осмосом.
Процентное содержание общих растворенных в воде веществ
снижается более чем на 99%, удельная электропроводность — более чем
в 15 раз по сравнению с подаваемой. Содержание общего
органического углерода может уменьшиться на 50-90% в зависимости от
состава органических веществ в воде и стадий предварительной
очистки. Растворенный диоксид углерода переводится в бикарбонат
ион и выводится в виде растворимого вещества. Удаление
растворенного диоксида кремния составляет 80-95% в зависимости от условий
и режима работы.

534 Глава 19'
Технология электроде ионизации имеет ряд преимушеств;
• Является неэнергоемким процессом.
• Осушествляетс» непрерывная регенерация.
• Не нужна замена смолы, поскольку смола, не истощается.
• Не останавливается производство воды-из-за истощения смолы.
• Достаточно низкие затраты на обслуживание.
• Не требуется химических-реагентов для регенерании.
Данной технологии очистки воды присуши практически всегнс-
достатки, характерные для ионного обмена. Необходимым условие
использования установки ,электродеионизаЦии является температура
воды, которая должна быть в пределах 10-35 "С и уровень свободаого
хлора, не превышающий 0,1 мг/л. Вода должна быть достатрчяо
деминерализована (электропроводность — не более 60 мкСм/си
в зависимости от применяемого оборудования — не более 5 мкСм/ём)
и декарбонизирована (содержание СО^ — яе более 5 мг/ж; в завись-
мости, от применяемого оборудования — не более I мг/л).
Для дальнейшего снижения микробиологического - загрязнения
может быть необходимым использование УФ-облучения и
субмикронной фильтрации.
Санитарная обработка блока электродеионизации, должка
проводится периодически с использованием надуксусной кислоты,
натрия гидроксида и др.
Обращпьщ осмос
Обратный осмос — это процесс перехода растворителя (воды) kj
раствора через полупроницаемую мембрану под действием внешнего'
дйаления. Избыточное рабочее давление солевого растйзра в'этом cjjy-iae
намного больше осмотического. Движущей силой обратного осйоса
является разность давлений; Для полу'1ёний воды методом-обратного
осмоса нужно, создавая избыточное давление, йревышающее octto-
тическое, "зестеевидаб" молекулы диффундировать через полупронкипе-
мую мембрану в направлении^ противоположном прямому осмос}',
т.е. со стороны высокоминерализрванной воды в отсек чистой водьг-
увеличивая ее объем, (рис. 19.В).
Обратный-осмос обеспечивает самый тонкий уровень,фильтра--
ции, Обратноосмотическая мембрана действует как барьер д;1Я|вссх
растворимых солей, неорганических;молекул, лрганмческих.молек^.
с молекулярной массой более lOO, а та^же для микроорганизл.^з
и пирогенных вешеств. В среднСхМ, содержание растворенных веществ
после, стадии обратного осмоса снижается до 1-9%, органичергар
вешеств — до 5%, коллоидны? частицы, микроорганизмы, пирогеньг
отсутствуют. Вода, nonfiaeM.&ii обратным осмолом, содержит
минимальное количество общего органического,углерода..

Подготовка воды
ш
осмос
м
535
ОБРАТНЫЙ ОСМОС
JL
полупр. мембр. П осмотическое прилагаемое давление выше осмотического
давление
конц. раствор
""/// менее конц. р-р
Рис. 19.8 Принцип обратного осмоса
Среди преимуществ обратного осмоса следует отметить простоту
и независимость от солесодержания исходной воды, низкие
энергетические затраты и значительно невысокие затраты на сервис и
технический уход. Система достаточно легко подвергается мойке,
дезинфекции и очистке, не требует использования сильных химических
реагентов и необходимости их нейтрализации.
При осуществлении осмотического процесса определенную
проблему представляет выбор мембран. Он должен быть основан на
требованиях, предъявляемых к водоподготовке, рабочим условиям
и характеристикам, условиям санации, безопасности, источнику воды,
подаваемой в систему.
Обратный осмос обычно используется в системах получения воды
для фармацевтических целей в следующих случаях:
— перед установками ионного обмена для снижения расхода
кислоты и щелочи, необходимой для регенерации;
— для получения воды очищенной;
— как подготовительный этап перед дистилляцией для
получения воды для инъекций;
— как конечный этап для получения воды для инъекций
(двухступенчатый осмос).
Двухступенчатая система обратного осмоса
Для получения воды для фармацевтических целей в последнее
время применяют двухступенчатую систему обратного осмоса.
Предварительно вода поступает на первую ступень обратного осмоса.
Образующийся при этом концентрат сбрасывается. Фильтрат {пер-
меат) подается на вторую ступень обратного осмоса и еще раз
подвергается очистке. Так как концентрат от второй ступени обратного
осмоса содержит меньше соли, чем вода, питающая обратноосмоти-
ческую установку, его можно смешать с подаваемой водой и тем
самым вернуть в систему.

536 Глава 19
При использовании обратного осмоса как предварительной
ступени очистки воды, возможно использование одноступенчатой
установки. При большой солевой нагрузке и высоком содержании
хлорцдов в воде данная установка не сможет обеспечить качества
получаемой воды, регламентированного Фармакопеей.
У этого метода есть свои недостатки. Обратный осмос не
способен полностью удалять все примеси из воды и обладает низкой
способностью к удалению растворенных органических веш;еств с очень
малым молекулярным весом.
По сравнению с системами ионного обмена обратный осмос
не позволяет значительно снизить удельную электропроводность,
в частности, из-за высокого содержания углекислого газа в воде.
Диоксид углерода обьино свободно минует обратноосмотические
мембраны и попадает в пермеат в тех же количествах, что и в исходной
воде. Во избежание этого, рекомендуется использовать анионооб-
менные смолы перед обратноосмотическим модулем, либо декарбо-
низатор после модуля обратного осмоса.
Материал мембран является достаточно хрупким, возможно
нарушение его целостности, и, вследствие этого, нарушение работы
всей обратноосмотической установки. Поэтому чрезвычайно важен
правильный выбор соответствующего материала мембран.
При использовании мембран, не выдерживающих воздействия
свободного хлора, возможным решением является предварительная
установка угольного фильтра или дозирование соединений,
содержащих натрия сульфит.
Обратноосмотические мембраны неустойчивы к воздействию
высоких температур. Поэтому необходимо обеспечить охлаждение
воды, если она поступает на установку нагретой.
Мембраны могут накапливать грязь. Поэтому их следует
эксплуатировать в перекрестном потоке, т.е. вдоль поверхности
мембраны всегда должен идти поток, который уносит отделенный
материал, в связи с чем, наряду с фильтратом (пермеатом), образуется
концентрат. Некоторые вещества, такие как сульфаты бария, стронция,
кальция карбонат, диоксцд кремния, механические и коллоидные
частицы могут забивать поры мембран. Блокирование мембран можно
предотвратить использованием стадий предварительной очистки.
Примеси железа также могут стать причиной ухудшения работы
системы обратного осмоса. При высоком содержании железа в
питьевой воде необходимо проводить осаждение железа с последующей
фильтрацией.
Из вышеизложенного следует, что для эффективной работы
обратноосмотических установок необходимо учитывать качество
исходной воды и осуществлять грамотный выбор методов ее
предварительной обработки и конфигурации системы в целом.

Подготовка воды 537
Химическая очистка мембран является несложной процедурой
и состоит в обеспечении рециркуляции кислотного раствора,
щелочного раствора и, при необходимости, дезинфицирующего раствора.
Получаемая этим методом вода — холодная (большинство систем
используют воду с температурой от 5 до 28 "Q, что увеличивает
возможность микробной контаминации.
ранение и распределение воды очищенной
Основной задачей при проектировании системы хранения и
распределения воды очищенной является обеспечение постоянного
движения воды в трубопроводе, отсутствии застойных зон, которые
способствуют росту микроорганизмов и образованию биопленок на
поверхностях. Современные системы хранения и распределения
подразумевают под собой рециркуляционную систему с
однонаправленным движением потока и возможностью полного удаления воды
из трубопровода.
Критическими параметрами при хранении и распределении воды
очищенной являются:
— температура;
— движение воды и ее скорость;
— давление;
— материалы трубопроводов и емкости для хранения.
Распределение и хранение воды очищенной согласно Правилам
GMP должно осуществляться при температурах, препятствующих
росту микроорганизмов — выше 80 "С или ниже 15 "С
Системы, использующие холодную воду, должны быть
оборудованы УФ-установками для снижения уровня микроорганизмов в воде.
Движение воды в трубопроводе должно быть турбулентным со
скоростью от 1,5 до 3 м/с. В гидродинамике степень турбулентности
в потоке жидкости характеризуется числом Рейнольдса (Re). Если
величина Re < 2500, то поток всегда ламинарен. По мере роста
числа Re в диапазоне значений 2500 < Re < 50000 степень
турбулентности потока постепенно возрастает, а при Re > 50000 поток
всегда турбулентен.
Число Рейнольдса может быть определено из следующего
выражения:
Re = (Vxd/ 1000)/V,
где:
V— средняя скорость воды в петле, м/с,
d — внутренний диаметр трубы, мм,
V — коэффициент кинематической вязкости л^/с, которая
зависит от температуры, v = 0,000001006 при температуре воды 20 "С.
При этом ни одна часть трубопровода не должна находиться
в горизонтальном положении, а точки отбора воды должны быть

538 DiaemJS
оборудованы мембранными вен^й*
лями санитарного исполнения <р
спроектированы с учетом празкта
шестикратного диаметра (рис^ 191§)'
При правильном
проектировании системы распределения
критическим является правильный
выбор оборудования для
достижения необходимого давления воды
Рис. 19.9 Строение тройника » сети и в точках разбора, Нри это «
в точке отбора воды необходимо учитывать потери даз-
ления- при трении воды о стенки
трубопровода, потери в местах соединений, поворотов, подъемов
распределительной петли и др. Необходимо учитывать среднесуточ-.
ное, среднечасовое и пиковое потребление воды. Щи увеличет-тт:
пиковых расходов воды рекомендуется организовывать семафорну^и
систему разбора.
Одной из ключевых проблем является правильный еыб^р'Maine-
рватш для сшстемы хранения ирасшредеяетш воды очищенной. Матери- <
ал конструкций не должен ухудшать качества воды и'соответствовдтъ
требован1ЩМ и условиям фармацевтического произродства.
В соответствии с требованиями ФС 42-2619-97 "Вода очищенная'^
м Правил GMP даф-очив|еда^ад хранят в закрытых емкостях, изго--
товленных иэ материалов, не-изменяюших свойств воды и зашищаю-
ших ее от инородных частии и микробиологических загрязнений,
с исключительно гл^кой поверхностью (не более 0,8 Ra) и зашитог"
надежным фильтром от бактерий, пьши. Емкость хранения долж'п''
быть оппнмально подобрана, чтобы обеспечить оборот водЬ1' йо
системе рециркуляции от 1 до 5 раз в час. Вода из емкости при
необходимости дрлжна полностью сливаться. Поэтому, во изреАшю
застойных .зон, емкость должна устанавливаться вертикально, и выссэта;
емкости должна составлять 2 диаметра.
- - Основными используемыми материалами являются;
' • — ммшмерпые материалы^ подобные РР и PVDF (от англ. Poly-
¦-¦; pmpyiene — полипропилен, Polyvinylidenefluoride — попивина-ш--
денфторид) и др„ наиболее часта используемые при проект!;
ровании холодных контуров распределения воды очишенноЛ;
— мержа/ттщая'сталь мег'хи 316 L с шероховатостью,поверх-'
¦ .':¦. • ности не более 0,8 Rm
lf«3 Метвд jweTMjBJHBpiH ш щщижовляинв водал дяя-инъеип!!
Основное'различие в трёбоганиях'Фармакопеи (России,. CIIIA, Ев-
:;ро11ейской)-к приготовлению; веды дт инткщый состоит в-следующем;
1к:^ ¦¦(;

Подготовка воды
539
•согласно Европейской Фармакопее дистилляция является
обязательным методом приготовления воды для инъекций;
•Фармакопея США и ФС 42-2620-97 (Россия) допускают как
дистилляцию, так и обратный осмос.
Таблица 19.1
Требования к воде, используемой
в фармацевтической промышленности
Показатель
Россия, ГФ XI,
ФС 42-2619-97
ФС 42-2620-97
США,
USPXXIV
Европейская
Фармакопея,
IV изд.
Вода очищенная

Микробиологическая
чистота, КОЕ /мл
Проводимость,
мкСм/см
Общий
органический
углерод, мг/л
рН,
минеральные и
органические примеси
Не более 100
-
-
Есть
требования
Не более 100
(справочный
показатель)
Не более 2,1
Не более 0,5
-
100 (уровень
действия)
Не более 4,3
Не более 0,5
-
Вода для инъекций

Микробиологическая
чистота, КОЕ /мл
Проводимость,
мкСм/см
Общий
органический
углерод, мг/л
Бактериальные
эндотоксины,
Ш/мл
Соответствие
требованиям
к воде
очищенной
-
-
-
Не более 0,21
+
тКОЕв 100 жл
(справочный
показатель)
Не более 2,1
0,5
Не более 0,25
+
ЮКОЕъ 100 Л1Л
(уровень
действия)
Не более 1,1
0,5
Не более 0,25
+
Совещание PIC/S в июне 2001 г. подтвердило четкую позицию
Европы: вода для инъекций должна приготавливаться методом
дистилляции. В настоящее время (для обратного осмоса) не достигнут
уровень надежности приготовления воды для инъекций,
обеспечиваемый дистилляцией, и нет достаточных оснований, чтобы признать
допустимость обратного осмоса. ^

540
Глава 19
В США, несмотря на формальное разрешение использовать
обратный осмос, также, в основном, используется дистилляция.
Более того, FDA рекомендует готовить воду для инъекций методом
дистилляции.
Почему обратный осмос проигрывает перед дистилляцией?
Во-первых, обратный осмос — это, как правило, холодный
процесс, чувствительный к температуре (мембраны обладают высокой
чувствительностью к нагреву). Холодный процесс всегда уступает
горячему в плане зашиты от микробного загрязнения.
Во-вторых, есть затруднения с валидацией установок обратного
осмоса. Действительно, как доказать непрерывную целостность
обратноосмотической мембраны?
Следует иметь в виду, что обратный осмос имеет и определенное
преимущество перед дистилляцией. Мембраны установок обратного
осмоса, удерживая пирогены, позволяют приготовить апирогенную
воду, в связи с этим, непосредственно перед дистилляторами часто
ставят установки обратного осмоса.
Для уничтожения пирогенов тепловым методом требуется нагрев
до 170 "С, что достигается в сухожаровых стерилизаторах.
Дистилляция проводится при меньших температурах.
Исключением являются дистилляторы Steris/Finn-Aqua, в
которых удаление пирогенов происходит за счет центробежного эффекта.
Пирогены (эндотоксины, внутриклеточные токсины) — это
фосфолипидно-полисахаридные макромолекулярные комплексы
(липополисахариды), являющиеся по структуре составной частью
клеточной стенки разнообразных штаммов грамотрицательных
бактерий (рис. 19.10).
Рис. 19.10 Оболочка клетки с эндотоксинами в
клеточной стенке (верхняя часть рисунка)

Подготовка воды 541
Токсины выделяются только при нарушении целостности
бактериальной стенки. В большинстве своем они термостабильны, высоко
токсичны и при попадании в кровь или спинномозговую жидкость
вызывают у живых организмов повышение температуры, жар (пиро-
генная реакция), в тяжелых случаях приводят к гибели организма.
Слово "пироген" происходит от "руго" — огонь, жар.
По мнению специалистов фирмы Steris можно предсказать
перспективу развития методов приготовления воды для инъекций:
• дистилляция будет укреплять свои позиции как
принципиальный метод получения воды для инъекций;
• с развитием мембранной технологии будет расширяться
использование обратного осмоса и ультрафильтрации для получения
воды для инъекций технического назначения (для финишного
ополаскивания);
• в будущем, возможно. Фармакопея позволит использование
различных методов фильтрации в случаях, когда вода для инъекций
не будет использоваться в качестве ингредиента конечного продукта.
Дистилляция
Существует три вида процессов дистилляции:
• одноколоночная,
• термокомпрессионная,
• многоколоночная.
Одноколоночная дистилляция применяется давно и широко.
Ее существенным недостатком является высокое энергопотребление,
несмотря на простую конструкцию и невысокую цену установок
дистилляции. На нагрев воды от 15 "С до 100 "С требуется 85 ккал/кг
или 356 кДж/кг. На превращение воды в пар при 100 "С требуется
539 ккал/кг или 2258 кДмс/кг. Таким образом, на испарение воды
требуется в шесть раз больше энергии, чем на ее нагрев до 100 "С.
Суть термокомпрессионной дистилляции состоит в следующем.
Принудительное сжатие пара компрессором приводит к росту давления
пара и его температуры. Повышенное теплосодержание {энтальпия)
пара используется для нагрева и превращения исходной воды в пар.
Недостатками этого метода являются возможность попадания в чистую
воду посторонних частиц, высокий уровень шума и необходимость
в постоянном техническом обслуживании.
Наилучшим сочетанием различных свойств обладает
многоколоночная дистилляция, при которой энергия нагретой воды
используется наиболее полно и эффективно.
Мировым лидером в производстве многоколоночных
дистилляторов является концерн Steris/Finn-Aqua. Для производства воды для
инъекций компания Finn-Aqua в 1971 г. первой начала использовать
принцип многократной дистилляции (рис. 19.11).

542
Глава 19
Подача
заводского пара
Конденсат
заводского пара
Слив отрабо-
ганной воды
Перелив
дистиллята Охлаждаю
щая вода
сходная
вода
Рис. 19.11 Принцип работы многоколоночиого дистиллятора Finn-Aqua
Многоколоночные дистилляторы Finn-Aqua обеспечивают:
• постоянный и надежный сброс отделенных частиц в дренаж,
• высокое химическое и микробиологическое качество воды,
• большой запас надежности по качеству продукта,
• хорошее соотношение производительность/размер установки,
• относительно невысокое потребление энергии.
Метод многоколоночной дистилляции:
• является естественным и надежным по своей природе
стерильным процессом, проходящим при высокой температуре,
• сочетает непрерывность и надежность очистки воды за счет
двух факторов, обеспечивающих разделение:
— гравитации,
— центробежных сил (рис. 19.12).
Принцип работы многоколоночного
дистиллятора
В основе работы этого дистиллятора заложен
принцип многократного выпаривания и
конденсации предварительно подготовленной воды.
Установка состоит из нескольких колонн,
соединенных последовательно, выносных
конденсаторов, охладителя дистиллята, бака для
воды с насосом. Дистилляторы снабжаются
стандартными дренажными и
вентиляционными устройствами.
Рис. 19.12
Спиралеобразный желоб,
выполняющий роль
центрифуги

Подготовка воды 543
Колонна состоит из двух сосудов, работающих под высоким
давлением. Конструкция колонны и ее элементов выполнена таким
образом, что она работает как испаритель и сепаратор одновременно.
Исходная вода в дистилляторную установку подается из
резервуара насосом, расход воды регулируется автоматически.
Исходная вода и образующийся пар в системе движутся
противотоком. При этом вода, проходя через охладитель дистиллята
и конденсаторы, максимально аккумулирует вторичное тепло пара
(направление движения воды на рис. 19.11 справа налево). В
конденсаторе первой колонны вода подогревается заводским паром до
температуры 160 "С. Высокая температура гарантирует высокое
биологическое качество дистиллята.
Подогретая исходная вода поступает в верхнюю часть левой
крайней колонны. Эта колонна также обогревается заводским паром.
За счет возникающей в колонне разницы температур происходит
вскипание перегретой воды с образованием пара. Колонна рассчитана
таким образом, что образующийся пар достигает ее дна с высокой
скоростью и изменяет направление своего движения на 180°. При этом
от пара отделяется неиспаривщаяся вода.
Чистый пар с большой скоростью поднимается по
спиралеобразному желобу (рис. 19.12), совершая круговое движение. Благодаря
центробежным силам, возникающим при таком движении, отделяются
оставшиеся в паре частицы и капли, в том числе и эндотоксины. Это
простое и в то же время оригинальное решение обеспечивает более
надежное сепарирование, чем при известных методах выпаривания.
Полученный пар поступает в следующую колонну, здесь
конденсируется и отводится в охладитель дистиллята. Неиспаривщаяся вода
и отсепарированные частицы также поступают в эту колонну на
повторное вскипание.
В этой и последующих колоннах процесс повторяется по аналогии
с первой колонной. Отработанная вода выводится из последней
колонны.
Внешний источник энергии, в частности заводской пар,
требуется только для получения перегретой воды в первой колонне.
Следующие колонны нагреваются за счет вторичного тепла пара,
что позволяет существенно сократить затраты на энергию.
Уровень воды в колоннах поддерживается минимальный, поэтому
дистиллятор Finn Aqua нафевается из холодного состояния за 10 минут.
Надежность системы Finn-Aqua достигается за счет простоты.
Поскольку дистиллятор не содержит движущихся частей, он не
требует постоянного технического обслуживания. Конструкция
колонн обеспечивает легкий доступ к агрегату для осмотра и
выполнения монтажных работ.
Как упоминалось ранее, проводимость питающей воды должна
быть не более 5 мкСм/см. Если качество питающей воды и функцио-

544 Глава 19
нирование дистиллятора поддерживаются в надлежащем порядке,
то отпадает необходимость в чистке агрегата.
При использовании умягченной воды дистилляторы
комплектуются циклонными разделителями для удаления растворенных газов.
Такие дистилляторы необходимо чистить 3-4 раза в год.
В настоящее время Finn-Aqua выпускаются дистилляторы с паровым
нагревом для деионизованной, обратноосмотической и умягченной
питающей воды, а также модели с электрическим подогревом для
деионизованной воды.
Хранение и распределение воды для инъекций
Проблема хранения и распределения воды для инъекций
рассмотрена Д. Дисмором (фирма Steris) в журнале "Технология
чистоты" №2/2001 [I].
При создании системы хранения и распределения воды для
инъекций нужно соблюдать следующие требования:
• Емкость резервуара должна быть такой, чтобы выполнялись
требования пользователя по максимальному единовременному
потреблению воды
• Минимальная производительность установки должна учитывать
любые требования пользователя в будущем
• Качество воды при ее доставке к точке использования.
Типовая система распределения воды для инъекций показана
на рис. 19.13.
Контролируемые параметры воды:
•температура,
•давление,
• проводимость,
• расход,
• общий органический углерод.
Проектирование резервуаров
Резервуар для хранения воды для инъекций проектируется как сосуд
под давлением. Это требование должно сочетаться с возможностью
обеспечения полного вакуума (при закупорке вентиляционного
фильтра или в случае, когда вентиляционный клапан закрыт).
Резервуар также должен быть рассчитан на давление 3 бара,
чтобы систему можно было обрабатывать паром при 134 °С.
Обработка поверхностей резервуара должна соответствовать требованиям,
предъявляемым к трубопроводам. Могут использоваться
вертикальные и горизонтальные резервуары, которые имеют свои достоинства
и недостатки.

Клапан отвода воз
духа с подогревом

Многоступенчатый
дистиллятор
Типовые потребители воды (пример)
А = мойка 85°С, 5070 л/ч
В = приготовление растворов 85°С, 180 л/ч
С = сосуд для системы С1Р 85°С, 4000 л/ч
D = линия наполнения 85°С. 450 л/ч
Е = сосуд для приготоаления сред 05°С, 200 л/ч
F = сосуд для буферных растворов 05°С, 2000 л/ч
Пункт
контроля
управления
а;
О
5
о
OS
о
а;
Рис. 19.13 Типовая система распределения воды для инъекций

546 • ' ' ' ' "¦' ' •'•'¦- '¦ • ¦•¦->¦-- Глава Ш
Ключевое значентте для работы системы распределения воды и? leei
то, как выполнен ее проект. Плохой проект — это неизбежно пр эежг
на неудачу, так как по своей сути система является полностью
сварной и зачастую, встроенной в здание.
В руководстве-, изданном Международным обществом инженеров
фармацевтической промышленности (ISPE), сказано, что оптимиг'
зация системы подготовки воды является результатом следующего:
1) время, когда вода находится в условиях, благоприятствующих
росту микроорганизмов, должно быть сведено к минимуму;
2) все изменения температуры воды должны быть сведены
к минимуму;
3) во время обработки должен обеспечиваться контакт со всеуч
поверхностями.
Росту микроорганизмов способствуют:
® Неподвижное состояние воды и наличие зон с низкой
Скоростью движения воды
\ * Значения температуры, которые способствуют росту
микроорганизмов
¦ - ® Низкое качество исходной воды
— Попадание неотфилырованного воздуха в систему.
В то же время, есть некоторые основные правила, которьте
позволяют избежать этого.
К таким правилам относятся:
, — высокая температура;
— непрерывный турбулентный поток;
.;•_. — гладкие и чистые поверхности, на которых возможность осаж-
f • ' дения питательных веществ сведена к минимуму;
-^ воздушные разрывы в местах стока;
— герметаинке соединения;
— поддержание положительного давления в системе;
— возможность обеспечения полного стока, особенно в систег
мах, обрабатываемых паром.
Скорость потока воды
-^ Исследования показали, что существует зависимость мея^':'
скоростью течения воды и образованием биопленок.. При
ламинарном потоке в непосредственней близости-от стенки трубы вода течет
очень медленно. Следовательно, необходимо добиться турбулентнвго
течения воды во всех частях системы распределения воды.
Общий правилом является обеспечение возвратной скорости
воды, равной 1 м/с. Возвратные скорости '< 1 м/с допустимыша

Подготовка воды 547
короткие периоды времени в cncTeiviax, где нет благоприятных
условий для роста микроорганизмов.
Горячие системы (> 65 °С) являются в значительной степени
самоочищающимися.
Внутренние поверхности
Обьгано требуется, чтобы среднее значение неровностей
внутренней поверхности было не более 0,6 мкм и поверхность визуально
не содержала раковин.
Расчет производительности
Важным вопросом является правильный расчет
производительности дистиллятора и емкости резервуара хранения воды для инъекций.
Пример системы лозребяения ыщы лая ляъекцим показал на
рис. 19.16, где А, В, С, D- точки потребления горячей воды (85 °Q,
точки Ей F~ холодной воды (5 °Q.
Наибольшее количество воды для инъекций идет на мойку
(флаконы и пр.) и в систему С1Р (Clean-in-Place — очистка на месте).
Расход воды каждым из потребителей в течение суток неравномерен.
Поэтому отправной точкой при проектировании системы
распределения воды является построение диаграммы расхода каждым из
потребителей. Далее подбирается дистиллятор и резервуар так, чтобы
уменьшить, по возможности, произ?$одительность дистиллятора
и емкость резервуара, обеспечивая npii этом максимальную
единовременную потребность.
В таблицах 19.2 и 19.3 показаны два варианта выбора дистиллятора
и резервуара для одних и тех же значен^ почасового расхода
(потребители воды соответствуют точкам А, ^, С, D, Еи F, рис. 19.16).
В таблице 19.2 производительность дистиллятора взята 4200 л/ч,
емкость резервуара — 12000 л. В такой системе для того, чтобы
обеспечить проектный расход воды в отдельные периоды (в 11, 12, 13, 21,
23, 24 ч) резервуар должен быть запольген на 100%.
В таблице 19.3 производительность дистиллятора взята 3000 л/ч,
емкость резервуара — 25000 л. Важно, чт^о при этом сочетании
максимальное заполнение резервуара составляет 83% (1 ч). Это вариант,
несмотря на большую емкость резервуара, более экономичен.
Системы подготовки воды являютс;я критическим звеном в
технологических процессах приготовления Лекарственных средств, а также
в других областях применения. В связи с этим, они подлежат
аттестации (валидации) на всех этапах проектирования, монтажа, пуска
и эксплуатации [2, 3].

Потребители,
расход, л/ч
А
В
С
D
Е
F
5070
Мойка
1 Приготов-
180 ление
растворов
1 Сосуд дпя
4000 системы
а?
450
200
Линия

наполнения
Сосуд для

приготовления сред
Диаграммы расхода воды для MHbCKUt^^^
Таблица 19.2
Резервуар с вместимостью 12000 л и дистиллятор производительностью 4200 л/ч \
ЦЕ Смена 1
1
^
1,0
Сосуд для
2000 буферных 1,0
' растворов
Расход воды в по-
радке возрастания
За
ре
ре
полнение
зервуара, л
полнение ^^к
зервуара, % ^|
Расход
ПОЛЬЗОЕ
Средни
П
1_0
иковь
ателем, л
7268
8933
.
7268
0,2
1,0
1,0
0,0
3
1,0
1,0
1620(1
11750
8650
72
4482
8400
70
4450
4 5 ' 6
1,0
0,5
1,0
22300
6500
54
6100
й расход, л/ч
!й расход, л/ч
ощий расход, л за 2А ч
0,3
0,2
23600
9400
78
1300
0,8
1,0
1,0
29000
8200
68
5400
7
0,2
1,0
0,5
34036
7364
61
5036
8
1,0
0,8
¦ Щ г^,^,,г, i"^»^ 1 Смена i
9
0,3
0,5
1,0
к
42106
3494
29
8070
•3913
5887
49
1808
10
1,0
0,5
0,2
44863
9137
76
950
11
0,1
1,0
45322
12000
100
459
12
0,3
0,5
0,8
\
48290
12000
100
2968
13
0,5
2,0
1
49280
12000
100
990
14
1,0
1,5
56280
9200
77
7000
15
0,3
578l"
118^'
9^
152'
16 17 18 1 19 20 21
0,2
1,0
1,0
1.0
64037
9843
82
6236
1,0
i
66037
12000
100
2000
0,5
1.0
72572
9665
81
6535
0.2
0,5
1,0
1.0
?7058
9379
78
4486
0,3
0,5
4-
78329
12000
100
1272
0.5
0,5
3,0
1.0
83769
10760
90
5440
22 23 24
0.5
1.0
,.
84309
12000
100
540
0.1
1,0
к.^
8847
12000
100
4018
1.0
ь —
88777
12000
100
450
3699
8070
88777
_1 ^^ш^—
•te.
Г^
Q
Q
ю

Потребители,
расход, л/ц
А
В
С
D
Е
F
5070
Мойка
' Приготов-
180 1 ление
растворов
4000
Сосуд для
системы
CIP
Линия
450
наполнения
Сосуд Д,1Я
200
приготовления сред
Сосуд для
2000 буферных
растворов
Расход воды в
порядке возрастания
Заполнение
резервуара, л
Н|^олнениеЛ^^Н|
Ц^ервуара, !fl^^|
Расход
пользователем, л
Диаграммы расхода воды для инъекций
Таблица
19.3
Резервуар с вместимостью 25000 л и дистиллятор производительностью 3000 л/ч 1
" Смена 1
1
1о,з
1,0
1,0
7268
20733
83
7268
2
0,2
1,0
1,0
0,0
11750
19250
77
4482
3 ' 4
1,0
1.0
16200
17800
71
4450
1,0
0,5
1,0
22300
14700
59
6100
Средний расход, л/ч
Пиковый расход, л/
Общий расход, л за
ч
24 ч
5 1 6
0,3
0,2
23600
16400
66
1300
0,8
1.0
1,0
7 1 8
0,2
1,0
0,5
34036
29000
14000
56
5400
11964
48
5036
1,0
0,8
Смена 2 гП^^^Н Смена 3 ^^^'Л
9 1 10
0,3
0,5
1,0
42106
6894
28
8070
43913
8087
32
180S
1,0
0.5
0,2
44863
10137
41
950
11
0,1
1,0
45322
12678
51
459
12
0,3
0,5
0,8
48290
12710
51
2968
13
0,5
2,0
49280
14720
59
990
14
1,0
1,5
56280
10720
43
7000
15
0,3
16
0,2
1,0
1
57801
12199
49
1521
1,0
1,0
64037
8963
36
6236
"
1,0
66037
9963
40
2000
18 1 19
1,0
72572
6428
26
6535
0,2
0,5
1,0
1,0
77058
4942
20
4486
20
03
0,5
78329
6671
27
1272
21
0,5
0,5
3,0
22' 23 ' 24 1
0,5
\.о
1
1,0
83769
4231
17
5440
«4309
6691
27
540
0,1
1,0
88327
5673
23
4018
г
J.0
88777
8223
33
450
3699
8070
88777
О
5
о
OS
?;
OS
о

550 IJiaed m
ь.. 19*4"Падк?пмвка водм дли микр)элем1грсш11ки
Основными стандарта: ш, которые регламентируют качествэ во^ы,,
применяемой в микроэлектронике, являются стандарты Института*
полупроводниковой техники и материалов {Semiconductor Equipment,
and Materials Institute — SEMJ) и Американского общества по
испытанию материалов Чу4етЛ1).
Например, документ SEMI Руководство по чистой воде для
производства полупроводниковых приборов -^ Suggested Guidelines for'Риге
Water for Semiconductor Processing, содержит данные о различных
уровнях содержания примесей в воде (таблица 19>4)-
Требуемое качество доды ббеспечивается за счет применения
методов глубинной, микро- и ультрафильтрации, умягчения, озони-
рованияу вакуумной дегазации,; УФ обработки' воды- Для получ^нтгя
ультрачистой воды наиболее часто применяются обратноосмота-
ческие установки совместно с электроионитовымк устаяоБками,
пришедшими на смену ионообменным колоннам.
При,проектировании систем получения воды для микрогэлект-'
роники следует учитывать ряд ключевых факторов, в том числе:
— применение теплообменников, гарантирующих постоянную
температуру, гюступа-юшей воды;-
— применение системы-предварительной подготовки,
направленной на максимальное снижение содержащихся в воде примеси!
и обеспечение требований, предъявляемых установками финишном
очистки для получения ультрачистой воды;
— использование систем хранения и распределения ульт15:лЧистЬй'
воды, не влияфщих ни ее качество, и обеспечивающих запшту от
микробиологического загрязнения и попадания;поетороннихп{::ш::;се:1:
~ применение технологий и методов,,подцерживающих качество
воды в течение, производства, хранения и распределения (УФ
оборудование, методы озонирования, азотные- "подущр!" в емкостях дл,1,
хранения и др.);
"- постоянный контроль и мониторинг процесса производства,
хранения и распределения ультрачистой воды, на-месте
по-показателям удельной электропроводности^ сЛшегЬ органического -углеродл
и других факторов.
Современные системы пол^ченкяультра'тмстой воды ллЯ\-йик|Л).-
электроники предусматривакэт многостгдийнтда rtponecd, обеспечи-
ваюший макскч^альног качестго прлучсе!-:ой воды:
1) Грубая фильтрация механических частиц размера'-.'и бол~е
90-100 ллгж. Осуществлюгтся с помощью азто? 1атических самопро-'-ы"-
ных фильтров, исяользующих в качестве фильтрующего матерг-:ата'-
сетку из нержггеющей стали с разиерагл'и пор 90-100 лгсм.
2) Регулк^::^:.::е к:жт^^;;жтуры. Ерикгняются теплообменни"тТ,
рбеспечир--эи.г--г постотасгво те.л-гператург^ гэды, услогия для f-imit-

Подготовка воды
551
Таблица 19.4
Требования к воде для полупроводниковой
промышленности (SEMI)
Контролируемый
параметр
Сухой остаток, г/л
Общий
органический
углерод, мг/л
Количество частиц
в литре
Количество
микроорганизмов в 100 мл
Растворимый
диоксид кремния
{SiOi), мкг/л
Сопротивление,
МОм»см

Достижимый
уровень
0,1
0,020
500
0
3
18,3

Допустимый
уровень
0,3
0,050
1000
6
5
17,9
Уровень

предупреждения
0,3
0,100
2500
10
10
17,5

Критический
уровень
0,5
0,400
5000
50
40
17
Катионы, мкг/л
- Алюминий
- Аммоний
- Хром
- Медь
- Железо
- Марганец
- Калий
- Натрий
- Цинк
0,2
0,3
0,02
0,002
0,02
0,05
0,1
0,05
0,02
2,0
0,3
0,1
0,1
0,1
0,2
0,3
0,2
0,1
5,0
0,5
0,5
0,5
0,2
1,0
1,0
1,0
0,5
-
-
-
-
-
-
4,0
5,0
-
Анионы, мкг/л
- Бромиды
- Хлориды
- Нитриты
- Нитраты
- Фосфаты
- Сульфаты
0,1
0,05
0,05
0,1
0,2
0,05
0,1
0,2
0,1
0,1
0,2
0,3
0,5
0,8
0,3
0,5
0,3
1,0
-
-
-
-
-
-
жащей работы установленного оборудования и стабильную
производительность всей системы водоподготовки и, соответственно,
стабильное высокое качество получаемой воды.
3) Дозирование коагулянта. Применение коагулянтов (например,
полиалюминия хлорида) необходимо для удаления как
растворенного в воде диоксида кремния, так и коллоидных соединений кремния.

552 Глава 19
железа и др. При высоком содержании кремния в исходной воде
необходимо отказьшаться от последующей глубинной фильтрации
с использованием кремнийсодержащих фильтрующих сред.
4) Многослойная фильтрация. Необходима для удаления из воды
веществ в виде суспензий, механических частиц с размерами более
20 мкм. Фильтрующая среда состоит из гидроантрацита и других
типов фильтрующих сред различного фракционного состава в
зависимости от качества исходной воды и поддерживающей засыпки,
обеспечивающей равномерное распределение воды.
5) Угольный фильтр. Основное назначение данного этапа
подготовки ультрачистой воды является удаление свободного хлора,
присутствующего в воде, органических соединений, влияющих на
уровень общего органического углерода.
6) Умягчение. Служит основой предварительной подготовки,
обеспечивающей удаление из воды солей жесткости. Является
критическим этапом для систем обратного осмоса, требующим минимального
содержания кальция и магния в воде.
7) Дозирование регулятора рН. Введение щелочи (NaOff) в воду
влечет за собой увеличение водородного показателя воды. Тем самым
обеспечивается смещение равновесия
СО,,^^+Hp:^HfOj^Н-+НСО^(рК„6,38):^ 2Н-+СО/-(рК„10,37)
в правую сторону. При достижении p/f значений 8,2-8,4, содержание
растворенного диоксида углерода в воде становится минимальным.
При этом гидрокарбонаты и карбонаты эффективно удаляются с
помощью обратного осмоса.
Альтернативой этому химическому методу декарбонизации
является термическая отдз^ка и мембранная дегазация. Удаление
диоксида углерода этими методами значительно эффективнее, однако-
влечет за собой большие энергозатраты. Кроме того, ограничение
использования мембранных установок дегазации — в их высокой
стоимости.
8) Двухступенчатая обратноосмотическая установка.
Обеспечивает высокую степень очистки воды, снижая содержание анионов
и катионов до 1 %, задерживая микроорганизмы, эндотоксины и др.
примеси. Можно использовать и одноступенчатую установку
обратного осмоса. Однако при этом не обеспечивается стабильное качество
получаемого фильтрата: в процессе работы происходит загрязнение
обратноосмотических мембран, падает их селективность, растет
микробная контаминация. В этом случае качество фильтрата входной воды
в значительной степени зависит от качества поступающей воды.
Использование второй ступени устраняет эти недостатки.
9) УФ —установка. СЗсновной целью является обеспечение
микробиологического контроля получаемого фильтрата (при использо-

Подготовка воды 553
вании длины волны 254 нм), и снижения содержания органических
веществ (при длине волны 185 нм).
10) Электроионитовая установка. Обеспечивает получение высо-
коочищенной воды с минимальным показателем удельного
сопротивления и минимальным содержанием анионов и катионов.
Данная установка имеет ряд преимуществ по сравнению с установками
ионного обмена:
— постоянное высокое качество получаемой воды;
— непрерывной процесс получения воды;
— отсутствие реагентов для регенерации;
— компактность системы;
— минимальные экономические затраты.
11) Фильтр финишной (тонкой) очистки на основе смешанной
ионообменной смолы. Данный этап является "полирующим", т.е.
обеспечивающим получение ультрачистой воды с удельным
сопротивлением более 18 МОм-см и содержанием общего органического
углерода менее 50 мкг/л.
12) Фильтр на основе смолы-органопоглотителя предназначен
для гарантии обеспечения требований, предъявляемых к воде по
содержанию общего органического углерода.
Тфанение и распределение воды
Хранение ультрачистой воды осуществляется в емкости,
оборудованной подачей азота, препятствующего попаданию атмосферного
воздуха и последующим нежелательным реакциям (растворение
газов и др.). Конструкция емкости предусматривает полный слив воды
для проведения регламентных процедур по санитарной обработке,
отсутствие застойных зон, душирование стенок емкости. Система
распределения выполнена из труб с внутренней полировкой
максимального качества (менее Ra 0,4).
При монтаже оборудования используется бесшовная сварка,
обеспечивающая отсутствие шероховатостей в местах соединений.
Материалом трубопровода и запорно-регулирующей арматуры
является поливинилиденфторид {PVDF) или натуральный
полипропилен (РР-п), которые обеспечивают необходимую чистоту воды.
В большинстве случаев трубопроводы изготовляются в чистых
производствах и герметично упаковываются на месте, обеспечивая
высокую чистоту продукта.
19.5 Контроль общего органического углерода
Качество воды характеризуется многими показателями. Для
ультрачистой воды определяющими являются ее проводимость и
содержание общего органического углерода. Например, в современном
производстве микросхем проводимость воды достигает 18,3 МОм-см.

554
Глава 19
В производстве лекарственных средств требования к контролю
параметров воды имеют давнюю историю. В США первые требования
по количественному анализу примесей были введены в 1840 г. и затем
дополнялись в течение 150 лет (таблица 19.5). Аналогичная картина
характерна и для других стран. Это привело к тому, что к концу
XX века анализ качества воды по многим параметрам стал
трудоемкой задачей. Кроме того, такой анализ сводится к контролю
отдельных проб в лаборатории и не позволяет оценивать качество
воды на линии в текущем масштабе времени.
Нужно ли проверять все эти показатели? Этим вопросом
заинтересовались специалисты США и в результате получили ответ: нет,
не нужно. Контроль можно свести, в основном, к двум параметрам:
проводимости и общему органическому углероду (ООУ, в английской
транскрипции ТОС — Total Organic Carbon).
Таблица 19.5
Показатели качества воды по Фармакопее США
Год

введения
1840
1840
1850
1890
1890
1890
1900
1947
1947
1970
1983
Старые методы
Показатель
Сульфаты
Кальций
Двуокись углерода
Хлор
Аммиак
Окисляемые вещества
Тяжелые металлы
Бактерии
Общее количество
твердых веществ
рН
Бактериальные эндотоксины
Новые методы
Показатель
Проводимость
ООУ
Исключен
Число КОЕ (справочное)
Исключен
Исключен
При анализе
воды для инъекций
С 1996 г. Фармакопея США предусматривает следующие пределы
для показателей качества воды:
Проводимость
4,7 мкСм/см (вода очищенная и вода
для инъекций)
Общий органический
углерод
500 ррЬ (вода очищенная и вода
для инъекций)
Бактериальные
эндотоксины
0,25 IU (только вода для инъекций)
Число
микроорганизмов
100 КОЕ/мл (вода очищенная)
10 КОЕ/мл (вода для инъекций)

Подготовка воды
555
Аналогичные
требования включены и в
Европейскую Фармакопею.
Прежние нормы стали
анахронизмом.
Переход на новые
показатели не только
снижает трудоемкость
проведения контроля воды. Он
позволяет выйти на
качественно новый уровень:
перейти от лабораторных
методов анализа
отдельных проб, дающих в
известной степени случайную
характеристику, к непрерывному анализу воды на линии. Благодаря
этому можно проследить динамику изменения показателей,
обнаруживать внезапные повышения загрязнения воды.
Например, после замены фильтра происходит резкое повыщение
уровня ООУ, снижающегося по мере промывания фильтра (рис. 9.14).
Непрерывное наблюдение за уровнем ООУ позволяет определить
момент времени, когда воду можно использовать для производства.
Второй пример связан с формированием биопленок на стенках
труб и сосудов (рис. 19.15) и последующим отрывом фрагментов
биопленок потоком воды. Биопленка формируется следующим образом:
Рис. 19.14 Изменение ООУ в воде
после замены фильтра (фирма Anatel)
1. ООУ оседает
на стенке трубы
2. Микроорганизмы
почти мгновенно
закрепляются на ООУ
3. Части биопленки
уносятся потоком
воды
Рис. 19.15 Рост биопленки с последующим загрязнением воды
(фирма Anatel)

556 . . ... Глава 19
' — органические соединения, в том числе питательные вещества'
прикасаются к стенке трубы и остаются на ней;
— микроорганизг.ты в поисках питания закрепляются на стенке J
— образуются биопленки;
~ частицы захватываются биопленкой;
— биопленка становится средой жизни микроорганизмов. ¦
Даже незначительное повышение содержания ООУ в воде
(на 1-5 %) приводит к резкому росту интенсивности образования
биопленок.
Контроль ООУ используется npw апгмелшции^ёалкдт/дт)
методов очистки. Например, требуется определить время,промывки резер- ,
вуара после обработки его моюшим (дезинфицирующим) средством. ;'¦
Для этого перед началом промывки к сточной трубе байпасный')
соединением присоединяется .'Прибор контроля ООУ и в процессе'
промывки ведется регистрация содержания ООУ.-
Многие приборы анализа ООУ в-воде основаны на методе окис- ¦
ления. Суть его видна из следующей схемы;
УФ'обработка воды -^ радйМлЫ' ОН ~ (сшЛйьш бкислитель) -^ 0Kuc--j
жние ООУ -^ образование СО2 -^ диссоциация СО^ в воде, изменение']
проводимости воды -^ определение проводимости —> пересчет
проводимости в концентрацию ООУ
Содержание ООУ и проводимость определяются одним и тем;жё
прибором.
Авторы выражают искреннюю благодарность фирмам Stem
и Anatel за сощасие на публикацию их матерщлов.
Литература ж глаье 19-
1. Дисмор Д. Распределение воды для инъекций. "Технология 'ч;)с-,
тбты", imUWl^t. 14-1"?.
2. Чечин К, Валидаиия систем подготовки воды, "Технология чис^'
тоты", 2001, №2, с, 18-20.
3. Михайленко В. А. Опыт валидации систем водоподготовки.
"Технология чистоты", 2001, №2, с. 21-23.

557
Приложение 1
В. Ю. Федорович, фирма "Экотест"
Определение концентрации ультрамелких частиц
и макрочастиц
В целом ряде случаев, обусловленных, как правило,
особенностями производственного процесса, бывает полезно оценивать уровень
чистоты в чистых помещениях, учитывая концентрацию не только
аэрозольных частиц размеров от 0,1 мкм до 5,0 мкм, но и аэрозольных
ультрамелких частиц и макрочастиц.
Примечание: Согласно ГОСТ ИСО 14644-1:
• улыпрамелкая частица (ultrafine particle) — это частица с размером
(эквивалентным диаметром) меньшим 0,1 мкм;
'Макрочастица {macroparticle) — это частица с размером
(эквивалентным диаметром) большим 5,0 мкм;
'волокно (fibre) — это частица вытянутой формы, длина которой
превышает ширину в 10 и более раз.
Для описания уровня чистоты (но не для обозначения класса
чистоты) в этом случае используют U-дескриптор и М-дескриптор.
17-дескрнптор {U-descriptor)
{/-дескриптор записывается в виде " U (X; Y)" и используется для
обозначения концетрации (или предельно допустимой концентрации)
ЛГвсех частиц с размерами большими или равными Y(Y < 0,1 мкм).
При этом концентрация X определяется как количество частиц,
включая ультрамелкие частицы, в 1 м^ воздуха, а нижний пороговый
размер F выражается в мкм. При определении концентрации
ультрамелких частиц необходимо, чтобы эффективность счета частиц с
размерами Y+ 0,17 была равна 50 % + 10 %.
Пример
Обозначение "f/(250000; 0,02 мкм)" означает, что концентрация
частиц размером большим или равным 0,02 мкм составляет (или
не должна превышать) 250000 частиц/м^ при счете с помощью
счетчика частиц, эффективность счета которого для частиц с
размерами от 0,018 мкм до 0,022 мкм попадает в интервал 40 % — 60 %.
Условие 50%-ной (+ 10%) эффективности счета для частиц
с заданным размером У (+ 0,1 У) является важным требованием для
счетчика ультрамелких частиц. Графически это условие сводится

558
Приложение 1
к тому, чтобы кривая зависимости эффективности счета от размера
частиц проходила через прямоугольную область (темная на графике),
ограниченную четырьмя прямыми, параллельными осям координат
и проходящими через точки 0,96/и 1,1 f/, а также 40% и 60%. Или,
если говорить более строго, кривые зависимости эффективности
счета от размера частиц должны лежать выше точки с координатами
(1,1 У; 40) и ниже точки (0,9 У; 60). На рисунке 1 этому условию
удовлетворяют кривые 1, 2 и 3.
Эффективность счета, %
0.9Y Y LIY
Размер частиц
Рис. I Зависимость эффективности счета частиц от их размера.
Кривые 1-3 удовлетворяют условию 50%-ной эффективности счета для
частиц заданного размера Y. Счетчик, эффективность счета которого
описывается кривой 4, не может быть использован для счета
ультрамелких частиц (D < 0,1 мкм) из-за слишком низкой эффективности
счета. Счетчик с эффективностью счета, описываемой кривой 5, имеет
слишком высокую эффективность счета и может быть использован
для счета ультрамелких частиц (^ < 0,1 мкм) только совместно
со специальным устройством, уменьшающим эффективность счета
до 50%-ной (+ 10%) путем ограничения размера измеряемых частиц.
Кривая 4 лежит ниже прямоугольной области (ниже точки
(1,1 У; 40)), следовательно, эффективность счета ниже требуемой,
и счетчик с такими параметрами не может быть использован для
измерения концентрации ультрамелких частиц. Кривая 5 лежит выше
обозначенной прямоугольной области на графике (выше точки
(0,9 У; 60)), следовательно, эффективность счета вьшхе требуемой.
В этом случае, для того чтобы счетчик с такими параметрами мог
быть использован для измерения концентрации ультрамелких
частиц, эффективность счета должна быть уменьшена с помощью
специальных устройств, ограничивающих измеряемый размер частиц.

Приложение 1 559
М-дескриптор (M-descriptor)
^/-дескриптор записывается в виде "М{А; В); С или "М{А; от В^
до В^; С и используется для обозначения концентрации (или
предельно допустимой концентрации) А, определенной методом "С,
для макрочастиц с размерами большими или равными В(В> 5,0 мкм)
или находящимися интервале от В^ до В^ (5,0 мкм < В, < В^
соответственно. Концентрация А определяется как количество частиц
ъ I м^ воздуха, а размеры В (В^, В) выражаются в мкм. Обратим
внимание, что понятие размера или эквивалентного диаметра частицы
и соответственно значение величин В (В,, В) существенно зависят
от метода "С определения концентрации, что и обуславливает
необходимость указания названия метода при записи Л/-дескриптора. Если
среди аэрозольных макрочастиц встречаются частицы волокон, то
в дополнение к обычному Л/-дескриптору ГОСТ ИСО 14644-1
допускает использование Л/-дескриптора для волокон, обозначаемого как
"М (А; В); С
волокно ^ ' '''
Пример 1
Обозначение "М (1200; 6 мкм); времяпролетный счетчик
аэрозольных частиц" означает, что определенная с помощью времяпролет-
ного счетчика концентрация аэрозольных макрочастиц с размером
(аэродинамическим диаметром) больше или равным 6 мкм составляет
(или не должна превьшхать) 1200 частиц/м^.
Пример 2
Обозначение "Л/(500; от 10 мкм до 20 мкм); каскадный импактор
со счетом под микроскопом" означает, что концентрация
макрочастиц с размерами, лежащими в интервале от 10 мкм до 20 мкм,
определенная с помощью каскадного импактора с последующими
оценкой размеров частиц и счетом под микроскопом, равна (или не
должна превьш1ать) 500 частиц/м^.
По соглашению между заказчиком и исполнителем
{/-дескрипторы и Л/-дескрипторы могут применяться для того, чтобы задать
(но не классифицировать) уровень чистоты по аэрозольным
частицам, в качестве самостоятельных критериев или в дополнение к
максимально допустимым концентрациям C^iN;D), соответствующим
установленным классам чистоты ИСО. В последнем случае нужно
помнить о соблюдении следующих очевидных соотношений.
Для {/-дескриптора "U(X; У)" (У < 0,1 мкм):
X(D^Y)> X(D = 0,1 мкм).
Для М-дескриптора "М {А; В); С {В > 5,0 мкм):
X(D= 5,0 мкм) > A(D = В).

560
Приложение 2
Таблицы иццексов РМУща относительной влажности 50% по ИСО 7730
S
Таблица
Показатель метаболизма = 46,4 Вт/м^ (0,8 мет)
П2И
Показатели
одежды
do
0
0,25
0,50
0,75
1,00
1,50
2,00
м' °С/Вт
0
0,039
0,078
0,116
0,155
0,233
0,310
Рабочая

температура, °С
27
28
29
30
31
32
33
34
26
27
28
29
30
31
32
33
25
26
27
28
29
30
31
32
24
25
26
27
28
29
30
31
23
24
25
26
27
28
29
30
18
20
22
24
26
28
30
32
14
16
18
20
22
24
26
28
<0,10
-2,55
- 1,74
-0,93
-0,14
0,63
1,39
2,12
- 1,92
- 1,30
-0,69
-0,08
0,53
1,12
1,71
2,29
- 1,54
- 1,04
-0,55
-0,05
0,45
0,94
1,44
1,92
1,26
-0,84
-0,42
-0,01
0,41
0,83
1,25
1,66
- 1,06
-0,71
-0,35
0,01
0,37
0,74
1,10
1,46
-1,67
- 1,11
-0,55
0,02
0,60
1,17
1,76
2,34
- 1,84
- 1,39
-0,93
-0,46
0,01
0,48
0,97
1,45
Относительная скорость воздуха.
0,10
-2,55
- 1,76
- 1,02
-0,28
0,46
1,21
1,97
2,73
- 1,94
- 1,36
-0,78
-0,20
0,39
0,99
1,58
2,19
- 1,59
- 1,12
-0,64
-0,15
0,34
0,83
1,33
1,83
- 1,31
-0,91
-0,51
-0,10
0,32
0,73
1,15
1,57
- 1,12
-0,77
-0,42
-0,06
0,29
0,66
1,02
1,39
- 1,70
- 1,16
-0,60
-0,04
0,53
1,11
1,70
2,30
- 1,87
- 1,43
-0,97
-0,52
-0,05
0,43
0,91
1,40
0,15
-2,23
-1,42
-0,60
0,21
1,04
1,87
2,71
-2,29
-1,67
- 1,05
-0,42
0,21
0,84
1,49
2,13
-1,84
-1,34
-0,83
-0,32
0,20
0,72
1,24
1,76
- 1,51
- 1,08
-0,66
-0,23
0,20
0,63
1,07
1,51
- 1,28
-0,91
-0,54
-0,17
0,20
0,57
0,95
1,33
- 1,84
- 1,27
-0,70
-0,12
0,46
1,06
1,67
2,28
- 1,98
- 1,52
- 1,06
-0,59
-0,11
0,38
0,87
1,37
м/с
0,20
-2,62
- 1,75
-0,88
0,01
0,89
1,78
2,68
-2,57
- 1,92
- 1,26
-0,60
0,06
0,73
1,41
2,08
-2,04
- 1,51
-0,98
-0,45
0,09
0,63
1,17
1,71
- 1,65
- 1,21
-0,77
-0,33
0,11
0,56
1,01
1,47
- 1,39
- 1,02
-0,64
-0,26
0,12
0,51
0,90
1,29
- 1,93
- 1,36
-0,77
-0,18
0,42
1,02
1,64
2,27
-2,06
- 1,59
- 1,12
-0,64
-0,15
0,34
0,84
1,35
0,30
-2,31
- 1.60
-0,89
-0,17
0,55
1,28
2,01
-2,34
- 1,78
- 1,22
-0,65
-0,09
0,49
1,06
1,64
- 1,87
- 1,41
-0,95
-0,49
-0,02
0,45
0,93
1,40
- 1,56
- 1,17
-0,78
-0,38
0,01
0,41
0,82
1,22
-2,07
- 1,48
-0,88
-0,27
0,35
0,97
1,61
2,26
-2,18
- 1,69
- 1,21
-0,72
-0,22
0,28
0,80
1,32
0,40
-2,62
- 1,87
- 1,12
-0,36
0,41
1,18
1,95
-2,57
- 1,98
- 1,40
-0,81
-0,22
0,38
0,98
1,58
-2,03
- 1,56
- 1,08
-0,60
-0,12
0,37
0,86
1,35
- 1,68
- 1,28
-0,88
-0,47
-0,06
0,35
0,76
1,18
-2,17
- 1,57
-0,95
-0,33
0,30
0,94
1,58
2,24
-2,26
- 1,77
- 1,27
-0,77
-0,27
0,24
0,76
1,29
0,50
-2,10
- 1,31
-0,51
0,29
1,09
1,90
-2,15
- 1,54
-0,93
-0,32
0,29
0,91
1,54
-2,17
- 1,67
-1,18
-0,69
-0,19
0,30
0,81
1,31
- 1,78
- 1,37
-0,96
-0,55
-0,13
0,30
0,72
1,14
-2,25
- 1,63
- 1,01
-0,38
0,26
0,91
1,57
2,23
-2,32
-1,82
- 1,32
-0,82
-0,30
0,22
0,74
1,27
1,0"',
Щш
'.^х^^Щ
''«.{.^
-2,89
- 1,9"?
- т'^
—.0,13
0,80
1.73;
-<2,(Й
- 1.35
-:о$7
:Mi
*оМ
51^38
-где»
- i ;52
- 0,9S
~ш%
'i).m
Ь.ы
it,4i
-a,os
-1,65
-t,2;
-,Л,76
->С32'
0,П
0;58
4W
-¦^2:?')
- I,S4
-лт
-0.52
ons
'вт
1.4
'2;20
- 2,49
- 1;ЭД
- 1,^
- ft'K;
- 0,41 '•
Ж13 j
0:67
Чк~ 1

Приложение 2
561
Таблица П2.2
Показатель метаболизма = 58 Вт/м^ (1 мет)
Показатели
одежды
do
0
0,25
0,50
0,75
1,00
1,50
2,00
м^ "С/Вт
0
0,039
0,078
0,116
0,155
0,233
0,310
Рабочая

температура, °С
26
27
28
29
30
31
32
33
'24
25
26
27
28
29
30
31
23
24
25
26
27
28
29
30
21
22
23
24
25
26
27
28
20
21
22
23
24
25
26
27
14
16
18
20
22
24
26
28
10
12
14
16
18
20
22
24
<0,10
- 1,62
- 1,00
-0,39
0,21
0,80
1,39
1,96
2,50
- 1,52
- 1,05
-0,58
-0,12
0,34
0,80
1,25
1,71
- 1,10
-0,72
-0,34
0,04
0,42
0,80
1,17
1,54
- 1,11
-0,79
-0,47
-0,15
0,17
0,49
0,81
1,12
-0,85
-0,57
-0,30
-0,02
0,26
0,53
0,81
1,08
- 1,36
-0,94
-0,52
-0,09
0,35
0,79
1,23
1,67
- 1,38
-1,03
-0,68
-0,32
0,03
0,40
0,76
1,13
Относительная скорость воздуха.
м/с
0,10
- 1,62
- 1,00
-0,42
0,13
0,68
1,25
1,83
2,41
- 1,52
- 1,05
-0,61
-0,17
0,27
0,71
1,15
1,61
- 1,10
-0,74
-0,38
-0,01
0,35
0,72
1,08
1,45
-1,11
-0,81
-0,50
-0,19
0,12
0,43
0,74
1,05
-0,87
-0,60
-0,33
-0,07
0,20
0,48
0,75
1,02
- 1,36
-0,95
-0,54
-0,13
0,30
0,74
1,18
1,62
- 1,39
- 1,05
-0,70
-0,35
-0,00
0,36
0,72
1,09
0,15
-1,96
- 1,36
-0,76
-0,15
0,45
1,08
1,71
2,34
- 1,80
- 1,33
-0,87
-0,40
0,07
0,54
1,02
1,51
- 1,33
-0,95
-0,56
-0,18
0,20
0,59
0,98
1,37
- 1,30
-0,98
-0,66
-0,33
-0,01
0,31
0,64
0,96
-1,02
-0,74
-0,46
-0,18
0,10
0,38
0,66
0,95
- 1,49
- 1,07
-0,64
-0,22
0,23
0,68
1,13
1,58
- 1,49
- 1,14
-0,79
-0,43
-0,07
0,30
0,67
1,05
0,20
-2,34
- 1,69
-1,05
-0,39
0,26
0,94
1,61
2,29
-2,06
- 1,57
- 1,08
-0,58
-0,09
0,41
0,91
1,43
- 1,51
-1,11
-0,71
-0,31
0,09
0,49
0,90
1,30
- 1,44
- 1,11
-0,78
-0,44
-0,11
0,23
0,56
0,90
-1,13
-0,84
-0,55
-0,27
0,02
0,31
0,60
0,89
- 1,58
- 1,15
-0,72
-0,28
0,18
0,63
1,09
1,56
- 1,56
-1,21
-0,85
-0,48
-0,11
0,26
0,64
1,02
0,30
-2,47
- 1,94
- 1,41
-0,87
-0,34
0,20
0,74
1,30
-1,78
-1,36
-0,94
-0,51
-0,08
0,34
0,77
1,20
-1,66
- 1,31
-0,96
-0,61
-0,26
0,09
0,45
0,80
- 1,29
-0,99
-0,69
-0,39
-0,09
0,21
0,51
0,81
- 1,72
- 1,27
-0,82
-0,37
0,10
0,57
1,04
1,52
- 1,67
-1,30
-0,93
-0,56
-0,18
0,20
0,59
0,9«
0,40
-2,24
- 1,67
- 1,10
-0,53
0,04
0,61
1,20
- 1,99
- 1,55
- 1,11
-0,66
-0,22
0,23
0,68
1,13
-1,82
-1,46
- 1,09
-0,73
-0,37
0,00
0,36
0,73
- 1,41
- 1,11
-0,80
-0,49
-0,18
0,13
0,44
0,75
- 1,82
- 1,36
-0,90
-0,44
0,04
0,52
1,01
1,49
- 1,74
- 1,37
-0,99
-0,61
-0,23
0,16
0,55
0,95
0,50
-2,48
- 1,89
- 1,29
-0,70
-0,10
0,50
1,12
-2,16
-1,70
-1,25
-0,79
-0,33
0,14
0,60
1,06
-1,95
- 1,58
- 1,20
-0,83
-0,46
-0,08
0,29
0,67
-1,51
- 1,19
-0,88
-0,56
-0,25
0,07
0,39
0,71
- 1,89
- 1,43
-0,96
-0,49
0,00
0,49
0,98
1,47
- 1,80
-1,42
- 1,04
-0,65
-0,26
0,13
0,53
0,93
1,00
-2,66
- 1,97
- 1,28
-0,58
0,11
0,83
-2,22
-1,71
-1,19
-0,68
-0,17
0,34
0,86
-2,36
-1,95
-1,55
- 1,14
-0,74
-0,33
0,08
0,48
-1,81
-1,47
- 1,13
-0,79
-0,46
-0,12
0,22
0,56
-2,12
- 1,63
- 1,14
-0,65
-0,14
0,37
0,89
1,40
- 1,96
-1,57
-1,17
-0,77
-0,37
0,04
0,45
0,87

562
Приложение 2
Показатель метаболизма
Таблица Ш.3~
69,6 Вт/м^ (1,2 мет)
Показатели
одежды
do
0
0,25
0,50
0,75
1,00
1,50
2,00
м^ °С/Вт
0
0,039
0,078
0,116
0,155
0,233
0,310
Рабочая

температура, °С
25
26
27
28
29
30
31
32
23
24"
25
26
27
28
29
30
18
20
22
24
26
28
30
32
16
18
20
22
24
26
28
30
16
18
20
22
24
26
28
30
12
14
16
18
20
22
24
26
10
12
14
16
18
20
22
24
<0,10
- 1,33
-0,83
-0,33
0,15
0,63
1,10
1,57
2,03
-1,18
-0,79
-0,42
-0,04
0,33
0,71
1,07
1,43
-2,01
- 1,41
-0,79
-0,17
0,44
1,05
1,64
2,25
- 1,77
- 1,27
-0,77
-0,25
0,27
0,78
1,29
1,80
- 1,18
-0,75
-0,32
0,13
0,58
1,03
1,47
1,91
- 1,09
-0,75
-0,41
-0,06
0,28
0,63
0,99
1,35
-0,77
-0,49
-0,21
0,08
0,37
0,67
0,97
1,27
Относительная скорость воздуха.
0,10
- 1,33
-0,83
-0,33
0,12
0,56
1,01
1,47
1,93
- 1,18
-0,79
-0,42
-0,07
0,29
0,64
0,99
1,35
-2,01
- 1,41
-0,79
-0,20
0,39
0,98
1,57
2,20
-1,77
-1,27
-0,77
-0,27
0,23
0,73
1,23
1,74
-1,18
- 0,75
-0,33
0,10
0,54
0,98
1,42
1,86
- 1,09
-0,75
-0,42
-0,09
0,25
0,60
0,95
1,31
-0,78
-0,51
-0,23
0,06
0,34
0,63
0,93
1,23
0,15
-1,59
- 1,11
-0,63
-0,14
0,35
0,84
1,34
1,85
- 1,39
- 1,02
-0,64
-0,27
0,11
0,49
0,87
1,25
-2,17
- 1,58
-0,97
-0,36
0,26
0,88
1,51
2,17
- 1,91
- 1,42
-0,92
-0,40
0,12
0,64
1,17
1,70
- 1,31
-0,88
-0,45
0,00
0,46
0,91
1,37
1,83
- 1,19
-0,85
-0,51
-0,17
0,18
0,54
0,91
1,27
-0,86
-0,58
-0,29
-0,00
0,29
0,59
0,89
1,20
м/с
0,20
- 1,92
-1,40
-0,88
-0,36
0,17
0,69
1,24
1,78
- 1,61
-1,22
-0,83
-0,43
-0,03
0,37
0,77
1,17
-2,38
-1,76
-1,13
-0,48
0,16
0,81
1,46
2,15
-2,07
-1,56
- 1,04
-0,51
0,03
0,57
1,12
1,67
- 1,43
-0,98
-0,54
-0,07
0,40
0,86
1,34
1,81
- 1,27
-0,93
-0,58
-0,22
0,13
0,50
0,87
1,24
-0,92
-0,63
-0,34
-0,04
0,26
0,56
0,87
1,18
0,30
- 1,97
- 1,54
- 1,11
-0,68
-0,25
0,18
0,61
1,05
-2,70
-2,04
- 1,36
-0,68
-0,01
0,70
1,39
2,11
-2,31
- 1,77
- 1,23
-0,66
-0,10
0,47
1,04
1,62
- 1,59
- 1,13
-0,67
-0,18
0,31
0,79
1,28
1,78
- 1,39
-1,03
-0,67
-0,31
0,05
0,44
0,82
1,20
- 1,01
-0,71
-0,41
-0,10
0,20
0,52
0,83
1,15
0,40
-2,25
- 1,80
- 1,34
-0,89
-0,43
0,03
0,49
0,95
-2,25
- 1,54
-0,83
-0,11
0,61
1,33
2,09
-2,49
- 1,93
- 1,36
-0,78
-0,19
0,40
0,99
1,58
- 1,72
- 1,24
-0,76
-0,26
0,24
0,74
1,24
1,75
- 1,48
- 1,11
-0,74
-0,37
0,00
0,39
0,78
1,18
-1,06
-0,76
-0,46
-0,15
0,17
0,48
0,80
1,13
0,50
-2,01
-1,54
- 1,06
-0,58
-0,10
0,39
0,87
-2,42
- 1,69
-0,95
-0,21
0,54
1,29
2,07
-2,05
-1,47
-0,87
-0,27
0,34
0,94
1,55
-1,82
-1,33
-0,83
-0,32
0,19
0,70
1,21
1,73
-1,55
- 1,17
-0,79
-0,42
-0,04
0,36
0,76
1,15
- 1,11
-0,80
-0,49
-0,18
0,14
0,46
0,78
1,11
1
1.00, 1
:
-2>2ll
- 1,651
- 1,и-'
^Л.54Ч
(УМ '¦
0;5в
-г,!''
- 1,35
- 0.52 1
-0.31
I.J''
1,1-'
- 2.45
- I.S?
-i.r.
- 0,51
О.И
0,F0
1,*-
-2.1 ¦
- (,:-'¦
- 1.07
- o..s:.
0,07
0.i„
1,12
1.67
- i.'/.'i
- 1,3.1
-0;W
¦- (i,5<i
- u,lt.
ч.Й'
0,67
l,(V:-.
- 1,2%
-8,92
-0.60
-0.27
0.05
0.39
0,72
1;06

Приложение 2
563
Таблица П2.4
Показатель метаболизма = 92,8 Вт/м' (1,6 мет)
Показатели
одежды
do
0
0,25
0,50
0,75
1,00
1,50
2,00
м^ °С/Вт
0
0,039
0,078
0,116
0,155
0,233
0,310
Рабочая

температура, С
23
24
25
26
27
28
29
30
16
18
20
22
24
26
28
30
14
16
18
20
22
24
26
28
14
16
18
20
22
24
26
28
12
14
16
18
20
22
24
26
10
12
14
16
18
20
22
10
12
14
16
18
20
22
<0,10
-1,12
-0,74
-0,36
0,01
0,38
0,75
1,11
1,46
-2,29
- 1,72
-1,15
-0,58
-0,01
0,56
1,12
1,66
- 1,85
-1,40
-0,95
-0,49
-0,03
0,43
0,89
1,34
-1,16
-0,79
- 1,41
-0,04
0,35
0,74
1,12
1,51
- 1,01
-0,68
-0,36
-0,04
0,28
0,62
0,96
1,29
-0,57
-0,32
-0,06
0,19
0,45
0,71
0,97
-0,08
0,14
0,35
0,57
0,78
1,00
1,23
Относительная скорость воздуха.
м/с
0,10
- 1,12
-0,74
-0,36
0,01
0,37
0,70
1,04
1,38
-2,29
-1,72
-1,15
-0,58
-0,01
0,53
1,06
1,60
-1,85
-1,40
-0,95
-0,49
-0,03
0,41
0,85
1,29
-1,16
-0,79
-0,41
-0,04
0,33
0,71
1,08
1,46
- 1,01
-0,68
-0,36
-0,04
0,27
0,59
0,92
1,25
-0,57
-0,32
-0,07
0,18
0,43
0,68
0,95
-0,08
0,12
0,33
0,54
0,76
0,98
1,20
0,15
- 1,29
-0,93
-0,57
-0,20
0,17
0,53
0,90
1,27
-2,36
-1,83
-1,29
-0,73
-0,17
0,39
0,96
1,54
-1,94
-1,50
-1,07
-0,62
-0,16
0,30
0,76
1,23
-1,26
-0,89
-0,52
-0,15
0,24
0,63
1,03
1,42
-1,10
-0,78
-0,46
-0,13
0,19
0,53
0,87
1,21
-0,65
-0,39
-0,14
0,12
0,38
0,64
0,91
-0,14
0,07
0,29
0,50
0,73
0,95
1,18
0,20
-1,57
-1,18
-0,79
-0,40
0,00
0,39
0,79
1,19
-2,62
-2,06
- 1,49
-0,90
-0,31
0,29
0,89
1,49
-2,12
-1,67
-1,21
-0,75
-0,27
0,21
0,70
1,18
-1,38
- 1,00
-0,62
-0,23
0,17
0,58
0,98
1,39
- 1,19
-0,87
-0,53
-0,20
0,13
0,48
0,83
1,18
-0,71
-0,45
-0,19
0,07
0,34
0,60
0,88
-0,18
0,03
0,25
0,47
0,70
0,93
1,16
0,30
-2,42
- 1,80
- 1,17
-0,53
0,12
0,77
1,42
-2,40
-1,92
-1,43
-0,94
-0,43
0,08
0,60
1,11
-1,57
-1,17
-0,76
-0,36
0,07
0,49
0,92
1,34
- 1,34
- 1,00
-0,65
-0,30
0,04
0,41
0,77
1,14
-0,80
-0,53
-0,26
0,01
0,28
0,55
0,84
-0,24
-0,02
0,20
0,43
0,66
0,89
1,13
0,40
-2,05
- 1,38
-0,70
-0,02
0,67
1,36
-2,11
- 1,59
- 1,08
-0,55
-0,02
0,52
1,06
- 1,71
-1,29
-0,87
-0,45
-0,01
0,43
0,87
1,31
- 1,45
- 1,09
-0,74
-0,38
-0,02
0,35
0,73
1,10
-0,86
-0,59
-0,31
-0,04
0,24
0,52
0,81
-0,29
-0,06
0,17
0,40
0,63
0,87
1,11
0,50
-2,26
- 1,55
-0,84
-0,13
0,59
1,31
-2,26
- 1,73
- 1,20
-0,65
-0,10
0,46
1.01
- 1,82
-1,39
-0,96
-0,52
-0,07
0,38
0,83
1,28
-1,53
- 1,17
-0,80
-0,44
-0,07
0,31
0,69
1,07
-0,92
-0,64
-0,36
-0,07
0,21
0,49
0,79
-0,32
-0,09
0,14
0,38
0,61
0,85
1,10
1,00
-2,17
-1,35
-0,51
0,33
1,14
-2,18
-1,59
-0,98
-0,37
0,25
0,86
-2,17
-1,70
- 1,23
-0,76
-0,27
0,21
0,70
1,19
- 1,79
-1,40
-1,01
-0,62
-0,21
0,17
0,58
0,99
-1,07
-0,78
-0,48
-0,19
0,11
0,41
0,72
-0,41
-0,17
0,07
0,31
0,56
0,80
1,06

I
^
a
a-
a
I
^ 1
f
H
u
л
5
О
e
i
s
о
a
о ^
i
A
Ч
e
о
о
о'
о
о"
о
о"
о
(N
о"
1Л
о"
о
о"
о
о"
V
s
3 ц
с
1
€
ГЧ ^ т-н о" о" о -н ГЧ
1 1 1 1
о^ ^ 00 ^Ч ^г, ^ ^^ '^Х
гч — о" о о" -- —'" гч
1 1 1 1
О го ^ ® ^'l ""^ '^ '^^
Cs" -н о" О о" -н -н гч"
1 1 1 1
ОООГЧТ1-ЧООООГЧ
— cscscscscsrom
о
о
-н m ^ ^ 00 о Г^
^г. 0\ ^ ^^„ "I ^ ^'\
гч" ^^ —' о" о' о" —'
1 1 1 1
1Л ^ со г^ —< ^^ о^ ^^
см" — -н" о" о" сГ —" -н"
1 1 1 1 1
Г| Г^ -н ^ о 1Л -- Г^
cs" -- -н о" о о" —" --
1 1 1 1 1
О1ЛСЗ>'^-нЧ0ГЧГ^
cs" ^ о" о" о" о" --н" -н"
1 1 1 1
^гНГОГООООО^-Н
>.O(Nr^(NCSP--r400
^" ^" о" о" о" о" •-'' ^
1 1 1 1
^ ^ <S о" о" о" —" -Г
1 1 1 1
^ ^ ^ о, 1Л о> ^^ м
^" о" о" о" о" о" —" -н
1 1 1
^ооогчтгчоооо
^^CSCS(Nr4(NrO
OS
го
о
о
fS
о"
CSCS-H1—i^roinr^
ро м гп м гч гч^ г^^ гч^
<N —" ^ о" о" о" о" ^
1 1 1 1 1
iriOinOrO"^—ноо
—" —' о" о" о" о" о" —
1 1 1 1 1
--г^-<а-01ло^гч
<-Г —" о" о' о" о" о" —"
1 1 1 1
Г0ГЧО^1Л00ГЧ^
1Л .— !>. ГЧ^ -н 1Л о ^
-н" --" о" о" о" о" ^ --н"
1111
'-НГЧГО^Г^ООО'-'
го OS »П — гч *.© —' IT)
^ о" о" о" о" о" ^ ^
1111
^ Г^„ ^^ о ГО^ Г^^ -- 1Л
^^ о" о" о" о" о" '-^ —-'
1 1 1 1
O0^-чr^\?)гo-чa^
о ^^ го О^ ^^ М ГЧ^ 1Л
^ о" о" о" о" о" —" --
1 1 1 1
^чоооогчтгчооо
-н---нГЧГЧГЦГЧГЧ
о
о"
о
о"
1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
222SS2S?IS
5
!Я
00 in гч ^ ^ 00 гч
го о r^ го о гч ^
^" -ч" о" о" о" о" о"
1 1 1 1 1
IT) ^ го гч с^ о го
-- 00 IT) гч^ о^ rt г^^
^" о" о" о" о о о"
1 1 1 1
г^ г^ г^ чо т|- :$ ^
о г^ т|- — ^ -ч- г^
—" о" о" о' о" о" о"
1 1 1 1
Г^ 00 сз> о о о -¦
OS ^ го — гч in 00
о" о" о" о" о' о' о
1 1 1 1
те чо 00 о 00 г^ г^
ОС »П гч о <N <<0 00
о" о" о" о" о" о" о'
1 1 1
in ОО -- 'О ^ ^ —
г^ ^ гч о го ^ ^
о" о" о" о" о" о" о'
1 1 1
00 -ч РО ^ ^ 00 '^
чо^ т|- --н -- Th чо^ сз>
о о' о" о о" о о"
1 1 1
о гч ^ ^ 00 о гч
-ч — — ^ — гч гч
.л
in
о"
S
^ ГГ ЧО 00
^ о m о
©"©"о"—'
1
го m -^
Tiro -- ^ -н
о" о" о" ^
1
^ 00 ЧО ^
гч •-• ^с --
1
^ го о 00
гч гч г^ --
о" о" о" —"
1
^ ON in гч
—« гч Г^ CM
о" о" о" ^
\
^ го 00 ТГ
^ го г^ сч
о" о" о" —"
1
^ ^ (N Г^
о го 00 гч
о'о'о"^''
1
о ^ 00 гч
го
гч
о"
о
in
г^ ^ о го
о ^ о^*^
о"©"©"—'
in in in г^
-- tri ^ го
о" о" о" —"
00 Г^ Г^ 00
— in ^ го
о" о" о" -н'
—« Г^ ON OS
гч in ^ го
о" о" о" -н"
чо тг гч гч
гч so о -чг
о" о" —" —"
о SO ^ гч
го '^ о ^
о" о" ^ —"
т|- о с^ <п
го г^ о ^
о" о" —" ^
о ^ 00 гч
,^ -ч — гч
о
го
о"
о
гч"

Приложение 2
565
Таблица П2.6
Показатель метаболизма = 174 Вт/м^ (3,0 мет)
Показатели
одежды
do
0
0,25
0,50
0,75
1,00
1,50
2,00
м^ °С/Вт
0
0,039
0,078
0,116
0,155
0,233
0,310
Рабочая

температура, С
14
16
18
20
22
24
26
28
12
14
16
18
20
22
24
26
10
12
14
16
18
20
22
24
10
12
14
16
18
20
10
14
18
22
10
14
18
10
14
18
Относительная скорость воздуха.
м/с
<0,10
0,10
0,15
0,20
-1,92
-1,36
-0,80
-0,24
0,34
0,93
1,52
2,12
- 1,19
-0,77
-0,35
0,08
0,51
0,96
1,41
1,87
-0,78
-0,43
-0,09
0,26
0,61
0,96
1,33
1,70
-0,19
0,10
0,39
0,69
0,98
1,28
0,22
0,73
1,24
1,77
0,76
1,17
1,58
1,14
1,48
1,84
0,30
-2,49
- 1,87
- 1,24
-0,61
0,04
0,70
1,36
2,02
- 1,53
- 1,07
-0,61
-0,15
0,32
0,80
1,29
1,78
- 1,00
-0,64
-0,27
0,10
0,47
0,85
1,24
1,63
-0,34
-0,03
0,27
0,58
0,89
1,20
0,12
0,64
1,18
1,73
0,70
1,12
1,54
1,10
1,45
1,81
0,40
-1,80
- 1,31
-0,82
-0,33
0,17
0,68
1,19
1,71
- 1,18
-0,79
-0,41
-0,02
0,37
0,76
1,16
1,57
-0,45
-0,14
0,18
0,50
0,82
1,14
0,04
0,58
1,13
1,69
0,66
1,09
1,52
1,07
1,43
1,80
0,50
-2,02
-1,51
-1,00
-0,48
0,04
0,57
1,11
1,65
- 1,32
-0,92
-0,52
-0,12
0,28
0,68
1,10
1,53
-0,54
-0,22
0,11
0,44
0,77
1,10
-0,02
0,53
1,09
1,67
0,62
1,06
1,50
1,05
1,41
1,79
1,00
-2,21
-1,61
-1,01
-0,41
0,24
0,87
1,45
-1,79
- 1,34
-0,90
-0,45
0,00
0,45
0,91
1,38
-0,83
-0,48
-0,12
0,24
0,59
0,95
-0,22
0,38
0,97
1,59
0,52
0,98
1,44
0,99
1,36
1,75

566
Приложение 3
Соответствие единиц измерения в метрической (СИ)
и английской системах. Кратные и дольные единицы
Е^ницы длины
см
м
км
дюйм
фут
миля
см
1
100
1x10'
2,540
30,48
1,61 х10'
м
0,01
1
1000
0,02540
0,3048
1609
км
1 х10'
0,001
1
2,54 хЮ'
3,05 х10^
1,609
дюйм
0,3937
39,37
3,94x10'
1
12
6,34x10'
фут
0,03281
3,281
3281
0,08333
1
5280
миля
6,21x10^
6,21 х10^
0,6214
1,58x10'
1,89x10"
1
1 дюйм (1") = 2,54 см
1 фут (Г) = 12" = 30,48 см
1ярд=-3 фут = 0,9144 м
1 миля = 1609,34 м
1 Ангстрем (1 А) = Ю'" м
1 морская миля = 1852,0 м
(международная)
1 морская миля (англ.) = 1853,18 м
Е^2щницы площади
см^
м^
км?-
дюйл?
фут^
миля^
см^
1
1x10*
1 хЮ'"
6,452
929,0
2,59x10'°
м^
0,0001
1
1x10'
6,45 хЮ-'
0,09290
2,59x10'
Е
ел*"*
л
м^
дюйм
фут^
галлон
см^
1
1000
1x10'
16,39
2,83 хЮ"
3785
л
0,001
1
1000
0,01639
28,32
3,785
км^
1 хЮ'"
1x10^
1
6,45 х10"'°
9,29x10^
2,590
дюйм^
0,1550
1550
1,55 хЮ"
1
144
4,01 хЮ'
^ницы объема
л/
1x10^
0,001
1
1,64x10"'
0,02832
0,00379
дюйм^
0,06102
61,02
6,10x10'
1
1728
231,0
фут^
0,00108
10,76
1,08x10'
0,00694
1
2,79x10'
фут^
3,53 х10'
0,03532
35,31
5,79 х10"
1
0,1337
миля^
3,86 х10 "
3,86x10'
0,3861
2,49 х10'"
3,59 х10"
1
галлон
2,64 хЮ-'
0,2642
264,2
0,00433
7,481
1
1 галлон, жвдк. (США) = 3,785 л
1 галлон (Англия) = 4,546 л
1 пинта, жидк. (США) = 0,473 л
1 пинта, сух. (США) = 0,551 л
1 пинта (Англия) = 0,568 л
1 баррель, нефть (США) = 139 л

Приложение 3
567
Е^2щницы расхода газа (хццкости), объем/время
л/с
гол/мин
фут /с
фут /мин
л/с
1
0,06309
28,32
0,4719
гол/мин
15,85
1
448,8
7,481
фут^/с
0,03532
0,00223
1
0,01667
фут /мин
2,119
0,1337
60
1
Б^ницы массы
1 фунт = 453,6 г
1 гран = 0,0648 г
1 драхма = 1,772 г
1 унция = 16 драхм = 28,35 г
Е^2щницы давления
1 физическая (нормальная) атмосфера, 1 атм = 101325 Па = 760 мм
ртутного (рт.) столба = 10332 мм вод. ст. = 1,0332 am
1 техническая атмосфера, I ат= I кгс/см^ = 98066,5 Па = 736,56 мм
рт. ст. = 10* мм вод. ст.
Множители и приставки для образования
десятичных кратных и дольных единиц и их наименования

Множитель
1018
1015
1012
109
106
103
102
101

Приставка
Экса
Пета
Тера
Гига
Мега
Кило
Гекто
Дека
Обозначение
приставки
Е
Р
Т
G
М
к
h
da
Э
П
т
г
м
к
г
да

Множитель
10-1
10-2
10-3
ю-^»
10-9
10-12
10-15
10-18
Приставка
Деци
Санти
Миши
Микро
Нано
Пико
Фемто
Ammo
Обозначение
приставки
D
С
М
д
п
Р
f
а
д
с
м
мк
н
п
ф
а
Примеры:
Одна гигабита: 1 Гбит = 10' бит
Один нанометр: I нм = 10 '^ м
Один гектопаскаль: 1 ГПа = 100 Па
Обозначения концентраций примесей
1 ррт = 1 part per million = 1 часть на миллион — 10* (концентрация
примеси, при которой, например, на 1 млн. молекул вещества
приходится 1 молекула примеси);
1 ррЬ — 1 part per billion = 1 часть на миллиард (биллион) — 10';
1 ppt = 1 part per trillion = 1 часть на триллион — 10'^.

568
Приложение 3
Единицы температуры
Перевод шкалы Цельсия (С) в шкалу Кельвина (А):
°К=°С+2П,\6
Перевод шкалы Фаренгейта {F) в шкалу Цельсия (С):
°C=(°F-32)/l,8
°с
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
И
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
°F
-148
-130
-112-
-94
-76
-58
-40
-22
-4
14
32
33,8
35,6
37,4
39,2
41,0
42,8
44,6
46,4
48,2
50,0
51,8
53,6
55,4
57,2
59,0
60,8
62,6
64,4
66,2
68,0
69,8
71,6
73,4
75,2
77,0
78,8
80,6
82,4
84,2
86,0
87,8
89,6
91,4
°С
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
Т
93,2
95,0
96,8
98,6
100,4
102,2
104,0
105,8
107,6
109,4
111,2
113,0
114,8
116,6
118,4
120,2
122,0
123,8
125,6
127,4
129,2
131,0
132,8
134,6
136,4
138,2
140,0
141,8
143,6
145,4
147,2
149,0
150,8
152,6
154,4
156,2
158,0
159,8
161,6
163,4
165,2
167,0
168,8
170,6
•с
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
ПО
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
°F
172,4
174,2
176,0
177,8
179,6
181,4
183,2
185,0
186,8
188,6
190,4
192,2
194,0
195,8
197,6
199,4
201,2
203,0
204,8
206,6 ¦
208,4
210,2
212
230
248
266
284 '
302
320
338
356
374
392
410
428
446
464
482
500
518
536
554
572
590

569
Приложение 4
Предметный указатель
Автономные устройства очистки
даздуха, 100-102
Автономные чистые зоны, 98
Антистатические материалы, 104, 233
Асептическое производство, 18, 55, 60,
478, 483-486
Атмосферный воздух, 106, 323
Аттестация, 65, 66, 239-262:
— концепции, 240, 242, 259;
-проекта, 240, 242, 259;
— построенного чистого помешения,
240, 242, 243;
— оснащенного чистого помещения,
240, 243;
— эксплуатируемого чистого
помещения, 240, 244;
— повторная, 244
Аэрозольная частица, 15, 22, 23
Аэрозоли, 320-325, 339
Бадане воздухообмена, 65, 80, 184-186
Барьерная технология —
см. изолирующая технология
Биозагрязнения, 448-470
Биореактор, 487-496
Биотехнология, 472-512
Больницы, 30-37
Больцмана постоянная, 337
В
Валидация (аттестация), 247
Ван дер-Ваальса силы, 329, 333
Вибрация, 204
Визуализация потока воздуха, 76, 287
Видеонаблюдение, 87, 88
Влажность воздуха, 202-203, 302, 446
Вода, 444, 524-556:
— в производстве микросхем, 444,
524, 550-553;
-для инъекций, 525, 539-550, 554;
— очищенная, 524-53%
Воздух, 180:
— вытяжной, 180, 196;
— наружный, 180,187;
— приточный, 180, 187;
— рециркуляционный, 180;
— удаляемый, 180;
— инфильтрация, 180, 196;
— эксфильтрация, 180, 196;
Воздуховоды, 197
Воздухообмен, 88, 184
Воздушный ииизз, 85, 87
Время восстановления, 66, 193, 303
Генератор аэрозолей, 293, 295, 296
д
Дарси закон, 338
Двери, 93
Дилютор (разбавитель), 293, 295
Дистилляция, 539-544
Доступ и охрана, 87, 88, 166
Защитные (липкие) покрытия, 96, 97
И
Изолирующая технология:
— общие принципы, 67, 148-163;
— микроэлектроника, 438;
— лекарственные средства, 55, 148-163;
— пищевые продукты, 45;
— /-ост-система, 433, 439-442;
— ЛЖ/^'-система, 433, 438-442
Изокинетичность, 465
Изолятор, 45, 148-163
Импинжер, 461
Импактор, 461-463
Индекс PMV, 201, 202, приложение 1
Инфекции внутрибольничные, 30
Ионизация воздуха, 104
Источники микрозагрязнений,
19-20, 323-325
К
Калибровка счетчиков частиц, 318, 341
классификация чисгеи пометцений, М
Класс чистого помещения, 15-18
Камера испытаний одежды, 403, 406
Кармана улица, дорожка, 343-345
Кластер, 442
Колониеобразующая единица —
КОЕ (CFU), 31, 53, 59, 107

570
Приложение 4
Комната переодевания, 86, 374,
388-390
Кондиционер, 128-144, 180, 186
Контроль чистых помещений,
66, 245, 264-318, 446:
— визуализация потока воздуха,
76, 287;
— влажность воздуха, 302, 446;
— время восстановления, 303;
— концентрация частиц в воздухе,
265-275;
— кратность воздухообмена, 65, 80,
165, 288;
— однородность потока воздуха, 288;
— перепад давления, 65, 67, 81-83, 289;
— последовательный отбор проб,
281-286;
— проникание загрязнений извне,
303, 304;
— расход воздуха, 287-289;
— скорость потока воздуха, 286, 287;
— температура воздуха, 302, 446
Концентрация частиц, 15, 265-275
Концепция проекта, 65, 165-170, 240
Космическая промышленность, 21, 26
Коэффициенты запаса, 275-280
Кратность воздухообмена, 65, 80, 165,
180, 187-195, 288
Культура тканей, 61
Кухни в больницах, 36
Л
Лаборатории, 30
Ламинарный шкаф, 98, 99
Лекарственные средства, 47-59
м
Машиностроение, 28
Медицинского назначения изделия,
59-61
Микрозагрязнения, 19
Микроорганизмы, 22-23, 32, 40, 53,
101, 106, 324, 498-503
Микроэлектроника, 25, 103, 430-447
Мобильная (передвижная) чистая
зона, 100
Моделирование потоков воздуха:
— физическое, 76;
— компьютерное (численное), 76-79
Мониторинг, 253, 317
Монтаж, 66, 207-217
Монтажная документация, 208,209
н
Навье-Стокса уравнение, 77, 347
Напитки, производство, 43
О
Обратный осмос, 534-537, 541
Общий органический углерод,
554-556
Одежда, 368-376, 403-428
Однородность потока воздуха, 288
Окна, 92
Операционные чистые, 32
Оптика, 28
Освещение, 98, 204
Осложнения послеоперационные, 30
Остина индекс, 369
Отделочные работы, 224, 225
Отрицательное давление, 68
Очистка на месте
(Clean-In-Place - CIP), 44, 547
п
Палаты интенсивной терапии, 33
Пекле число, 336, 339
Переговорное устройство, 85
Перепад давления, 65, 67, 81-83, 289
Персонал, 66, 357-365, 386-388:
— гигиена личная, 357-360;
-здоровье, 357, 362-364;
-обучение, 357, 364-367;
-переодевание, 374, 388-398;
-поведение, 357, 361, 362, 398-402
Пирогены (эндотоксины), 540, 541
Питательные среды, 467, 480, 482
Пищевая промышленность, 38-46, 84
Планировочные решения, 83, 172-178
Пленка полиэтиленовая, 61
Плоский дисплей, 26
Пожаробезопасность, 85, 166, 219
Показатель метаболизма, 199,
приложение 1
Полы, 94, 229-238:
-двойные, 229, 230;
— линолеумы, 231, 232;
— наливные (полимерные) 230, 231;
— укладка пола, 235-238
Потолок, 94, 227, 228
Поток воздуха, 15, 65, 68:
— однонаправленный (ламинарный),
68-75, 347-351, 353;
— неоднонаправленный
(турбулентный), 75-78, 351-354
Правила GMP, 19, 47
Правила GMP ЕС:
— общие требования, 48;
— нестерильные лекарственные
средства, 58;
— стерильные лекарственные
средства, 49-57:
• финишная стерилизация, 54,
• асептическое производство, 55,

Приложение 4
571
• изолирующая технология, 55,
• вьщувание-наполнение-
герметизация, 55
Правила GMP (FDA) США , 58, 59
Прачечная, 375
Приборостроение, 28
Проектирование, 65, 165-206
Протокол чистоты, 66, 214-217
Разделение зон, 67:
— вытесняющий поток, 67;
— перепад давления, 67;
— физическое разделение
(барьерная или изолирующая
технология), 67,68
Распределители воздуха, 70, 71
Распределение частиц по размерам:
— дифференциальное, 312, 313, 326;
— кумулятивное (интегральное),
312, 313, 326
Рейнольдса число, 332, 333, 339,
343, 344, 537
Рекуперация тепла, 181
Рециркуляция воздуха, 129, 182, 183
Риск (оценка), 138-140, 261, 357
Седиментация, 53, 464
Система анализа риска в критических
контрольных точках — САРК
{HACCF), 41, 261, 268, 357
Система вентиляции и
кондиционирования, 65, 128-147, 178-198
Сканирование, 291, 296, 297
Скорость однонаправленного потока
воздуха, 74, 286
Состояние чистого помещения,
16, 239, 266:
— построенное, 16, 239;
— оснащенное, 16, 239;
— эксплуатируемое, 16, 240
Стандарты, 17, 18, 514-523:
— космическая промышленность,
21, 23;
— чистота воздуха в больницах, 35-37;
— пищевая промышленность, 46
Статическое электричество,
103, 204, 233
Стены, 91, 220-226
Стерилизация, 149, 448, 479, 481
Стерилизация на месте
(Sterilization-In-Place - SIP), 44
Строительство, см. монтаж
Струхала число, 344, 346
Счетчики частиц, 270-272, 292
304-318, 340, 447-
— ^спроизводимость счета, 309;
— длостоверность счета, 309;
— ()тношение сигнал/шум, 308;
— ()шибка совпадения, 310;
— разрешающая способность,
W5-307;
— f очность счета, 309;
— чувствительность, 307;
— ;^ффективность счета, 307, 308
Счетчики ядер конденсации, 316, 341
Сыры> производство, 42
ТемРсрзтура воздуха,
202, 203, 302, 446
TenjiOBoe сопротивление одежды,
199, 200, приложение 1
Тегцювой комфорт, 198
Тех}1ологические среды:
— fa3bi, 445, 446;
— ^сидкости, 444, 445;
— jiap чистый, 443
Технология монтажа, 210-217
Трубопроводы, 97
Уборка чистых помещений, 376-383
Уровень предупреждения, 280
Ф
Ферментация, 478
фщ(ьтры очистки воздуха, 106-127:
— ^ыбор фильтров, 125;
— фильтры грубой очистки, 113-115;
— фильтры тонкой очистки, 113-115;
— рЕРА фильтры, 42, 65, 108-126;
-0LPA фильтры, 65,108, 116;
— ^1редварительной очистки (пред-
фильтры) — см. фильтры грубой
ji тонкой очистки;
— финишные фильтры — см. МЕРА
ji ULPA фильтры, 141;
— размер наиболее проникающих
дастиц — точка MPPS, 111-114,
117-119, 290;
— }{онтроль целостности фильтров,
J16-124. 290-301;
— |{онтрольные аэрозоли, 115, 116,
t24, 291;
— (;опротивление фильтров, 301, 338;
— эффективность фильтров
(интегральная, локальная),
tl4, 115, 293-301
Фильтровентиляционный модуль
(фильтр-вентилятор), 89, 183
Фотометр, 292, 340

572 Приложение 4
X ш
Хлебопекарная промышленность, 43 Штаммы больничные, 30
Шум, 203
ч
Частица, 15, 106, 305-311, 323 -^
Частотное управление, 205
Чистое помещение, 15 и др. Эксплуатация, 66, 356-385
Организации, занимающиеся проблемой технологии чистоты
АСИНКОМ — Общероссийская общественная организация "Ассоциация инженеров
по контролю микрозагрязнений" 2, 13, 14, 36, 48, 246
ИСО — Международная организация по стандартизации (ISO — International Organization
for Standardization), 520
ИСО/ТК 209 — Технический комитет ИСО 209 "Чистые помещения и связанные
с ними контролируемые среды", 14, 520-523
ТК 184 — Технический комитет 184 "Обеспечение промышленной чистоты"
Госстандарта России, 522
Campden & Charlewood Research Association — Исследовательская ассоциация Campden
& Charlewood (продукты питания), Великобритания, 46
CEN — Comite Еигорёеп de Normalisation — Европейский комитет по стандартизации,
49, 117, 520
CFIA — Canadian Food Inspection Agency — Инспекция по продуктам питания Канады, 262
DIN — Deutsches Institut JUr Normung — Немецкий институт стандартизации, 36
FDA — Food and Drug Administration — Управление no контролю качества продуктов
питания и лекарственных средств, США, 38, 58, 59, 168, 268
ICCCS — International Confederation of Contamination Control Societies — Международная
конфедерация обществ по контролю загрязнений, 13, 520
ICH— International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration
of Pharmaceuticals for Human Use ~ Международная конференция по гармонизации
технических требований к регистрации фармацевтических препаратов для
использования человеком, 48
IEST — Institute of Environment Sciences and Technology (прежнее название — lES) —
Институт изучения окружающей среды и технологии, США, 18, 188, 516
NASA — National Aeronautics and Space Administration — Национальное управление по
аэронавтике и исследованию космического пространства, США, 21
PIC/S — Pharmaceutical Inspection Cooperation Scheme — Схема взаимодействия
фармацевтических инспекций (прежнее название — PIC), 48, 247, 259
VDI — Verein Deutscher Ingenieure — Союз немецких инженеров, Германия, 188, 190,
191, 516, 519

CONTENTS
573
Introduction
1 What is a cleanroom 15
1.1 General 15
1.2 Classification of cleanrooms 17
1.3 Sources of microcon-
tamination 19
1.4 Application of cleanrooms 24
1.5 Microelectronics 25
1.6 Space industry 26
1.7 Devices and optics 28
1.8 Machinaiy (car industry) 28
1.9 Laboratories 30
1.10 Hospitals 30
1.11 Food production 38
1.12 GMP rules and cleanrooms 47
Requirements of GMP EC 48
— sterile products 49
— non-sterile products 58
Requirements of FDA 58
1.13 Medical devices 59
1.14 Plastics film 61
1.15 Cells culture 61
Literature for Chapter 1 62
Principles of contamination
control
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
General principles
Cleanroom zone
segregation concepts
Airflows
Air exchange rate
Pressure difference
Layout and design
65
65
67
68
80
81
83
2.7 Autonomous cleanzones 98
2.8 Local clean air devices 100
2.9 Static electricity 103
Literature for Chapter 2 104
3 Air filtration
3.1 Airborne particles
3.2 Controlling aiibome
contamination
3.3 Air filtration with
fiber filters
3.4 Particle segregation
mechanisms
3.5 Air fQter classification
according to EN 779,
EN 1822 and
GOST R 51251-99 113
3.6 HEPA and ULPA
filter testing: the point
of departure 116
3.7 Assessment of the
traditional HEPA and ULPA
filter test procedures 116
3.8 The EN 1822 approach 117
3.9 The filter combination
for cleanroom systems 124
3.10 On-site integrity testing of
HEPA and ULPA filters 125
Literature for Chapter 3 126
4 Air handling systems for
clean rooms 128
4.1 Priorities in cleanroom
design 128
4.2 Towards the optimum
in cost-efficiency 128
4.3 Room air recirculating
units 129
4.4 Integrated air handling
systems for cleanrooms
with turbulent airflow 131
4.5 Integrated air handling
systems for cleanrooms
with unidirectional airflow 133
4.6 Risk assessment for air
handUng systems 138
4.7 Dominating the risks 139
4.8 Design of environmental
control systems 140
4.9 Air handUng units for
clean room systems 142
4.10 Reducing energy
consumption still further 145
4.11 Designing with the
106
106
107
107
no
customer in mind
Literature for Chapter 4
5 Isolator technology
for aseptic processing:
A quantum leap
in sterility assurance
5.1 Isolators in the limelight
5.2 Sterility assurance —
goals and realities
146
146
148
148
148

574
Contents
5.3 Conceptual aspects
of isolators 149
5.4 Regulatory and guidance
documents 153
5.5 Sterilizing the isolator 155
5.6 Qualification, validation
and monitoring 157
5.7 The economic dimension 158
5.8 Application examples 159
5.9 Conclusions 163
Literature for Chapter 5 163
6 Cleanroom design
6.1 Features of clean
165
room design
6.2 Concept of design
6.3 Cleanroom layout
6.4 HVAC systems
6.4.1 Purpose
6.4.2 Structure
6.4.3 Balance of air volumes
6.4.4 Calculation of inlet air:
— outdoor air
— providing cleanliness
• using
recommendations and standards
• calculation of air
exchange rate
• simplified method
— microbiological
cleanliness
— withdrawal of heat
and moisture
— compensation
of exhausts
— compensation
of leakages
6.4.5 Premises of general
application
6.5 Thermal comfort
6.6 Parameters of cleanroom
environment
6.7 Automatic control
6.8 Cleanroom construction
Literature for Chapter 6
7 Materials for cleanrooms
7.1 General requirements
7.2 Walls
7.3 Ceilings
7.4 Floors
7.5 Installation of floors
165
167
172
178
178
180
184
187
187
187
188
192
194
195
196
196
196
197
198
202
205
207
217
219
219
220
227
229
235
8 Qualification of cleanrooms 239
8.1 Stages of qualification 239
8.2 Program of cleanroom
testing 247
8.3 Passport of cleanroom 254
8.4 Testing of cleanroom
parameters 255
8.5 Qualification — from
quantity to quality 258
8.6 Strategy
of qualification 258
Literature for Chapter 8 262
9 Testing of cleanroom 264
9.1 Methods of testing
of cleanrooms 264
9.2 Airborne particulate
count for determining
cleanliness class 265
9.3 Estimating of cleanliness
class with method of
coefficients
of redundancy 275
9.4 Sequential sampling
procedure 281
9.5 Airflow test 286
9.6 Airflow volume 288
9.7 Air pressure difference 289'
9.8 Filter leakage test 290
9.9 Temperature test 302
9.10 Humidity test 302
9.11 Recovery time test 303
9.12 Containment leak test 303
9.13 Airborne particles
counters 304
Literature for Chapter 9 318
10 Air dynamic systems 320
10.1 Basic properties
of aerosols 320
10.2 Classification
of aerosols and methods
of generation 321
10.3 Atmosphere aerosols 323
10.4 Form, sizes and
concentration
of airborne particles 325
10.5 Filtration (protection
methods) 329
10.6 Determining of aerosol
properties 339
Literature for Chapter 10 342

Contents
575
11 Air movements and the
dispersion of contaminants 343
11.1 Wakes and Vortex streets 343
11.2 Factual situations
in Clean Zones 346
11.3 Factual situations in
Cleanrooms 351
Literature for Chapter 11 354
12 Operation 356
12.1 General 356
12.2 Requirement
for personnel 357
12.3 Training 364
12.4 Cleanroom garments 368
12.5 Cleanroom cleaning 376
12.6 Operation of equipment 383
12.7 Safety 384
Literature for Chapter 12 385
13 Cleanroom disciplines and
entry procedures for personnel 386
13.1 Introduction 386
13.2 Personnel 387
13.3 Entry changing procedures 388
13.4 Changing procedures 390
13.5 Exit changing procedures 396
13.6 Maintenance and service
personnel 397
13.7 Cleanroom disciplines 398
14 People as a contamination
source. Modem clean room
clothing systems
14.1 Introduction
14.2 Garments and air
cleanliness
14.3 Studies of different
types of cleanroom
clothing systems
14.4 Conclusions
Literature for Chapter 14
403
403
404
406
428
428
15 Cleanrooms for
microelectronics 430
15.1 Development of
microelectronic industry 430
15.2 Chips manufacture 432
15.3 Chips defects 436
15.4 Cleanrooms and clean
zones for microelectronics 437
15.5 Cleanliness of media 443
Literature for Chapter 15 447
16 Biocontamination control 448
16.1 General 448
16.2 Purpose of
biocontamination control in cleanrooms 451
16.3 Disinfection
of cleanrooms 451
16.4 Air biocontamination
tests 458
16.5 Devices for tests of
air biocontamination 460
16.6 Biocontamination
of surfaces 467
Literature for Chapter 16 470
17 Cleanliness in biotechnology 472
17.1 Subject of biotechnology 472
17.2 Stages of biotechnological
manufacture 475
17.3 Bioreactor 487
17.4 Safety in biotechnology 496
Literature for Chapter 17 512
18 Oeanroom standards 514
18.1 First cleanroom standards 514
18.2 Standards of Societies
of engineers 516
18.3 Types of standards 520
18.4 ISO cleanrooms standards 523
19 Water treatment 524
19.1 Water for
pharmaceutical use 524
19.2 Purified water 525
19.3 Water for injections 539
19.4 Water for
microelectronics 550
19.5 Test of total organic
carbon 554
Literature for Chapter 19 556
Annex 1 Determining of ultrafine
particles and macroparticles
concentration 557
Annex 2 Tables for PMV
indexes for relative humidity 50% 560
Annex 3 Compliance of metric
and English units 566
Annex 4 Index 569
Organization which are involved
in cleanroom technology 572
Contents (English) 573
Sponsors 576

СПОНСОРЫ ИЗДАНИЯ КНИГИ:
ООО "НПК ИНВАР" (генеральный спонсор) — проектирование
производств, монтаж и аттестация чистых помещений для различных
отраслей по стандартам ИСО и Правилам GMP, сдача объектов "под
ключ", поставка приборов, оборудования и материалов
(счетчики частиц, анализаторы общего органического углерода, липкие
коврики, покрытия для полов, ламинарные зоны, ограждающие
конструкции, одежда, мебель и пр.), обучение персонала. В составе
фирмы — Испытательная лаборатория, аккредитованная Госстандартом
России на проведение испытаний чистых помещений и оборудования
в соответствии со стандартами ИСО и Правилами GMP.
Генеральный директор А. Е. Федотов
Адреса: 127299, г. Москва, ул. К. Цеткин, 4,
119049, г. Москва, Крымский вал, 8 (почтовый)
Тел/факс: (095) 777-7231, 156-2898 Е-таП: invar@mail.cnt.ru
Московское подразделение по производству бактерийных препаратов
ФГУП "НПО "Микроген" Минздрава России выпускает коревую,
паротитную, ассоцршрованную паротитно-коревую вакцины, эрит-
ропоэтин человека рекомбршантный и другие препараты.
Директор В. М. Кольпцкин
Адрес: 115088, г. Москва, 1-я Дубровская ул., 15
Тел:(095) 274-5580 Факс: 274-5512
E-maQ: mpbp@bio.ru; www.bio.ru
ООО "НПП "Фолтер" — разработка, испытания, производство и
поставка фильтров очистки воздуха всех классов (грубая, тонкая очистка,
НЕРА фильтры) для различных отраслей, в т.ч. медицины, фармации
и электронной промышленности. Производство пылеулавливающего
оборудования для очистки вентиляционных выбросов.
Генеральный директор А. В. Скворцов
Технический директор О. В. Проволович
Адрес: 127238, г. Москва, Дмитровское шоссе, 46, стр. 2
Тел: (095) 482-4245 Факс: 482-2701
E-maQ: folter@cityline.ru, folter@folter.ru; www.folter.ru
Представительства:
Санкт-Петербург: (812) 320-5334; 320-5309
Нижний-Новгород: (8312) 58-7516
ЗАО НПК "Медиана-Фильтр" — разработка, производство, монтаж,
наладка, аттестация и сдача "под ключ" систем подготовки воды для
различных отраслей, в том числе фармацевтической и электронной
промышленности.
Генеральный директор А. А. Пантелеев
Адрес: 111116, г. Москва, Энергетический проезд, 6
Тел: (095) 234-1660 многоканальный, 362-7475, 362-7825
Факс: (095) 234-1977
Е-таИ: info@mediana-filter.ru; www.mediana-filter.ru

ЧИСТЫЕ
ПОМЕЩЕНИЯ
Под редакцией А. ?. Федотова
= АСИНКОМ ^