ЧИСТЫЕ
ПОМЕЩЕН [Я
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 допол-
ненное. М., АСИНКОМ, 2003 г., 576 с., ил.
Cleanrooms. Edited by A. Fedotov, 2nd edition, ASENMCO (Association of Engineers for
Microcontamination Control), Moscow, 2003. Contents in English: pages 573-575.
Авторский коллектив:
Введение, главы 1 и 2	А Е. Федотов
Главы 3, 4 и 5	Г. Г. Шихт
Глава 6	А Е. Федотов, п. 6.4 совместно с А А. Абрамовым, п. 6.8 — с В. А Капусняком
Глава 7	А Е. Федотов и В. А Капусняк
Глава 8	А. Е. Федотов (п. 8.1 — 8.4) и Г. Г. Шихт (п. 8.5, 8.6)
Глава 9	А Е. Федотов
Глава 10	А А Шутов
Глава 11	Б. Люнгквист и Б. Рейнмюллер
Глава 12	А Е. Федотов
Глава 13	Б. Уайт
Глава 14	Б. Рейнмюллер и Б. Люнгквист
Глава 15	А Е. Федотов
Глава 16	А Я. Найдёнов и Т. Н. Кузьмичева
Глава 17	С. Е. Строгов, А. Я. Найдёнов, А И. Сафонов, В. В. Туркин
Глава 18	А Е. Федотов
Глава 19	А А Пантелеев, А. Е. Приходько (п. 19.1,19.2 и 19.4), А. Е. Федотов (19.3 и 19.5)
Приложение 1	В. Ю. Федорович
Верстка: Д. А. Ларин и А. И. Никитина
Первый тираж, октябрь 2003
© Книга издана Общероссийской общественной организацией "Ассоциация инжене-
ров 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
Телефакс: 777-7231, 156-2898
E-mail: asincom@mail.cnt.ru http:// www.asincom.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 аэрозоль-
ных загрязнений до практической реализации.
В книге изложены проблемы и решения, связанные с особенностями
применения чистых помещений в различных отраслях промышленности
(электронная, оптическая, радиотехническая, космическая, машинострое-
ние 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 воз-
душные фильтры, системы подготовки воздуха, изолирующие технологии,
проектирование, монтаж, аттестация и эксплуатация чистых поме-
щений, физические основы распространения микрозагрязнений в воздухе,
поведение и переодевание в чистых помещениях, чистые помещения в мик-
роэлектронике и биотехнологии, контроль биозагрязнений, стандарты
по чистым помещениям и методы подготовки улътрачистой воды.
Книга учитывает опыт работы специалистов, входящих в Общерос-
сийскую 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 уче-
том 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-спонсорам.
Президент АСИНКОМ
А Е. Федотов
4
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
лекарственных средств	47
Требования GMP ЕС	48
—	производство стерильных лекарственных средств	49
—	производство нестерильных лекарственных 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
чистых 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	воздуха	106
3.1	Частицы в воздухе чистых помещений	106
3.2	Регулирование уровня загрязнения воздуха	107
Оглавление
5
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	146
Глава 5 Изолирующая технология в асептическом
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
6
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 воздухо-
обмена 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 помещениях 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
7
8.3	Паспорт чистого помещения	254
8.4	Контроль параметров чистых помещений в эксплуатации	255
8.5	Аттестация — переход от количества к качеству	258
8.6	Стратегия аттестации	258
	Литература к главе 8	262
Глава 9	Контроль параметров чистых помещений	264
9.1	Методы контроля чистых помещений	264
9.2	Контроль концентрации части в в воздухе	265
9.3	Оценка соответствия классу частоты с применением коэффициенте*® запаса	275
9.4	Метод последовательного отбег Г® проб	281
9.5	Контроль потоков воздуха	286
9.6	Расход воздуха	288
9.7	Перепад давления	289
9.8	Контроль целостности фильтров	290
9.9	Контроль температуры	302
9.10	Контроль влажности	302
9.11	Время восстановления	303
9.12	Контроль проникания загрязни™® внутрь	303
	чистого помещения извне	
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 концентраций аэрозолей	325
10.5	Фильтрация (методы защиты От аэрозолей)	329
10.6	Методы определения характерЛстик аэрозолей	339
	Литература к главе 10	342
Глава 11 Движение воздуха и распространение загрязнений		343
11.1	Следы, вихревые дорожки и вЙхРевые улицы	343
11.2	Типичные ситуации в чистых эонах	346
11.3	Типичные ситуации в чистых помещениях	351
	Литература 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
8
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
9
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 Стандарты 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 %
по 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
ВВЕДЕНИЕ
А. Е. Федотов, докт- техн, наук, АСИНКОМ
В наши дни чистые помещения прочно вошли в жизнь человека.
Без них немыслимо производство микроэлектронных схем, совре-
менное приборостроение и точная механика, изготовление лекарст-
венных средств, во многих случаях эффективное лечение больных,
приготовление пищевых продуктов и т.д.
Нельзя выбрать хорошее изделие из плохой партии. Нужно так
построить технологию и организацию производства, чтобы невозможно
было выпустить продукцию низкого качества и надежности. Это
принципиальная основа современного подхода к обеспечению качества.
Важной наотыо ето жяяетоя технояотая частоты.
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 чистых условий и примене-
ния чистых технологий резко возросла.
В XX веке началось широкое применение систем вентиляции
и кондиционирования воздуха в медицинских учреждениях и в про-
мышленности, в местах большого скопления людей и в специаль-
ных условиях, например, на кораблях и подводных лодках. С появле-
нием 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 промышленности, быст-
рая микроминиатюризация элементной базы систем автоматики, связи
и вычислительной техники потребовали создания специальных
чистых сред с жесткими ограничениями на запыленность воздуха.
Развитие атомной промышленности стимулировало создание высо-
коэффективных фильтров очистки воздуха (НЕРА фильтров).
Запуск в СССР в 1957 г. первого искусственного спутника
положил начало освоению космоса. Потребности космической про-
мышленности дали мощный импульс разритию 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 сдаю-
щие "под ключ" чистые помещения.
Была заложена научно-техническая основа и создана промыш-
ленность чистых помещений, налажено серийное производство
основных элементов чистых помещений: НЕРА фильтров, ограж-
дающих 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 высо-
ких классов чистоты, в которых однонаправленный поток воздуха
шел от НЕРА фильтров к вытяжным отверстиям перфорированного
(двойного пола).
В 60-х годах началось широкое внедрение чистых помещений
в медицине, производстве лекарственных средств и изделий меди-
цинской 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 Manufacturing Practice или Правила произ-
водства лекарственных средств. В эти Правила были заложены требо-
вания к чистоте помещений, в которых изготавливаются стерильные
лекарственные средства. Эти требования были распространены и на
производство другой медицинской продукции.
Следующий этап развития чистых помещений относится к вы-
пуску продуктов питания, парфюмерной и косметической промыш-
ленности. Здесь чистота воздуха при производстве является одним
из факторов, определяющих качество, долговечность и безопасность
продуктов.
Научные основы современных чистых помещений в значи-
тельной степени были заложены в нашей стране. История науки об
аэрозолях неразрывно связана с именем крупного ученого профес-
сора Николая Альбертовича Фукса (1895-1982) — признанного в мире
основателя науки об аэрозолях. Его первые фундаментальные иссле-
дования в 30-х годах в Институте физической химии им. Л. Я. Карпова
12
Введение
в Москве были выполнены в таких важных сферах, как методы изме-
рения размера и заряда аэрозольных частиц, процессы испарения
и конденсационного роста капель, технология новых фильтраци-
онных 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 был использован впервые в мире.
Эта книга была переведена на английский и другие языки. Мно-
гие исследования Н. А. Фукса настолько опередили свое время, что
мы только сейчас оцениваем их практическое значение. К ним отно-
сятся, например, классификация частиц по подвижности, на основе
которой строятся современные стандарты на высокоэффективные
воздушные фильтры; коагуляция и другие явления в высокодисперс-
ных аэрозолях, необходимые при освоении нанотехнологий в мик-
роэлектронике 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 при-
менении 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 поме-
щений (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 биотехноло-
гические производства (в 2001 г. рост 75% по сравнению с 2000 г.).
Интенсивными темпами развивается производство плоских дис-
плеев, оптических переключателей и электромеханических микро-
приборов. 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 при-
боров, включая НЕРА фильтры, счетчики частиц, ограждающие
конструкции и многое другое.
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 при-
ходится 20 м2 чистых помещений, значительную долю которых зани-
мают 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; Фран-
ции — 1,7; Италии — 0,9; Китае — 0,01 долл. Сферы применения чистых
помещений распределены в мире неравномерно, например, в Вос-
точной 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
электронику, в Германии — на фармацевтическую промышленность.
Чистые технологии относятся к наиболее современным и про-
грессивным отраслям науки и техники, пользующихся в передовых
странах серьезной государственной поддержкой.
Нам предстоит большая работа на этом пути. Развивается оте-
чественная база строительства и оснащения чистых помещений.
Появилось производство НЕРА фильтров, одежды для чистых поме-
щений, ламинарных шкафов и пр. Освоены проектирование и мон-
таж чистых помещений. С 1996 г. существует система сертификации
чистых помещений.
Начата реализация мощного научного и инженерного потен-
циала 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 техно-
логии вносят общества инженеров, которые объединяют ведущих
специалистов по своему направлению. Первое общество по контролю
микрозагрязений было создано в США в 1960. Вскоре общества спе-
циалистов по технике чистых помещений появились и в других стра-
нах. 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 пра-
вила, создана система обучения по технике чистых помещений. С 1992 г.
издается журнал "Технология чистоты".
14
Введение
Общества инженеров являются ядром профессионального раз-
вития в своей сфере, как правило, координируют деятельность
по стандартизации в области контроля микрозагрязнений на нацио-
нальном уровне, обеспечивают связь с международными орга-
низациями по стандартизации, ведут информационную и учебную
деятельность. По такому же принципу построена и деятельность
АСИНКОМ. Одним из результатов ее работы является предлагае-
мая книга.
Первое издание книги "Чистые помещения" вышло в 1998 г.
Она была и остается первой и единственной отечественной моно-
графией по этой проблеме. Со времени ее выхода в свет произошли
существенные изменения. Практически завершена разработка комп-
лекса 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 кол-
лектив 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 кото-
рого 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 производ-
ством и реализацией множества связанных с ними компонентов.
Особая роль в подготовке разделов книги по проектированию,
монтажу и испытаниям чистых помещений принадлежит Московс-
кому подразделению по производству бактерийных препаратов
ФГУП "НПО "Микроген" Минздрава России — лидеру в освоении
технологии чистоты и Правил GMP в иммунобиологической про-
мышленности. На этом предприятии разработаны и реализованы слож-
ные 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, специа-
листам 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 поме-
щение, в котором счетная концентрация взвешенных в воздухе (аэро-
зольных) 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 ниж-
ними пороговыми размерами от 0,1 до 5,0 мкм.
Ключевым фактором является то, что чистые помещения ха-
рактеризуются именно счетной концентрацией частиц, т.е. числом ча-
стиц в единице объема воздуха, размеры которых равны или пре-
вышают 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, счет-
чикам частиц в воздухе и пр.
Важной характеристикой чистого помещения является его класс.
Класс чистого помещения характеризуется классификационным
числом, определяющим максимально допустимую счетную концент-
рацию аэрозольных частиц определенных размеров в 1 м3 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, укры-
тиях, 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 1
Рис. 1.1 Чистое помещение производства стерильных раст-
воров на Армавирской биофабрике
На практике однонаправленный поток иногда называют лами-
нарным 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 тре-
буемые 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 установ-
лено, но не работает, а материалы и персонал отсутствуют;
•	оснащенное, когда чистое помещение построено и действует,
технологическое оборудование установлено и отлажено (дейст-
вует в соответствии с соглашением между заказчиком и испол-
нителем), а персонал отсутствует;
•эксплуатируемое, когда чистое помещение функционирует
в соответствии с заданными требованиями и с установленной
численностью персонала, работающего в соответствии с до-
кументацией.
Это разделение имеет принципиальное значение при проектирова-
нии, 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-
щения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 1. Класси-
фикация 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	Предельно допустимое число частиц в 1 м3 воздуха с размерами, равными или превышающими, мкм					
	0,1	0,2	0,3	0,5	1,0	5,0
1 ИСО	10	2				
2 ИСО	100	24	10	4		
3 ИСО	1000	237	102	35	8	
4 ИСО	10000	2370	1020	352	83	
5 ИСО	100000	23700	10200	3520	832	29
6 ИСО	1000000	237000	102000	35200	8320	293
7 ИСО				352000	83200	2930
8 ИСО				3252000	832000	29300
9 ИСО				35200000	8320000	293000
Таблица 1.2
Классификация чистых помещений по различным стандартам
ГОСТ ИСО 14644-1	ГОСТ Р 50766-95	Стандарт США 209 Е	Стандарт США 209 D
1 ИСО	Р 1	-	-
2 ИСО	Р 2	-	-
3 ИСО	РЗ (1)	М 1.5	1
4 ИСО	Р 4 (10)	М 2.5	10
5 ИСО	Р 5 (100)	М 3.5	100
6 ИСО	Р 6 (1000)	М 4.5	1000
7 ИСО	Р 7 (10000)	М 5.5	10000
8 ИСО	Р 8 (100000)	М 6.5	100000
9 ИСО	Р 9(1000000)	-	-
Этой классификации соответствовал и первый российский
государственный стандарт по чистым помещениям ГОСТ Р 50766-95
"Помещения чистые. Классификация. Методы аттестации. Основные
18
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 наибольшую 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 стан-
дартам были взяты максимально допустимые числа частиц с разме-
рами 0,5 мкм и более в 1 фут3 воздуха. Например, в 1 фут3 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 деся-
тилетий, 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 между-
народный 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 производ-
ства 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 про-
изводства лекарственных средств и изделий медицинской техники.
Обозначение класса чистоты по ГОСТ ИСО 14644-1 вклю-
чает не только классификационное число, но и состояния чис-
того помещения и заданные пороговые размеры частиц, например,
класс 5 ИСО; эксплуатируемое состояние; рассматриваемые размеры
частиц: > 0,5 мкм (3520 частиц/м3)', > 5,0 мкм (29 частиц/м3).
Что такое чистые помещения 79
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 усло-
виями, 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 отно-
сятся Правила GMP, регламентирующие классы чистоты для произ-
водств стерильных лекарственных средств. В некоторых странах
(например, в Германии) установлены требования к чистым поме-
щениям в больницах.
окружающая оборудование
среда
Рис. 1.2 Источники микрозагрязнений
1.3	Источники микрозагрязнений
Окружающий нас воздух содержит большое количество как
живых, так и неживых частиц, отличающихся по своей природе
и размерам.
Микрозагрязнения выделяются 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
среду (рис. 1.2).
Для микроэлектроники
эти данные несколько отли-
чаются. На технологический
процесс приходится 25%
микрозагрязнений, на обо-
рудование — 25%, техно-
логические газы и хими-
каты — 8%, воздух — 8%,
персонал — 35%, причем
влияние персонала снижается с внедрением изолирующих техно-
логий (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
i
видимый
спектр света
Рис. 1.3 Природа микрозагрязнений
оптическая микроскопия
электронная микроскопия
Смоляной'ДЫМ д
CICK1 росший.lit
туман
брызги
| Эн t ИЬ - ^.ьг'Огёны) J
сажа

'Г,-
	
[____-
'табачный дым
угольная пыль
'5C.MOR
I ). й'КЧ 1Ы
~ беЛКИ

| альбумин
волос человека^
грибы II Дрожжи
] ионы
’ металлов
вир>сы_
ГЛ- "о । бактерии одно к. ci	.е?,:
бактерии нитчатые
ll.CHHi
Глава 1
Что такое чистые помещения
21
ствии технологического оборудования и персонала. Нужно одновре-
менно применять оборудование, выделяющее минимум загрязнений
или не выделяющее их вообще, одеть людей в "непылящую" 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 яв-
ляется, как правило, человек. Это объясняется структурой кожи
человека и динамикой ее изменения. Наружный покров кожи чело-
века состоит из множества пластинок (чешуек) с размерами примерно
в единицы и десятки микрометров. Они постоянно отделяются с по-
верхности кожи таким образом, что каждые несколько дней на-
ружный 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 нес-
кольких миллионов в минуту (рис. 1.4). При интенсивном движении
человек выделяет примерно 10 млн. частиц в минуту. В среднем чело-
век выделяет около 3,5 кг частиц за год или 10 г в день.
При движении в чистых помещениях люди в халатах и лабора-
торной одежде выделяют 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 выделения частиц являются нос и рот
человека. Интенсивность выделения 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 объему
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 приво-
дится примерное соотношение между числом частиц и микроорга-
низмов 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
Рис. 1.4 Выделение 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	Частицы		Микроорганизмы	
	Диаметр, мкм	Количество в 1 фут3 (л)	Взвешенные в 1 фут3 (л)	Осажденные на 1 футЗ/нед. (1 м2/нед.)
100	> 0,5	< 100 (<3,5)	< 0,1 (< 0,0035)	1 200 (12 900)
10 000	>0,5	< 10 000 (< 350)	< 0,5	6 000
	> 5,0	< 65 (< 2,3)	(< 0,0176)	(64 600)
100 000	>0,5	< 100 000 ( < 3 500)	< 2,5	30 000
	> 5,0	< 700 (< 25)	(< 0,0884)	(323 000)
График зависимости между числом частиц в воздухе и микроб-
ной загрязненностью, согласно исследованиям NASA [8], показан
на рис. 1.5.
Чистое помеще-
ние — это искусственно
созданная среда. Вблизи
земной поверхности
такого уровня чистоты,
как правило, нет. На-
пример, классу 5 ИСО
соответствует чистота
атмосферного воздуха
на высоте более четырех
километров и в кос-
мосе. Более чистых сред
в естественных природ-
ных условиях не суще-
число частиц размером > 0,5 мкм в фут3 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 естест-
венной, загрязненной средой.
На это и направлена современная технология создания и эксплуа-
тации 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 настоя-
щему времени охватывает многие области техники, жизни и дея-
тельности 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	Класс чистого помещения по ГОСТ ИСО 14644-1					
	3	4	5	6	7	8
Промышленность Микроэлектроника	+	+		BCIION	югател зоны	ьные
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, -	нестерильных			+		+ +	+
Производство изделий медицинского назначения			+			+
Больницы: - операционные, -	палаты интенсивной терапии, -	другие помещения			+	+	+	+
Пищевая промышленность						
Что такое чистые помещения  25
1.5	Микроэлектроника
Наиболее строгие требования к чистоте воздуха в производствен-
ных помещениях предъявляет электронная промышленность, особенно
в связи с интенсивным развитием субмикронных технологий. Она
является стимулом движения вперед в области ультравысоких требо-
ваний 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 микросхе-
му, превышает 0,1 — 0,2 доли минимального топологического размера,
то это может привести к браку. Частицы металлов, ионы, бак-
терии 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	1987	1993	1998	2000	2006	2012
Информационная ем- кость (СБИС ДОЗУ), мегабит (М), гигабит (Г)	147W	16-64 Л/	256Л/	1Г	16Г	64 Г
Минимальный тополо- гический размер, мкм	0,8-1,0	0,35-0,6	0,25	0,15	0,10	0,05
Требуемый класс чистоты помещений	4	3-4	2	1	< 1	< 1
Прогресс в развитии функциональных требований к микроэлек-
тронике, исключительно высокий масштаб инвестиций предъявляют
строгие требования к уровню качества. Электроника становится самой
крупной отраслью мировой промышленности. 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 строя-
щихся в мире чистых помещений, на строительство и эксплуатацию
которых расходуются миллионы долларов в год.
Например, компания Intel объявила о строительстве в Ирлан-
дии завода по производству микроэлектронных элементов на плас-
тинах диаметром 300 мм с топологическим размером 0,09 мкм
(90-nanometer process technology). Общая площадь завода более
100000 м2, в т.ч. 16000 м2 чистых помещений. Пуск завода
намечен на 2004 г. Численность персонала 1000 чел. Общая стоимость
проекта 2 млрд. долл. США. Это будет четвертое производство с плас-
тинами 300 мм в компании Intel [10].
26
Глава 1
Интенсивно развивающимся направлением электронной промыш-
ленности является производство компакт-дисков (СО). Критические
операции выполняются под однонаправленным потоком воздуха
в зонах класса 5 ИСО, что защищает продукт от загрязнений, выде-
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 вклю-
чает 45000 м2 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 тех-
нологична [11].
1.6	Космическая промышленность
Одним из условий надежной работы выводимой в космос аппа-
ратуры является ее изготовление в условиях чистого воздуха. Это
позволяет обеспечить долговечную и бесперебойную работу элект-
ронных, оптических приборов и солнечных батарей, увеличить
полезную нагрузку космического аппарата за счет применения
бескорпусных электронных элементов, создать биологически чистые
объемы внутри космических аппаратов.
Космическая промышленность 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 поверх-
ностей оптических элементов.
Например, в чистых помещениях Космического центра (Европейс-
кое космическое агентство, г. Льеж, Франция) при сборке и испытаниях
оптических систем обеспечивается следующий уровень чистоты [12]:
Что такое чистые помещения
27
—	загрязнение поверхности частицами 1,5 ррт за 24 «/;
—	молекулярное загрязнение 2х 10 8 г/см2.
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 стабиль-
ного 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 выполнения
отдельных операций, напри-
мер, по подготовке и зап-
равке космического аппарата.
Такие зоны могут быть изго-
товлены из сборных металли-
ческих конструкций и иметь
покрытие из полимерной
пленки, имеющей высокие
антистатические характерис-
тики (для взрывоопасных
условий).
Чистые помещения клас-
са 7 ИСО используются при
монтаже аппаратуры, зеркал,
Рис. 1.6 Чистое помещение
сборки космических аппара-
тов (построено фирмой Zellwegen
Luwa, Швейцария)
оптики на космические аппараты [12], отделенные от окружающего
пространства воздушными шлюзами для персонала и материалов.
Внутри этого объема расположены зоны класса 5 ИСО, выделенные
гибкими полимерными ограждениями и имеющие однонаправлен-
ный 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 помеще-
ний — обеспечить высокую надежность техники.
Однако в космической промышленности есть четко выраженная
особенность: аппараты, отправляемые на другие планеты, не долж-
ны занести туда с Земли бактерии, дрожжи, грибы и пр. жизне-
способные 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 решением в организации чистых помещений в про-
изводстве измерительных приборов, гироскопов и других преци-
зионных изделий является их сборка, точное литье и пр. в чистых
помещениях класса 8 ИСО.
Аналогичные требования предъявляются к производству элемен-
тов электронной оптики. Например, введенный в действие в США
завод по производству лазерных диодов для сетей телекоммуникации
имеет 2200 м2 чистых помещений класса 6 ИСО. Завод по произ-
водству многоканальных оптоэлектронных усилителей на основе
фосфида индия имеет 900 м2 чистых помещений классов 4 ИСО —
7 ИСО [14].
1.8 Машиностроение (автомобильная промышленность)
Шведский автомобильный концерн Volvo уделяет внимание чис-
тоте воздуха и поверхностей при изготовлении и сборке деталей,
имеющих углубления и труднодоступные полости, например, внут-
ренние поверхности валов. Такие детали изготавливаются с соблюде-
нием чистых технологий, включая чистоту воздуха и используемых
жидкостей. Это требование включено в шведский стандарт. Причем
его соблюдение пронизывает всю цепочку создания изделия, вклю-
чая разработку документации, производство, хранение, транспорти-
рование 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 высоко-
качественная окраска поверхностей автомобилей. Процесс окраски
чувствителен к наличию в воздухе частиц низкоуглеродистой стали,
а также других загрязнений. Частица размером в несколько микро-
метров, осевшая на корпусе автомобиля перед окраской, образует
впоследствии видимое "зерно" размером в несколько десятков микро-
метров.
Использование техники чистых помещений предохраняет окра-
шиваемую поверхность от посторонних включений и защищает рабо-
чую зону от летучих веществ, выделяющихся в процессе окраски.
Чистые помещения используются и на крупных станциях техни-
ческого обслуживания автомобилей. Например, фирма Wayside
Bodyshop — одно из крупнейших авторемонтных предприятий Евро-
пы — использует технику чистых помещений для окраски автомоби-
лей с алюминиевым кузовом (рис. 1.7) [16].
Автомобильная промышленность западных стран заинтересова-
лась 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
Л/с. 1.7 Чистое помещение предприятия Wayside Bodyshop для
окраски алюминиевых кузовов автомобилей
30
Глава 1
Например, на заводе Пежо в Сошо (Sochaux, Франция) окра-
сочные камеры расположены в здании, внутренний объем которого
тоже является чистым помещением. Общий расход воздуха составляет
3 млн. м3/час, который подается через 2000 фильтров. Внутри маляр-
ной камеры чистота воздуха соответствует примерно классу 6 ИСО,
в окружающем помещении — 7 ИСО.
Мониторинг чистоты воздуха ведется с помощью 14 счетчиков
частиц (данные фирмы Hiac Royco).
1.9 Лаборатории
Цель чистых помещений в лабораториях — избежать привнесения
дефектов в испытуемый образец, которые вызываются загрязне-
ниями воздуха (частицами, химическими веществами, микроор-
ганизмами). 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 предупреж-
дения внутрибольничной инфекции и послеоперационных осложнений.
Известно, что длительное нахождение больных в обычных хирур-
гических и терапевтических стационарах становится опасным для них.
Через короткое время нахождения в больнице они становятся бацил-
лоносителями так называемых госпитальных штаммов и переносчи-
ками возбудителей различных инфекций. Это относится и к персоналу
медицинских учреждений.
Особую опасность представляет специфические "больничные штам-
мы", устойчивые к антибиотикам и не встречающиеся в быту. Такие
методы профилактики и лечения инфекции как применение антиби-
отиков, иммунных и гормональных препаратов, различных сыворо-
ток, влажной уборки помещений с антисептическими растворами,
ультрафиолетового облучения и пр. не дают должного эффекта. Неко-
торые из них, например, чрезмерное озонирование с помощью "ламп
Чижевского", опасны для человека.
Чистое помещение по сравнению с этими методами имеет прин-
ципиальное отличие. Оно направлено не на борьбу и уничтожение
уже имеющихся микроорганизмов в помещении. Оно не допускает
МифЦуОи	3'1
,A т\да, а .ицкрооргайизмы, исходящие от больных или медицинского
рсонала, н-медл^яна удаляются из помещения потоком воздуха.
Высокая эффекп;вность зюго принципа была экспериментально
сказана в I960 г.дУшглии проф. Дж. Чарнлеем на операциях с искус-
с аенхыми тазобедренными суставами [б]. Отправной точкой иссле-
;>ааний явился высокий процент послеоперационного сепсиса 9%.
Тз-за этого приходилось идти на удаление искусственного сустава.
?оф. Чарнлей предположил, что, возможно, инфекция вызывается
годящимися в воздухе бактериями. Для борьбы с ними в 1961 г.
। д «ла оборудована стерильная операционная зона площадью (2 х 2) м
с вертикальным потоком воздуха, имеющим скорость 0,3 м/с. Это
привело к снижению послеоперацирнного сепсиса с 9% до 1,3%.
Таким образом, было экспериментально доказано, что в плане
ппфекцийнНюго заражения больного при операции не так страшна
сама операционная рана, как загрязнения, попадающие в нее из
-оздуха. В дальнейшем была развита техника чистых операционных
п одежда для медперсонала, защищающая больного и окружающее
пространство от выделяемых им загрязнений.
Цель "чистых операционных — снизить риск загрязнений в зоне
операционного и инструментального столов. Проф. Д. Беккерт (Герма-
ния) показал, что техника чистых помещений позволяет обеспечить
уровень микробной загрязненности менее 10 КОЕ/м3 в зоне опера-
ционного стола [17]. Термин КОЕ означает "колониеобразующие
единицы” (по-английски CFU~ Colony Forming Units) и является более
точной характеристикой микробной загрязненности. Много-
летние исследования в Скандинавии и Англии [18] 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 экономике.
Согласно проведенным в Нидерландах исследованиям, прямые
затраты на лечение инфекций ран составляли десятки миллионов
долларов в год.
Послеоперационные инфекции и микробная загрязненность
воздуха прямо связаны с концентрацией частиц в воздухе, которая
зависит от числа находящихся в операционной людей, уровня их
активности, размещения и количества светильников, используемого
оборудования и пр.
Основным источником загрязнений и здесь являготейлюди. Обна-
женный человек вблизи своего тела имеет уровень загрязнений на
30 — 40% выше, чем в окружающей среде. Специальная одежда снижает
ЭГУ цифру, но не до нуля. Выделения возрастают при повышении тем-
пературы воздуха, интенсивности движения и напряжения в работе.
32	Глена 1
Стоящий челот
век создает естест-
венный тепловой
поток загрязнен-
ного воздуха до 159
м/ч. Отсюда очевид-
но, что бригада хи-
рургов является од-
ним из основных
загрязнителей воз-
духа в операцион-
ной. В зоне опе-
рационного стола
опасный размер
частиц (в том числе
2	10	20	50 100 200 300 400
Загрязненность воздуха (КОЕ/м3)
Рис. 1.8 Зависимость риска инфекции от мик-
робной загрязненности воздуха при операции
бактерий и грибов) находится в пределах от 1 до 30 мкм со средним
значением 10 мкм.
Как правило, наружный воздух значительно чише воздуха в по-
мещениях 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 количе-
ствах распространяться от плесени, находящейся в здании, или от
пыли, возникающей при сносе соседних строений, производства
строительных работ и пр. Люди с ослабленным иммунитетом особенно
чувствительны к этому грибку.
Надежным средством борьбы с этими явлениями служат чистые
помещения, включая эффективную фильтрацию воздуха, поддер-
жание избыточного давления и управление движением потока воздуха
в рабочей зоне.
Можно условно выделить три вида чистых помещений для
больниц:
•	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.
Операционные
Лучший способ обеспечения высокой чистоты воздуха — органи-
зация однонаправленного (ламинарного) потока с обеспечением всех
требований технологии чистоты в окружающей среде.
„хо такое чи< /рыв панещ^ия	33
_——“ -а ____	---------_ 
Однояялракзешшй потрк воздуха в операционных может быть
вертикальным или горизонтальным. Горизонтальный поток воздуха
применяется редко, так как он требует больших площадей сечения
> высокой скорости потока, чтобы его форма не нарушалась до дос-
• и гения операционного поля.
Бертжавдйдй поток воздуха характеризуется двумя параметрами:
•	скоростью и однородностью 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, т. е. теряется
сам характер однонаправленности потока и он становится турбу-
лентным (неоднонаправленным). При больших значениях скорости
• лзникает дискомфорт для бригады хирургов и поверхностное обез-
воживание тканей раны больного. Это явление опасно само по себе.
Кроме того, над раной существует естественная тепловая конвекция
воздуха, защищающая ткани от твердых частиц. Излишне большая
скорость потока воздуха гасит этот положительный эффект. Оптималь-
тым 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 однонаправлен-
ного потока (от 18 до 28 °C) из-за плохой системы автоматизации.
Система вентиляции также должна удалять анестезиологические
газы и другие вредные вещества
Принцип работы такой операционной с вертикальным однонап-
равленным потоком воздуха показан на рис. 1.9.
Возможно построение операционной и с горизонтальным од-
нонаправленным потоком воздуха (раздел 2.1, моделирование
потоков воздуха). Пример высокоасептической операционной пока-
зан на рис. 1.10.
Палаты интенсивной терапии
Другим примером высокоэффективного применения чистых
'Помещений являются палаты интенсивной терапии для ухода за боль-
ными после операции трансплантации костного мозга. В них больные
находятся 1,5 — 2 месяца после операции. Чистая среда класса 5 ИСО
в палате защищает больного от инфекций. Такие палаты применяются
и в других случаях лечения больных с ослабленным иммунитетом.
Пример палаты интенсивной терапии показан на рис. 1.11.
Глава 1
контаминированный воздух из периферии (зона с контаминированными
бактериями, частицами за счет действий операционной группы)
Рис. 1.9 Принцип работы операционной с вертикальным однонап-
равленным потоком воздуха (фирма Klimed)
Рис. 1.10 Высокоасептическая
операционная (фирма Zellwegen
Luwa Ltd., Швейцария)
Рис. 1.11 Палата интенсивной
терапии (фирма Zellwegen Luwa
Ltd., Швейцария)
Что такое чистые помещения
35
Другие примеры использования технологии чистоты
Применение современных методов вентиляции и кондицио-
нирования воздуха снимает проблему стафилококковой инфекции
в родильных домах.
Нельзя забывать, что в помещения больниц необходимо подавать
наружный воздух, прошедший необходимую фильтрацию. Это осо-
бенно важно, если предусмотрены вытяжки из помещений для уда-
зения 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 различ-
ных помещениях больниц.
Например, Швейцарские нормы SKI, том 35, "Правила строи-
тельства, эксплуатации и контроля систем обеспечения воздухом
в больницах" 1987 г. [20] выделяют три класса чистых больничных по-
мещений:
•	класс 1: < 10 КОЕ(колониеобразующих единиц) в 1 м'воздуха;
•	класс II: < 200 КОЕ в 1 м3 воздуха;
•	класс III: < 500 КОЕ в 1 м3 воздуха.
Эти нормы должны выполняться в критических рабочих зонах,
включая операционный стол и стол для инструментов при соблюде-
нии соответствующей дисциплины в нормальном процессе работы.
К указанным классам относятся следующие помещения:
•	класс I — высокоасептические операционные;
•	класс II — операционные отделения неотложной помощи и ро-
дильных 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 мик-
робной загрязненности воздуха, но и определяется концентрация
взвешенных 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 поме-
щений 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 фильт-
рации 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, обслуживаю-
щим разные больницы и отделения.
Например, централизованная кухня клинической больницы
в г. Ницца (Франция) располагает чистой зоной класса 5 ИСО и дру-
гими чистыми помещениями. Цель — увеличение срока годности
продуктов и защита их от микроорганизмов. Кухня имеет персонал
60 человек и ежедневно готовит 8000 порций питания. Меню состав-
ляется на 5 дней по 52 диетам (столам) [22]. Кухня сертифицирована
на соответствие стандарту ИСО 9002, имеет систему управления
качеством, использует статистические методы для валидации про-
цессов и т.д., близкие к системе работы по GMP.
,-то такое чистые помещения 37
Таблица 1.6
фрагмент таблицы классификации чистоты помещений больниц
Помещение	Класс чистоты	Фильтры (классификация по ГОСТ Р 51251-99)	
		приток	вытяжка
Отделение для оказания экстренной помощи			
Кабинет первичного осмотра		F5+F8	
Кабинет малой хирургии	8 ИСО	F5+F9+HU	G4
1 Экстренная операционная*	7 ИСО	F5+F9+H13	G4
: Предоперационная	8 ИСО	F5+F9+H11	G4
Перевязочная, процедурная		F5+F8	G4
। Прочие помещения, коридор		F5+F8	
Операционное отделение			
Высокоасептическая операционная*	6 ИСО	F5+F9+H14	G4
Асептическая операционная*	7 ИСО	F5+F9+H13	G4
; Септическая операционная*	7 ИСО	F5+F9+H13	G4
Предоперационная	8 ИСО	F5+F9+HU	G4
Послеоперационная	8 ИСО	F5+F9+H11	G4
Малая стерилизационная	8 ИСО	F5+F9+H11	
Комната для микробиологических анализов	8 ИСО	F5+F9+HU	
Стерилизационная, склад i стерильных материалов	7 ИСО 8 ИСО	F5+F9+H13 F5+F9+H11	
\ Прочие помещения, коридор	8 ИСО	F5+F9+H11	
i Родильное отделение			
| Зал для родов		F5+F8	G4
; Предродовая		F5+F8	G4
Детские и реанимационные палаты	8 ИСО	F5+F9+H11	G4
Послеродовая		F5+F8	
Операционный зал*	7 ИСО	F5+F9+H13	G4
Прочие помещения, коридор		F5+F8	
Палаты интенсивной терапии			
Для больных с ослабленным иммунитетом (после трансплан- тации костного мозга и пр.)	5 ИСО	F5+F9+H14	G4
В других случаях	7 ИСО 8 ИСО	F5+F9+H13 F5+F9+H11	G4
.Прочие помещения		F5+F8	
) Зоны с однонаправленным потоком в операционных имеют класс 5 ИСО.
38	1
. - -	—	'”<Д" ' <1. zff	~-v--—	1	" T“
1x11 ПрийЗййДстйо прОдуктрв питания
Проблема безопасности продуктов питанг.л для потребителя
волнует человечество с давних времен. Еще законы древних египтян
определяли, как обходиться с мясом, чтобы оно не нанесло вред
Эллинские и римские законы запрещали добавление в вино воды,
недовес зерна и масла. В 1215'ff»' король Англии Иоанн (Великая
хартия) ввел во всем королевстве единые меры для измерения объе-
мов эля, вина и зерна. Баварский закон о чистоте пива от 1516 т.
требовал, чтобы в состав пива входили только хмель, солод и вода’:
В эпоху промышленной революции законодательное обеспече-
ние качества продовольствия постепенно приобрело комплексную
и системную основу. В 1789 г. одним из первых законов в США стал
закон штата Массачусетс против фальсификации продуктов питания.
В 1869 г. Британский парламент принял закон о продуктах питания:
В США в 1903 й. д-р Уайли организовал группу "бойцов против яда,
которые питались только теми продуктами, в которые входили опреД
деленные количества химических консервантов. Задачей этой группы
было показать, насколько эти продукты вредны для здоровья. Резуль-
татом явилось принятие в США Федерального закона о продуктах
питания и лекарственных средствах. В 1906 г. было образовано хи-
мическое 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 произ-
водстве лекарственных средств. К лекарствам мы прибегаем иногда,
а продукты питания принимаем несколько раз в день. И вместе
с ними принимаем искусственные химические консерванты, прони-
кающие всюду — от колбас и йогурта до минеральной воды. Для чело-
века эти консерванты являются чуждыми, противоестественными.
В процессе длительной эволюции человек обходился без них. Только
в XX веке эти вещества получили широкое распространение. Накап-
ливаясь в организме, они создают очаги опасных 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 произ-
водстве продуктов питания в западных странах. Начались иссле-
дования по влиянию на качество продуктов питания загрязнений,
находящихся в воздухе, и эффективности современных систем
вентиляции и кондиционирования, защищающих воздушную среду
помещений от микрозагрязнений.
"г тскоечистые 'помещения;	39
Было установлено, что если сырье не загрянено химическими
вешествами, то основную опасность представляют микробиологичес-
загрязнения. Известны разные способы борьбы с микроорганиз-
"п;, которые можно принципиально разделить на две категории:
I) уничтожение микроорганизмов, уже попавших в продукты
-дрилизация, пастеризация, применение химических консерван-
j в и пр.);
2) недопущение микроорганизмов в продукты за счет приме-
лг.няя технологии чистоты.
Первый пучь изменяет свойства продукта и порой вреден для
горовья (химические консерванты). Второй путь сохраняет естествен-
ные качества продукта и безопасен.
Следует иметь в виду, что этап между последней фазой обработки
продукта (выпечки, пастеризации, кипячения и пр.) и упаковкой
является самым уязвимым звеном в технологической цепи. Это звено
нуждается в защите.
Чистые технологии широко внедряются в производство молока
й молочных продуктов, в т.ч. йогурта, мягких сыров; продуктов,
"".полненных кремом в холодном состоянии; соусов и паст; сала-
тов; мяса и рыбы при их холодной переработке; соков и других
Т-.ПИТКОВ и пр.
В таблице 1.7 приведены данные о бактериях, которые обычно
содержатся в продуктах питания [23].
Одним из путей проникания микробов в продукты питания при
их переработке и приготовлении является воздух. Естественный спо-
соб устранения этого источника микроорганизмов — создание чистой
воздушной среды. Мировая пищевая промышленность еще не подош-
ла к широкому внедрению чистых помещений. Скорее идет накопле-
ние опыта и постепенный охват чистыми технологиями различных
отраслей производства пищи. По мнению специалистов, положение
с чистыми помещениями в пищевой промышленности сейчас ана-
логично ситуации в микроэлектронике в 60-е годы. Однако случаи
массовых отравлений продуктами питания в разных странах застав-
ляют искать новые эффективные пути борьбы с этой бедой.
Одним из наиболее опасных мест заражения являются комбинаты
приготовления пиши для больших масс людей, например, в крупных
аэропортах и на паромах.
Например, авиакомпания British Airways выполняет в условиях
чистых помещениях упаковку продуктов питания для использования
на борту самолетов [23].
40	Глава 1
Таблица 1.7
Бактерии, обычно содержащиеся в пищевых продуктах
Тип бактерии	Размер, мкм		Следствие
	Длина	Диаметр	
Alcaligenes viscolactis	0,8 - 2,6	0,6 - 1,0	Свертывание молока
Clostridium petfringens	4,0 - 8,0	1,0 - 1,5	Образование пищевых токсинов
Erwinia aroldeae	2,0 - 3,0	0,5	Гниение овощей
Leuconostoc mesenteroides		0,9 - 1,2	Появление слизи в растворах сахара
Mycoplasma pneumoniae		0,3 - 0,5	Мельчайшие бактерии
Pediococcus cerevisiae		1,0 - 1,3	Порча пива
Salmonella enteriditis	2,0 - 3,0	0,6 - 0,7	Отравление пищи
Salmolnella typhimirium	1,0- 1,5	0,5	Отравление пищи
Shigella dysenteriae	1,0 - 3,0	0,4 - 0,6	Дизентерия у человека
Staphylococcus aureus		0,8 - 1,0	Гнойные инфекции
Streptococcus lactis	0,5 - 1,0		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 "неиг-
ристый" 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 про-
дуктов — 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 содержа-
ния микроорганизмов в помещении.
kjpaXoe аисгпйепомещения
41
Рис. 1.12 Установка наполне-
ния йогуртом и распределитель
воздуха фирмы Zelhvegen Luwa
Ltd., Швейцария
3 Странах Европейского Союза
и США широко внедряется Сис-
темп анализа риска в критических
 нпгральных точках — САРК итл
// j-ard Analysis Critical Control
unis ~~ "4CCP. Суть этой системы
сзомт в анализе критических
то'.ек риска в производственном
..„„дссе, определении и реализа-
>гмер по устранению возможных
причин загрязнений и на этой
основе — гарантирование качества
нкретной продукции, изготав-
заемой в конкретном произ-
"ственном цикле. Эта система
охватывает широкий круг гигие-
(ических требований, требований
х чистоте, персоналу, одежде и пр.
Например, в Австралии одеж-
используемая на ведущих предприятиях, отвечает требованиям
чистых помещений и имеет уровень микробного загрязнения менее,
чем 1 КОЕ на 10 см2 поверхности при полном отсутствии плесени
V дрожжей [24].
Внедрение этой системы началось и в России. Принят первый
ГОСТ [25], создана соответствующая система добровольной сер-
'нфикации.
Современный покупатель требует не только безупречных в гигие-
пическом отношении продуктов питания. Ему нужны натуральные
продукты. Предъявляются все более жесткие нормы на допустимые
остатки консервирующих, моющих и дезинфицирующих веществ
в продукте.
Идея состоит в том, чтобы не бороться с попавшими уже в про-
кт микроорганизмами, когда используются вредные химические, подчас
-^.ниерогенные консерванты, а обойтись без них, не допустив микроорга-
низмы в продукт. Чистые комеюркия являют ся клю чом в решения этой
проблемы. Они позволяют перейти к безопасной технологии консер-
- рования.
Ж': ®дннм из распространенных источников (правлений являются
Интересное решение проблемы дано фирмой Luwa, Швейца-
'1Я [26]. Наполнение йогуртами и другими молочными продуктами
!, окончательную тару производится в зоне класса 5 ИСО (рис. L12).
' Подари стерильной среде с однонаправленным потоком воздуха в
Готической зоне наполнения и укупорки, обеспечивается длительный
рок годности продукта без использования химических консервантов.
42
Глава 1
Вертикальный поток воздуха в эти зоны подается от НЕРА
фильтров через сетчатые CG-распределители, создающие высокое
качество потока (глава 2). CG-распределители точно повторяют
форму технологического оборудования. Благодаря этому достигается
минимальный расход воздуха и экономичность всей установки. Конст-
рукцией 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 исклю-
чается. Это не простая задача, поскольку сыры являются питательной
средой для бактерий и плесени. Суть чистых технологий в сыроде-
лии — 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 упа-
ковываются 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 спе-
цифические условия микроклимата: низкая температура — 7-8 °C
и высокая влажность — до 98%. Скорость потока воздуха составляет
О 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
промышленности. 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 решает эту задачу.
Полученный из печи хлеб остывает до упаковки продолжительное
время и, если окружающий воздух недостаточно чистый, — заража-
ется микроорганизмами, которые в дальнейшем могут в нем разви-
ваться. Проблема состоит в том, что для остывания хлеба в обычных
условиях требуется около 1,5 ч, конвейер имеет значительную длину
(до 500 м) и создание чистой зоны по всей его протяженности
требует больших затрат.
В Финляндии в г. Тампере фирмой KOJAIR построено чистое по-
мещение для самого большого хлебозавода в том регионе и разрабо-
тано оригинальное решение этой проблемы. Конвейер выполнен
в виде спирали, находящейся в чистом помещении небольшого объема
(рис. 1.14). Таким образом, хлеб до самой упаковки находится в чис-
тых условиях. Эти условия защищают его на протяжении всего
процесса, обеспечивая чистоту от печи до упаковки. Благодаря этому
исключены химические консерванты и обеспечивается срок хра-
нения 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 роз-
лива напитков. Она позволяет увеличить срок годности напитков
с низким содержанием кислоты до 6 мес. без применения консер-
вантов или пастеризации в окончательной упаковке. Благодаря этому
продукт не приобретает вредных веществ в процессе приготовления,
сохраняет естественную, не разрушенную тепловой обработкой, струк-
туру и естественный запах.
Основные помещения, их характеристики показаны в таблице
1.8. В помещении поддерживается температура 23 °C и 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-In-Place — Очистка на месте/Стери-
лизация на месте) аналогичны стерильному производству лекарст-
венных средств [28].
Что такое чистые помещения
45
Таблица / 8
Основные чистые помещения и их характеристики
Помещения 1	И технологические процессы	Давление, Па	Кратность воздухо- обмена, «Н	Класс чистоты (по частицам > 0,5 мкм), состояние	
			осна- щенное	эксплуа- тируемое
Гj. Гардероб	10	20	6 ИСО	7 ИСО
2. Комната переодевания	15	35	5 ИСО	6 ИСО
3. Помещение для персонала сервисной зоны	20	61	5 ИСО	7 ИСО
4. Наполнение и укупорка	30	154	5 ИСО	не классифи- цируется
5. Ополаскивание и стерилизация бутылок	25	50	5 ИСО	5 ИСО
6. Стерилизация колпачков	20	42	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 заг-
рязнениям. Технология приготовления салатов (резка, измельчение,
перемешивание) располагает к прониканию в них частиц и микро-
организмов. Для борьбы с этим явлением на одном из европейских
предприятий использован изолятор с перчатками. Конструкция изоля-
торов (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 [29].
Другим примером применения изоляторов совместно с чистыми
помещениями является комплексная технология приготовления фрук-
товых соков и пюре. Например, сквозная технологическая цепь
Африка-Европа: получение — транспортирование соков и пюре из
ананасов включает в себя следующие этапы [30]:
46
Глава 1
1)	получение сока или пюре;
2)	пастеризация;
3)	наполнение в транспортную упаковку — мешок (пакет)
емкостью 1000 л, находящегося в ящике ("bag in box'), выпол-
няется 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 1 л, выполняется
в асептических условиях без повторной пастеризации.
Этапы 1-3 выполняются в Кот-д'Ивуаре (Африка), этапы 5, 6 —
во Франции.
Рис. 1.15 Изолятор для напол-
нения транспортных мешков
свежим соком, Кот-д'Ивуар
В целом техника чистых поме-
щений предлагает новую технологию
обеспечения длительного хранения
продуктов питания, новый подход
к консервированию. Вместо тради-
ционного подавления микроорга-
низмов 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 хими-
ческих вешеств.
В Англии существует Руковод-
ство 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 ру-
ководство создано с целью помочь
компаниям — производителям пищевых продуктов предотвращать
аэрозольное загрязнение в ответственных зонах.
Оно помогает в проектировании, выборе типов, монтаже и экс-
плуатации систем подготовки воздуха и обеспечивает исчерпывающей
информацией и практическими рекомендациями по:
•принципиальным решениям по применению систем подготовки
воздуха;
Что такое чистые помещения
47
•	проектированию систем с учетом категории риска в производстве;
•	аттестации и монтаже систем подготовки воздуха;
•	системам обслуживания и санитарной обработки, включая особен-
ности болезни легионеров;
•	системам мониторинга;
•	фильтрации воздуха, включая выбор типа фильтра;
•	контролю запыленности и влажности;
•	влиянию окружающей среды, такому как запахи, шум.
Конечно, ввиду множественности факторов, влияющих на каче-
ство продуктов питания, и трудности организации адекватного
статистического анализа трудно дать точные и исчерпывающие
характеристики эффективности чистых помещений в пищевом про-
изводстве. 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 Manufactu
ring Practice — GMP уделяют первостепенное внимание чистоте
воздуха помещении, где производятся стерильные лекарственные сред-
ства. 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-
венных 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 про-
дукции;
—	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, созда-
ние 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 Евро-
пейском Союзе (ЕС) с 1993 г. введены единые Правила GMP ЕС. на
которые ориентируются и страны Восточной Европы, включая почти
48
Ггава 1
все страны СНГ. В настоящее время в мире существуют две основные
системы GMP: GMP ЕС и GMP США [4; 31). Ведется работа по гармо-
низации требований GMP (1СН, PIC/S - стр. 571). В будущем, вероят-
но, следует ожидать появления единых мировых 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, обеспечиваю-
щих выполнение принципиального исходного положения GMP:
Никакой процесс завершающей стадии производства или контроль
качества готового продукта не могут рассматриваться как един-
ственное средство обеспечения стерильности и других показателей
качества продукта. Качество закладывается технологией и органи-
зацией производства, в том числе чистотой технологических сред.
Лекарственное средство должно содержать только то, что входи;
в его формулу. Остальное относится к загрязнениям.
Различают три вида загрязнений:
—	частицы;
—	химические вещества;
—	микроорганизмы.
Чистота окружающей среды и оборудования — одно из крити-
ческих требований GMP. Для выполнения его и служат чистые поме-
щения (рис. 1.16).
Особые требования предъявляются к чистоте парентеральных
препаратов. Попавшие в парентеральную систему частицы могут
приводить к образованию тромбов, агглютинации (слипанию) эрит-
роцитов, 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 требова-
ние 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	Среднее число частиц в 1 мл не должно превышать
> 10	25
>25	R	3
Чгпо 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_______
6000
600
Рис 1.16 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-
духа, поверхностей и пр. Эти методы изложены в стандартах ИСО
и CEN (Европейский комитет по стандартизации).
Чистые зоны для производства стерильных продуктов классифици-
руются в соответствии с требуемыми характеристиками окружающей
среды. Каждый производственный процесс требует определенного
Уровня чистоты окружающей среды в эксплуатируемом состоянии,
>бы минимизировать риск загрязнения продукта или используемых
Материалов частицами и микроорганизмами.
Правила GMP ЕС задают также требования к чистоте воздуха
nt) частицам и в оснащенном состоянии (п. 1.1).
50
Глава 1
Для производства стерильных лекарственных препаратов можно,
как правило, выделить четыре типа зон:
Тип Л: Локальные зоны для операций с высокой степенью риска,
например, зоны наполнения, укупорки, вскрывания ампул, осущест-
вления соединений в асептических условиях. Как правило, такие
условия обеспечиваются рабочей зоной с однонаправленным пото-
ком 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 В: Для случая асептической подготовки и наполнения — про-
странство, окружающее зону типа А.
Типы С и 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). Рас-
смотрим этот вопрос подробнее.
1)	Классификация чистых зон по аэрозольному загрязнению
воздуха частицами (до сентября 2003 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	Максимально допустимое число частиц в 1 м3 воздуха, с размерами большими или равными, в состояниях:			
	оснащенном (Ь)		эксплуатируемом	
	0,5 мкм	5 мкм	0,5 мкм	5 мкм
А	3 500	0	3 500	0
В (а)	3 500	0	350 000	2 000
С (а)	350 000	2 000	3 500 000	20 000
Д(а)	3 500 000	20 000	не опреде- лено (с)	не опреде- лено (с)
Примечания:
а)	В зонах типов Д С и D кратность воздухообмена должна опре-
деляться с учетом размера помещения, находящегося в нем
оборудования и персонала. Для зон типов А, В и С система
снабжения воздухом должна иметь соответствующие фильтры,
такие как НЕРА фильтры.
\iimo.jnayoe	:5£
b)	Значения махсималкйо допустимого числа аэрозольных час-
тот в оснащенном состоянии соответствуют классификации
ИСО как:
типы Ап В соответствуют классу 5 ИСО;
тип С соответствует классу 7 ИСО;
тип D соответствует классу8 ИСО.
с)	Требования к этой зоне зависят от характера выполняемых
в ней операций.
Уровень загрязнений частицами, показанный в таблице для
_ .^щенчого состояния, должен быть достигнут после завершения про-
„за по окончании короткого периода времени (15 — 20 мин) при
ясутствии персонала. Показанный в таблице уровень загрязнения
илидами для зоны типа А в эксплуатируемом состоянии должен
одерживаться в зоне, непосредственно окружающей продукт,
:егда, когда продукт или открытый контейнер подвергаются воз-
, осйстаию окружающей среды.
2)	Классификация чистых зон согласно п.З приложения 1 Правил
GMP ЕС с изменениями от сентября 2003 г. дана в таблице L10.
Таблица 1.10
Типы зон для производства стерильных препаратов
по GMP ЕС (с сентября 2003 г.)
Г~“	 i Тип ' зоны i		Максимально допустимое число частиц в 1 м3 воздуха, с размерами большими или равными (а), в состояниях:			
	оснащенном (Ь)		в эксплуатируемом (Ь)	
	0,5 мкм (d)	5 мкм	0,5 мкм (d)	5 мкм
А	3 500	1 (е)	3 5(Й	t
Ьд. 9 (с)	3 500	1 :(е)	350 Ь®0	2 ООЙ
L с(с)	350 000	2 000	5 W «00	2(3 Ж
»(с) ——	3 500 000	20 000 	 		не опреде- лено (f)	не опреде- лено (0
Примечания:
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 мониторинг и в зонах В.
При текущем контроле зон А и В следует отбирать пробы
52
Глава 1
с объемgm не менее 1 м3 * * б). Такой обйеч< пробы может быть реко-
мендован и для зон С.
Ь)	Уровень загрязнений частицами, показанный в таблице для
оснащенного состояния, должен быть достигнут после завер-
шения процесса по окончании короткого периода времени
15-20 мин (рекомендуемая величина) при отсутствии перги-
нала. Показанный в таблице уровень загрязнения частицами
для зоны типа А в эксплуатируемом состоянии должен под-
держиваться в зоне, непосредственно окружающей продухи,
всегда, когда продукт или открытый контейнер подвергаются
воздействию окружающей среды. Допускается, что в процессе
наполнения не всегда возможно показать соответствие стан-
дартам по частицам, поскольку сам продукт может выдели >
частицы или капельки.
$) В зонах типов В, Си D кратность воздухообмена должна опре-
деляться с учетом размера помещения, находящегося в нем
оборудования и персонала. Для зон типов А, В и С система
снабжения воздухом должна иметь соответствующие фильт-
ры, такие как НЕРА фильтры.
d ) Значения максимально допустимого числа аэрозольных час-
тиц 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 мкм должны отсутствовать полностью. Поскольку невозмож-
но статистически доказать полное отсутствие частиц, для этих
случаев установлен предел — 1 частица/м3. 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 таблицам 1.9 и 1.10
Требования к чистым зонам Правил GMP ЕС до сентября 2003 г.
и с сентября 2003 г. имеют следующие существенные отличия:
а) Допустимый предел концентрации частиц с размерами >5 мкм
Для зон А (оснащенное и эксплуатируемое состояния) и зон В
(оснащенное состояние) значение максимально допустимой концент-
рации частиц > 5 мкм заменено с 0 на 1.
б) Требование отбора пробы объемом 1 м3
В новой редакции введено требование отбора проб с объемом не
менее i м3 при текущем контроле зон А и В. Указывается, что такой
объем пробы может быть рекомендован и для зон С.
в) Требование мониторинга концентрации частиц
Введено требование непрерывного мониторинга (контроля) кон-
центрации частиц в зонах А. Рекомендовано предусматривать также
мониторинг в зонах В.
I M..e > n:r< .г no -.yu >)
53
Комментарий айтбрй к внесенным изменениям:
1,	Как в старом,.так и в новом вариантах требования для зон Л и В по
дам 0,5'лхл« соответствуют-классу 5 ИСО (стандарт ИСО 14644-1),
сиг;ам S 5 мкм требования носят исключительно жесткий характер. По
ч-ргу ИСО 14644-1 максимально допустимая концентрация частиц > 5 л/см
класс)! 5 ИСО равна 29 частиц/м3-(таблица 1.1). Для классов 4 ИСО — 1 ИСО
„-.рт1 не содержит требований гго концентрации частиц >5 мкм. Но, следуя
'е таблицы 1.1, для,класса 4 ИСО максимально допустимая концент-
, /я частиц й'5 мкм может быть равна 2,9 частиц/м3, а для класса 3 ИСО —
: чиетиц/м3. Следовательно, для выполнения условия "не более 1 частицы
мкм в 1 м3 воздуха' нужен класс 3 ИСО! В то же время максимально
густимая концентрация частиц > 0,5 мкм для класса 3 ИСО по стандарту
равна 35 частиц/м3. Таким образом, одна и та же таблица (1.10) фактически
ганавливает для разных размеров частиц разные классы чистоты. В этом — ее
। отиворечие, К тому же поддерживать класс 3 ИСО в присутствии людей
! во многих случаях персонал должен работать в зонах А) трудно.
2.	Условие отбора минимайьного.объема пробы 1 л7 не только увеличивает
доем кость проведения контроля, но и ставит для зон Ап 1? жесткое условие,
нее при аттестации таких чистых зон использовался метод последователь-
—> отбора проб, соответствующий ИСО 14644-1 и практике испытаний
ч истых помещений. По -новому варианту требуется отбирать пробу объемом
менее 1 м3, в которой, не должно быть более 1 частицы > 5 мкм. Известно,
что появление 1 частицы может быть вызвано случайным фактором.
3.	Выполнение требования непрерывного мониторинга частиц в зонах А
. ;сбует уточнения: где размешать датчик! Если непосредственно над рабочей
ой, то датчик создаст помеху потоку воздуха (глава 11) и риск загрязне-
г’"я: если в отдалении от рабочей точки, то смысл мониторинга неясен;
~е.т„ на небольшом расстоянии от точки наполнения (например, 150 мм), то
- 1етчик может фиксировать капельки и частицы от самого продукта.
Нормы на микробиологическую чистоту
Правила GMP содержат нормы на микробиологическую чистоту
"'здуха для эксплуатируемого состояния (таблица 1.11).
Таблица 1,11
Рекомендуемые пределы допустимого микробиологического
загрязнения чистых зон в эксплуатируемом состоянии
Гни зоны	Рекомендуемые пределы микробиологического загрязнения (а)			
	в воздухе, KOL/л/	седиментационное осаждение на пластину диаметром 90 мм9 КОЕ з& 4 <(Ь)	контактные пластины диаметром 55 мм, КОЕ/пластина	отпечаток 5 пальцев в перчатке, К ОЕ/перчатка
А •   —_	< 1	< 1	< 1	< 1
1 в Г"—		10	5	5	5
с	пй'	50	25	
	200	100	50	-
54
Глава 1
Примечания:
а)	Указаны средние значения;
Ь)	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 чис-
того помещения.
Производственные процессы делятся на две категории:
—	предусматривающие финишную стерилизацию, т.е. стерилиза-
цию в герметичной первичной упаковке на завершающей стадии;
—	не предусматривающие финишную стерилизацию и выполняе-
мые в асептических условиях на одном или всех этапах.
Второй случай относится к биологически активным и другим
препаратам, чувствительным к стерилизации и требующим асеп-
тических условий производства (наполнение предварительно стери-
лизованным продуктом, и/или упаковка в стерильный контейнер,
укупорка и др. критические 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.
ЧГШЛ
укция, подлежащая финишной стерилизации
В этом случае подготовка компонентов и большинства продуктов
должна выполняться, по крайней мере, в зоне D, чтобы уровень рис-
ка загрязнения микроорганизмами и частицами соответствовал тре-
бованиям для фильтрации и стерилизации. Там, где существует по-
вышенный риск загрязнения микроорганизмами, например, когда
продукт является хорошей питательной средой для микроорганизмов
и должен храниться в течение длительного времени до стерилизации
или его необходимо изготавливать, как правило, не в закрытых сосу-
дах, подготовка должна производиться в окружающей среде типа С.
• такое чистые помещения	 55
Наполнение продуктами для стерилизации на завершающей ста-
“пи должно производиться, по крайней мере, в зоне С.
Там, где продукт подвергается повышенному риску от окру-
хзюшей среды, например, если операции наполнения проходят
медленно, или контейнеры имеют широкое горло, или их необходи-
, - держать открытыми более нескольких секунд до герметизации,
наполнение должно производиться в зоне А, имеющей окружающую
среду, по крайней мере, типа С. Приготовление и наполнение мазями,
кремами, суспензиями и эмульсиями должно, как правило, прово-
диться в зоне С перед стерилизацией на завершающей стадии.
Асептическое производство
В этом случае предъявляются следующие требования.
После мойки компоненты должны находиться, по крайней мере,
г зоне D. Операции со стерильными исходными материалами и ком-
понентами, если не предусмотрена стерилизация или фильтрация
через фильтры, удерживающие микроорганизмы в последующих ста-
диях процесса, должны производиться в зоне А, которая находится
а окружающей среде типа В.
Приготовление растворов, которые в течение технологического
процесса подлежат стерилизующей фильтрации, должно производиться
п зоне С. Если стерилизующая фильтрация не предусмотрена, приго-
товление материалов и продуктов должно производиться в зоне А,
которая находится в окружающей среде типа В.
Операции по переработке и наполнению приготовленных в асеп-
тических условиях продуктов должны производиться в зоне А, нахо-
дящейся в окружающей среде типа В.
Передача (транспортирование) частично закрытых контейне-
ров, например, при лиофильной сушке, должно до завершения
хт.упорки производиться в зоне А, находящейся в окружающей среде
п*па В, либо в герметичных передаточных устройствах в окружающей
среде типа В.
Приготовление и наполнение стерильных мазей, кремов, сус-
пензий и эмульсий должно производиться в зоне А, находящейся
л окружающей среде типа В, когда продукт открыт и не подлежит
последующей стерелизующей фильтрзиии.
Серьезные шагом вперед в обеспечении стерильности продукта,
повышении эффективности чистых помещений и чистых зон и сни-
жении связанных с ними затрат являемся применение изолирующей
технологии и технологии выдувание-наполнение-герметизация.
Суть изолирующей или барьерной технологии состоит в физи-
ческой изоляции рабочей зоны от окружающего пространства за
56
Глава 1
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 эксплуа-
тацию 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, напол-
няются и затем герметизируются. Все это происходит в пределах
одного автоматического комплекса. В случае асептического произ-
водства оборудование, имеющее зону А, может быть установлено
в окружающей среде, по крайней мере, типа С, причем должна
использоваться одежда, соответствующая зонам A/В. В случае произ-
водства продуктов, подлежащих финишной стерилизации, это обо-
рудование 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 долж-
ны производиться и стерильные ветеринарные препараты (рис. 1.17)
Рис. 1.17 Чистое помещение на заводе ветеринарных
препаратов, построенное фирмой KOJA1R, 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 требо-
ваниями GMP ЕС).
Таблица 1.12
Типы зон по GMP ЕС для различных операций
стерильного производства по разным технологиям
Операции	Типы зон		
	финишная стерилизация	асептическое производство	изолирующая технология
Мойка флаконов, про- бок, ампул, загрузка в стерилизатор	D	D	не рассматри- вается
Приготовление продукта: - предусматривается стерилизующая фильт- рация до наполнения; - не предусматривается фильтрация до напол- нения	C(D)	С	не рассматри- вается
	С	-	изолятор в окружении не хуже D
Наполнение и герметизация	А в окружении С	А в окружении В	изолятор в окружении не хуже D
Транспортирование не- герметично закрытых упаковок и загрузка в лиофильную сушилку	не рассмат- ривается	А в окружении В, либо в герметичных контейнерах в окружении В	изолятор в окружении не хуже D
Выгрузка из лиофильной сушилки и транспорти- рование до завершения укупорки (закатки): - негерметично закры- тых флаконов (ампул); - укупоренных пробками флаконов внутри лио- фильной сушилки (до закатки)	не рассмат- ривается	А в окружении В, либо в герметичных контейнерах в окружении В	изолятор в окружении не хуже D
	не рассмат- ривается	прямое указание в GMP ЕС отсутствует, на практике известны случаи применения зоны С	не рассматри- вается
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 "эффек-
тивная система вентиляции, оборудованная устройствами контроля
воздуха". Многие предприятия, чтобы выполнить эти требования,
используют для нестерильного производства чистые помещения, хотя
в нормативных документах этого требования нет.
Это непривычная для нас постановка дела: прямых норм на чис-
тоту нет, контроля за выполнением этих требований нет, а заводы
добровольно вкладывают средства в обеспечение чистоты и повсеме-
стно стремятся обеспечить чистоту при производстве нестерильных
лекарственных средств.
Зачем это нужно? Это нужно для обеспечения стабильности пре-
парата, 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 сос-
тоянии), а в производстве жидких нестерильных средств — зоны С
(класс 7 ИСО). Для жидких препаратов требуется более высокая чис-
тота, поскольку вода является благоприятной средой для размноже-
ния микроорганизмов. Благодаря чистоте воздуха срок годности пре-
парата достигает 3-5 лет.
Требования 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 частицами и микроор-
ганизмами в чистом помещении в эксплуатируемом состоянии не
должна превышать значений, указанных в таблице 1.13.
Эти требования отвечают смыслу Кодекса Федеральных правил
США — 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 требова-
ния к чистоте воздуха в оснащенном состоянии чистых помещений,
а устанавливают их только для эксплуатируемого состояния.
-> такое чистые помещения	________59
------------------t--------—---- -------------
Таблица 1.13
' реббвания FDA США к загрязненности воздуха при производстве
стерильных препаратов в эксплуатируемом состоянии
Допустимое число частиц с размерами 0,5 мкм и более в 1 фут3 воздуха	Максимальное число колоние- образующих единиц (КОЕ) в 10 фут3 воздуха	Характер производствен ной зоны
100	менее 1	критические зоны
100 000	25	контролируемые зоны
1ЛЗ Производство изделий медицинского назначения
Первые требования к чистоте при производстве медицинской
продукции были связаны с контактными линзами для глаз. Затем они
олзатили широкую гамму изделий медицинского назначения. В част-
ности, чистых условий требует производство медицинских игл, шпри-
пев, катетеров, контейнеров для крови, искусственных клапанов
сердца и пр. Чистота поверхностей этих изделий жизненно важна
; г;л больного. Условие чистоты поверхности — чистота воздуха поме-
: цения, в котором производится их финишная обработка.
В 1993 г. в Европейском Союзе была принята директива, раз-
делившая медицинские изделия на следующие классы:
•	класс 1 — низкий уровень риска — линзы для очков, хирурги-
ческие инструменты многократного использования, больнич-
ная мебель и пр.;
*	класс 2а — средней уровень риска — линзы для глаз, оборудова-
ния для фильтрования крови, хирургические перчатки и пр.;
•	класс 2b — повышенный уровень риска — оборудование гемо-
диализа, инъекционные системы для инсулина, инфузионные
насосы и пр.;
•	класс 3 — высокий уровень риска ~ клапаны сердца, искус-
ственные вены, имплантанты с биологически активным пок-
рытием.
Все медицинские изделия должны быть изготовлены в соот-
}-гствии со стандартами EN ISO 9000, ИСО 13485 [33; 34]. В 1999 г.
-шел стандарт ИСО 14969, являющийся руководством по при-
60	,	Гии:;-, I
менению стандартов ИСО 13485 и ИСО 13488 [35]. Изготовление
и обработка изделий 2 и 3 классов требуют чистых условий.
Общие требования к чистоте даны в ТОСТ Р ИСО 13408-1 "Аееп -
тическое производство медицинской продукции. Часть 1. Обтпие
требования". ]5]. Требования к окружающей среде, согласно этому
стандарту, показаны в таблице 1.14.
Таблица 1.14
Требования к чистоте воздуха по ГОСТ Р ИСО 13408-1
Зоны	Максимально допустимое число частиц с размерами > 0,5 мим в 1 м3 воздуха в эксплуатируемом состоянии	Тип зоны ио GMP ЕС
Критические производ- ственные зоны	3 500	А
Другие производствен- ные зоны (внутри асеп- тического производства)	350 000	В
Вспомогательные зоны за пределами асептичес- кого производства	3 500 000	C/D
Производство медицинских изделий следует организовывать
в соответствии с общими требованиями Правил GMP. Критические
параметры процессов нужно исследовать с помощью методов ана-
лиза рисков.
Ни европейское, ни американское Руководства не содержат
конкретных требований или рекомендаций к классам чистоты поме-
щений, где выполняются операции по приготовлению медицинских
изделий. Однако на практике в западных странах изготовление ведется
по тому же принципу, что и для производств стерильных лекарствен-
ных средств. При этом четко различаются подходы к обеспечению
чистоты при изготовлении изделий, подлежащих финишной стери-
лизации и изделий, для которых финишная стерилизация недопус-
тима, т.е. для асептического производства (таблица 1.15).
Критическая зона — это завершающая сборка и отработка поверх-
ностей, которые непосредственно будут соприкасаться с препаратами
(кровь, ткани).
Можно, вероятно, провести аналогию между производством
лекарственных средств и медицинских изделий 2 и 3 классов по евро-
пейской классификации. Например, литье и сварка пластмассовых
деталей выполняется в зонах 5 ИСО, находящихся в помещении класса
8 ИСО (если предусмотрена последующая стерилизация).
’-'"•сое чистые полти'ения 	6'1
Таблица 1.15
Классы чистоты, используемые при производстве
медицинских изделий
	Критическая зона	Окружающая зона	
Вид изводства	оснащенное и эксплуатируемое состояния	оснащенное состояние	эксплуатируемое состояние
/И’ТИШНОЙ еридазацией	5 ИСО	7 ИСО	8 ИСО
’ септическое '! производство	5 ИСО	5 ИСО	7 ИСО
(акая аналогия с производством стерильных лекарственных
средств естественна и понятна. Действительно, зачем изготавливать
препарат в чистых условиях, если потом он будет вводиться человеку
через шприц, изготовленный без соблюдения требований чистоты?
1.14 Производство полиэтиленовой пленки
Загрязнения упаковочных материалов, в том числе полиэтиле-
новой пленки, являются критическим фактором для микроэлектро-
ки„; медицинских изделий, пластиковых мешков для инфузионных
 дворов и пр. На одном квадратном сантиметре поверхности пленки
могут быть сотни частиц с размерами 0,5 мкм и более. Это могут быть
1 тпгаьт кожи, пищевых продуктов, пластмассы, металла, волокна,
остатки масел, краски и пр.
Чистые помещения являются одним из средств борьбы с загряз-
нениями такого рода. Например, в Лондоне действует предприятие,
котором получение {экструзия) высокочистой полиэтиленовой
”ынки малой плотности и дальнейшие операции с ней выполняются
г' "истом помещении класса 5 ИСО [36].
1.15 Культура тканей
В 1997 г. FDA США дала разрешение на выпуск в реализацию
скусственной кожи для лечения глубоких ожогов у человека. Широ-
' "рлменяемые для этой цели пересадка кожи от донора или ис-
' "сование здоровых участков кожи самого больного ограничено
'~за реакции отторжения, требуют длительного времени и дополни-
! " но травмируют больного. Использование искусственного замени-
ш кожи позволяет обойти эти трудности.
Рост тканей требует асептических условий, т.е. чистых зон класса
'ICO с однонаправленным потоком воздуха.
62 Глава
Технология культуры тканей имеет хорошие перспективы развив
тия, включая создание искусственных органов (сердечные клапаны^
печень, желудочно-кишечный тракт, костные ткани и костный мозг]
уши, сосуды и т. д.), а также реконструктивную хирургию.
В настоящее время только в США затраты на лечение больным
с повреждением тканей и органов составляют 400 млрд. долл, в годе
Учитывая это, трудно переоценить значимость и масштабы работн
в области культуры тканей.	j
Автор выражает искреннюю благодарность редакции журнам
"Cleanroom Technology", фирмам Klimed, Kojair, Sulzer Infra, Zellwegen LuvA
Ltd., Армавирской биофабрике за согласие на использование предоставлен^
ной информации и публикацию фотографий построенных ими объектов
Литература к главе 1	1
1.	ГОСТ ИСО 14644-1 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха. J
2.	ГОСТ Р 50766-95 Помещения чистые. Классификация. МетодъЙ
аттестации. Основные требования.	Ч
3.	Federal Standard. Airborne particulate cleanliness classes in cleanrooms]
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- i
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 — "Техно-
логия 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.
tjrno такое чистые помещения	63
Ю Intel to restart construction of Fab 24 — "Cleanroom Technology",
June, 2002, p. 5.
Ц 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. Moller. 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
Klaus Fitsner — Proceedings 13th Int. Symp. on Contamination Control.
The Hague, 1996, p. 599-606.
19.	Муалло А. и др. Проблема очистки воздуха в операционных
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
Krankenhausem (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.
25.	ГОСТ P 51705.1-2001 Системы качества. Управление качеством
пищевых продуктов на основе принципов ХАССП. Общие
требования.
64
Глава 1
26.	Bruderer J., Schicht H. EL, 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. 13th 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.	Aseptically fruitier. P. Fontcuberta — "Cleanroom Technology", November,
2000, p. 26-28.
31.	Guideline on sterile drug products produced by aseptic processing —
Руководство по асептическому производству стерильных лекарст-
венных средств, США, 1987.
32.	Европейская Фармакопея. 4-е издание, Европейский Совет, Страс-
бург, 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 ИСО 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 при-
менению 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, обору-
дованию и приборам, уметь их правильно выбрать и применить.
Обеспечить требуемый класс чистоты и поддерживать его во время
эксплуатации можно только четким выполнением основных прин-
ципов, соблюдением технологии строительства и последовательной
аттестацией помещения на всех этапах его создания. При этом важно
находить наиболее экономичные решения.
Можно условно выделить следующие основные подходы к созда-
нию чистых помещений:
1.	Определение принципа 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 конди-
ционирования.
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 "прото-
колом чистоты".
7.	Контроль параметров воздуха: концентрации частиц, концент-
рации 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 требо-
вания к одежде, порядку очистки, дезинфекции и пр.
9.	Обучение персонала, выполнение им требований личной гиги-
ены, правильного поведения, переодевания и пр.
10.	Аттестация проекта и самого чистого помещения на всех
этапах его создания.
Эти принципы рассмотрены в следующих разделах книги:
№ п/п	Наименование принципа	Главы настоящей книги
1	Разделение зон, требования к планировочным решениям	2, 6, 15, 17
2	Потоки воздуха	2, 10, 11
3	Вентиляция и кондиционирование	4, 6
4	НЕРА и ULPA фильтры	3
5	Перепад давления	2, 6, 11
6	Проектирование и монтаж.	6
	Требования к материалам	7
7	Контроль параметров	9, 16
8	Эксплуатация	12	“1
9	Персонал	12, 13, 14
10	Аттестация	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 био-
логического производства рассмотрены в главах 16, 17.
Важным фактором в обеспечении чистоты и защиты от пере-
крестных загрязнений (передачи загрязнений от одного продукта
другому, от сырья — продукту и пр.) является правильная орга-
низация 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) техноло-
гию, т.е. необходимо физическое, герметичное выделение 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
защиты технологического процесса (продукта) от персонала и окру-
жающей среды. Для этого используется один из трех принципов [1]:
•	поддержание в чистом помещении более высокого статичес-
кого давления по сравнению с соседними помещениями;
•	поддержание достаточной скорости вытесняемого потока воз-
духа 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 повышен-
ного давления в чистых помеще-
ниях (5-20 Па). Для этого прин-
ципа характерна низкая скорость
потока воздуха из чистого поме-
щения в соседние и относительно
высокий перепад давления. Конт-
ролируемым параметром является
перепад давления.
Принцип вытесняющего по-
тока 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 чи-
стой зоны к менее чистой (рис. 2.1).
Рис. 2.1 Принцип вытесняющего
потока
При использовании этого метода следует учесть влияние физи-
ческих препятствий, источников тепла и загрязнений, расположение
вытяжных решеток и пр. Для этого принципа характерны низкий
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 загряз-
нений из менее чистой зоны в более чистую.
При работе с вредными веществами (отдельные виды патоген-
ных микроорганизмов, сильнодействующих химических препаратов)
обеспечивается отрицательное давление воздуха по отношению к ок-
ружающей 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 воз-
душные 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 ре-
шающих факторов, определяющих эффективность чистых помещений.
Воздушный поток должен уносить из помещения все частицы, кото-
рые выделяются 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 уда-
лять частицы из прилегающего к этим поверхностям пространства.
Существует два принципиально разных вида потоков воздуха
(п. 1.1):
• однонаправленный поток, который часто называют ламинар-
ным, что не совсем точно,
•неоднонаправленный поток, часто называемый также тур-
булентным.
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 границей, 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, И.
Однонаправленный поток воздуха
Однонаправленный поток может быть вертикальным или гори-
зонтальным (рис. 2.2).
Места притока и вытяжки однонаправленного потока воздуха
должны располагаться, по возможности, напротив друг друга, чтобы
обеспечить прямое течение потока.
Рис. 2.2 Однонаправленные потоки воздуха:
а) вертикальный, б) горизонтальный
70	. .	Глава 2
--- : : ^.. ^^„.^ ...^-----------------------__^__....- ?
Конструктив*й>хе решения помещения и рабочих' мест должны
макежмалъяо исключать нарушения потоков арздуха н рабочей зоне.
В каких случаях следует применять вертикальный поток, а в ка-
ких — горизонтгртьный? Свойством ошзонаправленного потока во. -
духа является то, что во всех точках поперечного сечения погокл,
перпендикулярного направлению его движения, чистота воздуха
одинакова. Следовательно, части оборудования, находящиеся в од-
ном поперечном сечении однонаправленного потока, находятся
в зонах с одинаковым классом чистоты. Поэтому процесс, идущий
в горизонтальной плоскости или направлении, следует располагать
в зоне вертикального однонаправленного потока. Напротив, если про-
цесс (например, монтаж оборудования) идет в вертикальной плос-
кости, его целесообразно помещать в зону горизонтального потока.
Нужно иметь в виду, что наилучший уровень чистоты обеспе-
чивается вблизи места притока воздуха. Дальше по течению потока
возрастает вероятность попадания в него загрязнений. В любом случае
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 необхо-
димости 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 опас-
ности повторного осаждения частиц. При обтекании воздухом
цилиндрических предметов или предметов с закругленными краями
аэродинамическая картина значительно лучше, и находящиеся в воз-
духе частицы надежно удаляются из этой зоны. Отсюда следует
важный практический вывод: используемые в чистых помещениях
предметы и конструкции должны иметь закругленные углы и края,
а также гладкие поверхности.
На качество однонаправленного потока воздуха большое влияние
оказывает конструкция распределителя, через который воздух про-
ходит непосредственно в чистое помещение.
Методы обеспечения чистоты
71
Этот распределитель распола-
гается между камерой статического
давления и чистым помещением
или непосредственно между НЕРА
фильтрами и чистым помещением.
Он может выполняться в виде ре-
шетки, либо в виде одинарной или
двойной сетки. Важное значение
имеет размер отверстий и расстоя-
ние между отверстиями, через
которые проходит воздух. Чем
больше это расстояние, тем боль-
ше "мертвые зоны" и тем хуже
качество потока.
Вероятно, одним из лучших
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
Рис. 2.3 Чистое помещение
с однонаправленным потоком
(производство микросхем, завод
"Ангстрем", Зеленоград)
материала или металла круглого сечения с отверстиями небольшого
размера. Такая геометрия позволяет значительно уменьшить локаль-
ные турбулентности и обеспечить лучшую защиту чистых зон.
Рис. 2.4 дает представление о различии между размерами отвер-
стий различных распределителей и характере потока воздуха непос-
редственно за ними.
Перфорированный лист (1:1)	Сетчатый распределитель (CG) воздуха (50:1)
Рис. 2.4 Поток воздуха при различных распределителях

Глава 2
Сетчатые распределители хорошо защищают поверхность фильт-
рующего материала от механических повреждений и легко монти-
руются на фильтре любых размеров. Это позволяет значительно
улучшить характер обтекания предметов потоком воздуха.
Качество потока воздуха и уровень чистоты в рабочей зоне зави-
сят от расположения и конфигурации оборудования, организации
рабочих мест, учета влияния источников тепла и пр. Суть олнонап
равленного потока состоит в том, что все частицы, находящиеся
в воздухе чистой зоны, должны уноситься потоком воздуха из поме -
тения. Препятствия на пути потока, источники тепла и пр. создаю:
завихрения воздуха и застойные зоны, из которых частицы не уда-
ляются. Таким образом, в отдельных зонах может происходить накоп-
ление 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 10 см. Поток
воздуха пройдет между стеной и столом, резко улучшив аэродина-
мическую картину.
•	Турбулизация воздуха в районе непрерывной горизонтальной повер-
хности (рис. 2.5, б). Скорость вертикального потока воздуха начинает
снижаться примерно в 5 см от непрерывной горизонтальной поверх-
ности, падая почти до нуля у самой поверхности.
Из-за этого создается опасность загрязнения вблизи такой по-
верхности. Если предусмотреть перфорацию крышки стола, то поток
воздуха пройдет вниз сквозь стол, практически не меняя своей формы.
Неправильная организация рабочего места, когда оператор вынуж-
ден 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.
В чистом помещении нужно уделять пристальное внимание эргоно-
мике рабочего места. Нужно, чтобы оператор не находился между
источником потока воздуха и рабочей зоной, выполнял только необ-
ходимый минимум манипуляций, не был вынужден тянуться к дале-
ко расположенным предметам, а выделяемые с поверхности его рук
загрязнения не попадали на продукт.
•	Конструкция оборудования, не приспособленная к чистым помеще-
ниям. Оборудование не должно иметь выступающих частей, препятст-
вующих 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 повышенной ско-
ростью с учетом величины тепловыделений (рис. 2.5, г).
Методы обеспечения чистоты
73
Причины нарушения
однонаправленности
потока воздуха
Способы улучшения
аэродинамической картины
Ш НН
4 4 4 4 4 4 4
а)	расположение рабочих мест и мебели,
перфорирование горизонтальных поверхностей
H I н н
4 4 4 4 4 4 4
б)	исключение горизонтальных "полок " ниш, консолей и пр.
4 4 4 4 4 4 4
4 4 4 4 4 4 4
в)	организация рабочего места,
исключающая наклонное положение оператора над столом
4 4 44 4 4 4
4 4 4 4 4 4 4
поток воздуха
с повышенной
И...... скоростью
г ) учет влияния источников тепла
Рис. 2.5 Влияние рабочих мест на однонаправленный поток воздуха
ft, , , , v	' Дг/ДО 2,
Скорость вднохикраклекхого K&riiGKa гдй^хг
Скорость является важным параметром однонаправленного
потока. При недостаточной скорости поток неустойчив, особенно вбли-
зи рабочей зоны. Чрезмерно большая скорость вызывает ненужные
затраты, может быть вредна как с технологической, так и с эр'гс’и >-
мической точек зрения, может создавать дискомфорт персоналу.
Значения скорости однонаправленного потока для различных сфер
применения устанавливают следующие стандарты и правила.
ГОСТ Р ИСО 14644-4. Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 4. Проектирование, строительство
и ввод в эксплуатацию [1].
Асептическое производство медицинской продукции', минимальная
средняя скорость потока воздуха — 0,2 м/с (для вертикального поте -
ка) в чистых помещениях и зонах класса 5 ИСО. В конкретных случаях
требования к скорости однонаправленного потока зависят от специ-
фических факторов использования чистого помещения, таких как
температура, конфигурация контролируемого пространства и защи-
щаемых объектов и пр.
Микроэлектроника', в помещениях классов 2-4 ИСО средняя ско-
рость 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. Проек-
тирование, строительство и эксплуатация чистых помещений и уста-
новок чистого воздуха, 1996 [2].
Требования зависят от конкретных условий. Минимальное
среднее значение скорости должно быть 0,3 м/с ± 20%. Особенно вни-
мательно нужно отнестись к учету физических препятствий внутри чис-
той зоны и влиянию движения и других возмущающих воз-
действий за ее пределами.
Правила GMP Европейского Союза (GMP ЕС) [3].
В производстве стерильных лекарственных препаратов системы
ламинарного потока воздуха должны обеспечивать однородную
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 соедине-
ний 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 чистоты	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 фут3/мин) содержалось
в Федеральном стандарте США 209В, который вышел в 1973 г. и от-
ражал 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 рассмат-
ривать 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 внутренним 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 лишь 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 выпол-
няет ли оно ее вообще, зависит от качества проектных решений,
расположения оборудования, персонала, приточных и вытяжных от-
верстий, учета выделения тепла и загрязнений от оборудования, персо-
нала, применяемых материалов и технологических сред (жидкости,
газы и пр.), т.е. всего, что влияет на характеристики потока воздуха.
76
f.'itipii 2
Рис. 2.6 Контроль воздушного потока в чис-
той операционной с помощью визуализа-
ционных трубок (фирма Zellwegen Luwa Ltd.,
Швейцария)
Как определиiь
эти характеристики,
в первую очередь вид
потока, его форму,
направление и ско-
рость? Есть два мею । >
моделирй^йИйлк физн •
ческое моделирование
и численное компью-
терное моделирование
Физическое моделиро-
вание может являться
обязательным этапом
при аттестации у» е
построенного поме-
щения. Существует
несколько приемов,
различающихся своей
сложностью. Один из
наиболее простых —
визуализация воздуш-
ного потока с помо-
щью специальных
трубок, из которых вы-
деляется видимый дым при прохождении через них воздуха (рис. 2.6).
Получить реальную картину потоков воздуха в готовом помеще-
нии — 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 кон-
цепция 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 поло-
жения 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, конфигу-
рацией и размещением оборудования, количеством, местом нахожде-
ния 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.
•л. обёсг~-гг;-ия ‘"и":-:—; i	77
~	... 4--i—ь----i-i:~2— i. ----, -------------д---------—
Современнее методы компьютерного моделирования позволяют
fIотучать картину потоков воздуха с учетом перечисленных пара-
Л nos. При этом строятся линии тока воздуха с указанием скоростей
•чевия воздуха, температуры и пр. Это дает возможность опти-
। .„девать планировочные решения и параметры системы подго-
ики воздуха.
ГЛетоды числен эго моделирования потоков воздуха базируются
, < системе нестационарных уравнений Навье-Стокса с привлечением
модели турбулентности, уравнений баланса энергии газа и конпент-
> ,'шии загрязнений [5, 6].
При компьютерном моделировании объем чистого помещения
разбивается на сотни тысяч ячеек, каждая из которых описывает
параметры выделения тепла, загрязнений и собственно параметры
воздуха в своем объеме. Уравнения описывают все эти ячейки. Пост-
роенная таким образом система из множества уравнений дает диск-
ретную модель чистого помещения.
Этот метод широко применяется в микроэлектронике [7, 8],
фармацевтическом производстве и медицине. В Англии с помощью
компьютерного моделирования — computational fluid dynamics —
гедутся исследования потоков воздуха в пищевом производстве.
Показателен опыт применения численного моделирования
фармацевтической компанией Хирон (Chiron Corp.). В начале проект
чистого помещения для наполнения флаконов инъекционным пре-
паратом был выполнен традиционными эмпирическими методами.
Проверка с помощью компьютерной модели показала, что поток
воздуха, идя сверху вниз от зоны наполнения класса 5 ИСО, дос-
тигал пола, отражался от него и возвращался вверх, неся риск
загрязнения. При этом отраженный поток шел как в сторону авто-
клава, так и в сторону линии наполнения, неся опасность загряз-
нения. Последовавшее изменение проекта устранило этот вредный
эффект за счет некоторой перепланировки и изменения располо-
жения Н ЕРА фильтров.
В наши дни компьютерное моделирование потоков воздуха в чис-
тых 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 проектирования.
Его материалы также полезны при аттестации чистых помещений.
Рис. 2.7 Общий вид операционной
(компьютерная модель)
В Институте авто* ? 1
тизации: проектиротт; f 111 я
Российской академии
наук под руководством
А. В. Гудзовского и А А.
Аксенова разраб-
программный комплекс
Flow Vision (видение
потока). Он поЗьспяет
моделировать потоки
воздуха по задаваемым
характеристикам чис-
того помещения.
В качестве примера
рассмотрим модель по-
токов воздуха в опера-
ционной с горизонталь-
ным однонаправленным
потоком, построенную
с помощью этого метода
(рис. 2.7) [6]. В помеще-
нии расположены операционный и вспомогательные столы, шесть
человек и выделяющее тепло оборудование (лампы, аппарат искусст-
венной вентиляции легких, аппарат ингаляционного наркоза и др.).
Воздух поступает в помещение из НЕРА фильтров, расположенных
в нижней части одной из стен операционной. Источниками частив
диаметром более 0,3 мкм приняты головы людей, интенсивность
выделения частиц равна 187000 частиц/мин.-чел.
На рис. 2.8 изображены векторы скорости (а, в) и изолинии
концентрации частиц С [частии/м3] (б, г) в двух сечениях опера-
ционной '.^в центральном вертикальном (а, б) и в горизонтальном
(в, г) непосредственно нал операционным столом.
Из-за того, что НЕРА фильтры занимают лишь часть стены, по-
ток воздуха, поступающий из фильтров, достигает уровня потолка
Полезным следствием этого расширения является подъемное тече-
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 потока воз-
духа появление циркуляционной зоны в пространстве нал. не до-
ходящими до потолка НЕРА фильтрами (в правом верхнем углу
рис. 2.8, а). В этой зоне возможно накопление частиц и подмешивание
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 циркуляцион-
ной 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 моде-
лирования 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 мо-
делирование, полезно провести упрощенную компьютерную оценку
параметров чистого помещения. При этом определяется динамика
Ь Э	Глава 2
-----------------------------------—а  \ .—--------------——.
изменения концентрации частиц в зависимости от выбираемых
типов финишных фильтров или предфильтров, кратности воздухэ-
обмена, количества персонала в помещении, используемой одежды,
пылевыделений оборудования и пр. [9]. Это позволяет оценить и та-
кой важный показатель как время восстановления чистого умеще-
ния после значительного повышения концентрации частиц в нем.
2.4 Баланс воздухообмена
Как правило, системы подготовки воздуха для чистых поме-
щений (системы вентиляции и кондиционирования) строятся с ис-
пользованием рециркуляции воздуха, т.е. поступающий в помещение
воздух состоит из наружного воздуха, прошедшего необходимую
подготовку, и рециркулирующего воздуха, взятого из чистого поме-
щения и прошедшего вторичную очистку.
Одним из важнейших принципов построения чистых помещений
является соблюдение баланса воздухообмена, т.е. доля наружного воз-
духа, поступающего в чистое помещение, должна быть достаточной,
чтобы компенсировать утечки воздуха через ограждающие конструк-
ции, вытяжку воздуха для других целей, обеспечить необходимый
уровень статического давления в чистом помещении и выполнение
гигиенических норм. В противном случае не удается поддержать
стабильную работу чистого помещения из-за возможной инфильтра-
ции воздуха в чистое помещение из окружающей среды.
Кратность воздухообмена
Кратность воздухообмена определяется числом циклов возду-
хообмена в помещении в 1 ч и является важной характеристикой чи-
стых помещений классов 6 ИСО ИСО. Первые американские стан-
дарты 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 В, Си D не менее 20 циклов/ч. При-
ложение к GMP ЕС по производству стерильных лекарственных
средств, вступившее в действие с 1997 г., не содержит этого числа.
Оно лишь говорит, что для зон В, С и В кратность воздухообмена
должна определяться с учетом размера помещения, находящегося
в нем оборудования и персонала. Искусство проектировщика в том
и состоит, чтобы достичь заданного класса чистоты с минимальными
затратами, в данном случае — с минимальной кратностью воздухо-
обмена, 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 воз-
духообмена, 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 поме-
щениях давление воздуха должно быть больше, чем в менее чистых,
чтобы не допустить проникания загрязнений из внешней среды. Ис-
ключением 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 возник-
нуть 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 ста-
бильным, чтобы избежать непредусмотренного встречного потока
воздуха.
В стандартах и правилах указываются следующие значения пере-
пада давления.
ГОСТ Р ИСО 14644-4 [1]. Как правило, перепад давления между
соседними чистыми помещениями или чистыми зонами с различны-
ми 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 прин-
ципами контроля загрязнений.
Правила GMP ЕС. Система обеспечения отфильтрованным воз-
духом должна поддерживать положительный перепад давления по от-
ношению к окружающим зонам более низкого типа и соответствую-
щий 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 давле-
ния между зонами, где это перепад иМсст важное значение. Данные
о перепаде давления должны регулярно регистрироваться или
документироваться иным способом.
Соответствие перепада давления норме непосредственно свидетель-
ствует об исправности чистого помещения. В связи с этим важно
обеспечить его непрерывный контроль с помощью визуальных инди-
каторов и предусмотреть подачу сигнала тревоги в какой-либо форме
при недопустимом снижении перепад;1 давления. С целью обеспече-
ния стабильного перепада давления возможно обеспечить и автома-
тическое регулирование в системе подГотовки воздуха.
Рис. 2.9 Датчик перепада давле-
ния в схеме управления подачей
воздуха
Рис. 2.10 Датчик перепада давления
Magnehelic фирмы Dwyer
На рис. 2.9 показана
принципиальная схема уп-
равления исполнительными
механизмами системы под-
готовки воздуха от датчиков
перепада давления (фирма
TSI Inc., США).
Широко применяется
и более простое решение —
установка простых показы-
вающих датчиков перепада
давления, например диффе-
ренциальных манометров
Magnehelic фирмы Dwyer
(рис. 2.10).
Непрерывный конт-
роль и регистрация пере-
пада давления позволяют
наблюдать характер изме-
нения этого параметра. Тен-
денция снижения средней
величины перепада дав-
ления указывает на неисп-
равность.
В этом случае нужно
найти причину ухудшения
параметров чистого по-
мещения и устранить ее.
Полезно задаться тремя
уровнями значений пере-
пада 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 ко-
торого 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 разви-
тия. 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-fitter Steril A/S)
Стремление к минимизации
площади чистого помещения не
должно идти вразрез с эргономи-
ческими факторами и приводить
к тесноте, когда персонал будет
вынужденно задевать оборудова-
ние и стены, нарушая требования
к чистоте.
Оборудование целесообразно
размещать так, чтобы в чистую
зону выходила только его часть,
технологически связанная с чис-
той зоной, например, устройство
загрузки и выгрузки, а техничес-
кое обслуживание оборудования
выполнялось из внешней зоны.
При проектировании чистого
помещения, размещении рабочих
мест и оборудования следует пре-
дусмотреть, 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 чувстви-
тельные к загрязнениям, следует располагать подальше от маршрутов
движения персонала, от входов и выходов.
Для чистого помещения высокого класса следует исключать при-
мыкание 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 исполь-
зовать наружную стену в качестве стены чистого помещения невы-
сокого класса чистоты (8 ИСО). При этом следует обратить особое
внимание на отделку наружной стены и поддержание ее в соответст-
вии с требованиями к чистым помещениям, а также на герметизацию
окон с целью защиты от инфильтрации пыли под действием ветро-
вого давления. Отделку наружной стены трудно выполнить в соот-
ветствии с требованиями чистых помещений.
Поэтому предпочтительным решением является схема 'поме-
щение 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 пер-
сонала и перемещения 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 не-
нужный 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 приспособ-
лена для его обработки.
Открытые трубопроводы и кабели создают благоприятные усло-
вия для накопления загрязнений и затрудняют проведение очистки
и дезинфекции. Поэтому в чистых помещениях прокладка трубопро-
водов и кабелей должна быть сведена к минимуму.
Планировка должна предусматривать, по возможности, рас-
положение 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 экст-
ренных случаев) следует производить через воздушные шлюзы. Воз-
душный шлюз может быть выполнен как отдельное помещение или
передаточная камера (для материалов и пр.). Воздушный шлюз обеспе-
чивает постоянство перепада давления при перемещениях из одного
помещения в другое и защищает чистое помещение от загрязнений.
В чистом помещении не должны находиться в открытом сос-
тоянии две или более дверей, за исключением аварийных ситуаций.
Это требование должно обеспечиваться системой сигнализации или
блокировки.
Нельзя допускать положения, когда обе двери шлюза оказы-
ваются 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") по-
крытия 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 высо-
кую 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 вытяж-
ных 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 предусмот-
ренная 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 сни-
мается 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 пере-
ходе в более чистую зону;
—	зону выхода, где производится окончательная проверка перед
входом в чистое помещение; в стерильном производстве — надева-
ются 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 требова-
ниям чистых помещений, например, если предусмотрены электросу-
шилки 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).
Рис. 2.13 Обдуваемый воздушный шлюз фирмы M+W Zander:
а) принцип действия; б) шлюз туннельного типа
В таком шлюзе воздух, прошедший НЕРА фильтры, подается
внутрь через расположенные в стенах отверстия (диффузоры), распо-
ложенные так, что в шлюзе создается врашаюшийся вихрь воздуха.
Благодаря этому обеспечивается эффективность отделения частиц от
одежды и удаления их из шлюза. Процесс очистки начинается авто-
матически 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 переоде-
вания, следование правилам поведения и личной гигиены.
ЛУ	Глава 2
--- ----—i------щ.--------------i  ------------------ ....'----'-Л X "  X-  —   ..............£
Рис. 2.14 Вход в чистое поме-
щение с устройством считыва-
ния и сигнализацией положе-
ния дверей (открыта/закрыта)
Система доступа может быть
организационной. либо основы-
ваться на технических средствах
В любом случае несанкциониро-,
ванный вход в чистое помещение
должен быть исключен.
В настоящее время получаю?
широкое распространение системы
автоматического управлен Ия досту-
пом в чистые помещения. Эти сис-
темы пропускают в чистое помеще-
ние только тех, кто имеет право
доступа в них. Для входа в помеще-
ние человек должен поднести свои?
персональную карточку к устрой-
ству считывания в каждой защища-
емой точке прохода (рис. 2.14).
Использование компьютера
и специализированных программ
позволяет классифицировать точки
прохода и весь персонал по группам
доступа с выделением террито-<
риальных и временных признаков.
Таким образом, можно регламентировать право доступа персонала
по 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 обес-
печиваться свободный выход персонала из чистого помещения в ава-
рийных ситуациях.
Системы видеонаблюдения выполняют как охранную функцию,
так и позволяют следить за соблюдением персоналом правил поведе-
ния и работы, а также, в определенной степени, за ходом технологи-
ческого процесса. Компьютерные системы цифровой записи визуаль-
ной информации позволяют создавать архив видеозаписей в течение
необходимого периода времени.
Организация воздухообмена
Возможны два варианта организации воздухообмена в чистом
помещении:
1) непосредственно от кондиционера;
2) с помощью фильтр-вентиляторов.
Методы обеспечения чистоты
89
Наиболее распространенным является первый вариант, в кото-
ром воздух подается в помещения от кондиционера приточными воз-
духоводами и удаляется из помещений вытяжными 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 дополни-
тельных затрат на приточные и вытяжные воздуховоды.
Более простым решением является использование автономных
фильтр-вентиляторов, через которые воздух подается в чистое поме-
щение из внешнего помещения и удаляется из него через вытяжные
решетки. От кондиционера воздух подается только во внешнее поме-
щение. 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 от-
дельных зонах и во всем помещении, возможность перепланировки
помещения без существенных затрат. На рис. 2.15 показано гибкое
модульное чистое помещение фирмы Babcock, [10].
Рис. 2.15 Гибкое чистое помещение (фирма Babcock, Германия)
90	Глава 2
Основным элементом такого помещения является потолочное
оборудование. Потолок выполнен в виде ячеек стандартного размера,
в которые устанавливаются необходимые модули; фильтр-вентиля-
тор, осветительный, вытяжной, глухой и пр. Ключевую роль игран, ।
модули фильтр-вентилятора, имеющие низкий уровень шума (рис. 2.16).
Рис. 2.16 Модуль фильтр-вентилятор (фирма Babcock, Германия)
Конструктивные решения
Ограждающие конструкции чистого помещения и его элементов
должны обеспечивать выполнение основных требований чистоты [1].
В первую очередь, они должны:
—	обеспечивать герметичность;
—	не выделять загрязнений;
—	не иметь выступающих частей, острых углов, труднодос-
тупных для очистки мест, выемок, ложбин и пр.;
—	иметь гладкую поверхность;
—	не создавать бликов на поверхностях, быть окрашенными
в благоприятные для глаз цвета;
~	иметь антистатические или электропроводные свойства по-
верхностей, если это необходимо;
—	быть прочными и долговечными;
—	иметь износостойкие поверхности;
—	быть влагостойкими и устойчивыми к образованию плесени;
Методы обеспечения чистоты
91
—	быть устойчивыми к воздействию моющих, дезинфицирую-
щих и других веществ;
—	обеспечивать удобство эксплуатации и технического об-
служивания;
—	предусматривать удобство монтажа и, при необходимости,
демонтажа и перепланировок помещения.
В каждом конкретном случае следует определить комплекс необ-
ходимых требований и в соответствии с ними подобрать наиболее
экономичное решение.
Стены
Для помещений классов 5 ИСО и более чистых в качестве ограж-
дающих конструкций, как правило, применяется металл с остекле-
нием. Именно это решение наилучшим образом удовлетворяет требо-
ваниям 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 улучшенной отделкой.
Металлические стеновые конструк-
ции могут выполняться как из черной
стали с соответствующим покрытием,
так и из алюминия и нержавеющей
стали. Наиболее распространенные
конструкции — двойные панели с напол-
нением внутри пенополиуретаном или
стекловолоконной массой. Применя-
ются 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 эпок-
сидной, порошковой или другой крас-
кой, 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 специализи-
рованное производство, также требующее соблюдения требований
чистоты. Например, завод — поставщик стальных листов для изготов-
Несущий профиль
каркаса потолка
Профиль
нижний 50x80
Профиль
верхний
Стандартное крепление панели
Рис. 2.17 Крепление сте-
новой панели (фирма GEA-
Liberec, Чехия)
92
Глава 2
ления панелей должен предусмотреть защиту этих листов полиэтиле-
новой пленкой (фольгой). Панели для чистых помещений должны
удовлетворять гигиеническим требованиям, не выделять и не сор-
бировать 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 источ-
ником частиц и создает благоприятные условия для обитания и раз-
множения микроорганизмов.
Окна
Места остекления должны тщательно герметизироваться. Целе-
сообразно применять двойные окна так, чтобы обеспечить сплош-
ную, 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 воз-
можности его открывания.
Рис. 2.19 Раздвижная дверь
(фирма Dagard, Франция)
Двери
В чистом помещении должно быть минимальное количество
дверей. Двери целесообразно снабжать обозначениями или симво-
ликой. 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, пет-
лях) должно быть минимальным. Конструкция двери и ее монтаж при
установке должны исключать задевание Двери о раму или пол. Двер-
ные петли должны быть гладкими, легко открываться и очищаться.
Hd конструктивному решению двери могут Ьъпъ:
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 (откры-
вающиеся в обе стороны) не нашли
применения в них.
Раздвижные двери (рис. 2.19), по
сравнению с обычными, имеют более
сложную конструкцию и скрытые по-
лости, что усложняет их очистку. Эта
особенность отмечена в Правилах
GMP ЕС [3], в п. 23 приложения 1
"Производство стерильных лекарст-
венных средств”: "по этой причине
раздвижная дверь может быть неже-
лательной". Это не означает, что раз-
движные двери недопустимы в чистых
помещениях совсем. Применение их
нужно обосновывать, выбирать при-
способленную 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 раз
движная дверь не вносит значительных помех в потоки воздуха в чис-
том помещении и не требует широких коридоров для ее открывания.
94
Глава 2
При расчете баланса возлухообхена (глава 6) следует учитывать,
что утечки воздуха через раздвижнуо дверь более значительны, чем
через обычную.
Потолок
Важнейшие требования к потолку — герметичность и прочность.
Он должен обеспечить защиту чистего помещения от загрязнений,
находящихся в надпотолочном прсстранстве, и предусматривать
надежное, герметичное и удобное <репление воздушных диффу-
зоров, светильников, спринклеров противопожарной системы и пр.
Конструкция потолка и крепления тих элементов должны исклю-
чать их влияние на воздушный поток 9 обеспечивать удобство замены
и обслуживания в условиях чистого помещения. В местах стыков
"потолок — стены" должны быть предусмотрены закругления.
Целесообразная конструкция потолка зависит от конкретных ус-
ловий. Например, фирма GEA-Liberec применяет три типа потолков:
•	кассетный, устанавливаемый а растровую конструкцию из
алюминиевого профиля, закрептяемого специальными стерж-
нями на потолке здания; собст»енно потолок изготавливается
из оцинкованной листовой стгли толщиной 1 мм с порош-
ковым покрытием;
•	панельный, в котором в отличье от кассетного использованы
заполненные пенополиуретаном панели;
•	легкий, который строится по тьму же принципу, что и кас-
сетный, но имеет тонкие лисы и стальной оцинкованный
профиль.
Разрез чистого помещения, построенного по такому принципу,
показан на рис. 2.20.
Полы
Полы должны быть гладкими, без раковин и пор, и в то же
время противодействовать скольженио, легко мыться и дезинфи-
цироваться, быть износостойкими, устойчивыми к воздействию
случайно пролитых или рассыпанных арессивных веществ, обладать
необходимыми антистатическими или электропроводными свойствами.
Они не должны сами выделять загрязнешй. Пол должен выдерживать
требуемое статическое и динамическое воздействие требуемой про-
должительности, не допускать трещин I изломов.
В микроэлектронике чистые поменения класса 5 ИСО и более
чистые имеют, как правило, перфорированные съемные (двойные)
полы, называемые часто фальшполам1 Благодаря этому решению
обеспечивается хорошая форма однонаьравленного потока во всем
объеме помещения.
Методы 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 — при-
точный воздухораспределитель, 7 — вытяжка, 8 — светильник, 9 — распреде-
лительная перегородка, 10 — стеновая панель
Рис. 2.21 Фрагмент пола ColoRex1
Такие полы часто приме-
няются в приборостроении
и вычислительных центрах
благодаря удобству располо-
жения коммуникаций под
верхней частью пола. В меди-
цинской и фармацевтической
промышленности, в больни-
цах съемные полы, как пра-
вило, не применяются, так
как мытье и дезинфекция
пространства под съемным
полом затруднены.
Наиболее распространен-
ные виды покрытий полов
чистых помещений — винило-
вое (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.
96
Глава 2
Примером удачных полов для чистых помещений и покрытий
более широкого применения могут служить виниловые полы ColoRex®
фирмы Forbo Giubiasco (Швейцария)
Технология укладки этих полов с использованием бесшовной
сварки обеспечивает непрерывную гладкую поверхность пола, вклю-
чая примыкания к стенам, углам и пр. (рис. 2.21). Такой пол отвечает
всем требованиям чистых помещений. Кроме того, он обладает хоро-
шей ремонтопригодностью.
Во многих случаях полезно применять защитные липкие покры-
тия (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 час-
тицы 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 эффек-
тивностью удержания частиц выпускается фирмой Dycem в виде
защитных зон, дорожек (рис. 2.23) или ковриков.
Рис. 2.22 Вихревой поток
воздуха при ходьбе по неза-
щищенному полу увлекает
частицы вверх
Рис. 2.23 Защитная дорожка
производства фирмы Dycem
Методы обеспечения чистоты	 97
Принцип работы такого покрытия прост: частица, находящаяся
на подошве ноги, должна соприкоснуться с поверхностью покры-
тия, войти в него и остаться в нем при отрыве ноги (рис. 2.24).
Ф
7777777/
а)
Рис. 2.24 Принцип действия защитного покрытия
После нескольких со-
прикосновений подошвы
с покрытием практичес-
ки все загрязнения с нее
удаляются (рис. 2.25). Срок
службы покрытия состав-
ляет от двух до четырех лет.
Покрытия хорошо моют-
ся и дезинфицируются.
Они широко используют-
ся во всех сферах приме-
нения чистых помещений
и укладываются в тамбур-
шлюзах, комнатах пере-
одевания, перед входом
в чистое помещение и т.д.
Рис. 2.25 Эффективность очистки по-
дошвы обуви защитным покрытием
Трубопроводы
Трубопроводы и арматура должны быть приспособлены к эф-
фективной очистке, иметь, по возможности, удобный доступ, не
располагаться в разного рода нишах и труднодоступных для уборки
местах. Места прохода их через стены следует герметизировать. Арма-
тура, клапаны и пр. должны быть размещены, как правило, вне
чистого помещения.
98
Глава 2
Освещение
Конструкция электрооборудования должна учитывать требования
чистых помещений, не создавать условий для накопления загрязне-
ний, быть удобной для уборки. Светильники целесообразно разме-
щать "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 поме-
щать 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 кон-
денсаторов) ~ слева; использованием "аэродинамических" светильни-
ков — 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 защиты продукта от окружающей среды (рис. 2.27, слева);
•	для зашиты окружающей среды и персонала от продукта;
•	для защиты одновременно как продукта от окружающей среды,
так и окружающей среды и персонала от продукта (рис. 2.27, справа).
Методы обеспечения чистоты
99
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
Babcock-BCH)
Ламинарные шкафы 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.
Рис. 2.29 Распределение потоков возду-
ха внутри шкафа типа 2: 1 и 2 — перфо-
рированные края стола (для удаления
воздуха из рабочей зоны); 3 и 4 — эпюра
скорости Vy с внутренней и наружной
стороны воздушного барьера
ltc- 2.28 Ламинарный шкаф
Фирма САМ ПО', С-Петербург)
100	Глава 2
Для выполнения ответственных операций в зоне малой площади
применяются настольные модульные миниустановки с однонаправ-
ленным потоком (рис. 2.30).
Наиболее надежным и совершенным средством защиты являются
изоляторы, создающие физический барьер между продуктом и окру-
жающей средой (глава 5).
Мобильные чистые зоны (рис. 2.31) с однонаправленным (лами-
нарным) потоком выполняются в виде передвижных модулей, раз-
мер и число секций которых выбираются исходя из поставленной
задачи. Обладают гибкостью и позволяют легко осуществлять пере-
планировку рабочих мест с классами чистоты 4 ИСО — 5 ИСО.
Рис. 2.31 Передвижной модуль
(фирма M+WZander, Германия)
Рис. 2.30 Настольная модульная
установка с однонаправленным
потоком воздуха (фирма M+W
Zander, 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 IQAir (Швейцария).
В состав установки входят предфильтр, вентилятор и НЕРА
фильтр, могут добавляться секции с угольным фильтром для удале-
ния органического углерода в воздухе и запахов (рис. 2.32), а также
картриджы для удержания широкого спектра молекулярных загряз-
Методы обеспечения чистоты
101
нений. Производительность установки — до 480 м3/ч воздуха. Работая
на принципе рециркуляции, подавая в чистое помещение воздух
и поддерживая в нем избыточное давление, установка может исполь-
зоваться как внутри помещения, так и располагаться в соседнем
помещении (рис. 2.33).
Применение такого рода установок особенно эффективно в боль-
ницах, лабораториях и бытовых помещениях, т.е. везде, где нужен
чистый воздух невысокого класса чистоты при небольших затратах
Рис. 2.32 Разрез установки
IQAir. 1 — предфильтр F8,
2 — центробежный вентиля-
тор, 3 — угольный фильтр,
4 — НЕРА фильтр Hl 1
Рис. 2.33 Пример подачи
чистого воздуха в помещение
от установки IQAir
Технология стерилизации и тонкой фильтрации воздуха
Уникальная технология очистки воздуха, основанная на мно-
голетнем опыте и специальных исследованиях, разработана Науч-
но-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 пере-
менным 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-01":
•	Эффективность стерилизации	более 99.9%
•	Эффективность фильтрации частиц
с размерами 0,01-10	мкм	до 99%
•	Производительность	по воздуху, м!/ч	150
•	Мощность, Вт	40
•	Масса, кг	9
•	Размеры, мм	420x322x360
Однако, для обеспечения разрушения микроорганизмов тре-
буется обеспечить подачу высокого напряжения, что приводит к силь-
ному выделению озона. Чтобы обеспечить разрушение микроорга-
низмов 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 про-
хождения воздуха через установку "ПОТОК 150М-01".
Функциональные возможности технологии "ПОТОК”:
•	обеспечение полной инактивации микроорганизмов, нахо-
дящихся в обработанном воздушном потоке;
•	обеспечение тонкой фильтрации от высокодискретного аэро-
золя, 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 микроорганиз-
мов) и Европы, а также успешной эксплуатацией на орбитальной
космической станции "МИР".
Устройство "ПОТОК 150МК” эксплуатировалось на борту
Международной космической станции.
Методы обеспечения чистоты
ЮЗ
ВОЗДЕЙСТВИЕ УСТАНОВКИ
"ПОТОК I50M-01"
ПОСЛ1
Мнолс. гиснньи
школьные разрывы
в« зчноз'о'.олочке
Обширные
юны па юывов
Сильное разрушение
мембраны, полное
разрушение m ahpiMY'i
И НИ IOILIJ iMb"
Рис. 2.34 Результаты исследований для различных микроорганизмов
.ГОПл.'ЗМаТИ’геСЮШ
мембраны, включая ядро.
ЧИЗО’ОНДрИИ И вешку 1Ы
ее полная дезоргани (ация
2.9 Статическое электричество
При движении персонала, транспортных тележек, из-за вихрей
воздуха, особенно сухого, на поверхностях стен, пола, потолка, обо-
рудования и пр. формируется электростатический заряд, который
приводит к отрицательным последствиям:
1)	находящиеся в воздухе частицы под действием электростати-
ческих сил оседают на поверхностях, а не удаляются из помещения
с потоком вытяжного воздуха;
2)	высока опасность повреждения оборудования, особенно элект-
ронных элементов;
3)	возможны взрывоопасные ситуации и электрический шок.
Эти факторы усугубляются тем, что в чистых помещениях во мно-
гих случаях используется сухой воздух, имеющий влажность 30-40%.
Особенно чувствительными к статическому электричеству явля-
ются 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) про-
гнозируется увеличение стоимости маски до 100 тыс. долл.
104	'.и...
- —— --——- £-i—  i—- i   2s-----i— 1   -—i  ------------------„ .
В чистых помёшеннях для борьбы со сип ичест.дм электричеством
используются три метода:
—	заземление оборудсзания и конструкций;
—	использование антистатических материалов;
—	ионизация воздуха.
Заземление оборудования и конструкций позволяет отводить
статический заряд от всех изолированных проводящих поверхностей
Все проводящие материалы и оборудование должны быть заземлены
Ап; татич некие свойства материалов достигаются за счет
введения в них различных добавок. В чистых помещениях широк о
испол* зу'стс: антистатические стены с заземлением (глава 6), аи
тистатические или электропроводные покрытия для полов (глава 7
антистатическая ткань для одежды.
Эти методы, однако, не всегда дают эффект. Например,
используемые в электронной промышленности кварцевые сетки,
пластины, тефлоновые кассеты не могут быть антистатическими. Все
мелкие детали и элементы заземлить невозможно. В этом случае
применяется ионизация воздуха.
Благодаря ионизации проводимость воздуха увеличивается. Сте-
пень ионизации считается достаточной, когда время нейтрализации
заряда на оборудовании или другом объекте снижается с нескольких
дней до нескольких секунд. Ионизация воздуха является единствен-
ным средством снятия статических зарядов с изолированных поверх-
ностей. Ионизатор воздуха должен генерировать одинаковое число
положительных и отрицательных ионов.
Автор выражает искреннюю благодарность фирмам Babcock BSH,
Dagard, Dycem, Dwyer, Forbo Guibiasco, I. Q. Air, /. F. Steris A/S,
M+IV Zander, Zellwegen Luwa Ltd., GEA-Liberec, НПФ "Поток Интер",
"САМПО", заводу АНГСТРЕМ и Московскому подразделению по произ-
водству бактерийных препаратов ФГУП "НПО "Микроген” за согласие
на использование предоставленной информации и публикацию фотогра-
фий 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, строи-
тельство и ввод в эксплуатацию
2.	Стандарт CEN ENV1631. Техника чистых помещений. Проектиро-
вание, строительство и эксплуатация чистых помещений и уста-
новок чистого воздуха, 1996
3.	Правила производства лекарственных средств Европейского
Союза (GMP ЕС), перевод АСИНКОМ, 2003, с. 159.
4.	Richard A. Matthews. Cleanroom velocity of subject to outdated stan-
dards. — "Cleanrooms", Vol. 13, № 3, March, 1999
5.	IES-RP-CC012.1. Considerations in Cleanroom Design, 1993
6.	А. В. Гудзовский, А. А. 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. "Техно-
логия чистоты", 1999, №1, с. 21-25
10.	Айдам Г. Гибкие чистые помещения для микробиологии. — "Тех-
нология чистоты", №2, 1994, с. 13-17
11.	А. Я. Найдёнов, В. В. Фесик, Д. С. Шаповалов. Эффективность
шкафа с ламинарным потоком воздуха при обеспечении чистоты
и безопасности работ в производстве биопрепаратов — "Техно-
логия чистоты", №2, 1993, с. 21-23
106
Глава 3
ФИЛЬТРАЦИЯ ВОЗДУХА
Д-р Ганс Г. Шихт
Компания Dr. Hans Schicht AG Contamination
Control Consulting, Швейцария
3.1 Частицы в воздухе чистых помещений
Частицы — это мельчайшие твердые или жидкие объекты с четко
выраженными размерами, т.е. имеющие четко определенный контур.
Важным подклассом частиц являются микроорганизмы, иначе на-
зываемые жизнеспособными частицами: одноклеточные микроорга
низмы, способные размножаться при благоприятных условиях, т.е.
при наличии воды, питательной среды и при температуре окружаю-
щей среды, способствующей их росту. В этих условиях способны раз-
множаться бактерии, плесень и дрожжи, 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 атмос-
ферный воздух, система подготовки воздуха и выделение частип при
работе в этих помещениях.
Атмосферный 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 про-
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 1 мкм. Промышленное производство и плотность
населения оказывают очень существенное влияние на концентрацию
частиц в воздухе, при этом доминирующими источниками являются
транспортные потоки (в особенности дорожное движение), воздуш-
ные 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 атмосфер-
ного воздуха содержится от 10 миллионов до 10 миллиардов (а иногда
и более) частиц с размерами более 0,5 мкм.
fry.llAtiipC)Ч1(Я	•<!
107
Криме того, атмосферный воздух переносит микроорганизмы,
к<>1шентрЖия' которых ЕЮЖг достигать	КОЕ/м3 даже в сельских
- йоиах (КОЕ- коломисоиразуЮ'ЦИс единицы, т.е. способные к раз-
-.5 южеиию бактерии, плесень и дрожжи).
В системах -подготовки воздуха выделение частиц обусловлено
из юсом механических компонентов. Кроме того — и потенциально
t -о значительно более опасно — микроорганизмы могут размно-
гться на влажных элементах этих систем (охлаждающих колоннах,
• ‘душных холодильниках) и впоследствии попадать в поток конди-
"энированного воздуха.
В рабочих помещениях значительное количество частиц образуется
• ходе различных процессов. Особенно важным источником является
человек: даже при спокойной деятельности он выделяет в минуту
'00 000 — 500 000 частиц с размерами более 0,3 мкм и 500-1000 коло-
няеобразуюших единиц!
3.2	Регулирование уровня загрязнения воздуха
Снижение уровня загрязнений в воздухе может осуществляться
различными путями. С экономической точки зрения основное внима-
ние должно быть обращено на те действия, в результате которых пре-
дотвращается генерация частиц или их поступление извне:
—	концептуальные и конструктивные решения, относящиеся
к технологическому оборудованию и отдельным аппаратам;
—	ограждения вокруг технологических элементов, генерирую-
щих частицы;
—	улавливание пыли непосредственно в месте ее образования;
—	использование персоналом одежды для чистых помещений.
Таким образом, задача технологии чистых помещений сводится
х тому, чтобы регулировать и контролировать уровень загрязнения
воздуха, который остается уже после того, как исчерпан потенциал
всех перечисленных выше действий. Для реализации этой задачи
з технологии чистых помещений используют сочетание трех прин-
ципиальных подходов: фильтрацию воздуха (которая и является
предметом этой главы), соответствующую организацию воздушных
потоков в чистых помещениях и обеспечение перепада давления между
помещениями.
3.3	<1 ’илырация воздуха волокнистыми фильтрами
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 пылеем-
кости. Это сочетание эффективности фильтрации с .длительным
108
Глава 3
Рис. 3.1 Структура фильтро-
вального материала НЕРА
и U L РА фильтров (с согласия
фирмы McLeod Russel Filter
Ltd., Uster, Швейцария)
ровать. Для того, чтобы обеспечить
сроком службы и минимальными зат-
ратами энергии является решающим
фактором в определении экономичес-
кой целесообразности применения
определенного фильтра.
Фильтрующая среда для НЕРА
и LLPA фильтров, отвечающая этим
задачам, представляет собой похожий
на бумагу лист толщиной около
0,5 мм, который состоит из хаотичес-
кого сплетения тонких и тончайших
волокон (как правило, стекла) с диа-
метром менее микрона (рис. 3.1). Так
как скорость воздуха сквозь фильтр
составляет всего 1-3 см/с, фильт-
ровальный материал следует гофри-
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 домини-
рующим подходом (рис. 3.2). В технике чистых помещений применяется
два основных вида фильтров с минигофром:
Рис. 3.2 Построение фильтров по принципу минигофра позволяет
обеспечить компактность фильтров и гибкость технологии их производ-
ства (с согласия фирмы McLeod Russel Filter Ltd., Uster, Швейцария)
фильтрация воздуха
109
Рис. 3.3 НЕРА и ULPA фильтры плоской конфигурации (с сог-
ласия фирмы McLeod Russel Filler Lid., Uster, Швейцария)
Рис. 3.4 Компактные элементы НЕРА фильтров, приспособленные
для встраивания в оборудование подготовки воздуха и воздуховоды
(с согласия фирмы McLeod Russel Filter Ltd., Uster, Швейцария)
по
Рис. 3.5 Устройство элементов
НЕРА фильтров из гофрирован-
ного фильтровального материала
в виде зигзага:
1 — фильтровальный Элемент;
2 *~ воздух до фильтра; 3 — воздух
после фильтра; 4 - фильтровальный
элемент (с согласия фирмы McLeod
Russel Filter- Ltd., Uster, Швейцария).
ljuusa 3
—плоские фильтры (рис. 3.3),
которые первоначально бы ш
предназначены для устщювки
в потолочные конструкции
и были оптимизированы для
скорости воздуха на входе
фильтра 0,3 — 0,5 м/с,
—фильтровальные ячейки (рис.
3,4), в которых гофрированные
фильтровальные элемент ы
установлены в виде зигза
(рис, 3.5). Благодаря исключи-
тельно компактной конфигу-
рации фильтровальные ячеи
ки допускают'скоростфвоэдуха
до 2 м/с и более и поэтому осо-
бенно хорошо встраиваются
в оборудование подготовки
воздуха или воздуховоды с эле-
ментами фильтрации.
3.4	Механизмы удержания частиц
За счет чего удерживаются частицы волокнистыми фильтрами
вообще и, в особенности, НЕРА и ULPA фильтрами? Действуют
четыре механизма удержания частиц:
1.	Эффект сита (рис. 3.6, а), который действует, когда расстояние
между двумя волокнами меньше диаметра частицы. Этот тривиаль-
ный эффект крайне нежелателен в высокоэффективных фильтрах:
когда поверхность фильтра оказывается блокированной осевшими
частицами, становится затрудненным проникание частиц глубоко
в фильтр и его срок службы сокращается;
2.	Эффект зацепления (рис. 3,6, б), который проявляется, когда
линия потока, по которой следует частица, проходит так близко
к фильтровальному волокну, что частица задевает его;
3.	Эффект инерции (рис. 3.6, в), который проявляется для всех
частиц размером более 1 мкм: благодаря большой инерции такие
частицы не могут отклониться вместе с .линией тока воздуха, когда
она огибает волокно, и, таким образом, оседают на волокне;
4.	Эффект диффузии (рис. 3.6, г), который имеет доминирующее
значение для очень маленьких частиц (менее 0,1 мкм) с соответст-
венно небольшой массой: в результате постоянного взаимодействия
с окружающими их молекулами газа эти частицы совершают хаоти-
Фильтрация воздуха
Ill
ческое инерционное (броуновское) движение в стороны от линии
тока. Таким образом, увеличивается вероятность касания волокна
частицей и удержания ее фильтром.
Рис. 3.6 Удержание частиц за счет: а) эффекта сита; б) эффекта
зацепления; в) эффекта инерции, г) эффекта диффузии
Если частица однажды соприкоснется с волокном, она будет
надежно удержана в этом положении поверхностными силами (си-
лами Ван дер Ваальса).
Эффект зацепления и эффект инерции становятся более значи-
мыми с увеличением размера частицы. Противоположным свойством
обладает эффект диффузии: подвижность частиц и, соответственно,
коэффициент диффузии и вероятность удержания будут тем боль-
ше, чем меньше размер частицы. Таким образом, для волокнистых
фильтров существует размер частицы, при котором эффективность
удержания является минимальной, а проскок частиц — максималь-
ным (рис. 3.7). Этот размер назван размером наиболее проникающих
частиц — Most Penetrating Particle Size (MPPS) n является функцией
скорости течения воздуха сквозь фильтр.
Как правило, MPPS соответствуют размеры частиц 0,1 — 0,5 мкм.
Фильтры грубой и тонкой очистки воздуха, т.е. предфильтры в систе-
мах 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)
FINE DUST FILTER
—FP 75 - «10
FP 85 - 810
-e- Fp 95 _ 610
FP 98 - 610
FP R - 610
Puc. 3.8 Зависимость коэффициента проскока (проницаемости)
фильтра (%) от размера частиц для фильтров тонкой очистки воздуха
{J. Schier [1])
фильтрация воздуха
ИЗ
характер кривой в зоне минимума
и значение MPPS, близкое к верх-
нему пределу диапазона значений,
указанного выше ([1], рис. 3.8).
С другой стороны, НЕРА
и ULPA фильтры имеют ярко выра-
женный максимум проскока в зоне
точки MPPS ([2], рис. 3.9): для
частиц с размерами вдвое больши-
ми MPPS значение проскока может
быть в пять и более раз меньше, чем
в точке MPPS.
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
Рис. 3.9 Кривая прони-
цаемости НЕРА и ULPA
фильтров показывает
ее высокую чувствитель-
ность к размеру частиц
(/?. Wepfer [21).
Ясная и всеобъемлющая схема
классификации воздушных фильтров
была установлена в результате уси-
лий по стандартизации, предприня-
тых CEN(CEN— Comite Europeen 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 F,
•	НЕРА (High Efficiency Particulate Air) фильтры — обозначение H,
•	ULPA (Ultra Low Penetration Air) фильтры — обозначение U.
Каждая из перечисленных групп в свою очередь делится на нес-
колько классов (таблица 3.1) в соответствии с определениями, При-
веденными в европейских стандартах EN 779:2002 [3] (для фильтров
грубой и тонкой очистки) и EN 1822 [4] (для НЕРА и ULPA фильт-
ров). EN 779 был 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. Марки-
ровка” [5].
Таблица 3.1
Классификация воздушных фильтров по EN 779:2002 и EN 1822
Группа фильтров	Класс фильт- ров	Пределы границ класса, %	
		среднее значение удержания пыли, Ат	среднее значение эффективности, Ет
G фильтры грубой очистки	G 1 G 2 G3 G4	Ат <65 65 < Ат < 80 80 <Л„<90 90 <Ат	Ет~40*)
F фильтры тонкой очистки	F5 F6 F7 F8 F9	4,-95*) Ат~ 100 *>	'О О 00 О\ -U О О о о 1Л 1Л 1Л 1Л 1Л J4j4.t4.14j4 3 3 5 5 3 : л л л л ~ чо	00 04 О О О
Стандарт Метод определения Тестовый аэрозоль		EN 779:2002 Весовой Синтетическая пыль	EN 779:2002 Счет частиц лазерным счетчиком Чистый воздух + DET/5-аэрозоль 0,4 мкм
Критерии, требования		Лт<40% A pend— 250 Па	Чувствительность счет- чика 0,2 мкм. Ет< 5Q % A Pend = 450 Па
Группа фильтров	Класс филь- тров	Пределы границ класса, %	
		Коэффициент проскока	
		интегральный D,	локальный Од
Н НЕРА фильтры	Н 10 н 11 Н 12 Н 13 Н 14	Dt< 15**’) О,<5 Di < 5Х101 D'< 5x10-2 Di < 5х10-3	не определяется не определяется не определяется Dl < 2,5x10-) *’**) Dl< 2,5x10'2 ****)
и ULPA фильтры	U 15 U 16 U 17	ЧО ООО XXX un un «п VI VI VI сГсГсГ	Dl < 2,5х10'3 Dl < 2,5х10-4 Dl < 1x10-5
Стандарт Метод определения Тестовый аэрозоль		EN 1822 Счетчиком частиц или счет- чиком ядер конденсации DEHS-аэразолъ в точке MPPS	EN 1822 Счетчиком частиц или счет- чиком ядер конденсации Парафиновое масло или DEHS-аэрозоль в точке MPPS
Дополнительные критерии		Диапазон счетчика должен включать MPPS	Диапазон счетчика должен включать MPPS
Д Репа ~ конечное аэродинамическое сопротивление
фильтрация воздуха	115
Примечания:
*)	Справочная величина: используется для сравнения методов,
но не для классификации.
**	) Фильтры с Ет ~ 100% относятся к группе НЕРА фильтров,
их класс следует определять соответствующими методами.
**	*) Фильтры с Dl = 15% могут относиться к группе фильтров
тонкой очистки, их класс следует определять соответствую-
щими 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 спе-
цифические 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 значе-
нию эффективности (efficiency) фильтров по частицам 0,4 мкм (DEHS)',
—	НЕРА и ULPA фильтры проверяются методом подсчета час-
тиц 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 счет-
чиков частиц применяется впервые. Он заменяет прежний фотомет-
рический метод с использованием атмосферного воздуха в качестве
контрольного аэрозоля, при котором средняя эффективность опре-
делялась по степени поглощения света фильтровальным материалом.
Опыт показал хорошую сходимость результатов по старому и новому
методам [20]: фильтр тонкой очистки, классифицированный как
F8 по методу оценки изменения цвета, также классифицируется как
F8 с использованием счетчика частиц.
° Термин "удержание пыли" ранее при определении характеристик фильтров в рус-
ском языке не использовался. В отечественной литературе как фильтры грубой очис-
тки, так и фильтры тонкой очистки, НЕРА и ULPA фильтры обычно характеризуют-
ся одним термином "эффективность" (прим, ред.)
И 6	........ 3
3.6	Отправная точка при контроле IIEP и ULPA фильтров
Контроль ПИРА фильтров в течение многих лет — а в некоторую,
странах и сейчас — основан на эмпирических методах, которые были
разработаны на заре развития техники чистых помещений и отражали
уровень знаний и средств контроля на тот период. Опенка эффектив
ности фильтров производилась с помощью специальных контрольны х
аэрозолей. Их состав и характеристики существенно различались
в различных странах:
•	В Соединенных Штатах Америки, например, контроль произ-
водился монодисперсным аэрозолем (т.е. аэрозолем с одинаковы»!!!
размерами частиц) — диоктилфталата (DO Р), имеющим одинако-
вый размер частиц 0,3 мкм [6].
•	В Германии контроль производился квазимонодисперсным аэро-
золем, т.е. аэрозолем с размерами частиц, находящимися в узком
интервале значений — парафинового масла (paraffin oil) с наиболее
вероятным размером частиц 0,4 мкм [7].
•	В Великобритании контроль производился полидисперсным аэро-
золем, т.е. аэрозолем с размерами частиц, находящимися в широком
интервале значений — твердыми кристаллами хлорида натрия (sodium
chloride) с размерами частиц 0,02-2 мкм [8].
Естественно, что значительные различия контрольных аэро-
золей с одной стороны и характеристики удержания с другой
стороны, привели к невозможности установить достоверную взаимо-
связь между методами контроля, применяемыми в различных
странах. Следует отметить, что приведенный перечень не является
полным. Страны-лидеры в области фильтрации воздуха стремились
сохранить индивидуальный подход к общей проблеме контроля
высокоэффективных фильтров очистки воздуха. Нельзя забывать, что
эти методы контроля были разработаны в эпоху, когда технические
правила использовались для защиты национальной промышленности,
т.е. как бы намеренно создавали технические барьеры в торговле!
С появлением в начале 1980-х годов ULPA фильтров, давших
скачок в эффективности фильтрации, эти методы исчерпали свои
возможности: они попросту не были достаточно точными, чтобы
давать оценку' качественно нового класса фильтров.
3.7	Оценка традиционных методов лжерки
НЕРА и ULPA фильтров
Если рассматривать рис. 3.9 как отправную точку анализа, легко
понять фундаментальную слабость традиционных эмпирических
методов контроля высокоэффективных воздушных фильтров. Про-
цедура проверки при помощи монодисперсного аэрозоля с разме-
ром частиц 0,3 мкм 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, полидис-
персный аэрозоль, то картина становится еще более непредсказуемой.
Из сказанного ясно, почему невозможно установить четкую
зависимость между различными эмпирическими методами конт-
роля 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 стандарта EN 1822
Совершенно новый подход к оценке высокоэффективных фильт-
ров из стекловолокна был сделан швейцарскими исследователями
Р. Вепфером (R. Wepfer) и Й. Широм (J. Schier) [9] на 8-м Между-
народном симпозиуме по контролю микрозагрязнений в сентябре 1986 г.
Их предложение основывалось на теории фильтрации воздуха фильт-
рами 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 осно-
ву 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 стан-
дартизации СЕАТ [12].
НЕРА и ULPA фильтры классов Н13 и лучше должны удовлет-
ворять следующим критериям:
—	значениям интегральной эффективности или интегрального
коэффициента проскока, т.е. средним значениям измерений по всей
поверхности фильтра;
—	значениям локальной эффективности или локального коэффи-
циента проскока, т.е. минимальной эффективности или максималь-
ного 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	Глава .?
—	определение локальных значений эффективности фильтра
и его коэффициента проскока, используя методику сканировании
в соответствии с EN 1822-4;
—	определение интегральных значений з фективности фильтра
и его коэффициента проскока по методике EN 1822-5.
Схема определения точки MPPS для заданного фильтровального
материала показана на рис. 3.10. Тест выполняется на плоском образце
фильтровального материала небольшой плошади, например, круге
диаметром 10 см. Существуют коммерчески доступные автоматические
средства, которые выполняют необходимые измерения в течении
нескольких минут.
Затем производятся измерения локальной или интегральной
эффективности или значений коэффициента проскока готовых
фильтров с помощью монодисперсного аэрозоля, имеющего размер
частиц, соответствующий определенной ранее точке MPPS. Таким об-
разом, фильтр проверяется в самом слабом месте! Даже если точка
MPPS определена недостаточно аккуратно, это мало отразится на
значении максимального коэффициента проскока: здесь, в месте почти
плоской кривой зависимости между диаметром частицы и коэф-
фициентом проскока, влияние диаметра частицы на значение коэф-
фициента проскока незначительно. Следовательно, измерение ха-
рактеристик фильтра в точке MPPS дает 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. Сканирование выполняется 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 схема для
проверки интегральной 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 пробоотбор частиц из воздуха при
фиксированном положении пробоотборника в точке был представи-
тельным.
Интегральную эффективность фильтра можно также определить
суммированием локальных значений, полученных при сканировании.
Для НЕРА фильтров типов Н13 — Н14 существует прямой и деше-
вый альтернативный способ проверки на утечку. Это тест по масляной
нити в соответствии с обязательным приложением А к EN 1822-4.
фильтрация воздуха
119
Рис. 3.10 Схема установки определения точки MPPS фильтровального
материала по EN 1822-3:
1 — фильтр; 2 — вентиль; 3 — электромагнитный вентиль; 4 — распылитель
контрольного аэрозоля; 5 — нейтрализатор; 6 — дифференциальный ана-
лизатор подвижности; 7 - игольчатый клапан; 8 — узел крепления прове-
ряемого фильтра; 9 — датчик перепада давления; 10 — система разбавления
аэрозоля; 11 — конденсационный счетчик частиц; 12 — приборы для изме-
рения абсолютного давления, температуры и относительной влажности;
13 — датчик расхода проходящего воздуха; 14 — вакуумный насос; 15 — ком-
пьютер для управления и хранения данных
Рис. 3.11 Схема установки для определения локальной эффектив-
ности НЕРА и ULPA фильтров методом сканирования по EN 1822-4:
1 — предфильтр для очистки подаваемого воздуха; 2 — вентилятор с контро-
лем скорости; 3 ~ подогреватель воздуха; 4 — подача аэрозоля; 5 — генератор
аэрозоля; 6 — приборы для измерения абсолютного давления, температуры
и относительной влажности; 7 — зона смешивания подаваемого воздуха:
8 — отбор пробы подаваемого воздуха для подсчета частиц; 9 — систем
разбавления аэрозоля (дополнительно); 10 — счетчик частиц в подаваемом
воздухе; 11 — отбор воздуха (дополнительно); 12 — фильтр пробоотборник i:
13 — отбор пробы чистого воздуха; 14 — устройство для перемещения про-
боотборника; 15 — датчик скорости потока воздуха; 16 — счетчик частив
в чистом воздухе; 17 — компьютер для управления и хранения данных;
18 — измерительная система для контрольного аэрозоля; 19 — датчик
перепада давления
грация воздуха
121
1*'с. 3.12 Схема установки для определения интегральной эффектив-
ности или коэффициента проскока НЕРА и ULPA фильтров по
EN 1822-5:
~ предфильтр для очистки подаваемого воздуха; 2 — вентилятор с контро-
' скорости; 3 — подогреватель воздуха; 4 •“ подача аэрозоля; 5 — генератор
-~,-озоля; 6 — приборы для измерения абсолютного давления, температуры
относительной влажности; 7 — зона смешивания подаваемого воздуха;
ОТ®°Р пробы для определения размера частиц; 9 — анализатор размера
;’-|Ттц (дифференциальный измеритель подвижности частиц или опти-
—<й счетчик частиц); 10 — отбор пробы для счета частиц в подаваемом
v. ,:лухе’ ’ । ~ система разбавления аэрозоля (дополнительно); 12 — счетчик
’д' ИЦ (конденсационный или оптический); 13 — фильтр в пробоотборнике;
датчик перепада давления на фильтре; 15 “ датчик абсолютного дав-
Р я и скорости потока воздуха; 16 *- зона смешивания чистого воздуха;
\,Г ОТ®°Р пробы для счета частиц в чистом воздухе; 18 — счетчик частиц
.. и"стом воздухе (конденсационный или оптический); 19 — компьютер для
д-вления и хранения данных
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; 10 - отбор пробы для подаваемого воздуха; 11 - трубки датчика перепада'давления
воздуха; 12 - датчик Перепада давления на проверяемом фильтре; 13 - крепление для проверяемого фильтра;
14 - канал для измерения скорости воздуха; 15 - датчик абсолютного,; давления; 16 датчик перепада давления;
17 - отбор пробы „ чистого воздуха
Глава 3
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 кон-
центрацией примерно 1,5 г/м3. 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 прошел очень
тщательную валидацию при испытаниях в различных фирмах. Не-
маркированные 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
' 124	Глава У
-  -----------«—   - ——,w ,   _  --------------------S~
результаты, удовлетворяющие статистическим критериям» Это было
совсем не похоже на результаты испытаний тех же филыров<тради-
ционными методами!
В качестве контрольного аэрозоля в Европе принято исполь
зовать DEHS — диэтилгексилсебацинат. Однако можно использовал
и другие вещества, например, парафиновое масло, Emery 3004 или
DOP — диоктилфталат — тестовый аэрозоль, применяемый в Со-
единенных Штатах Америки. Все эти вещества — жидкости и могут
оставлять следы пара в чистом воздухе.
Из-за токсичности DOP предпочтительно применять безопасные
аэрозоли ~ DEHS, Emery 3004 и пр. Однако Emery 3004 не очень попу-
лярен в Европе, по двум причинам:
•	физические параметры материала от серии к серии меняются
в широких пределах:
•	чистота материала довольна низка и ее не всегда легко обеспе-
чивать.
В Европе явное предпочтение отдается DEHS по двум причинам:
•	высокой чистоты по сравнению с Е г',егу 3004 и, как следствие,
стабильными физическими свойствами (поверхностное натяже-
ние, давление паров);
•	безопасности по сравнению с DOP.
Несмотря на очень низкую концентрацию (EN 1822-1 оговари-
вает значение давления пара для тестового аэрозоля менее 50 мкПа
при 20 °C), эти следы пара могут оказаться недопустимыми для неко-
торых областей применения, особенно микроэлектроники.
В связи с этим, альтернативным методом является применение
твердых латексных сферических частиц вместо жидких аэрозолей
Отрицательной стороной этого подхода является высокая стоимость
латексных аэрозолей.
3.9	Комбинация воздушных фильтров
в системах подготовки воздуха для чистых помещений
Обычно системы подготовки воздуха для чистых помещений
выполняются трехступенчатыми:
•	первая ступень: фильтр средней эффективности типа F для
защиты кондиционера от загрязнения;
•	вторая ступень: высокоэффективный фильтр типа F для обес-
печения чистоты в воздуховодах;
•	третья ступень: НЕРА или ULPA фильтр для обеспечения
гарантированно высокого качества воздуха, поступающего
непосредственно в чистые помещения.
фильтрация воздуха
125
Кроме того, использование трехступенчатой системы фильтра-
ции воздуха гарантирует длительный срок эксплуатации НЕРА и ULPA
фильтров.
Рекомендации по оптимальному подбору фильтров представ-
лены 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*)	1 ступень очистки >	2 ступень очистки**)	3 ступень очистки >
5 ИСО	F6	F9	Н 14
6 ИСО	F6	F9	И 13
7 ИСО	F6	F9	Н 12
8 ИСО	F6	F9	Н И
*	) 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 эффек-
тивность при проведении официальных испытаний для определения
типа НЕРА и ULPA фильтров и при текущем контроле на пред-
приятии-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 фильт-
ровального материала к каркасу.
Ведущими требованиями к методам проверки фильтров на месте
эксплуатации является их простота и возможность использования
передвижной аппаратуры.
<26	.	, ,..............9 Глава 3
Эта ситуация не рассматривается б EN48221Для проверки филы -
ров на месте эксплуатации вполне пс.ттдяттрплипионные методы
контроля, описанные в не ецком руководстве X Г)1 2083, >,л п ? 1
или в амерпсанских пргкгическжрекссй.гнддциях IEST-RP-CC 006.2 114].
В разрабатываемом международном стандарте ИСО 14644-3 115]
требования к контролю чистых помещений основанье на этих доку-
ментах Германии и Америки. В генераторах тестового аэрозоля для
проверки на месте эксплуатации генерируется аэрозоль с размерами
капелек преимущественно 0,3 — 0,5 мкм. Это ни в коем случае не
Л/РРУ-аэрозоль и нет смысла сравнивать значения локального в ин-
тегрального коэффициента проскока, полученные на месте эксплуа-
тации, с данными контроля по EN 1822 на заводе-изготовителе.
Особое внимание следует обратить на однородность распре.юле-
ния аэрозоля в воздушном потоке, поступающем на фильтр. Обычно
в качестве тестового аэрозоля используется DEHS или DOP.
Непосредственно за фильтром (по ходу воздушного norm п
с помощью метода сканирования проверяется вся поверхность
фильтра и элементы его крепления; при этом используют аэрозоль-
ный фотометр или оптический счетчик частиц аэрозоля. Площади,
проверяемые сканирующим пробоотборником при последовательных
проходах, должны слегка перекрываться. При сканирование про-
боотборник должен располагаться на расстоянии примерно 2?5 < \i
от поверхности фильтра, а скорость перемещения не должна пре-
вышать 5 см/с.
Если счет частиц превышает заранее установленный уровень,
то пробоотборник следует остановить. Затем оценивается величина
локальной проницаемости, которая сравнивается с допустимым
значением, чтобы принять решение, есть ли утечка.
Литература к главе 3
1.	Schier J.: Filtration characteristics of prefilters for cleanroom syslcms.
Swiss Contamination Control 3 (1990) 4b, p. 87-89.
2.	Wepfer R.: Praktikum Filteffieurteilung (Training course on the assessment
of air filters). 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 — Aerosol
reduction, measuring equipment, particle counting statistics (Man I'
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).
 . ГОСТ P 51251-99 Фильтры очистки воздуха. Классификация. Мар-
кировка.
ь. 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): Typpriifung von Schwebstoffiltem (Type testing
of HEPA filters). Beuth Verlag, Berlin.
,. British Standard BS 3928 (1969): Sodium flame test for air filters.
9. 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 Controllo
della Contaminazione Ambientale ASCCA, Milano (1986), p. 850-858.
0. 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 Schwebstoffiltem mit Partikelzahlverfahren — Grundlagen
(Determination of the separation of high efficiency air filters with particle
counting methods — Fundamental principles). Beuth Verlag, Berlin.
2.	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 cleanroom
air). Beuth Verlag, Berlin (draft dated Feb. 1993).
4.	IEST-RP-CC006.2: Testing cleanrooms. Institute of Environmental
Sciences and Technology, Mount Prospect, IL/USA (1993).
15. ISO/DIS 14644-3: Cleanrooms and associated controlled environments
~ Part 3: Metrology and test methods (September 2002).
6. 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. ZZZuxi
Компания Dr. Hans Schicht AG Contaminate
Control Consulting, Швейцару
3
i
j
4.1 Приоритеты при проектировании чистых помещений
Как правило, чистые помещения используются в производен
продукции, которая должна отвечать четким требованиям по свое s>
назначению, надежности, качеству и безопасности. Уровень мноп
процессов в чистых помещениях очень близок к переднему кра
достижений технического прогресса. В чистых помещениях, в ochoi
ном, устанавливается сложное и дорогое технологическое оборудона
ние. При любых обстоятельствах оно должно работать правильн
и отвечать предельным требованиям надежности. В этом смысле чисто,
помещение является решающим звеном в цепи качества. Пользователе
должен доверять ему и быть уверенным в его безупречной работе. ।
Точное соответствие предъявляемым требованиям — вот тот
общий знаменатель, которому должны следовать все исполнителя!
и поставщики, привлеченные к созданию чистого помещения. Однако!
решение о том, работать ли с данным поставщиком, всегда завися^
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 требова-
ниям 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, асеп-
тическое производство в фармацевтической промышленности 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 м3/ч на 1 м2 площади помещения, защищаемого
таким способом!
Системы подготовки воздуха для чистых помещений	129
——______.
Стоимость системы циркуляции воздуха пропорциональна
расходу воздуха. Творческий подход к проектированию чистого поме-
щения 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 геометрию процесса, вызываемую ею неста-
бильность 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 защиты яв-
ляется защищаемый процесс. К нему относятся последовательность
операций, планировочные решения, расположение оборудования
и требования к чистоте, определяемые спецификой процесса, пото-
ками материалов и вспомогательными зонами. Чем более точно изве-
стны эти детали, тем лучше можно приспособить принципы чистых
помещений к поставленной задаче.
Чтобы достичь компромисса между качеством и гибкостью реше-
ний с одной стороны и размером капитальных и эксплуатационных
затрат с другой стороны, абсолютно необходимо открытое сотруд-
ничество 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 исполь-
зующими воздух самого помещения.
Таким образом, они не зависят от общей системы кондициони-
рования воздуха. Управление температурой и относительной влажно-
стью остается за системой кондиционирования воздуха.
130
Глава 4-
Рис. 4.1 Чистое рабочее
место с горизонтальным
вытесняющим потоком [3]
Другим примером устройств
с рециркуляцией воздуха, также?
называемых установками чистого
воздуха, являются ограниченные npt^
странства с чистым воздухом или!
камеры чистого воздуха (рис. 4.2). I
Чистые рабочие зоны или дру J
гие устройства такого рода целе-1
сообразно использовать в случаям
когда нужна защита очень ограниЧ
ченного пространства. Плотная
установка таких устройств в одноЛ
помещении нежелательна: могум
возникнуть трудности с регулиро-Я
ванием температуры и влажноспЛ
уровень шума также может выйпЯ
за допустимые пределы.
Рис. 4.2 Чистая камера для асептического наполнения лекарствен-
ными средствами
1 — приток воздуха из внешнего помещения; 2 — предварительный воздуш-
ный фильтр; 3 — охладитель воздуха; 4 — нагреватель воздуха; 5 — приточный
вентилятор; 6 — потолок с НЕРА фильтрами; 7 — рабочее помещение;
8 — вытяжка воздуха к установке кондиционирования; 9 — утечка воздуха
в воздушный шлюз; 10 — воздушный шлюз; 11 — вытяжка воздуха из воз-
душного 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 ковдиционирования
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.
'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 вентилятор; 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
ытяжного воздуха; 20 — выход воздуха в атмосферу; 21 — заслонка рецирку-
яционногб 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 кондиционе-
ров (рис. 4.4), целесообразно предусмотреть специальный кондицио-
нер для подготовки наружного воздуха (центральный кондиционер).
Рис. 4.4 Система вентиляции и кондиционирования с рециркуляцией
воздуха (подготовка наружного воздуха в центральном кондиционере)
1 — центральный кондиционер; 2 — наружный воздух; 3 — заслонка наруж-
ного воздуха; 4 — первая ступень фильтрации; 5 — предварительный нагрева-
тель; 6 — охладитель воздуха; 7 — сепаратор капель; 8 — нагреватель воздуха;
9 — паровой увлажнитель; 10 — вентилятор; 11 — вторая ступень фильтрации;
12 — приточный воздуховод от центрального кондиционера; 13 — кондицио-
нер-доводчик (14 — первая ступень фильтрации; 15 — вторичный охладитель
воздуха; 16 — вторичный нагреватель воздуха; 17 — вентилятор приточного
воздуха; 18 — шумоглушитель; 19 — вторая ступень фильтрации); 20 — при-
точный 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-довод-
чики), 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 токсич-
ными загрязнениями от технологического процесса.
Предусматривается отдельная вытяжка в атмосферу после над-
лежащей очистки воздуха путем:
•	фильтрации воздуха для аэрозолей, содержащих опасные
частицы или микроорганизмы;
•	или удаления газообразных загрязнений.
Рециркуляция воздуха является наиболее эффективным под-
ходом с точки зрения экономии энергии. Однако, если риск перекре-
стных загрязнений велик даже при использовании НЕРА фильтров,
то рециркуляцию применять нельзя, и система вентиляции и конди-
ционирования должна работать полностью на наружном воздухе.
На рис. 4.5 показана система вентиляции и кондициониро-
вания, 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 — кла-
панов переменного (регулируемого) расхода воздуха.
4.5 Интегрированные системы кондиционирования воздуха
для чистых помещений с однонаправленным потоком
Если используется однонаправленный поток или вытесняющий
поток, следует принять во внимание необходимый расход воздуха на
1 м2 площади пола. При этом нужно поставить цель достичь макси-
мальной защиты с минимальными усилиями как в техническом, так
и в финансовом смысле. Не существует пределов для творчества
и изобретательности при проектировании систем защиты с однонап-
равленным потоком воздуха. Однако можно выделить три основных
принципа защиты: местную, линейную, зонную [5].
Рис. ^ Система вентиляции и кондиционирования, использующая
100% наружного воздуха
1 — милиционер приточного воздуха; 2 — наружный воздух; 3 — заслонка
наружного воздуха; 4 — первая ступень фильтрации; 5 — шумоглушитель;
6 ~ теплообменник; 7 — охладитель воздуха; 8 — сепаратор капель; 9 — наг-
реватель воздуха; 10 — паровой увлажнитель; 11 — вентилятор приточного
воздуха; 12 — вторая ступень фильтрации; 13 — приточный воздуховод;
14 клапан с установленным расходом воздуха; 15 НЕРА фильтры и рас-
пределители воздуха; 16 — помещения; 17 клапан с регулируемым рас-
ходом воздуха; 18 — вытяжной воздуховод; 19 — кондиционер вытяжного
воздуха; 20 ~ фильтр вытяжного воздуха; 21 — вентилятор вытяжного воздухй;"
22 — заслонка вытяжного воздуха; 23 выход вытяжного воздуха в атмосферу;
24 ~ контур циркуляции воды/гликоля для теплообмена [4]
Местная защита
Местная защита используется, если требуется защитить одно-
направленным потоком чистого воздуха ограниченные зоны.
В качестве примера на рис. 4.6 показана операционная, в которой
однонаправленный поток подается только в зону операции.
На рис 4.7 показаны три варианта местной зашиты:
•	рабочая зона, защищенная свободным, ничем не ограни-
ченным воздушным потоком;
•	рабочая зона, отделенная от окружающей среды занавесями или
стенами, не доходящими до пола;
•	рабочая 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 кри-
тических процессов от менее чистого окружения 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 необ-
ходимости.
Рис. 4.6 Операционная с однонаправленным потоком воздуха (с со-
гласия 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 фильт-
рации; 10 — приточный воздуховод; 11 — камера статического давления;
12 — НЕРА фильтр как третья ступень фильтрации; 13 — поступление воз-
духа в операционную через распределитель с двойной сеткой, обеспечи-
вающий 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
136	 s	 Глс.оа 4
защищаемой зоны будет распространяться в периферийные части
помещения. Во многих случаях этого вполне достаточно, чтобы под-
держивать в них требуемый уродень чистоты воздуха. Это ценный шаг
в процесс упрощения схемы зашиты и снижения затрат.
Рис. 4.7 Три варианта местной защиты
1 - кондиционер; 2 — приток наружного воздуха; 3 — заслонка наружного
воздуха; 4 — предварительный нагреватель; 5 — первая ступень фильтрации;
6 — охладитель воздуха; 7 — нагреватель воздуха; 8 — паровой увлажнитель;
9 — приточный вентилятор; 10 — шумоглушитель; 11 — вторая ступень фильт-
рации; 12 — приточный воздуховод; 13 — НЕРА фильтр как третья ступень
фильтрации; 14 — рабочая зона# защищенная однонаправленным потоком
воздуха; 15 — зоны помещения с турбулентным потоком воздуха; 16 — за-
навес или перегородка; 17 — распределение воздуха, встроенное в обору-
дование; ЪЙй вытяжка воздуха из.оборудования; 19 — вытяжка воздуха
из помещения; 20 — вытяжной вОздуховод; 21 — вытяжной вентилятор;
22 — заслонка вытяжного воздуха; 23 — выход воздуха наружу
Направление потока (вертикальное, горизонтальное или даже
наклонное) зависит от геометрии защищаемого объекта, наличия
источников тепла, влияние которых нужно нейтрализовать, и мани-
пуляций, 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, явля-
ется предельным случаем местной защиты.
Линейная защита
Линейная защита используется там, где необходим однонаправ-
ленный 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.
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 технологи-
ческих зон; 11 — газопромыватель для очистки воздуха от технологических
зон с высоким уровнем загрязнения; 12 — выход воздуха с низким содер-
жанием загрязнений
138	Elaea 4
---------------i. -___. Л-........  Х_>..	—X—.>_.>>. .. ....... -..__
Полная защита чистым воздухом обеспечивается в зонах вс? с
классов чистоты, где расположено технологическое оборудование.
Уровень зашиты может быть иногда снижен в .большей или меньшей
степени во вспомогательных зонах. Рециркуляционный воздух по-
дается в зону обслуживания, из которой, по возможности, прово-
дится максимум работ по техническому обслуживанию.
В сочетании с подачей ультрачистого воздуха в критические зоны,
это позволяет уменьшить объем циркулирующего воздуха и сократи гь
эксплуатационные затраты.
Зонная защита
Не всегда можно организовать рабочие места так, чтобы обес-
печить местную или линейную защиту. В таких случаях ислользуетст
зонная защита. На рис. 4.9 показан разрез цеха по производству
пластин в микроэлектронике [7].
Огромный объем, окружающий узкий слой ультрачистого про-
изводственного пространства, характерен для зданий этого рода. Его
называют еще "ballroom” — "танцевальный зал". Строго говоря, эти
здания являются огромными машинами циркуляции воздуха, где
полезное пространство часто не превышает 10% общего объема здания.
Рис. 4.9 Характерный пример чистой зоны типа "ballroom”: обработка
пластин в электронной промышленности [7]
4.6	Оценка риска в системах подготовки воздуха
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 воз-
духе, по всему зданию;
•	способствовать перекрестному загрязнению аэрозольными
частицами из помещения в помещение;
•	создавать из-за наличия охладителей и увлажнителей воздуха
благоприятные условия для размножения микроорганизмов, с пос-
ледующим их попаданием в поток приточного воздуха.
Следует учитывать и опасность непредусмотренной инфильтра-
ции 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 вет-
ром или тепловым потоком воздуха от земли садов и сельскохозяйст-
венных полей, и представляющие особую опасность для систем
кондиционирования воздуха в больницах;
•	legionella pneumophila, вызывающие болезнь легионеров и спо-
собную развиваться и размножаться в воде и на влажных поверхностях
вокруг воздухоохладителей;
•	плесени, образующиеся при разложении органических веществ;
Распространенным явлением стало загрязнение влажных поверх-
ностей оборудования подготовки воздуха микроорганизмами рода
pseudomonas, способных размножаться в окружающей среде и попа-
дать в поток приточного воздуха.
4.7	Уменьшение риска
Знать о возможном риске — это первый шаг 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 зави-
сит, в основном, от [4]:
•	высоты расположения воздухозаборных решеток от земли или
плоских крыш, расстояния от источников биозагрязнений с учетом
преобладающего направления ветра;
•	надлежащей фильтрации воздуха.
Риск биозагрязнений, связанных с влажными элементами обо-
рудования подготовки воздуха, можно уменьшить за счет:
•	эффективного дренажа воды, конденсируемой из потока воздуха;
140	...	Глоьа 4
-----  -2 ;—    - -_______- -4—~ — -------г  ________i   
•	установки сепараторов капель после воздухоохладителей;
•	отказа от уатажнителей, работающих на принципе распыления
воды или, по крайней мере, дезинфекции используемой воды
ультрафиолетовым излуче нием;
•	надлежащей фильтрацией воздуха после всех источников
микроорганизмов.
Риск перекрестных загрязнений зависит, в основном, от:
•	специализации помещений по критическим этапам производ-
ства с учетом опасности как выделения частиц, так и их осаждения;
•	сведения к минимуму распространения частиц за счет прин-
ципа физического разделения (полного или частичного) или за счет
вытяжек в зоне критических источников частиц;
•	предотвращения распространения частиц в соседние поме-
щения за счет перепада давления;
•	НЕРА фильтрации рециркуляционного воздуха или, особенно
в критических случаях, использования в системе вентиляции и кон-
диционирования 100% наружного воздуха.
Риск непредусмотренной инфильтрации воздуха можно умень-
шить за счет:
•	применения принципа "помещение в помещении"',
•	поддержания положительного перепада давления в помещении
(ограничиваться только поддержанием перепада давления недос-
таточно, особенно при повышенном давлении ветра, действующего
на здание).
4.8 Проектирование системы контроля
окружающей среды
Эксплуатационные требования
В соответствии с международным стандартом ИСО 14644-4 (ГОСТ
Р ИСО 14644-4) [9] при проектировании систем контроля окружаю-
щей среды нужно принимать во внимание:
•	принятый принцип контроля загрязнений;
•	требования к качеству продукции;
•	капитальные и эксплуатационные затраты, рассчитанные, пред-
почтительно, для всего цикла жизни системы;
•	экономию энергии и охрану окружающей среды;
•	безопасность и комфорт персонала;
•	потребности или ограничения, обусловленные спецификой
оборудования и процессов;
•	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 освещен-
ности и допустимый уровень механической вибрации в соответствии
с требованиями технологии.
Следует уделять необходимое внимание обеспечению комфорта
операторов, которые выполняют точную работу и от которых тре-
буется высокая сосредоточенность и внимание. В руководстве VDI2083,
часть 5, Германия, [10] приведены данные по оптимизации темпе-
ратуры 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 ок-
ружающей среде, по крайней мере, на 8 дБ (А) ниже указанных зна-
чений.
В борьбе за экономию
Даже если принять все меры по сведению расхода воздуха к ми-
нимуму на этапе разработки концепции чистого помещения, все равно
затраты на обеспечение воздухом оказывается высокими по сравне-
нию 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, увеличение до максимума доли рециркуляцион-
ного воздуха. Наружный воздух несет с собой не только большое
количество частиц и микроорганизмов, которые должны быть за-
держаны 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 финиш-
ных фильтров. По этим причинам во многих чистых помещениях
количество наружного воздуха строго ограничено требованием ком-
пенсации 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 цирку-
ляции воздуха. Наружный воздух смешивается с рециркуляционным
воздухом у входа в кондиционер. Сравнимое количество воздуха
удаляется в атмосферу вытяжной установкой. В случае "чистой' опе-
рационной (рис. 4.6) главной задачей вытяжки является умень-
шение концентрации анестезиологических газов, выделяющихся
во время операции.
142
Глава 4
Более сложная система вентиляции и кондиционирования пока-
зана на рис. 4.5 и 4.8. Здесь подготовка 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 необходи-
мые секции для подогрева и охлаждения, увлажнения и осушения.
Тепловые расчеты должны показать, какие возможности по подогреву
и охлаждению следует предусмотреть в рециркуляционных кондицио-
нерах. Как правило, они могут быть очень простыми. В приведенном
примере (рис. 4.8) следует предусмотреть только некоторые мощ-
ности 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 микроор-
ганизмов: в некоторых случаях может потребоваться даже двойная
НЕРА фильтрация удаляемого воздуха.
Модули фильтр-вентилятор
Во многих случаях можно еще больше упростить систему рецир-
куляции 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 экономич-
на, поскольку воздуховоды нужны только для удаляемого воздуха.
4.9 Ковдиционеры для чистых помещений
Кондиционеры, используемые в чистых помещениях, не отли-
чаются, в основном, от тех, которые применяются в обычных кон-
векционных системах кондиционирования воздуха. Особое внимание,
Системы подготовки воздуха для чистых помещений	143
однако, нужно уделить нежелательным эффектам, вызываемым час-
тицами и микроорганизмами, которые приносятся наружным возду-
хом, и генерации частиц в самом кондиционере, например, из-за
трения. Кроме того, микроорганизмы могут встретить благоприятные
условия для размножения во влажных элементах кондиционера и за-
тем уноситься потоком воздуха [8].
Рис. 4.10 Система циркуляции воздуха с модулями фильтр-вентиля-
тор 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 дви-
жением 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 кон-
диционере. В летнее время охладитель воздуха может часто использо-
ваться как осушитель. Другим фактором риска 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, напри-
мер, паровые увлажнители. Третьей зоной риска, где может появиться
конденсат и, следовательно, рост микроорганизмов, являются места
с дефектами изоляции. Поэтому следует выявлять источники микроб-
ного загрязнения и зоны роста микроорганизмов и принять необхо-
димые профилактические и корректирующие меры, чтобы держан?
их под контролем. Детальные рекомендации по проектированию
систем вентиляции и кондиционирования воздуха, с точки зрения
144___________,_______________________________________ Гле-': 4
микробиологии, даны в Швейцарском руководстве по системам
кондиционирования воздуха в больницах [11]. Есть смысл принт: i. .
эти рекомендации во внимание для всех систем чистых помещении,
где существует риск микробного загрязнения.
В соответствии с этим руководством кондиционер должен имё: ь
двойные стены с гладкими, непроницаемыми и неповрежденные • и
внутренними поверхностями, препятствующими накоплению п*.г. и
и приспособленными к очистке и дезинфекции, если это необходимо.
Охладители воздуха и места сбора конденсата должны быть устой
чивыми к коррозии. Нужно предусмотреть систему эффектиЕйою
разделения капель и дренажа конденсата.
В паровых увлажнителях рекомендуется использовать демине-
рализованную воду, не содержащую токсичных антикоррозионных
веществ. Для того, чтобы избежать конденсации рассеиваемого пара
после его попадания в поток воздуха, следует предусмотреть равно -
мерное распределение пара и достаточное пространство для выпари-
вания 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, обеспечивающую,
чтобы относительная влажность потока воздуха после увлажнителя
была ниже 85%. Должны быть предусмотрены возможность для хоро-
шего обзора установки снаружи и освещение для целей контроля.
Решающим барьером для распространения частиц и микроорга-
низмов являются воздушные фильтры. Как показано в разделе 3.9,
для чистых помещений характерна трехступенчатая система фильт-
рации. Каждая из этих ступеней решает специфическую задачу:
•	первая ступень защищает внутренние элементы кондиционера
от загрязнения; она должна устанавливаться непосредственно
после предварительного нагревателя (защищающего 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 финиш-
ные фильтры устанавливаются в точке поступления приточного
воздуха в чистое помещение.
Следует защищать от загрязнений не только приточные, но
и вытяжные воздуховоды. Это достигается 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 рас-
ходов 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 до-
пустимым 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, эффектив-
ным 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 вло-
женных средств.
Снижение расхода воздуха в нерабочие часы, например, на 50%
относительно номинального значения, является наиболее эффек-
тивным средством экономии энергии при незначительных допол-
нительных 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.
___________________u i
4.11 Проектируя — думайте о заказчике
Стоимость систем чистых помещений варьируется в широком
диапазоне: чем выше уровень чистоты, тем дороже чистое помете-
ние. Широкий диапазон стоимости открывает большие аозмол hi>с и
для технического творчества. Чтобы дать оптимальное решение
проектировщик должен детально проработать разные варианты и ко
рошо знать предъявляемые требования и критерии. Последоватс. 1ыюе
систематическое обдумывание и точный учел всех специфических
факторов, определяемых назначением помещения, тщательный
анализ всех требований заказчика, а значит и склада мышления
забот и приоритетов пользователей чистого помещения — это гоже
важные и необходимые условия. В условиях жесткой конкуренции толь-
ко проект, дающий лучшее соотношение между эффективностью
и функциональной безопасностью, с одной стороны, и капиталь-
ными и эксплуатационными затратами — с другой, или, иными
словами, лучшее соотношение между показателями назначения и зат-
ратами, получит предпочтение со стороны покупателя.
Литература к главе 4
1.	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 лекар-
ственных средств Европейского Союза (GMP ЕС).
2.	Guideline on sterile drug products produced by aseptic processing. Food
and Drug Administration, Rockville, MD/USA (June 1987, reprinted
June 1991).
3.	Schicht H.H.: Reinraumtechnik (Cleanroom technology). Chapter 2.1.3.3
in Sucker E., Fuchs P., Speiser P. (editors): Pharmazeutjschc
Technologic. Georg Thieme Verlag, Stuttgart (1991).
4.	Schicht H.H.: Heating, ventilating and air conditioning (HVAC)
requirements and design concepts for facilities manufacturing non-sterile
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, 2nd edition. John Wile; &
Sons, Chichester (1999)?
подготовки воздуха'для чистых помещений	147
, L/iingqvist В., Reinmiiller В.: Clean room design — Minimizing
ontamination through proper design. Interpharm Press, Buffalo Grove
JL/USA (1997).
7 I uscuers P. G.: The MOS-3 wafer fab production facility. Swiss
ontamination Control 3 (1990) 4a, p. 169-171-
>cljicht H.H.: Die Klimaanlage als Streuquelle von Mikroorganismen
Гке air conditioning system as diffusion source of microorganisms).
R-chmschs Rundschau Sulzer 53 (1971) 3, p. 201-207.
9 ISO 14644-4: Cleanrooms and associated controlled environments —
Part 4: Design, construction and start-up (April 1999) — ГОСТ
p ИСО 14644-4 Чистые помещения и связанные с ними контро-
лируемые среды — Часть 4. Проектирование, строительство и ввод
' эксплуатацию.
Guideline VDI2083 Part 5: Cleanroom technology — Thermal comfort.
Beuth Verlag, Berlin (February 1996).
1 Richtlinien fur Ban, Betrieb und (jberwachung von raumlufttechnischen
Anlagen in Spitalern (Guideline for construction, operation and
monitoring of air conditioning systems in hospitals). Schriftenreihe des
SKI Band 35, Schweizerisches Institut fur Gesundheits — und
Krankenhauswesen, Aarau/Switzerland (1987).
148
Глава 5
ЬЗС [ИРУЮЩдЯ ЕКЕЭЛСПЛ
В АСЕПТИЧЕСКОМ ЬТоИЗС7Б Е: НОВЫЙ
РУБЕЖ В ОБЕСПЕЧЕНИИ СТЕРИЛЬНОСТИ
Д~р Гапе Г, Шахт
Компания Dr. Hans Schicht AG Contamination
Control Consulting, Швейцария
5.1	В центре внимания — изоляторы
Изолятором называется "локальное контролируемое пространство,
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 безопасно-
сти для зашиты процесса от риска проникания загрязнений извне,
например, от людей. Он также может использоваться для зашит [
операторов от риска здоровью, вызываемого вредными или токсич-
ными продуктами, используемыми внутри изолятора, обеспечивая
высокую степень безопасности.
Безусловно, изоляторы не являются новым решением в технике
чистых помещений. Они более 50 лет используются для обеспечение
безопасной работы с радиоактивными материалами. За это время они
распространились и на другие сферы, такие как интенсивная терапия
или содержание лабораторных животных, не имеющих патогенных
ми кроорганизмов.
Но лишь недавно изоляторы вернулись в главное русло технологии
контроля загрязнений. Миниокружения, которые широко использу-
ются в современной электронной промышленности, в значительной
степени могут быть отнесены к изоляторам. Изоляторы также нашлй
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, субстан-
циями, подавляющими рост клеток, которые используются при
лечении онкологических заболеваний или трансплантации.
5.2	Обеспечение стерильности — 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, 10'6, естественно достигается
финишной стерилизацией.
А какой уровень обеспечения стерильности может быть достиг-
нут при асептическом производстве?
Современный подход к этому вопросу отражен в приложении 1
к Правилам GMP Европейского Союза [2] и международном стан-
дарте 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 fills.
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 10'3 — значению, которое в 1000 раз боль-
ше уровня обеспечения стерильности для продуктов, подлежащих
финишной стерилизации.
Уровень обеспечения стерильности SAL для асептического про-
изводства, равный 10'3 [4], также признается американской Админис-
трацией 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 увеличению
числа препаратов на белковой основе. С этим связана необходимость
улучшения методов защиты в асептическом производстве и тенден-
ция к повышению уровня обеспечения стерильности. Цель очевидна:
нужно достичь того же уровня обеспечения стерильности, который
установлен и для продуктов, подлежащих финишной стерилизации,
т.е. уровня SAL 10-6 [6].
Применение изолирующей технологии в производстве лекарст-
венных средств направлено на достижение этой цели.
5.3	Принципиальные основы изоляторов
Наряду с традиционным свойством чистых помещений —
обеспечением чистоты за счет применения НЕРА фильтров, изо-
ляторы 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 изо-
ляторов (с согласия фирмы La Calhene, Vendome,
Франция):
1 — вентилятор; 2 — приточный фильтр; 3 — вытяж-
ной фильтр; 4 — гибкие стены из поливинилхло-
рида; 5 — перчатки с рукавами; 6 — полукостюм;
7 — передаточное окно; 8 — внутренний сте-
рильный объем
• возможность э<|
фективной би©
логической декой
таминации и даз^
стерилизации внуг
ренних поверхностей
изолятора; 1
• стерильная пев
редача материален
и других предмете
в изолятор и из нега
Для того, чтхм
бы удовлетворят^
этим требованиям!
изолятор имееШ
специальные кон>]
структивные реше^
ния и возможное™
(рис. 5.1):
• узлы перчатки-»
рукава или полу--
костюмы для выполнения операций внутри изолятора без нарушения
изолирующего барьера;
•	передаточные устройства, обеспечивающие стерильную подачу
и извлечение материалов;	|
•систему вентиляции и фильтрации воздуха, если требуется — |
с установкой НЕРА фильтров только для приточного воздуха, а иног- |
да — как для приточного, так и для вытяжного воздуха;	\
•	способность поддерживать положительное или отрицательное \
давление, если требуется, или специальные условия, например, s
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 исполь-
зования в изоляторе инертной атмосферы, например, азота.
Примерами остроумных решений, необходимых для практичес-
кого применения изоляторов, являются герметичные передаточные
устройства с двумя дверями, которые позволяют передавать стериль-
ные материалы в стерильный изолятор без нарушения стерильности
(рис. 5.2), и процедуры замены поврежденных перчаток без нару-
шения 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), закреп-
ляемых в обычную каркасную
конструкцию;
•принцип жестких стен,
состоящий в комбинации твер-
дого металлического каркаса
с жесткими вставками внутри
него и прозрачными стенками
из стекла или плексигласа, по
возможности большей площади.
В настоящее время приме-
нение мягких стен ограничено,
в основном, лабораториями.
В изоляторах, защищающих
технологические линии, при-
меняются жесткие стены прак-
тически без исключения.
Старая
перчатка
РукаЬ
Рис. 5.3 Замена перчаток
без нарушения герметичности
(S. Varallyay [10])
152
Глава 5
Рис. 5.4 Пример изолятора с тур-
булентным потоком (D. Meyer [10]):
1 — комнатный воздух; 2 — воздух
после НЕРА фильтров
Рис. 5.5 Пример изолятора с одно-
направленным потоком воздуха
(D. Meyer [10]):
1 — комнатный воздух; 2 — воздух после
НЕРА фильтров; 3 — рециркуляционный
воздух; 4 — удаляемый воздух
Что касается по-
токов воздуха внутри
изолятора, то возможны
также два пути:
• турбулентный по-
ток, который благодаря
относительно малой ско-
рости потока воздуха,
циркулирующего внутри
изолятора, позволяет
построить исключи-
тельно простую систему
(рис. 5.4);
 однонаправленный
поток, который требует
более сложной схемы
рециркуляции воздуха
из-за более высоких
требований к кратности
воздухообмена, опре-
деляемых скоростью
потока (рис. 5.5).
Турбулентный поток
более часто применяется
в процессах, когда про-
дукция изготавливается
партиями. Однонаправ-
ленный поток чаще при-
меняется в непрерывных
процессах.
В первом случае, на-
пример, при проведении
тестов на стерильность
ампул или флаконов,
преимущества изоля-
торов используются
идеально. Но если изоля-
тор используется для
защиты непрерывного
процесса, например,
высокопроизводитель-
ной линии наполнения,
неизбежны отклонения
от принципа идеального
Изолирующая технология в асептическом производстве
153
изолятора. Он боль-
ше не является
абсолютным барье-
ром для загряз-
нений и служит,
скорее, частичным
барьером.
В случае напол-
нения ампул (рис.
5.6) стерильные
ампулы подаются
в изолятор и вы-
водятся из него
непрерывным по-
током через, так
называемые, мы-
шиные щели. Если
ампулы запаива-
ются при помощи
газовой горелки,
Рис. 5.6 Изолирующая система, интегриро-
ванная в непрерывный технологический про-
цесс (D. Meyer [10]):
1 — комнатный воздух; 2 — воздух после НЕРА
фильтров; 3 — удаляемый воздух; 4 — поток про-
дуктов; 5 — узел регулирования давления
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, выполняю-
щего функцию изоляции внутреннего объема от окружающей среды.
5.4 Нормативные и рекомендательные
документы по изоляторам
Какие нормативные 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 приме-
няется своя философия, по крайней мере, в настоящее время. Реаль-
ная 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 посвя-
щен целый раздел приложения 1 к Правилам GMP Европейского
Союза [2]. С другой стороны существует ряд особенностей или фак-
торов риска, привлекающих внимание органов, отвечающих за
здравоохранение, например:
154	Глава 5':
—	изоляторы изготавливаются из материалов, в определенной
степени подверженных повреждениям или утечкам воздуха;
процесс передачи материалов в изолятор или из него является
одним из наиболее значительных факторов риска загрязнений;
К тому же к изоляторам предъявляются следующие требования:
•	Изолятор и окружающая среда должны быть построены так,
чтобы было достигнуто требуемое качество воздуха в соответствую-
щих зонах.
•Требования к чистоте воздуха, окружающего изолятор, зависят
от конструкции изолятора и его назначения. Чистоту этого воздуха
следует контролировать. Для асептического производства она должка
отвечать требованиям, по крайней мере, зоны D, т.е. соответствовать
чистоте воздуха класса ИСО 8 по стандарту ИСО 14644-1 (ГОСТ
ИСО 14644-1) [13] для оснащенного состояния.
•	Изоляторы следует эксплуатировать только после проведения
валидации.
•	Валидация должна учитывать все критические факторы изоли-
рующей технологии, например:
—	качество воздуха внутри и вне изолятора;
—	обработку 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 асептического напол-
нения, должны находиться внутри зоны, по крайней мере, типа D.
В то же время FDA, по-прежнему ожидает, чтобы эта зона соот-
ветствовала, ко крайней, мере, типу С (например, Friedman [12]).
Это эквивалентно классу чистоты 7 ИСО по ИСО 14644-1 (ГОСТ
ИСО 14644-1) в оснащенном состоянии.
Для асептического процесса характерен высокий уровень риска
при выполнении операций, поскольку продукт или упаковка непос-
редственно 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 оснащенного, так и для эксплуа-
тируемого состояний. Можно отказаться от дополнительного требо-
вания GMP, что этот процесс должен проводиться в зоне однонап-
равленного потока. В случае изолирующей технологии можно применять
турбулентный поток при условии, что выполняется требование к чис-
тоте воздуха как по частицам, так и по микроорганизмам.
Изолирующая технология в асептическом производстве
155
Детальное руководство по проектированию, аттестации, эксплу-
атации и контролю систем изоляторов содержится в рекомендациях
Pharmaceutical Inspection Convention PTC [14], проекте международно-
го стандарта ISO/DIS 14644-7 [15] и техническом отчете PDA № 34
[16]. Ценное руководство по микробиологическому контролю в сис-
темах изоляторов содержится в разделе <1116> 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 осторож-
ное и критическое отношение, 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 замкну-
тому изолированному контуру. Этим изоляторы отличаются от обыч-
ных чистых помещений. Чистые помещения и чистые рабочие зоны
используют поток воздуха, идущий от асептического ядра в окру-
жающее пространство, и эффект стерилизации не достигается.
В современной практике используются, в основном, два стери-
лизующих агента. Оба они показали возможность снижать микробную
загрязненность до уровня 10-6, что проверено, например, на спорах
bacillus stearothermophilus, которые особенно трудно убивать.
К ним относятся:
• надуксусная кислота С^14ОГ вводимая в изолятор в виде тумана
из мельчайших капелек;
 пары перекиси водорода Н2О2.
Из этих двух средств особое внимание привлекают пары пере-
киси водорода, поэтому проследим процесс стерилизации на их
примере (рис. 5.7). Для проведения стерилизации заслонки приточно-
го 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, вырабо-
танные отдельно специальным генератором, добавляются в рецирку-
ляционный воздух. Его концентрация не должна доводиться до насы-
щения, чтобы не допускать образования конденсата на поверхностях.
156
Глава !.
Рис. 5.7 Цикл стерилизации изолятора с исполь-
зованием паров перекиси водорода
Спустя определенное время начинается процесс очистки. Проис-
ходит 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 раз-
нообразных 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, необ-
ходимо следить, чтобы все материалы, соприкасающиеся с парами
перекиси водорода, были с ними совместимы. Следует избегать спла-
вов 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 вдви-
нуты внутрь изолятора, чтобы обеспечить эффективность процесса
стерилизации. Наиболее ответственной задачей при валидации изо-
ляторов является проверка того, что стерилизующий агент достигает
всех отдаленных поверхностей, к которым его проникание по-
чему-либо затруднено.
5.6	Аттестация, валидация 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 напол-
нения адекватными для ситуаций, когда уровень гарантии стериль-
ности возрастает в 1000 раз?
Проблема 1 состоит в методе оценки путем наполнения пробного
продукта с использованием питательной среды. В соответствии со стан-
дартом ИСО 13408 [3] (ГОСТ Р ИСО 13408-1) рекомендуется прово-
дить такую оценку трижды для 3000 упаковок для доказательства того,
что 95%-й верхний доверительный предел уровня гарантии стериль-
ности 10’3 гарантируется при выполнении операций наполнения. Если
критерием является уровень гарантии стерильности 10 б, то нужно
наполнить 9000000 упаковок.
Проблема 2 — микробилогический контроль. В соответствии с при-
ложением 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
/5л	Глаы: 5
микробиологическом контроле рекомендуется перенести акцепт
с частых текущих проверок на этапы валидации и аттестации. Имшпц->
на эти этапы ложится основная ответе венностъ доказательства
микробиологической безопасности данного процесса. Таким обра яэм
значение валидации и аттестации возрастает еще больше!
5.7	Экономический аспект
Чтобы правильно оценить изолирующую технологию с эконо-
мической точки зрения, нужно взглянуть на процесс шире. Следуег
рассмотреть процесс в целом, связанные с ним помещения и обес е-
чиваюшую его инфраструктуру.
Безопасность всей системы определяется безопасностью ее само: о
слабого звена. Ничего нельзя достичь, если за счет изолирующей тех
нологии обеспечить уровень стерильности 106 лишь одной операции
наполнения. Нужно, чтобы все этапы процесса, обслуживающие эту
операцию, имели тот же уровень гарантии стерильности.
Таким образом, применение изолирующей технологии следуй
рассматривать только как отправную точку. Во-первых, с целью
анализа критериев и допустимых значений риска во всей технологи-
ческой цепи. Во-вторых, результаты этой работы должны быть
системно обращены в ясную и гармоничную общую концепцию конт-
роля микрозагрязнений. Результатом этого будет более высокий
уровень гарантии стерильности для всего процесса в целом.
Капитальные затраты
Изолирующая технология влияет на капитальные затраты как
в положительном, так и в отрицательном плане. При применении
изоляторов для операций асептического наполнения происходит
увеличение затрат из-за следующих факторов:
•	более высоких требований к уровню гарантии стерильности всех
элементов технологической цепи;
*	увеличения затрат на валидацию и аттестацию.
С другой стороны, происходит существенное снижение затрат
благодаря:
•	меньшим размерам зоны Л;
*	менее высоким требованиям, которым должны удовлетворять
зоны, окружающие зону А, например, предусматривается зона С или
D вместо зоны />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
< :с^;;ру>сш1ая'1кехндлогия в дСеижичеСАом производстве	159
ледствие, меньшие требования к объему помещения для размеше-
,.;i инженерного оборудования и воздуховодов.
Еще большая экономия объема здания происходит благодаря
нпжению требований к чистоте среды, окружающей изолятор. В слу-
iae зашиты изоляторами операций наполнения одежда операторов
может отвечать требованиям зон С и D. Можно отказаться от сложной
.„кды и процедуры второго переодевания, необходимых для зон В.
>!о приводит к существенному сокращению площадей для комнат
к-реодевания и воздушных шлюзов для доступа в зону наполнения.
", одном из примеров [18j экономия площади составила 25% от всей
лошади зоны наполнения! Это, в свою очередь ведет к снижению
затрат на подготовку воздуха.
Как правило, факторы увеличения капитальных затрат и эко-
номии затрат примерно компенсируют друг друга. В зависимости
от обстоятельств может быть либо незначительное увеличение, либо
незначительное снижение общих затрат.
Эксплуатационные расходы
Изолирующая технология дает исключительно высокий эффект
но 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 тре-
бований к его охлаждению;
•	исключению дорогой и сложной одежды и процедуры переоде-
вания, необходимых для зоны В;
•	повышению производительности труда персонала благодаря
экономии времени на переодевание, на которое в день может расхо-
доваться до 30 мин.;
•	уменьшению затрат времени и материалов на микробиологи-
ческий контроль.
Общий эффект может выражаться в сокращении эксплуатацион-
ных затрат на 30-40% по сравнению с обычными чистыми поме-
щениями для случая операций асептического наполнения. Таким
образом, изолирующая технология дает количественный скачок в обес-
печении стерильности без каких-либо дополнительных затрат!
5.8 Примеры применения
Рассмотрим некоторые характерные примеры применения изо-
лирующих барьерных технологий для асептического производства
и соответствующей проверки качества продукта.
160
Глава 5
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. полу-
чения ложноположительного результата из-за загрязнений в лабо-
ратории [19).
Ампулы и флаконы для проверки берутся с линии наполнения
случайным образом. Продукты, подлежащие финишной стерилиза-
ции, могут пройти автоклавирование при передаче в лабораторию.
Но это не относится к продуктам, чувствительным к нагреву, выпус-
каемым в асептических условиях и не подлежащим финишной стери-
лизации. 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 необходи-
мые реактивы и инструменты, загружается в модуль биологической
деконтаминации изолятора и проходят Соответствующую обработку.
Затем они передаются в рабочий модулу Где выполняется контроль
стерильности.
На рис. 5.9 показан внут-
ренний вид рабочего модуля,
ютового к проведению теста.
Поскольку стерильность рабо-
чего изолятора не нарушается
при операциях загрузки-выг-
рузки и выполнения контро-
ля, то повторная стерилизация
рабочего изолятора прово-
дится через значительные
промежутки времени.
Асептическое наполнение
в ампулы и флаконы
Главное направление
развития фармацевтической
технологии наполнения свя-
зано с применением изоли-
рованных модулей как ин-
тегрированной стандартной
части оборудования. Этот под-
ход для установки наполнения
показан на рис. 5.10.
Рис. 5.S) Изолятор для контроля сте-
рильности, подготовленный к про-
ведению теста (с согласия фирмы
Skan Ltd., Allschwil, Швейцария)
Основными принципиальными элементами являются:
•	компактность всей установки, чт^бы был обеспечен доступ
с обеих сторон для устройств перчатка-рукав;
•	минимальное время нахождения ампул или флаконов в зоне
наполнения;
•	оптимальное расположение и прямолинейное движение потока
ампул или флаконов внутри оборудования;
•	простота расположения всех конструктивных элементов внутри
изолированного объема;
•	минимальные размеры устройств транспортирования ампул или
флаконов в оборудование и из него.
Рис. 5.10 Линия наполнения в ампулы, интегрированная в изолятор (с согласия -RgL'tirtG...bH,
Crailsheim, Германия)
f li JK/
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 проведе-
нии 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 серьез-
ным конкурентом традиционной технике чистых помещений в бес-
конечной борьбе с риском биозагрязнений.
Литература к главе 5
1.	Kristensen Н. G.: 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 лекарст-
венных средств Европейского Союза (GMP ЕС).
3.	ISO 13408-1: Aseptic processing ofhealth care products — Part 1: General
requirements (August 1998) — ГОСТ P ИСО 13408-1-2000 "Асепти-
ческое 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-Herstellung (Safety, functional
and performance requirements for isolators in aseptic manufacturing
ofparenterals). Pharm. Ind. 58 (1996) 1, p. 6П-Т1.
164
Глава 5
7.	Isolators. Special edition of the European Journal of Parenteral Sciences
4 (1999) 2, p. 31-77.
8.	Coles T.: 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 Technologic Journal, Concept Heidelberg 16 (1995) 1, p. 1-47,
I (.Baseline 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 контроли-
руемые 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 B.: Eine neue Fertigungsstatte fur Parenteralia in vollstandiger
Isolatorausfuhrung (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 C.M.: Experience 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 чистых помещений выполняется
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 строитель-
но-монтажные работы. Конечно, значимость отдельных факторов раз-
личается в зависимости от класса чистоты помещения и его назначе-
ния. Тем не менее, можно выделить основные принципы и условия,
определяющие специфику построения чистого помещения:
I)	Внешняя среда за пределами здания:
•	Уровень и характер загрязнения атмосферного воздуха, в т.ч.
сезонные колебания (например, распространение пыльцы в пе-
риод цветения растений);
•	Источники повышенного 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, рецирку-
ляции воздуха, вторичного использования энергии (например, за счет
рекуперации), а также локальных установок очистки воздуха.
166
Глава 6
3)	Расположение технологического оборудования таким образом,
чтобы в рабочую зону высокого класса чистоты выходили только
лицевая панель управления, которой пользуется оператор, находя
шийся в чистом помещении, и зоны загрузки-выгрузки. Само обору-
дование находится в зоне обслуживания, неклассифицируемой или
имеющей низкий класс чистоты,
4)	Выбор и создание технологического оборудования и инженер-
ных систем, соответствующих требованиям работы в помещениях
определенного класса чистоты.
5)	Построение планировочных решений с учетом разграни-
чения потоков персонала, материалов, готового продукта и пр.,
разделения помещений и зон с различными классами чистоты.
6)	Выполнение требований обеспечения безопасности. Например.,
ложное включение спринклерной системы пожаротушения
может привести к ущербу, сравнимому с самим пожаром. Свою
специфику имеет организация аварийных выходов, которые в от-
личие от воздушных шлюзов для персонала и материалов ведуз
непосредственно из чистого помещения в неклассифицируемые зоны
и должны быть герметичны.
7)	Необходимость в специальной подготовке персонала и мате-
риалов до входа (поступления) в чистое помещение. С этой целью
предусматриваются дополнительные, иногда значительные, не-
производственные площади для комнат переодевания, материальных
шлюзов, стерилизационных и пр. В балансе рабочего времени следует
учитывать время, затрачиваемое на вход персонала в чистое помеще-
ние и выход из него (переодевание, если требуется — неоднократноек
удаление косметики и пр.).
8)	Организация системы доступа в чистое помещение.
9)	Уязвимость чистых помещений к ошибкам людей, и.х непони-
манию или нежеланию следовать правилам личной гигиены, поведе-
ния в чистом помещении, процедурам переодевания и пр. Опыт
создания и эксплуатации чистых помещений говорит, что большинство
ошибок и дефектов происходит именно из-за людей. Человеческий
фактор является воистину критическим для чистых помещений.
Такие конструктивные решения как изоляторы позволяют резко умень-
шить риск, вызываемый влиянием человека.
Чистые помещения и выполняемые в них технологические
процессы могут предъявлять специальные требования к прилегающей
территории и уровню ее загрязнения. Следует обращать внимание на:
•	Близость трамвайных и ж/д линий, аэропортов, автомагистра-
лей и крупных автохозяйств, которые могут быть источниками
загрязнений, повышенного шума и вибрации (уровень вибрации
особенно важен для микроэлектроники);
Проектирование и монтаж чистых 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 прак-
тикой проектирования — Good Design Practice.
Они ни в коем случае не являются догмой. В каждом проекте
заказчик и проектировщик должны принять индивидуальные ре-
шения 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 соз-
даются под конкретную технологию. Даже небольшие изменения
в технологии могут привести к серьезным изменениям в планиро-
вочных решениях чистых помещений, системе вентиляции и кон-
диционирования и пр. При одной и той же технологии могут быть
разные варианты построения чистых помещений. В связи с этим целе-
сообразно на начальном этапе проектирования разрабатывать
концепцию проекта (принципиальные решения) как самостоя-
тельный 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	Глава'6
•	Потребность в персонале;
•	Контроль параметров;
•	Аттестация и валидация;
•	Энергоносители и технологические среды;
•	Требования к конструкциям чистых помещений, инженерным
системам и монтажу;
•	Утилизация отходов;
•	Требования безопасности.
Рассмотрим подробнее содержание этих разделов.
Введение
Например, при проектировании производства лекарственных
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 развития производства, в том числе других близ-
ких видов продукции.
Нормативные документы
Этот раздел имеет ключевое значение. То, по каким нормам
создан проект, определяет потенциальную возможность реализации
продукции на рынке. Это особенно важно в условиях реформирования
отечественной нормативной базы, изменения действующих требований
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 реализация
продукции. Целесообразно принять во внимание перспективу изме-
нения отечественных стандартов, с учетом происходящего внедре-
ния в России международных норм, как долговременной стратегии
развития стандартизации.
Это в первую очередь относится к продукции, требования к про-
изводству которой регламентируются государством и носят обязатель-
ный характер, например, медицинской продукции (лекарственных
средств и медицинских изделий). Здесь, безусловно, нужно ориен-
тироваться на признанные в мире нормы — Правила GMP ЕС или
GMP FDA США.
Проектирование и монтаж чистых помещений
169
Прогноз сбыта продукции
Следует заранее разработать производственную программу с уче-
том возможного роста объема производства или изменения номенк-
латуры и определить рынок сбыта. Мощность производства, т.е. пла-
нируемый 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 марке-
тинговое 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, технологические 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 оборудо-
вание и его габариты, численность персонала, можно разрабатывать
планировочные решения чистых помещений.
Планировочные решения
На этапе концепции закладывается принцип построения чистых
зон: обычные чистые помещения или изолирующая технология, на
основе обеспечения перепада давления или вытесняющего потока
(глава 2). Целесообразно прорабатывать разные варианты планиро-
вочных решений с размещением оборудования и обеспечения поточ-
ности технологических процессов. На план помещений следует нане-
сти потоки персонала, сырья и материалов, промежуточной и готовой
продукции. Отдельно могут быть показаны пути эвакуации персо-
нала, 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.
170
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 энергоносителей;
•	основных характеристик и пр.
Например, для стерильного производства лекарственных средств
особое внимание уделяется стерилизаторам, системам подготовки воды
с указанием метода ее получения и потребителей (точек потребле-
ния, температуры воды), системам очистки (CIP — Clean-in-Place)
и стерилизации на месте (SIP — Steam-iO-Ploce), резервуарам для при-
готовления 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 профес-
сии (выполняемой операции), численность работающих (мужчины
и женщины отдельно), характер занятости (постоянно, периодически)
и требования к квалификации. Учитывается потребность в выпол-
нении работ по техническому обслуживанию, в контроле чистых
помещений и пр.
Контроль параметров
Указывается периодичность уборки (очистки, дезинфекции,
стерилизации) чистых помещений и чистых зон. Для каждого поме-
щения (зоны) или для группы помещений с одинаковым классом
чистоты даются требования по контролю (мониторингу) основных
параметров (концентрация частиц, перепад давления, температура,
влажность, скорость однонаправленного потока воздуха, целостность
финишных фильтров, концентрация микроорганизмов и пр.) с ука-
занием периодичности контроля (глава 8).
Аттестация
Приводятся требования к аттестации чистых помещений (главы
8 и 9), критических процессов и оборудования, влияющих на ка-
чество 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 монтажу
Проводится анализ или обследование существующих конструк-
ций, дается оценка необходимости усиления здания или отдельных
элементов каркаса здания (плиты перекрытия, колонны, ригели,
фундаменты и пр.), приводится перечень основных общестрои-
тельных работ.
Приводится краткое описание планировочных решений (размеще-
ние производственных и хозяйственно-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 шириной 12-15 м крайне плохо приспособлены для
размещения чистых производств.
Конструкции чистых помещений
Приводятся основные решения или требования к стеновым конст-
рукциям, потолкам, полам, окнам (в том числе в наружных стенах),
дверям, передаточным камерам, а также системам связи, контроля
доступа в чистые помещения и пр. Подробно требования к конструк-
циям 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 решений
являются: классы чистых помещений и требования к зонам с одно-
направленным потоком воздуха; перепады давления между различ-
172
Глава 6
ними помещениями; наличие вредных веществ и их характеристики
(тип, концентрация и пр.); численность персонала; тепловыделения
оборудования; наличие местных вытяжек и технологических проемов;
параметры наружного 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 кондициониро-
вания воздуха с указанием расхода воздуха в каждом помещении,
кратности воздухообмена, возможности применения рециркуляции
и определены требования к кондиционерам, фильтрам, вытяжным
установкам и пр. Указываются 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 их
обезвреживания и утилизации (в самом производстве, на близлежа-
щих очистных сооружениях или указывается необходимость строи-
тельства новых очистных сооружений) и дает исходные данные для
разработки раздела проекта "Охрана окружающей среды"-
Требования безопасности
Определяются основные требования и мероприятия по обеспе-
чению взрывопожаробезопасности и другие вопросы техники безо-
пасности, 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 чис-
тоты помещений, чистых зон и принципов защиты продукта, персо-
нала 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 су-
ществующих зданиях).
Основой построения планировочных решений чистых помеще-
ний является технология. Это может быть технология производства
микросхем, готовых лекарственных средств, проведения хирургичес-
ких 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 раз-
личных 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 однонаправ-
ленным 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 поме-
щение делается "под заказ". Особенно ярко это проявляется при
реконструкции, переоборудовании или перепланировке сущест-
вующих зданий и помещений.
Основа планировочных решений чистых помещений закладыва-
ется 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 разме-
ром серии продукции;
•	Последовательностью и характером технологических операций,
включая переработку сырья, промежуточной продукции, под-
готовку первичной упаковки и упаковку готовой продукции;
•	Наименованием и характеристиками оборудования;
•	Численностью персонала;
174
Глава 6
•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 производ-
ства 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 докумен-
тов (например, Правил GMP), берутся из технологических процес-
сов (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 оборудова-
ния, производительность и технические характеристики которого
должны соответствовать технологическому процессу. Основные характе-
ристики оборудования могут быть сведены в таблицу 6.1. Важно, чтобы
масса и габариты оборудования (сборочных узлов) позволяли доста-
вить 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
Обозначе- ние обору- дования по плану	Наименование технологической операции	Наименование оборудования (тип масса, габариты, мощность)	Подводи- мые среды	Класс чистоты помеще- ния
...	...	...	...	
Типы, производительность и количество различных единиц
оборудования должны быть взаимоувязаны (от подготовки 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
*) Внутрипроизводственный контроль
Рис. 6.1 Укрупненная блок-схема асептического производства
жидких препаратов (наполнение во флаконы)
176	Глава ф
Временная диаграмма наглядно показывает связь между техноло-
гическим процессом, его мощностью, требуемыми затратами времени,
сменностью производства. По ней может быть прослежена опасность
перекрестных загрязнений.
Технологическая блок-схема и данные об оборудовании позво-
ляют перейти к построению планировочных решений. Можно выделить
следующие наиболее часто встречающиеся виды чистых помещений:
1)	Основные производственные помещения и зоны:
—	чистые зоны, в которых выполняются критические операции;
—	чистые производственные помещения;
—	комнаты переодевания;
—	воздушные шлюзы;
—	передаточные камеры (пассивные — без обдува воздухом, актив-
ные — с обдувом чистым воздухом).
2)	Вспомогательные чистые помещения:
—	стерилизационные;
—	лаборатории (внутрипроизводственного контроля, микробио-
логические и пр.);
—	прачечные;
—	коридоры.
3)	Технические помещения и зоны:
—	зоны обслуживания оборудования, рабочие части которого
выходят в чистые помещения;
—	вентиляционные камеры, где располагается оборудование
вентиляции и кондиционирования воздуха;
—	помещения приготовления воды заданного типа^х
—	помещения, где размещаются компрессоры, вакуумные на-
сосы и другое оборудование приготовления технологических
сред и энергоносителей.
4)	Санитарно-гигиенические и бытовые помещения, в т.ч. комнаты
отдыха, туалеты, душевые, гардероб уличной одежды и пр.
Основные принципы построения чистых помещений и требования
к ним приведены в главе 2, руководствуясь которыми, зная класс).’
чистоты помещений и исходя из технологии производства разраба
тывается планировочное решение чистых помещений. При этом на
планировку полезно нанести маршруты технологических потоков".
—	персонала,
-	сырья,
—	упаковочных материалов,
—	промежуточной продукции,
—	готовой продукции.
При необходимости могут наноситься маршруты движения при
утилизации отходов, проведении технического обслуживания и ре-
монта в аварийных ситуациях и пр.
Проектирование и монтаж чистых помещений
177
Пример планировочных решений чистых помещений произ-
водства 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).
Рис. 6.2 Пример планировочных решений чистых помещений асеп-
тического производства
Таблица 6.2
Пример экспликации чистых помещений
№ поме- ще- ния	Наименование помещения	Пло- щадь, м2	Вы- сота, м	Объем, м3	Класс чистоты (тип зоны по GMP) с ука- занием состоя- ния чистого помещения	Пере- пад давле- ния, Па	Катего- рия взрыве - пожаро- опас- ности
...	...	...	...	...	...	• ••	...
178
Глава 6
Рис 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 клю-
чевую 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 пред-
ставить 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 вспомога-
тельными зонами;
•	требуемой скорости воздушного потока в зонах с однонаправ-
ленным потоком воздуха (в случае, если он решается за счет
системы вентиляции, а не при помощи автономных установок);
Проектирование и монтаж чистых помещений
179
Рис. 6.4 Последовательность разработки проектных решений по
вентиляции и кондиционированию
180
Глава 6
•	времени восстановления класса чистоты после внесения загряз-
нений в чистое помещение;
•	параметров микроклимата (температуры и относительной
влажности воздуха, скорости движения воздуха);
•	требуемого объема наружного воздуха по санитарно-гигиени-
ческим 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 воздухооб-
мена, скорости потока воздуха и пр.
6.4.2 Структура систем вентиляции и кондиционирования
В системе вентиляции и кондиционирования участвует несколь-
ко типов потоков воздуха:
—	вытяжной — воздух, выходящий из помещения через систему
принудительной вентиляции. Часть вытяжного воздуха (LB)
может удаляться в атмосферу (в т.ч. местными вытяжками),
часть поступать в рециркуляцию;
—	наружный — атмосферный воздух, забираемый системой вен-
тиляции и кондиционирования для подачи в обслуживаемое
помещение, Lh;
—	приточный — воздух, подаваемый в помещение системой
вентиляции и кондиционирования, Ln;
—	рециркуляционный — воздух, подмешиваемый к наружному
и вновь направляемый в систему вентиляции, Lp;
—	удаляемый — воздух, уходящий в атмосферу из системы чис-
тых помещений, Ly.
Следует также учитывать утечки воздуха из помещений с повы-
шенным давлением (эксфильтрация воздуха, Ьэ) в помещение с по-
ниженным давлением (инфильтрация воздуха, Ьи).
Простейшей 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 по-
мещение 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
Рис. 6.5 Прямоточная система вентиляции и кондиционирования
L.-4-
L, = ХЧ
где i — номер помещения,
A L, — утечки воздуха из Z-го помещения за счет перепада давления,
к — число помещений (на рис. 6.5).
В определенной степени улучшить показатели этой системы поз-
воляет рекуперация тепла (рис. 6.6). За счет рекуперации достигается
экономия энергии на нагрев до 60%.
Рис. 6.6 Прямоточная система вентиляции и кондиционирования
с рекуперацией тепла
LH= Ln= ^Ln. =^LB. +^AL,.
L, = Щ
где i — 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, применяют-
ся 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 ре-
циркуляцией показан на рис. 6.7.
Рис. 6.7 Одноуровневая система вентиляции и кондиционирования
с рециркуляцией
Ln= Lh + Ln, = LB + Ly2 + д L,
Lb- > Ly2 — ^LBM. ,
Ly= L + L = L — L + L = LB — L + L
У У1 У? ® P У2	Bi P	BMj ’
Lp Lb _ L ,
где
LBM. — расход воздуха местной вытяжной установкой из /-го помещения;
LB. — расход воздуха, подаваемого в кондиционер из /-го помещения;
Л L — суммарные утечки воздуха за пределы чистых помещений.
В условиях холодной зимы или жаркого лета, а также при обслу-
живании чистых помещений несколькими кондиционерами приме-
няется 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 помещений
183
с. 6.8 Двухуровневая система вентиляции и кондиционирования
Широкое применение находят местные фильтровентиляционные
и рециркуляционные установки (рис. 6.9) для создания зон с однонап-
зленным потоком воздуха, например, в операционных и других
итических зонах.
с. 6.9 Система вентиляции и кондиционирования с местной
1иркуляцией воздуха
184
Глава 6
Приводимые схемы дают общий подход к проектированию сис-
тем вентиляции и кондиционирования, они не охватывают всего мно-
гообразия 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 рассчиты-
вается баланс воздухообмена, результаты которого оформляются в виде
таблицы (таблица 6.3) и наносятся на принципиальную схему венти-
ляции и кондиционирования воздуха (рис. 6.10).
Для регулирования баланса воздухообмена целесообразно уста-
навливать 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 поме-
щения. Нарушение этого условия ведет к невозможности обеспечения
требуемых перепадов давления, трудности открывания и закрывания
дверей и пр.
Для чистых помещений это играет особую роль, поскольку необ-
ходимо 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 выполняется 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 пе-
репадов давления;
2)	назначение чистых помещений (чистых зон): защита продукта
и процесса, защита персонала и окружающей среды;
3)	выделение вредных веществ;
4)	выделение тепла и влаги от оборудования;
5)	численность персонала;
6)	характеристика климата района строительства.
Таблица примера балансов воздухообмена
Таблица 6.3
№ пом.	Наименование помещения	Тип зоны по GMP (Класс чисто- ты)	Объем поме- щения м3	Пере- пад давле- ния, Па	Крат- ность возду- хооб- мена, ч-1	Приток					Вытяжка						
						Инфиль- трация		Принуди- тельный		Всего м3/ч	Эксфиль- трация		Местная		Обще об- менная		Всего м3/ч
						из пом. №	лс’/я	м3/ч	№№ сис- тем		в пом. №	м3/ч	м3/ч	№№ сис- тем	м3/ч	№№ сис- тем	
1	Лаборатория	D	50	20	20	-	-	1100	К-1	1100	2	100	-	-	1000	В-1	1100
2	Комната переодевания	K/D	15	10	20	1	100	300	К-1	400	ХОЛЛ	100	-	-	300	В-1	400
3	Участок наполнения	А/В	56	35	50	-	-	2800	К-1	2800	4	200	-	-	2600	В-1	2800
4	Комната переодевания	D/B	15	25	20	3	200	300	К-1	500	5	100	-	-	400	В-1	500
5	Материальный шлюз	K/D	10	15	20	4	100	200	К-1	300	6	100	-	-	200	В-1	300
6	Технический коридор	К	ПО	0	10	5	100	1100	К-1	1200	-	-	300	В-2	900	В-1	1200
...		...			...	...	...	...					...	...	...		
	Всего:							...		...					...		...
Проектирование и монтаж чистых помещений
Рис. 6. К) Пример принципиальной схемы вентиляции и ..кондиционирования воздуха
186	Глава 6
Проектирование и монтаж чистых помещений	187
6.4.4 Расчет приточного воздуха
Приточный воздух выполняет следующие функции:
•	подачу требуемого количества наружного воздуха;
•	обеспечение требуемого класса чистоты;
•	обеспечение требований по микробиологической чистоте воз-
духа 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 наибольшее значение закла-
дывается в проект.
Рассмотрим каждую из перечисленных функций.
Подача наружного воздуха
Расход наружного воздуха рассчитывается из необходимости:
•	выполнения санитарно-гигиенических норм;
•	компенсации удаляемого воздуха (как из отдельных поме-
щений за счет работы вытяжных установок, так и удаляемого
через систему кондиционирования);
•	компенсации утечек из-за разности давления в чистых помеще-
ниях 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 фильт-
рации воздуха и выбора фильтров соответствующих классов, заданием
скорости воздушного потока (для однонаправленного потока воздуха),
кратностью воздухообмена.
Кратность воздухообмена задает расход воздуха для чистых по-
мещений 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
.k no.ib iofiarue peKfiAfe/ifl'iii ’ii, стандартов и прав;-..
Примеры кратностей воздухообмена для чистых помещений при-
ведены в ГОСТ Р ИСО 14644-4 [1], стандарте Германии VDI 2083 [2],
Рекомендациях Института окружающей среды и технологии — IEST,
США [3J.
ГОСТ Р ИСО 14644-4
Приложение В этого стандарта содержит пример таблицы с пока-
зателями воздухообмена для микроэлектроники (таблица 6.4).
Таблица 6.4 дает пример расхода воздуха, подаваемого в чистое
помещение на 1 м3 площади в 1 ч при высоте помещения 3 м. Эти
данные можно пересчитать в кратность воздухообмена N, ч~].
Введем следующие обозначения:
L] — расход воздуха на 1 м2 площади помещения в 1 час по
таблице 6.4;
Lnp — расход приточного воздуха
S — площадь помещения, м2-,
V — объем помещения, лГ",
L = Ц х S,
N= Lijp/V— (Ц х S)/V
Если L(= 120 м3/(м2 • ч), S= 20 м2, \= 60 м3 и высота помещения
3 м, то кратность воздухообмена составит 40 ч~’.
Стандарт УШ 2083
Стандарт VDI 2083, часть 2 [2J рекомендует кратности воздухо-
обмена для чистых помещений, контролируемых по концентрации
частиц в воздухе, для микроэлектронной, фармацевтической, при-
боростроительной и других отраслей промышленности (таблица 6.5 •
Этот стандарт также приводит кратности воздухообмена при контро-
ле воздуха по микробным загрязнениям (таблица 6.6).
Проектирование и монтаж чистых помещений
189
Таблица 6.4
Пример показателей воздухообмена для микроэлектроники
(ГОСТ Р ИСО 14644-4)
Класс чис- тоты по- мещения в эксплуа- тируемом состоя- нии а)	Тип потока воздухаь)	Средняя скорость потока воздуха0), м/с	Расход подаваемого воздуха41), м3, на 1 м2 площади помещения в 1 ч	Примеры применения
2 ИСО	О	0,3-0,5	Не приме- няется	Фотолитография и другие критические зоны е)
3 ИСО	О	0,3-0,5	То же	Рабочие зоны
4 ИСО	О	0,3-0,5	»	Рабочие зоны. Производство масок с нес- колькими подложками, производство компактных дисков, зоны обслуживания и вспомогательные зоны
5 ИСО	о (Н, С)*	0,2-0,5	Не приме- няется	Рабочие зоны. Производство масок с нес- колькими подложками, производство компактных дисков, зоны обслуживания и вспомогательные зоны
6 ИСО	Н или СО	Не приме- няется	70-160	Зоны обслуживания, вспомогательные зоны
7 ИСО	Н или С	То же	30-70	Зоны обслуживания, вспомогательные зоны, обработка поверхностей
8 ИСО	Н или С	»	10-20	Зоны обслуживания, вспо- могательные зоны
а)	Состояние чистого помещения должно быть заранее определено и согла- совано. ь)	Обозначения потоков воздуха: О — однонаправленный, Н — неодно- направленный, С — смешанный. с)	Однонаправленный поток воздуха в чистом помещении обычно задается средней скоростью потока. Требования к скорости однонаправленного потока зависят от температуры, конфигурации контролируемого пространства, защи- щаемых объектов и пр. Значения скорости потока воздуха могут задаваться непо- средственно после фильтров или в других точках. d)	Неоднонаправленный и смешанный потоки характеризуются кратностью воздухообмена в час. с) 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’)	Тип потока воздуха	Скорость потока воздуха2), м/с	Кратность воздухо- обмена3), ч1	Соотноше- ние капи- тальных затрат”)
1 ИСО	О	0,2 - 0,5	-	> 10
2 ИСО	О	0,2 - 0,5	-	8 - 10
3 ИСО	г	О	0,2 - 0,5	-	5-8
4 ИСО	о	0,2 - 0,5	-	4-6
5 ИСО	о	0,1 - 0,3	-	2-4
	№	-	50 - 150	2-4
6 ИСО	н	-	30-60	1 - 2
7 ИСО	н	-	20-40	1
8 ИСО	н	-	< 20	0,5
О — однонаправленный, Н — неоднонаправленный поток воздуха.
1)	Предусматривается отделение защищаемого объекта от источ-
ника загрязнений с помощью потока воздуха;
2)	Отклонения локальной скорости воздуха от среднего значения
не должны превышать ±20% с учетом влияния геометрических
факторов и источников тепла;
3)	Относится к помещениям высотой 3 м;
Классы чистоты по стандарту VDI 2083 приведены к класси-
фикации по ИСО 14644-1 (ред. книги);
**) Величина капитальных затрат приведена в предположении,
что стоимость 1 м2 чистого помещения класса 7 ИСО равна 1.
В Правилах GMP ЕС, действовавших до 1997 г., существовала
рекомендация поддерживать кратность воздухообмена в зонах С и Д
равную 20 ч1. Это норма была заимствована из старого стандарта США
209 В. С 1997 г. она в Правилах GMP ЕС отменена, поскольку сов-
ременная техника чистых помещений позволяет обеспечить такой
уровень чистоты при меньших кратностях, определить которые _
задача проектировщика.
По нашему мнению, прямое следование рекомендациям стан-
дартов, в т.ч. [3], может привести к неэффективным решениям, чрез-
мерным, капитальным затратам и расходу электроэнергии. При
проектировании нужно учитывать реальное выделение 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, \/м3	Вид потока воз- духа	Скорость потока воздуха, м/с	Крат- ность воздухо- обмена1), ч1	Область применения	Соотно- шение капи- тальных затрат4’
< 10	О	0,3 - 0,52>	-	Нахождение больных в стерильных уело- виях; высокоасепти- ческие операционные	> 3
< 50	№	-	30-50		> 1,5
< 200	Н	-	10-20	Асептические и септические операционные	1
<500	Н		3-10	Палаты интенсивной терапии и другие специальные поме- щения больниц	> 0,9
КОЕ — число колониеобразующих единиц, определяемое с по-
мощью щелевого пробоотборника.
О — однонаправленный, Н — неоднонаправленный поток воздуха.
п Относится к помещениям высотой 3 м\
2) Отклонения локальной скорости воздуха от среднего значения
зе должны превышать ±20% с учетом влияния геометрических
факторов и источников тепла;
3) Предусматривается отделение защищаемого объекта от источ-
зика загрязнений с помощью потока воздуха;
4> Величина капитальных затрат приведена в предположении,
зто стоимость 1 м2 асептических и септических операционных равна 1.
По опыту авторов удается надежно поддерживать чистоту класса
> ИСО в оснащенном состоянии при кратности воздухообмена 40-50 ч’.
Для эксплуатируемого состояния вообще трудно давать универсаль-
зые рекомендации, поскольку численность персонала сильно влияет
за чистоту помещения.
Следует иметь в виду, что рекомендации стандартов не учитывают
епловыделений оборудования, численности персонала, работы
1ытяжных установок и пр., которые могут оказать решающее влия-
зие 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, м3/с,
q — объем воздуха, проникающего в помещение из-за негерме-
тичности (инфильтрация воздуха), м3/с,
V	— объем помещения, м3,
х	— доля рециркуляционного воздуха,
С — концентрация частиц в воздухе помещения, частиц/м3,
Си — концентрация частиц в воздухе в установившемся режиме,
частиц/м3,
Со — концентрация частиц в воздухе в начальный момент.
частиц/м3,
С1 — концентрация частиц в воздухе, поступающем за счет
инфильтрации, частиц/м3,
Снар — концентрация частиц в наружном воздухе, частиц/м3,
t	— время, с
ПНар	— эффективность фильтрации наружного воздуха,
Пр	— 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,
кр к2 — константы.
Кратность воздухообмена равна NKp = Q / VnoM.
Причинами появления частиц в помещении являются:
Причина
наружный воздух
рециркуляционный воздух
инфильтрация воздуха
выделение частиц внутри помещения
Привносимое число частиц
(1-х) х (1-п ) х Q х С
х х (1-q ) xQxrxC
qxC,
S
Проектирование и монтаж чистых помещений
193
Из помещения частицы удаляются вытяжным воздухом:
(Q+q) х е х С
Разница между числом частиц, которые удаляются из помеще-
ния и появляются в нем в течение определенного времени, приводит
к изменению концентрации частиц в помещении.
Концентрация частиц в чистом помещении в момент времени t
определяется как
с = [Со- (S/k,) - (k/k,)] х e-^-^+S/k, + k2/k1,
где
k, =exQx [1 + q/Q - x(l-rip)];
Ц =(l-x) X (1-Лнар) X Q X C ap + qCj
Уравнение (1) состоит из двух частей:
—	переменной:
Cvar = [Со- (S/k,) - (Ц/k,)] X e-^.o/v
—	и постоянной:
С = S/k. + k,/k.,
т.е.
c = c + c ,
var const
(1)
(2)
Переменная часть характеризует переходный процесс, когда
шстое помещение достигает требуемого класса чистоты после вне-
:ения загрязнений или перехода из эксплуатируемого состояния
s оснащенное. Чем больше кратность воздухообмена, тем меньше
щительность этого переходного
щоцесса, называемого временем
юсстановления Тв.
Как правило, величина Тв не
юлжна превышать 15-20 мин. Это
>значает, что по истечении этого
(ремени чистое помещение будет
•аботать в стационарном режиме,
’.е. величина Cvar должна быть
щенебрежимо малой.
При проектировании полезно
троить графики зависимости
ониентрации частиц от времени
рис. 6.11), которые наглядно по-
дзывают динамику переходного
'ежима и стабилизацию работы
истого помещения.
Рис. 6.11 Зависимость концент-
рации частиц от времени после
пуска чистого помещения
194 Глава? 6
Значение концентрации частиц в стационарном режиме опреде-
ляет класс чистого помещения.
При проектировании решается обратная задача: по заданной кон-
центрации частиц (классу чистоты) определяется необходимый объем
приточного воздуха и кратность воздухообмена (рис. 6.12).
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 оценки кратности воздухообмена
Самый простой подход к оценке требуемого расхода приточно< о
воздуха без учета инфильтрации и других элементов формулы (1)
состоит в использовании формулы (3).
С = (Е х 60)/ L частиц/м3,	(3)
где
С — средняя концентрация частиц в воздухе (частиц/м3),
Е — суммарная эмиссия частиц в чистом помещении (напри-
мер, 5х106 частиц с размерами > 0,5 мкм/мин),
60 — число минут в часе;
L — расход приточного воздуха, м3/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 микроорга-
низмов от людей и оборудования. Если выделение микроорганизмов
оборудованием и поступление их извне мало, то число микроорга-
низмов п в 1 м3 воздуха приблизительно равно:
п х К х 60
П= --------2----,	(4)
VnoMXNKp
где
пэ — число КОЕ/мин, выделяемых человеком
{КОЕ —колониеобразующие единицы)
Кп — численность персонала в помещении,
60	— число минут в часе,
Улпм — объем помещения, м3,
NKp — кратность воздухообмена, ч' (крат/ч)
Соответственно кратность воздухообмена может быть получена как:
где пнорм — предельно допустимое значение концентрации мик-
роорганизмов, КОЕ/м3.
Эти методы могут использоваться для ориентировочной опенки
кратности воздухообмена. В проект следует закладывать данные
с достаточным запасом.
В зависимости от типа одежды и характера движения персонала
пэ колеблется от десятков до тысяч КОЕ/мин. Например, для чистого
помещения класса 8 ИСО, в соответствующем комплекте одежды
и неподвижном персонале пэ можно принять равным 1000 КОЕ/мин.
Если VHOM = 60 м3, Кп = 2 и пнорм = 200 КОЕ/м3, то кратность воздухо-
обмена по формуле (5) будет равна 10 ч'. При движении выделение
частиц резко возрастает. Данные о выделении частиц для разных
типов одежды приведены в главе 12 (Б. Рейнмюллер и Б. Люнгквист).
Требуемый объем наружного воздуха для обеспечения нормаль-
ных гигиенических условий определен нормативными документами.
196
Глава 6
Удаление избытков теплоты и влаги
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 нор-
мальной работы персонала в чистых помещениях.
Кроме того, отдельные технологические процессы (например,
фотолитография в производстве микросхем) предъявляют жесткие
требования к температуре и влажности.
Компенсация работы вытяжных установок
Содержащиеся в воздухе вредные вещества удаляются из помеще-
ний с помощью вытяжных установок (шкафов) с целью выполнения
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 требования к скорости
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/ч
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,
Компенсация утечек
Перепад давления между различными помещениями вызывает
эксфильтрацию (утечку) воздуха из помещения через щели в притворах
дверей и разного рода неплотности. Величина утечки должна быть
рассчитана для каждого помещения и учтена в балансе воздухообмена.
Утечка воздуха должна быть компенсирована равным количеством
наружного воздуха в подаваемом приточном воздухе. В балансе возду-
хообмена должна учитываться и инфильтрация воздуха, т.е. поступле-
ние воздуха из соседних помещений.
Количество воздуха, проходящего через дверную щель (м/час),
определяется как [5]:
Ц = F,x Ц х л/ДР х 3600,	(6)
Проектирование и монтаж чистых помещений
197
где:
F	— площадь щели в м2\
££=0,85 — коэффициент местного сопротивления дверных щелей;
АР	— перепад давления, Пег,
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 ка-
честве проектного значения для системы вентиляции и кондициони-
рования берется наибольшее значение. Для низких классов чистоты
(8-7 ИСО) во многих случаях определяющим являются не требо-
вания к классу чистоты, а требования удаления избытков теплоты,
вредных веществ и пр.
Расчет мощности 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 наихуд-
ших условий, что необходимо учитывать при подборе вентиляторов.
Требования к материалам воздуховодов
Воздуховоды должны быть выполнены из коррозионно стойких
и не отслаивающихся материалов. Самым распространенным мате-
риалом для воздуховодов является сталь с горячим цинкованием.
Материал воздуховодов, идущих от вытяжных установок,
должен быть стойким к воздействию веществ, содержащихся в вы-
тяжном 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, ч1 (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 комфортных условий, т.е. поддержание темпера-
туры, 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 обеспече-
ния комфорта, предъявляются противоречивые условия:
•	не допускается потоотделение, приводящее к загрязнению
окружающей среды;
•	нужен устойчивый комфортный микроклимат, обеспечиваю-
щий основу для точной и аккуратной работы, которая, как
правило, необходима в чистых помещениях;
•	персонал носит специальную одежду, предохраняющую окру-
жающую среду от выделений человека и в то же время затруд-
няющую отвод тепла от человека;
•	исходя из требований технологии, может потребоваться работа
человека при повышенной скорости окружающего воздуха
(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 тем-
пературе 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 следующие понятия:
а)	показатель метаболизма;
б)	тепловое сопротивление одежды;
в)	температура воздуха;
г)	скорость воздуха;
д)	индекс PMV(среднее прогнозируемое значение удовлетворен-
ности тепловыми условиями).
Проектирование и монтаж чистых помещений
199
Показатель метаболизма
Этот показатель характеризует выделение энергии с поверхности
тела человека и выражается в Вт/м2 или специальных единицах —
мет, 1 мет = 58,2 Вт/м2. Показатели метаболизма для различных ви-
дов 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	Показатели метаболизма	
	Вт/м2	Мет
Спокойная поза полулежа, сон	46	0,8
Спокойная поза сидя, отдых	58	1,0
Работа в положении сидя (офис, дом, школа, лаборатория)	70	1,2
Легкая работа стоя (магазин, лаборато- рия, легкая работа на производстве)	93	1,6
Работа средней тяжести стоя (помощ- ник продавца, домашняя работа, работа с механизмами)	116	2,0
Ходьба со скоростью:		
• 2 км/ч	ПО	1,9
• 3 км/ч	140	2,4
• 4 км/ч	165	2,8
• 5 км/ч	200	3,4
Тепловое сопротивление одежды
Для оценки этого показателя служит коэффициент теплового
сопротивления, который выражается в специальных единицах — clo,
1 clo = 0,155 м2 • °С/Вт. Значения коэффициента теплового сопротив-
ления для различных элементов одежды приведены в таблице 6.8.
Суммируя значения коэффициентов теплового сопротивления
отдельных элементов одежды, можно получить коэффициент тепло-
вого сопротивления комплекта одежды в целом.
Стандарт VDI 2083, часть 5, [7] рекомендует следующие значе-
ния теплового сопротивления одежды при различных температурах
воздуха:
Температура	Коэффициент теплового сопротивления
от 18 °C до 20 °C
от 20 °C до 22 °C
от 22 °C до 24 °C
1,8 clo
1,6 clo
1,4 clo
200
Глава 6
Таблица 6.8
Коэффициенты теплового сопротивления
для отдельных элементов одежды
Элемент одежды	Коэффициент теплового сопротивления, do
Нижнее белье: — трусики	0,03
— трусы удлиненные	0,10
— майка	0,04
— рубашка с короткими рукавами	0,09
— рубашка с длинными рукавами	0,12
Рубашки — блузки:	.1
— с короткими рукавами	0,15
— легкие, с длинными рукавами	0,20
— обычные, с длинными рукавами	0,25
— фланелевые, с длинными рукавами	0,30
— легкая блузка с длинными рукавами	0,15
Брюки	0,23-0,32
Платья — юбки:	
— легкие юбки (летние)	0,15
— плотные юбки (зимние)	0,25
— легкое платье с короткими рукавами	0,20
— зимнее платье с длинными рукавами	0,40
Свитеры:	
— облегченный	0,20
— средней плотности	0,28
— плотный	0,35
Куртки и халаты:	
— легкая (летняя) куртка	0,25
— куртка	0,35
— халат	0,30
Утепленная одежда: — теплый спортивный костюм	0,70-0,90
— теплый комбинезон	0,90
— брюки	0,35
— куртка	0,40
— жилет	0,20
— пальто	0,60
— длинная куртка	0,55
Прочее: — носки	0,02
— толстые, короткие носки	0,05
— толстые, длинные носки	0,10
— нейлоновые чулки	0,03
— туфли на тонкой подошве	0,02
— туфли на толстой подошве	0,04
— ботинки	0,10	j
— перчатки	0,05
— головной убор	0,20
Комбинезон для чистых помещений	0,40-0,60
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 вида деятельности и комп-
лекта одежды в зависимости от температуры, температуры излуче-
ния, средней скорости движения воздуха и парциального давления
паров воды.
Индекс PMV характеризует тепловой баланс тела человека. Если
количество теплоты, производимой внутри тела, равно потерям
тепла в окружающую среду, то тепловой баланс соблюдается. В уме-
ренной окружающей среде терморегулирующая система человека
стремится автоматически приспособить температуру кожи и выделе-
ние пота, чтобы поддержать тепловой баланс. Для чистых помещений
рекомендуется выбирать индекс PMVв пределах: -0,5 < PMV < +0,5.
В таблице 6.9 приведены значения индекса PMV при относитель-
ной влажности 50% и показателе метаболизма 1,2 мет для различных
значений теплового сопротивления одежды, clo, 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 пото-
ком (0,2-0,3 м/с) при тепловом сопротивлении одежды (clo= 1,0),
то для комфортных условий требуется температура 22-24 °C (заштри-
хованная 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 °C (скорость потока воздуха
от 0,3 до 0,5 м/с). При температуре ниже 18 °C и выше 22 °C 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), ком-
фортным условиям соответствует температура 22 °C.
202
Гла^Тв
Таблица 6. 9
Индексы PMV, характерные для условий чистых помещений
Одежда		Темпе- ратура в рабо- чей зоне, °C	Индексы PMV при скорость воздушного потока, м/с							
clo	м2 • °C /Вт		<0,10	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,50	1,00
1,00	0,155	16 18 20 22 24 26 28 30	-1,18	-1,18	-1,31	-1,43	-1,59	-1,72	-1,82	-2д2
			-0,75	-0,75	-0,88	-0,98	-1,13	-1,24	-1,33	-1,59
			-0,32	-0,33	-0,45	-0,54	-0,67	-0,76	-0,8	-М1
			0,13	0,10	0,00	-0.0	-0.1	-0,26	-0,32	-о,
			0,58	0,54	0,46	0,4		0,24	0,19	а
			1,03	0,98	0,91	0,86	0,79	0,74	0,70	0,38
			1,47	1,42	1,37	1,34	1,28	1,24	1,21	F,1
			1,91	1,86	1,83	1,81	1,78	1,75	1,73	1,67
	0,233	К 14 16 18 20 22 24 26	-1,09	-1,09	-1,19	-1,27	-1,39	-1,48	-1,55	-V
			-0,75	-0,75	-0,85	-0,93	-1,03	-1,11	-1,17	-1,3'
			-0,41	-0,42	-0,51	-0,58	-0,67	-0,74	-0,79	-одя
			-0,06	-0,09	-0,17	-0,22	-0,3	-6.3	-0.4	-0,56
			0,28	0,25	0,18	0,13			-0.0	-0,16
			0,63	0,60	0,54	0,50	0,4	0.3	0.3,	0,25
			0,99	0,95	0,91	0,87	0,82	0,78	0,76	0,67
			1,35	1,31	1,27	1,24	1,20	1,18	1,15	1,08
Невнимание к этим факторам на стадии проектирования при-
водит к труднопоправимым последствиям. Встречаются чистые
помещения, где не удается снизить температуру ниже 28 °C. При работе
в комбинезоне в условиях такой температуры в бахилы стекает пот.
Бывает и другая крайность: температура около 18 °C в однонаправлен-
ном потоке воздуха в операционной. Работать при такой температуре
в хирургическом комплекте одежды под однонаправленным потоком
воздуха нельзя без риска для здоровья, не говоря о больном, который
испытывает местное переохлаждение в зоне открытой раны.
6.6 Параметры окружающей среды в чистых помещениях
Температура и влажность
Порядок определения требований к температуре воздуха с уче-
том скорости движения воздуха, типа одежды и характера работы дай
в п. 6.5. Могут быть заданы специальные требования к температуре
при условии кр гковпеменного пребывания персонала в помещении
Проектирование и монтаж чистых помещений 203
(например, помещения созревания сыров в пищевой промышлен-
ности, 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 спе-
циальные 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 обеспе-
чения точности ±2% необходимы прецизионные системы с цифро-
вым управлением увлажнителями и подогревателями воздуха. При более
высоких требованиях к точности используются предварительные
установки кондиционирования в комплексе с системами преци-
зионного управления.
Шум
Основными источниками шума в чистых помещениях являются
кондиционеры, вытяжные установки, клапаны и заслонки, а также
технологическое и вспомогательное оборудование (насосы, компрес-
соры и пр.).
Ограничение на уровень звукового давления обусловлено усло-
виями комфорта и безопасности персонала. В чистых помещениях,
где, как правило, выполняются точные и ответственные работы,
требующие высокого внимания, это ограничение носит и техноло-
гический 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 д£(А) — стандартное значение;
•	55 д£(А) — повышенные требования;
•	45 д£(А) — особые требования.
204
Главам
Для борьбы с шумом используются шумоглушители, типы и числ
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, пе|
сонал, срок службы оборудования. В некоторых случаях, наприме
для операций фотолитографии в производстве микроэлектронни
схем, она является критическим фактором, определяющим возмол
ность выполнения технологического процесса.	I
Для борьбы с вибрацией используются вентиляторы с высоки
качеством балансировки, виброгасящие устройства, размещен!
чистых помещений на виброзащитных платформах и пр.	1
Освещение	з
В чистых помещениях должна быть достаточная и равномерна
освещенность, обеспечивающая удобство работы и предотвращай
щая утомление зрения.
Согласно рекомендациям IES-RP-CC012.1, США, [3], типов»
значения освещенности в чистых помещениях составляют 770-880 лкя
(70-80 foot-candles) на высоте рабочего места.
Для некоторых процессов (фотолитография в микроэлектронике!
важную роль играет цвет (длина волны) светового потока.	|
Система освещения должна быть выполнена так, чтобы не был|
бликов.	I
Статическое электричество	1
В чистых помещениях могут наводиться электрические зарядьй
вызываемые различными факторами:	|
•	трением одежды и обуви человека;	|
•	движением воздуха;	j
•	силовыми и информационными сетями;	;
•	люминесцентными светильниками, которые являются генера-
торами импульсов с радиочастотами;
•	коммутацией электрических цепей.	7
Для борьбы со статическим электричеством используются анти-
статические и электропроводные материалы с соответствующим
заземлением конструкций и оборудования, экранирование источ-
ников 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 поддер-
живать в заданных пределах:
•	температуру и влажность воздуха;
•	расход воздуха;
•	перепады давления между помещениями;
•скорость однонаправленного потока воздуха (при необхо-
димости),
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 под-
держивается определенный уровень, но не регулируются параметры
микроклимата.
Переход из режима б) в режим а) требует 15-20 мин. Целесооб-
разно 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 автомати-
зации управления системой вентиляции и кондиционирования.
Следует предусматривать резервирование (холодное или горячее)
в системах вентиляции и кондиционирования. Это может быть
установка резервных кондиционеров, резервирование электродви-
гателей и вентиляторов. Чистые помещения должны быть укомплек-
тованы достаточным набором запасных частей (электродвигатели,
фильтры и пр.).
При резервировании целых кондиционеров может быть приме-
нена схема "горячего" резерва. Например, систему чистых помещений
обслуживают два одинаковых кондиционера, каждый из которых
в нормальном режиме обеспечивает расход воздуха 0,6L, где L — об-
щий расход приточного воздуха. При отказе одного из кондиционе-
ров второй кондиционер обеспечивает расход воздуха 0,8L.
Если система вентиляции имеет достаточный резерв по произ-
водительности, то при расходе воздуха на уровне 0,8L будут обес-
печиваться параметры чистого помещения (концентрация частиц,
перепады давления не ниже уровня действия).
Схемой автоматизации системы К1 предусматривается:
регулирование температуры и относительной влажности воздуха летом и зимой;
регулирование и контроль перепала давления в помещении (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. 6.13 Принципиальная схема автоматизации управления 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 отли-
чается от любого другого тем, что его назначением является под-
держание заданного, искусственно создаваемого уровня чистоты,
превышающего чистоту окружающей среды. Эта окружающая среда:
люди, материалы, оборудование, внешний воздух и пр., с неиз-
бежной 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 мон-
тажу 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 прово-
дится проверка качества монтажа. Особую роль играет технологи-
ческая дисциплина персонала, его способность выполнять специфи-
ческие требования при работе в чистых помещениях.
Эти факторы определяют специфику строительства чистых
помещений.
Готовность площадки к монтажу
Важную роль при строительстве чистых помещений играет под-
готовительный 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 монтаж-
ной 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;
•	достаточное освещение по временной схеме;
•	отопление всего объекта;
•	периодическая уборка помещений, в которых 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 конди-
ционирования, электрики, связисты, сантехники и представители
других специальностей. Обычно эти работы выполняются различными
специализированными организациями. Необходимо четко координи-
ровать их работу и взаимодействие.
Нужно помнить, что к монтажу чистых помещений можно при-
ступать 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 харак-
тер и исправлять дефекты в дальнейшем будет крайне сложно.
Монтажная документация
Наиболее ярко специфика чистых помещений проявляется при
монтаже панелей заводского изготовления. Здесь и далее рассматри-
ваются чистые помещения, собираемые из таких панелей. В качестве
базовой конструкции в книге для иллюстрации использованы конст-
руктивные 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 пол-
ную 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.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
— Электророзетка
□	—Эле ктров ы кл ючател ь
- Сигнализация дверей
- Переговорное устройство
□	-	Электрофен
•==•	-	Лампа УФО
$	—	Датчик перепада давления
- Доводчик дверной
- Указатель "Аварийный выход”
§	- Вентиляционная решетка
®	— Номер панели
Монтажный проем
- Световой указатель "Осторожно УФО облучение”
°	- Считыватель системы доступа
X	- Кнопки системы доступа
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 обору-
дования 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
Глава 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 поме-
щений на полу монтажной площадки в соответствии с проектом.
Разметка, после проверки соответствия проектной документации,
переносится на потолок с помощью лазерного уровня и цветной
шнурки (специального строительного приспособления для нане-
сения 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 конструк-
ций заводского изготовления примерно одинаков для различных
технических решений.
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 направляющих. 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 соеди-
нительными деталями. Затем готовая конструкция каркаса подвеши-
вается на шпильки (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 креп-
ление радиусного профиля и профилей, предназначенных для соп-
ряжения 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 воздухораспре-
делителей (справа) и светильников
(фрагмент слева)
Одновременно к опорным
балкам крепятся фиксирующие
элементы, которые будут пре-
пятствовать смешению стено-
вых панелей с опорных балок.
Тяжелые элементы, которые
устанавливаются в потолочный
каркас (например, ламинар-
ные 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 сте-
новых и потолочных панелей, воздухораспределителей и светиль-
ников (рис. 6.18).
Перед монтажом стеновых панелей выполняется необходимая
подготовка:
•	с помощью специального шаблона намечаются и сверлятся
отверстия под замковые ключи, которыми панели будут стяги-
ваться между собой;
•	по периметру панелей срезается защитная пленка, чтобы не
создавались препятствия при последующей герметизации
стыков панелей;
•	к панелям крепятся заземляющие провода для отвода статичес-
кого электричества (в дальнейшем панели соединяются в еди-
ную 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 сте-
нах и в потолке. Параллельно может выполняться укладка электри-
ческих сетей и установка приборов в посадочные места.
Возможна облицовка капитальных стен и перегородок легкими
одинарными панелями из листового материала, монтируемыми кетене
по каркасу или при помощи закладных деталей.
Проектирование и монтаж чистых помещений
213
Рис. 6.20 Подготовка отверстий
под вентиляционные решетки
Рис 6.19 Монтаж стеновой
панели с проводом заземления
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 выполнении 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 приме-
няются как наливные, так и виниловые (линолеумные) покрытия
для пола. Перед укладкой виниловых покрытий на подготовленное
основание наносится слой праймера, который заливает микротре-
щины и является основой для нанесения клеевого состава. По нему
наклеивается медная фольга для отвода статическою электричества
(при необходимости).
Затем выполняется
укладка пола. Сопря-
жение пола и стеновой
панели может выпол-
няться как под пря-
мым углом, так и по
радиусу.
Монтаж НЕРА
фильтров ведется пос-
ле завершения всех
работ непосредственно
перед испытаниями
чистых помещений
в построенном состоя-
нии (рис. 6. 21).	Рис. 6.21 Установка НЕРА фильтра
214
Глава 6
На рис. 6.22 показаны фрагменты строительной площадки до
начала подготовительных работ и чистого помещения после завер-
шения монтажа.
Рис. 6.22 Фрагменты строительной площадки: а) до начала работ;
6) после завершения монтажа
Протокол чистоты
Чтобы обеспечить достижение заданного класса чистоты поме-
щений, их монтаж, согласно ГОСТ Р ИСО 14644-4, следует выпол-
нять в соответствии с протоколом чистоты.
В период строительства нужно уделять особое внимание поддер-
жанию 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 система-
тически собирать и удалять загрязнения, образующиеся при выпол-
нении строительных работ.
Детали, конструкции и материалы должны подаваться на пло-
щадку 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 посту-
пающего оборудования и материалов.
НЕРА фильтры устанавливаются только после завершения всех
работ, во время которых фильтры могут быть повреждены или заг-
рязнены. Как правило, НЕРА фильтры устанавливаются непосредствен-
но перед аттестацией построенного чистого помещения.
Основная идея протокола чистоты состоит в том, что нельзя
добиться высокого класса чистоты без соблюдения требований чис-
тоты 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 зави-
сят 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 общая 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 учи-
тывать специфику строительства и особенности строительной пло-
щадки. Например, при реконструкции зданий могут представить опас-
ность 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 (произ-
водство пластин, фотолитография и другие ответственные операции
при производстве микросхем) наряду с выполнением этих требо-
216
Глава 6
ваний следует предусмотреть последовательность повышения эффек-
тивности фильтрации воздуха, подаваемого в зону монтажа, т.е. обес-
печения заданного класса чистоты воздуха в самой зоне монтажа.
Этот класс повышается по мере приближения к завершению монтажа.
Схема протокола чистоты
Таблица 6.10
	Этап 1	Этап 2	Этап 3	Этап 4	Этап 5	Этап 6
	Обще- строительные работы	Монтаж воздуховодов, электрических сетей и пр.	Монтаж чистых помещений	Регулировка системы вентиляции	Аттестация чистого помещения	
					построенное	оснащенное
Цель	Подготовка площадки под монтаж чистых помещений и коммуникаций	Готовность к монтажу чистых помещений	Готовность чистых помещений к подаче воздуха	Готовность чистых помещений к аттестации	Аттестация в построенном состоянии	Аттестация в оснащенном состоянии
Состав работ	Строительство здания, его реконструкция или перепланировка	Выполнение работ, в т.ч. скрытых, по устройству воздуховодов, сетей и др. коммуникаций	Монтаж ограждающих конструкций, завершение монтажа системы автоматического регулирования параметров микроклимата	Балансирование воздухообмена, наладка системы автоматического регулирования параметров микроклимата, установка НЕРА фильтров	Аттестация построенного чистого помещения, в т.ч. контроль целостности НЕРА фильтров в критических зонах	Завершение монтажа оборудования. Аттестация оснащенного чистого помещения
Докумен- тация	Проект, проект организации строительства	Проект	Монтажная документация, проект	Проект, исполнится ьная документация	Программа испытаний	Программа испытаний
Чем завер- шается	Сдача площад- ки, готовность по общестрои- тельным рабо- там, подвод коммуникаций	Испытания воз- духоводов на герметичность, проверка ком- муникаций и энергоносителей	Контроль герме- тичности чистых помещений, наладка системы вентиляции	Протокол испытаний	Протокол испытаний	Протокол испытаний
Кто выполняет	Строительная организация общего профиля	Специали- зированные монтажные организации	Монтажная организация по ЧИСТЫМ помещениям	Заказчик или специали- зированная фирма	Заказчик или специали- зированная фирма	Заказчик или специали- зированная фирма
Одежда: - цель - состав	Защита персонала Комбинезон для обще- строительных работ	Защита персонала Комбинезон для обще- строительных работ	Защита персонала и конструкций Чистый комбинезон	Защита среды Халат (костюм), шапочка, чистая обувь (бахилы)	Защита среды Халат (костюм), шапочка, маска для бороды, перчатки, чистая обувь (бахилы)	Защита среды Специальная одежда для чистых помещений данного класса
Система доступа	Обычная	Только допущенный персонал. Контроль входа и выхода (вноса и выноса). Распаковка в специальных зонах	Этап 2 + доступ только по определенным маршрутам	Этап 3 + постоянный дежурный в рабочее время	Этап 4 + обработка инструментов до вноса в чистые помещения	Допуск в режиме эксплуатации чистого помещения
Обучение протоколу чистоты	Нет	Да	Да	Да	Да	Да
Проектирование и монтаж чистых помещений
217
Окончание таблицы 6.10
	Этап 1	Этап 2	Этап 3	Этап 4	Этап 5	Этап 6
	Обще- строительные работы	Монтаж воздуховодов, электрических сетей и пр.	Монтаж чистых помещении	Регулировка системы вентиляции	Аттестация чистого помещения	
					построенное	оснащенное
Уборка	Ежедневная уборка мусора	Ежедневная уборка	Ежедневная уборка пылесосом	Проверка на чистую салфетку. Уборка пылесосом и влажными сал- фетками (губкой)	Инструкция по уборке. Уборка пылесосом с НЕРА фильтром	Инструкция по уборке (дезин- фекции)
Контроль параметров		Визуальная чистота	Визуальная чистота	Проверка на чистую салфетку	Этап 4 + счет частиц, программа испытаний	Этап 5
Ограни- чения	Не курить	Этап 1 + не есть и не пить в зоне монтажа	Этап 2 + не сваривать, не резать, не снимать транспортную тару, не выполнять не предусмотренные работы	Этап 3	Этап 4 + требования гигиены персонала	Этап 5 + требования по эксплуатации
Следует учитывать, что микроэлектронное производство чувстви-
тельно к молекулярным загрязнениям.
Протокол чистоты должен быть воспринят всеми как руковод-
ство 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 пре-
паратов ФГУП "НПО "Микроген" за разрешение использовать фотогра-
фии 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. Ban, Betrieb and Instandhaltung. —
Стандарт VDI 2083. Часть 2. Техника чистых помещений. Строи-
тельство, эксплуатация и техническое обслуживание.
218
Глава 6
3.	IES-RP-CC0I2.I. Considerations on Cleanroom Design, IEST,
Рекомендации по проектированию чистых помещений, IEST,
США.
4.	Густавссон Я. Вычисление чистоты чистого помещения — "Техно-
логия 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 парамет-
рами. 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 прото-
кол чистоты — "Технология чистоты", 2002, №1, с. 18-22.
9.	Проект ИСО 14644-5 Чистые помещения и связанные с ними кон-
тролируемые среды. Часть 5. Эксплуатация.
10.	Marray С. Clean protocol — "Cleanroom technology", Febr. 2001,
p. 16-17.
219
Глава 7
КОНСТРУКЦИИ И МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
А. Е. Федотов, АСИНКОМ
В. А. Капусняк, фирма "Инвар"
7.1 Общие требования
Материалы для чистых помещений должны удовлетворять сле-
дующим основным требованиям:
•	соответствовать классу чистого помещения и его назначению;
•	обеспечивать гладкость поверхности, отсутствие шерохова-
тостей, пор и раковин;
•	быть износостойкими и выдерживать механические нагрузки
с учетом процессов, проходящих в помещении;
•	обладать стойкостью к моющим и дезинфицирующим веще-
ствам, состав которых определяется назначением помещения;
•	быть устойчивыми к коррозии, воздействию химических ве-
ществ, используемых в технологическом процессе;
•	не создавать благоприятных условий для роста микроорганизмов;
•	обладать антистатическими или электропроводными свойствами
(при необходимости, например, в микроэлектронике и приборо-
строении, работе с летучими и взрывоопасными веществами);
•	не выделять вредных веществ;
•	соответствовать требованиям, предъявляемым к материалам в зави-
симости от категории помещений по пожарной безопасности.
Следует избегать применения волокнистых материалов, дерева
и древесных плит, либо предусматривать их соответствующую обра-
ботку (покрытие) с целью исключения выделения волокон и частиц.
Для воздуховодов должны использоваться стойкие к коррозии
и неотслаивающиеся материалы, которые не выделяют частиц, спо-
собных загрязнить финишные фильтры. Материал для вытяжных воз-
духоводов должен быть выбран с учетом состава вытяжного воздуха.
Противопожарные нормы
На чистые помещения, как и на все другие помещения, рас-
пространяются 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 следующем:
•	Помещения с разными категориями по пожарной опасности
должны быть разделены противопожарной перегородкой;
•	Противопожарные перегородки в помещениях 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 пре-
дусматривать размещения каналов и трубопроводов для транс-
портировки горючих газов, пылевоздушных смесей, горючих
жидкостей и материалов.
Требования к материалам, эвакуационным и аварийным выхо-
дам, к путям эвакуации приведены в СНиП 21-01-97*.
Выделение вредных веществ
Этот фактор является критическим для чистых помещений,
особенно в электронной промышленности.
В стандарте ASTM Е 595/NASA SP-R-0022A/ESA PSS-01-702
(США) дан метод определения летучих веществ, выделяемых мате-
риалом 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, по-
крытия ColoBex® (п. 7.4) не выделяют диоктилфталат {DOP).
7.2 Стены
Существует два принципиально различающихся метода строи-
тельства чистых помещений:
•	строительство на месте из различного рода материалов с от-
делкой поверхностей (при необходимости) и выполнением всего ком-
плекса сборов но-монтажных работ;
Конструкции и материалы для чистых помещений 221
•	установка модульных чистых помещений, собранных на заводе-
изготовителе.
Наибольшее распространение получил первый метод.
В качестве стен чистых помещений 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 (кирпич-
ных) стен.
В качестве листовых материалов применяются:
•	оцинкованная сталь с порошковым (наиболее распространен-
ное решение), эпоксидным или иным покрытием;
•	алюминий;
•	нержавеющая сталь (в исключительных случаях при работе
с агрессивными материалами);
•	пластиковые материалы (при решении вопроса об их применении
следует учитывать выделение вредных газов, свойства ремон-
топригодности, стойкости к дезинфицирующим средствами).
При выборе материалов следует учитывать и требование ремон-
топригодности. Например, при случайном повреждении листового
металла с порошковым или эпоксидным покрытием, место повреж-
дения легко ремонтируется (герметизируется, закрашивается), что
невозможно сделать на листах из пластмассы.
Сэндвич-панели, представляют собой два листа металла с напол-
нителем между ними. Этот тип панелей нашел наиболее широкое
применение по следующим причинам:
•	индустриальность монтажа и приспособленность к перепла-
нировкам;
•	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
Рис. 7.1 Панели фирмы DAGARD
с наполнителями: пенополиуретан
(сверху), минеральное волокно
(снизу)
Особое внимание следует об-
ратить на индустриальность мон-
тажа. Чем выше индустриальность
технологии, т. е. чем меньше опе-
раций выполняется на монтажной
площадке, тем меньше вероят-
ность ошибок и тем выше каче-
ство строительства.
А качество является крити-
ческим фактором при любых
монтажных работах.
В качестве наполнителя
между листами наиболее часто
применяется пенополиуретан или
минеральное волокно. Панели
с минеральным волокном удов-
летворяют принятым в России
противопожарным нормам. Пено-
полиуретан обладает существен-
ным недостатком: при возгорании
выделяет токсичные газы.
Пример сэндвич панели по-
казан 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
Рис. 7.2 Соединение панелей:
а) гнездовое трубчатое;
б) гнездовое прямоугольное;
в) при помощи вкладыша
замков, входящих в конструкцию
панели; гнездо под ключ закры-
вают пластмассовой заглушкой.
Крепление панели к полу
может осуществляться через опор-
ную балку (рис. 7.3, а) или через
стандартный элемент, имеющий
закругления (рис. 7.3, б). Сопряже-
ние панели с потолком может
быть выполнено двумя способами:
при помощи стандартного эле-
мента, имеющего закругления для
перехода от панели к потолку (рис.
7.3, а), либо через П-образный
профиль. В этом случае устанавли-
Конструкции и материалы для чистых помещении
223
ваются дополнительные элементы, обеспечивающие плавный
(закругленный) переход от стеновой панели к потолку.
Все швы между панелями заполняются бактерицидным гер-
метиком.
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 листа. В этом случае следует обращать внима-
ние на обеспечение прочности конструкции и ее герметичности.
В качестве ограждающих конструкций чистых помещений может
применяться и обшивка внутренних перегородок листовым материа-
лом. Для этой цели наиболее часто используются листы из металла.
224
Глава 7
На первых этапах развития техники чистых помещений исполь-
зовались ограждающие конструкции из гипсокартонных листов. Прак-
тика 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 пок-
рытия, 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 выделяя их специальными перего-
родками для чистых помещений. Отделка таких помещений должна
отвечать всем требованиям, которые предъявляются к чистым поме-
щениям, чтобы поверхность:
•	была гладкой;
•	обладала стойкостью к воздействию влаги и химических веществ;
•	не выделяла 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 мате-
риалы, которые отвечают требованиям, предъявляемым к материа-
лам для чистых помещений (п.7.1), а также обеспечить необходимое
качество при выполнении работ. Выполнить эти условия можно только
при высококачественной окраске по высококачественной штукатурке.
Требования, предъявляемые к оштукатуренным поверхностям, изло-
жены в СНиП 3-04-01-87 "Изоляционные и отделочные покрытия":
•	отклонения по вертикали, допускаемые при высококачест-
венной штукатурке, составляют 1 ми/м;
•	на поверхности должно быть не более двух неровностей глу-
биной (высотой) 2 мм на площади 4 м2',
•	температура в помещении при штукатурных работах должна
поддерживаться не ниже 10 °C и т.д.
Требования к поверхностям, подлежащим окраске:
•	влажность оштукатуренной поверхности не должна превышать 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 вклю-
чающий в себя повторяющиеся операции.
Технологически этот процесс можно представить в виде блок-
схемы:
* 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 чис-
того помещения подвергаются периодической дезинфекции 5%-ой
226
Глава 7
перекисью водорода или растворами моющих средств. Согласно СНиП
2.03.11-85 "Зашита строительных конструкций от коррозии" такие
среды являются агрессивными и, следовательно, поверхности, под-
вергающиеся обработке, необходимо защищать.
Для зашиты бетонных (оштукатуренных) поверхностей приме-
няются различные покрытия.
Алкидные и пентафталиевые эмали. Такие покрытия относятся
к I группе материалов, которые пригодны для длительной эксплуа-
тации на открытом воздухе, под навесами и в помещениях. Недос-
татком таких покрытий является низкая химическая стойкость. Этот
недостаток компенсируется за счет низкой стоимости таких пок-
рытий. При частой обработке поверхностей дезинфицирующими
средствами необходимо проводить ремонт поверхностей, окрашенных
такими эмалями, в среднем 1 раз в 3-4 года. Наибольшее распростра-
нение 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 вы-
сокой 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.
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 — разру-
шаются от действия ультрафиолетового излучения.
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.
Конструкции и материалы для чистых помещений
227
7.3 Потолки
Для чистых помещений можно выделить три типа подшивных
потолков (фирма GEA LVZ, Чехия):
•	легкие потолки;
•	кассетные потолки;
•	панельные потолки.
Каждый вид потолка должен отвечать всем требованиям к конст-
рукциям 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 несу-
щем каркасе изнутри помещения (рис. 7.5). Крепится за счет обжатия
отдельных листов (секций) в направляющем профиле. Изготавлива-
ется из листовой оцинкованной стали 8 = 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;	я
—	способность выдерживать давление до 50 Па',	1
—	простота монтажа.
К недостаткам легкого потолка относится малая допустимая ста!
тическая нагрузка и недостаточная герметичность, что сказывается
при использовании в помещениях высоких классов чистоты. |
Кассетный потолок
Выпускается также из стандартных секций. Каждая секция изгд
тавливается йз листовой оцинкованной стали 8 =1,0 мм с порошке*
вым покрытием. Несущий каркас изготавливается из алюминиевы
профилей с эпоксидным покрытием, защищающим от ультрафи е
летового излучения. Данный тип потолков монтируется к несущем
каркасу со стороны запотолочного пространства. Кассеты крепята
к каркасу при помощи специальных соединительных скоб.
Наряду с обычным (одинарным) потолком выпускается двойнз
кассетный потолок. Верхний несущий каркас с помощью стержне
(шпилек) крепится к основному потолку помещения. На карм
устанавливаются кассеты. Нижний каркас крепится к верхнему с new
мощью разделительных скоб, которые определяют расстояние междя
верхней и нижней поверхностями потолка. В нижний каркас такж|
устанавливаются кассеты. С боковых сторон потолок закрыт металл
лическими листами, которые могут разделять внутренний объем
потолка на секции.
Кассетный потолок может использоваться в чистых помещения!
любых классов.
Преимущества кассетного потолка:
—	малый вес;
—	высокая герметичность;
—	способность выдерживать 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 от-
личительной особенностью по сравнению с кассетными полками
является способность нести высокую статическую нагрузку — дс
100 кг/м2. 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 покрытия или специального
сварного соединения элементов пола;
—	низкое выделение частиц с поверхности, в т.ч. при движении
персонала и транспортных тележек по полу;
—	износостойкость;
—	нескользящая поверхность;
—	стойкость к врздействию химических веществ;
—	минимальное выделение летучих органических веществ;
—	приспособленность к уборке и дезинфекции, в т.ч. к удале-
нию пятен от краски и пр.;
—	хорошая ремонтопригодность;
—	способность выдерживать статическую и подвижную нагрузку
заданной продолжительности;
—	антистатические и электропроводные свойства (при необ-
ходимости);
—	приспособленность к устройству закруглений в углах, при-
мыканиях к стенам и пр.;
—	эстетичность.
Виды полов
Полы различают по следующим критериям:
—	конструкции (обычные и двойные — "фальшполы")',
—	используемым материалам;
—	электрическому сопротивлению;
—	прочностным характеристикам;
—	выделению вредных веществ.
Двойные полы
В электронной и приборостроительной промышленности широкое
щостранение 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 обве-
шают 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, фарма-
цевтическая и пищевая промышленность).
Конструкция двойного пола выполняется обычно из алюминия.
Лицевая поверхность пола может быть выполнена также из алю-
миния, 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 вышеперечис-
ленным требованиям.	‘
Выбор того или иного типа покрытия целиком зависит от произ-
водственных процессов, проходящих в помещении, что и отражается
в принимаемых проектных решениях.
Наливные полимерные полы
К ним относятся полы из эпоксидных, полиуретановых и акри-
ловых 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), не-
желательных 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 исходных материалов, строгому соблюдению тех-
нологии 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 Terrazzo, 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 ремонтопригод-
ностью, обеспечивают возможность устройства плавного и непрерыв-
ного 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 устой-
чивости 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 объяс-
няется следующим. Для придания материалу прочности и изно-
состойкости материал обрабатывается под высоким давлением.
Рулонные материалы протягиваются между двумя валами, при этом
каждый участок материала находится под давлением 5 кг/см2 в тече-
ние 2-4 мин. При прессовании достигаются более высокие давления —
45 кг/см2 в течение 25 мин. При такой обработке получается прочный
жесткий и износостойкий материал, 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
покрытия ColoRex® фирмы Forbo Giubiasco (Швейцария). Технические
характеристики этих покрытий соответствуют требованиям стан-
дартов (таблица 7.1).
232
Глава 7
Таблица 7.1
Технические характеристики покрытий ColoRex®
Характеристики покрытия	Тип и толщина покрытия, мм		
	AS 2,0	ЛУЗ,0	EL2,0
Классификация по EN 685	Класс 34+43		
Толщина по EN 428, мм	2,0	3,0	2,0
Размер плитки по EN 427, см	61,3x61,3 122,6 х 61,3	61,3 х 61,3 122,6 х 61,3	61,3x61,3 122,6 х 61,3
Вес по EN 430, кг/м2	3,2	4,8	3,2
Остаточная деформация от вдавливания (150 мин.) по EN 433/DIN 51955, мм	0,035	0,050	0,035
Стабильность размеров (усадка продольная и поперечная) по EN 434, %	0,05	0,05	0,05
Светостойкость (по измене- нию цвета) по ISO 105В02, метод 3 и DIN 53389	7 - 8	7 - 8	7 - 8
Стойкость к нагрузке от ме- бели на колесах по EN 425	нет повреждений	нет повреждений	нет повреждений
Износостойкость по EN 660-1/DIN 51963, мм	0,17	0,17	0,17
Электрическое сопротивле- ние по DIN 51963, Ом	5х106 - 5х108	5х106 - 5х108	104 - 106
Огнестойкость	B1/Q1 по DIN 4102, трудновоспламеняемые, выделение дыма низкое		
Приспособленность к деконтаминации	отличная		
Химическая стойкость по EN 423/DIN 51958	Хорошее сопротивление к кислотам, щелочам, маслам, бензину, спирту и уайт-спириту. Меньшая стойкость к некоторым другим растворителям — ароматическим углеводо- родам (толуол, бензол), эфирам (этил- ацетат), кетонам (ацетон) и хлорированным углеводородам при воздействии в течение более 24 часов.		
Удовлетворяет требованиям к продукции по EN 649	да	да	да
AS — антистатическое покрытие, EL — электропроводное покрытие
В зависимости от производственных процессов, к линолеуму
могут предъявляться специальные требования, например, для пре-
дупреждения накопления статического электричества на покрытии,
а так же для применения в помещениях с повышенными требовани-
ями 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 чистых помещениях является
статическое электричество (глава 2). Для защиты от него используются
антистатические материалы и покрытия. В электронной промышлен-
ности широко применяются антистатические покрытия стеновых
панелей, которые характеризуются также низкой эмиссией ионов
и летучих органических загрязнений.
Электрическое сопротивление покрытия характеризует его анти-
статические 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 °C, относительной влажности 12%
и сопротивлении человека в обуви 4 х 106 Ом). Это хороший показатель.
Покрытия ColoRex® выпускаются в трех исполнениях.
Наименование	Поверхностное сопротивление по DIN 51953, Ом
CoIorex Style (обычный)	> I09
Colorex AS (антистатический)	5х106 - 5х108
Colorex EL (электропроводный)	104 - 10*
Например, для больниц используются покрытия полов с элект-
ропроводностью 104 — 106 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 электро-
проводном клее.
Для покрытий типа ColoRex® антистатические свойства заклады-
ваются 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 ку-
сочков 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 раз-
резка на плитки.
При выборе покрытия следует учитывать и некоторые другие спе-
цифические особенности покрытий и среды эксплуатации.
Выделение загрязнений
Этот фактор является критическим для чистых помещений, осо-
бенно в электронной промышленности. В стандарте ASTM Е 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 Ma-
terial — 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 (DOP).
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 выде-
ления органических веществ возрастает с увеличением влажности
и скорости воздуха у поверхности. Методами борьбы с этим эф-
фектом являются:
—	установка химических фильтров;
—	начало эксплуатации чистого помещения после работы сис-
темы вентиляции в течении 1-4 месяцев.
Ремонтопригодность
Важным фактором является также высокая ремонтопригодность,
которая оценивается временем восстановления покрытия после по-
вреждения. Ремонт покрытия в этом случае, а также при разливании
химикатов и пр., не должен превышать 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 ос-
нования 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, цемент-
но-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 однои-
менных 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/см2).
Поверхность стяжек из бетона и цементно-песчаного раствора,
по которым устраивается оклеенная гидроизоляция или покрытие
из полимерных материалов, должна быть огрунтована.
При устройстве полимерных покрытий полов на основе эпок-
сидных 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, реко-
мендуемыми 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 допус-
каются. Указанные дефекты следует исправить.
В процессе укладки полов, через каждые 50-70 м, следует перио-
дически контролировать:
—	ровность поверхности подстилающего слоя, сплошных стя-
жек и покрытий;
—	соблюдение заданных толщин, плоскостей, отметок и уклонов;
—	уплотнение каждого слоя и плотность прилегания вышеле-
жащих слоев пола к нижележащим.
Участки пола с отклонениями по указанным параметрам, пре-
вышающим 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
самовыравнивающими смесями, обладающими достаточной
прочностью при высыхании);
—	сухой (влажность поверхности не должна превышать 2,5%;
перед укладкой следует выдержать поверхность при темпе-
ратуре 18 °C).
Технология укладки рассматривается на примере покрытий
CotoTtex®.
На подготовленную поверхность основания пола укладывается
выравнивающий состав типа "Витонит-3000”, толщиной 3-5 мм
(в зависимости от качества основания). На него, при помощи ва-
лика, наносится токопроводящий праймер Forbo Primer 041 EL.
Расход праймера — 100 г/м2.
Для отвода статического электричества при площади помещения
менее 40 м2 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 м2 укладывается сетка из
медных полос с шагом 6,0 х 6,0 м (рис. 7.8). Места пересечения
медных полос скрепляются. После этого проверяется электричес-
кая целостность сетки (рис. 7.9).
Конструкции и материалы для чистых помещений
237
Рис. 7.7 Схема отвода стати-
ческого электричества при
площади пола менее 40 м2
Рис. 7.8 Схема отвода стати-
ческого электричества при
площади пола более 40 ж2
Далее укладывается адгези-
рующий состав типа Forbo Rilacon
PVC-EL. Укладка плиток пола про-
изводится от центра помещения
к краям. На адгезирующий состав
укладываются виниловые плитки
и свариваются друг с другом с по-
мощью корда. Сразу после укладки
поверхность пола прокатывается
рол ем весом 30 кг. Вертикальный
разрез пола показан на рис. 7.10.
Для плинтусов выпускаются
специальные пластиковые профили, обеспечивающие гладкость со-
пряжения 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.
Рис. 7.9 Контроль электри-
ческой целостности сетки из
медных полос
Рис. 7.10 Вертикальный разрез пола с покрытием ColoRex®
238
Глава 7
Укладка наливных (эпоксидных) полов
Наливные покрытия толщиной 3-5 мм, выполняются из плас-
тичных (саморастекающихся) смесей. Стяжки под наливные эпок-
сидные покрытия выполняются из бетона класса не менее В20.
Влажность стяжки — не более 6%. Поверхность стяжки шлифуется
или фрезеруется, обеспыливается, огрунтовывается. 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 иголь-
чатым валиком.
Эпоксидные покрытия из высоконаполненных составов толщи-
ной 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 укладывать 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 механизирован-
ным способом (напыление) через 12-24 ч после заполнения дефор-
мационных 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 эксперименталь-
ное 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 пара-
метров на всех основных этапах создания чистого помещения в пос-
ледовательности:
концепция чистого помещения (ЧП) => проект => монтаж =>
построенное ЧП => оснащенное ЧП => эксплуатируемое ЧП.
Следует различать три этапа создания и существования чистого
помещения [1]:
•	построенное;
•	оснащенное;
•	эксплуатируемое.
Эти понятия имеют следующий смысл [1]:
построенное (as-built) — состояние, в котором чистое помеще-
ние построено и действует, но технологическое оборудование не ус-
тановлено или установлено, но не работает; материалы и персонал
отсутствуют;
оснащенное (at-resf) — состояние, в котором чистое помещение
построено и действует, технологическое оборудование установлено
и отлажено (действует по соглашению между заказчиком и исполни-
телем); персонал отсутствует;
240
эксплуатируемое {operational) — состояние, в котором чистое
помещение функционирует в соответствии с заданными требованиями
и с установленной численностью персонала, работающего в соответст-
вии с документацией.
Конкретные требования к чистому помещению в различных сос-
тояниях определяются соглашением между заказчиком и исполни ।елем.
Выделение этих этапов создания чистого помещения имеет прин -
ципиальное значение. На каждом этапе проверяются заданные для
него параметры. Это позволяет своевременно выявить ошибки проекта и
монтажа, дефекты в комплектующих изделиях и материалах и, в консч-
ном счете — вывести чистое помещение на заданный класс чистоты.
В нормативных документах аттестации придается первоСтепен -
ное значение.
При подготовке к аттестации следует определить:
а)	объект контроля;
б)	этапы аттестации для различ ных состояний чистого помещ;:ния;
в)	предмет аттестации (контролируемые параметры) для каж-
дого этапа;
г)	методы контроля;
д)	средства контроля (измерительные и контрольные приборы),
наличие действующих свидетельств о калибровке (поверке),
е) исполнителей работ;
ж)	порядок оформления результатов аттестации и фермы от-
четности.
Этапы аттестации
Этапы аттестации рассматриваются не только для чистых поме-
щений. Аналогичный подход используется при аттестации другого
оборудования и процессов на предприятиях медицинской промыш
ленности, работающих по Правилам GMP.
ГОСТ Р ИСО 14644-4 [2] и другие документы выделяют следую-
щие этапы аттестации чистых помещений (рис. 8.1):
•аттестация проекта (включая концепцию) — Design qualification
(DQfi
•аттестация построенного чистого помещения — Installation
qualification (IQ)'.,
•аттестация оснащенного чистого помещения — Operational
qualification (OQ);
•аттестация эксплуатируемого чистого помещения — Perfbrmamе
qualification (PQ).
В ходе строительства ведется контроль соответствия вьцюл-
няемых работ проекту, стандартам и протоколу чистоты (глав; 6)
и проверяются все материалы, конструкции, оборудование и нр
поступающие на строительную площадку,
Аттестация чистых помещений	241
.------——-——
Если объект не соответствует предъявляемым к нему требова-
ниям на каком-либо этапе, бессмысленно проводить дальнейшую
работу без выяснения причин этого несоответствия и принятия необ-
ходимых мер. Это иногда требует значительных затрат времени и средств.
Насколько успешно проходит аттестация на каждом из этапов, опре-
деляется качеством выполнения работ, предшествовавших этому
этапу, от концепции и проекта до квалификации лиц, занимающихся
аттестацией.
Состояния	Этапы создания	Этапы
чистого	чистого помещения	аттестации
помещения
t
Построенное
Концепция проекта.
Проектная документация
Монтаж
чистого помещения
__________ i__________
Построенное
чистое помещение
Сборка технологического
оборудования в чистом
Аттестация концепции
(при необходимости)
и проекта
t
Контроль поставляемого
оборудования
t
Аттестация
построенного чистого
▼
Оснащенное
помещении
________t
Оснащенное
чистое помещение
’Г
Технологическое
помещения
t
Аттестация
оборудование действует оснащенного чистого
V
t
Эксплуати-
руемое
полностью или частично
(по соглашению между
заказчиком и исполнителем)
_____________t___________
Эксплуатируемое
чистое помещение
помещения
Технологический процесс
ведется в соответствии
с требованиями, при
наличии персонала
Аттестация
эксплуатируемого
чистого помещения
Рис. 8.1 Этапы аттестации чистых помещений
242
Глава 8
Предмет аттестации
Для каждого этапа создания чистого помещения следует опреде-
лить перечень контролируемых параметров. Подробные рекоменда-
ции по этому вопросу даны в главе 9.
Аттестация копиепиии и проекта чистого помещения
Цель этих этапов -©установить, что концепция, а затем и про-
ект, соответствуют соглашению между заказчиком и исполнителем.
При анализе концепции следует рассмотреть, по крайней мере,
следующее:
•	принципы (концепцию) обеспечения чистоты;
•	основные планировочные решения с размещением технологи-
ческого оборудования;
'Описание технологического оборудования и помещений:
•	принципиальную схему вентиляции и кондиционирования;
•	потребность в энергоресурсах;
•	другие согласованные требования.
При аттестации проекта рассматриваются решения обеспечи-
вающие чистоту, а также дается оценка их эффективности.

Контроль.хода^стщительства и поставляемых изделий
Все поставляемые части и сборочные узлы должны соответство-
вать проекту. Чтобы убедиться в этом, нужно, по крайней мере:
•	проверить наименование, типы, комплектность и качество
поставляемых изделий в соответствии со спецификациями;
•	выполнить визуальный осмотр изделий или их упаковки;
•	оценить их соответствие требованиям техники безопасности.
эргономики, правилам и нормативным документам, имеющим
отношение к данному проекту’;
•	рассмотреть сертификаты на изделия.
Выполнение этих проверок оформляется актами.
Строительство и монтаж чистых помещений должны выполнятся
в соответствии с проектом и протоколом чистоты (глава 6)
и документально оформляться.
Особое внимание следует уделять контролю выполнения скрм
тых работ, в том числе контролю обеспечения герметичности воз-
духоводов.
Аттестата ят^оенщго nucmsTS помеысйия
Проверяется соответствие проекту построенного чистого поме
шения и всего смонтированного оборудования. При этом рассмат-
ривается, по крайней мере, следующее-
Аттестация чистых помещений	243
•	комплектность оборудования чистого помещения;
•	подвод всех энергоносителей и технологических сред (электро-
энергия, пар, вода, сжатый воздух, газы и пр.) в соответствии
с проектом;
•	правильность функционирования коммунального и вспомога-
тельного оборудования;
•	сроки калибровки (поверки) всех систем контроля, монито-
ринга, 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 — ско-
рость 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 по-
мещений классов 6 ИСО, 5 ИСО и более чистых. Следует проверять
чистоту поверхностей, а также герметичность ограждающих конст-
рукций (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 относи-
тельной 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 использова-
нием необходимых средств и проверить кратность воздухообмена
(при необходимости);
•	документально оформить полученные данные.
244
Глава 8
Аттестация эксплуатируемого чистого помещения
Для оценки стабильности работы чистого помещения в эксплуа-
тируемом состоянии:
•	подтвердить режим разделения чистых зон;
•	оценить способность поддержания температуры и относительной
влажности в заданных пределах;
•	проверить класс чистоты по частицам и определить концентра-
цию микроорганизмов в воздухе (если требуется);
•	подтвердить перепады давления;
•	определить чистоту поверхностей по частицам и микроорга-
низмам (при необходимости);
•	проверить комплектность документации по эксплуатации
чистого помещения, в т.ч. по методам контроля его парамет-
ров, действиям при нарушениях работы чистого помещения
и т.д., наличие основных инструкций, например, по про-
цессам уборки чистых помещений, переодеванию, гигиене
персонала и пр.;
•	проверить наличие подготовленного персонала, системы
обучения и соответствующей документации.
При необходимости могут проверяться: уровень вибрации, иони-
зация 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 парамет-
ров чистых помещений. Контроль выполняется с определенной пери-
одичностью, 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 задан-
ным параметрам;
•	значительного отклонения от условий эксплуатации, например,
использования чистого помещения;
•	значительного перерыва в движении (подаче) воздуха, кото-
рый влияет на работу чистого помещения;
•	выполнения отдельных видов работ по техническому обслу-
живанию 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 являет-
ся комплекс стандартов ИСО серии 14644 "Чистые помещения и свя-
занные с ними контролируемые среды", состоящий из семи частей.
Подробное описание различных методов контроля чистых поме-
щений содержится в стандарте ИСО 14644-3 [3]. Методы контроля
детально рассмотрены и в рекомендательных документах обществ
инженеров: Recommended Practices, разработанных Институтом изуче-
ния окружающей среды и технологии — IEST (США), стандартах VDI
(Германия) и пр.
В настоящей книге методы контроля чистых помещений рассмот-
рены в главе 9.
Генеральной линией развития стандартизации является гармо-
низация российских стандартов с международными. Поэтому при
выборе методов испытаний целесообразно ориентироваться на при-
знанные 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, прошедший "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 меньше частиц, чем зарубежные аналоги.
Подробно контрольные приборы рассмотрены в главе 9.
Кто проводит аттестацию
Нормативные документы не содержат указаний на то, кто про-
водит аттестацию. Кому проводить аттестацию — решает 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, специализи-
рующуюся на проведении аттестации, которая выполнит весь необ-
ходимый объем работ и выдаст 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 стандартам,
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 выпол-
няется для каждого состояния чистого помещения.
Например, отчет о проведении аттестации чистого помещения
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 парамет-
рам и характеристикам (см. "Аттестация построенного чистого
помещения" в настоящем разделе);
•	протоколы испытаний НЕРА (ULPA) фильтров;
•	данные об используемых при аттестации приборах и сертифи-
катах 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 основ-
ном, к технологическим процессам при работе с реальным про-
дуктом и эксплуатируемым системам. Термин "валидация" вначале
применялся для медицинской промышленности, но в настоящее время
вышел за ее рамки.
Внедрение термина "валидация" в отечественную практику связа-
но 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, обрас-
тает 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 испытаний. В медицинской промышленности западных
стран программа испытаний называется Валидационным мастер-пла-
ном, т.е. программой проведения испытаний.
8.2 Программа испытаний чистых помещений
Содержание и последовательность работ по аттестации опреде-
ляется программой испытания чистых помещений. Программа испы-
таний разрабатывается на этапе проектирования чистых помещений.
Разрабатывать программу испытаний может само предприятие, про-
ектная организация или другой исполнитель. Контроль отдельных
показателей выполняется по соответствующей методике (глава 9).
Для фармацевтической промышленности существует специали-
зированное руководство PIC (Pharmaceutical Inspection Convention)
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 представ-
ляют 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 специа-
листах и затратах времени на ее проведение;
б)	Членам группы по аттестации — уяснить свои задачи и ответ-
ственность;
в)	Надзорным органам — оценить подход предприятия к аттеста-
ции, структуру и организацию всей работы по аттестации.
Программа содержит перечень работ по аттестации, относя-
щихся к критическим технологическим процессам и оборудованию,
непосредственно влияющим на качество продукции. К такому оборудо-
ванию относятся и чистые помещения.
Программа аттестации является обобщающим документом. Она
должна быть краткой, четкой и ясной. Программа не должна повто-
рять 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
аттестации.
Программа аттестации содержит ответы на вопросы:
•зачем проводится аттестация?
•	что аттесто вывать?
•	как аттестовывать?
•	кто проводит аттестацию?
•	когда проводить аттестацию?
Пример структуры программы аттестации
Данный пример относится к асептическому производству лекар-
ственных средств. Для конкретных производств, программа может
включать другие виды работ по аттестации Рассматриваемая 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 реконст-
рукция; проводится аттестация на действующем производстве.
Приводится перечень производственных участков и место их
расположения с указанием классов чистоты помещений.
В случае нового строительства, реконструкции или переплани-
ровки помещений приводятся состав выполненных работ, наимено-
вание 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 националь-
ными правилами, регламентами и стандартами.
1.4	Место программы аттестации в системе управления
качеством на предприятиях
Указывается, что критерии качества и структура системы управ-
ления качеством даются в Руководстве по качеству, которое суще-
ствует 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
[лава 8
2	Содержание работ
2.1	Этапы аттестации
Аттестация направлена на доказательство и документальное
оформление того, что проект чистых помещений разработан надле-
жащим 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 построенных чистых помещений (Installation Qualifica-
tion — IQ),
•	аттестация оснащенных чистых помещений (Operational Qualifica-
tion — OQ);
•	аттестация эксплуатируемых чистых помещений и оборудова-
ния (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	Процессы или оборудование	DQ	IQ	OQ	PQ
1	Чистые помещения	+	+	+	+
2	Система подготовки воды	+	+	+	+
3	Стерилизация флаконов (ампул)	-	-	+	+
4	Стерилизующая фильтрация растворов	-	-	-	+
5	Операции наполнения	-	-	-	+
6	Аналитические методы контроля	-	-	-	+
7	Очистка (дезинфекция), стерилизация оборудования и чистых помещений	-	-	+	+
В программе аттестации может быть дано описание только
наиболее трудоемких процессов аттестации, например, чистых поме-
щений. Порядок аттестации других процессов и оборудования может
быть изложен в последующих дополнениях к программе или отдель-
ных документах.
Аттестация чистых помещений
251
3	Общие данные о чистых помещениях
3.1	Назначение чистых помещений
Указывается цель функционирования чистых помещений — обес-
печение выполнения требований по концентрации частиц и микро-
организмов 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 микроорганиз-
мами — особенности защиты от них.
Даются основные характеристики системы вентиляции и конди-
ционирования 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 по-
мещений;
•	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 привле-
каться несколько организаций. Следует указать кто, когда и какую
часть системы (например, оборудование вентиляции и кондициони-
рования) 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 разрабо-
тан подход к обеспечению надежности систем на основе анализа
критических точек в зонах риска. В настоящее время этот подход
широко используется в микроэлектронной, фармацевтической и пи-
щевой промышленности, т. е. практически во всех сферах применения
чистых помещений.
252
Глава 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 указы-
ваться 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 (ндпример, замена НЕРА фильт-
ров), должна выполняться повторная аттестация.
Таблица 8.2
Контролируемые параметры при аттестации
чистых помещений (пример)
№ п/п	Контролируемые параметры	Этап аттестации			Повторная аттестация*), в т.ч. после замены НЕРА фильтров	Испол- нитель
		пост- роен- ное	осна- щенное	эксплуа- тируе- мое		
1	Концентрация частиц в воздухе	-	' +	+	+	
2	Расход воздуха (кратность воздухообмена)	+	-	-	-	
3	Скорость и однонаправленность потока воздуха (для зон с одно- направленным потоком)	+	+		+	
4	Визуализация потоков воздуха	-	+	-	+	
5	Перепад давления между чистыми помещениями	+	+	+	+	
6	Герметичность ограждающих конструкций	+		-	+	
7	Целостность НЕРА фильтров	+	-	-	+	
8	Время восстановления	-	+	-	-	
9	Чистота поверхностей	+	-	+	-	
10	Температура воздуха и ее стабильность	+	+	+	+	
И	Влажность воздуха и ее стабильность	+	+	+	+	
12	Уровень звукового давления	+	-	-	-	
13	Освещенность	+	-	-		
14	Концентрация микроорганиз- мов (при необходимости): •	в воздухе; •	на поверхности; •	на перчатках		-	+ + +		
*)Состав работ при повторной аттестации зависит от причины вызвавшей
ее проведение.
Аттестация чистых помещений
253
6	Контроль параметров в эксплуатации и контроль изменений
6.1	Контроль и мониторинг параметров
Порядок проведения контроля и мониторинга параметров
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.
Таблица 8.3
Пример перечня параметров, контролируемых
при эксплуатации чистого помещения
Контролируемые параметры	Перио- дич- ность*)	Допустимое (проектное) значение параметров	Уровни	
			предупреж- дения	тревоги
Концентрация частиц		с„	0.3 с„	0,5 С„
Перепад давления, Па		10-15	12	10
Перепад давления на фильтрах в кондиционерах		ДР **)	(1,5-2)ДР	(2-3)ДР
Расход воздуха		L	0,9 L	0,8 L
Скорость потока воздуха (для зон с одно- направленным потоком)		V	±10% от V	±20% ОТ V
Температура воздуха, °C		22°+2	22°±1	22°+2
Влажность воздуха. %		30-65	40-55	35-60
** Периодичность контроля устанавливается пользователем.
**’ ДР — перепад давления на фильтре в начале эксплуатации.
В зависимости от назначения чистого помещения периодичность
контроля может изменяться в широких пределах. Непрерывный
контроль или контроль с периодичностью менее 1 ч называется
мониторингом параметров.
Предельно допустимая периодичность контроля параметров
чистых помещений приведена в п. 8.4 и [5].
254	Глава..?
6.2	Контроль изменений
В программе аттестации приводится порядок контроля пара
метров чистых помещений в случае внесения изменений после работ
по техническому обслуживанию и ремонту оборудования.
8.3 Паспорт чистого помещения
Паспорт чистого помещения дает краткую наглядную харак-
теристику чистого помещения. Он может составляться на этапе
проектирования либо при аттестации чистого помещения. Пример
паспорта для чистых помещений асептического производства йРка-
зан в таблице 8.4.
Габлица 4 4
Пример паспорта на чистые помещения
асептического производства
Характеристика и параметры чистых помещений	Наименование чистых помещений и значения параметров				
	Подго- товка (мойка) флаконов	Напол- нение и гермети- зация	Подго- товка растворов	Комната переоде- ван ия в.„зону D	£>тери - Л Г - иио» иа>
Номер помещения	101	103	103	104	105
Тип зоны по GMP, класс по ГОСТ ИСО 14644 в состояниях: — оснащенное1,' - эксплуатируемое	D 8 ИСО	JS (с зоной Л) 5 ИСО 7 ИСО - В 5 ИСО- А	£ 7 ИСО 8 ИСО	D 8 ИСО	8 ИСО I
И лошадь, м2	50	35	20	5 '	15
Высота: м	2,6	2,6	2,6 '	2,6	"2,6
Объем, м3	130	91	52	ГЗ'	3$
Высота дверей, мм	2163	2163'	2163	2163	21
Ширина дверей, мм	880, 1180	880, 1180	880	880	8.
Ширина монтажного прбс- ма (при его наличии), мм	17.80	1780				
Число рабочих мест	2	2		л.	О
Число рабочих смен в сутки	2	\	2	2	2	
Класс приточных (фильтров	НН	НН'	Н14	НН	НИ
Класс вытяжных фильтров	\ HIT	ни	НН	нгг	НН
Кратность воздухообмена	20	46	'25 '	10	15=
Аттестация чистых помещений
255
Окончание таблицы 8.4
Характеристика и параметры чистых помещений	Наименование чистых помещений и значения параметров				
	Подго- товка (мойка) флаконов	Напол- нение и гермети- зация	Подго- товка растворов	Комната переоде- вания в зону D	Стери- лиза- ционная
Расход приточного воздуха, м3/ч	2600	3640	1300	130	585
Доля наружного воздуха, %	25	25	25	25	25
Температура воздуха и точность ее поддержания, ±°С	22±2	22+2	22+2	22+2	22+2
Относительная влажность воздуха, %	35-65	35-65	35-65	35-65	35-65
Скорость потока воздуха, м/с и точность ее поддержания ±%	—	0,45 ±20% (в зоне А)			
Перепад давления (по отношению к неклассифицируемым помещениям), Па	15	35	25	10	15
Уровень звукового давления, дБ	55	50	50	50	55
Освещенность, лк*)	500	500	500	500	500
*) Указанный уровень освещенности характерен и целесообразен для чистых поме-
щений, 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 пара-
метров, т.е. их контроль с помощью технических средств, выполняе-
мый непрерывно или с малой периодичностью. Системы мониторин-
га 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 кон-
центрации 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
Класс чистого помещения	Периодичность контроля, мес., не более	Метод контроля
1-5 ИСО	6	ГОСТ ИСО 14644-1,
6-9 ИСО	12	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	Периодичность контроля, мес., не более	Метод контроля
Расход воздуха3) или скорость потока воздуха	12	ИСО 14644-3, В.4
Перепад давления воздухаВ * * 11)	12	ИСО 14644-3, В.5
а)	Расход воздуха может определяться измерением скорости потока ’ воздуха или измерением объема воздуха, проходящего через фильтры. ь)	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 эксплуати- руемом или в оснащенном состоянии чистого помещения с учетом заданного класса чистоты.		
В таблицах 8.5 и 8.6 указаны значения максимальной период
дичности контроля. Пользователь помещения может устанавливать
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
случаях 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	Периодичность контроля, мес., не более	Метод контроля
Контроль целостности установленных фильтров	24	ИСО 14644-3, В.6
Визуализация воздушных потоков	24	ИСО 14644-3, В.7
Время восстановления	24	ИСО 14644-3, В. 13
Герметичность ограждающих конструкций (контроль загрязнения, вносимых в чистое помещение при проникании воздуха извне)	24	ИСО 14644-3, В. 14
Отчет о проведении текущего контроля должен включать в себя
следующие данные:
а)	наименование и адрес проверяющей организации;
Ь)	данные о каждом исполнителе и дату проведения каждого
вида контроля;
с)	ссылку на используемые стандарты;
d)	данные о местоположении контролируемых чистых поме-
щений (включая информацию о соседних зонах, если необходимо)
и расположении (координат) всех точек пробоотбора;
е)	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 документацию должны войти результа-
ты мониторинга параметров чистых помещений.
8.5 Аттестую — переход от количества к качеству
Под влиянием инспектирующих органов фармацевтической
промышленности за годы развития методов аттестации (валидации)
сформировалась крайне нездоровая тенденция: аттестовывать и вали-
дировать все, что может быть аттестовано и валидировано, вне связи
с безопасностью продукции. Таким образом, валидация превратилась
в замкнутый сам на себя процесс, производящий огромные количе-
ства документации с почти ничтожной плотностью информации [6].
К счастью, в настоящее время инспектирующие органы фарма-
цевтической промышленности активно пересматривают эту тендеуц
цию: новое приложение 15 к Правилам GMP Европейского Союза
[7], относящееся к аттестации и валидации, устанавливает, что
действия по аттестации и валидации следует основывать на оценке
риска и ограничиваться только теми параметрами, которые связаны
с риском в технологическом процессе с точки зрения GMP.
Исходя из этого, цель аттестации и валидации может быть
определена как доказательство доминирования критических факто-
ров в данном технологическом процессе, оборудовании и связанных
с ними системах инфраструктуры. Таким образом, существующая прат -
тика постоянного увеличения количества информации и бесконеч-
ного нарашивания томов с документацией будет переориентирован!
в сторону анализа данных и качества информации. Таким образом,
качество приходит на смену количеству.
8.6 Стратегия аттестс:
Обычно инспектирующие органы обращают внимание на этапы
аттестации после реализации инвестиционного проекта. Новое
приложение 15 к Правилам GMP Европейского Союза ясно отражает
этот подход: оно дает руководство только по аттестации установ-
ленного и оснащенного оборудования (IQ и OQ). То же относится
и к Рекомендациям PIC/S PR-1/99-1 [4], 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 обору-
дования (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 эконо-
мики: при своевременном исправлении ошибок, экономятся как
время, так и деньги. Целью этого вида аттестации является выяв-
ление 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 реали-
зации 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 планировоч-
ные решения и показатели (спецификации) проектируемого объекта
удовлетворяют требованиям заказчика и соответствуют Правилам
GMP, на соответствие которым проводится инспекция. После успеш-
ного завершения этапа SQ можно приступить к разработке принци-
пиальных решений (концепции) проекта — basic design (DQ).
•Второй этап — аттестация концепции проекта (Design
Qualification 1 — DQ1). Цель — проверка того, что концепция проекта
и документация по проведению тендера на поставку технологического
оборудования помещений и элементов инфраструктуры 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 постав-
щиков — 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	Главе
После успешно завершения этапа DQ2 можно приступить к заказу
материалов и оборудования, их поставке, строительству и монтажу
систем инфраструктуры, подготовке к испытаниям и вводу в экс*
плуатецию.
Особое внимание и тщательный подход к делу при последова-
тельном проведении всех этапов аттестации позволят свести к мини-
муму неприятные сюрпризы в период строительства и аттестации JQ.
OQ и PQ и уменьшить опасность перерасхода средств, являющеюся
естественным следствием таких сюрпризов.
Аттестационный мастер-план для систем конт; »ля загрязнений
Аттестационный мастер-план является основным документом,
который определяет всю деятельность по аттестации и валидации
на инвестируемом объекте. Он должен основываться на политике
качества и проведения валидации и отражать ее.
Многие инвесторы предпочитают разрабатывать отдельный
Аттестационный мастер-план для систем контроля загрязнен;1Й
(чистых помещений) как составную часть общего Валидационногома -
стер-плана для инвестируемого объекта.
В соответствии с приложением 15 Правил GMP Европейскою
Союза рекомендуемая структура Аттестационного (Валидационного)
мастер-плана выглядит следующим образом:
•	цель сооружения объекта и ограничения;
•	философия инвестора в области качества, аттестации и мони-
торинга параметров процесса;
•	используемые руководства, стандарты, правила, а также внут-
ренние приказы и инструкции фирмы;
•	термины и определения (при необходимости);
•	краткое описание системы контроля загрязнений с выделением
факторов, обеспечивающих безопасность процесса;
•	анализ риска как основа концепции аттестации;
•	схема концепция аттестации, порядок проведения аттестации
во времени и ответственность при проведении аттестации;
•	определение параметров, проверяемых при аттестации и допу-
стимых пределов изменения;
•	схема философии мониторинга процесса и определение пара -
метров, включаемых в систему мониторинга с указанием уров-
ней предупреждения и действия, а также философии повтор-
ной аттестации;
•	определение требований к контролю изменений и соответству
ющим инструкциям;
•	определение структуры документации по аттестации и распре-
деление ответственности при ведении документации;
Аттестация чистых помещений
261
•	общие требования к представлению данных измерений и про-
токолов испытаний;
•	перечень приложений (при необходимости).
Основные принципы системы САРК
Приложение 15 к Правилам GMP Европейского Союза рекомен-
дует применять оценку риска в качестве основы для стратегии аттес-
тации фармацевтических производств. Этот подход может использо-
ваться 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 прин-
ципы могут использоваться и для оценки других промышленных
рисков, в том числе для контроля загрязнений. Цель САРК — устано-
вить специфические виды риска и определить соответствующие
методы предупреждения. Ее содержание описано во многих документах
Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) и других междуна-
родных 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 появления 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 гаранти-
рует, что параметры в критических контрольных точках находятся
в допустимых пределах.
Принцип 4:
Определить необходимую систему мониторинга критических конт-
рольных точек в соответствии с порядком испытаний и наблюдений.
262	Глава S
Принцип 5:
Определить действия, которые нужно выполнить, если парамет-
ры в какой-либо контрольной точке вышли за допустимые пределы.
Принцип 6:
Определить процедуры, подтверждающие, что САРК {НАССР]
в целом работает эффективно.
Принцип 7:
Определить документацию, относящуюся ко всем процедурам
и протоколам по п.п. 1 -6 и их выполнению.
Простым методом оценки важности рисков является матрица /то,
последствие, которая разработана Канадской инспекцией по пище-
вым продуктам {Canadian Food Inspection Agency — CFIA), форма
матрицы представлена в таблице 8.8 [9].
Более подробно принципы НАССР и применение их в фармацев-
тической промышленности рассмотрены в работе У. Уайта [ 10],
Таблица 8.S
Матрица риск/последствия, предложенная Канадской
инспекцией по продуктам питания (СПА)
Риск	Последствия			
	Пренебрежимо малые	Малые	Средние	Серьезные
Высокий				1
Средний				
Низкий				
Незначи- тельный				
Литература к главе 8
1.	ГОСТ ИСО 14644-1 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха.
2.	ГОСТ Р ИСО 14644-4 Чистые помещения и связанные с нилф
контролируемые среды. Часть 4. Проектирование, строительстве,
и ввод в эксплуатацию.
Аттестация чистых помещений
263
3.	Проект ИСО 14644-3 Чистые помещения и связанные с ними кон-
тролируемые 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 брошюре "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 монито-
рингу чистых помещений для подтверждения постоянного соот-
ветствия ГОСТ Р ИСО 14644-1.
6.	Hiob М.: Qualifizierung und Validierung nach Annex 15 des EG-GMP-
Leitfadens — Teil 1: Allgemeine 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 Hazard
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
I
Глава 9	1
КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА	I
ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ	J
А. Е. Федотов, АСИНКО.
9.1	Методы контроля чистых помещений
Цель контроля параметров воздуха чистых помещений — проь0
рить соответствие чистого помещения заданному классу чистоты.
работа выполняется как на этапе аттестации чистого помещения поел
завершения пуско-наладочных работ, так и в эксплуатации. Метод!
испытаний и контроля параметров чистых помещений детально щ
работаны и изложены в различных стандартах и рекомендациях [1-6
К настоящему времени они стали достоянием широкой инженерно
практики.
В чистых помещениях, в зависимости от их назначения, контра
лируются следующие параметры:
•	концентрация частиц в воздухе;	1
•	скорость и однородность потока воздуха (для однонаправлен|
ного потока);	!
•	расход воздуха и кратность воздухообмена;	|
•	перепады давлений между чистыми помещениями различны!
классов чистоты или между чистыми и неклассифицируемыми
помещениями;	|
•	целостность (эффективность) финишных фильтров;	|
•	температура воздуха и относительная	влажность	воздуха;	л
•	время восстановления чистоты воздуха чистого помещения посл^
внесения в него загрязнений;	“
•	герметичность чистого помещения;
•	чистота поверхностей чистого помещения;
•	статическое электричество и выделение ионов;
•	микробные загрязнения в воздухе и на поверхностях.
Примечание-. Порядок контроля биологических загрязнений
в воздухе приведен в главе 16. Счетчики частиц в воздухе рассмот-
рены 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 опре-
деленных размеров (числу частиц в 1 м3 воздуха).
Классы чистоты воздуха и методы определения чистоты воздуха
установлены ГОСТ ИСО 14644-1 [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 D, в 1 м3 воздуха для данного класса чис-
тоты определяется по формуле:
где
С — максимально допустимая концентрация аэрозольных час-
тиц для чистых помещений класса N ИСО для заданного порогового
размера частиц D, частиц/м3;
N — классификационное число ИСО, которое может принимать
значения в пределах от 1 до 9 с минимально допустимым шагом рав-
ным 0,Г>;
D — пороговый размер частиц, в пределах от 0,1 до 5,0 мкм;
0,1 — константа, мкм.
*> Примечание: ГОСТ ИСО 14644-1 формально разрешает уста-
навливать классы чистоты в указанных пределах, выражаемых дроб-
ными числами с минимально допустимым шагом 0,1 мкм. На практике,
как правило, это не используется.
Максимально допустимые концентрации частиц Сп для целых
значений классификационного числа 7V и наиболее распространенных
значений D приведены в таблице 9.1.
266
Глава 9
Таблица 9.1
Классы чистоты помещений по ГОСТ ИСО 14644-1
Класс N ИСО	Максимально допустимые концентрации частиц С„, частиц/м3 с размерами, равными или большими следующих значений, мкм					
	0,1	0,2	0,3	0,5	1,0	5,0
Класс 1 ИСО	10	2	-	-	-	-
Класс 2 ИСО	100	24	10	4	-	-
Класс 3 ИСО	1 000	237	102	35	8	-
Класс 4 ИСО	10 000	2 370	1 020	352	83	-
Класс 5 ИСО	100 000	23 700	10 200	3 520	832	29
Класс 6 ИСО -	1 000 000	237 000	102 000	35 200	8 320	293
Класс 7 ИСО	-	-	-	352 000	83 200	2 930
Класс 8 ИСО	-	-	-	3 520 000	832 000	29 300
Класс 9 ИСО	-	-	-	35 200 000	8 320 000	293 000
Примечание - Значения концентраций 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:
а)	классификационное число N (записывается как "класс N ИСО”)',
Ь)	состояние чистого помещения (построенное, оснащенное или
эксплуатируемое), см. главу 1;
с)	заданные размеры частиц D (в диапазоне от 0,1 мкм до 5,0 мкм)
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/м3)', 5,0 мкм (29 частиц/м3).
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 аэрозольных частиц
в одной или нескольких точках чистого помещения (точках отбора проб).
При этом необходимо выполнить следующее:
Контроль параметров воздуха чистых помещений
267
1)	убедиться в том, что состояние чистого помещения соответ-
ствует 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 состоя-
ниях чистого помещения: построенном, оснащенном и эксплуатируе-
мом. Чистое помещение перед выполнением отбора проб должно
соответствовать одному из этих состояний.
Состояния чистого помещения, для которых определяется класс
чистоты, оговариваются в соглашении между заказчиком и исполни-
телем, либо берутся из соответствующего нормативного документа.
Например, Правила GMP ЕС регламентируют контроль чистоты
воздуха в чистых помещениях стерильных производств только для
оснащенного и эксплуатируемого состояний [7].
Заданные размеры частиц
Заданные пороговые размеры частиц, по которым определяется
класс чистоты помещения, так же оговариваются в соглашении меж-
ду заказчиком и исполнителем, либо берутся из соответствующего
нормативного документа. Например, Правила GMP ЕС регламенти-
руют контроль чистоты воздуха по двум пороговым размерам частиц:
0,5 и 5,0 мкм.
Если испытания проводятся бодее чем для одного порогового
размера частиц, то каждый больший размер частицы (например, D2)
должен, по крайней мере, в 1,5 раза превышать ближайший меньший
размер частицы (например, £>,), т.е. £>2 > 1,5Dx [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 NL определяется с помощью
формулы:
NL=4A,	(9.2)
где
Nl — минимальное число точек отбора, округленное до ближай-
шего большего целого числа;
А — площадь чистого помещения или чистой зоны, м2.
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 распо-
ложены равномерно. Если точка отбора проб в чистом помещении
с неоднонаправленным потоком воздуха находится под НЕРА фильт-
ром, то это может изменить реальную картину в лучшую сторону.
Поэтому размешать точки отбора проб под фильтрами нецелесообразно.
В некоторых 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 1 фута (30 см) от линии наполнения. Допускается и боль-
шее расстояние, если замечено, что, например, при операциях
наполнения взвешенные в воздухе частицы продукта (порошка) или
брызги (жидкого продукта) приводят к ложному счету.
1 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, определен-
ное 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 мини-
мальному объему и времени пробы:
а)	в каждой точке отбирается такой объем воздуха, чтобы в нем
могло быть обнаружено не менее 20 частиц. Этот объем рассчитыва-
ется для максимальной допустимой концентрации частиц с наиболь-
шим 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 стати-
стическую достоверность результатов счета для частиц с наибольшим
из заданных размеров и с наименьшей их концентрацией (наихуд-
ший случай).
Таким образом, минимальный объем отдельной пробы К (л) для
наибольшего из заданных пороговых размеров частиц по условию
а) в каждой точке отбора проб, определяется по формуле:
К=-^-х1000,
д С	(9-3)
пт
где
Vs — минимальный объем одной пробы, л;
Спт — максимально допустимая концентрация частиц для наи-
большего из заданных пороговых размеров частиц;
20 — требуемое число частиц в одной пробе;
1000 — коэффициент перевода литров в кубические метры, л/м3.
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 фут3/мин) или 28,3 л/мин (1,0 фут3/мин).
Объем пробы и время отбора пробы для проведения контроля
выбирается по наиболее жесткому из указанных выше условий а),
б) и в).
В некоторых случаях объем пробы, определяемый по формуле
(9.3), может оказаться столь большим, что для отбора пробы может
потребоваться слишком много времени. Например, для оценки соот-
ветствия классу 5 ИСО по частицам с размерами больше или равным
5,0 мкм и максимально допустимой концентрации (29 частиц/м3),
полученной по формуле (9.1), объем пробы по формуле (9.3) равен:
20 частиц
Vs =-----------х 1000л/м' = 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:
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). Пробоот-
борник счетчика частиц устанавливается навстречу потоку воздуха.
Если воздушный поток, из которого берется проба, имеет неопре-
деленное направление, то вход пробоотборника должен быть нап-
равлен вертикально вверх.
Счетчики частиц имеют, как правило, несколько каналов, кото-
рые позволяют одновременно вести счет нескольких заданных раз-
меров 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 быть не менее
значения, получаемого по рассмотренной выше методике. Результаты
счета распечатываются на принтере счетчика (встроенном или внеш-
нем), 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 показа-
ний 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 данных является получение значений концен-
трации частиц в воздухе для проверки соответствия чистоты воздуха
в контролируемом помещении заданному классу.
В современные счетчики частиц и сопутствующее им программ-
ное обеспечение заложена возможность расчета концентрации
частиц по стандарту ИСО 14644-1 (ГОСТ ИСО 14644-1) и стандарту
США 209Е.
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 допус-
тимые концентрации частиц,
частиц/м3)
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
2	3
5
1	4
№ точки	Число или концентрация частиц в 1 м3 с размерами, мкм	
	>0,5	> 5,0
1		
2		
3		
4		
5		
Отбор проб проводил
(подпись)
(фамилия, инициалы)
272
Глава 9
Это позволяет легко и быстро, без вычислений, получать тре-
буемые 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, кото-
рый сводится к следующему.	_
Определяются средние концентрации частиц х, в каждой точке
отбора проб, если число проб в точке более 1:
-	X; + х., +... + Х
il /2.......... ip
Xi=-	(9.4)
где
xiX,...,xip — концентрации частиц в разных пробах в точке Z;
р — число проб, взятых в точке /.
Если в точке берется одна проба, то средняя концентрация час-
тиц 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 м2.
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 1 м2 в каждой точке
может отбираться одна или более проб. Если отбирается две или больше
пробы, то для каждой точки по полученным данным вычисляется
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 преде-
лы концентрации частиц превышены, то чистое помещение не соот-
ветствует 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 дове-
рительного 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 концент-
рация частиц является случайной величиной.
Судить о случайной величине только по среднему значению
недостаточно, нужно знать разброс отдельных значений относи-
тельно 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)	вычисляется средняя концентрация частиц по всем точкам
отбора проб как среднее арифметическое концентраций частиц по
пробам, отобранным в этих точках:
= Х1 +Х2 +... + Хг
х =
(9-5)
где
Xi,...,Xr — средние концентрации частиц в разных точках от-
бора проб;
г — число точек отбора проб;
б)	вычисляется стандартное отклонение средней концентрации
частиц в точках отбора проб:
J(xi - х)2 + (х2 - х)2 +... + (Хг - х)2 .
----------(7И)-----------------’	<9'6>
в)	вычисляется 95% ВДП для средней концентрации частиц по
всем точкам отбора проб:
95% ВДП= * +W
(9-7)
где
х — средняя концентрация частиц по всем точкам отбора проб;
274
Глава 9
t095 — 95-й процентиль (квантиль) /-распределения Стьюдента
с г-1 степенями свободы;
s — стандартное отклонение средних концентраций частиц в точ-
ках отбора проб;
г — число точек отбора проб.
Значения t095 берутся из таблицы 9.2.
Таблица 9.2
Значения процентиля t095 /-распределения Стьюдента для 95% ВДП
Число точек отбора проб, г	2	3	4	5	6	7-9
* 0,95	6,3	2,9	2,4	2,1	2,0	1,9
Во многих современных счетчиках эти вычисления выполняются
без участия оператора.
Полученные значения 95% ВДП не должны превышать макси-
мально допустимых значений концентраций частиц.
Число точек отбора проб равно или более 10
В этом случае стандарт не требует вычисления верхнего довери-
тельного 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 вычисления 95% ВДП может не соответствовать задан-
ному классу ИСО. Если такое несоответствие (выброс) вызвано не
случайной причиной, а ошибкой в проведении счета, сбоем оборудова-
ния или слишком низкой концентрацией частиц из-за высокой чис-
тоты 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 приме-
нения испытуемого чистого помещения.
Они могут являться следствием проектных решений помещения.
Например, если в потолке чистого помещения над каким-либо обору-
дованием 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 результа-
тов и значения 95% ВДП определяются без участия оператора. В про-
тивном 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 распреде-
ления частиц в воздухе. Рассмотрим, что служит характеристикой
случайности и как ее учесть самым простым для практики образом.
Случайные величины и случайные процессы описываются зако-
нами 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 хв, и стандартным отклонением, s.
Отношение s/xb характеризует степень случайности.
При s/xa = 0 (s = 0) величина перестает быть случайной и стано-
вится детерминированной, строго определенной.
При s > 0 концентрация частиц является случайной величиной.
По мере увеличения s/xa влияние фактора случайности возрастает.
Для учета этого фактора и служит вычисление 95% ВДП.
Автором предлагается другой, альтернативный метод, не требую-
щий вычисления 95% ВДП при каждом отборе проб. Назовем его
методом "коэффициентов запаса”. Коэффициент запаса, Л служит для
учета статистической погрешности результатов испытаний.
Статистический метод по ГОСТ ИСО 14644-1 основан на вычис-
лении 95% ВДП по данным отбора проб и сравнении полученного
значения с максимально допустимыми концентрациями частиц,
Сп по таблице 9.1.
216
Глава 9
Метод "коэффициентов запаса" решает обратную задачу.
— принимается, что 95% ВДП для заданного класса чистоты
и размера частиц равен максимально допустимой концентрации
частиц Ся по таблице 9.1;
— вычисляется максимально допустимое значение средней
концентрации частиц, называемое уровнем предупреждения ха, при
котором 95% БДЯ равен максимально допустимой концентрации для
данного отношения s/xj
— при проверке класса чистоты определяется только средняя кон-
центрация частиц, х по данным отбора проб; если она не превышает
уровень предупреждения ха, 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/xa 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 к уровню предупреждения ха назовем коэф-
фициентом запаса kz
95% ВДП	Сп
к=-------— =------- (9.8)
Ха	Ха
Коэффициент запаса кг зависит от:
—	числа точек отбора проб;
—	отношения стандартного отклонения к уровню предупреж-
дения s/xa.
Коэффициенты запаса рассчитываются для чисел точек отбора
проб от 2 до 9.
Чем больше отношение s/xa , тем большим будет коэффициент
запаса к .
Z
Каким взять отношение s/x?
Можно доказать, что функция s/xa имеет область определения от
О до -Jr (0; \!г ), где г — число точек отбора проб.
Рассмотрим три случая в пределах этой области:
А)	наиболее распространенный на практике случай, когда
s/xa <0,5 (это подтверждается результатами испытаний);
В)	жесткий случай, когда s/xa =1;
С)	теоретически самый неблагоприятный случай (s/xa = Vг ).
Контроль параметров воздуха чистых помещений
277
Случай А
Для реальных чистых помещений, в которых выполняется усло-
вие статистического метода {ожидаемое число частиц в пробе не менее
20), можно использовать соотношение s/xa = 0,5 как граничное значе-
ние для неравенства s/xa < 0,5.
Тогда 95% ВДПопределяется по формуле (9.7), в которой х при-
нимается равным ха.
95% ВДП = ха + t09s (s /77) = ха + t09s (0,5*хо /77) =
= xfl(l+0,5x/O9J/7;).	(9.9)
Расчетные значения коэффициентов запаса kz для числа точек
отбора проб в пределах от 2 до 9 и s/xa = 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/xa = 0,5
Число точек, г	2	3	4	5	6	7	9
*0,95	6,3	2,9	2,4	2,1	2,0	1,9	1,9
^х*0,95/^	2,23	0,82	0,60	0,47	0,41	0,36	0,32
95%-й ВДП	3,23хй	1,84хй	1,6хй	1,47хй	1,41хй	1,36хй	1,32хй
коэфф, запаса, kz	3,23	1,84	1,6	1,47	1,41	1,36	1,32
В таблице 9.4 в качестве примера для значений kz приведены рас-
четные значения уровней предупреждения ха для класса чистоты 5 ИСО
и размеров частиц > 0,5 мкм (при s/xa = 0,5), которые удобно приме-
нять на практике. Согласно таблице 9.1 максимально допустимая кон-
центрация частиц в воздухе для этого случая равна 3520 частиц/м3.
Тогда, например, при четырех точках отбор проб (г = 4) уровень
предупреждения ха = 3520/1,6 = 2200 частиц/м3. Если при отборе проб
среднее арифметическое концентрации обнаруженных частиц меньше
2200, то чистое помещение соответствует заданным требованиям.
Таблица 9.4
Уровни предупреждения хв при sfxa = 0,5
Число точек, г	2	3	4	5	6	7	9
коэфф, запаса, kz	3,23	1,84	1,6	1,47	1,41	1,36	1,32
ха	1090	1930	2200	2390	2500	2590	2670
278
Глава 9
Случай В
При выполнении условия статистического метода соотношение
s/xe = 1 является жестким условием. Аналогично для этого случая
95% ВДП = ха + t095 (s/^r) = x+t09s(xa /j~r)
= *A^o,95/J^	(9.10)
Полученные коэффициенты запаса kz приведены в таблице 9.5.
Таблица 9.5
Коэффициенты запаса kz при s/xa ~ 1
Число точек, г	2	3	4	5 ,	6	1.	9 | > 1
to,95	6,3	2,9	2,4	2,1	2,0	1,9	1,9 1
to,95/ Ar	4,5	1,7	1,2	0,94	0,82	0,72	0,63
95% ВДП	5,5хй	2,7хй	2,2хй	1,9хй	1,8хй	1,7хй	1,6хй
коэфф, запаса, kz	5,5	2,7	2,2	1,9	1,8	1,7	1,6
В таблице 9.6 в качестве примера приведены значения уровней
предупреждения ха для класса чистоты 5 ИСО и размеров частиц
> 0,5 мкм при s/xa = 1,0.
Таблица 9.6
Уровни предупреждения хв при s/xa—\
Число точек, г	2	3	4	5	6	7	9
коэфф, запаса, kz	5,5	2,7	2,2	1,9	1,8	1,7	1,6:
ха	640	1300	1590	1840	£940	2060	2190
Этот вариант можно использовать в случаях, когда целесообразно
принять заведомо жесткие условия (например, в критических зонах).
Случай С
Рассмотрим для иллюстрации теоретически самый неблагоприят-
ный случай, когда частицы обнаружены только в одной точке из всех
точек отбора проб, а в остальных — не обнаружены. В этом случае при
s = xzAr,
95% ВДП= ха + t095 (ха Аг /Аг)= ха (l+t0J)d	(9.11)
Контроль параметров воздуха чистых помещений
279
В таблице 9.7 приведены значения коэффициента запаса kz и уровни
предупреждения ха для класса 5 ИСО с заданными размерами частиц
>0,5 мкм для этого случая при числе точек отбора проб г от 2 до 9.
Таблица 9.7
Коэффициенты запаса Л и уровни предупреждения ха
в наиболее неблагоприятном случае s = хоЛ/г
Число точек, г	2	3	4	5	6	7	9
коэфф, запаса, kz	7,3	3,9	3,4	3,1	з,о	2,9	2,9
	482	903	1035	1135	1173	1213	1213
Из таблиц 9.4, 9.6 и 9.7 видно, что даже для жесткого и теорети-
чески самого неблагоприятного случаев значения коэффициентов
запаса kz отражают реальную картину проектирования, испытаний
и эксплуатации чистых помещений.
На рис. 9.1 показан для иллюстрации график зависимости уров-
ней предупреждения от числа точек отбора проб для s/xe=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 м3 не превышает 1090, то чистое помещение соответствует классу
5 ИСО. Если число точек отбора проб равно 7, то максимально допу-
стимая концентрация частиц, при которой выполняется условие со-
ответствия классу 5 ИСО по 95% ВДП, равна 2590.
Порядок работы по методу коэффициентов запаса:
1)	Определяется число точек отбора проб (ГОСТ ИСО 14644-1);
2)	Принимается вариант отношения s/xa (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 концент-
рация частиц С;
5)	Вычисляется уровень предупреждения ха = Сп/ kz;
6)	Если при отборе проб среднее значение полученной концен-
трации частиц х не превышает уровень предупреждения ха, то
чистое помещение удовлетворяет заданным требованиям.
280
Глава 9
В чем преимуще-
ства этого метода?
Во-первых, мож-
но заранее задаться
коэффициентом за-
паса кг в соответствии
с таблицами 9.3, 9.5,
9.7 ирассчитать уро-
вень предупреждения
для чистых помеще-
ний, находящихся
в эксплуатации (таб-
лицы 9.4, 9.6, 9.7).
Во-вторых, это
резко упрощает про-
цедуру оценки соот-
ветствия чистого
Рис. 9.1 Зависимость уровня предуп-
реждения от числа точек отбора проб
для чистого помещения класса 5 ИСО
по частицам > 0,5 мкм при s/xa=0,5
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 функционирова-
ния чистого помещения была заложена на стадии проектирования.
Метод коэффициентов запаса предусматривает расчет 95% ВДП
один раз — при подготовке инструкции по оценке соответствия дан-
ного чистого помещения классу чистоты и вычислении уровней пре-
дупреждения, т.е. составляется таблица по образцу таблиц 9.3 или 9.5
(9.7). В дальнейшем, полученные при отборе проб средние концент-
рации сравниваются с уровнями предупреждения без вычислений
95% ВДП. Это существенно упрощает контроль чистых помещений
и сокращает затраты времени.
Пользуясь коэффициентами запаса не нужно каждый раз вычис-
лять 95% ВДП. Это не имеет смысла, поскольку метод укладывается
в рамки статистического подхода и предъявляет более жесткие требо-
вания по сравнению с ГОСТ ИСО 14644-1. Метод коэффициентов
запаса исходит из заранее установленного неблагоприятного соотно-
шения s/xa. На практике, в реальной статистике это соотношение
может быть значительно меньше. Поэтому чистое помещение, нахо-
дящееся 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 быть не менее 20 при условии, что концентра-
ция 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 кон-
центрация частиц с размерами равными или большими 5,0 мкм,
составляет 29 частиц/м3. В этом случае минимальный объем пробы
(для отбора 20 частиц) составляет 0,69 м3 или 690 л воздуха (20/29 =
0,69 м3 = 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 клас-
сов 4 ИСО, 3 ИСО и т.д. использование метода последовательного
отбора проб еще 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 до-
пустимому значению для данного класса чистоты.
При оценке соответствия классу чистоты используются также
опорные числа С (верхний предел) и Св (нижний предел), которые
дают границы соответствия или несоответствия классу чистоты и за-
висят 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 Сн 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 Се и Сн для ожи-
282
Глава l
даем ых чисел частиц Е. Если для данного значения Е число С меньпв
нижнего предела Сн (т.е. ниже линии Сн), то отбор пробы прекра
щается и концентрация частиц в этой точке считается соответствую
щей норме. Если для данного значения Е наблюдаемое число части
больше Св, то отбор пробы также прекращается и считается, чт
концентрация частиц в этой точке не соответствует норме.
Если для данного значения Е число С оказывается между Си С
то отбор пробы продолжается до тех пор, пока С не пересечет Beps
нюю Св или нижнюю Сн предельные линии. Если этого не происходив
то при Е = 20, сфера действия метода последовательного отбора про
заканчивается. Концентрация частиц соответствует норме.
<1
25
5
Рис. 9.2
при использовании метода последовательного отбора проб
10	15
Ожидаемое число частиц Е
Границы соответствия и несоответствия классам чис
Пример
Рассмотрим чистое помещение класса 5 ИСО для частиц с ра^й
мерами, равными или большими 5,0 мкм. Для работы с графиком
построим вспомогательную таблицу 9.8, связывающую объем и времз|
отбора пробы (используется счетчик со скорость отбора проба!
28,3 л/мин), значения ожидаемого числа частиц Е, верхнего Св и ниж^
него пределов Сн.
Ожидаемое число частиц Е, определяется по формуле
Е = Сп х К/1000,
(9.14)
где
Сп — максимально допустимая концентрация.
В данном примере Сп= 29 частиц/м3, а Е = 291/1000.
Значения Св и Сн 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	2	6	12	18	24
Объем пробы, л	57	170	340	509	679
Ожидаемое число, Е	1,65	4,93	9,86	14,76	19,69
Значение верхнего предела, Св	5,66	9,03	14,12	19,16	24,24
Значение нижнего предела, Сн	-2,26	1,12	6,20	11,24	16,32
В таблице 9.8 показаны целые значения времени отбора проб
t 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; Св = 5,66).
Отбор пробы прекращается, так как С> Св(7 > 5,66) и чистота
воздуха не соответствует заданному классу.
2.	Наблюдаемое число С = 7 частиц за время 1=6 мин (объем
пробы V= 170 л, ожидаемое число Е = 4,93; Св = 9,03; Сн= 1,12).
Отбор пробы продолжается, так как Сн< С <Св (1,12 < 7 < 9,03).
3.	Наблюдаемое число С = 1 частице за время 1=6 мин (объем
пробы V = 170 л, ожидаемое число Е= 4,93; Сн= 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 значениями долей време-
ни для Св и Сн (уравнения 9.10 и 9.11) для ожидаемого числа частиц
Е. При этом ведется сравнение фактического времени, затраченного
на отбор С частиц с расчетными временами (долями времени 1м), не-
обходимыми для отбора пробы с опорными числами частиц Св и Сн
для различных ожидаемых значений Е (таблица 9.9).
284
Глава 9
Время, необходимое для отбора пробы с 20 частицами, принято
за tM = 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 tM, необходимого для отбора проб с опорными числами частиц для
предельной линии Св. В столбце 3 приведены значения времени в до-
лях от tM, необходимого для отбора проб с опорными числами частиц
для предельной линии Сн.
Таблица 9.9
Значения времени отбора пробы в условных долях для различных
значейий С и Сн при работе по табличному методу
Несоответствие классу, если наблюдаемое число частиц С наступает раньше, чем ожидается		Соответствие классу, если наблюдаемое число частиц С наступает позже, чем ожидается	
Время отбора пробы (в долях от tM ) для опорных чисел Св	Опорное число св	Время отбора пробы (в долях от U Для опорных чисел Сн	Опорное число сн
1	2	3	4
0,0019	4	0,1922	0
0,0505	5	0,2407	1
- 0,0992	6	0,2893	2
0,1476	7	0,3378	3
0,1961	8	0,3864	4	'
0,2447	9	0,4349	5
0,2932	10	0,4834	6
0,3417	11	0,5320	7
0,3902	12	0,5805	8
0,4388	13	0,6291	9
Г	0,4873	14	0,6676	10
0,5359	15	0,7262	11
0,5844	16	0,7747	12
0,6330	17	0,8233	1	13
0,6815	18	0,8718	14
0,7300	19	0,9203	15
0,7786	20	0,9689	16
1,0000	21	1,0000	17
Примечание'. Точки отсчета времени приведены как доли всего интервала времени (tM= 1,0000 при максимально допустимой концентрации частиц).			
Если для наблюдаемого числа частиц С фактическое время отбора
пробы в относительных долях от tM будет меньше, чем указано в столб-
це 1 (т.е. число частиц С = Св обнаружено раньше, чем должно быть
Контроль параметров воздуха чистых помещений
285
по этому условию), то отбор проб прекращается ввиду несоответ-
ствия чистоты воздуха заданному классу.
Если для наблюдаемого числа частиц С фактическое время отбора
пробы в относительных долях от tM будет больше, чем указано в столб-
це 3 (т.е. число частиц С = Сн 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 1м будет больше, чем указано в столб-
це 1, но меньше, чем указано в столбце 3, то отбор проб продол-
жается. Если отбор пробы продолжается до 21-го значения доли вре-
мени (I = ^=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 разме-
рами частиц, равными или большими 5,0 мкм. Максимально допус-
тимое число таких частиц в 1 м3 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. tM = 24,4 мин.
Допустим, что за 6 мин обнаружено С = 10 частиц. Время 6 мин
составляет 0,246 от tM = 24,4 мин, условно принятого за 1,0000.
Эта доля 0,246 меньше указанного в столбце 1 значения 0,2932 для
Св = 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 Сн = 1 (счет
идет медленнее). Чистое помещение соответствует заявленному классу.
Если за эти же 6 мин наблюдаемое число С=1 частиц, то счет про-
должается, так как 0,246 больше значения 0,1476, указанного в столб-
це 1, но меньше значения 0,5320, указанного в столбце 3 для Сн = 7.
Счет продолжается до тех пор, пока время отбора пробы для
данного числа частиц остается между значениями, указанными в столб-
цах 1 и 3. Если отбор пробы продолжается до 21-го значения доли
времени в столбце 1, т.е. при tM = 1,0000 долей времени, и ни одно
значение наблюдаемого числа частиц, сравниваемого с Св, не поя-
вилось раньше соответствующей доли времени (столбцы 1 и 2), то
чистота воздуха соответствует заданному классу.
Метод последовательного отбора проб предусматривает последо-
вательное, 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 воз-
растании числа отобранных частиц от 0 до 20. При этом для каждого
наблюдаемого числа частиц проверяются условия соответствия или
несоответствия методу последовательно! о отбора проб. В полной мере
это может быть реализовано при автоматизированной системе реги-
страции с указанием времени появления каждой частицы.
На практике, например, при аттестации зон Ли 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 допусти-
мый предел С, который равен 4,99 при Е = 0 (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. 170 л
воздуха. По таблице 9.8 для этого случая Сн = 1,12. Если не обнару-
жено ни одной частицы, или обнаружена одна частица (С < Сн). то
чистое помещение соответствует заданному классу.
9.5 Контроль потоков воздуха
В чистых помещениях контролируются:
•	скорость потока воздуха (как правило, для однонаправленного
потока);
•однородность потока (постоянность скорости однонаправлен-
ного потока), а также проводится визуализация потока воздуха.
Скорость и расход воздуха (однонаправленного потока)
Скорость однонаправленного потока воздуха определяется в плос-
кости, 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. Точки 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 фик-
сируются среднее, максимальное и минимальное значения.
Контроль параметров воздуха чистых помещений
287
Могут быть проведены изме-
рения скорости и в плоскости,
соответствующей уровню рабочей
зоны. Установленное оборудова-
ние может внести искажение
в параметры воздушного потока.
Измерение скорости потока
воздуха выполняется с помощью
анемометров, которые выпус-
каются двух типов: крыльчатые
анемометры и термоанемометры
(рис. 9.3).
Крыльчатые анемометры име-
ют, 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 воздухо-
Рис. 9.3 Измерение скорости по-
тока воздуха термоанемометром
водов;
• погрешность ± 5% (от показания прибора + 0,1 м/с).
Этим требованиям удовлетворяют приборы фирм Testo, Dwyer,
Airflow и другие.
Расход воздуха L. , м/ч, определяется как:
L = vx.S'x3600,
/
где
г — скорость воздуха на выходе фильтра (ламинарной зоны), м/с,
S — площадь фильтра (ламинарной зоны), м2\
3600 — число секунд в 1 ч.
Визуализация потоков воздуха
Визуализация потоков воздуха позволяет увидеть реальную аэро-
динамическую 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 обра-
зуют 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 (шелковые или из нейлонового моноволокна), тонкие
ленты и пр., которые крепятся к специальным держателям, не нару-
шающим движение потока воздуха.
Во время проведения теста на визуализацию полезно фотогра-
фировать полученную картину или вести съемку кинокамерой для
получения документальной картины, прилагаемой к протоколу аттес-
тации чистого помещения.
Однородность потока
Однородность однонаправленного потока воздуха оценивается по
данным измерения скорости потока воздуха в различных точках плос-
кости, перпендикулярной направлению движения воздуха. Рекомен-
дуется, чтобы эта плоскость находилась на расстоянии более 300 мм
от поверхности фильтра (распределителя воздуха).
Различия скоростей потока воздуха в различных точках плос-
кости не должны превышать 20-30%.
9.6 Расход воздуха
Для неоднонаправленного потока воздуха наиболее важными
параметрами являются расход воздуха и кратность воздухообмена.
которые связаны между собой соотношением:
ZL,
N<P= V’
где
N — кратность воздухообмена, \/ч или ч
X L — суммарный расход воздуха через все приточные фильт-
ры, м3/ч;
V~ объем чистого помещения, м3.
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 помещений
289
стороне раструба установлен
прибор, регистрирующий объем
проходящего воздуха. Открытая
сторона раструба балометра
устанавливается плотно к плос-
кости фильтра, чтобы избежать
утечки воздуха мимо него (рис.
9.4). Это — прямой метод оцен-
ки расхода воздуха.
2. При отсутствии балометра
или невозможности его приме-
нения пользуются другим, кос-
венным методом с помощью
анемометра. Перед проведением
измерений диффузоры должны
быть сняты.
Расход воздуха определя-
ется как:
L= vx 5.,
где L — общий расход воз-
духа, м3/ч\
v — измеренные значения
скорости воздуха в центре каж-
дой ячейки, м/с,
S. — площадь каждой ячейки, м2.
Рис. 9.4 Балометр — устройство для
определения расхода воздуха
9.7 Перепад давления
Перепад давления измеряется как при аттестации чистого поме-
щения в одном или нескольких его состояниях (построенное, оснащен-
ное, 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 неклассифипируемыми помещениями.
Перепад давления измеряется при закрыть!* 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, Magnehelic, рис. 2.10, глава 2);
290
Глава 9
— имеющие токовый выход для связи с диспетчерским пунктом
и обеспечивающие непрерывную документальную регист-
рацию перепада давления с течением времени.
Используется также автоматическое регулирование перепада;
давления путе7 частотного управления скоростью вращения венти-
ляторов кондиционеров и работой регулирующих клапанов.
' 8 Контроль целостности фильтров
Финишные фильтры (НЕРА и ULPA фильтры) являются крити-
ческими элементами чистого помещения. Эти фильтры могут устгй-
навливаться в потолке или стене чистого помещения, в оборудова-
нии или воздуховоде. Для контроля целостности установленных
фильтров может выполняться тест на утечку. Под утечкой фильтра
понимается проскок частиц, который превышает предельно допус-
тимые значения по ГОСТ Р 51251-99, таблица 9.10 [9].
На заводе-изготовителе проводятся испытания фильтров в точке
MPPS. Суть метода контроля фильтров в точке MPPS приведена
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 финишных фильт-
ров на утечку выполняется при приемке новых чистых помещений,
повторной аттестации и после замены фильтров.
Цель контроля установленных фильтров — обнаружить дефекты
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 частиц,
определяемых свойствами применяемых контрольных аэрозолей.
Контроль установленного фильтра состоит в подаче аэрозолей: на
вход фильтра, определении концентрации частиц до и после фильтры,
оценке фактической эффективности фильтра и сравнении ее с дан-
ными, указанными в стандарте [2, 6, 9].
Контрольные аэрозоли
Известна практика контроля целостности фильтров по атмос-
ферным аэрозолям. Для надежного определения утечки в фильтре этого
недостаточно. На вход фильтра нужно подавать воздух с концентра
цией частиц более 30х106 частиц/м3, например, 10s частиц/м3.
Размеры наиболее проникающих частиц для НЕРА фильтров
составляют 0,14 — 0,3 мкм.
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 аэро-
золи (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 DOP-аэрозоли. К нас-
тоящему времени в Европе, в основном, отказались от DOP-аэрозо-
лей ввиду их токсичности. В США DOP-аэрозоли применяют до сих
пор, хотя наметилась тенденция к использованию других аэрозолей.
Получили распространение DE'DS'-аэрозоли, значительно менее опас-
ные в плане загрязнения фильтров чем, например, Emery 3004.
В каждом случае испытаний фильтров нужно оценить объем этих
испытаний и безопасность применяемых контрольных аэрозолей для
продукции.
Существуют два метода контроля целостности фильтров с ис-
пользованием:
—	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 исполь-
зуются 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.
292	Глава 9
Расстояние между поверхностью фильтра и пробоотборником
должно быть не более 5 см.
Чувствительность к обнаружению утечки в фильтре зависит от
направления сканирования. Считается, что сканирование в нап-
равлении, параллельном к минигофре (глава 3), повышает чувст-
вительность к обнаружению утечки в фильтре, а сканирование пер-
пендикулярно к минигофре повышает чувствительность в точности
определения места утечки.
Метод контроля с использованием Фотометра аэрозолей
Фотометр ~~ это прибор, который оценивает массовую коннев.
транию частиц в воздухе в мг/м3. Для контроля целостности фильтров
обычно применяются фотометры со скоростью отбора проб 28,3 л/мин.
Скорость потока воздуха после фильтров должна быть в предела \
± 20% от заданного значения. Проект стандарта ИСО 14644-3 реко-
мендует использовать значение массовой концентрации частиц на
входе фильтра в пределах: 10-100 мг/м3.
При меньших концентрациях частиц чувствительность мето, j
может снизиться, при больших концентрациях возникает опасность
загрязнения фильтров.
Считается, что фильтр имеет утечку, если массовая концентра
ция частиц на выходе фильтра превышает 10 4 (0,01%) от концентра-
ции частиц на входе.
Чтобы оперировать понятиями массовой концентрации частиц,
необходима их высокая концентрация на входе фильтра. Это требует
применения мощных генераторов аэрозолей и создает определенную
опасность загрязнения фильтров и чистого помещения. Для работы
с фотометром требуется подать концентрацию частиц на вход фильтра
в 100-1000 раз больше, чем при методе контроля с использованием
счетчика частиц. В связи с этим в Европе наметилась четкая тен-
денция широкого применения счетчиков частиц для контроля целое i -
ности фильтров. Применение метода с использованием фотометра
аэрозолей ограничено чистыми помещениями классов 5 ~ 9 ИСО.
Кроме того, метод фотометра аэрозолей не учитывает современ
ной классификации фильтров.
Метод контроля с использованием счетчика частиц
Счетчики частиц определяют счетную концентрацию частно
в воздухе. Этот метод требует значительно меньшей концентрации
контрольных аэрозолей, меньшей мощности генератора аэрозолей
и поэтому успешно применяется в помещениях всех классов чистоты
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 концент-
рация 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 по-
тока воздуха, НЕРА фильтра, флакона и распылителя Ласкина с сус-
пензией DEHS или другого вещества (стр. 291), служащего для полу-
чения контрольного аэрозоля. Центральным узлом генератора является
распылитель Ласкина, на выходе которого поток воздуха содержит
частицы контрольного аэрозоля. Размеры частиц имеют полидисперс-
ное распределение со средним значением для НЕЖ-аэрозоля около
0,2 мкм. Важную роль играет "время жизни" частиц аэрозоля: для
капельки воды 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) обход-
ной 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.
Рис. 9.5 Принципиальная схема генератора аэрозолей
Концентрация загрязнений в воздухе до перемешивания с конт-
рольными 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 нахо-
дилась 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	Глава 9
Таблица 9.2(/
Эффективность НЕРА и ULPA фильтров по ГОСТ Р 51251-99
Группа фильтров	Класс фильтров	Интегральное значение, %		Локальное значение, ‘	
		эффектив- ности	коэффициента проскока	эффектив- ности	коэффициента проскока
НЕВД фильтры	НЮ	8$	15	-	
	НН	95	5	-	-
	Н12	99,5	0,5	97,5	2,5
	Н13	99,95	0,05	99,75	0,25
	Н14	99,995	0,005	99,975	0,025
ULPA фильтры	U15	99,9995	0,0005	99,9975	0,0025
	U16	99,99995	0,00005	99,99975	0,00025
	U17	99,999995	0,000005	99,9999	0,0001
В таблице приводятся два показателя оценки фильтров: эффек-
тивность и коэффициент проскока, сумма которых для отельного
фильтра равна 100%.
Методы контроля целостности фильтров рассматриваются в проек-
те стандарта ИСО 14644-3 [6], который в период подготовки кн. i и
к печати находился в завершающей стадии разработки. Содержащаяся
в проекте стандарта расчетная часть этих методов сложна для и рак: и-
ческого применения при контроле эффективности установлен—
фильтров.
Ниже приводятся методы контроля интегральной и локальной
эффективности фильтров. Расчетная часть методов основана на пр
тическом опыте работы автора и сотрудников Лаборатории испыта-
ний чистых помещений фирмы Инвар. Этот подход не противоречат
стандарту. Он основан на оценке средних величин и не включает рас
четов стандартных отклонений, доверительных пределов и пр. Ста-
тистический характер распределения частиц может быть учтен, по
усмотрению пользователя, введением коэффициента запаса по
аналогии с п. 9.3.
Предлагаемый инженерный подход к оценке эффективно». ги
установленных финишных фильтров учитывает только средние шл
чения параметров. Можно оперировать и статистическими понятия -
ми, включая стандартное отклонение и 95% доверительные пределы.
По мнению автора, это не имеет большого смысла. Такие мето 11
основаны на ряде допущений, невыполнимых на практике^
Первое допущение состоит в том, что концентрация частиц С i •,
входе фильтра неизменна по всей плошади поверхности. Как это просе
рить? Никак. Разброс С может достигать десятков и сотен проценте.
Второе допущение предполагает постоянство скорости воздуха на
выходе фильтра. На самом деле она непостоянна и ее колебания
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 стати-
ческого давления или, при отсутствии специального места для ввода
аэрозолей — на вход предфильтра ламинарного шкафа). Для равномер-
ного распределения аэрозолей в приточном воздухе ввод аэрозолей
осуществляется на некотором расстоянии от фильтра. Воздуховоды
могут разветвляться после точки ввода аэрозолей.
Рис. 9.6 Размещение приборов при контроле целостности фильтров
296
Глава 9
2.	К точке, находящейся между вводом аэрозолей и фильтр
через дилютор присоединяется счетчик частиц со скоростью отбора
проб 28,3 л/мин.
3.	Регулятором, расположенным на корпусе генератора аэрозо-
лей, устанавливается требуемая концентрация частиц (контрольны к
аэрозолей), подаваемых в воздуховод. Для проверки интегральное
эффективности НЕРАфильтров достаточно подавать аэрозоли с кот
центрацией С; 108 частиц/м3.
4.	Счетчиком определяется концентрация частиц, подаваемых на
вход фильтра, при этом отбираются три пробы по одной минуто
и вычисляется среднее значение.
5.	Счетчик частиц выключается, трубка от точки отбора пробы
и дилютор убираются. Генератор аэрозолей продолжает работать. Сче i -
чик частиц перемещается в чистое помещение для сканирования
фильтров. Могут использоваться и два счетчика.
6.	В чистом помещении (или в ламинарном шкафу) выполняется
сканирование рабочей поверхности фильтра и элементов его креп-
ления (рис. 9.7).
Сканирование ведется по всей поверхности фильтра и периметру
его сторон перекрывающимися движениями прямоугольного пробо-
отборника в направлении, перпендикулярном более широкой стероле
пробоотборника. На практике скорость сканирования обычно состав-
ляет около 5 см/с.
Рис. 9.7 Сканирование рабочей поверхности фильтра и эле-
ментов его 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 повышен-
ной концентрации частиц в этой точке. Данная операция относится
к контролю локальной эффективности (см. ниже).
7.	После завершения сканирования всех фильтров счетчик и генера-
тор аэрозолей выключаются. Перед выключением генератора аэрозолей
может быть повторно проверена концентрация частиц, подаваемых
на вход фильтров.
8.	Регистрируется общее число частиц, обнаруженных после фильт-
ра при сканировании, и определяется их концентрация С2 в 1 м3'.
где
N2 — число частиц, обнаруженных при сканировании фильтра;
28,3 — скорость отбора проб счетчиком частиц, л/мин',
Тс — время сканирования, мин',
1000 — коэффициент перевода литров в м3.
9.	Определяется интегральный коэффициент проскока K.nt:
С2
*, = С1 Х 100%’
где
С; — концентрация частиц на входе фильтра;
С2 — концентрация частиц на выходе фильтра;
100 — коэффициент перевода в %.
10.	Полученное значение Км сравнивается с интегральным коэф-
фициентом проскока для данного класса фильтра по таблице 9.10 и
делается заключение об интегральной эффективности испытуемого
фильтра.
Пример
Исходные данные
Проверяется целостность фильтра Н14.
Допустимое интегральное значение коэффициента проскока по
таблице 9.10 составляет 0,005 %.
Концентрация частиц С; на входе фильтра равна 108 частиц/м3.
Время сканирования Тс = 5 мин.
298	Глава 9
На выходе фильтра при сканировании зарегистрировано N2~ 18
частиц.
Решение
Концентрация частиц на выходе фильтра равна:
/V,	18 частиц
С = —~—х 1000=-------------х1000 =
2	28,3x7^	28,Зл/миих5л«/«
= 130 частиц/м3.
Интегральное значение коэффициента проскока К.м для испы-
тываемого фильтра вычисляется по формуле:
С2 130
Кы=~^ = х 100% = 1,3 х Ю-e или 1,3 х IO -1 %.
Полученное интегральное значение коэффициента проскока для
испытуемого фильтра меньше указанного в стандарте значения в 38
раз (5 х 10‘3/1,3 х Ю-4), т.е. интегральная эффективность испытуемого
фильтра превышает допустимую стандартом величину.
Проверка локальной эффективности фильтра
Локальный коэффициент проскока фильтра К1вс определяется
по формуле:
к = -^-х100%
'«с N ,	’
где
Nwl и Nk2 — число частиц на входе и выходе фильтра в некотором
объеме воздуха Vw ;
Nw] = СV*;
Cj — концентрация частиц на входе фильтра;
Vw — 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
Nw2 — число частиц, которое отбирается прямоугольным пробо-
отборником 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 tw, в течение которого точка с дефектом находится в зоне
пробоотборника, рассчитывается по формуле:
tK = W/v, где
W — размер короткой стороны прямоугольного пробоотбор-
ника, СМ',
г — скорость сканирования, см/с.
Определение величины Nk2 является центральной задачей при
контроле локальной эффективности фильтров.
Пример
Исходные данные:
—	проверяется локальная эффективность (проскок) фильтра Н14,
допустимое значение локального коэффициента проскока по
таблице 9.10 равно 0,025 %;
—	концентрация частиц на входе фильтра Ct = 108 частиц/м3',
—	скорость сканирования v = 3 см/с;
—	размер короткой стороны пробоотборника W = 1,5 см;
Решение:
Время, в течение которого точка с дефектом находится в зоне
пробоотборника,
tK = W/v = 1,5/3 = 0,5 с.
Отобранный за это время объем пробы равен:
К = Fx tw/60 = 28,3 х 0,5/60 = 0,236 л = 2,36 х 104л?.
Соответствующее этому объему число частиц до фильтра равно:
NwI = С, х У = 108х 2,36 х 10-4 = 2,36 х 104.
Далее определяется число частиц Ик2, обнаруживаемое при ска-
нировании поверхности фильтра пробоотборником, когда в его зону
попадает точка с дефектом (в течение времени / = 0,5 с).
Допустим, что Nw2 = 2.
Локальный коэффициент проскока частиц в точке с дефектом
равен:
Kloc = Nw2 х 100%/ n»i = 2 х 100%/(2,36 х 104) = 0,85 х 10-2%
Это значение меньше допустимого по стандарту:
0,85 х 10'2 % = 0 0085 < 0,025 %.
300
Глава 9
Таким образом, в точке с дефектом локальный коэффициент
проскока соответствует требованиям стандарта, т.е. дефект незначи-
телен (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 проме-
жутка времени счетчик регистрирует заранее определенное число ча-
стиц, то раздается сигнал (бип-сигнал).
Этим числом является число Nw2 , т.е. число частиц, которое от-
бирается прямоугольным пробоотборником при сканировании по-
верхности фильтра, когда в его зону попадает точка с дефектом.
На практике удобно сканировать фильтр со скоростью 5 см/с.
Определим число Nw2, сохранив все остальные исходные данные
рассмотренного выше примера.
В этом случае
Nw2 = К1вс х Nwl= 2,5 х 1,42 х 104 = 3,55 = 3 частицам.
При обнаружении 3 частиц в течение времени
tw = 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:
N2m — число частиц, которые попадут в пробоотборник при на-
хождении его в зоне точки с дефектом, если локальная эффектив-
ность равна предельному значению по таблице 9.10;
К1оа ~ предельно допустимый локальный коэффициент проскока
по таблице 9.10, например, для фильтра Н14.
К1ос = 0,025% = 2,5 х 10-2 %.
N определяется по формуле:
N, = С,х V х К, /100%.
Если Nw2 < N^, то локальная эффективность фильтра соответ-
ствует стандарту.
При TV2m < 1 проверка локальной эффективности не имеет смысла.
Она не имеет смысла и при N2m < 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, = 108 частиц/м3, скорость сканирования
v = 3 см/с, Vw = 1,56 х 10'4jwj).
N2m = 108 x 2,5 x IO2 % x 1,56 x IO-4 /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 кри-
терию локальной эффективности. Если обнаружено 3 частицы, то
дефекта нет.
Определим значения N2m для всех типов фильтров, для которых
таблица 9.10 регламентирует требования к локальной эффективности
(коэффициенту проскока), таблица 9.11.
Таблица 9.11
Значения для различных фильтров
Тип фильтра	Н12	Н13	Н14	U15	U16	U17
Kloc, %	2,5	2,5x10*	2,5х10-2	2,5х10-3	2,5х10-4	1х104
N2m	390	39	3,9	0,39	0,039	0,016
Таблица 9.11 построена для скорости сканирования 3 см/с и кон-
центрации частиц на входе фильтра 108 частиц/м3. 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 109, для фильтров U16 — до 10’°, для
фильтров U17 — до 4,1 х 10й.
Другими словами, на вход фильтра U15 нужно подавать конт-
рольные аэрозоли с концентрацией 1 млн. частиц/м3, для U16 — 10 млн.
и для U17 — 24 млн. частиц/м3.
Практическая целесообразность этого вызывает сомнения. Столь
высокие концентрации могут загрязнить фильтры и привести к вы-
сокому уровню молекулярных загрязнений в чистых помещениях.
Вероятно, в этих случаях достаточно ограничиться контролем интег-
ральной 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 филь-
тра в процессе эксплуатации его сопротивление растет. Если сопро-
тивление 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 загрязнений в чистое
помещение и пр. Не рекомендуется эксплуатация финишных фильт-
ров после достижения ими перепада давления 400-500 Па.
Сопротивление фильтра определяется с помощью дифферен-
циального 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
Выполняется 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 периодич-
ностью 6 мин.
Специализированный контроль
Выполняется в чистых помещениях (зонах), к которым предъяв-
ляются специальные требования к температурному режиму.
Тест начинается не ранее, чем через 1 ч после начала работы
системы вентиляции и кондиционирования, чтобы стабилизирова-
лись 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 расстоя-
нии не менее 300 мм от стен.
При расположении датчиков учитывается 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 выполняются одновременно с измерением
температуры после стабилизации работы системы вентиляции и кон-
диционирования.
Контроль параметров воздуха чистых помещений
303
Измерения проводятся, по крайней мере, в одной точке каждой
зоны, для которой заданы требования по влажности. С целью стаби-
лизации 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 требуе-
мого значения после внесения в чистое помещение загрязнений.
Используемые приборы: счетчик частиц и генератор аэрозолей.
Время восстановления определяется для помещений с неодно-
направленным потоком воздуха. Оно зависит от кратности воздухо-
обмена, 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 поме-
щения снижать концентрацию частиц в 100 раз по сравнению с ис-
ходным уровнем. Под исходным уровнем понимается концентрация
частиц, превышающая в 1000 раз заданное значение.
При определении времени восстановления не допускается отби-
рать пробы воздуха непосредственно под приточными фильтрами.
Отбор проб ведется для пороговых размеров частиц, указанных в обоз-
начении 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 кон-
центрации 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 клас-
сов 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 104 выше, чем в испытуе-
мом чистом помещении. Такая концентрация, при необходимости,
304
Глава 9
может быть обеспечена при помощи генератора аэрозолей, поме-
щаемого в соседнее помещение.
Тест выполняется путем сканирования мест с неплотностями
(щелями) на расстоянии 5-10 см от них со скоростью 5 см/с со сто-
роны чистого помещения. Для оценки проникания загрязнений через
открытую дверь определяется концентрация частиц в чистом поме-
щении на расстоянии 0,3-3 м от двери.
Определяемая концентрация частиц должна быть, по крайней
мере, в 103 раз ниже, чем в соседнем помещении.
Необходимость в проведении этого теста определяется заказ-
чиком и исполнителем.
9.13	Счетчики частиц в воздухе
Физические основы аэрозолей и техники счета частиц рассмат-
риваются 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 направ-
лениях.
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 элемен-
тами 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, обеспечивающую стабилиза-
цию светового потока;
—	фотоприемник, преобразующий оптический сигнал в элект-
рический импульс;
—	оптическую систему 3, фокусирующую рассеянный свет от
частицы на фотоприемник.
Контроль параметров воздуха чистых помещений
305
Проба воздуха
(аэрозоль)
Счетчик света
(лазер)
я-----*
1
Оптическая система
рассеянного света
Опорная
оптическая
система
Насос
НЕРА фильтр
*0,3 мкм 1,0 мкм 0,5 мкм!
.	I
 Фотоприемник
Электронный
блок
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 воз-
духе частица вызывает рассеяние света, идущего от лазера. Этот рас-
сеянный 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.
Под размерами частицы, строго говоря, понимается ее эффек-
тивный размер. Эффективный размер частицы — это размер шаро-
видной 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 9
кого импульса пропорциональна размеру частицы. Казалось бы, что
если подавать на вход счетчика частицы одинакового размера (сфе-
рические 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 сред-
него значения (рис. 9.9, а).
в)
Рис. 9.9 Разрешающая способность
и достоверность счета:
а) идеальная (отрезок прямой) и ре-
альная разрешающая способность;
б) хорошая разрешающая способность;
в) плохая разрешающая способность;
г) достоверность счета
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 дей-
ствительности, 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 рке этот коло-
кол, т.е. чем меньше дисперсия (разброс) значений амплитуды
импульсов для одного и того же размера частиц, тем выше разре-
шающая способность счетчика (рис. 9.9, б). При большой дисперсии
(рис. 9.9, в) произойдет ложный счет частиц меньшего диаметра
(D2<D^, 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 идеальном
случае все частицы, которые пересекают луч лазера, должны осве-
щаться равномерно и формировать в фотоприемнике импульсы
с одинаковой амплитудой. При неравномерном 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 вблизи центра его поперечного
сечения, а те, которые прошли по краям, дадут меньший поток рас-
сеянного света, меньшую амплитуду импульсов, и будут распознаны
счетчиком, как частицы с меньшими размерами. К таким же послед-
ствиям приводят дефекты 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, ко-
торый 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, показы-
ваемых 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 разме-
рами. Эффективность счета выражается в процентах и определяется как:
308	Глава 9
Е = -^-xIOO%
r Np
где
Nc ~ число частиц, обнаруженных счетчиком;
iV ~ число частиц в пробе.
В идеальном случае при предельно высокой разрешающей спо-
собности и амплитуде импульса от частицы (амплитуды сигнала),
большей максимально допустимой амплитуды шума, эффективное гь
счета достигает 100 %. При амплитудах сигнала, меньших амплитуды
шума (малые, частицы), счетчик работать не может.
Из-за того, что разрешающая способность счетчиков не является
идеальной, они не могут сосчитать все частицы одного и того же
размера. Действительно, класс чистоты чистого помещения задас тся
для частиц с размерами, равными или большими заданного значе-
ния Dp которому соответствует амплитуда импульса Аг Примерно
половина всех импульсов для одного и того же размера частиц будет
меньшей A t (для гауссового распределения при совпадении центров
распределений размеров частиц и амплитуды импульсов счетчика,
рис. 9.9), т.е., счетчик воспримет эти частицы как имеющие
размеры меньше D} и не сосчитает их.
Отношение сигнал/шум
Под сигналом понимается импульс с определенной амплитудой,
вызванный рассеянием света при пересечении частицей освешенно!о
объема внутренней части сенсора. Под шумом понимается импульс,
вызванный любой причиной, кроме частицы.
Отношение сигнал/шум является одним из ключевых в работе
счетчика. Например, если это отношение равно 2 и счетчик имеет
хорошую разрешающую способность (рис. 9.9, б), то шум не поваиче!
на результата счета.
На чувствительность счета влияет характер рассеяния света. При
больших углах рассеяния зависимость результатов счета от консис-
тенции частицы невелика, т.е. стабильность счета не зависит от мате
риала и формы частицы. Это имеет исключительно важное значение,
поскольку калибровка счетчика ведется по сферическим латексным
частицам, а реальная воздушная среда содержит разнообрази-Де час
тицы, существенно отличающиеся от идеальной картины. Лу-”.ш1.
счетчики (PMS, Met One) удовлетворяют этому условию. Именно этим
явлением объясняется известный феномен, когда счетчики АЗб (ПК
ГТА) при калибровке латексами дают сходную картину с указан-
ными выше счетчиками, а в реальных условиях считают в несколько
раз меньше 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. Счет-
чик определяет амплитуду импульса напряжения, который вызы-
вается 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 счет-
чика 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:
42)	= 2) — D. ,
изм факт7
где
2)^ — диаметр частицы, определяемый счетчиком,
Офакт ~ фактический диаметр частицы.
Точность
Точность счета является статистической характеристикой и опре-
деляется как стандартное отклонение для совокупности отобранных
проб частиц монодисперсного аэрозоля:
|£(2);-5)
<т = 1 мд_____ ,
V д-1
где
£> — среднее арифметическое диаметров частиц в N пробах,
D. — диаметр частицы в /-Й пробе,
р — число проб.
Воспроизводимость
Воспроизводимость результатов счета, т.е. стабильность во вре-
мени параметров, подлежащих калибровке, имеют важное практи-
ческое значение. К таким параметрам, в первую очередь, относится
амплитуда импульса, вызываемого латексной частицей определенно-
го диаметра. Опыт показывает, что лучшие счетчики частиц в течение
длительного периода (несколько лет) не изменяют своих парамет-
310
Глава 9.
ров, и результатом калибровки является лишь подтверждение этого
факта без проведения регулировок.
При выборе счетчика нужно учитывать все рассмотренные позл-
затели. Иногда изготовители счетчиков усиленно рекламируют один
или два показателя, по которым счетчик находится на высоком уровне,
не упоминая других характеристик. Например, счетчик может имет
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 размерах. Счетчик может иметь высокую чувствительност:.,
но быть выполнен как "тонкий лабораторный прибор", плохо защи-
щенный от внешних воздействий. В таком счетчике при малейшей
вибрации, толчке или транспортировании могут измениться его ха-
рактеристики и потребоваться повторная калибровка.
Предельная концентрация частиц
Этот показатель характеризует предельно допустимую концен! -
рацию частиц в помещении, при которой возможна эксплуатация
счетчика. Это ограничение вызвано ошибкой совпадения, когда двешли
несколько частиц могут быть восприняты как одна. Например, фирма
Met One указывает, что ошибка совпадения 5% будет иметь место при
концентрации частиц 400 000 в 1 фут3 воздуха. В связи с этим, фирма
указывает предельно допустимую концентрацию 250 000 часпшц/фрп .
при превышении которой счетчик эксплуатировать нельзя.
Кроме того, при высокой запыленности окружающей среды
лазерная ячейка может загрязниться, появится собственный фон
(шум) и может потребоваться ремонт счетчика.
Если все же возникает необходимость оценить счетную концент-
рацию частиц в запыленном воздухе, то применяется дилютор (раз-
бавитель). При прохождении воздуха через разбавитель концентрация
частиц в пробе воздуха уменьшается в фиксированное число раз.
Для очистки сенсора счетчика от загрязнений после окончания
отбора проб следует выполнить очистку сенсора с помощью Г Г РА
фильтра, входящего в комплект поставки счетчика. Для этого фильтр
присоединяется ко входу счетчика и счетчик работает в течение
нескольких минут. При повторном включении, счетчик должен пока
зывать нулевой счет. Такая же операция выполняется и перед началом
работы со счетчиком частиц.
Показатели назначения счетчиков частиц
Счетчики различаются по эксплуатационным признакам:
—	минимальному размеру частиц D, по которому можно вести
счет (для размера D счетчик считает частицы с размерам::
равными или большими D);
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 промышленности согласно
Правилам GMP минимальный контролируемый размер частиц сос-
тавляет 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 опре-
деляет пригодность счетчика для эксплуатации. Например, в фар-
мацевтической 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 дисп-
лей, 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 фут3/мин) и 28,3 л/мин (1,0 фут3/мин).
Счетчики со скоростью отбора пробы 2,83 л/мин (0,1 фут3/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 гранич-
ного значения концентрации частиц с размерами 5,0 мкм и более
(29 частиц/м3) малый счетчик требует отбора пробы в течение при-
мерно 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 фут3/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 различие между счетчиками. Наиболее
распространены два вида сенсоров: с лазерным диодом и гелий-нео-
новым лазером. Лазерный диод используется для маломощных руч-
ных счетчиков со скоростью отбора пробы 2,83 л/мин (0,1 фут3/мин),
предназначенных для счета частиц 0,5 мкм и более. Гелий-неоновый
лазер обладает большей мощностью, применяется в высокочувст-
вительных счетчиках и позволяет обнаруживать частицы раз-
мером 0,1 мкм при высоких скоростях отбора пробы — 28,3 л/мин
(1,0 фут3/мин).
Счетчики имеют ручной и автоматический режимы работы. При
ручном режиме счетчик дает результат счета для одной пробы. При
автоматическом режиме оператор задает вид нужной ему инфор-
мации, который должен быть выведен по результатам счета:
—	данные счета по всем пробам;
—	среднее, минимальное и максимальное значение счета для
данного размера частиц и данного канала по всем пробам;
—	значение концентрации частиц, вычисленной счетчиком по
одной или нескольким пробам;
—	кумулятивное (интегральное) распределение частиц по
размерам;
—	дифференциальное распределение частиц;
—	режим со звуковым сигналом — бип-сигналом (beep-mode).
Концентрация частиц. Определение концентрации частиц самим
счетчиком позволяет непосредственно, без вычислений, оценивать
соответствие чистого помещения заданному классу чистоты. В этом
случае требование ГОСТ ИСО 14644-1 о расчете доверительных ин-
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.
Кумулятивное (интегральное) распределение дает для каждш о
размера общее число частиц с размерами, равными и большими
данного значения. Оно характеризует общее число частиц и дает
концентрацию частиц в воздухе.
Дифференциальное распределение дает число частиц в опреде-
ленных, ограниченных с обеих сторон интервалах значений размеров
частиц, например: (0,1; 0,2 мкм); (0,2; 0,3) мкм и т.д. Это полезно
при поиске источника загрязнений и при контроле целостное; и
фильтров.
На рис. 9.10 и 9.11 даны примеры кумулятивного и диффереь.
циального распределения частиц по размерам, соответствующе
приведенной ниже распечатке данны: счета частиц.
Контроль параметров воздуха чистых помещений
313
Рис. 9.10 Кумулятивное (интег- Рис. 9.11 Дифференциальное
ральное) распределение частиц распределение частиц
по размерам
Звуковой сигнал обращает внимание оператора на обнаружение
частицы. Это полезно при работе в чистых помещениях высоких клас-
сов чистоты, использовании метода последовательного (непрерыв-
ного) 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 выполняют весь комплекс отбора
проб и расчетов по ГОСТ ИСО 14644-1, выдавая пользователю
результаты счета частиц в удобной для него форме.
Пример, распечатки данных по 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 1 м3
в одной точке отбора проб:
Размер	Концентрация частиц	
частиц,	Кумулятивное	Дифференциальное
мкм, >	распределение	распределение
0,3	3278	2755
0,5	523	409
1,0	114	65
3,0	49	37
5,0	12	9
10,0	3	3
314
Глава 9
Аналогичные данные приводятся для всех точек отбора проб.
Данное чистое помещение соответствует классу чистоты 5 ИСО по
всем размерам частиц в этой точке (глава 1). На практике проверяется
соответствие классу чистоты только по заданным размерам частиц.
Если число точек отбора проб находится в интервале от 2 до 9,
то могут рассчитываться стандартные отклонения и верхние довери-
тельные пределы.
Примеры счетчиков частиц
В число немногих лидирующих фирм по производству счетчиков
входят фирмы PMS (Particle Measuring Systems) и Met One, на примере
которых ниже показаны конкретные примеры счетчиков частиц
и счетчиков ядер конденсации.
Ручные счетчики частиц
В практике аттестации и эксплуатации чистых помещений широ-
ко распространены ручные счетчики частиц такие, как Handy Laz™
301 (рис. 9.12). Счетчик имеет четыре канала, которые позволяю!
одновременно вести счет для четырех пороговых размеров части и:
0,3; 0,5; 1,0 и 5,0 мкм. Благодаря этому он имеет широкую сферу приме-
нения и применяется в электронной промышленности, где требуется
контроль частиц малых размеров, фармацевтической и медицинской
промышленности, в которой согласно Правилам GMP требуется koii i
роль чистоты воздуха по час ти -
Рис 9.12 Ручной счетчик частиц
Handy Laz™ 3D) фирмы PMS
цам > 0,5 мкм и > 5,0 мкм.
Счетчик свободно разме-
щается в ладони, легок (масса
менее 1 кг), удобен в работе,
поскольку имеет весь функцио-
нальный набор, характерный
и для больших счетчиков, вк I ю
чая расчет концентрации частиц,
вывод на компьютер и пр. Дос-
таточно большая буферная
память и емкость аккумуля-
торной батареи позволяют про-
водить различные комплексы
работ по контролю чистоты по-
мещений в автономном режиме,
без подключения к внешним
приборам.
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 фут3/мин). В связи с этим, они используются в чистых помеще-
ниях классов 6 ИСО, 7 ИСО и 8 ИСО (зоны Си Л 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 ско-
ростью отбора пробы — 28,3 л/мин или 1 фут3/мин.
Такие счетчики необходимы также для выполнения контроля
целостности НЕРА 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 фут3/мин) и могут эксплуатироваться в чистых поме-
щениях любых классов. Широко применяются счетчики LASAIR® 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, опреде-
ление верхних доверительных
пределов и построение кумуля-
тивных и дифференциальных
распределений частиц по раз-
мерам (гистограмм) в отобран-
ных пробах. Счетчики имеют
встроенный принтер и жидко-
кристаллический дисплей.
В качестве дополнительных
принадлежностей могут постав-
ляться датчики температуры и
влажности, скорости потока
воздуха, диффузоры высокого
Давления, позволяющие конт-
ролировать концентрацию час-
тиц в сосудах под давлением,
программное обеспечение для
работы с компьютером и пр.
Рис 9.13 Переносной счетчик
LASAIR® II фирмы PMS
316	/>;<'< бц 9
Передвижные счетчики с высокой чувствительностью
Такие счетчики, например, MicroAir 100 и MicroAir 200 фирмы
.Met One имеют чувствительность соответственно 0,1 мкм и 0,2 йк.и
при скорости отбора пробы 28,3 л/мин (рис. 9.15). Сочетание высокой
чувствительности и высокой скорости отбора пробы потребовало
увеличения мощности счетчика, его габаритов и массы. Эти счетчики
нашли применение в электронной, атомной промышленности и в
других областях, где требуется контроль чистых помещений и чистых
зон по частицам 0,1 и 0, 2 мкм.
Рис 9.14 Переносной счетчик
Met One 3313/3315
Рис 9.15 Счетчики MicroAir \1 и)
и MicroAir 200 фирмы Met One
Счетчики ядер конденсации
Непосредственное обнаружение частиц с размерами менее 1 ;ик.и
в луче света ограничивается физическими возможностями этого
метода. В известных коммерчески доступных оптических счетчиках
наибольшая чувствительность составляет 0,06 мкм [12].
Чтобы обнаруживать частицы меньшего размера используется
искусственный прием укрупнения частиц, который состоит в следую-
щем. Ультрачистый воздух пропускается через камеру с насыщенным
паром жидкости (бутанол, спирт и пр.). Микрочастицы, содержа-
щиеся в воздухе, являются ядрами конденсации пара. При движении
частиц через канал охлаждения пар конденсируется на частицах,
и обр дуются мельчайшие капельки частиц с размерами, которьк
могут быть обнаружены оптическим счетчиком.
Далее эти капельки попадают в сенсор, где освещаются лучом
лазера. Рассеянный свет 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 конт-
роль (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 ре-
альном масштабе времени при выполнении технологического про-
цесса, 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 каж-
Рис. 9.16 Многопозиционный
коллектор фирмы Met One
дой точке отбора проб. В этом случае
в точке отбора проб формируются
электрические сигналы, содержа-
щие необходимую информацию, для
передачи на контроллер.
2) На основе многопозицион-
ного коллектора, к которому при-
соединяются трубки, идущие от
точек отбора проб (рис. 9.16). Кол-
лектор соединяет эти трубки пооче-
редно со счетчиком частиц при
помощи клапанов. При каждом
отдельном отборе пробы открыт
только один клапан.
Переключение клапанов может
осуществляться автоматически.
318	Главу 9
Второй метод значительно проще и экономичнее первого, >
скольку требует всего одного счетчика на ряд сенсоров (например,
до 32). Однако этот метод требует устройства сети вакуумных трутй ж
между сенсорами и коллектором. Существует также ограничение
расстояния между сенсорами и коллектором.
Калибровка счетчиков частиц
Счетчики частиц не относятся к средствам измерения. Это
калибры или индикаторы, которые не измеряют размеры частиц,
а отсортировывают, отделяют частицы, равные или большие задан-
ного размера. Далее выполняется дискретный счет частиц, размеры
которых удовлетворяют этому условию.
В мировой практике калибровка счетчиков частиц осуществляв jся
по методике фирмы-изтотовтпедя самой фирмой, ее представителями
или другими организациями, имеющими необходимое оборудование
и владеющими методикой калибровки.
Автор выражает искреннюю благодарность Московскому подро зде
лению по производству бактерийных препаратов ФГУП "НПО "Микроген
фирмам Particle Measuring Systems (PMS) и Met Оле за разрешены
использовать их материалы и О. В. Проволовичу (ООО "НПП "ФЬлтер")
за рецензирование раздела 6.8 (контроль фильтров).
Литература к главе 9
1.	ГОСТ ИСО 14644-1 Чистые помещения и связанные с ними кл\- г-
ролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха.
2.	lEST-RP-CC00I.3-HEPAand ULPA Filters. Institute of Environmental
Sciences and Technology IEST, Mount Prospect, IL, USA, 1993.
3.	IEST-RP-CC07.1-Testing ULPA Filters. Institute of EnviionftentaB
Sciences and Technology IEST, Mount Prospect, IL, USA, 1992.
4.	ГОСТ 50766-95 Помещения чистые. Классификация. Методы л. i с
стации. Основные требования.
5.	ISO 14698-1 Cleanrooms and associated controlled environments
Biocontamination control — Part 1: General principles and method;
Стандарт ИСО 14698-1 Чистые помещения и связанные с ними
контролируемые среды. Контроль биозагрязнений. Часть L Общие
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 Со-
юза (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, "Тех-
нология 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.	Guidelines 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 IO
АЭРОДИСПЕРСЛЬЫ СИСТЕМЫ
А. А. Шутов,
канд. физ.-мапг. наук, Государственный технический
университет атомной энергетики, г. Обнинск
10.1	Основные свойства азроз лей
Термин аэрозоли был введен У. Гиббсом [1] и в самом общем
определении обозначает взвесь мелких частиц, которая обладает
рядом следующих особенностей.
1.	Важнейшим свойством аэрозольных частиц является существен-
ность вклада поверхностной энергии в общем энергетическом балансе.
Наиболее ярко этот момент проявляется у капель, само сущестаова*
ние капельной формы которых обязано поверхностному натяжению.
2.	Свойства частиц определяются их размером, формой, хи-
мическим составом и способностью к образованию устойчивых ас ;
сопиатов. В отличие от молекул, размер которых может укрупняться
только в результате химических реакций, увеличение размеров
дисперсных частиц происходит в процессах неупругих механических ,
столкновений. Ключевым моментом здесь является уменьшение;
поверхностной энергии в результате слияния, а следовательно пере-
ход к энергетически более выгодному состоянию. Принято считать,
что свойством к слиянию (а также к осаждению на граничные по-
верхности) частицы начинают обладать, если их размер превышает
~ 10 - 100 молекулярных размеров. Если в качестве характерного размера
молекулы принять боровский радиус, то объединение 100 молекул
будет иметь размер ~ КГм. Чаше всего именно это значение 0,001 ил и
принимается в качестве нижней границы размера аэрозолей. Верхняя
граница размера аэрозольной частицы варьируется в широких пре 1 е
лах в завиШ мости от особенностей рассматриваемых систем. Напри
мер, предел в 100 мкм можнб выбрать исходя из, ограничении на
скорость седиментации водяных капель [2]. В атмосферных процесс lx,
происходящих в грозовых облаках, эта величина возрастает до юлей
миллиметра [3]. В задачах движения дисперсных систем критерием
принадлежности частицы к классу аэрозолей является способность
увлекаться движущимся газом. В этом случае верхний предел также
составляет доли миллиметра [4J.
3.	В отличие от фазовых состояний вещества, все аэродисперсцые
системы характеризуются конечным временем жизни относительно
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, напри-
мер, 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 всту-
пать в химические реакции, в которые оно не вступает, находясь
в одном из агрегатных состояний. Например, хорошо известна
способность некоторых порошков металлов и пылей к самовоспламе-
нению. Мелкие частицы легче спекаются друг с другом вследствие
меньшей упорядоченности структуры по сравнению с массивным
образцом. У мелких частиц меняются также электрофизические и оп-
тические свойства: поверхностные молекулы вносят значительный
вклад в проводимость, спектры излучения и поглощения.
4.	Аэрозоли являются ансамблем взаимодействующих частиц, для
которого существенны коллективные эффекты, например, коагу-
ляция, рассеяние и поглощение света.
10.2	Классификация и методы генерации аэрозолей
Существуют разные подходы к классификации аэрозолей. В каче-
стве 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 жидкокапельных аэро-
золей выделяют туманы. Существуют исторически сложившиеся
отклонения от этой классификации. Так, продукты сгорания табака
называются дымом, хотя на самом деле это жидкокапельный аэро-
золь. В тоже время, существуют образования, не укладывающиеся
в эту схему. Например, типичная для крупных промышленных цент-
ров 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 пересыщен-
ных газах или парах на ядрах (центрах) конденсации. Роль ядер
конденсации могут играть ионы, мелкие пылинки и отдельные мо-
лекулы. Для создания условий конденсации пара или парогазовой смеси
необходимо охлаждение среды. Этого можно достичь, например,
путем смешения с холодным газом, или посредством адиабатического
расширения пересыщенного пара, причем в последнем случае при
322	Глава Г!)
...............................................          игЗи
внезапном расширении потерь тепла не происходит. Типичным при-
мером генерации конденсационных аэрозолей в результате смешения
теплой и холодной смесей является образование облаков на границе
теплого и холодного атмосферного фронтов. Подобным образом
возникают туманы. Адиабатический способ охлаждения используется
в устройствах типа камеры Вильсона.
Образование дыма при горении также происходит путем кон-
денсации паров. При высоких температурах в условиях протекания
химических реакций образуются ядра конденсации. После выхода
зоны реакции на ядрах идет интенсивная коагуляция и образование
аэрозолей.
Аэрозоли, получаемые диспергированием, имеют, как правило,
большие размеры по сравнению с конденсационными системами. Дело
в том, что для получения частиц нужно затрачивать энергию на
увеличение поверхности, и тем большее количество энергии,- чем
меньше требуемый размер аэрозольных частиц.
Пылевые образования генерируются либо путем механического
дробления твердых тел, либо путем распыления порошков — предва-
рительно измельченных твердых веществ.
Более широк набор методов диспергирования жидкостей. При
пневматическом методе распыления небольшие количества жид-
кости подаются в высоконапорный газовый поток в форсунке. Фор-
мирующиеся под действием газового потока струйки, разбиваются
затем на отдельные капли. Широко используется также механическое
диспергирование то чких пленок жидкости. В методе дискового расп ы-
ления жидкость подается в центр быстро вращающегося диска. Пот
действием центробежных сил жидкость растекается по поверхности
в виде тонкой пленки, и после срыва с кромки диска образуются
мелкие жидкие капли. Например, так получается порошковое молоко.
Доя распыления жидкости применяется также ультразвук. Пьезоэлек
трический элемент, источник ультразвука, вызывает сжатие в объеме
и последующий выброс капли через сопло. При этом частота эмиссии
капель регулируется частотой ультразвука. Пневматический и ультра-
звуковой способы распыления применяются, например, в современ
ных струйных принтерах с целью создания упорядоченного потока
чернильных капель размером ~ 20 мкм.
В электростатическом методе диспергирования капельки по ру-
чаются при истечении жидкости из капилляра, на который подается
высокое напряжение. Под действием электрического поля жидкость
сильно заряжается и ее свободная поверхность становится неустой-
чивой относительно любых малых возмущений. При умеренных
степенях зарядки на мениске торцевого среза капилляра формируется
одна или несколько струек, которые, затем распадаются на капли
(рис. 10.1), При большой степени зарядки эмиссия капель может
Аэродисперсные системы
323
происходить непосредственно с мениска. Для жидких 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 концент-
рацией, 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 соеди-
нения 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 дожде-
вых капель. Такие аэрозоли образуются в результате ветрового взаи-
модействия с волнами. Возмущение воздухом водной поверхности
324	Глава IQ
приводит к отрыву капелек мэрской воды, которые после испарения
жидкости дают взвесь соли. Их химический состав характеризуется
наличием соединений натрия, магния, хлора, размер которых, со-
ставляет менее 0,1 мкм.
Растительная составляющая фона представляет собой продуг ,
химического и фотохимического взаимодействия летучих веществ,
выделяемых растениями, с атмосферными компонентами (например,
окислами азота, образующимися при грозовых разрядах). Эти частицы
имеют размеры менее 0,1 мкм и определяют аэрозольный фон в наи-
менее загрязненных областях. Фон содержит также частицы сажи,
попадающие в атмосферу в результате лесных пожаров. На фононы it
уровень могут накладываться такие сезонные колебания, как ?4ас-
совые выбросы цветочной пыльцы.
В нижних слоях атмосферы аэрозоли находиться долго не ?«..< . i,
поскольку оседают вместе с дождями. В среднем аэрозоли в тропосфере
обновляются в течение месяца.
Влияние на фон могут оказывать вулканические выбросы в ат-
мосферу, масса которых может быть сравнима с фоном всей Земли.
Кроме аэрозолей вулканического пепла вулкан выбрасывает бодьшое
количество газов, которые после взаимодействия с атмосферой
также могут превращаться в конденсированные объекты. Например,
сернистый газ SO, после растворения и окисления в капельках .воды
дает серную кислоту. Кроме того, образуются аэрозоли сульф; га
аммония в реакции Н^О4. Последний находится в атмосфере как
продукт разложения органических веществ.
Антропогенные аэрозоли разнообразны по химическому составу
и размеру частиц. Более половины антропогенных частиц дают энер> е
тика и транспорт в виде сажи и золы как результат сжигании топ.шва.
Зола, являясь негорючей примесью к топливу, содержит почти всю
таблицу элементов. Автомобильные выхлопы выбрасывают в агмос-
феру токсичные соединения свинца. Аэрозоли металлургических
производств содержат окислы металлов. Строительная индустрия
является источником в основном алюмосиликатного и карбонатного
состава в виде цементной пыли. Наиболее широкий спектр аэро «>.к й
по составу представляет химическая промышленность.
Органическая материя является источником микробиологических
аэрозолей, представляющих собой отдельные микроорганизмы, или
капельки воды, содержашие микроорганизмы -г.,- бактерии, вирусы,
грибы, споры плесени. Типичный размер бактерии составляетТ-2 чкм.
Размер вирусов заключен в диапазоне 0,01-1 мкм, а спор в пределах
3-5 мкм. Бактерии и вирусы, как правило, поддерживаютжиз; е ;ея
дельность только при наличии влаги. Споры могут переходить ь а >ро
зольное состояние с сохранением всех функций и после вйсыхания-
Аэродисперсные системы
325
Антропогенные аэрозоли составляют небольшую массовую часть
по сравнению с природной составляющей. Однако локальные
концентрации антропогенных аэрозолей могут доминировать в индуст-
риальных центрах. На рис. 10.2 приведены характерные диапазоны
размеров различных атмосферных аэрозолей.
| ядра конденсации |
| электрораспыление жидкостей
| смог ]	| пыльца |
туман
осадки
। 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, характери-
зуется геометрическими размерами. Правильность формы реальных
аэрозолей — редкое исключение. Богатство их форм создает опреде-
ленные 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 пред-
положению, каждой аэрозольной частице сопоставляется сферичес-
кое тело, которое в связи с каким-либо свойством аэрозоля демонст-
рирует аналогичное поведение. Правильной формой, близкой
к сферической, обладают жидкокапельные аэрозоли или получаю-
щиеся из них образования после испарения жидкости. Во всех ос-
тальных случаях размер частицы характеризуется средним радиусом
эквивалентной сферы.
Средний кубический радиус определяется радиусом сферы,
равной по объему (массе) исходной частице. В микроскопных иссле-
дованиях измеряется средний квадратичный (проективный) радиус —
радиус круга, равновеликого площади проекции тела. Седимента-
ционный (стоксовский) радиус:
326
Глава :'</
^2 pg
эквивалентен радиусу сферы, имеющей ту же скорость осаждения
V в гравитационном поле, р — вязкость среды, р — плотность тела,
g — ускорение свободного падения. Средний оптический радиус
определяется радиусом сферы, имеющей то же сечение рассеян и и,
что и исходная частица. Как правило, аэрозольная система содержи i
частицы разных размеров. Такой статистический ансамбль принято
характеризовать функцией распределения частиц по размерам, заклю-
ченным в диапазоне [гт.и, гтД, параметрами которой являются сред-
ний радиус распределения г и'^дисперсия о, характеризующая
степень полидисперсности системы. Различают дифференциальную
и интегральную функции распределения. Дифференциальное распре-
деление f (г, г, s) определяет количество частиц dN, содержащихся
в диапазоне радиусов [г, r+dr] следующим образом:
dN —f(r, г , s) dr.
Интегральное (кумулятивное)распределение F(r, г, s) определяя г
количество частиц с размерами из диапазона [rmfti, г]:
Г
Т(г,г,а)= |/(г,г,ст) dr.
Функция F нормируется на общее число частиц системы No :
N0 = Ffrmax ’ Г,<У)= j/(r, Г,<т) dr .
rmtn
Дисперсия определяется как среднеквадратичное отклонение сле-
дующим образом:
сг = j(r-rj f(r,r,<y) dr.
Аналогичным образом определяется массовая функция рас
пределения.
Существуют простые методы определения параметров одко-
модальных, симметричных функций распределения, даже ес i!
неизвестен их явный вид. На рис. 10.3 приведены графики функций
f и F симметричного распределения с одним максимумом. Вблизи
точки г~г функция /имеет вид:
Тогда для интегральной функции распределения получаем:
Аэродисперсные системы
327
F(f)= J f(r) dr = (r- rl)f(r)+
6
При условии \rj -r|« г и Ir2 -r| « r функция F(r) является
линейной и в симметричных пределах г,, г2 относительно точки г
положение максимума г определяется пересечением ординаты
F = 0,5 с линейно интерполированным участком интегральной фун-
кции распределения. Этот метод точнее, чем непосредственное опре-
деление по гистограмме дифференциального распределения.
Рис. 10.3 Графики функций f и F симметричного
распределения с одним максимумом
Реальные функции распределения асимметричны, однако за-
частую переход к полулогарифмическим (4 lg г) или билогариф-
мическим {lg f lg г) координатам преобразует график распределения
к виду, близкому к симметричному.
Кроме того, такое преобразование трансформирует полубес-
конечную область изменения радиусов г>0 во всю числовую ось
[- °°, + °°] (рис. 10.4).
Это обстоятельство позволяет аппроксимировать функцию, изоб-
раженную на рис. 10.4, Ь), нормальной (гауссовой) функцией рас-
пределения:
/О) =-/=^ехР
у12л0
x = lgr,
328
Глава К)
. Рис. 10.4 Функции распределения:
а) реальная; Ь) полулогарифмическая
Для такой функции распределения дисперсию можно оценить
по линейному участку рис. 10.3, Ь) как:
£__1__[___1_
42л F'x 42л tgO ’
где F’(x) = dF/dx на линейном участке распределения.
Распределение атмосферных частиц по размерам имеет осо-
бенности, связанные с географическим положением местности, бли-
зостью к промышленным центрам. Это распределение подвержено
суточным и сезонным вариациям. Несмотря на это разнообразие,
типичная атмосферная функция распределения по данным много-
численных экспериментов имеет тримодальный вид (рис. 10.5). 1нки
распределения расположены в районе —0,01 мкм, —0,1 мкм, ~1да лч
и связаны, в основном, с происхождением аэрозолей.
10	10	1 Ю г, ц
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- пы-
левое происхождение. Необходимо учитывать, что в конкретных
условиях положение и высота пиков могут варьироваться под воз-
действием антропогенной составляющей.
10.5	Фильтрация (методы защиты от аэрозолей)
Методы улавливания аэрозолей основаны на различных меха-
низмах взаимодействия частиц с газовой средой и осадительными
элементами, среди которых наибольшее распространение получили
инерционное осаждение, осаждение во внешних полях и фильтрация
волокнистыми материалами.
Процесс удавливания (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, гравитаци-
онные, 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, расположённая
вблизи электрода, притягивается к нему под влиянием дипольной
зеркальной и кулоновской сил, действующих на ионы, сорбиро-
ванные частицей из газа. С большой вероятностью электрод такую
частицу захватит, однако, в постоянном поле происходит ее переза-
рядка, меняется на противоположное направление силы и по истече-
нии времени, порядка времени релаксации заряда, частица покидает
электрод. По этой причине, вследствие неэффективности улавли-
вания, в электрофильтрах не используются постоянные поля.
Универсальным источником связывания частицы с поверх-
ностью является межмолекулярное взаимодействие Ван-дер-Ваальса,
однако, этот механизм эффективен только для малых частиц. При-
нято 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 ча-
стиц 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	Глава I о
----------------------------------------------------------
Улавливание аэрозолей силами электрической природы осу-
ществляется в электрофильтрах, обязательным конструктивам[
элементом которых являются коронирующие электроды. Коронный
разряд, как источник ионов, выполняет две функции. С одной стороны,
в области короны происходит зарядка частиц, вследствие чего иятсн
сифицируется процесс осаждения. С другой стороны, коронный
разряд меняет электропроводность газовой среды, с повышением
которой снижается интенсивность перезарядки с последующей эмис-
сией частицы с осадительного электрода* Электрофильтры способны
захватывать объекты любых размеров, однако они неэффективно удер-
живают проводящие частицы, например, угольную пыль. Высоко-
концентрированная пыль плохо проводящих частиц также может
вызывать сбои в работе электрофильтров* Медленное стекание заряда
приводит к образованию областей объемного заряда у осадительного
электрода, и как следствие, к блокиро^гй®^ гатгяданил, итгит-й-иро-
ванию искровых разрядов и эмиссии чдетиц.
Волокнистый фильтрующий материал представляет собой слой
моноволокна или волоконных фрагментов (штапельное волокно}
с хаотичной укладкой в границах слоя- Используются самые р" - со-
образные волокнообразующие вешестра: металлы, стекло, базальт,
полимеры. Для скрепления волокон между собой могут применяться
связующие агенты.
По сравнению со сплошными средами, волокнистые материали
имеют очень рыхлую структуру, в которой волокна располагаются
друг от друга на расстояниях, значительно превышающих диаде । р
волокон. Например, в полимерных волокнистых материалах, получас
мых методом электростатического формования {фильтры Петрякова),
доля незанятого волокнами пространства может достигать 98% и об-
щем объеме образца. Пример укладки полимерных волокон диаметром
~2 мкм на предметное микроскопное стекло приведен на рис. 10.6.
Рис. 10.6 Картина укладки полимеРных волокон диамет-
ром ~ 2 мкм на микроскопные стекло
Аэродисперсные системы
331
Рыхлость структуры материала с малым аэродинамическим
сопротивлением обеспечивает высокую производительность прока-
чивания дисперсной среды через фильтр. С другой стороны, малость
размеров частицы по сравнению с расстоянием между волокнами
требует привлечения механизмов осаждения на волокна, отличаю-
щихся 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 пред-
положении, что при движении в объеме фильтра в результате мно-
гочисленных 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 давле-
ния АР до и после фильтра, и коэффициент захвата уе.
Эффективность осаждения частиц волокнистым слоем площадью
S, толщиной dx в однородном потоке фильтруемого воздуха рас-
считывается по коэффициенту захвата уе изолированного волокна.
Последний определяется в идеализированных условиях потока с ли-
нейной скоростью V, ортогонального оси цилиндрического волокна
радиуса rf . 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 = ?'
2rf
Средняя скорость воздуха в фильтрующем слое равна:
1-/3
где р — плотность упаковки волокон, которая равна отношению
объема волокон к общему объему слоя. Длина волокон, содержа-
щихся в слое:
Lf=~^dx-
Тогда для объема отфильтрованного воздуха:
Ml = 2yV-^Sdx,
332
Глава 10
а количество осажденных частиц с концентрацией п составляв г
dN = n2yV—^—Sdx.
n r2f
Поступающее в слой количество частиц равно:
N = nVS.
Из последних двух соотношений в пересчете на концентрацию
имеем:
dn	2yVfi	2 fry
—   dx = -7——dx.
п	nV г2
J	J
После интегрирования получаем:
-у
п = ng е ,
2pTeh
где h — полная толщина слоя.
Отношение:
k^~ = e~^
п0
называется коэффициентом проскока фильтра.
Эффективность фильтрации:
E=t^ = l-e~r.
п
Эта величина характеризует эффективность осаждения части
в волокнистом слое. Из выражения для у видно, что более эффективно
осуществляется осаждение фильтрами с более тонкими волокнами.
Механизмы фильтрации связывают с осаждением частиц на от-
дельные волокна при различных режимах течения дирперрнойдфеДЫ
Во всех теориях фильтрации предполагается ламинарнорть обтек ания
волокна воздухом, т.е. малость числа Рейнольдса:
Vrf
Re=~<\
v
где V — характерная скорость потока, v — кинематическая
вязкость воздуха. Поскольку при нормальных условиях вязкость
воздуха v = 0,1 см2/с, то в реальных фильтрах это условие выполняется
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 < 1 обтекание тел носит ламинарный характер — частицы
жидкости движутся вдоль гладких линий тока, причем для симмет-
ричных тел и картина обтекания симметрична.
В области 1 < Re < 30 симметричность течения нарушается
и в следе за телом появляются вихревые области, однако регуляр-
ность 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 пара-
метра у определяется радиусом частицы в точке касания (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 прямо-
линейна (рис. 10.7, Ь).
Диффузионное осаждение доминирует при фильтрации сред, со-
держащих очень мелкие частицы. Такие частицы, перемещение
которых определяется преимущественно броуновским движением,
чрезвычайно подвижны. Экспериментальные данные свидетельст-
вуют, что для частиц радиусом менее 0,1 мкм очень велика вероят-
ность 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.
Рис. 10.7 Механизмы удержания частиц: а) зацепление; Ь) инерци-
онное осаждение; с) диффузионное осаждение
Поле скоростей обтекания круглого цилиндра в поперечном одно-
родном потоке скорости Vg при малых Re, дается решением Лэмба [7]:
334
Глава J
----«
г2
Ve = С	cos6>,
«2 Гг
J
i
2
Vq = C 1—^- + 21n— sin0,
«•2 rr
(10.
Н8
2(2- lnJ?e)
Здесь г, в — цилиндрические координаты с центром на
цилиндра, угол в отсчитывается от направления вектора скорости
Зацепление
Вклад механизма зацепления определяется следующим обр
Поскольку частицы строго следуют линиям тока, то преде
траектория сферической частицы будет касаться цилиндра в вер
точке (рис. 10.7, а). Все частицы с траекториями внутри проме
ограниченного предельными траекториями по обе стороны?
цилиндра, достигают поверхности волокна. Вычисляя расход газа м
предельными траекториями, имеем:
р
Ув
г,0 =
1
!r = 2Crf 2(l+7?)ln(l + 7?)+^-^-(l + Z?) ,s
где R~rp !rf. Поскольку расход на волокно определяется площд!
проекции поверхности цилиндра 2 Vq гj- f то для коэффицие!
захвата волокна имеем:
с	1
Ye =
-т-------г 2(1+7?)1п(1+7?)+—----(1+7?)
2(2- 1п7?е)[ К	V ' 1 + 7? к '
Функция ye очень слабо зависит от Vo и является расту!
функцией от R. Таким образом, коэффициент захвата механи
зацепления увеличивается с ростом г, падает с ростом rf 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 дви-
жения сферы в вязкой среде, справедливое при Rep =V rp/v < 1.
Приравнивая силу инерции частицы массой т гидродинамической
силе сопротивления, имеем следующие уравнения в проекциях
скорости И=(И, К) =(t/, V):
™~ = (U0-U)6nprp,	(Ю.З)
"1^ = (К-^)6л:дгр,	(10.4)
где /л — динамическая вязкость воздуха, Uo (х,у), Vo (х,у) — компо-
ненты 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:
dV Vo-V	4лхг3
=	при ---- рр’
dt Т	т
где т = 2ррГр2 '9ц, Рр~ плотность частицы, получим:
Т = Г0(7-е-'/т)-
Отсюда находим траекторию частицы в параметрическом виде:
X — Xq Л-Ugt,	(10.5)
.2
y = yo-vo'I + vo{t + 'ce~tl'l)^y0+aU0— 	(10.6)
В последнем соотношении предполагается, что при обтекании
Vo ~<xU0. 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 == /у. Полагая,
что для предельной траектории частица касается цилиндра в верхней
точке y = rj-, из (10.5) и (10.6) имеем:
336
Глава Д|
= У о +«
9»rf2
4рг^и0
Тогда коэффициент захвата инерционного механизма равен:
1 = Уо_ = 1_а	.
е 'f 4Pprfr0
Разумеется, это качественное рассмотрение справедливо, есл1
инерционный параметр
к= Prf/-PPrluo «!
Из (10.7) находим, что инерционный коэффициент захват
растет с увеличением скорости и радиуса частицы, и падает с увели
чением радиуса волокон.	1
Диффузия
Очень мелкие частицы при столкновении с молекулами возду^
резко меняют направление своего движения, в результате траектории
частицы представляет собой ломаную линию. Движение таких объем
тов удобно описывать статистическими или вероятностными методам!
Распределение частиц в пространстве и времени можно характера*
зовать концентрацией. Эволюция системы частиц под влияние^
диффузии приводит к выравниванию концентрации по объему
причем, чем длительнее промежуток времени наблюдения, тем выш
вероятность обнаружить частицу в окрестности любой точки объема
в частности, границы или осадительной поверхности.
В [6] рассмотрен процесс диффузии из узкого пристенного сл«|
воздуха, обтекающего волокно. Малость слоя обтекания означали
малость прицельного параметра у по сравнению с rf, а следовате 1ьнр
малые коэффициенты захвата. Вычисление диффузионного пото«|
на волокно в режиме лэмбовского поперечного обтекания дает диф-
фузионный коэффициент захвата:
(10.8)
причем диффузионное число Пекле:
vorf
Ре = —-^-
D
»1-
Здесь Vq — скорость однородного потока воздуха вдали от волокна,
D — коэффициент диффузии частицы.
Аэродисперсные системы
337
Движение отдельной частицы можно описать вероятностными
методами. Вероятность смещения броуновской частицы из точки х
на расстояние за время t, описывается нормальной плотностью
распределения:
_ _ 7	с 4Dt
2yjnDt
Тогда плотность вероятности осаждения частицы на плоскость,
расположенную на расстоянии х0 , равна [7]:
w
2^nDt
(x-xof {х+хоУ Л
е 4Dt _е 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:
0 ox
где Tj = Xq 12y[Dt. Исходя из этого соотношения, оценим вероят-
ность захвата частицы, набегающей на волокно с максимальным
прицельным параметром у ~ rf. Полагая, что х0 ~ rfn пролетное время
t~ 2rf/V0^ находим х] = {tVq /8D)^2• В случае доминирования диф-
фузии, т.е. Ре«1, находим для диффузионного коэффициента захвата:
Ye
rfV0
(10.9)
2л D
Коэффициент диффузии:
бЛЦГр
обратно пропорционален радиусу частицы. Здесь к — постоянная Боль-
цмана, Тмр — 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, ра-
диуса волокон и скорости фильтрации.
338
Глава 1
На рис. 10.8 приведены качественные зависимости коэффициец
та захвата от радиуса частицы, скорости фильтрации и радиуса ва
локна по функциям (10.2), (10.7), (10.8) и (10.9). Пунктиром изобря
жена результирующая кривая вклада всех трех механизмов осаждениа
Видно, что эти результирующие кривые имеют минимум.
Это означает, в частности, что для каждого фильтра существую
частицы, фильтруемые с наименьшей эффективностью, размер кс|
торых соответствует минимуму кривой (рис. 10.8, а). Такие частиц!
называются наиболее проникающими частицами. Аналогичным обр^
зом кривая (рис. 10.8, Ь) и кривая (рис. 10.8, с) показывают, что дй
каждого размера частицы существуют самые неэффективные услови
фильтрации по скорости и радиусу волокон.
Рис. 10.8 Зависимости коэффициента захвата от: а) радиуса части
цы гр; Ь) скорости фильтрации V(); с) радиуса волокна rf
Сопротивление фильтра
Для вычисления сопротивления используется два равноценнм
подхода. Применение закона Дарси ДР = кдКУ, описывающей
перепад давления в пористой среде к волокнистым фильтрам, при
водит к зависимостям, полученным на основе расчета лобовоп
сопротивления волокна. В соответствии с результатами задач
лэмбовского обтекания, сопротивление отдельного волокна (сила и
единицу площади, отнесенная на единицу длины) равно:
. _ 4я д V
7 “ 2—1п/?е ’
Учитывая, что скорость в объеме фильтра больше исходной
и пересчитывая силу сопротивления на длину волокон всего фильтра
имеем для сопротивления фильтра:
др=_____4ядУо0Л
(2-1п Д<?)(1-/3)тг г?
Из выражения (10.2, 10.7-10.9) для у видно, что чем тоньше
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, оп-
тические и аэродисперсные свойства. Шкала размеров аэрозолей
охватывает диапазон от надмолекулярного 10'9м до миллиметрового
масштаба 10-3 м. Исследование свойств аэрозолей проводится как
прямыми, так и косвенными методами наблюдения.
В явном способе анализируется статический образ частицы с из-
вестным масштабом. Основными инструментами исследования здесь
являются электронная и оптическая микроскопия, которые покры-
вают почти весь диапазон размеров аэрозолей, и которые являются
единственным источником информации о форме частиц. На рис. 10.9
приведена фотография (с электронного микроскопа) частиц хлорис-
того натрия, образовавшихся после высыхания солевого раствора [2].
Рис. 10.9 Фотография частицы хлористого натрия
К сожалению, прямые методы измерения имеют дело со стати-
ческими объектами, отбор которых, зачастую, проводится по прин-
ципу "что попадет на предметный стол”.
Более представительный анализ состояния аэрозольной системы
дает динамическое исследование, которое выполняется, 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	Главу 10
. . .	—-
Оптические методы исследования используются как в режиме
анализа состояния ансамбля частиц, так и в режиме регистрации
(счета) отдельных частиц.
Концентрация аэродисперсной системы измеряется фотометрамн
аэрозолей, в которых используется связь концентрации с интенсив
ностью светорассеяния. Этот метод применяется, когда известна фу1 «к -
ция распределения, как правило, монодисперсная и фотометр заранее
калибруется по концентрации для исследуемого размера частиц.
Оптические дискретные счетчики регистрируют индивидуально
все частицы исследуемого объема. Принцип работы этих устройств
основан на связи радиуса частицы с интенсивностью рассеянного
света. В качестве источника оптического излучения может и поль-
зоваться сфокусированный свет лампы накаливания или монохро-
матический свет лазера. Принципиальная схема регистрации частиц
приведена на рис. 10.10.
аэрозоль
источник света	фотоприемник
СОН—"—*^7——
е
4 /X
< х X
Рис. 10.10 Принципиальная схема регистрации частиц оптическим
счетчиком
В узкий пучок света из пробоотборного объема подается вра,iyx
через тонкий капилляр так, чтобы в световой пучок попадало нс
более одной частицы. Измеряемая интенсивность рассеянного; света
измеряется под углом 6 к направлению падения пучка. Распредели не
по размерам определяется из гистограммы амплитуд импу. ов
с помощью калибровочной кривой, связывающий амплитуду импуль
сов с размером частицы. Измеряемая интенсивность является функ-
цией не только радиуса частиц, но и поглощающих свойств материала*
частицы. Наличие даже слабого поглощения, особенно при г >7
может приводить к значительному искажению результатов в согни
процентов [8, 9]. Поэтому для выполнения измерений необхощи.ы
априорная информация о диапазоне размеров частиц и их составе-. По
этим показателям предпочтительными являются следующие методы:
Аэродисперсные системы
341
1.	Регистрация малоуглового (0 = 0) рассеянного света, если
неизвестен состав частиц, но имеются данные о диапазоне размеров
аэрозолей. При рассеянии вперед дифракционный вклад в интенсив-
ность пропорционален площади поперечного сечения частицы и не
зависит от ее формы и показателя преломления.
2.	Регистрация импульсов в произвольных направлениях рас-
сеяния, 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,
определяющей инертность частицы (подвижность в диффузионных
процессах, массы при гравитационной седиментации, заряд при дви-
жении в электрическом поле) проводится калибровка прибора по
размерам частиц. В итоге, радиус частицы определяется по калибро-
вочным соотношениям (кривым) и измеренному времени пролета.
Счетчики ядер конденсации предназначены для регистрации очень
малых частиц. В рабочих помещениях наибольшее количество пылинок
с концентрацией ~ 10 ’-10 4 см3 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 последующей регистрацией оптическими методами. Этот
метод допускает также определение функции распределения частиц
по размерам, если предварительно провести разделение аэродисперс-
ной системы с помощью диффузионных или электрических клас-
сификаторов. В частности, в электрическом классификаторе сначала
проводится зарядка ядер, и затем удаление из объема в электричес-
ком 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 калиб-
ровке необходимо учитывать следующие основные аппаратурные
погрешности.
342____________________________________________________Гливд l а
’--——
При анализе монодисперсных аэрозолей следует принимац,
внимание разброс размеров реальных частиц и, вследствие гого
размытие пика регистрируемого сигнала. Если част ица попадает в ( ,
освещенную область луча, то она регистрируется как объекгменьшего
размера. Сигнал от двух частиц, одновременно находящихся ? ос_
вешенном объеме, регистрируется как сигнал от одной частицы
большего размера. В результате, положение пика в калибровочной
зависимости может смещаться как в сторону меньших, так и бо.ц,
ших радиусов частицы.
Искажение результатов вызывает также ухудшение отношения
сигнал/шум вследствие молекулярного рассеяния в счетном обьс мс
Существенное влияние на результаты калибровки оказывают
физические свойства частиц: летучесть аэрозольного материала,
вариации коэффициента преломления.
Литература к главе 10
1.	Gibbs W. Clouds and smoke. N.Y., Blakiston, 1924.
2.	Грин. X., Лейн В. Аэрозоли — пыли, дымы, туманы. Л., Химия,
1969, с. 428.
3.	Фукс А. Н. Механика аэрозолей. Изд. АН СССР, 1955.
4,	Петрянов — Соколов И. В., Сутугин А. Г. Аэрозоли. М., Наука.
1989, с. 144.
5.	Высокоэффективная очистка воздуха. Под ред. П. Уайта и С. С' шта.
М., Атомиздат, 1967, с. 311.
6.	Натансон Г. Л. Диффузионное осаждение аэрозолей на обтекасмом
цилиндре при малых коэффициентах захвата. ДАН СССР. 1937
т. 112. № 1, с. 100- 103.
7.	Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика. М., Наука, 1988. 736 с.
8.	Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми час-
тицами. М., Мир, 198'6, с. 662.
9.	Беляев С. П., Никифорова Н. К., Смирнов В. В., Щелчке" । 11
Оптико-электронные методы изучения аэрозолей. М., ЭнсрГ'Ш
дат, 1981, с. 232.
343
Глава 11
ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА
И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Д-р Б. Люнгквист
Д-р Б. Рейнмюллер,
Kungl Tekniska Ifygskolan, КТН,
Стокгольм, Швеция
11.1	Следы, вихревые дорожки и вихревые улицы
Движение тела и жидкости относительно друг друга — распрост-
раненное 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 приво-
дится 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 пре-
имущественно на экспериментальных данных. 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 обте-
кает 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 пе-
ремещаясь 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 Рей-
нольдса 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
Рис. 11.1 Относительное расположение вихрей в вихревой
дорожке Кармана
Появляется два ряда концентрированных зон с быстро вра-
щающейся 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 меньшей, чем
скорость свободного потока vo (рис. 11.1). Если, с другой стороны^
представить себе движение цилиндра в неподвижной жидкости;
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 улицй
Кармана после цилиндра, описывается для приведенного выше
диапазона значений при помощи числа Струхала. Число Струхала на-
ходится в нелинейной зависимости от числа Рейнольдса. При боль-
ших значениях числа Рейнольдса (> 500) число Струхала становится
приблизительно неизменным и равным примерно 0,21.	J
В целом, при малых значениях числа Рейнольдса след ламинарен,
но по мере увеличения числа Рейнольдса сначала возникают очень
устойчивые вихревые дорожки называемые дорожками Кармана. При
дальнейшем увеличении числа Рейнольдса вихреобразование стано-
вится нерегулярным, а течение турбулентным.
Термин турбулентность означает возникновение чрезвычайно
нерегулярных пульсаций (флуктуаций) скорости. В приведенном при-
мере 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 Триттона (1998) [17])
a)	Re < 1. Симметричный поток;
Ь)	4 < Re < 40. Две симметрично расположенные присоединен-
ные вихревые зоны;
с)	60 < Re < 5000. Вихревая дорожка Кармана;
d)	103 < Re < 105. Турбулентный след (докритическое течение);
е)	Re > 105. Пограничный слой у поверхности цилиндра стано-
вится турбулентным (закритическое течение).
При помощи методов визуализации было также показано, что
в теневых зонах, образуемых людьми и различными предметами, могут
накапливаться загрязнения, выделенные в зоне тени, характеризую-
щейся прикрепленными вихревыми зонами, вызывающим обратное
движение воздуха возле препятствия. Из этого следует, что неиз-
бежные 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	 -	Глава Ц
см. Люнгквист (1979, 1987) [9, 10], Флинн и Люнгквист (1995)Л $|
и Люнгквист и Рейнмюллер (1991, 1993, 1997) [12, 13, 14].
Ким и Флинн (1991) [8] привели экспериментальные данные,
полученные методами термоанемометра и визуализации и предпо-
ложили, что поток воздуха вокруг человека, помещенного в одно-
родный свободный поток, имеет трехмерную природу. Над уровнем
груди важную роль играет эффект смыва вниз. От груди до локтей
имеет место комбинация смыва вихреобразования, а от талии до
бедра доминирует вихреобразование. В этой зоне каждый вихрьотдс-
ляется вниз с безразмерной частотой (число Струхала), равной G, 19.
Средняя площадь вихря составляет 0,7 площади круга с диаметром,
равным ширине манекена, использовавшегося в эксперименте.
Вблизи тела имеет место когерентный вертикальный поток: в.ве
ней части (выше бедра), где поток в среднем направлен вверх и шы
няя часть, где поток в среднем направлен вниз. В дополнение к этому.
граница зоны обратного течения достигает удвоенного значения
ширины оператора по направлению вниз. Таким образом, загрязнет' ।
исходящие от рук, вовлекаются в репиркулируюший поток воздуха.
Результаты, полученные Кимом и Флинном (1991) [8], проливают
новый свет на возмущения потока воздуха вокруг человека, нахо. 1Я
щегося в однонаправленном потоке. Форма тела и конвекционные
потоки вокруг него могут также влиять на состояние воздушной срезы.
Согласно Кларку и Эдхольму (1985) [2], изучавшим естествен-)
ный конвекционный пограничный слой вдоль тела человека, мак
симальная скорость воздуха вверх в зоне лица стоящего человека
составляет 0,3-0,5 м/с, а лежащего — Примерно 0,05 м/с. Для стоящего
человека скорость воздуха в области лица складывается из скорое । и
и толщины потоков вокруг тела человека во весь рост. Напротив, когда
человек лежит, то окружающий его Поток медленнее и тоньше, чем
для стоящего человека. Это соответствует и результатам Мундта (I
[15], показавшему в опытах по вентиляции с потоками замены, ч
скорость вертикального потока воздуха вокруг теплого манекена
достигает 0,3 м/с.
Структура потока воздуха за человеком, помещенным в одно-
направленный поток воздуха, показана на рис. 11.3, на котором;
видны конвекционные потоки и следы.
11.2	Типичные ситуации в чистых зонах
В установках с вертикальным однонаправленным потоком воз-
духа боковые стенки обычно полностью или частично открыты. В дя
ных установках с проемами одинакового размера с обеих сторон
Движение воздуха и распространение загрязнений
347
Рис. 11.3 Характер потока воздуха
за человеком
поток можно рассматри-
вать как двумерный. Если
предположить, что поток
не турбулентный, то мо-
жет быть найдено точное
решение уравнения Навье-
Стокса. Впервые решение
было дано в диссертации
Хименца (1911) [6].
Для этого потока
характерно наличие зас-
тойной зоны у рабочей
поверхности в середине
установки. Более того,
пограничный слой про-
порционален квадратному
корню из кинематической вязкости и его толщина не изменяется
по длине рабочей поверхности. В действительности, застойная область
часто приподнята над поверхностью. Ее высота и внешний вид могут
изменяться как показано
Область
застоя
Рис. 11.4 Пример области застоя в уста-
новке с вертикальным однонаправленным
потоком воздуха
на рис. 11.4.
В области застоя дви-
жение воздуха нерегулярно
и мотуг возникать вихри.
Из этого следует, что риск
накопления загрязнений
в области стагнации выше,
чем в зоне однонаправлен-
ного потока.
Люнгквист и др. (1990)
[П] изучали структуру
потока под планкой ши-
риной 30 мм, разделяю-
щей фильтры, в установке
с вертикальным однонап-
равленным потоком воз-
духа. Поток имеет выражен-
ную турбулентную зону
с вихревой дорожкой и двумя вихрями, вращающимися в противо-
положных направлениях вблизи рабочей поверхности.
Это явление было изучено при помощи визуализации изотерми-
ческим дымом (рис. 11.5) и записано на видеокамеру.
Наблюдаемая картина показана схематически на рис. 11.6.
348
Глава J I
Рис. 11.5 Визуализация
дымом вихрей у рабочей
поверхности в установке с
вертикальным однонаправ-
ленным потоком воздуха
Рис. 11.6 Наблюдаемая форма
потока под планкой в установке с вер-
тикальным однонаправленным пото-
ком воздуха (вид с длинной стороныI
В работе Акабайши и др. (1986) [ 1 ] изучено помещение с верти -
кальным однонаправленным потоком воздуха при помощи лазерной
световой визуализацией ной системы и установлено, что турбулент-
ность, вызванная препятствиями в потолке, распространяется до пола.
Когда оборудование было размещено внутри турбулентного следа от
препятствия на потолке, то устойчивая вихревая зона над горизон-
тальной верхней поверхностью оборудования стала намного больше
и характеризовалась ярко выраженной турбулентностью.
Небольшие предметы или руки оператора являются препятст-
виями, которые могут создавать вихревые зоны, сводящие на не!
эффект однонаправленного потока воздуха. Если такой предмет,
например, флакон, поместить возле проема установки, то окружаю-
щий воздух будет поступать в чистую зону внутри установки. Дли» а
зоны обратного течения (воздуха) может составлять 2-3 диаметра
флакона и может вдвое превышать это значение, если флако! рас'пг
ложен непосредственно возле боковой стенки.
Другие типичные ситуации в установках с однонаправленным
потоком воздуха, изученные при помощи визуализации дымом,
показаны на рис. 11.7-11,10.
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 Ц
Рис. 11.9 Распространение дыма за оборудованием в установке
с горизонтальным однонаправленным потоком воздуха
Рис. 11.10 Распространение дыма в установке с горизон-
тальным 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 состоя-
ниях, имеют одинаковую форму. Однако движения людей, переме-
щения материалов и продукта этот определенный характер потоков
нарушаются. Размеры вихревых зон и турбулентность зависят от ско-
рости движения воздуха и турбулентности. Очень трудно предсказать
характер потоков воздуха во время выполнения работы, если отсутст-
вуют 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 го-
ризонтальным 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
Рис. 11.11 Чистые помещения с неодно-
направленным потоком воздуха:
а) с турбулентным смешиванием воздуха,
б) смешанный поток
с неоднонаправленным
потоком и турбулентным
смешиванием воздуха
используются в фарма-
цевтической промыш-
ленности, например, при
очистке продуктов, по-
лученных из культуры
клеток (закрытые сис-
темы), выполнении фи-
нишных операций со
стерильным балкпродук-
том (закрытые системы),
приготовлении и сме-
шивании 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 большими 0,5 мкм и 5,0 мкм
(ГОСТ ИСО 14644-1).
352
Глава 11
В случаях, если используется крупное оборудование в сочетании
определенным расположением, притока и вытяжки воздуха, могут
возникать макроскопические вихри, в которых аккумулируются
загрязнения (рис. 11.12).
Рис. 11.12 Эскиз помещения, в котором выполняется сушка
порошка в балк-форме. Материал загружается в сушку через
поднимающуюся дверь и наполняется в стерильные контей-
неры на высоте 0,7 м от пола
Кратность воздухообмена равна 30 чг1. Избежать образованна
вихрей невозможно (рис. 11.12). Увеличение притока возх ха через
потолочные диффузоры приводит к усилению вихрей. Измерения
показали, что аккумулирование загрязнений в вихре происходит
в соответствии с результатами, полученным е Люнгк истом (1979)
(9]. Если оборудование трудно перемещать и увеличение притор ю
духа не приводит к повышению эффективности очистки помещения,
то риск загрязнений можно свести к минимуму за счет лучшей орга-
низации технологического процесса и окружающих еро- зон.
а также применения более эффективной одежды для операторов.
На рис. 11.13 показан пример организации потоков воздуха в.пому,
щении производства таблеток, в котором приток воздуха обеспечп
вается от двух углов с уровня пола, а вытяжка организована с потолка.
Такое решение характерно для вентилирования с помощью вытес-
няющих ПОТОКОВ.
Движение воздуха и распространение загрязнений
353
Рис. 11.13 Эскиз помещения
производства таблеток. Материал
подается в миксер сверху и выгру-
жается из миксера снизу в поддоны
на высоте 0,9 м от пола
При выполнении ручных
операций материал открыт воз-
действию окружающей среды.
Условия выполнения процесса
можно улучшить за счет одно-
временного уменьшения при-
тока вблизи оборудования и не-
которого увеличения притока
в дальнем углу.
Чистые помещения с не-
однонаправленным потоком
воздуха смешанного типа (рис.
11.11) широко распространены
в фармацевтической промыш-
ленности, например, в поме-
щениях стерилизующей фильт-
рации, наполнения, загрузки
и выгрузки лиофильных сушилок. В таких помещениях зоны с однонап-
равленным потоком находятся в помещении с турбулентным потоком.
Рециркуляция воздуха, выходящего из чистой зоны, играет
важную роль в эксплуатации чистого помещения (рис. 11.14).
Рис. 11.14 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
превышает общий расход приточного воздуха в чистом помещении,
354	Глава : /
___ —__
то рециркуляция воздуха от чистой зоны внутри помещения можсч
вызывать сильные вихря и проявления турбулентности. Эха проб
лема может быть решена путем организации рециркуляции воздуха
через воздуховод. При высокой чувствительности процесса к
рязнениям необходимо организовывать рециркуляцию за предт шми
чистого помещения.
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 имеет преимущества по
сравнению с рециркуляцией воздуха внутри помещения. Поскольку
воздух проходит через установку с однонаправленным потоком,
создаются условия для повышения его температуры. Если регу iupo
вать температуру воздуха в помещении только за счет приточного
воздуха, то могут легко возникать холодные зоны и сквозняки н, как
результат — дискомфорт персонала. При организации рециркуляции
однонаправленного потока через воздуховод можно создать возмож-
ность кондиционирования воздуха и обеспечить более комфортные
условия работы персонала.
Некомфортные условия, вызванные экстремальными темпера-
турами, могут вызвать высокую генерацию частиц от операторов
в воздух чистого помещения.
Рециркуляция воздуха через воздуховоды минимизирует появ-
ление мощных вихрей. Однако могут возникать застойные зоны в за-
висимости от расположения приточных диффузоров, скорости
приточного воздуха, проемов (окон) в зонах с однонаправленным
потоком и вытяжных решеток. Важно проводить контроль каждого
чистого помещения с учетом его индивидуальных особенностей. Оценка
риска загрязнений и наблюдение периодов работы между проведет;нем
уборок с изучением концентрации аэрозольных частиц в нескольких
точках в течение длительного периода времени (например; рабочих
смен, циклов работы между проведением уборки, контроля в осна-
щенном состоянии) могут дать материал для оптимизации эксплуа-
тационных показателей.
Литература к главе 11
I.	Akabayashi S., Murakami S., Kato S., Chirifu S., (1986), Visualisation
of Air Flow around Obstacles of Laminar Flow Type Clean Room with
Laser Light Sheet, Proceedings: The 8th ICCCS Intern. Symposium on
Contamination Control, Milan, p. 691-697.
2.	Clark R. P., Edhoim O. G., (1985), Man and his thermal Environment.
Edward Arnold Ltd., London.
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 B., (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 Gixttingen,
Dingl. Polytech. J., 326,321.
7.	ISO 14644-1(1999), Cleanrooms and associated controlled environments.
Part 1: Classification of air cleanliness.
8.	Kim T., 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 B., (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 B., (1987), Air movements — the dispersion of pollutants;
Studies with visual illustrative methods, ASHRAE Transactions, Vol.
93, Part 1, p. 1304-1317
11.	Ljungqvist B., Nydahl R., Reinmiiller B. (1990) — Some Observations
on Air Movements in Open Unidirectional Air Flow Benches, Swiss
Contamination Control, (3) №4a, p. 36-39.
12.	Ljungqvist B., Reinmiiller 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 B., 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 B., Reinmiiller 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, ЛСИНКОЬ
12.1 Общие положения
При эксплуатации чистых помещений выполняется комплекс мед
направленных на непрерывное поддержание заданного класса чистоты;
Порядок эксплуатации чистых помещений рассмотрен в стандарт»
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 оп-
ределить порядок выполнения всех работ, ответив на вопросы:
—	что выполнять (предмет работы),
—	как выполнять (технология выполнения работы),
—	кто исполнитель,
—	чем работать (перечень оборудования, материалов и пр.),
—	по каким документам работать (инструкции и пр.)
Эксплуатация чистых помещений
Персонал
Личная
гигиена
Поведе-
ние
Одежда		Уборка
		
Материал		Порядок уборки
		
Комплект- ность		Инвентарь
Обору- дование		Техника безопас- ности
Контроль
параметров
Техн,
обслужи-
вание
Состояние
здоровья
Переоде- вание		Мате- риалы
Хранение |
Прачечные |
Методы
контроля
Ремонт
Обучение]
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 ухуд-
шению качества продукции. Следует в плановом порядке наладить
контроль за факторами риска и определить действия при обнаруже-
нии 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 контрольных 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 [1J приведен перечень некото-
рых факторов риска, которые мотуг 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 конди-
ционирования, давление, температуру, влажность, кратность возду-
хообмена и целостность фильтров.
Ряд вопросов эксплуатации рассмотрен в других главах. В главе 13
рассмотрены требования к поведению персонала и порядок переоде-
вания при входе в чистое помещение. В главе 14 приведены данные об
эффективности различных видов одежды. Ниже кратко рассматри-
ваются, 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 прохо-
дить повторно-периодическое обучение;
—	четко соблюдать все инструкции и регламенты работы.
358	Глава 12
Важным фактором является позитивное отношение персонала
к поддержанию чистоты, его аккуратность и добросовестность
ориентация на четкое соблюдение правил, точность и надежность.
Готовность работников фиксировать и анализировать собственные
и чужие ошибки и упущения, докладывать о любых нарушениях
в работе закладывает основу для анализа риска в технологическом
процессе и позволяет обеспечить заданный уровень чистоты.
Личная гигиена
Требования личной гигиены элементарны. Однако именно их
выполнение является камнем преткновения для отдельных лиц. Меж
ду тем, неукоснительное соблюдение чистоты и порядка — это обя на-
тельное условие успешной работы, без выполнения которого входить
в чистое помещение нельзя.
Нужно помнить, что тело человека — сильный источник заг-
рязнений (глава 1). Плошадь поверхности тела составляет в среднем
1,75 м2 [2]. Наружный кожный покров обновляется каждые несколько
дней, при этом человек выделяет сотни тысяч и миллионы Час", ин
с размерами 0,5 мкм и более в минуту. Общая масса выделяемых
частиц в сутки составляет 10 г.
Особую опасность представляют микроорганизмы. Для их раз-
множения необходимо наличие трех условий: тепла, влаги и пита-
тельной среды.
Многие части тела дают идеальное сочетание этих условий,
в первую очередь голова, волосяные покровы (борода, усы и пр.),
нос, рот, уши, ногти и пространства вокруг них, скрытые места тела
человека. Чистоте этих мест следует уделять первостепенное внимание.
аждый, имеющий доступ в чистое помещение, обязан:
—	перед входом в чистое помещение мыть руки, а перед входом
в стерильные зоны — мыть руки до локтя;
'Г^фмыть руки после посещения туалета;
—	избегать вульгарных манер, в частности, не вытирать паль-
цами нос;
—	следить за полостью рта и регулярно чистить зубы;
~	одеваться чисто, особенно идя на работу.
Работнику перед уходом из дома нужно вспомнить, чем с-н з
мался накануне (работа на даче, обслуживание автомобиля, уход и
животными, спортивные игры и пр.) и привести себя в надлежащий
порядок.
Стандарт VD1 2083, часть 6, Германия, [2] рекомендует при
приеме на работу включать в трудовой контракт специальный раздел,
в котором излагаются обязанности и ответственность персонала в in -
ношении личной гигиены. Например, лица, работающие в чистых
помещениях класса .5 ИСО, дают обязательство приходить на работу
Эксплуатация чистых помещений
359
без косметики, не употреблять алкогольных напитков накануне рабо-
чего дня, не курить на территории предприятия, а также в течение
двух часов до прихода на работу и пр. Последнее требование объяс-
няется исключительно высокой концентрацией частиц в выды-
хаемом курильщиками воздухе и низким темпом снижения этой
концентрации после окончания курения. Эти частицы преимущест-
венно 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 рас-
крыванию пор человека, выделению пота, микроорганизмов и пр.
Без этого микроорганизмы не выходят на поверхность кожного
покрова. Однозначных данных, свидетельствующих в пользу при-
нятия душа непосредственно перед работой в чистом помещении,
нет. Другое дело, что в особых условиях может потребоваться при-
нятие 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 поме-
щение 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 рабо-
тает, прикасаясь к различным поверхностям.
Руки следует мыть при каждом входе в чистое помещение. Суще-
ствуют 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	Гласб /2
Схема мытья рук:
1)	Снять кольца и другие украшения.
2)	Увлажнить поверхность рук перед нанесением .мыла.
3)	Нанести мыло (бактерицидный раствор) на всю поверхлсс । ь
кожи рук. Предпочтительно использовать жидкое мыло с дозатора,
не образующими капель. Твердое мыло оставляет влажные следы
и потеки на поверхности полки (сетки), где оно располагается.
4)	Обработать поверхность рук массирующими движениями,
уделяя особое внимание ногтям, околоноггевым зонам, местам между
пальцами, а также участкам кожи, которые находились под кольцами
Могут использоваться щетки с пластмассовой основой без щетины.
При пользовании щетками нельзя повреждать кожу, особенно кон-
чики пальцев.
5)	Прополоскать руки под проточной водой до полного уда-
ления мыла и загрязнений.
6)	Высушить руки под феном (осушителем рук) либо восполь-
зоваться одноразовыми полотенцами с низким отделением ворса.
В ответственных случаях могут использоваться осушители рук с НЕ РА
фильтрами. Нельзя вытирать руки обычными полотенцами общей'
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 помеще-
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 мин\
—	во время этой паузы кисти рук должны быть выше лс . т.сй
так, чтобы на критические поверхности (пальцы) жидкость
не стекала.
Чтобы исключить возможность касания руками стерильной одежды
могут применяться специальные перчатки для переодевания. После
переодевания эти перчатки могут сниматься и заменяться на стериль-
ные перчатки для работы, либо на них может надеваться рабочая
пара перчаток.
В каждом чистом производстве должна быть инструкция зю
мытью рук (СОП — стандартная операционная процедура).
В стерильных производствах предпочтительно использовать рако-
вины с закругленным дном во избежание накопления влаги, служа-
щей благоприятной средой для размножения 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 обес-
печению чистоты.
Главный критерий, который определяет правила поведения —
это не допускать ничего, что могло бы привнести загрязнения в чис-
тое помещение.
Как двигаться в чистом помещении? Не торопясь, избегая
резких движений. Это обусловлено двумя причинами:
— при быстрых движениях резко увеличивается выделение
частиц человеком;
— быстрые движения нарушают 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 совершать 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 тех-
нологическим процессом, печатную 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 оказа-
лись между фильтром и рабочей зоной, то обязательно произойдет
загрязнение рабочей зоны.
В известной книге под ред. проф. И. Хаякавы [3] приводятся сле-
дующие данные, характеризующие интенсивность выделения частиц
от активности и поведения человека (таблица 12.1):
362
Глава 12
Таблица ;12. ]
Повышение уровня загрязнений, вызываемых персоналом,
(коэффициент К) в прилегающей к человеку зоне
Поведение персонала и выполняемые действия	Коэффициент А', частицы 0,2-50 л/л.и
Работа	
4-5 человек собираются вместе	1,5-3
Обычная ходьба	1,2-2
Медленная ходьба	1-2
Движения руками в зоне с однонаправленным	1
потоком воздуха	
Переодевание	
Интенсивное трение рукавов одежды	1,5-3
Снятие бахил	10-50
Надевание бахил	1,5-3
Жизнедеятельность человека	
Извлечение носового 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 носа в том
направлении, куда он смотрит. Поэтому, при необходимости обра-
титься к оператору нужно подойти к нему так, чтобы он был выну ж
лен обернуться, и тем самым направление выделений изо рта при
разговоре отклонилось от рабочей зоны.
Если возникла острая потребность в кашле или чихании, то нужно
это сделать в перчатку, отвернувшись от рабочей зоны. Перчатку (после
этого нужно заменить. При неоднократном кашле или чихании сле-
дует выйти из чистого помещения и доложить об этом руководители1
Нельзя оставлять в чистом помещении предметы, которые ие
являются необходимыми для его работы.
О любых неполадках в работе оборудования и отклонениях
от установленных инструкциями требований следует доложить ру-
ководителю.
Состояние здоровья
Критерии оценки состояния здоровья просты: человек с ост-
рыми или хроническими заболеваниями, при которых усиливается
выделение загрязнений, не может входить в чистое помещение. В пер-
вую очередь это относится к острым респираторным заболеваниям.
Эксплуатация чистых помещений
363
Кашель, чихание, выделения из носа и глаз резко отрицательно
влияют на уровень чистоты. Следует отметить и другие заболевания:
конъюнктивит и прочие болезни, связанные с повышенными вы-
делениями 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 неже-
лательно для работы в чистых помещениях. Некоторые травмы (пов-
реждения 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 работаю-
щего 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 выделение омертвевших частичек кожи резко увеличивается.
Солнцезащитные кремы так же неблагоприятны для чистых поме-
щений, как и косметика.
Требования к состоянию здоровья персонала, работающего в чис-
тых 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
тучности, затрудняющей выполнение требуемой процедуры
переодевания;
•	кожные болезни (псориаз, аллергическая экзема рук, нейро-
дерматоз, чрезмерная потливость и пр.);
•	болезни волосяного покрова головы (интенсивное образование
перхоти, патологическая алопеция — плешивость);
•	бронхолегочные заболевания, например, хронические брон-
хиты, бронхиальная астма, повышенная восприимчивость к воз-
будителям инфекционных заболеваний верхних дыхательных
путей, которые приводят к выделениям из носа и частому
пользованию носовым платком (которое невозможно при
наличии маски);
•	хронические заболевания мочеполовой системы, например,
частые позывы 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	Глава 12
•	нарушения психики (неврозы, эндогенные и реактивные пси-
хозы, особенно клаустрофобия, которая может проявляться при
нахождении в небольших воздушных шлюзах);
•	эпилепсия и пр.
Заболевания, которые могут помешать нормальной работе в те-
чение смены:
•	расстройства желудочно-кишечного тракта;
•	хронический гастрит и язва желудка;
•	диабет;
•	гипертиреоз (аномалия щитовидной железы, при которой ее
секреция повышена);
•	расстройства сна (сонливость).
12.3 Обучение персонала
Наряду с профессиональной подготовкой работников предприя-
тия важным звеном является обучение правилам работы в чистых
помещениях. Для медицинской промышленности оно является од-
ним из основных элементов подготовки к работе по Правилам GMP.
Можно выделить два уровня обучения:
I) специалисты и руководители предприятия, цехов, участков,
служб и других подразделений;
2) исполнители (операторы, наладчики, вспомогательные ра-
бочие и пр.).
Специалисты и руководители проходят обучение в профессио-
нальных организациях, специализирующихся на проблеме технологии
чистоты. В этих организациях преподают ведущие специалисты в сво-
ей области. В их число входят разработчики стандартов и празил,
авторы статей и книг, члены международных советов, т.е. признан-
ные специалисты, с многолетним опытом работы. В мировой пракггп
такой деятельностью занимаются профессиональные организации
специалистов.
По аналогии с ними в России с 1991 г. действует АСИНКОМ -
Ассоциация инженеров по контролю микрозагрязнений, которая
проводит обучение в трех формах: на семинарах в Москве, выездны <
семинарах на предприятиях и за рубежом.
Обучение специалистов можно разделить на два уровня:
—	первоначальный общий курс, который целесообразно повто-
рять через 5 лет, поскольку идет непрерывное обновление техники,
технологии и нормативных документов, а также принимать участие
в конференциях и выставках, как в своей стране, так и за рубежом;
Эксплуатация чистых помещений
365
—	специализированные семинары, например, по системам управле-
ния качеством, аттестации (валидации) отдельных видов оборудования
и технологических процессов, системам вентиляции и кондициониро-
вания, 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 соз-
дана система обучения как первоначального, при приеме на работу,
так и повторно-периодического. После обучения каждый работник дол-
жен сдать экзамен (зачет), а факт обучения должен быть докумен-
тально оформлен. Только после этого он может быть 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 персо-
нал, постоянно работающий в чистых помещениях, но и каждый,
кто имеет в них доступ, включая ремонтников, наладчиков, персо-
нал, 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 функ-
ционировать 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 спе-
циальным 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 выделения загрязнений человеком. Понятие чистого
помещения. Классы чистоты. Состояния чистого помещения. Одно-
направленный (ламинарный) и неоднонаправленный (турбулентный)
потоки воздуха. Требования к уровню чистоты для различных произ-
водств. Стандарты по чистым помещениям.
2)	Элементы микробиологии. Виды микроорганизмов. Условия для
размножения микроорганизмов. Методы борьбы с микроорганизмами;
3)	Принципы построения чистых помещений. Скорость потока1
воздуха и перепад давления. Системы вентиляции и кондициони-
рования. 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. Ком-
плектность одежды и требования к ней. Планировка и оборудование
комнат переодевания. Порядок переодевания при входе в чистое по-
мещение 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, стери-
лизация, система очистки/стерилизации на месте).
9)	Уборка и дезинфекция чистого помещения. Приготовление
моющих и дезинфицирующих растворов. Технология уборки. Приме-
няемые материалы и оборудование.
10)	Контроль параметров чистого помещения. Счетчики частиц в
воздухе. Датчики перепада давления воздуха. Анемометры. Контроль
температуры и влажности. Уровни предупреждения 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 пони-
мает. 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, даль-
нейшее движение вперед бессмысленно.
При восприятии информации действуют три вида памяти: слу-
ховая, 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 прозрач-
ной пленке. На пленку могут быть нанесены основные положения
рассматриваемого раздела темы, рисунки, фотографии и пр. Этот же
материал может быть выдан слушателям. Широкое распространение
получают мультимедийные проекторы, работающие с компьютером
и также проецирующие изображение на экран.
Исключительно эффективным с точки зрения усвоения слуша-
телями информации являются видеофильмы. Производством учебных
видеофильмов по технике чистых помещений и Правилам GMP
занимается фирма Micron Video International — MVI (Англия). Руково-
дитель этой фирмы Т. Уэринг — известный специалист по обучению
в этой области [4]. Видеофильмы наглядно, на практических приме-
рах, 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 выдать письменный материал по теме
лекции. Это может быть инструкция, изложение материала занятий,
статья или книга по данной теме, информация с пленок или слай-
дов, дискеты или компакт-диски.
368	Глава 12
12.4 Одежда для чистых помещений
Назначение одежды
Одежда может выполнять разные функции:
—	защищать технологический процесс, продукт и окружающую
среду от загрязнений, выделяемых человеком;
—	защищать человека от вредного влияния окружающей среды,
в т.ч. от технологического процесса, используемых в нём
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 помещений, опреде-
ляющим требования к ее материалу и комплектности, является защита
окружающей среды и продукта от человека. Ранее было показано, что
в чистом помещении человек, как правило, является основным
источником частиц и микроорганизмов.
Это означает, что одежда должна выполнять функции фильтра.
удерживающего загрязнения, выделяемые человеком, и служть
барьером между человеком и окружающей средой. Решению этой
задачи служат также маска, препятствующая распространению вы
делений из носа и рта, и перчатки, 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, будучи
фильтром загрязнений, имеет высокие значения теплового сопро-
тивления и препятствует нормальному теплообмену между челове-
ком и окружающей средой (п. 6.5). Поэтому обязательным условие и
для чистых помещений является кондиционирование воздуха, поддержа-
ние температуры в чистом помещении в соответствии с типом одежд! i
и скоростью движения воздуха в помещении. Нарушение этого пра-
вила приводит к дискомфорту, снижению внимания человека, повы-
шенной потливости (вплоть до стекания пота в бахилы) и обще; и
повышения уровня загрязнений в чистом помещении.
В помещениях высокого класса чистоты (5 ИСО и выше) и при
работе в условиях, чувствительных к статическому электричеству,
важную роль играют антистатические свойства одежды.
Одежда для чистых помещений не защищает человека от хими-
чески активных веществ.
В отдельных случаях, например, в биологически опасных произ-
водствах, требуется комбинация двух противоположных свойств одеж-
ды: защиты продукта от человека и зашиты человека от продукта.
В таблице 12.2 приведены данные о выделении частиц > 0,3 мкм
в минуту при ношении различных типов одежды, так называемый
Эксплуатация чистых помещений
369
индекс Остина (Austin) [3; 5]. Несмотря на то, что это очень прибли-
женные данные, ими часто пользуются на практике ввиду их нагляд-
ности и простоты. Например, при работе на стуле в халате (примерно
класс 8 ИСО) человек выделяет 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 выделяемых частиц > 0,3 мкм в минуту
при ношении различных типов одежды
Вид движения	Тип одежды		
	Халат	Ком- бинезон	Комбинезон 7>е£®*>
Оператор встает или садится, действия нет	100.000	10.000	1.000
Оператор встает или садится, слегка двигая предплечьем или головой	500.000	50.000	5.000
Оператор встает или садится, двигая всем предплечьем, руками, головой и всем телом	1.000.000	100.000	10.000
Работа сидя на стуле или при вставании	2.500.000	250.000	25.000
Ходьба со скоростью 3,2 км/ч	5.000.000	500.000	50.000
Ходьба со скоростью 5,6 км/ч	7.500.000	750.000	75.000
Ходьба со скоростью 8 км/ч	10.000.000	1.000.000	100.000
*’ Tyvek/ — товарный знак фирмы E.I. DuPont de Nemours & Со.
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 выделения загрязнений в соответствии с резуль-
татами 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 выделять их, обладать проч-
ностью, износостойкостью, хорошей теплопроводностью и не вызы-
370
Глава 12
вать дискомфорта у персонала. При применении в медицине и фаэма
цевтгтческой промышленности он должен допускать стерилизацию
(обычно — автоклавирование).
Лучшие материалы для одежды обладают следующими харак i е
ристиками (фирма Asiatic Fiber Corp., Тайвань, материал AclearCs JC
для классов 3 ИСО, 4 ИСО).
Показатель	Единица измер.	Число 0	стирок 50
Проникание воздуха через ткань при перепаде давления: -	100 Па, -	500 Па	л/дм2 в мин	15 32	21 44
Удержание частиц (барьерный эффект): 3 0,3 мкм, > 0,5 мкм	%	98,5 99,2	97,5 98,0
Удельное поверхностное сопротив- ление ткани по DIN EN 114942: -	верхняя часть, -	нижняя часть	Ом/см2	8.3 • 106 2,3 • 107	2,3 НО7 1,9-К,'’
Удельное поверхностное сопротив- ление ткани по DIN EN 1149-2: - верхняя часть, - нижняя часть	Ом/см2	3,5 - 10s 2,3 • 105	8,3-JO' 2,3г 10
Масса ткани примерно 100-150 г/см2, статический заряд при
трении 60 В. Материал не должен удерживать частицы, т.е. должен
обладать антистатическими свойствами. Антистатические свойст м
придаются материалу путем введения в его структуру углер^ пых
нитей. Для одежды чистых помещений широко распространено
применение полиэфирных тканей с содержанием 99 % полиэфир; н.п
волокон и 1 % токопроводящих нитей.
Виды одежды
Одежда может быть одноразовой и многоразовой. В зависимости
от этого выбирается материал для нее. Одноразовая одежда изготав-
ливается обычно из нетканого материала и, как правило, уст;. насг
многоразовой одежде по прочности и долговечности. Во многих
случаях она используется,посетителями чистых помещений, не раои
тающими в них постоянно. В одноразовом исполнении могул €|ыть
халаты, комбинезоны, маски для лица и бороды, шапочки, бахилы.
Многоразовая одежда изготавливаемся, из синтетических волокон.
которая дает плотную структуру материала, удовлетворяющую всем
требованиям чистых помещений. Ткани п.луральнсго происхождения,
например, из хлопка, не применяются в чистых помещениях. Некого
Эксплуатация чистых помещений
371
рыми исключениями являются чистые помещения класса 8 ИСО.
В наиболее жестких случаях может использоваться материал, обла-
дающий барьерными свойствами (непроницаемый материал).
На рис. 12.2 показан комплект одежды для чистых помещений
с комбинезоном (изготовитель — Центр специальной одежды, г. Сер-
пухов Московской области, при поддержке фирмы "Инвар").
Конструкция одежды
Отправной точкой в конструиро-
вании одежды является то, что она
должна защищать чистое помещение от
загрязнений, не аккумулировать и не
распространять их. В связи с этим одеж-
да должна быть конструктивно простой
и не иметь карманов, защипов, выта-
чек, крючков, ненужных складок, вор-
систых застежек. При конструировании
одежды следует учитывать:
—	конструкцию и тип воротника
и рукавов (вшивной или реглан);
—	фасон капюшона (открытое или
закрытое лицо, защелкиваю-
щийся или надеваемый через
голову, способ подгонки);
—	тип и расположение застежек (ре-
гулируемые, 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 по-
шив, являются критическими факторами, определяющими пригод-
ность одежды для чистых помещений. Помимо ткани, важное значе-
ние 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 12
2)	При шитье не должно быть петель и отклонений строчек;
3)	Шов должен идти ровно;
4)	Край ткани, срезанный при кройке, не должен выходить
наружу;
5)	Одежда должна иметь минимальное количество швов;
6)	При шитье следует предусмотреть, чтобы при использовании
и стирке одежды ее края не обтрепывались;
7)	Одежда должна выглядеть красиво, не иметь повреждении,
обрывов нити и пр.;
8)	Одежда должна быть свободной, не затруднять движений
и в то же время в граничных местах "одежда-открытая ком. а"
(лицо, запястья рук) плотно прилегать к коже.
Свободная одежда улучшает комфортные условия для человека.
Комплектность одежды
Для каждого класса чистоты нужен определенный комплект
одежды. С повышением чистоты воздуха требования к одежде и се
стоимость резко возрастают. В известной степени ориентиром в вы-
боре комплектов одежды может служить таблица 12.3. В конкретных
случаях решение о выборе комплекта одежды принимается исходя и i
специфики чистого помещения и технологического процесса.
Подробно комплектность одежды, включая фотографии, и ее
влияние на выделение загрязнений рассмотрены в главе 14.
Таблица 12.3
Комплектность одежды для чистых помещений различных классов
Элемент комплекта одежды	Классы чистого помещения ИСО					
	3	4	5	6	7	X
Комбинезон	+	+	+	+	+*	
Капюшон	+	+	+	+	+*	
Шапочка		+**		+**	+	X
Бахилы высокие	+	+	+	+	+*	
Бахилы низкие						
Обувь	+	+	-к	+	+;	
Куртжа				+	•1	
1 йрюки				к		
Халат						
Маска для лица	+	+	+	+	:+*	
Маска для бороды	+	+	+	+	+	-х
П срчатки	+	+	+	+	+	
Нижнее белье	+	+	+	+	+	
Носки	+	+	+.	. +		
* применяется при необходимости
** шапочка под капюшон .(рекомендуется^
Эксплуатация чистых помещений
373
Как часто нужно менять одежду?
Периодичность смены одежды устанавливается пользователем
и ее обоснованность подтверждается аттестацией помещений. В ка-
честве ориентира могут использоваться следующие рекомендации:
Класс чистого помещения	Периодичность смены одежды
3 ИСО	При каждом входе
4 ИСО	При каждом входе
5 ИСО	При каждом входе или один раз в смену
6 ИСО	Один раз в смену
7 ИСО	Ежедневно или через день
8 ИСО	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 эксплуата-
ционных 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 комп-
лектов одежды на человека (2 смены х 3 дня = 6 комплектов исполь-
зованы или готовы к работе, 6 комплектов находятся в стирке и сте-
рилизации, 1 комплект — запасной).
Для четкой организации оборота одежды по размерам и в зависи-
мости 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 клас-
сов 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.
374	 Гласа 17
Порядок переодевания
Рассмотрим порядок переодевания при входе в чистое поме-
щение класса 5 ИСО (зоны А и В по GMP), находящееся внутри по-
мещений классов 8 ИСО или 7 ИСО (зоны I) или С).
1)	Очистить обувь от уличной грязи при входе в здание; а верх-
нюю одежду — от снега и капель дождя.
2)	Пройти в гардероб уличной одежды. Оставить там уличи; ю
одежду и обувь, надеть халат, шапочку И внутрипроизводственною
обувь, которые предназначены для неклассифицированных зон (ком-
плект одежды, например, зоны К).
3)	Снять косметику и ювелирные украшения.
4)	Перейти в комнату переодевания, ведущую в зоны классе ь
8 ИСО и 7 ИСО. Снять халат, вымыть руки, используя переходную«
скамью, сменить обувь или надеть бахилы, надеть халат или костюм,
(комплект одежды классов 8 ИСО, 7 ИСО или зон D/С). Обработать
очки (при их наличии) дезинфицирующим средством. Пройти в чис-
тое помещение.
5)	Перейти в комнату переодевания, ведущую в чистое поме-
щение класса 5 ИСО. Снять халат, надеть нижний костюм, обработать
руки, при необходимости надеть перчатки, служащие для защиты
стерильного комплекта одежды, надеть маску, капюшон и комби» -
зон, используя переходную скамью надеть бахилы (комплект одежд i-i
класса 5 ИСО или зон А/В).
6)	Упаковку для одежды положить в контейнер, находящийся
в первой части комнаты переодевания.
7)	Осмотреть себя в зеркало, сменить перчатки или надеть пер-
чатки, предназначенные для работы в стерильной зоне (зоне класс ।
5 ИСО или A/В). Перчатки должны быть одеты внахлест на рухдва
комбинезона с достаточным запасом, чтобы в чистом помешен™
участки кожи запястий не оказались открытыми.
8)	Обработать перчатки дезинфицирующим средством. Прон i n
в чистое помещение класса 5 ИСО (зоны А/В).
Здесь приведена общая схема переодевания, которая може i
изменяться, детализироваться в конкретных чистых помещениях
и оформляться в виде инструкции по переодеванию.
Хранение одежды
Следует определить места и способы хранения одежды.
Одежда может храниться:
. г-, в комнате переодевания между циклами использования (ес-
ли одежда используется при нескольких входах в чистое
помещение);
Эксплуатация чистых помещений
375
—	после удаления из чистого помещения для передачи в пра-
чечную;
—	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 мини-
мальным.
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 пов-
торным использованием по принципу использования в порядке
поступления. Исходя из конкретных условий, одежда может храниться
в пластиковых пакетах, крафт-бумаге, на вешалках под однонаправ-
ленным потоком воздуха и пр.
Должна быть налажена система учета движения одежды.
Стирка (обработка) одежды и прачечные
Главное требование к стирке (обработке) одежды — удалять заг-
рязнения, а не привносить их на нее. Это зависит от того, в чем сти-
рать, как стирать и в каких условиях стирать.
Прежде всего, поступившую в обработку одежду следует осмот-
реть на предмет повреждений и наличия видимых загрязнений и от-
сортировать ее. Для обработки в общем потоке направляется исправ-
ная 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 °C. Стирка одежды для
чистых помещений классов 8 ИСО и 7 ИСО может выполняться
в водопроводной воде. Для стирки одежды, предназначенной для
работы в чистых помещений класса 6 ИСО и 5 ИСО (зоны А и В по
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
быть закрыты.
Целесообразно использовать проходные стиральные машины,
выгрузка из которых ведется в чистое помещение с классом, соответ-
ствующим классу чистоты помещения, в котором одежда будет
использоваться. В электронной промышленности многие фирмы
376	Глава 12
выполняют эти операции в чистых помещениях класса 4 ИСО. Это отко-
сится также к сушке одежды и ее упаковке. Сушка одежды для чистых
помещений классов 5 ИСО и выше выполняется под однонаправлег
ным потоком воздуха.
Может выполняться, при необходимости, обработка одежды
в органическом растворителе (растворе хлористого этилена). Moaci
предусматриваться и полоскание в деионизованной воде [3J.
Стерилизация одежды выполняется также в чистых помещениях
с соблюдением аналогичных требований к чистоте. Предпочтительно
использовать проходные автоклавы с подсушиванием одежды. Пом и м< >
автоклавирования одежды может использоваться радиационно
стерилизация.
12.5 Уборка чистых помещений
Методы уборки чистых помещений
Существуют разные методы обработки чистых помещений:
—	вакуумная уборка,
—	влажная уборка с применением моющих средств,
—	дезинфекция,
—	стерилизация.
Вакуумная уборка выполняется либо с помощью централизо-
ванной системы вакуумных трубопроводов, либо автономными
переносными пылесосами (см. ниже).
Влажная уборка является самым распространенным методом
Сухую уборку в чистых помещениях применять нельзя, так как
во время ее проведения выделяются частицы с уборочного инвентаря
(салфеток), которые распространяются в помещении и перемешаются
потоком воздуха, накапливая электростатический заряд.
При влажной уборке обычно используются моющие средства,
назначением которых является отделение частиц от поверхнос и
и расщепление возможных следов масел и жиров. Последовательное! ь
операций при влажной уборке рассмотрена ниже.
В биологически чистых помещениях проводится дезинфекция
помещений. Дезинфекция проводится одновременно с влажной убор-
кой. После нее в отдельных случаях в воздухе помещения распыляется
дезинфицирующее средство.
В асептическом производстве иногда используется стерилизация
чистого помещения (изолятора) с помощью газообразного стерили-
зующего средства (паров перекиси водорода, надуксусной кислоты,
формальдегида и пр.'.
Всегда нужно помнить, что цель уборки — удалить загрязнения
из чистого помещения, а не перемещать 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 наз-
начения 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 инвен-
тарь 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 полов 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 про-
верить целостность губки на предмет отсутствия разрывов, которые
являются источниками выделения частиц. Могут использоваться и дру-
гие конструкции швабр.
Ролики
Ролик для уборки плоских поверх-
ностей чистых помещений имеет покры-
тие из липкого материала, аналогично-
го для покрытия полов Dycem. (рис. 12.2).
Роликом удобно обрабатывать поверх-
ности между НЕРА фильтрами и стены.
После использования ролик следует об-
работать обычными моющими и дезин-
фицирующими средствами и высушить.
Щетки	?uc- 12-3 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 должна быть изготовлена из
пластмассы с пластмассовыми волокнами.
378	Глава 12
Салфетки
Выбор салфеток определяется назначением чистого помещения
Высококачественные протирочные материалы необходимы для
очистки поверхностей’.
•	чистых помещений в эксплуатации, во время монтажа и при
подготовке к пуску,
•	инструментов,
•	экранов компьютеров и приборов,
•	оборудования.
К салфеткам предъявляются следующие требования:
—	практическое отсутствие выделения частиц, как жидких, так
и твердых;
—	их строгая однородность и отсутствие посторонних включе-
ний, 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,
лучшими с точки зрения технологии чистоты являются синтети-
ческие салфетки из полиэфирной ткани. Но полиэфирные волокна
обладают гидрофобными свойствами, т.е. отталкивают воду и поэ-
тому 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 вклю-
чения — специальные губчатые молекулярные структуры, впитываю-
щие воду. Благодаря капиллярности, полученной таким образом, сал-
фетки 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 поглошаюшей способностью жидкости на единицу
площади салфетки — до 590 мл/м2 (рис. 12 5),
—	низким отделением частиц, благодаря высокому качеству
волокнистого материала и специальной технологии обра-
ботки 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 клас-
сов 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, широко используются специальные комплекты для уборки
чистых помещений. В такой комплект могут входить: транспортная
тележка для перемещения емкостей (ведер) с моющим и/или дезин-
фицирующим раствором, швабра 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 способ-
ностью и предназначенные для обработки стен, рис. 12.6, в).
Широко распрстранены комплекты TruCLEAN 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 про-
поласкивания швабры, а правое содержит чистый моющий раствор.
Инвентарь может поставляться стерильным (уровень стерильнос-
ти 10'6), допускает автоклавирование и радиационную стерилизацию.
Рис. 12.6 Инвентарь фирмы Contec
для уборки чистых помещений
Рис. 12 7 Набор для уборки чис-
тых помещений 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 пыле-
сосе должны быть несколько ступеней фильтрации воздуха с НЕРА
(ULPA) фильтром на последней ступени.
Нельзя применять обычные бытовые или промышленные пыле-
сосы, в том числе водяные пылесосы. Эксперимент показал, водяные
пылесосы выбрасывают в помещение огромное количество мелко-
дисперсной водяной пыли, которая может содержать как частицы,
так и микроорганизмы. Можно применять только специализиро-
ванные пылесосы цля чистых помещений.
Иногда предусматривается централизованная система вакуумной
уборки, т.е. создается сеть вакуумных трубопроводов с выводами
в разные точки чистых помещений.
Эксплуатация 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 дви-
жениями, причем в конце движения салфетка (швабра)
отрывается от поверхности и переносится в начало новой
линии движения; нельзя совершать круговые или возврат-
но-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
загрязнений с места на место, а не удаление их с поверхности.
Возможны разные виды уборки: текущая, периодическая, генераль-
ная 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 зави-
симости 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-наладочных
работ перед аттестацией чистого помещения и вводом его в эксплуа-
тацию. 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 рабо-
там может выполняться обработка стен, мебели, отдельных частей
оборудования. Генеральная уборка включает в себя полный комплекс
операций по обработке помещений и оборудования.
382__________________________________________________Тлс- i-
Полная схема уборки включали г, себя следующее:
Г. Iq гоыовле te моющих или дезинфицирующих (далее — м< ж >-
щих) растворов. Могут применяться обычные средства, совместимые
с покрытиями поверхностей чистых помещений. Некоторые покрытия
могут быть нестойкими, например, к воздействию перекиси водорода.
Раствор для чистых помещений высоких классов готовится на основе
деионизованной воды, для стерильных производств — воды очищен
ной, отфильтрованной через фильтр 0,22 мкм, или воды для инъекций.
2.	Проход в чистое помещение персонала, занимающегося: убор-
кой. Требования к нему 'те же, что и для персонала, работающего
в чистом помещении постоянно.
3.	Видимые глазом загрязнения (битое стекло и пр.) аккуратно
убираются щеткой, совком или салфеткой, не допуская pacripoci
ранения загрязнений.
4.	Потолок
Выполняется уборка увлажненной салфеткой или липким роли-
ком, стараясь не повредить НЕРА фильтры. Если потолок сост
целиком из НЕРА фильтров, то лучше его не трогать, обеспечивая
постоянную работу системы вентиляции. При необходимости
водится очистка элементов крепления (рамы) между фильтрами,
последовательными движениями в одном направлении с помощью
салфетки, ролика или обработка пылесосом.
5.	Стены
Выполняется влажная уборка шваброй, роликом или салфеткой
параллельными перекрывающимися движениями сверху вниз. Особое
внимание уделяется выключателям, розеткам, сигнальным у ст-
ройствам и пр.
6.	Стеклянные поверхности
Обрабатываются аналогично стенам. Целесообразна их допол-
нительная обработка спиртовым раствором (для стерильных прои <-
водств — раствором, отфильтрованным через фильтр 0,22 мкм).
7.	Пал
Уборка выполняется аналогично стенам параллельными перекры-
вающимися движениями от критического ядра к дверям. Периоди-
чески (или после каждого движения) губка ополаскивается в вс ipe
с раствором. Наиболее удобно работать шваброй, имеющей отжим
ное устройство для губки.
8.	В асептических производствах после завершения обработки
может потребоваться стерилизация внутреннего объема помещения
парами перекиси водорода, формальдегида и пр. Для этого могут
использоваться генераторы паров перекиси водорода или другого
агента. Выдержка чистого помещения с наличием в нем паров мо кез
длиться несколько часов, например, 24 ч. После завершения hoi’
операции иногда выполняют повторную обработку отдельных по-
верхностей помещения.
Эксплуатация чистых помещений
383
9.	После завершения уборки чистого помещения проводится обра-
ботка комнат переодевания и материальных шлюзов, включая нахо-
дящуюся 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.
11.	Оформляется запись в журнале уборки с указанием вида
уборки, времени и фамилии исполнителя.
После завершения уборки выполняется контроль чистоты поверх-
ностей чистого помещения. Наибольшее распространение получили
следующие методы контроля чистоты поверхностей [4]:
а)	тесты на салфетку, проводятся для обнаружения относи-
тельно крупных частиц, наглядны и во многих случаях эффективны,
несмотря на свою простоту;
Различаются два вида тестов:
—	тест на белую салфетку, при
проведении салфетки по по-
верхности и осмотре ее под
лучом света видны загрязнения;
—	тест на черную салфетку,
является контрастным тестом
по сравнению с тестом на бе-
лую салфетку (рис. 12.8);
б)	тест на белый свет', при боко-
вом освещении поверхности сильным
Рис. 12.8 Контрастный
тест на черную салфетку
(фирма Milliken)
лучом света в затемненном помещении
видны тени от осевших на поверхность
частиц, а также различие в цвете чис-
той и загрязненной поверхностей;
в) тест на ультрафиолетовое облучение проводится в затемнен-
ном 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 обо-
рудования, находящего в чистых помещениях, рассмотрены в стан-
дарте ИСО 14644-5 [1].
Первым требованием является то, что оборудование в процессе
работы не должно загрязнять чистое помещение. С этой целью следует
384	Глава 12
выбирать оборудование, соответствующее току классу чистоту,
в котором оно будет работать. Требования к оборудованию для
различных случаев приведены в главах 2, 15, 17. Транспортировать,
распаковать и монтировать оборудование нужно в соответствии с про-
токолом чистоты (глава 6).
Наконец, оборудование следует эксплуатировать в строгом соот-
ветствии с инструкцией по эксплуатации и паспортом на него. При
чем работать с ним должен только обученный персонал, умеющий
обращаться с оборудованием и выполняющий требования техно-
логии чистоты.
Многие виды оборудования оснащены дистанционным конт-
ролем параметров технологического процесса. Иногда применяется
резервирование наиболее ответственных узлов с контролем их
исправности. На основе этого может быть создана система диспет-
черского контроля с выводом на центральный пункт основных пара-
метров технологического и инженерного оборудования.
Оборудование для чистых помещений конструируется и устанав-
ливается так, чтобы по возможности оно находилось в зоне обслужи-
вания, а в чистое помещение выходили только лицевая панельи ус-
тройства загрузки-выгрузки. Это позволяет свести до минимума вход
ремонтников в чистое помещение.
Техническое обслуживание оборудования должно проводиться по
план-графику, содержащему перечень работ и периодичность их
выполнения. На каждую работу должна быть составлена инструкция,
содержащая перечень контролируемых параметров, выполняемых
операций, состав измерительных приборов, материалов и инстру-
ментов, требования к персоналу, который выполняет эту работу» С ie-
дует оценить затраты времени на каждую работу. Все это должно бы i ь
согласовано с графиком проведения технологического процесса
Следует составить график планово-предупредительного рсмол н
оборудования. Вся деятельность инженерной службы должна быть
направлена на то, чтобы исключить отказы оборудования. Для наи
более ответственных узлов предусматривается резервирование (холодное
или горячее) и набор запасных частей, который должен храниться
в доступном месте.
Чистые помещения должны быть оснащены специальна: . ме
белью исходя из класса чистоты и особенностей технологии. К такой
мебели относятся: столы из нержавеющей стали (при необходимое:и,
перфорированные, на колесах), стулья, стеллажи, полки, шкафы
тележки, вешалки и пр.
12.7 Техника безопасности
На чистые помещения распространяются все нормы и правила,
регламентирующие требования к обеспечению безопасности пер
сонала и материальных средств. Наряду с этим чистые помещения
Эксплуатация чистых помещений
385
имеют свои особенности. Прежде всего, чистые помещения — дорого-
стоящие сооружения. После даже незначительного возгорания может
потребоваться их демонтаж и строительство новых чистых поме-
щений с заменой технологического оборудования. Ложные сраба-
тывания 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 хими-
катами;
—	механические травмы из-за несоблюдения правил работы
в чистых помещениях и их уборки (например, если не уда-
лены остатки случайно пролитой жидкости во время работы
или влаги после проведения уборки, человек может посколь-
знуться и упасть, при этом не только нанеся ушиб себе, но
и повредив одежду и/или оборудование).
Для предотвращения указанных случаев предусматривается ком-
плекс мер по обеспечению безопасности. Эта тема должна проходить
красной нитью и при эксплуатации чистых помещений.
По всем разделам техники безопасности должны быть разрабо-
таны инструкции, организовано обучение и налажен контроль за
соблюдением правил.
Автор благодарит фирмы Asiatic Fiber Corp., Contec, Dycem, Perfex
и Milliken за согласие на публикацию их материалов.
Литература к главе 12
1.	Проект ИСО 14644-5 Чистые помещения и связанные с ними кон-
тролируемые 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 IEST, Mount Prospect, IL, USA.
386
Глава 13
ПОВЕДЕНИЕ ПЕРСОНАЛА В ЧИСТОМ
ПОМЕЩЕНИИ И ПОРЯДОК ПЕРЕОДЕВАНИЯ
У Уайт,
Шотландское общество
по контролю лшкрозагрязнек. чи
13.1 Введение
Люди являются источником практически всех микроорганизмов
в чистых помещениях и большей части частиц. Чтобы воспрепятщ
вовать попаданию загрязнений в продукт, производимый в чистом
помещении, нужно выполнять требования, которые позволяют свеет и
до минимума генерацию, перенос и осаждение этих загрязнений, Эт и
требования и являются предметом настоящей главы1’.
Перед вводом чистого помещения в эксплуатацию админис",
рация предприятия сталкивается со следующими проблемами:
•	подбор и прием на работу персонала;
•	составление инструкций для персонала по подготовке к вход>
в чистое помещение и порядку переодевания в одежду для
чистых помещений (включая персонал, обеспечивающий
монтаж и обслуживание);
•	определение правил поведения, которые необходимо выпол-
нять в чистом помещении.
Для решения этих задач довольно трудно найти соответствуют не
документы. Надеемся, что изложенный ниже материал послужи:
таким руководством.
Необходимо заметить, что продукция, изготавливаемая в чистом
помещении, различается по чувствительности к загрязнениям. Методы
контроля загрязнений должны отражать это. Информация, приведенная
в этой главе, может использоваться как перечень де стяни, из кежо-
рых можно выбрать те методы минимизации загрязнений, которые
наилучишм образом соответствуют степени риска, связанногос кон-
кретным чистым помещением.
” Представленный в главе Материал является методическими рекомендациям!',
написанными для членов Шотландской) общества по контролю микрОзагрязнейий,
S2C2 и любезйо предоставленными aBTupoMдляАС И И КОМ.
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, обеспечи-
вающих минимальное загрязнение.
13.2	Персонал
В дополнение к обычным данным, которые сообщают или выяс-
няют 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 при-
дется 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 курильщики выделяют больше частиц изо рта
после курения, так как в этом случае пересыхающая слизистая
оболочка рта генерирует больше частиц.
5.	Люди, не соблюдающие правила личной гигиены, мало под-
ходят 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 распрост-
раняют 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 необхо-
димость проверить, не является ли персонал носителем микроорга-
низмов, 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
388	Глае„ . -
лихорадкой, будут испытывать облегчение в чистом помещении, гак
как система фил ьтрации воздуха удаляет из него соответствуют не
аллергены, и они могут быть приняты на работу. Некоторые лк 11 [
могут испытывать аллергию или реагировать на материалы и предмет ы,
используемые в чистом помещении, такие 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 неко-
торых кандидатов. Необходимо следить, чтобы это не приводило
к незаконным или пристрастным решениям.
13.3	Порядок переодевания при входе в чистое помещение
Правильный порядок переодевания должен гарантировать; что
одежда, носимая в чистом помещении, не загрязнена. Существует
несколько способов, как правильно надеть одежду для чистого поме-
щения, но изложенный ниже метод является предпочтительным: Эюг
метод может быть модифицирован в зависимости от вида чистого
помещения и уязвимости продукции по отношению к загрязненаю.
Планировка зон переодевания
Планировочные решения зоны переодевания могут быть различ-
ными. Место, где снимают или надевают повседневную одежду, оде жту
для чистых помещений и обувь, зависит от числа комнат, предназна-
ченных для переодевания, и от того, делятся ли эти комнаты на тве
или более зон поперечными скамьями.
Планировка зон переодевания может усложниться, если предус-
мотрены отдельные комнаты переодевания для персонала различного
пола. Это, тем не менее, не должно существенно влиять на мето.т,
используемый для смены одежды. В некоторых случаях шкафчики д. ia
обычной одежды и ценных вещей располагаются снаружи зоны пе-
реодевания, а иногда - внутри.
Обычно зона переодевания для чистого помещения выполняется
одним из следующих способов.
Одна комната с одной или двумя зонами
При этом типе планировки персонал входит в комнату, переоэ-’-
вается в одежду для чистого помещения и выходит непосредственно
в чистое помещение. Все процедуры переодевания выполняются
в пределах одной комнаты.
Поведение персонала в чистом помещении
389
Обычно для того, чтобы разбить комнату на две зоны, исполь-
зуется 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 не-
многочисленным персоналом. Он также часто используется в чистых
помещениях высокого класса с большим числом персонала, напри-
мер, при производстве микроэлектроники.
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 сме-
ну одежды требуется больше времени. Примеры планировки таких
комнат представлены ниже:
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
Глава 13
При двухкомнатной планировке в первой комнате обычно
выполняется процедура переодевания вплоть до получения одежды
для чистой комнаты (подготовка к переодеванию). Если комната
подготовки к переодеванию имеет поперечную скамью, то она
используется для того, чтобы надеть поверх обычной обуви пласти-
ковые бахилы. Во второй комнате (комната переодевания) надеваю г
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 чистс| о
помещения, если она используется вновь при возвращении в чистое
помещении. Хранение одежды должно обеспечивать минимальное
ее загрязнение. Иногда для этого может потребоваться размещение
вешалок для одежды в однонаправленном потоке воздуха, в других
случаях могут использоваться шкафчики, пакеты или ячейки. Неко-
торые чистые помещения (в особенности те, в которых смена одежды
необходима при каждом входе в них) имеют отдельную зону для
выхода персонала из чистого помещения.
Рассмотрим теперь порядок входа в чистое помещение.
13.4	Порядок смены одежды
Общие положения о порядке смены одежды можно разделить на
три раздела: дома, в комнате подготовки к переодеванию, в комнате
переодевания.
Дома
Персонал, занятый на работе в чистом помещении, след, .ч
предупредить о внимании к тому, как следует являться на работу
Для работающих в чистом помещении недопустимо несоблюдение
правил личной гигиены. В настоящее время из-за недостатка научно
обоснованных данных еще нельзя точно сказать, как часто персона iy
следует мыться или принимать душ. Очевидно лишь, что после стрижки
волос необходимо принять душ, чтобы предотвратить pacnpocipa
нение их обрезков.
Обычно считается, что персонал должен принимать душ кажды й
день перед приходом на работу. Нельзя уверенно утверждать, что это
уменьшит отделение загрязнений. Известно, что при мытье удаляется
естественный слой жира, что приводит к существенному возрас
танию шелушения кожи и кожных бактерий 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 использо-
вание после мытья лосьонов, заменяющих естественный жир. Однако
следует изучить химический состав любого применяемого увлажни-
теля кожи, чтобы исключить химические вещества, которые мотут
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 пола-
гаться на здравый смысл.
Если компания не обеспечивает персонал нижним бельем, кото-
рое 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 выделяют 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 пер-
сонал использует нижнее белье, предоставляемое компанией. Оно
должно быть изготовлено из материала, выделяющего минимум
частиц, и эффективно улавливать частицы и бактерии, отделяющиеся
от кожи человека.
Женщины, работающие в чистой комнате, должны решить, на-
сколько необходимо применение косметики, так как перед входом
в чистое помещение ее следует удалить. Персоналу следует принять
во внимание, что носимые ценности, кольца, часы, вероятно, при-
дется 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 предуп-
реждать при приеме на работу.
Основные проц едуры
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).
392	Глава /у
3.	Снять часы, кольца, ювелирные изделия, удалить предметы
из карманов и сложить их в месте, обеспечивающем безопас-
ность хранения.
4.	Удалить косметику и нанести на кожу увлажнитель.
5.	Надеть головной убор.
6.	Надеть предназначенную для чистого помещения обувь.
7.	Вымыть руки и нанести на кожу увлажнитель (если по
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).
13.	Надеть перчатки.
Рекомендуется, чтобы на стене в зоне переодевания была
помешена инструкция по переодеванию, содержащая всю процедт ру
смены одежды.
Комната подготовки к переодеванию
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, следуе г
прочистить нос. В чистом помещении трудно рекомендовать какой-
либо способ очистить нос без того, чтобы вызвать загрязнения.
Курильщикам рекомендуется выпить воды перед тем, как Войти
в чистое помещение, так как доказано, что для них это подавляе г
выделение частиц изо рта.
В некоторых чистых помещениях не требуется смена обуви, В про
даже можно найти средства для очистки обуви перед входом в чистое
помещение. Рекомендуется также применение ковриков для чистых
помещений при входе в комнату подготовки к переодеванию.
На первой стадии смены одежды персонал должен:
•	Снять верхнюю одежду или спецодежду. Следует снимать та.  к
количество верхней одежды, чтобы чувствовать себя в чистой комнате
комфортно. Если предписано использование нижнего белья тля
чистых помещений, следует снять повседневную одежду и надеть
нижнее белье для чистых помещений.
•	Снять часы и кольца. Они могут собирать грязь, вызывать хими-
ческое загрязнение и загрязнение частицами, а также способны
повредить перчатки. Персонал неохотно идет на снятие обручальных
Поведение персонала в чистом помещении
393
колец. Если обручальное кольцо гладкое и не может повредить пер-
чатки, 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 паке-
тов, приспособленных для чистых помещений, для того, чтобы скла-
дывать туда ценности и помещать их в чистое помещение.
•Удалить косметику и, если это требуется, использовать соот-
ветствующий 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 исполь-
зования в чистой зоне комнаты для переодевания.
Три последних пункта могут не потребоваться в чистых поме-
щениях низкого класса чистоты; пользователю предоставляется
право решать, нуждается такое чистое помещение в дополнительной
защите или нет.
•	Вымыть руки, высушить их и использовать соответствующий
лосьон для рук. В биологически чистых помещениях может возникнуть
необходимость вымыть руки с применением дезинфицирующих кожу
веществ. Сушить руки следует с помощью 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 ко-
личество загрязнений.
Комната переодевания
В этой зоне предстоит надеть верхнюю одежду для чистых поме-
щений. Допускается различная последовательность надевания одежды,
но предпочтительным является метод, описанный ниже. В соот-
ветствии с ним одежда надевается последовательно, начиная от
головы и заканчивая ногами.
394
•	Выбрать комплект одежды для чистого помещения в мест е
ее хранения. Проверить, не имеет ли пакет с одеждой разрывовили
дефектов термической сварки упаковки, затем снять упаковку.
•	Так как одежда для чистого помещения не имеет загрязнении,
иногда при ее надевании используют "промежуточные" перчатки, лак
называемые "перчатки для переодевания". Использование таких перча -
ток не является обязательным и требуется только в чистых помеще-
ния очень высокого класса.
•	 Следует проверить, является ли подходящим размер одежд ы
и не имеет ли она разрывов или дыр.
•	Надеть защитную маску для лица и шапочку (или шлем). Маска
должна быть надета под шлем или на него: способ мало влияет на
степень зашиты от загрязнений. Можно выбрать тот способ, которы it
является более удобным. В любом случае маска не должна распола-
гаться ниже носа. Если используется шлем, то волосы должны быть
убраны под него, а застегнутые пуговицы или тесемки сзади шлема
не должны создавать дискомфорта.
•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, противоположной
одевающемуся. Существует насколько способов надевания одежды
таким образом, чтобы она гарантированно не коснулась пола. Они
заключаются в следующем:
I.	Комбинезон следует сложить, взяв его за четыре угла, то ecu.
за два запястья и за две лодыжки. В этом случае становится i с
ным 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 комбине
зона затем можно вынуть и продеть руки.
3.	В левую руку следует взять левую манжету и левую половин’,
расстегнутой молнии, а правую руку — соответственно правую мд и
жету и правую половину расстегнутой молнии. После этого нижнюю
часть комбинезона (ниже талии) можно собрать складками, продеть
в комбинезон одну ногу, а затем другую. Отпустив одну из манжет.
можно продеть в комбинезон соответствующую руку, а затем повто-
рить операцию для другой руки.
Если вместо комбинезонов используются халаты, их следует
надевать таким образом, чтобы не загрязнить их внешнюю сторону.
•	Затем следует застегнуть молнию Комбинезона на всю ее длину
вверх, а шлем (если он используется) полностью заправить под во-
ротник. На этом этапе надо воспользоваться 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 попада-
ния в нее волосков с бровей и ресниц.
•	Следует проверить, используя зеркало размером в полный рост
человека, все ли части одежды надеты правильно. Проверяется, зап-
равлен ли шлем 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 дезин-
фицирующее вещество. Кроме того, что его применение более
эффективно, использование раствора спирта позволяет также избе-
жать проблем, связанных с наличием в помещении раковины
для мытья рук и сопутствующему риску образования в ней колоний
микроорганизмов.
•	На следующем этапе необходимо надеть минимально заг-
рязненные частицами (и, если это требуется, стерильные) рабочие
перчатки так, чтобы не нанести на их внешнюю поверхность загряз-
нений. 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	Lt аса / j
цы перчатки, а манжета размешается поверх манжеты одеждьг для
чистого помещения. Теперь становится возможным оттянуть манжету
первой перчатки и убедиться, что она полностью находится поверх
манжеты одежды для чистого помещения.
Характер большинства виниловых и других перчаток не предус-
матривает использования загрязнения рабочей стороны при их наде-
вании. Такие перчатки необходимо взять за край манжеты и надеть
описанным выше способом.
•	Если это необходимо, перчатки могут быть вымыты или про 
дезинфицированы.
Далее можно проследовать в чистую комнату — если это требуется,
по специальному коврику для чистых помещений.
13.5 Порядок переодевания при выходе
Покидая чистое помещение, персонал может:
•либо снять всю одежду и одноразовые защитные средства,
а при возвращении надеть новый обработанный комплект одежд”.
• либо снять одноразовые защитные средства, но одежду испо :ъ-
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 обработку
в прачечную для чистых помещений.
Если одежда при возвращении используется вновь, ее слстус!
снимать так, чтобы внешняя сторона одежды загрязнялась как моя i <1
меньше. Обувь для чистого помещения следует снимать у поперечн» i 1
скамьи, поочередно перемещая ноги в менее чистую зону (при псоб
ходимости может быть предусмотрено одевание на ноги пластиковых
бахил). Комбинезон или халат необходимо расстегнуть и, не вынимая
рук из одежды, стянуть ее вниз через плечи до талии, и освободить
руки. Если используется комбинезон, то далее в сидячем положении
от одежды освобождается одна нога. Следует придерживать свобод-
ные рукав и штанину комбинезона так, чтобы они не касались пола.
Теперь можно освободить другую ногу. Затем снимаются маска и шлем
Когда одежда, которая будет вновь использована при возвра-
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 исполь-
зуются бахилы до колен, это следует сделать так, чтобы грязные
подошвы находились снаружи. После этого бахилы до колен для
чистого помещения следует разместить в одной ячейке, а шлем
и комбинезон (халат) — в другой. Если считается, что это необхо-
димо, 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 шкаф-
чика. Части одежды не должны касаться стенки и друг друга. В чистых
помещениях высокого класса одежду часто вешают в боксах с одно-
направленным 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 пред-
ставлять значительную опасность. Следует контролировать работу мон-
тажников 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, дол-
жен входить в чистое помещение только по разрешению.
•	Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание, дол-
жен быть обучен основам техники чистых помещений или нахо-
диться 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 пере-
одевания 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	Глакл /j
—	-	.... ' ~z~~~
•	Технический персонал должен снимать грязную спеиодежщ
и мыть руки перед тем, как переодеться в одежду для чистых по-
мещений.
•	Инструмент, обычно используемый при монтажных работах
в чистом помещении, должен быть очищен (и, при необходимости,
стерилизован), храниться в чистом помещении и использова! ься
исключительно в нем.
•Инструменты, которые необходимо внести в чистое поме-
щение инженеру по сервису или работнику другой организации,
работающему по договору, должны быть предварительно очищены.
Обычным методом является протирка сверху вниз с использованием
специального притирочного материала для чистых помещений, смо-
ченного изопропиловым спиртом (как правило, 70% раствором в воде).
Чемоданы и портфели, являющиеся потенциальным источником
загрязнений, не разрешается использовать в чистых помещениях;
инструменты должны переноситься в специальных пакетах или кон-
тейнерах, предназначенных для чистых помещений.
•Запасные части и другие предметы, имеющие упаковку
(например, флюоресцентные лампы), должны быть освобождены от
нее вне зоны проведения работ, а сами детали протерты сверху вни
•Для каждого вида деятельности должны быть составлены пись-
менные инструкции, включающие методы контроля загрязнений.
Инструкции должны выполняться точно.
•	Инструкции или рисунки, выполненные на бумаге, не пред
назначенной для чистых помещений, не должны вноситься в чистые
комнаты. Они должны быть фотокопированы на бумагу для чистых
помещений или ламинированы пластиком.
•	Места проведения операций, сопровождающихся выделением
частиц, например, сверление отверстий, ремонт потолков или
полов, должны быть изолированы от остального чистого помещении.
•Технический персонал не должен проносить в чистое поаеше
ние предметы и материалы, перечисленные ниже в перечне "загряз-
няющих материалов".
•	По окончании работ технический персонал должен произвес гн
уборку, используя оборудование, специально разработанное ыя
уборки чистых помещений. При этом могут использоыться тсч 1 >
чистящие средства, разрешенные к применению в данном поисща ши
13.7	Поведение в чистых помещениях
Для того, чтобы гарантировать, что продукция не за грязна i ,
в чистом помещении необходимо соблюдать определенные правд
поведения. Для каждого чистого помещения должны быть разработаны
письменные инструкции с учетом его юбенностей. Полезно офор-
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 конк-
ретным чистым помещениям. Эти требования не относятся к выбору
одежды для чистых помещений, полотенец, защитных масок, пер-
чаток и других подобных предметов, используемых в чистых по-
мещениях. Информацию по этой тематике следует искать в других
источниках.
•	В чистое помещение должен допускаться только необходимый
персонал. Чем больше 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 приме-
няемых 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, хлоп-
ка и других натуральных материалов;
8)	бумага, которая не предназначена для использования в чис-
тых помещениях. Если такую бумагу все же необходимо
внести в чистую комнату, ее следует поместить в запечатан-
ный пластиковый конверт или ламинировать между пласти-
ковыми пленками. Не должны вноситься в чистое помещение
газеты, журналы, книги и бумажные носовые платки;
9)	бумажники, кошельки, футляры для очков и другие подоб-
ные предметы;
10)	карандаши и ластики;
11)	другие принадлежности для письма, царапающие бумагу
(например, фломастеры) или использующие чернила, содер-
жащие загрязняющие химические вещества;
12)	корректирующие жидкости.
•Двери нельзя оставлять открытыми, иначе может снизиться
давление или возникнут нежелательные движения воздуха между
помещениями.
400
Глава А?
•Не следует резко открывать и закрывать двери, так как это
мо;кет привести к увеличению обмена воздухом между помещениями.
Для того, чтобы гарантировать плавное движение дверей и не'остав-
лять их открытыми, можно оснастить двери доводчиками. Двери,
открывающиеся в любую сторону и не имеющие ручек, способст-
вуют предотвращению загрязнения перчаток.
•	Проходя в воздушный шлюз через пару дверей, персонал даикен
убедиться, что первая дверь закрыта, и лишь затем открывать
следующую дверь. В этом случае полезно соединить между собой запи-
рающие устройства, установленные на дверях. Аналогичный поря, юк
следует применять при использовании шлюзовых камер.
•	Персонал должен входить в чистое помещение и покидать его
только через зону переодевания. Зона переодевания служит не только
местом смены одежды, но и является буфером между грязным
внешним коридором и внутренней чистой производственной гпш >м
Персонал не должен использовать такие проходы, как запасши:
выход, которые ведут непосредственно из производственного поме-
щения в коридор, так как это приведет к немедленному загрязнению
чистого помещения, а также одежды для чистого помещения.
•	Помещения следует поддерживать в опрятном и аккуратном
состоянии, иначе чистое помещение не сможет сохранить уровень
чистоты.
•	Персонал должен располагаться правильно по отношению к про-
дукту. Нельзя наклоняться над продуктом так, чтобы частицы или
бактерии могли падать с одежды (или через открытые части одеж 1 in)
на продукцию. Если персонал работает в однонаправленном потоке
воздуха, нельзя допускать, чтобы люди располагались между прокти-
том и источником чистого воздуха (фильтром), иначе поток частиц
с них сможет попасть на продукцию. Метод работы следует сплани
ровать заранее таким образом, чтобы минимизировать загрязй^рия
♦	Необходимо предусмотреть, каким образом продукт будет
перемещаться и как проводить с ним различные операции. Сясд\ ।
предпочесть "бесконтактные" методы. Эти методы были первоначально
разработаны в медицинской и микробиологической практике для. лчо.
чтобы обращаться со стерильными продуктами и не допускать пере
носа бактерий от незащищенных перчатками рук. В чистых пом мне
ниях рекомендуется применять такие же методы: несмотря на то, что
в чистом помещении перчатки применяются, их все же надо рас-
сматривать как источник загрязнения (хотя и незначительный). К
дое чистое помещение может применять собственный метод орг; >. н •
зации производства, но для того, чтобы быть уверенным в том, что
продукция не загрязнена, следует разработать бесконтактный мен i
Примером может служить использование 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 про-
дуктом. 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 жидко-
сти при кашле или чихании могут проскочить через влажную маску
и, таким образом, загрязнить продукт. Если работающий должен чих-
нуть 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 поверхнос-
тях, 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 содер-
жать химические добавки, например, поверхностно-активные и де-
зинфицирующие вещества. Их применение целесообразно в чистых
помещениях, где есть особые трудности в том, чтобы обеспечить
необходимую чистоту перчаток. В асептическом производстве пер-
чатки могут захватывать микроорганизмы с поверхностей чистого
помещения или с одежды. Руки в перчатках следует ополаскивать
соответствующим дезинфицирующим веществом через установлен-
ный 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. Моющие растворы необходи-
402
Глава 13
мо отфильтровывать до уровня чистоты, соответствующего процессу,
проводимому в чистом помещении.
	В зависимости от операции, протирочный материал для чис-
тых помещений следует использовать однократно или установленное
число раз, а затем выбросить. В промежутках между использованием
протирочный материал нельзя помещать на загрязненную поверх-
ность, иначе загрязнения будут перенесены с поверхности на продукт;
Траектории движений при протирке должны частично перекры-
ваться. Влажный протирочный материал обычно более эффективен,
чем сухой.
	Продукт, оставленный в чистом помещении, в том числе на
хранение, должен помещаться в закрытый бокс или контейнер, чтобы
на него не оседали частицы. Лучшим решением является бокс с одно*
направленным потоком воздуха. Если все чистое помещение выпол*
нено с вертикальным (но не горизонтальным) однонаправленным
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 продуй*
ции. В настоящем сообщении эти методы не рассматриваются.
403
Глава 14
ЛЮДИ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЙ.
СОВРЕМЕННАЯ ОДЕЖДА ДЛЯ ЧИСТЫХ
ПОМЕЩЕНИЙ
Д-р Б. Рейнмюллер,
Д-р Б. Люнгквист
Kungl Tekniska Hijgskolan, КТН,
Стокгольм, Швеция
14.1	Проблема одежды для чистых помещений
С поверхности кожи людей выделяются частицы, причем интен-
сивность 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 ус-
тойчивостью 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 по-
мещений 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	Глава 14
14.2	Влияние одежды на чистоту воздуха
В фармацевтической промышленности выполнялись исследо-
вания влияния комплектов одежды для чистых помещений на уровне
микробного загрязнения в асептических условиях.
Один из авторов этой главы (Б. Рейнмюллер) проводила иссле-
дование в помещении асептического наполнения и сравнительный
анализ двух типов комбинезонов для чистых помещений, а также
высоких бахил.
Проводилось изучение отдельно взятого человека, выполнявшей,
различные движения, имитирующие рабочий процесс в асепти-
ческом чистом помещении со смешанным потоком воздуха: При
этом определялась концентрация частиц с размерами 0,5 мкм и более,
и 5,0 мкм и более, а также концентрация колониеобразующих единиц.
Счет частиц проводился счетчиком частиц Hiac Royco, а взвешенных
в воздухе колониеобразующих единиц — пробоотборником RCS. В обоих
случаях отбор проб проводился на расстоянии примерно 2 м откола.
Проводились испытания комбинезонов с отдельными капюкш-
нами для чистых помещений, изготовленных из 100%-й полиэфирной
ткани. В первом случае испытывался комбинезон из ткани на осн<>ве
более толстых волокон. Во втором -л’комбинезон был из, i ген из
недавно разработанной ткани с тонкими волокнами и более плотной
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 типами
бахил. В таблице 14.1 показаны результаты исследований, являю не
ся средними значениями из пяти проб.
Таблица !  '
Ч исло аэрозольных частиц в I mj воздуха
при испытаниях одежды для чистых помещений
Тип одежды	Без длинных бахил		С длинными бахилами	
	Число частиц с размерами:		Число частиц с размерами:	
	> 0,5 мкм	>5,0 мкм	> 0,5 мкм	> 5,0 .ИА и_
Старый (толс- тые волокна)	159250		14700	175
Старый (толс- тые волокна)	240450	4550	16800	315
Новый (тонкие волокна)	105350	1960	12950	945
Новый (тонкие волокна)	218050	5565	24150	420
Среднее значение.	180778	4025.	17150	
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 случаев 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 табли-
це 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	Одежда с длинными бахилами (+), без них (—)	Число проб	Результаты, %		
			Хоро- ший*	Нор- маль- ный**	Выше нормаль- ного***
Воздух, активный пробоотбор	+	107	97	3	0
Горизонтальная поверх- ность, пластины rodac	+	34	100	0	0
Полы, пластины rodac	+	21	100	0	0
Воздух, активный пробоотбор	—	126	79	15	6
Горизонтальная поверх- ность, пластины rodac	—	54	89	9	2
Полы, пластины rodac	—	45	80	13	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, превышаю-
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
Тлаьа 14
Данные о защитных свойствах комплектов одежды для чистых
помещений играют важную роль при выборе одежды.
14.3	Комплексные испытания эф .ктивности
различных типов одежды
Методы анализа
В настоящее время комплекты одежды для чистых помещений
испытываются, главным образом, на выделение частиц, удержание
(фильтрацию) частиц и устойчивость к повреждениям. При исследо-
ваниях используется специальная камера (body-box). Определяется
общее выделение аэрозольных частиц и, если необходимо, жизне-
способных частиц для оценки качества ткани и конструкции одежды.
Возрастающие требования к чистоте в различных отраслях требуют
глубокого изучения одежды для чистых помещений.
На рис. 14.1 показан принцип работы испытательной камеры
с НЕРА фильтрами на притоке воздуха, использовавшейся для
испытаний одежды (Ytterman, 1998) [14]. Скорость вертикального одпо
направленного потока воздуха регулировалась в пределах 0,1 4 9,6	.
и в камере был создан положительный перепад давления по отноше-
нию к окружающей среде. Регулирование температуры и влажное ги
не предусматривалось, но при испытаниях температура была в пре-
делах 20 ч- 26 °C, а влажность в пределах 25 + 55%.
Для оценки различных комплектов одежды проводился контре iь
концентрации частиц и микроорганизмов (аэробных) в вытяжном
воздухе. Концентрация частиц определялась с помощью счетчика
частиц Hiac Royco 245.
Рис. 14.1 Принцип работы испыта-
тельной камеры
Концентрация микроор-
ганизмов — с помощью ще-
левого пробоотборника FH3
и в некоторых случаях, депо, i
нительно, шестикасиадным
ситовым пробоотборником^
Андерсена. В качестве пи га
тельной среды использовал ис1
триптические среды (Tryptii
Soy Agar — TSA) на чашках
Петри диаметром 9 см. Иню
бация чашек Петри выпол! 1Я-
лась не менее, чем в течение
трех дней при температуре
32 °C, затем чашки выдержи-
вались два дня при комнатной
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 мес-
те и сгибание колен. Такой же подход содержится и в Рекомендациях
IES-PR-CC003.2. Перед каждым новым циклом движений испыта-
тели стояли спокойно, чтобы исключить влияние выделившихся
частиц при предыдущем цикле.
В серии испытаний №1 участвовал только один испытатель,
и движения 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 исклю-
чены повороты головы, так как они не приводили к существенному
выделению частиц и микроорганизмов.
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 по-
казаны результаты,
полученные для трех
разных типов комп-
лектов одежды:
— Э1 и Э2 — обыч-
ная одежда (уличная
одежда — джинсы и
футболки — T-shirts')-,
— О1 и 02 — од-
норазовые халаты
(с длинными рука-
вами, обшлагом на
шее, манжетами на
рукавах и тесемками
на спине);
ЧП1 и ЧП2 -
одежда для чистых
помещений (несколь-
ко раз использован-
ная, стиранная и ав-
токлавированная).
Рис. 14.2 Число частиц размером 0,5 мкм
и более в 1 м3 воздуха, при ношении трех
типов одежды одним человеком
Рис. 14.3 Число взвешенных в воздухе ко-
лониеобразующих единиц в 1 м3 воздуха,
определенных при тех же условиях, что
и для рис. 14.2
408
Глава Ц
В таблице 14.3 приведены отношения средних концентраций аэрсн
зольных частиц с размерами равными или большими 0,5 мкм и 5,0 мкм
к числу аэробных колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 м3 воздуха.
Таблица 14.§
Отношение средних значений числа аэрозольных частиц
к числу аэробных КОЕ в I л ’
Тест 2	Отношение числа частиц	
	с размерами > 0,5 мкм к числу КОЕ	с размерами > 5,0 лад к числу кое ;;
Обычная одежда Э1	Г	5,7Х1О3	415
Обычная одежда Э2	5,7 хЮ3	411
Одноразовая одежда О1	6,ЗхЮ3	454	л
Одноразовая одежда 02	5,ЗхЮ3	319	i
Одежда для чистых помещений ЧП1	2,7хЮ3	68
Одежда для чистых помещений ЧП2	7,0х103	192	,
На рис. 14.4 показано число аэробных колониеобразующии
единиц в 1 м3 воздуха в зависимости от числа циклов стирки/стерили-
зации для испытуемых комплектов одежды для чистых помещений;£
Рис. 14.4 Число колониеобразующих единиц в 1 м3 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 испытаний определялось число частиц в 1 м3
воздуха с размерами > 0,5 мкм и > 5,0 мкм. Отношение числа этих
частиц к числу колониеобразующих единиц в 1 м3 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 I м3 воздуха
Число стирок	Отношение числа частиц	
	размером > 0,5 мкм к числу КОЕ	размером > 5,0 мкм к числу КОЕ
Новая одежда 1	0,6х Ю3	11
Новая одежда 2	1,ЗхЮ3	40
14 стирок - 2	6,3 х103	168
20 стирок - 1	3,7хЮ3	79
28 стирок - 1	1,6хЮ3	39
28 стирок - 2	1,ЗхЮ3	39
"Старая” - 1	1,0х103	34
"Старая" - 2	1,1 ХЮ3	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 счет-
чики частиц и пробоотборники КОЕ. В связи с этим, приведенные
данные можно рассматривать только как приближенные. Эта зависи-
мость изучалась также Люнгквистом и Рейнмюллер (1995, 1998) [6, 8].
Поскольку в серии испытания 1 участвовал только один чело-
век, 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 выделение частиц и колониеобразующих единиц.
В связи с этим, повороты головы были исключены из дальнейших
исследований.
410	Глава 14
Характеристика одежды, прошедшей испытания
Серия испытаний 1
Одежда, использовавшаяся в эксплуатации
Обычная одежда
Элемент одежды	Включено в данный комплект	Материал
Головной убор	-	
Маска для лица	-	
Халат (комбинезон)	-	
Брюки	Джинсы	Хлопок
Блузка	Безрукавка	Хлопок
Перчатки	-	
Обувь	Сандалии	Пластик	,
Бахилы	-	
Нижний костюм	Нижние брюки	Хлопок	йЗйИИ
Носки	Бесшовные носки	Хлопок
Одноразовая одежда
Элемент одежды	Включено в данный комплект	Материал
Головной убор	-	
Маска для лица	-	,'ё	,
Халат (комбинезон)	Одноразовый халат	Нетканый материал, хирургическая одежда с манжетами на шее и рука нах. тесемки сзади (Baxter Surgical Gown)
Брюки	Джинсы	Хлопок
Блузка	Безрукавка	Хлопок
Перчатки		
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы	-	
Нижний костюм	Нижние брюки	Хлопок
Носки	Бесшовные носки	Хлопок
Комплект одежды для чистых помещений
Элемент одежды	Включено в данный комплект	Материал
Головной убор	Капюшон	Полиэстер 100%, Selgard4, прошедший стирку и автоклавирование
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска для чистых помещений (Berkshire)
Халат (комбинезон)	Комбинезон	Полиэстер 100%, Selgard 49 проийф&ий стирку и автоклавирование
Брюки	-	
Блузка	-	
Перчатки	Стерильные	Латекс
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы	Длинные бахилы	Полиэстер 100%, Selgard4, прошедший стирку и автоклавирование
Нижний костюм	Безрукавка и брюки	Хлопок
Носки	Бесшовные носки	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 ми-
нуты 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 был только
один раз выстиран и стерилизован; все остальные принадлежности,
включая перчатки, маски и очки, были стерилизованы или дезин-
фицированы.
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 комплек-
том 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 последова-
тельных тестов в новой современной одежде для чистых помещений,
различавшихся тканью, а также для сравнения выполнялись две пос-
ледовательности в фармацевтической одежде для чистых помещений
и хирургической одежде. Под комбинезоном для чистых помещений
был 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 поме-
щений и обувь, на которую надевались бахилы. Вся современная одежда
для чистых помещений прошла проверку на соответствие требова-
ниям чистых помещений и Правил GMP для фармацевтического
производства. Всего было выполнено НО последовательных тестов
десятью испытателями.
Все испытатели были 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 приведем на стр. 407, 410,
411, фотографии комплектов одежды — рис. 14.14-14.21 (прим, ред.)
412
Гласс 14
В испытаниях части 1 использовались новые современные комп-
лекты одежды для чистых помещений, нижние рубашки с длинными
рукавами и эластичными манжетами на запястьях, носки для чгйд , <
помещений и обувь, на которую надевались бахилы. При этом оцени-
валось влияние небольших различий, например, наличие или отсу г
ствие очков, различные маски для лица и размеры капюшонов. На
рис. 14.5 и 14.6 показаны результаты этих испытаний: число частиц
с размерами > 0,5 мкм в 1 м3 воздуха и число аэробных колониеобра-
зуюших единиц в 1 м3 воздуха.
На рис. 14.5 и 14.6 также показаны общие средние значения
по испытаниям с различными лицами.
Рис. 14.5 Средние значения в каждой последовательности испытании
и общие средние значения (ОСЗ) числа частиц с размерами > 0,5 мкм
в 1 м3 воздуха, полученные для пяти различных лиц, одетых в совре-
менную одежду для чистых помещений и незначительными различиями
(очки, маски, размеры капюшонов)
Рис. 14.6 Число аэробных КОЕ в 1 м3 воздуха при тех же условиях, что
и для рис. 14.5
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 помощью
метода анализа различий (ЛУОЕ4).
Установлено, что при 5 %-ом уровне значимости не было обна-
ружено существенных различий при небольших изменениях в аксес-
суарах (наличие или отсутствие очков, различных масок для лица
и различных размеров капюшонов).
Во второй части испытывались три различных 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 были пошиты из разных тканей и получили
обозначения: японский комбинезон, американский комбинезон и ком-
бинезон Tyvek. Для сравнения также испытывались комплект фарма-
цевтической одежды (LIF) и комплект хирургической одежды.
На рис 14.7 показаны средние значения для каждой серии испыта-
ний и общие средние значения числа аэрозольных частиц с размерами
> 0,5 мкм в 1 м3 воздуха. На рис. 14.8 показаны средние значения для
каждой серии испытаний и общие средние значения числа КОЕ в 1 м3
воздуха. Данные о числе КОЕ получены как щелевым пробоотборником
FH3, так и шестикаскадным пробоотборником Андерсена (типа сита).
Рис. 14.7 Средние значения для каждой серии испытаний и общие
средние значения числа частиц с размерами > 0,5 мкм в 1 м3 воздуха,
полученные при испытаниях с пятью различными лицами, одетыми
в пять различных комплектов одежды
414
Глава !4
Рис. 14.8 Средние значения для каждой последовательности
испытаний и обшие средние значения числа аэробных микррор;а
низмов в 1 м3 воздуха при тех же испытаниях, что и для рис. 14.7
Исследования, аналогичные оценке влияния аксессуаров одеж ж
для чистых помещений методом ANOVA с учетом 5%-го уровня зна-
чимости, были проведены и для разных комплектов одежды для чис-
тых помещений, описанных во второй части. Эти данные показываю г
существенные различия между комбинезоном для чистых помещений,
фармацевтической и хирургической одеждой. Анализ подтвердил
существенное различие между комплектами фармацевтической и хи
рургической одежды, но не выявил существенных различий меж .
комбинезонами Японии, США и Tyvek.
Отношения общего числа частиц с размерами >0,5 мкм и > 5,0 >>, с
и числом КОЕ в 1 м3 воздуха для одежды, используемой в асепптчес
ком производстве стерильной продукции, показаны в таблице 14.5
Приведены также средние значения и стандартные отклонения.
Среднее значение отношения числа частиц с размерами > 0,5 .як и
к числу аэробных КОЕ оценивается как 1500±500. Это значение
является нижней границей отношения, полученного в испытаниях
серии №1 для одежды для чистых помещений. Более низкие знаусн ’
отношения в серии испытаний №2 могут быть объяснены тем, ч>'
в них использовались только современные комплекты одежды дтя
чистых помещений, прошедший лишь несколько циклов мойки.'
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 м3 воздуха при использовании
различных видов одежды в асептическом производстве
Комплект одежды для чистых помещений	Отношение числа частиц к числу КОЕ для частиц с размерами	
	> 0,5 мкм	> 5,0 мкм
— без очков	1,26х103	18,4
— с очками	1,81х103	27,7
— с большой маской для лица	2,59 х 103	32,4
— с обычной маской для лица	1,64хЮ3	20,5
— с плотно прилегающим капюшоном	1,49хЮ3	18,0
— с неплотно прилегаю- щим капюшоном	1,18хЮ3	14,1
— комбинезон из Японии	1,37хЮ3	31,0
— комбинезон из США	0,72хЮ3	14,5
~ комбинезон Tyvek	1,31х103	24,6
Среднее значение и стандартное отклонение	(1,49±0,52)хЮ3	22,4±6,9
Отношение между числом частиц с размерами > 5,0 мкм и чис-
лом КОЕ оценить труднее. Возможно, это объясняется тем, что свой-
ства 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 выделении частиц персоналом играют важную роль
в фармацевтическом производстве. Испытания серии №2 выпол-
нялись десятью разными лицами, одетыми в современную одежду
416 Глава 14
для чистых помещений, которая обычно используется в асептичес-
ком производстве стерильной продукции. Интенсивность выделения
частиц от каждого испытуемого лица определялась в камере с расход
воздуха 0,22 м3/с. На рис. 14.9, 14.10 и 14.11 показаны интенсивности
выделения частиц с размерами > 0,5 мкм и > 5 мкм в секунду, а также
числа КОЕ в секунду.
Рис. 14.9 Интенсивность выделения частиц с размерами > 0.5 мкм
в секунду и средняя величина (СВ) для 10 испытуемых, одетых
в современную одежду для чистых помещений
о
и
д
I
i
25
20
15
10
5
0
ill |"п4т11
2	3	4	5	6	7	8	9	10 СВ
Испытуемое лицо
Рис. 14.10 Интенсивность выделения частиц с размерами >5,0 мкм
в секунду и средняя величина (СВ) для 10 испытуемых, одеуых
в современную одежду для чистых помещений
Современная одежда для чистых помещений
417
КОЕ
Рис. 14.11 Интенсивность выделения 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 отклонения интенсивности
выделения частиц от 10 испытуемых, одетых в современную
одежду для чистых помещений
Частицы и КОЕ	Число частиц в секунду	
	среднее значение	стандартное отклонение
Частицы >0,5 мкм Частицы > 5,0 мкм Аэробные КОЕ	585 9 0,38	449 5 0,22
Как уже упоминалось, число КОЕ в серии испытаний №2 опре-
делялось щелевым пробоотборником FH13 и шестикаскадным
пробоотборником Андерсена. На рис. 14.12 показано распределение
размеров жизнеспособных частиц, показанное в процентном отноше-
нии к общему числу аэробных КОЕ, обнаруженных шестикаскадным
пробоотборником Андерсена.
418
Главе
Рис. 14.12 Распределение числа жизнеспособых частиц, показанное
в процентном отношении к общему числу аэробных КОЕ, обнару-
женных шестикаскадным пробоотборником Андерсена при испыта-
ниях новых современных комплектов одежды для чистых помещений
Из рис. 14.12 видно, что более половины КОЕ, давших рс,ст, ине., и
размер менее 4,7 мкм. Это согласуется с результатами исследований,
полученных Рейнмюллер в больнице (2001).
Таким образом, общее число частиц с размерами > 0,5 мкм, луч
ше характеризует ситуацию, чем число частиц с размерами > 5,0 лжл
В связи с этим, в дальнейшем рассматриваются только частицы ;с pa i-
мерами >0,5 мкм.
На рис. 14.9, 14.10 и 14.11 можно видеть, что интенсивность
выделения частиц от испытуемых лип 1-5 выше, чем 6-10. Эти разли-
чия статистически значимы по критерию 5%-го уровня значимости.
Возможно, это объясняется тем, что лица 6-10 серии испытании
№2 носили дополнительно длинные нижние брюки для чистых
помещений.
Более того, анализ 5%-го уровня значимости показал, что есть
существенные различия между десятью испытуемыми лицами (рис.
14.9 и 14.11). Эти различия намного превышают различия, обь..
женные при испытаниях девяти различных комплектов одежды для
чистых помещений (рис. 14.5 — 14.8). Большее различие для разных
лиц, чем для разных видов одежды позволяет выполнять обработку
данных части 1 (лица 1-5) и части 2 (лица 6 -10) как одной экспери
ментальной группы при анализе интенсивности выделения частиц.
В соответствии с этим вычисления 95% доверительных интерва-
лов /-распределения для средних значений интенсивности выделен, л
загрязнений было выполнено в три этапа. На первом этапе бы ли
выполнены вычисления для 10 лиц (1 — 5, часть 1 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
вычислений при 95%-ом доверительном интервале для частиц с раз-
мерами > 0,5 мкм в секунду и в таблице 14.8 — для аэробных КОЕ/сек.
Часть 1 соответствует 5 лицам без длинных нижних брюк для чи-
стых 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 выделения частиц с размерами > 0,5 мкм
в секунду от 10 испытуемых, одетых в новую современную
одежду для чистых помещений
Серия испытаний №2	Число частиц с размерами > 0,5 мкм/сек		
	Среднее значение	Доверительный интервал	
		нижний	верхний
Часть 1 (п=5)	892	367	1417
Часть 2 (п=5)	278	31	526
Части 1 и 2 (п=10)	585	264	907
Таблица 14.8
95%-ые доверительные интервалы (/-распределение) для
интенсивности выделения аэробных КОЕ/сек от испытуемых лиц,
одетых в новую современную одежду для чистых помещений
Серия испытаний №2	Число КОЕ/сек		
	Среднее значение	Доверительный интервал	
		нижний	верхний
Часть 1 (п=5)	0,51	0,24	0,78
Часть 2 (п=5)	0,24	0,10	0,39
Части 1 и 2 (п=10)	0,38	0,22	0,53
Следует отметить, что средние значения для эксперименталь-
ных групп, приведенные в таблицах 14.6, 14.7 и 14.8 основаны на
индивидуальных средних значениях для пяти и десяти испытуемых
лиц соответственно. Индивидуальные средние значения для каждого
лица основаны на результатах последовательности испытаний для
испытуемых комплектов одежды для чистых помещений.
G другой стороны, данные таблицы 14.5 основаны на средних
значениях, полученных при испытаниях девяти вариантов комплек-
тов одежды для чистых помещений, где каждое среднее значение осно-
вано 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
Гла0с
Рис. 14.13 95% доверительные ин-
тервалы (/-распределение) для интен-
сивности выделения частиц с разме-
рами >0,5 мкм/с и аэробных КОЕ
(прямоугольниками показаны данные
из таблиц 14.7 и 14.8, части 1, 2 и час-
ти 1 и 2 вместе). Штриховыми лини-
ями показаны нижний и верхний 95%
доверительные интервалы (/-рас-
пределение) для отношения между
числом аэрозольных частиц с разме-
рами > 0,5 мкм и числом аэробных
КОЕ (на основе данных таблицы 14.5)
частиц с размерами > 0,5 жд
к числу аэробных КОЕ, ко-
торое составляет 1490+400.
Другими словами, 95%-й ин-
тервал этого отношения нахо-
дится от 1090 до 1890. Эти
значения и значения дове
ригельных интервалов из таб-
лиц 14.7 и 14.8 показаны в гр i-
фической форме на рис. .14.13
Из рис. 14.13 видно, "го
три средних величины (СВ1
для части 1, СВ2 для части
2 и СВ 1+2 для обеих частей
вместе) находятся внучпи
зоны, ограниченной линиями
верхнего и нижнего 95% ю-
верительных пределов отно-
шения между числом частиц
с размерами > 0,5 мкм/с и чис-
лом аэробных КОЕ. Зона меж-
ду верхним и нижним 95%
доверительными пределам и.
построенная в зависимое!и
от интенсивности выделения
загрязнений отдельными ли i -
ми шире, чем в зависимости oi
различных комплектов одеж-
ды для чистых помещений
В общем случае можно
пользоваться средними вели-
чинами согласно рис. 14 13.
С другой стороны, в ситуациях с высоким риском лучше взять более
жесткие условия, используя максимальные значения как числа час
тиц, так и числа КОЕ (значения в верхнем правом углу соответствук >
щего прямоугольника).
Данные из литературы (например, Густавссон, 1999 |3|, Уайт,
1999 [12] и Таммелин и др., 2000 [11]) были получены разными
путями. Это означает, что данные об интенсивности выделения
загрязнений лицами в одежде для чистых помещений часто основаны
на теоретической оценке и могут рассматриваться только как ориен-
тировочные. Сравнение опубликованных данных и результаты вы-
числений, выполненных по данным рис. 14.2, 44.3, 14.7, 14 8 и таб-
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	Загрязни- тель	Число частиц/с и число КОЕ/с			
		Густавс- сон, 1999	Уайт, 1999	Таммелин и др., 2000	Рейнмюл- лер, 2001
Лабораторная и одноразовая	частицы > 0,5 мкм	10000 - 40000	33300	-	26700
	частицы >5,0 мкм	-	5000	-	1780
	КОЕ	-	2,7	1,88*	4,6
Из ткани с плотной структурой, хирургическая	частицы > 0,5 мкм	-	-	-	4060
	частицы >5,0 мкм	-	-	-	270
	КОЕ	-	-	0,77*	1,7
Для чистых помещений, высококачест- венная	частицы > 0,5 мкм	1000 - 10000	16600*	-	585
	частицы >5,0 мкм	-	600*	-	9
	КОЕ	-	0,22*	-	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	Глава 14
--тгг-ЩИ
Серия испытаний 2
Одежда, использовавшаяся в эксплуатации
Комплект одежды для чистых помещений без защиты глаз
Элемент оде*„ы	Включено в комплект	' Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка. Плотно прилегающий капюшон	... Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска для чистых помещении {Berkshire)
Халат (комбинезон)	Комбинезон	Полиэстер 100%, Selgard прошедшим стирку и автоклавирование один .
Брюки		
Блузка	*	
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	Пластик	,4’ ИИ |
Бахилы	Длинные бахилы	Полиэстер 100%, Selgard прошедший стирку и автоклавирование один m 
Нижний костюм	Безрукавка и брюки	Полиэстер и хлопок
Носки	Носки	100% полиэстер	", '"С
Комплект одежды для чистых помещений с защитой глаз (рис: 14.14)
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка Плотно прилегающий капюшон	Полиэстер 100%, Selgard 4, прршедатй стирку и автоклавирование
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска для чистых помещений (Berkshire)
Халат (комбинезон)	Комбинезон	Полиэстер 100%,?5e/gtfnf 4, .пришедший стирку и автоклавирование одинчр  *
Брюки	-	
Блузка		
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы	Длинные бахилы	Полиэстер 100%,	4,Спрошедший стирку и автоклавирование <&ш ра •
Нижний костюм	Безрукавка и брюки	Полиэстёри хлопок,	,
Носки	Носки	100% полиэстер		
Комплект одежды для чистых помещений с большой маской (рис. 14.15)
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка Плотно прилегающий капюшон	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошс 1ШИЙ стиоку и автоклавирование ,		
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска для чистых помещений (Berkshire)	. . _ _
Халат (комбинезон)	Комбинезон	Полиэстер 100%, Л<7с«и'4. стирку и автоклавирование оДчн раз _
Брюки		
Блузка		
Перчатки	Стерильные	Латексные	_
Обувь	Сандалии	Пл.нГЯК	_
Бахилы	Длинные бахилы	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший «стирку и автоклавирование; один раз	.
Нижний костюм	Безрукавка и,брюки,,	По 1И jCTCp и хлопок	_
Носки	Носки	|(И1% полиэстер
Современная одежда для чистых помещений
423
Комплект одежды для чистых помещений с маской (рис. 14.16)
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка Плотно прилегающий капюшон	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска PCU 2000
Халат (комбинезон)	Комбинезон	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Брюки	-	
Блузка	-	
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы	Длинные бахилы	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Нижний костюм	Безрукавка и брюки	Полиэстер и хлопок
Носки	Носки	100% полиэстер
Комплект одежды для чистых помещений с плотно
прилегающим капюшоном
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка Плотно прилегающий капюшон	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска CR 45250 Berkshire
Халат (комбинезон)	Комбинезон	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Брюки	-	
Блузка	-	
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы	Длинные бахилы	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Нижний костюм	Безрукавка и брюки	Полиэстер и хлопок
Носки	Носки	100% полиэстер
Комплект одежды для чистых помещений со свободно
прилегающим капюшоном
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка Плотно прилегающий капюшон	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска CR 45250 Berkshire
Халат (комбинезон)	Комбинезон	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Брюки	-	
Блузка	-	
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы	Длинные бахилы	Полиэстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Нижний костюм	Безрукавка и брюки	Полиэстер и хлопок
Носки	'	Носки	100% полиэстер
424 ГЛс~.
Часть 2. Одежда, исполььозавшаяся в эксплуатации
Комплект одежды для чистых помещений, фармацевтаческгй (рис. 14.1“)
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка	
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска для чистых помещений (Berkshire)
Халат (комбинезон)	-	
Брюки	Брюки с манжетами			 35% хлопок и 65% полиэстер, стирка один раз
Блузка	Блузка, манжеты на рукавах и шее, кнопки вверху спереди	35% хлопок и 65% полиэстер, стирка один раз
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы	-	
Нижний костюм	Безрукавка и брюки	Хлопок
Носки	Носки	100% полиэстер
Комплект одежды для чистых помещений, хирургический (рис. 14.18)
---------------------------------------------------------
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка	' 1
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска для чистых помещений (Berkshire)
Халат (комбинезон)	-	
Брюки	Брюки с манжетами	50% хлопок и 50% полиэстр. стирка один раз
Блузка	Блузка, манжеты на рукавах и шее, кнопки вверху спереди	50% хлопок и 50% полиэстер4, чСшп стирка один раз
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы		
Нижний костюм	Безрукавка и брюки	Хлопок
Носки	Носки	100% полиэстер
Комплект одежды для чистых помещений, комбинезон, Япония (рис. 14.19)
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка Плотно прилегающий капюшон	Полиэстер 100%, Selgard A. nj)ca;e пиий стирку и автокпявирЬвание один раз
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска для чистых помещений (Berkshire)
Халат (комбинезон)	Комбинезон	Полиэстер 100%, SelgardA, прошедший] стирку и автоклавирование один раз
Брюки	-	
Блузка	-	
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	ПМстик	'
Бахилы	Длинные бахилы	Пэ 1 {эстер 100%, Selgard 4, прошедший стирку и автоклавирование один pa s
Нижний костюм	Комплект, длинные брюки и рубашка с длинными рукавами	Полиэстер	" " й,"	1 ’	-.
Носки	Носки	
Современная одежда для чистых помещений
425
Комплект одежды для чистых помещений,
комбинезон, США (рис. 14.20)
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка Плотно прилегающий капюшон	Полиэстер 100%, плотность 1800, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска для чистых помещений (Berkshire)
Халат (комбинезон)	Комбинезон	Полиэстер 100%, плотность 1800, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Брюки	-	
Блузка	-	
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы	Длинные бахилы	Полиэстер 100%, плотность 1800, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Нижний костюм	Комплект, длинные брюки и рубашка с длинными рукавами	Полиэстер 100%, плотность 1800, прошедший стирку и автоклавирование один раз
Носки	Носки	100% полиэстер
Комплект одежды для чистых помещений, Tyvek (рис. 14.21)
Элемент одежды	Включено в комплект	Материал
Головной убор	Одноразовая шапочка	
Маска для лица	Одноразовая стерильная	Маска для чистых помещений (Berkshire)
Халат (комбинезон)	Одноразовый комби- незон с капюшоном, стерильный	Нетканый материал, 100% полиэтилен, Tyvek®
Брюки	-	
Блузка	-	
Перчатки	Стерильные	Латексные
Обувь	Сандалии	Пластик
Бахилы	Длинные бахилы	Нетканый материал, 100% полиэтилен, Tyvek®
Нижний костюм	Безрукавка и брюки	Хлопок
Носки	Носки	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 одежДы
для фармацевтической про-
мышленности
Современная одежда для чистых помещений
427
Рис. 14.18 Хирургический
комплект одежды
Рис. 14.19 Комплект одежды
с комбинезоном, Япония
Рис. 14.20 Комплект одежды
с комбинезоном, США
Рис. 14.21 Комплект одежды
Tyvek
428	Глава J 4
14.4 О-*цче закономерности
Современная технология позволяет создавать чистые помещения
"под ключ" для большинства областей применения. Необорудованные
чистые помещения, как правило, не представляют собой проблемы.
Но ситуация может в корне измениться, если в чистых помещениях
работает оборудование, персонал и выполняются технологические
процессы, выделяющие тепло.
Основным источником загрязнений внутри чистых помещений
являются люди. Анализ с помощью испытательной камеры пока ад,
что интенсивность выделения загрязнений от персонала, одетого
в новую современную одежду для чистых помещений, имеет более
низкие значения по сравнению с опубликованными данными
Результаты испытаний показывают, что отсутствуют существен" je
различия в выделении аэрозольных частиц при небольших?измене-
ниях в аксессуарах (наличие или отсутствие защиты глаз, различие
в масках для лица, различные размеры капюшонов). При ношении
нижних рубашек с длинными рукавами и длинных нижних брюк
существенно снижается выделение аэрозольных загрязнений.
Су шествует связь между числом частиц с размерами > ОД мкм
и числом КОЕ в единице объема воздуха. В типичных условиях чисты х
помещений при использовании новой современной одежды для
чистых помещений это отношение можно оценить как 1500:1.
Персонал как источник загрязнений оценивался, в основном,
при ношении новой одежды для чистых помещений. В то же вре i я
важно иметь правильную картину того, как ведет себя одежда в теме
ние всего срока службы. Испытания в камере могут определить чисто
циклов стирки/стерилизации, при котором одежда для чистых помеще-
ний сохраняет свои защитные свойства с должной эффективностью.
Финансовую поддержку исследований оказали; Swedish Council for
Textile Research, Berendsen Textile Service, Pharmacia Corp, и Ferrin?, AB.
Фирмы Labora AB и AB NINOLAB выполняли калибровку при-
боров и обеспечивали испытания расходными материалами.
Литература к главе 14
1.	Aczel, A. D., (1999), Complete Business Statistics, Me Graw-Hil: Book
Co, Singapore.
2.	Daniel, W. W., (1974), Biostatistics: A Foundation for Analysis in Heal
Sciences, John Wiley & Sons Inc., New 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 Gqteborg,
’ Sweden.
5.	IES-RP-CC003.2, (1993), Garment System Considerations for
Cleanroom and Other Controlled Environments, IES Institute of
Environmental Sciences, Illinois.
6.	Ljungqvist, B., and Reinmbller, B., (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, B., and Reinmbller, B., (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, B., (2001), Dispersion and Risk Assessment of Airborne
Contaminants in Pharmaceutical Clean Rooms, PhD-Thesis, Bulletin
№ 56, Building Services Engineering, KTH, Stockholm.
10.	Reinmbller, B., and Ljungqvist, B., (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, 2nd Ed., edited by Whyte,
John Wiley & Sons, Chichester.
13.	Whyte, W., and Bailey, P., (1985), Reduction of Microbial Disper-
sion 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, АС ИН КОМ
15.1 Динамика развития электронной промышленности
Электронная промышленность является одним из крупных пот-
ребителей чистых помещений и предъявляет повышенные требования
к уровню чистоты. В то же время электронная промышленность яв-
ляется самой быстроразвивающейся отраслью в мире.
За пятьдесят с небольшим лет со времени изобретения транзис-
тора 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. появи-
лись интегральные микросхемы (чипы, микрочипы), содержащие
в одном корпусе несколько, а затем и множество элементов. К на-
стоящему 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
1000 млрд, долларов США, а материалов и оборудования для их произ-
водства — сотен миллиардов долларов. Стоимость одного производст-
венного модуля к концу 90-х годов приблизилась к 1 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 яв-
ляются США, Япония, Китай и Корея. Осваивается производство
транзисторов на основе органических элементов.
Производство микросхем предъявляет самые высокие требова-
ния к чистоте воздуха, технологических жидкостей и газов, причем
динамика роста требований к чистоте и методы ее обеспечения дик-
туются изменениями в техническом уровне и технологии изготовления
продукции электронной промышленности.
Динамика развития интегральных микросхем показана в таб-
лице 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	Число элементов в микросхеме
Интегральные схемы	2-50
Средние интегральные схемы	50-5000
Большие интегральные схемы (БИС)	5000-100.000
Сверхбольшие интегральные схемы (СБИС)	100.000-1.000.000
Ультрасверхбольшие интегральные схемы (УСБИС)	Более 1.000.000
С ростом объема памяти
микросхемы увеличивается
плотность ее элементов. Это
влечет за собой уменьшение
топологических размеров од-
ного элемента в микросхеме.
По мере роста объема памяти
растет и число слоев в мик-
росхеме.
Таким образом, развитие
интегральных схем, с точки
зрения чувствительности к заг-
рязнениям, характеризуется
двумя основными показателя-
ми: числом элементов в мик-
росхеме и наименьшим топо-
логическим размером.
Рис. 15.1 Рост плотности
интегральных схем
Увеличение плотности
микросхемы и уменьшение
топологического размера позволяют увеличить объем памяти и быст-
родействие 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 15
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 увели-
чении размера микросхемы достигается за счет увеличения диаметра
пластины (п. 15.2).
Динамика изменения основных характеристик микросхем при-
ведена в таблице 15.2 [1,2].
Таблица 15.2
Динамика изменения основных характеристик микросхем
Год	Объем - памяти	Топологический размер, мкм	Площадь микросхем, см2	Критический размер частицы, мкм
1980	64 Кбит	2,00	0,3	0,2
1984	256 Кбит	1,25-1,50	0,4	0,15
1987	1 Мбит	1,00	0,5	0,1
1990	4 Мбит	0,80	0,9	0,08
1993	16 Мбит	0,60	1,4	0,06
1996	64 Мбит	0,35	2,0	0,035
1998	256 Мбит	0,25	4,0	0,025
2000	1 Гбит	0,15	5,0	0,015
2006	16 Гбит	0,10	8,0	0,01
2012	64 Гбит	0,05	15,0	0,005
В течение своей недолгой истории микроэлектроника прошла
важные этапы в развитии науки, технологии и оборудования, защиты
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 полупроводни-
ковых материалов. До настоящего времени наиболее распространены
пластины из кремния.
Изготовление пластин
Готовая пластина должна быть чистой (содержание посторонних
включений жестко ограничивается), иметь определенную кристалли-
ческую 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	Основные достижения	Оборудование	Требования к ч истоте
Конец 40-х годов	Открытие германиевого транзистора. Появление принципиальной возможности развития цифровой техники на основе твердых элементов (кристаллов)	Лабораторное	
1950 -1959	Основные открытия в области технологии производства полупроводников. Появление кремниевых транзисторов. Становление производства дискретных элементов	Единичные образцы нестандартного оборудования	Промышленная чистот-а и обыч- ные методы уборки
1960 -1969	Появление планарной технологии и пластмассовых корпусов для микросхем. Становление производства интегральных микросхем. Широкое внедре- ние чистых технологий	Формирование промышл енности, специализирую- щейся на изготовлении оборудования	Первы е чистые помещения с однонаправлен- ным потоком. Стандарт США 209
1970 -1979	Переход от лабораторной и мелкосерийной технологии к крупносерийному промышленному производству. Интегрирование процессов в оборудование	Создание основ- ных типов обору- дования (ионные имплантаторы, электронно-луче- вое оборудование и пр.)	Повыинение требо&аний к чистоте. Становление индустрии чис- тых помещений
1980 -1989	Комплексная автоматизация, увеличение слоев металли- зации, резкое уменьшение топологических размеров	Устранение опе- ратора из процес- са переработки пластин	Поя вл ение изолирующих технологий, SMIF- систем
1990 -1999	Компьютеризированное производство, роботизация производства. Внедрение «безлюдных» технологий	Кластерные технологии	SMIF- системы
2000 -2010	Нанотехнологии	Кластерные технологии	Широзкое внед- рение SMIF- и FOt-ZP-систем
2010 -2020	Исчерпание физических возможностей кремниевой технологии. Расширение использования технологии с арсенидом галлгия. Внед- рение технологии молекулярной лучевой эпитаксии. Развитие цифровой техники на основе органических материалов (биоэлементов).		
434
Глава 15
—	газ, содержащий кремний, вступает в реакцию с водородом
и образуется кремний в кристаллической форме (полисили-
кон), 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 крис-
таллам 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 поли-
ровки и окисления виден из следующих показателей для пластины
диаметром 200 мм:
Диаметр
Толщина
Ориентация 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
450 мм
300 мм
1995	2007
200 мм
1964	2”
125 мм	0
О	1968
1982	100 мм
0	Jt"
1979	©
1974
Рис. 15.2 Динамика роста
диаметра пластины
Возрастают требования к точ-
ности проведения резки, поли-
ровки и химической обработки
пластин. Например, при тех-
нологии 130 нм (топологичес-
ком размере 130 нм) активная
кремниевая зона имеет толщину
20-33 нм. Для достижения 95% вы-
хода годных допустимый разброс
параметров составляет ±5% или
±1,0 нм. Другой пример: фирмой
Хитачи освоена технология ра-
боты с пластинами 300 мм со зна-
чением стандартного отклонения
Зо < 5 нм . Однородность пластин
диаметром 200 мм (по высоте,
толщине и шероховатости) долж-
на составлять ±2-3 нм.
По мере роста размеров микросхем усиливается влияние краево-
го эффекта, т.е. возрастает число чипов, имеющих усеченную
Чистые помещения в микроэлектронике
435
площадь, из-за примыкания к краю пластины. Устранение этого
эффекта возможно за счет увеличения диаметра пластины (табли-
ца 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.
ожидается 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 сопро-
тивления и проблема защиты от загрязнений.
Переход на новый диаметр пластины означает для промыш-
ленности 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 литог-
рафия), 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 изготов-
лении микросхемы 64 Гбит выполняется 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 ис-
пытания готовых микросхем являются завершающими и менее
критичными к чистоте.
436	-
Высокие требования предъявляются также к изготовлению
фотошаблонов (масок), которые выводятся на уровень субмикронной
и наномикронной технологии. Для производства микросхем размером
элемента 130 нм и электронно-лучевой литографии минимальный
размер элемента фотошаблона составляет 520 нм, а радиус 80 нм.
15.3 Дефекты в микросхемах
Важнейшим показателем качества процесса производства мик-
росхем является процент выхода годных изделий.
При выходе годных 40% дефектность составляет 60%. Причин 1 м11
дефектов для этого уровня выхода годных являются [2]:
—	загрязнение частицами
—	разброс топологических размеров
—	дефекты фотолитографии
—	дефекты кристаллов
—	нестабильность параметров
технологического процесса
30
6 %;
9 %;
6 %;
9 %;
Итого: 60 %
Увеличение объема памяти и уменьшение топологических
размеров обостряют проблему дефектов в микросхемах и предъяв-
ляют более жесткие требования к чистоте. На рис. 15.3 показаны два
характерных дефекта в микросхемах, вызываемых частицами:
—	замыкание двух металлических дорожек при попадании
частицы между ними;
—	экранирующий эффект осевшей на пластину частицы (дсфек'
фотол ито графин).
б)
Рис. 15.3 Дефекты микросхем, вызываем se частицами: а) замыкание
металлизированных дорожек частицей; б) дефект фотолитографии,
вызванный частицей
а)
Чистые помещения в микроэлектронике
437
При каком размере частица может привести к дефекту? Для со-
временных 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 произ-
водстве 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 изоли-
рующих технологий, абсолютно жесткой дисциплины персонала
и соблюдения им правил гигиены, основной причиной загрязнений
является оборудование и технологические процессы [2]:
Источник загрязнений	1990	1995	2000
- персонал	10%	<5%	<3%
- воздух чистого помещения	10%	<5%	<3%
- оборудование	40%	30%	20%
- технологические процессы	40%	60%	75%
Для исключения этих причин загрязнений применяются новые
технические решения на основе изолирующих технологий с одновре-
менным 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. Наи-
более чувствительными являются операции с открытыми пластинами
(литография, травление, напыление и пр.). Для микросхем с топо-
логическим 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 ко-
торых помещения с высоким классом чистоты занимали большие
площади. Оборудование было вынесено за пределы чистого помеще-
ния 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 рабо-
тала при топологическом размере примерно 1 мкм.
Широкое применение нашли локальные чистые зоны с более
высокими классами чистоты, например, в установках фотолитографии,
438
Глава 15
химического травления, отмывки и пр. Типичными решениями чистых
помещений для этого уровня технологии были линейная и зонная
защита и так называемые "ballroom" (глава 3). При этом помещения
с высокими классами чистоты занимали избыточно большие площади.
Дальнейший рост требований к чистоте при следовании тради-
ционной концепции чистых помещений приводил к крайне неэф-
фективным решениям. Выходом из положения явились изолирующие
технологии.
Изолирующие технологии
Суть изолирующей технологии состоит в физическом разделе-
нии 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 про-
цесс 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 перемешаться от одной еди-
ницы оборудования к другой. В-третьих, нужны устройства загрузки-
выгрузки и необходимые средства автоматизации (роботизации).
На первом этапе, при внедрении технологии < 1,0 мкм и плас-
тин 150 и 200 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 выде-
ляющего частицы, органические и молекулярные загрязнения:
—	изолированного технологического оборудования с загрузоч-
ными устройствами для контейнеров SMIF,
—	безопасности хранения пластин;
—	удобства складирования.
Эта технология позволяет обеспечить изготовление микросхем
по непрерывной и полной цепи в технологических средах с одинако-
выми показателями чистоты.
Чистые помещения в микроэлектронике
439
Съемное дно 5Л//А-контейнера
Съемный порт загрузочного /
устройства оборудования
---Герметик между портами
5Л//А: Контейнера и оборудования
Робот - манипулятор
Рис. 15.4 Схема загрузки-выгрузки из SM1F-контейнера
Усовершенствованным контейнером SMIF явился недавно поя-
вившийся контейнер FOUP для пластин 300 мм. FOUP (Front Opening
Unified Pod) — ФУП (Унифицированный контейнер, открывающийся с
лицевой стороны) предназначен для непосредственной загрузки пла-
стин, без кассет. Модификацией контейнеров FOUP являются кон-
тейнеры FOSB (Front Opening Shipping Box) — транспортные контей-
неры, 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 контейне-
ров считается оперативность, удобство при отбор пластин для конт-
роля, меньший уровень загрязнений, чем при большом количестве
пластин в контейнере.
Рис. 15.6 Контейнер FOUPfor Опё‘ фирмы Incom Solutions (Франция)
для одной пластины
Изготовление и эксплуатация контейнеров FOUP ведется в чистых
помещениях. Чистое помещение производственного участка, работаю-
щего 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 полипропи-
лена и могут выпускаться в антистатическом исполнении с изолирую-
щими 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 HUGLE (Япония) для
обработки контейнеров SM1F/FOUP
Рис. 15.8 Производственный участок на основе технологии
FOUP for One*
442
Глава 15
Например, на внутренней поверхности одного контейнера FOUP
for OnU содержание железа не превышает 2 нг, меди — 5 нг, хрома —
1 нг, цинка — 200 нг, алюминия — 9 нг, хлора — 70 нг. Это примерно
на порядок ниже аналогичных показателей для SMIF контейнеров.
Для типового производства микросхем с учетом временной диаг-
раммы технологического цикла требуется 5-10 тысяч контейнеров [3]
Кластеры
При обычной технологии одна единица оборудования, выполняю-
щая одну операцию (например, травление), имеет одно загрузочное
устройство. Во всем технологическом цикле число загрузочных уст-
ройств равно числу единиц оборудования, выполняющих отдельные
(единичные) операции. Если две или более единицы оборудования
объединить так, чтобы доступ в них происходил через одно загрузочное
устройство, то резко снижается число операций загрузки-выгрузки
и повышается зашита от загрязнений. Манипуляции по загрузке-выг-
рузке осуществляются одним роботом-манипулятором, находящимся
в загрузочной камере и обслуживающим несколько единиц обору-
дования (рис. 15.9).
Загрузочная
Стыковочные
порты
FOUP - контейнер
камера
Робот
манипулятор
Пластины
Рис. 15.9 Принципиальная схема кластера
Такая технология называется кластерной технологией (от анг-
лийского cluster — гроздь). 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 подготови-
тельно-заключительной фазе (например, вакуумировании) и одном
комплекте вспомогательного оборудования (одном вакуумном на-
сосе), 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 определен-
ных обстоятельствах может быть химически чистым. Однако если вода,
питающая бойлеры, содержит химические добавки, предотвращаю-
щие 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.
Лучшим 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 яти, т.е. размеры,
критичные для субмикронных технологий и нанотехнологий. Примером
решения задачи получения чистого пара являются генераторы особо
чистого пара фирмы Steris и Fmn-Aqua [4], рис. 15.10.
Заводской П итаюицая Сброс
пар вода
Сброс конденсата
1аводского пара
Рис. 15.10 Генератор особо чистого пара для увлажнения воздуха
444 Глава /5
В этом парогенераторе за счет высокой скорости движения пара
по спирали в колонне испарителя и его повороте на 180 °C у дна
колонны обеспечивается непрерывный и автоматический сброс
загрязнений. Получаемый пар является физически и биологически
чистым. В нем практически отсутствуют фосфаты, нитраты, хлори
сульфаты и кремний.
Содержание общего органического углерода составляет менее
50 ppb, а неконденсируюшихся 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. Расх
воды в современном производстве достигает миллионов литров в смс i у
Основным показателем чистоты воды является ее проводимое: ь.
Высокочистая деионизованная вода имеет сопротивление более
18 МОм'см при 25 °C.
В таблице 15.4 показана зависимость сопротивления воды oi
содержания в ней твердых веществ [1].
Таблица 15.4
Зависимость сопротивления воды от содержания
в ней твердых веществ
Содержание твердых
веществ в воде, ррт 0,0277	0,0333	0,05	0,5	5,0	50,И
Сопротивление при
25 °C, МОм-см	18,0	15,0	10,0	1,0	0,1	0,01
Основными загрязнителями воды являются:
—	растворенные минеральные вещества:
—	частицы:
—	микроорганизмы;
~	~ органические вещества;
—	растворенный кислород;
—	кремний.
Требуемая чистота воды достигается путем ее очистки в ионоС ।
менниках и установках обратного осмоса.
Технологические жидкости
В электронной промышленности широко используется различные
химические вещества для травления и отмывки пластин и оборудования.
Чистые помещения в микроэлектронике
445
Требования к чистоте устанавливаются международной организацией
SEMI или другими органами. Большинство предприятий разрабаты-
вает собственные стандарты на чистоту технологических сред.
Уровень чистоты жидкостей достигает 1 ppb — 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 изготав-
ливаться 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 являются критическими фак-
торами и требуют особого внимания, в том числе в плане защиты
от перекрестных загрязнений.
В последнее время появились установки приготовления техноло-
гических жидкостей непосредственно перед точкой использования. Эта
технология позволяет исключить операции транспортирования,
перемещения жидкости из одного контейнера в другой и ее распре-
деления. 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 приме-
сей других газов, которые могут изменить процесс химической реак-
ции. 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 пре-
дельной 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
превышать 1 ррт и даже меньших значений.
Система распределения газов (трубы клапаны, измерительные
приборы) должна быть герметичной и не выделять загрязнений
446	Глйоа 15
(газов). Обычно применяются трубы и арматура из нержавеющей
стали с полимерными компонентами. В ответственных случаях выпол-
няется электрополировка и пассивация внутренних поверхностей
с целью исключения выделения газов из металла. Особые требования
предъявляются к сварке трубопроводов.
Температура воздуха
При производстве микросхем в чистых помещениях поддсржи-
ается температура около 20 °C. Наиболее жесткие требования пре.
ляются к операциям фотолитографии, где требования к стабильности
температуры составляют ±0,1 °C, поскольку этот процесс наиболее
чувствителен к изменению параметров микроклимата.
Процессы химической обработки также требуют точности под
держания температуры, поскольку температура влияет на скорость
химических реакций.
Необходимо обеспечивать комфортные условия для персонала
(глава 6). В чистых помещениях высоких классов чистоты персонал
работает в комплекте одежды, практически полностью закрывающем
тело и обладающий высокой теплоизоляцией (комбинезон, капюшон,
бахилы, перчатки, маска). При нарушении комфортные условий
резко увеличивается выделение пота и загрязнение окружающей среды
и, как следствие дискомфорта, снижается внимание персонала.
Влажность воздуха
В производственных помещениях требуется непрерывно подтер
живать влажность в пределах 34-45%. При превышении этих значений
на пластинах может оседать влага, которая препятствует адгезии
фоторезиста. При влажности менее 34% на поверхности цлау'ин
аккумулируется статический заряд.
Отельные операции требуют прецизионного поддержания важ-
ности. Например, для фотолитографии требуется поддержание отно-
сительной влажности в пределах 45% ±1%.
Контроль чистоты при производстве микросхем
Контроль чистоты воздуха, газов, жидкостей и поверхностей
выполняется счетчиками частиц, микроскопами и другими спе-
циальными приборами (таблица 15.5).
Счетчики частиц рассмотрены подробно в главе 9, п. 9.13.
Чистые помещения в микроэлектронике
447
Таблица 15.5
Приборы для контроля чистоты
Типы счетчиков частиц	Размер частиц, мкм
Счетчики частиц в воздухе и в газах, в т.ч. в вакууме под давлением до 10 бар: • лазерные, • ядер конденсации	>0,1 > 0,014
Счетчики частиц в жидкостях оптические (лазерные)	>0,1
Анализаторы частиц на поверхности: •	под рассеянным светом, •	сдуванием частиц, •	оптический счетчик частиц на поверхности, •	оптическая микроскопия,	>0,08 >0,3 3-100 >0,8
Сканирующий электронный микроскоп	> 0,05
Автор выражает благодарность фирмам Incom Solutions, ShinEtsu,
HVGLE 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
—I
Глава 16
КОНТРОЛЬ БИОЗАГРЯЗНЕНИЙ
А. Я. Найдёнов, докт. техн, наук, проф.
Т. Н. Кузьмичева, канд. техн, наук
АО "БИОХИММАИГ'
16.1 Основные положения
Многие медицинские препараты, такие как инъекционные и ин-
фузионные препараты, а также глазные капли, мази, кремы, эмуль-
сии, наносимые на стерильные участки слизистых оболочек или
открытые раны и поврежденные кожные покровы, должны быть
стерильными, т.е. быть свободными от присутствия в них каких-либо
микроорганизмов. Обеспечение стерильности производимыхмедицине-
ких препаратов, а также изделий медицинского назначения (катетеры,
систем переливания крови, диализаторов, гемо- и плазмофилы ров
и т.п.) является сложной проблемой фармацевтической и медицинской
промышленности и требует немалых затрат. Нормы к микробис,..,
ческой чистоте существуют и для нестерильных препаратов.
Отсутствие микроорганизмов в производственной и окружающей
среде можно сравнить с вакуумом,.'т.е. состоянием среды, в которой
отсутствуют молекулы газов, составляющих воздух. Микроорганизмы
вездесущи, поскольку являются неизбежными спутниками жизни.
Значительная часть из них превосходно уживается со своими хозяе-
вами — высшими организмами, будучи для них абсолютно необхо-
димыми. Вместе с тем многие микроорганизмы враждебны высшим
организмам, в том числе человеку. Это патогенные и услоьно-пато
генные микроорганизмы. Стерильные медицинские препараты не
должны содержать не только патогенных и/или условно-патогенных
микроорганизмов, но и любых микроорганизмов, присутствие которых
в препарате может нанести вред самому препарату и пациенту.
Существуют два способа производства стерильных препаратов или
изделий медицинского назначения. Один способ заключается д.обес-
печении стерильности на последней стадии производства, гак
называемая, финишная стерилизация, т.е. стерилизация в герметичной
первичной упаковке. Примером могут служить многие лекарственные
препараты, а также системы 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, кровезамените-
ли не выдерживают методов финишной стерилизации в упаковках.
По этой причине значительная часть стадий производства таких пре-
паратов нуждается в обеспечении условий асептики и стерильности,
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 является окружающая среда, в которой размещается
производство, а также внешняя среда. Одним из важнейших источников
микробной контаминации является человек.
Меры, направленные на предотвращение микробной контамина-
ции препарата в процессе его изготовления, должны быть адекватны
степени опасности источника микробной контаминации. Изоляция
от внешней среды достигается с помощью систем вентиляции, осна-
щенных соответствующими системами фильтров и обеспечиваю-
щими 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 1014 живых бактериальных клеток [2], 1012 из которых
находятся на кожных покровах, 1010 во рту, 1014 в кишечнике. В чистых
помещениях микрофлора кожных покровов представляет опасность
для препарата, так как многие бактерии являются потенциально пато-
генными для больных, особенно тех, у кого ослаблен иммунитет [3].
Предотвращение микробной контаминации от человека дости-
гается применением защитной (рабочей) одежды (костюм или ком-
бинезон, повязка или респиратор, соответствующая обувь и головной
убор). Но даже при этих условиях производственная активность чело-
века сопровождается выделением в воздух микроорганизмов, хотя
и в значительно меньшем количестве (таблица 16.1) [4].
450 !лма /б
Таблица !
Концентрация микробного аэрозоля в воздухе помещения
при различной физической активности человека
Активность	Число живых бактерий в 1 фут3 воздуха, среднее (пределы колебаний в отдельных пробах)			
	Обычная одежда	Лаборатор- ный халат	Стериль- ный комплект № 1*	Стериль - ими коыплек! Ж 2*»
В покое сидя	6 (0 - 13)	3 (0-7)	1,5 (0-4)	0.5 (0 - 2)
Хождение	138 (20 - 144)	55 (25 - 75)	35 (4 - 75)	(1-4)
Бег на месте	нет данных	140 (94 - 201)	53 (34 - 128)	4 (2 ~ 7)
* Хирургический хлопчатобумажный костюм со свободны брю
ками, бахилы, перчатки и колпак.
** Нейлоновый костюм с эластиком на запястьях и лддЫжках,
бахилы, перчатки, закрывающие рукава, колпак.
Вместе с тем, из таблицы 16.1 видно, что эффективность защитной
одежды (комплект № 2) весьма высока и позволяет до минимума
снизить опасность микробной контаминации препарата.
Таким образом, если обеспечена стерильность исходных материа-
лов, сырья и потребляемых в производстве сред (воды, растворов,
газов), если системой вентиляции обеспечена подача стерильного
воздуха, то основное внимание должно уделяться мерам по предо । в-
ращению микробного загрязнения производственной среды, причи-
ной которого является находящийся в чистом помещений опера ор
Эти меры предполагают испэльзоЕиние защитной оде™,-, правя ц>ное
поведение людей, коз рое достигается их обучением и трет .про? ой
а также соблюдением прзвил асептики. Наибольший эффект в c/oet
печении асептики в производственной зоне дает ис^ЬлЬзование
зийрйщйых барьеров — азайя/поров, в которых операций с препаратами
осуществляются либо в изолированном герметичном пространстве
(боксах), либо в открытых для рук оператора зонах с однонаправ-
ленным (ламинарным) потоков воздуха.
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. Заклю-
чаются в анализе критических точек с точки зрения опасности кон-
таминации препарата (открытые процессы, возможные нарушения
герметичности оборудования или снижение его защитных свойств,
неумышленное или умышленное нарушение правил асептики и т.п.).
В этом случае возможно проведение процесса с помощью имитаторов
загрязнений (симуляция) и последующее проведение анализа состоя-
ния среды (воздуха, жидкостей, одежды, поверхностей оборудования,
рук операторов и ограждающих строительных конструкций). Вся эта
работа проводится на стадии освоения новых производственных про-
цессов 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 по-
верхностей 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 про-
дуктом — 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 про-
изводства фармацевтических препаратов и изделий медицинского
назначения. Целью дезинфекции является поддержание микробиологи-
ческой чистоты рабочих мест, помещений, оборудования и мебели,
452£>.cag / j
а также защитной одежды и кожных покровов рук человека, сопри-
касающихся со стерильными объектами.
Количество дезакфиц^рукацах средств, выпускаемых промыщлен
костью, очень велико. Однако ни одно из них не является универ-
сальным как по эффективности к различным микроорганизмам гак
и в отношении их минимального агрессивного действия и токсичн»кти
для персонала. Но какова бы ни была химическая природа дезинфи
цируюших средств, конечной целью каждого из них является йльк
микроорганизма, являющийся основным компонентом живой к/к1ки
[5]. Хотя все дезинфицирующие средства воздействуют на клеточные
белки, механизм их действия различен.
На практике наиболее широко применяются следующие виды
дезинфицирующих средств [6]:
•	фенолы (крезолы, нафтализол, креолин, и т.д.);
•	галогеносодержащие вещества (хлорамин, гипохлориты,- газо-
образный хлор, йод);
•	щелочи (гидроокись калия и натрия);
•	кислоты (фтористоводородная, азотная, соляная, муравьиная)
•	перекись водорода (растворы 3%, оказывающие бактерицидна.
действие и 6% — спороцидное действие);
•	формалин — 40 % водный раствор формальдегида;
•	спирт этиловый и/или изопропиловый — 70 % водный раствор
(только бактерицидное действие).
Эффективность действия антимикробных средств в отношении
разных микроорганизмов различна [10].
Сравнительно небольшое количество антибактериальных вещее гв
обладают спороцидными свойствами. К ним относятся глутараль-
дегид, формальдегид, галогены, оксид этилена, перекись водррбда
Некоторые бактерицидные агенты обладают вирулицид»”.” ш
свойствами, хотя антибактериальная активность не всегда означает
вирулицидную активность.
Определение антимикробной активности дезинфектантов требует
учета многих факторов, влияющих на выявление выживших ул/кро-
организмов. Они включают состав и pH питательной среды, степень
удаления антимикробного агента, температуру и продолжительность
инкубации, и состав разбавителя для серийных разведений при
подсчете числа выживших микроорганизмов.
Для предотвращения ингибирующего воздействия антимикр^п
ного агента при внесении пробы в питательную среду необходимо
удалить его. Это может быть сделано путем инактивирующего аге 111 а
(с помощью инактиватора, нейтрализующего агента, антидота*.
который преодолеет ингибирующую активность антимикробного агента.
Ни сам антидот, ни продукты реакции нейтрализации не должны
быть токсичными для микроорганизмов.
Контроль биозагрязнений
453
Другой способ инактивации агента — это мембранная фильт-
рация. Смесь дезинфектанта и микроорганизмов фильтруется через
мембранный фильтр, который затем отмывается так, чтобы мик-
роорганизмы оставались на фильтре, а остатки антимикробного
агента были удалены. Затем фильтр помещается на плотную агаровую
среду, которая проращивается. После чего производится подсчет
выросших колоний.
Состав питательной среды может влиять на число клеток, выяв-
ляемых после воздействия антимикробных агентов.
Бактерии, выжившие 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 дезинфициру-
ющих средств [5].
Таблица 16.2
Сравнительные свойства некоторых дезинфицирующих средств
Свойства дезинфек- тантов	Дезинфицирующее средство						
	Спирт этило- вый	Фенолы	Хлор	Глута- ральде- гид	Четырех- хлористый аммоний	Йод	Пере- кись во- дорода
Активность в при- сутствии органичес- ких контаминантов	Сл	ОВ	Сл	ОВ	X	ох	ОВ
Дезинфицирующие свойства	Нет	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть
Стерилизующие свойства	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Есть
Растворимость в воде	Нет	Нет	Да	Нет	Да	Да	Да
Остаточная активность	Нет	ОВ	Сл	ОВ	X	X	ОВ
Коррозионные свойства	Нет	Сл	Есть	Есть	Сл	Есть	Есть
Бактерицидность	ОХ	ОВ	ОХ	ОХ	ОВ	Есть	ОВ
Туберкулоцидные свойства	ОХ	ОВ	Нет	Нет	ОВ	-	ОВ
Спороцидность	Нет	Сл	ОХ	Нет	ох	-	ОВ
Фунгицидность	Нд	ОВ	ОХ	Нет	ОВ	ох	ОВ
Вирулицидность: Липофильные вирусы Гидрофильные вирусы	ОХ Нет	ох Нет	ОХ ОХ	ОХ Нет	ох ох	Есть Нет	ОВ ОВ
Примечание: в таблице использованы следующие обозначения свойств:
Сл — слабые; Нд — недостаточные; X — хорошие; ОХ — очень хорошие;
ОВ — очень высокие.
454	Iл а»и ir.
Способы дезинфекции
Применяются следующие способы дезинфекции:
•	Протирка поверхностей тканью, смоченной раствором де-
зинфицирующего средства. Таким способом обрабатыве <>j с я
гладкие поверхности — стены, скамьи и стулья, столешницы.
При этом используются два куска ткани: один — смоченный
раствором, другой — сухой, стерильный для протирки.
•	Орошение горизонтальных поверхностей раствором дезинфи-
цирующего средства с дальнейшим удалением жидкости с по-
мощью вакуума после определенного времени выдсрживаз'ия.
•	Аэрозольная обработка. Применяется для дезинфекции воздуха
и труднодоступных мест помещений благодаря способности а зро-
золей проникать в узкие и тесные пространства, а также дос-
таточно высоко по стенам. Способность аэрозолей проникать
повсюду должна учитываться при обработке чувствительных
объектов, таких как оптические приборы, которые должны бы i ь
защищены от воздействия агрессивных веществ.
•	Погружение в раствор. Для небольших объектов, таких, как
контейнеры с препаратом (флаконы, ампулы, бутыли й т.п.).
Эффективным бывает пре^лварш пьное облучение УФ-лампами.
Различают дезинфекцию текущую и заключительную
Текущая дезинфекция проводится каждую смену (после каждой
партии) и включает в себя дезинфекцию рабочего места (рабочего
стола, столешницы вытяжного шкафа и ламинарного укрытия и т.п ).
рабочего инструмента, поверхностей оборудования и рук рабо-
тающих перед началом работы и после окончания смены ^сначала
мытье пола, затем протирка 3% раствором хлорамина с расходом
100-200 мл/м2 [6] и пр.
Помимо химической дезинфекции для локального обе гаражи
вания воздуха помещения применяют УФ-облучение бактерицщпшми
лампами. Такая обработка проводится только в отсутствие людей (до
начала смены и после ее окончания).
Зяключигг,ел^я~.я дезинфекция проводится периодически п >с ie
завершения рзбот с одним зилом препарата и/или один раз в ош и
три месяца.
Заключительная обработка проводится также по показаниям: по
получении данных о превышении допустимого уровня никиобиого
загрязнения помещения или при ликвидации ава, >ш. Она в почаеН
в себя обработку рабочих мест, поверхностей оборудования и мебели,
пола и стен, воздуховодов, фильтров, а также аэрозольную обработку
воздуха помещений., Выбор методов дезинфекции определяечеп рег-
ламентом производства и соответствующих™ инструкциям^
Контроль биозагрязнений
455
Как известно, предварительная очистка и мойка поверхностей,
подлежащих дезинфекционной обработке, облегчает процесс дезин-
фекции 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, вошедшему 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 поме-
щений 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 ме-
тода заключается в том, что для уборки используются три ведра, каж-
дое 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 дезинфи-
цирующим 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 обес-
печения требований асептики, технологической гигиены, создания
нормального санитарно-гигиенического режима и обеспечения безо-
пасности персонала и окружающей среды [14]. Химические методы
обработки помещений получили широкое распространение благо-
даря 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 аэро-
зольным методом. На первый взгляд, аэрозольный метод имеет ряд
очевидных преимуществ. Он позволяет продезинфицировать
не только поверхности строительных конструкций и оборудования,
456	/Лави /б
но и воздух помещений, при этом коррозионное действие и расход
дезинфектантов минимальны. Однако, при дезинфекции орошением
достигается более полное уничтожение микроорганизмов по сравне-
нию с аэрозольным методом. Поэтому, несмотря на некоторые недос-
татки (большой расход дезинфектантов, трудоемкость работ по о!>е ь
зараживанию), орошение следует признать более эффективным
методом дезинфекции поверхностей.
В настоящее время на предприятиях для дезинфекции пол/ещений
в основном применяются монохлорамин Б, перекись водорода, формаль-
дегид с последующей нейтрализацией аммиаком, едкий натр. 11ере
кись водорода применяется в виде аэрозоля и при орошении, фор-
мальдегид в виде аэрозоля формалина или в виде паров при воз-
гонке формалина. Раствор монохлорамина применяется при орошении.
Растворы едкого натра могут реагировать с глиноземом, алюмо
силикатными и кремнеземистыми включениями бетона. Причиной
снижения прочности бетонов и их разрушения при действии ще-
лочей является нарушение сцепления заполнителя с цём'Дйтным
камнем вследствие образования щелочных силикатов на поверхности
заполнителя. Углеродистая сталь при нормальной влажное!л кор-
розирует при взаимодействии с растворами едкого натра с кон-
центрацией до 10 %. Алюминий в контакте с растворами щель
интенсивно разрушается.
Перекись водорода является сильным окислителем, кроме того,
обладает слабо выраженными кислотными свойствами. Она i ic вызываеi
коррозии бетонов и растворов на основе гидравлических цеммпов
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 формалина на
бетоны и металлические конструкции, то на этот счет существую!
противоречивые данные. Однако при рассмотрении возможных вред-
ных последствий следует исходить все же из худших предположений.
Согласно им формальдегид подвергается поликонденсации в поро-
вом пространстве цементного камня при каталитическом воздействии
гидрата окиси кальция. Через 3-6 месяцев в теле бетона появляются
глубокие трещины, а прочность его резко снижается.
Аммиак, который используется для нейтрализации форма 1Ь-
дегида, не вызывает коррозии бетона. Сталь вполне устойчива, а алю-
миний и его сплавы коррозируют при воздействии аммиака-.
Хлорамины являются сильными окислителями и хлорирую-
щими агентами.
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 железо-
бетонным, так и металлическим. По этой причине строительные кон-
струкции подлежат защите от коррозии. В этом заключается особен-
ность эксплуатации помещений производства медицинских препаратов.
Наиболее эффективным методом борьбы с коррозией является
применение защитных покрытий и футеровок. Однако наличие большо-
го количества швов при выполнении отделки из штучных материалов,
ввиду разнородности основного и вяжущего материалов ухудшает
эксплуатационные свойства покрытий с точки зрения сорбционно-
десорбционных свойств и проницаемости, о чем свидетельствует отри-
цательный опыт эксплуатации полов из метлахской плитки и отделки
стен глазурованной плиткой. Швы между плитками плохо обрабаты-
ваются дезинфектантами, а в пустотах под плитками возможно скопле-
ние 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, получив-
шие распространение в технологии производства чистых помещений,
а также лакокрасочные материалы для покрытия стен.
В условиях производства медицинской и фармацевтической
продукции защитные покрытия должны удовлетворять следующим
требованиям:
•	непроницаемость для пылевых частиц и микробных аэрозолей;
•	химическая стойкость к применяемым дезинфицирующим ра-
створам;
•	способность покрытий легко дезинфицироваться;
•	высокая адгезия покрытий к подложке (бетону и металлам).
Обоснованный выбор защитных покрытий предполагает прове-
дение специальных исследований и экспериментальной проверки
выбранных покрытий на соответствие перечисленным требованиям,
Поэтому к выбору материалов по каталогам фирм-изготовителей кон-
структивных 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 !лома к,
16.4	Порядок контроля биозагрязненнй в воздухе
Планы контроля предусматривают планы отбора проб, выбор
пря^рсз-пробоотборнтсов а питательных сред, соответствующих ц ы-
чам и объемам контроля, подготовку лаборатории для проведен и я
работ с приборами-пробоотборниками и обработки отобранных проб
Проведение работ по контролю с профессиональной точки
зрения опирается на общие методы микробиологической практики.
Основные этапы контроля: отбор проб, инкубирование отобранных
проб, анализ и оценка.
Отбор проб может совершаться различными методами — осаот
наем микроорганизмов на поверхности, в жидкость, на фильтры
и т.п. Культивирование обычно проводят на агаре, иногда в жидкости,
методом серийных разведений и т.д. Анализы полученных результа юн
заключаются в определении либо массы микроорганизмов, либо
в подсчете выросших колоний микроорганизмов на твердой пи .
тельной среде. Для целей контроля микробной контаминации
в чистом помещении применяется именно этот метод. Количественная
оценка заключается в учете всех факторов, связанных с непосдедс
зенным отбором проб, инкубированием и анализом.
Кроме того, анализ микробной загрязненности может проводил вся
методами иммунологическими, химическими или физическими
(иммунофлуоресценция, окрашивание, калориметрия) или скани-
рованием с помощью электронной микроскопии.
Из них в последнее время в бактериологии получил распре i
ранение метод иммунофлуоресценции или метод люмннеегтпукпцих
антител, позволяющий довольно быстро (1-4 ч) получи:;,
информацию не только о наличии патогенных микроорганизм- ,
в пробе, но и их видовой принадлежности [7]. Этот метод связан
с использованием реакции антиген-антитело, происходящей при
соединении антигенов со специфическими антителами, меченйыми
флуоресцирующими красителями. Несмотря на высокую чувства ш.11
ность этого метода по сравнению с другими иммунологическим i
методами (1х105 — 5х103 клеток в 1 мл против 5х104 — 1х106 Я'.еюк
в I мл при реакции пассивной гемагглютинации), он не может.С
рекомендован для контроля стерильности различных объектов, i ik
как не позволяет надежно определить отсутствие микроорганизма г.
(точнее, их корпускулярных антигенов) в пробе.
Планы отбора проб направлены на определение эффективное11’
процессов очистки и дезинфекции, эффективности систем вентил
ции (стерилизации воздуха), влияния технологического процесса на
препарат и т.п. Важными элементами 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 препа-
рата 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 биозагрязнений 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 впос-
ледствии сравниваются результаты рутинного контроля (мониторинга).
Это позволяет оценить эффективность мероприятий по контролю
микробного загрязнения.
Рутинный контроль позволяет определить, так называемый, тре-
вожный уровень загрязненности, а также тот ее уровень, который тре-
бует определенных действий по снижению микробной загрязненнос-
ти до допустимых пределов.
Планы контроля должны также предусматривать оценку эффек-
тивности очистки и дезинфекции. При этом пробы должны отбираться
до и после указанных процессов, а также до и после проведения тех-
нологического процесса. Такой контроль позволяет оценить влияние
процесса и персонала на производственную среду, а также эффек-
тивность 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 загрязне-
ния 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  Глаес 16
Как известно, в производстве стерильных препаратов основным
источником микробной контаминации продукта являются руки
операторов и воздух, с которым соприкасается препарат.
Воздух, при наличии надежных и эффективных систем вентиля
ции и кондиционирования, может быть контаминирован человеком,
находящимся в чистом помещении [8]. Источником микробных аэро-
золей служит дыхательная система человека и открытые поверхнош и
кожных и волосяных покровов. Видовой состав микрофлоры в воздухе
помещений отличается большим многообразием. Наиболее часто
из воздуха выделяются грамположительные кокки и палочки, гра-
мотрицательные бактерии и актиномицеты, дрожжевые и плесневые
грибы [3J. Воздух может загрязняться микробными аэрозолями также
с поверхности пола, столешниц и других горизонтальных поверхнос
тей. Поэтому GMP регламентируют допустимую величину микробной
контаминации воздуха, поверхностей оборудования и рабочих столов
(столешниц), а также рук работающего персонала.
Микробная контаминация воздуха происходит путем образова-
ния микробного аэрозоля, который представляет собой мельчайшие
частицы биологического субстрата или пыли, несущие на себе бакге-
риальные клетки или вирусы. При обычных условиях вентилирования
(турбулентной вентиляции) во взвешенном состоянии могут нахо-
диться аэрозольные частицы размером до 10 мкм. Частицы большею
размера быстро осаждаются на горизонтальные поверхности.
К сожалению, современные методы контроля микробиология с с
кого загрязнения воздуха (и поверхностей) не являются экспрессным*
что не позволяет получать оперативную информацию о состоянии
воздушной среды и немедленно реагировать на появление тревожных
сигналов о превышении допустимых пределов микробной ксг । ।
минации воздуха. Однако то обстоятельство, что технологические
процессы, осуществляемые в чистом помещении, предусматриваю!
выполнение стандартных процедур, позволяют даже при задержке
с получением информации о состоянии воздушной среды эффективно
управлять процессом обеспечения асептики. Это достигается анали-
зом данных, получаемых при контроле в связи с регистрируемыми
отклонениями от регламента и выявляемыми нарушениями пращ и
гигиены и асептики, допускаемыми персоналом.
16.5	Приборы контроля бг озагряз...цний воздуха
Для контроля биологического загрязнения воздуха используются
приборы, основанные на инерционном, седиментационном методах
и методе фильтрации.
Инерционный метод основан на осаждении частиц микробною
аэрозоля из воздушного потока на поверхность питательного агара
Контроль биозагрязнений
461
с последующим инкубированием (проращиванием) осевших микро-
организмов в термостате. Через определенное время микроскопические
частицы аэрозоля дают на поверхности агара видимые глазом колонии
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 прямо-
линейное движение до столкновения с препятствием (импакция).
Приборы, действующие на принципе инерционного 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 инерционное осаждение частиц массой больше заданной. Обычно
это частицы размером более 5 мкм. В каскадных импакторах применя-
ются несколько ступеней (каскадов) с последующим увеличением
скорости (инерции) прохождения аэрозоля через отверстия с мень-
шим 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 ротационных импакто-
рах осаждение аэрозольных 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 харак-
теризуются числом колониеобразующих единиц (КОЕ, в английской
транскрипции CFU).
В импинжерах осаждение аэрозольных частиц, содержащих микро-
организмы, происходит в жидкости (физиологический раствор — 0,9%
раствор NaCl в дистиллированной воде). В жидкости частицы дезагре-
гируются, в итоге получается микробная суспензия. Последующий
рассев суспензии на чашки Петри и инкубирование в термостате так-
же дает рост колоний, однако колония здесь формируется из одной
микробной клетки, а не из агрегированных клеток, как это имеет
место в импакторах. Таким образом, импинжер дает представление
о количестве микробных клеток в отобранной пробе воздуха (или
в единичном объеме). Импинжеры не следует использовать как един-
ственное средство контроля микробной загрязненности воздуха
в чистых помещениях, так как по требованиям GMP в помещениях
462
Глава /6
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 мик-
робной 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/м3).
Большая чувствительность пробоотборника нужна при оценке мик-
робной контаминации воздуха помещений высокого класса чистоты,
в особенности при оценке стерильности воздуха. В таблице 16.3 при-
ведены характеристики приборов-пробоотборников инерционного
типа, применяемых для оценки микробной контаминации воздуха
в чистом помещении.
Таблица 16.3
Характеристики приборов — пробоотборников
инерционного типа (импакторов)
Тип пробоот- борника	Название (фирма)	Чувстви- тельность, КОЕ/м3	Объем пробы, м3	Скорость отбора, л/мин	Диаметр частиц, осаж- даемых с 50% эффектив- ностью, d$o
Щелевой	Кротова (мод.818)	50	0,8	40	нет данных
	BIAP МВТ Швеция	1700	1,2	60	нет данных
Ситовой	ПУ-1Б, АО “Химко”	50	0,10-0,25	200	1,4
	МАС-100 Швейцария	-	0,01-1,0	100	нет данных
	SAS (США)	0,10	0,90	180	2,0
	6-ти каскад- ный импактор Андерсена	0,10	0,28	28,3	2,0
	RCS Plus ФРГ	1	0,001-1,0	50	нет данных
	Standard RCS, ФРГ	4	0,02-0,32	40	нет данных
Контроль биозагрязнений
463
Рис. 16.1 Пробоотборник ПУ-1Б,
разработанный ЗАО "Химка"
Отечественная промышлен-
ность поставляла щелевой про-
боотборник Кротова (модель
818). В настоящее время ЗАО
"Химко" освоило производство
пробоопборника ПУ-1Б (рис. 16.1).
Преимуществом последнего при-
бора является возможность
отбора больших объемов проб,
что повышает достоверность
контроля. Он имеет автономное
электроснабжение, компактен
и имеет небольшую массу. Все
приборы выдерживают об-
работку дезинфицирующими
средствами, имеют автоматическое отключение после отбора пробы.
Германская промышленность представила на рынок порта-
тивные пробоотборники ротационного типа RCS Plus и Standard RCS
(рис. 16.2), способные отбирать пробу объемом до 1000 л, чувст-
вительностью не менее 1 и 4 КОЕ /м3, стерилизуемые в автоклаве.
Особенностью этих проботборников является применение ленточных
кассет с агаром вместо чашек Петри.Эти кассеты (Agar Strips) содер-
жат стандартную питательную среду в двойной стерилизованной
упаковке, производятся в заводских условиях в готовом для исполь-
зования виде, удобны для хранения и транспортирования и широко
применяются за рубежом.
Рис. 16.2 Пробоотборник RCS Plus фирмы Biotest
с набором ленточных кассет с агаром
464	Гдаеа 16
~.--------------------------------------
Для практики мо:кно использовать все пробоотборники, указан-
ные в таблице 16.3, за исключением импакторов А версена, которые
применяются для проведения детальных аэрозольных иссде.к >ваний
Из отечественных приборов самым современным является компакт-
ный прибор с автономным электроснабжением ПУ 1-Б.
Сейгмелл?£?гр;.тляыи метод заключается в определений микроб-
ных частиц, оседающих на поверхность чашек Петри с агаром. Этот
метод не дает количественной характеристики обсемененноети воз-
духа и служит лишь дополнением к методам пробоотбора, так как на
чашки Петри оседают лишь частицы большого размера, в то время
как мелкие частицы остаются взвешенными в воздухе и сед
ционным способом не идентифицируются. Косвенно этот метод ха-
рактеризует загрязнение поверхностей.
Метод филыпрацит Имеются два типа фильтров. Первый — абсо-
лютный, отверстия в котором имеют калиброванный размер (напри
мер, "трековые' фильтры из полимерных материалов, отверстия
в которых создаются бомбардировкой их с помощью ускорителей).
Такой фильтр задерживает все частицы, размер которых больше
размера отверстий. Дальнейшая оценка микробной загрязненности
может проводиться путем микроскопирования или методом огне
чатков на питательную среду. Второй тип фильтров — объемный.
представляющий собой тонковолокнистую структуру со случайным
распределением волокон. Фильтры такого типа часто изготавливаю!
из водорастворимых материалов, например, желатины. В этом с. 1учае,
при последующем посеве пробы на твердую питательную среду, по
лучают оценку числа клеток, а не частиц, содержащих несколько
клеток. Метод фильтрации обычно с< [ровождается повышенной ги-
белью клеток при осаждении на поверхность фильтра но сравнению
с методами импакции на поверхность агара.
Наиболее информативным способом определения ко.'щен i рации
микробных аэрозолей в, так называемой, зоне риска ~ а прост-
ранстве с высокими требованиями к асептике, являстстСжпЩНЫй
пробоотбор, а не использование чашек Петри с агаром (граищ шпион
ный метод). Для этих целей чаше всего используются импакторы
и пробоотборники с мембранными фильтрами. Они позволяю! опре-
делять низкие концентрации биоаэрозолей 115].
При использовании импакторов нужно иметь в виду следующие
условия:
I.	Скорость импакции на поверхность питательной среды, когорт»
является компромиссом между тем, что:
•она должна быть достаточно высокой, чтобы осаждались ч
типы размером до 1 мкм и
Контроль биозагрязнений
465
• она должна быть достаточно низкой, чтобы частица не поте-
ряла 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 объе-
мом 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 осуществлении контроля. В первую очередь от выбора конкретного
типа пробоотборника (производительность, объем пробы, чувстви-
тельность 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 исследуе-
мом потоке). Это важно при отборе проб полидисперсного аэрозоля,
при наличии не только мелких, но и крупных аэрозольных частиц.
Если скорость потока аэрозоля выше скорости пробоотбора, то некото-
рые крупные частицы не будут следовать линиям тока и по инерции
будут попадать в пробоотборник, из-за чего результат контроля будет
завышенным. При скорости пробоотбора выше 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) нару-
шение правила изокинетичности значения не имеет, так как такие
частицы следуют линиям тока [9]. Именно такие частицы являются
преобладающими в воздухе чистого помещения.
466	 Рлска /6
Необходимый объем пробы зависит от ожидаемой концентрации
аэрозоля. Если последняя велика, то объем пробы не должен быть
большим, иначе на поверхности агара появится несчетное количе-
ство колоний. При этом возможно даже многослойное расположение
колоний. На практике после предварительного расчета иеобхо. имо
отобрать пробы для предварительного контроля, объемы которых
различаются настолько, чтобы после подсчета результатов контроля
можно было установить наиболее подходящий объем пробы. Обычно
на поверхности агара должно быть не более 30-40 колоний.
Сложнее обстоит дело с контролем стерильности воздуха (зон >
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 микробов, попавших на
поверхность агара. Представительность пробы воздуха при коггфо ie
стерильности ничтожна, что можно видеть на примере пред гого
расчета по формуле вероятности нестерильности [10]:
(1-х ) -С
где х — допустимая доля нестерильности, у — размер пробы.
При общепринятом риске нестерильности для парентеральных
препаратов х = ПУ6 при любых количествах единиц, взятых на .про-
бу, Р-> I, т.е. в эксперименте такую высокую стерильность под-
твердить нельзя.
Вместе с тем, контроль стерильности необходим для того, чгоб11
исключить явные случаи нестерильности. Ведь получение положите.iь-
ной пробы свидетельствует о нестерильности (или об ошибках ины га)
даже при появлении хотя бы одной колонии в пробе воздуха, взятой,
например, из ламинарного шкафа. Поэтому в GMP для воздушной
среды такого класса допустимое содержание КОЕ в пробе воздуха
в расчете на I м1определено в величину, меньшую единицы.
На практике для зон В по GMP ЕС, где допустимая величина
микробной загрязненности не должна превышать 5 КОЕ на 1 л/Любъем
пробы воздуха не должен быть меньше 1000 л. Повышение пре,,и i з -
вительности пробы может быть достигнуто применением нескольких
параллельно работающих пробоотборников.
Располагать пробоотборники следует в тех местах, где нйхол пся
наиболее вероятные источники микробной контаминации воздуха,
при этом принимая в расчет направление воздушных потоков.
При отборе проб воздуха следует обеспечить такие услссля, >и
которых исключалось бы нарушение нормального техноло! ичег кого
процесса, так как отклонение от него, также как и увеличенное число
персонала в момент отбора пробы, может привести к сильному искаже
нию результатов.
Контроль биозагрязнений
467
Перед началом работы приборы-пробоотборники должны быть
тщательно очищены и простерилизованы (продезинфицированы).
Стерилизацию проводят в сухожаровом шкафу 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 энергоснабже-
ния. Импакторы МАС-100, ПУ-1Б, SAS обрабатываются раствором
спирта. Недостаточно эффективная обработка пробоотборника может
быть причиной получения искаженных результатов.
Питательные среды
Обычно при контроле определяется общая микробная загряз-
ненность воздуха. Для этой цели используется мясо-пептонный агар
(МПА) — среда №1. Для определения группы кишечных палочек
используется среда Эндо — среда № 4, а для определения грибов
и плесени среда Сабуро — среда № 2. Описание всех этих сред и способы
их приготовления приведены в Государственной Фармакопее [11].
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 микроб-
ного загрязнения поверхностей.
Задачами контроля биозагрязнения поверхностей следует считать:
1) оценку микробиологической чистоты поверхностей оборудо-
вания, рабочих столов и рук операторов при производстве стериль-
ной продукции;
2) проверку эффективности дезинфекции путем определения
микробного загрязнения поверхностей до и после проведенной де-
зинфекции.
Проведенный контроль позволяет сделать заключение о соответст-
вии состояния указанных поверхностей требованиям (регламента,
Фармакопейной статьи, и т.д.).
468
Слана /6
При контроле микробного загрязнения поверхностей, если они
имеют значительные размеры, они разбиваются на квадраты,
каждый из которых исследуется отдельно.
Существуют два метода контроля микробной загрязненности
поверхностей: контактный метод (или метод отпечатков) н метод
смыва. Оба метода дают только частичную (заниженную) оценку ,чик
робного загрязнения поверхностей.
Контактный метод применяется для количественной one» t1.и
микробного загрязнения гладких и ровных поверхностей. Его неш ы
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 радиусам зак-
ладывают 4 куска марли, стерилизуют и заливают мясо-пептонным
агаром. Застывающий агар разрезают на 4 сектора, после застывания
извлекают каждый сектор и прикладывают к исследуемой поверхнос ти.
Полученные отпечатки укладывают снова в чашки Петри и инкз'би
руки при температуре 37 °C. Загрязненность поверхности характерна} ют
числом колоний на 1 см2.
В контактном методе используются также мембранные фильтры,
которые смачивают в расплавленном стерильном агаре и после осты-
вания прикладывают к исследуемой поверхности. Агар застывает,
и фильтры переносят на чашки Петри с питательной средой, которые
инкубируют в термостате.
Метод сл»»юа. Применяется для оценки микробного загрязнения
неровных поверхностей. Делается с поверхности 100 см2 при помоч и и
стерильных салфеток (тампонов), смоченных в стерильном физио-
логическом растворе (изотоническом растворе) — 0,9% водном
растворе хлористого натрия. После тщательного протирания иссле-
дуемой поверхности салфеткой, ее возвращают в емкость, откуда она
была извлечена. Затем встряхивают тампон, отжимают его и пронзы >дя
посевы смывной жидкости на питательные среды. Селективные среды
позволяют изолировать (определить) специфические микроорганизмы.
Конт* олг эффективности дезинфекции
Выбор тех или иных дезинфицирующих средств и поверх1- дстно
активных веществ для каждого производства должен проводин ся на
основе валидации [16]. Валидация предусматривает примени не
модельных штаммов микроорганизмов, с помощью которых тг:''
тируется начальное загрязнение соответствующей поверхности. За-
данная эффективность дезинфекции определяется соотношением
остаточного микробного загрязнения поверхности к начальном'
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 нейтрализа-
ции дезинфектантов включаются в нормативно-технологическую до-
кументацию 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 вы-
зывает большинство дезинфицирующих агентов. Информация
о характеристике микробиологических загрязнений может помочь
в определении источника контаминации и проведении корректи-
рующих действий [15]. Результаты мониторинга биозагрязнений
должны периодически рассматриваться для подтверждения того, что
выбранная система действует в полном объеме и в соответствии
с требованиями.
При наличии среди контаминантов спорообразующих микроор-
ганизмов, дезинфицирующие агенты должны обладать спороцидной
активностью. Снижение исходной концентрации спор на пять поряд-
ков 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 характе-
ристики, 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, мем-
бранный тест [16], при осуществлении которого учитываются
следующие условия:
1.	Точное количество микроорганизмов, обеспечивающее зна-
чимый результат снижения их числа, оцениваемый в лога-
рифмическом масштабе.
2.	Однородность используемых спор.
3.	Последовательное (с увеличением времени) выдерживание
спор в дезинфектанте.
4.	Включение этапа нейтрализации дезинфектанта.
При выборе дезинфектантов нужно иметь в виду возможное
появление микроорганизмов резистентных (устойчивых) к данному аген-
ту. Для предотвращения этого нежелательного явления необходимо
применять принцип ротации (смены) дезинфектантов [17]. Для обна-
ружения резистентных штаммов должен проводиться мониторинг.
470 	Гл pea /6
Наиболее общий подход при выборе альтернативных дезинфек-
тантов заключается в применении двух или более дезинфектантов
различной природы (фенолов, четвертичных аммониевых соеди-
нений, гипохлоритов, иодофоров, альдегидов и т.д.) [18],
Дезинфектанты и моющие средства (детергенты) должны контро-
лироваться на отсутствие микробной контаминации. Растворы должны
храниться в предварительно очищенных контейнерах в течение опре-
деленного периода, если они не стерилизованы. Дезинфеюта.чты
и детергенты, используемые в зонах А и В, до начала использования
должны быть стерильны.
Авторы выражают благодарность фирмам "Химко" и "Biotesf. s<i
разрешение использовать их материалы.
Литература к главе 16
1.	Правила производства лекарственных средств Европейского
Союза (GMP ЕС). Перевод АСИНКОМ, 2003, с. 159.
2.	Williams, R.E.O., (1973), Journal of Clinical Pathology. 26: p.p. 811-81 >
3.	William A. G. Hyde. Origine of Bacteria in the Clean Room and Their
Growth Requirements. Lab. M. Limited, Topiey House, BUB}.
Lancashire, England, 1995, c. 25.
4.	Safety in Microbiology. Academic Press. London, N-Y., 1972, p. 254
5.	IES Contamination Control Division Recommended Practice 023.1
IES-RP-CC023.L Microorganisms in Cleanrooms, Institute of
Environmental Sciences, 1993, c. 23.
6.	Вашков В. И. Средства и методы стерилизации, применяемые
в медицине. М., Медицина, 1973, с. 368.
7.	Р. Б. Гольдин, Л. В. Белецкая, И. Н. Крюкова и др. ИммунофлуоресиС}т
ция в медицине. Под ред. Е. Н. Левиной. М., "Медицина", 1977, с. 240.
8.	Microbiological Evaluation of Clean Rooms and other Controlled
Environments. The United States Pharmacopeial Convention Ing., 199.5,
Pharmacopeial Forum, v.21, № 2, p. 440-462.
9.	X. Грин, В, Лейн. Аэрозоли — пыли, дымы и туманы. Пер. с англ.
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. 11-е изд. Вып.2. М., Медицина,
1990, с. 400.
12.	Destin A. 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 T. H. Исследование устойчивости ограждающих строи-
тельных конструкций к воздействию дезинфицирующих веществ.
Дисс. на соиск. учен. степ. канд. тех. М., 1998, с. 171.
15.	Draft International Standard 1SO/DIS 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
БИОТЕХНОЛОГИЯ И ПРОБЛЕМЫ ЧИСТОТЫ
С. Е. Строгов, докт. техн, наук, проф., АО "БИОХИММА1П"
А. Я. Найдёнов, докт. техн, наук, проф., АО "БИ0ХИММА1Ц"
А. И. Сафонов, фирма "Инвар"
В. В. Туркин, канд. биол. наук, АО "БИОХИММАЩ"
17.1 Предмет биотехнологии
В последнюю четверть века возросло значение биотехнологии,
которая ныне претендует на решающую роль в обеспечении.я дть
нейшего экономически устойчивого и экологически безопасного
развития общества. Сфера деятельности биотехнологии обширна, как
следует из целей ее программ — "получение продуктов или услуг
с помощью биологических агентов" [1].
Одноклеточные микроорганизмы — явились первыми биологичес-
кими агентами, которые с древнейших времен стал испо/ь.к ать че-
ловек для изготовления пищевых продуктов (хлеба, мяса, кисло о
молока, сыра, соусов), напитков (в том числе алкогольных, пива),
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 XX д в
сильно развилось производство пекарских дрожжей в больших
ферментаторах с аэрацией. В годы первой мировой войны с помощью
микроорганизмов появилось производство растворителей (ацетон,
бутанол), затем органических кислот (уксусной, щавелевой, лимон-
ной, изолимонной, молочной, глюконовой, фумаровой).
Во время второй мировой войны начали производить микробио-
логическим способом пенициллин, а затем и многие другие ашииОт-
тики. В послевоенное время бурное развитие микробиологической
промышленности привело к созданию производства ферментов(око ю
250 наименований) [2], витаминов (В2, В,2, С, бета-каротин), ре-
гуляторов роста растений (гиббереллин), стероидов (кортизон).
аминокислот (глутаминовая, аспарагиновая, лизин и др.), средств
защиты растений от насекомых и микрофлоры, средств борьбы
с грызунами, удобрений, кормового и пищевого белка, белково-вцта
минных концентратов (БВК), пептидов, сахарозаменителей, вакцин
для человека и животных, иммунологических препаратов, многих
лекарственных средств, полисахаридов.
Биотехнология и проблемы чистоты
473
В последнее время предложено использовать микроорганизмы при
добыче полезных ископаемых (реутилизация руд, извлечение некото-
рых ценных металлов из бедных руд, нефтедобыча 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 исполь-
зуют 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 основ-
ном, микроорганизмы следующих групп: бактерии, грибы, включая
дрожжи и актшюмицеты, простейшие (одноклеточная водоросль
хлорелла), вирусы [4]. К ним не применялся еще термин "биотехноло-
гия", но они объединялись под такими названиями, как биохимичес-
кая, или микробиологическая технология, микробиологический син-
тез, микробиологические производства, а некоторые из ранее внед-
ренных известны как бродильные или ферментационные производства.
Со второй половины XX века в промышленности стали исполь-
зовать 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, полу-
ченные 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 произ-
водства лекарственных средств, парфюмерно-косметических изделий,
пищевых добавок и т.п.
Технология культивирования клеток животных и высших расте-
ний и получения на этой основе продуктов, имея свои особенности,
принципиально сходна с технологией других микробиологических
производств, основанной на культивировании клеток низших расте-
ний (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 введе-
нием 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-
474	Глове 17
кого производства. Тогда и появился термин "биотехнология”, одной
из целей которой считалось получение клонов трансформированных
клеток, способных к экспрессии чужеродной генетической инфор-
мации и образованию специфических белков в больших количест вах.
С использованием методов генетической инженерии произгодят
такие продукты, как интерферон, инсулин, соматотропин, амино-
кислоты, белки, пептиды, пептидные и стероидные гормоны, ан н-
биотики, нуклеотиды, вакцины, витамины и другие химические про-
дукты. Мировой рынок продуктов, полученных на основе применения
генетической инженерии, в 2000 г. оценивался в 40 млрд. дол.:, ов
Общий объем продукции "новой" биотехнологии составил величину
порядка 90 млрд, долларов [5].
Начаты работы по генетической инженерии растений. Имеются
данные о том, что трансформированные культуры клеток растении
со встроенным в состав ДНК клеток геном бактерий могут давать
более высокий выход веществ — вторичных метаболитов или даже
образовывать новые вещества. Однако сведений о применении транс-
формированных клеток для промышленного получения каких-либо
веществ пока не имеется. Вместе с тем успешно проводится генети-
ческая модификация сельскохозяйственных растений для увел ич  шя
производства сельскохозяйственный продукции, в том числе благо
даря уменьшению потерь урожая от вредителей и болезней. Полу-
чение трансгенных, т.е. генетически модифицированных культур,
относят к биотехнологии.
Сегодня к биотехнологии относят самые разнообразные виды
научной и практической деятельности, как, например, гормон i ь-
ная обработка и манипуляция с хромосомами для получения трипло-
идов, гиногенетических и андрогенетических рыб, расшифровка гена
и клонирование животных (получение трансгенных особей путем
трансплантации ядер из трансгенных клеток плода), генная терапия,
получение, исследование эффективности и испытание лекарственных
средств, получение биопроводников и зондов, использование прес-
мыкающихся в качестве индикаторов для мониторинга загрязнем и
получение биостойких материалов, способы хранения пищевых
продуктов и многое, многое другое. Эти примеры взяты и&’рефера
пивного журнала "Биотехнология”.
С классификацией по различным признакам (субъект, объект,
способ и цель манипулирования, сфера применения и т.д.) обоз-
начен ряд специфических биотехнологий, например, микробная
биотехнология, ферментная биотехнология, экологическая биотех
нология, биотехнология очистки окружающей среды от нефти и неф-
тепродуктов, биотехнология очистки стоков, биогеотехнология,
криогенная биотехнология, имунная биотехнология, биотехнология
трансплактантов, биотехнология растений и др. По аналогии с хи ми-
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 микроорга-
низмов, как интактных, так и генетически измененных штаммов,
производят большинство продуктов биологической промышленности.
Как и в химической промышленности, все продукты, получае-
мые микробиологическим синтезом, предлагают [5, 6] разделить
на несколько групп в зависимости от мощности производства, требо-
ваний 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 извлече-
ния нефти, вода после биологической очистки сточных вод и отходов.
В следующую группу (малотоннажные продукты) отнесены глутамино-
вая кислота, антибиотики для защиты сельскохозяйственных культур,
ферменты, используемые в промышленности, 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 выше [5, 6] и других работах подробно рассмот-
рены 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 техноло-
гического 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 обору-
дования и других факторов. Но в обобщенном виде технологическую
схему производства можно представить (рис. 17.1 и 17.2) в соответ-
ствии с тем, как она приводится в регламентах производства.
476
Глава i;
Рис. 17.1 Технологическая схема производства (стадии вспомогатель-
ных работ)
Биотехнология и проблемы чистоты
477
Рис. 17.2 Технологическая схема производства (стадии основного
технологического процесса)
478	Гмёа /7
Центральной, ведут",ей стадией, определяющей успех всею
производства в целом, является кулыпнвирввение клеток мякроорга-
низлш-продуцеита от исходной до конечной концентрации в м,1ан
ное время при определенных, оптимальных условиях (состав пита-
тельной среды, ее pH, температура, освещенность, концентрация
растворенного кислорода и диоксида углерода, интенсивность пере-
мешивания и др.). Клетки при этом растут, размножаются, осуществляя
обмен и превращая с помощью внутри- и внеклеточных ферментов
компоненты питательной среды в собственную биомассу и веществ::-
метаболиты.
Сама биомасса клеток (например, дрожжи, бактерии в пре и а
ратах - вакцинах, средствах зашиты растений, удобрения, клетки
женьшеня, табака и др.), а чаше всего соединения-метаболиты Явля-
ются целевыми продуктами. Они могут образовываться (в зависимое i и
от типа обмена клеток) одновременно с накоплением биомассы или
несколько позже. Последнее характерно для вторичных метаболитов,
к которым относят антибиотики, токсины, алкалоиды и другие со
единения, синтезируемые клетками растений, и др. В этом случае
оптимальные условия для роста клеток могут не совпадать с таковыми
для биосинтеза целевого продукта, и тогда эти две стадии необ
ходимо разделять, в крайнем случае сменяя ростовую среду, обес
печивающую быстрый рост и высокое накопление биомассы, на
поддерживающую среду, обеспечивающую высокую биосинтети-
ческую активность.
В связи с особой ролью ферментов при культивировании мик{к>-
оргаиизмов, эту стадию часто называют ферментацией, а биореактор
для ее осуществления — ферментптором. Как невозможно получение
целевого продукта без культуры микроорганизма-продуцента, так же
оно может оказаться невозможным при загрязнения (контаминации)
производственного процесса посторонними микроорганизмами. Они
конкурируя с клетками продуцента за источники питания, могу' сни-
жать ростовую и биосинтетическую активность культуры пре уценка
вплоть до ее полного угнетения и гибели клеток. Попадая в готов ий
продукт, клетки посторонней культуры или их токсины могут снизить
качество продукта, вызвать его порчу и нанести вред потребителю.
Культивирование клеток при небольших объемах производств:
обычно осуществляют периодическим способом, выбор которою,
среди других причин, объясняется большей возможностью обес-
печения асептичносъч процесса. Культивирование должно начаться
с инокуляции стерильной среды в стерильном аппарате посевной
культурой без посторонней микрофлоры, затем продолжаться в асеп-
тическмх условиях за весь цикл работы биореактора. Для этою аппаргп
должен быть надежно загерметизирован, воздух, повиваемый на
аэрацию, необходимо очищать и стерилизовать, а подачу стерильна ’
Биотехнология и проблемы чистоты
479
добавок и отбор проб следует осуществлять с соблюдением правил
асептики. Известно нисколько способов проверки герметичности
аппаратов, из которых наиболее чувствительным и надежным яв-
ляется тест с галоидным течеискателем.
Серьезной проблемой является очистка воздуха, подаваемого
в аппараты, от взвешенных в нем аэрозольных твердых и жидких
частиц, особенно от микроорганизмов. В 1 м3 воздуха содержится
до 104 микроорганизмов. В биореакторы 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, очищен-
ным 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 ус-
тановлено, что наиболее приемлемой является фильтрация воздуха
в три этапа: перед компрессором (заборный фильтр), после компрес-
сора (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 сте-
рилизация воздуха, и используемые для этого фильтры обозначаются
в англоязычной литературе НЕРА фильтры (глава 3).
Предложено много различных материалов волокнистой и пористой
структуры (от минеральной ваты до металлокерамики и других совре-
менных 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 герме-
тизацией даже с такими высокочувствительными к микробной
контаминации культурами, как клетки млекопитающих перевивае-
мых линий, вполне достаточно поддержания в рабочем помещении
положительного давления с подачей стерильного воздуха, система-
480	Lu;- '"’
тической обработки поверхностей помещения дезраствором типа
перекиси водорода, переодевания персонала в специальную одел- iy,
проход в рабочее помещение через воздушный шлюз. Это соог
ветствует зоне D по Правилам GMP.
Приготовление питательной среды
Бее стадии производства, предшествующие основному кj п>-
тивированию (в англоязычной литературе — upstream), очеви ш
должны обеспечить это культивирование не только в прямом техно-
логическом смысле, но и в части обеспечения требований асептики
Компоненты питательной среды должны храниться в условиях, при
которых их загрязнение микробами было бы минимальным, а хими
ческая контаминация вообще невозможна Приготовление растворов
питательной среды осуществляется на воде той категории оч с t ,
таторая указана в тйулле.тол'л'-тесто’л	Так, дая «ржлу.'ля
ления питательных сред для некоторых клеток тканей животных
требуется вода высокой степени очистки (удельное сопротивление io
18 МОм - см, содержание кремния менее 0,05 мг/л, ионов металлов -
менее 0,001 мг/jf) [27]. Этой же водой рекомендуют ополаскивать
внутренние полости аппаратов для приготовления среды и культиви-
рования клеток, а также приготавливать из нее пар, используемый
в виде "острого" для стерилизации аппаратов и питательной среды.
В зависимости от обстоятельств, среду можно готовить й сте-
рилизовать в одном или разных аппаратах, или даже в биореакторе
перед его посевом. Питательные среды для культивирования микро
организмов или, по крайней мере, их большая часть, термостабильны,
поэтому их можно стерилизовать наиболее надежным из изыд тных
до настоящего времени способов — тепловым с использованием
"глухого" или "острого" пара. Стерилизацию можно осуществлять как
периодическим способом в указанных выше аппаратах, так и натугта-
новках непрерывного действия специальных конструкций.. Известив
конструкции таких установок мощностью от 500 л/ч до 120 м3/ч. По
сравнению с периодической, непрерывную стерилизацию производят
при более высокой температуре и с меньшим временем выдержки.
Это обеспечивает большую производительность и лучшее сохранение
компонентов, которые разрушаются при длительной, хоть и ме юе
высокотемпературной термообработке, например, углеводы, витом«дм
Самые термолобнльяые компоненты, такие как сыворотка кро
ви, глутамин, используемые при культивировании клеток животных,
могут стерилизоваться хорошо известным к настоящему времени
"холодным" способом — на мел at ых фильтрах с диаметром пор
0,22 мкм. Рекомендации стерилизовать все среды без твердых частиц
преимущественно фильтрацией [7], являЮтс.а неоправданными»
Биотехнология и проблемы чистоты
481
Холодная стерилизация путем фильтрации через соответствую-
щие 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 фильтра-
ции не пригоден для стерилизации сред, содержащих твердые частицы.
Такие среды требуют стерилизации тепловым методом.
Проблема тепловой стерилизации микробиологических питатель-
ных сред и аппаратуры давно решалась и до настоящего времени
решается в теоретическом и практическом плане [8-12]. В цитиро-
ванных 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, штуцера, об-
ходные линии в этих аппаратах должны быть приспособлены для
стерильной работы со средой.
Для лучшего сохранения термолабильных компонентов пита-
тельной 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 стериль-
ность. А это приводит к еще большему разложению термолабильных
веществ [12]. В этом случае необходимо применять высокотемпера-
турную, но кратковременную стерилизацию.
Тепловая стерилизация обладает одним главным преимуществом
по сравнению с другими, известными к настоящему времени — на-
дежностью — и одним главным недостатком — разрушением некоторых
веществ в питательной среде. Если разрушения невозможно практи-
чески 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	Рлаза /7
пара будет находиться в аппарате и после его стерилизации. Поэтому
может потребоваться очистка пара от примесей, содержащихся б ка-
пельках 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 углеродист»>й
низколегированной стали.
В технике известно несколько способов очистки пара, начиная
с простейшего, заключающегося в пропускании пара через фидьгр
с кольцами Рашига. Однако в некоторых технологиях, которые счи-
таются особо чистыми (например, культивирование клеток живт-
ных), но в которых требования к чистоте пара фактически то-ы о
не определены, принято для гарантии получать пар из воды того же
качества, что применяют для приготовления питательной среды.
Очищенный пар должен подаваться к месту потребления по трубо-
проводу из нержавеющей стали.
В зависимости от объема производства, стадия приготовления
питательной среды может быть размещена в отдельном или совме-
щенном с другими стадиями помещении. Для обеспечения чисготы
окружающей среды с целью защиты работающих и предотвращения
перекрестной контаминации для манипуляций с твердыми компо-
нентами среды рекомендуется использовать вытяжной шкаф,
а при большом объеме работы — установки с однонаправленным
нисходящим потоком [7]. Следуя Правилам GMP, для предотвра-
щения загрязнения питательной среды посторонней микрофлорой
стадию приготовления среды необходимо располагать в чистом поме-
щении, соответствующем классу 8 ИСО по ГОСТ ИСО 14644-1.
Приготовление посевного материала клеток
Для приготовления посевного материала используют исходную
культуру, которую хранят и поддерживают в активном состоянии г •
месту производства. В зависимости от свойств культуры и отработанных
условий хранение и консервацию культур осуществляют следующими
способами: хранение под слоем масла, в различных субстратах, при
пониженной температуре (в т.н. криоконсервирование при темпера-
туре от — 165 до — 196 °C), высушивание (в т.ч. лиофильное, обеспе-
чивающее хранение до 50 лет [2, 3]). При этом микроорганизмы дфч
сохранения их жизнеспособности периодически пересевают на
свежие питательные среды. В некоторых случаях такое субкультивйро-
вание является и основным методом поддержания культуры, напри-
мер, клеток растений, для которых по существу еше не разработаны
такие методы хранения, как перечислены выше. Здесь возможно лишь
кратковременное хранение при температуре порядка 4-6 °C.
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, типич-
ными 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, последующие —
посевными ферментаторами.
Процесс выращивания инокулята, или посевного материала,
в производственных условиях чаще всего осуществляется периоди-
ческим 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 требуе-
мой 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 шка-
фами типа "для защиты продукта от окружающей среды". Посевные
биореакторы должны быть защищены от контаминации посторонней
микрофлорой так же, как и производственные биореакторы. Реко-
мендуется 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 культи-
вирования [12]. В целях обеспечения неконтаминированности
484	Глцца 17
посевного материала стремятся использовать возможно более nj сп
конструкции и схемы обвязки посевных ферментаторов по сравнении
с головным биореактором (см. ниже). При возможности используют
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 пент а-
сителями, титрантами и другими добавками, некоторые датчики  4].
Получение готовых продуктов
Стадии, следующие за культивированием (в англоязычной дй~
ратуре — down stream), довольно разнообразны в зависимости от свойств
культуры, получаемого продукта и его формы. Продукты микробио-
логической технологии получают, в основном, в виде концентратов
культуральной жидкости, сухой биомассы клеток, тех или иных форм
внутри- и внеклеточных метаболитов.
По определению, данному в работе [14], концентраты, кроме
целевых продуктов, содержат другие метаболиты, биомассу микро-
организмов, остаточные компоненты питательной среды и вспомога-
тельных материалов (пеногасители, титранты и др.). Эти концентраты
в жидком или сухом виде выпускаются, в основном, для применения
в сельском хозяйстве и включают кормовые витамины, антибиотики,
аминокислоты, бактериальные средства зашиты и удобрения, боль-
шинство ферментов, кроме медицинских и реактивных. Как указано
выше, эти продукты относятся к группе малотоннажных, к произ-
водству которых в целом предъявляют менее строгие требования, чем
к продуктам тонкого синтеза, однако культивирование микрооргдйиз-
мов-продуцентов должно проводиться в строго асептических условиях
Концентратами культуральной жидкости являются такие продухi ы
тонкого биологического синтеза, как живые вакцины из аттенумро
ванных штаммов бактерий, риккетсий и вирусов, бактерийные
лечебные препараты (бифидумбактерин, бификол, колибактерлн,
лактальбумин). При производстве этих препаратов культуральную
жидкость выращенных микроорганизмов высушивают методом
сублимации. Как и культивирование, последующие стадии техноло-
гического процесса (фасовка, сушка) должны осуществляться в асеп-
тических условиях. Препараты должны быть свободны от восторг,н
ней микрофлоры. Требования к чистоте производства этих препаратов
как асептического определены Правилами GMP.
Путем вы ушивания нативной культуральной жидкости пром >-
водят также молочнокислые закваски для пищевых целей, закваски
для силосования кормов. В этом случае применяют не только суб
лимационное, но и распылительное высушивание, и требовании
Биотехнология и проблемы чистоты
485
к чистоте продукта, очевидно, менее строгие. Например, в сухом
концентрате заквасочных культур не допускается наличие из посто-
ронней 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 культи-
вировании. 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 облуче-
ние) 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 развиваю-
щихся 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 рас-
смотрены ниже.
Биомассу, выделенную из культуральной жидкости фильтрова-
нием и высушенную при температуре до 50 °C, представляет собой
клетки высших растений (женьшеня, табака). Она может исполь-
зоваться 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
препаратов 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	Глава / 7
—  —..........: ---------------------- 1 ' ' ' '— -— ^7——
тельных свойств. Целевые метаболиты выделяют из жидкой среды
и очищают методами экстракции, ионного обмена, осаждения,
ультрафильтрации, диализа, аффинной хроматографии, сорбции,
кристаллизации и др. Наконец, препараты метаболитов высушива ют.
если необходимо, и фасуют. Эти препараты используют часто в качестве
инъекционных лекарственных средств высокой степени чистоты, то
предъявляет особые требования к чистоте производства на всех его
стадиях. Они должны проводиться в асептических условиях, в чистых
зонах с однонаправленным (ламинарным) потоком воздуха й со
специальной обработкой оборудования.
Полагают, что целевой продукт удобнее выделять из культураль
ной жидкости, чем из клеток. Между тем, большинство метабоди гон
находится внутри клеток. Из внутриклеточных продуктов получают
химические (молекулярные) вакцины, вакцины искусственных
антигенов, рибосомальные вакцины, субъединичные вирусные
вакцины (белковые, химические, молекулярные, расщепленные ),
генноинженерные вакцины и другие белковые препараты. К внутри-
клеточным продуктам относятся также вещества-метаболиты, про - -
цируемые клетками высших растений при их культивировании in vitro.
Технология вакцин суммирована в монографии [13]. Отмечено суше -
ствующее многообразие, очень быстрое развитие и большая спели
фичность методов выделения, очистки и концентрирования внутри-
клеточных продуктов. К тому же часто еще требуется разрушать . i
ферментативными, химическими или механическими методами (в го
могенизаторе или шаровой мельнице), удалять дебрис лизированных
клеток центрифугированием или фильтрованием. После этого для
выделения, предварительной и более тонкой очистки и концент-
рирования целевых продуктов применяют такие методы, как экстра-
гирование, высаливание и другие способы осаждения, хроматография,
микро- и ультрафильтрация, диализ, гельфильтраци, ультрафилы
рация и др.
На всех стадиях технологического процесса после культивирова-
ния клеток соблюдают условия асептики в той степени, которая
необходима для обеспечения требований, предъявляемых к готовой
продукции в соответствии с нормативно-технической документацией
к ней. Как очевидно, наиболее строгими являются требования к ле-
карственным средствам, в качестве готовых форм и субстанций кото
рых могут выступать продукты биотехнологии. С 1 январи 2002 г.
у нашей стране установлены новые требования к лекарственным
средствам по показателю "микробиологическая чистота", приближен-
ные к нормам Европейской Фармакопеи. В зависимости от способа
применения, в препаратах должны отсутствовать бактерии и грибы
или полностью (стерильные, парентеральные, для введения в по-
лость тела, нанесения на открытые раны и ожоги, глазные средства)
Биотехнология и проблемы чистоты
487
или отдельные виды (Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeuruginosa,
Staphylococcus aures, Escerichia coll, Salmonella, энтеробактерии),
в то время как другие могут обнаруживаться в количестве от 50 до
107 в 1 г или 1 мл.
Ведущая роль в обеспечении чистоты процесса на всех стадиях
принадлежит оборудованию, которое по таким важнейшим показа-
телям, как герметичность, возможность стерилизации (лучше всего
водяным паром) внутренних поверхностей оборудования, арматуры,
подводящих и отводящих коммуникаций в пределе должно стремить-
ся к биореактору. Важная роль принадлежит чистоте помещений.
В целом, многие метаболиты клеток являются фармакологически
активными ингредиентами и требования к их производству опреде-
ляются Правилами GMP и специальными приложениями к ним.
17.3 Биореактор
Выращивание микроорганизмов-продуцентов и микробиологи-
ческий синтез ими целевых продуктов осуществляют в специальных
аппаратах — биореакторах. Эти аппараты в большинстве случаев пред-
ставляют 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 про-
цесса культивирования клеток в глубинной суспензии. В принципе,
возможно культивирование на поверхности твердой среды, но как
менее эффективный и потому менее распространенный в промыш-
ленности, этот способ здесь не рассматривается. Биореакторы этого
типа (в англоязычной литературе обозначается CSTR-conventional stirred-
tank reactor) постоянно возрастают по объему и распростра-
няются на новые ветви биотехнологии. Как сообщалось, самый
большой в мире биореактор или ферментатор со стерильным режи-
мом для микроорганизмов несколько лет тому назад имел рабочую
емкость в 200 м3 и, возможно, больше [3]. С появлением биотехно-
логии клеток тканей животных и растений биореакторы типа CSTR
стали применяться и в этой области. К настоящему времени объем
биореакторов для культивирования клеток млекопитающих, образую-
щих моноклональные антитела, достиг 10 м3, а клеток растений — 75 м3
[15]. Обсуждается проблема культивирования клеток насекомых в био-
реакторах объемом до 20 м3 [13].
Биореакторы с мешалкой для стерильных процессов относят
к большой группе аппаратов с механическим перемешиванием,
в которую входят многочисленные конструкции аппаратов (с диффу-
зором, аппараты с вращающимися аэраторами, ферментаторы
с инжекционной системой аэрации и др.). Эти аппараты используются,
488	Глава, 77
—      ——   -'  ........
в основном, в крупномасштабном производстве дрожжей в несте-
рильных условиях.
Большую конкуренцию реакторам типа CSTR с механической
мешалкой для стерильных производств составляют аппараты с вводом
энергии аэрирующим газом, а именно, простейшие из них ~ барба-
тажные. Другие аппараты этого типа (с диффузором, или газлифтные,
аппараты с наружным циркуляционным контуром) применяются,
в основном, в дрожжевой промышленности, а также в крупномасш-
табном производстве кормовых антибиотиков и аминокислот.
Авторы исследования [14J, сравнивая эффективность аппаратов
с механическим перемешиванием и вводом энергии с аэрирующим
газом, приходят к следующему заключению. Последние более эф
фективны энергетически и обеспечивают большую гарантию асептич-
ности благодаря отсутствию вращающихся устройств. Но они приме
ними 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 средние
интенсивности аэрации и перемешивания. Недостатки аппаратов
с механическими мешалками (увеличенная энергоемкость и некоторая
сложность в эксплуатации) в небольших масштабах практически пс
играют роли, а становятся ощутимыми при объемах апп )а. эв око и>
100 м3. В то же время эти аппараты более универсальны.
Показательна история внедрения аппаратов типа CSTR в техно
логию культивирования клеток высших растений. После некоторо! о
периода использования для культивирования клеток растений био-
реакторов этого типа возникло сомнение в их эффективности из- ja
высокого гидродинамического стресса от мешалок на клетки, и было
предложено несколько других конструкций биореакторов: эрлифтаи ie,
колонные барбатажные, гибридные, с мешалками различных типов
и др. Однако эти реакторы были ограничены по объему, и, как пш а-
зали последующие исследования, фактически клетки растений,
в общем, довольно не чувствительны к сдвиговому стрессу [161. Поэ
тому большинство производственных процессов с этими клетками
теперь проводят в аппаратах типа CSTR объемом до указанного выше
С начала массового культивирования клеток животных е суспензии
для этого стали также использовать биорсашо ы типа CSTR, только
с уменьшенным числом оборотов мешалки и расходом воздуха,
который подают как на поверхность среды, так и в барботер. Клики,
не растущие в суспензии, выращивали в виде монослоя на поверхности
стеклянных сосудов (матрацев, бутылей и т.п.), а затем на поверхности
частиц-микроносителей, взвешенных в питательной среде в аппаратах
того же типа CSTR.
Биотехнология и проблемы чистоты
489
Как указывалось выше, для проведения процесса культивирова-
ния 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 произ-
водства (спирта, уксусной и молочной кислот, дрожжей на углеводоро-
дах нефти), в которых условия культивирования микроорганизмов —
продуцентов не способствуют быстрому развитию "вульгарной микро-
флоры". Однако имеются мнения о возможности отказа от такого
исключения, так как установлено, что посторонняя микрофлора
вредит даже производству дрожжей [6].
Стерилизуемость биореактора 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 тру-
бопроводами. 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 уп-
лотнений валов мешалок с масляным термическим затвором. Еще более
надежными являются разработанные позднее магнитные муфты
для привода мешалок. Ведущий диск муфты с подковообразным по-
стоянным 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. Приме-
нение 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 живот-
ных 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 м3.
Также удовлетворительным решением было применение для сте-
рилизации воздуха, подаваемого в биореакторы и выходящего из них,
фильтров тонкой очистки воздуха типа ФТО на основе материала
ФПАН производительностью до 1000 м3/час. Они имеют коэффици-
ент проскока аэрозольных частиц порядка 10-3 ~ 10 4 % по стандарт-
ному масляному туману (СМТ). Размер частиц 0,3 мкм. Для биозаво-
490
Глава 17
дов эта величина должна быть не более 10 1 %. Но эти фильтры стери-
лизовали химическим способом, например, парами формальдегида
или аэрозолем перекиси водорода, что представляло определенные
неудобства в работе.
Фильтры типа ФТО-С имеют производительность от 100 до
4000 м3/ч и построены на основе фильтрующего материала из арми
рованпого тонкой проволокой из нержавеющей стали базаль oeoio
картона марки ФМТ с диаметром волокон 0,3>0,5 мкм (рис. 17.3),
Фильтр типа ФТО-С	Фильтрующая кассета
1 — перфорированный диск
2 — обойма
3 — фильтрующий материал
4 — прокладка
5 — кольцо
Рис. 17.3 Фильтр тонкой очистки воздуха паростерилизуемый:
ФТО-С
Фильтры ФТО-С обеспечивают степень очистки воздуха по СI М
99,9999 % и выдерживают стерилизацию острым водяным паром
с температурой 143 °C (давление 0,3 МПа) до 100 циклов. Таким”
же свойствами обладают и фильтры для лабораторных и пилотных
установок ферментации — ФТОПАС на основе волокон полиарили ia
производительностью 1,5 и 10 м3/ч (рис. 17.4), а также филыры
ФТ производительностью 0,3 и 20 м/ч на основе фильтрующею
материала Кант-2, состоящего из чередующихся базальт-асбестовь' ’
слоев, скрепленных тонкой i эсволокси из нержавеющей стали (рис. 17;5).
Биотехнология и проблемы чистоты
491
Важной проблемой
в технологии микробного
синтеза является контроль
эффективности работы
фильтров для стерилизации
воздуха. Гарантий завода-
изготовителя, касающихся
эффективности фильтров,
может оказаться недоста-
точно, так как целостность
фильтров может быть нару-
шена в процессе транс-
портирования. Поэтому на
производстве необходимо
контролировать качество
фильтров, подлежащих
монтажу.
Выход
воздуха
ФТ-0,3; ФТ-20
1	— корпус
2	— дно
3	— фильтрующий патрон
Рис. 17.4 Фильтр тонкой очистки
воздуха паростерилизуемый:
ФТОПАС-1,5; ФТОПАС-Ю
ФТ-100
Фильтрующий
патрон
Рис. /7.5 Фильтр тонкой очистки воздуха паростерилизуемый:
ФТ-0,3; ФТ-20; ФТ-100
492
Глава '7
В микробиологической промышленности получила распростра-
нение практика контроля фильтров по бактериальному аэроз*••• ;> |б|.
Использование этого метода имеет существенные недостатки, з~щ ио-
чающиеся в трудности создания монодисперсного модельного аэро
золя и недостаточной надежности выявления колоний микроорга-
низмов в пробах воздуха. Полученные результаты дают завышенную
величину эффективности фильтра из-за большого размера бакте
риального аэрозоля. Экспериментальные данные говорят о том. что
это завышение достигает величины порядка нескольких сотен но
сравнению со СМТ
Наилучшие результаты контроля фильтров могут быть получены
при использовании фотометрических методов по стандартному аэро-
золю. Стандартный аэрозоль имеет размер частиц 0,3 мкм, что соот-
ветствует максимуму проникания частиц через волокнистые фильтры.
Очистка воздуха, удаляемого из биореакторов, представляв।
определенные трудности в связи с большим уносом капельндй влаги,
попадание которой на волокнистые фильтры должно быть исключено.
Для задержки капельной влаги применяются специальные ловушки
в виде циклонов, цилиндрических аппаратах с насадкой, барботеров
и других устройств. Хорошие результаты были получены при испод ь
зовании сетчатых самоочищающихся фильтров ФС (рис. 17.6),
Улавливание капель культуральной жидкости, содержащихся
в газовоздушных выбросах, происходит благодаря инерционному
эффекту, возникающему при высоких
скоростях фильтрации. Осажденная на
фильтрующем элементе жидкость, под
воздействием силы тяжести, собира-
ется в нижней части фильтра, откуда
затем удаляется в систему сбора.
Таким образом, идет процесс
самоочищения, состоящий в коа-
лесценции уловленных частиц с об-
разованием на фильтрующем элементе
пленки жидкости, стекающей по мере
накопления. Номинальный расход
воздуха для фильтров ФС составляет
от 1000 до 4000 м3/ч, эффективность
улавливания 95%. Во избежание ув-
лажнения фильтров тонкой очистки,
являющихся последней ступенью
системы очистки, воздух после кап-
леуловителя подогревается в тепло-
обменниках.
17.6 Фильтр самоочищаю-
щийся - ФС
Биотехнология и проблемы чистоты
493
С использованием описанных узлов разрабатываются и постав-
ляются установки различного назначения для культивирования
микроорганизмов, оснащенные трубопроводами, контрольно-изме-
рительными приборами, запорно-регулирующей аппаратурой в со-
ответствии с требованиями обеспечения асептических условий про-
цесса культивирования [17]. Пользователю целесообразно заказывать
биореакторную установку с выполненной обвязкой, осуществляя
только подключение к магистральным трубопроводам. На рис. 17.7
представлен один из типоразмеров биореактроа (емк. 100 л), а общая
схема обвязки биореактора согласно отработанным рекомендациям
приведена на рис. 17.8.
Рис. 17.7 Биореактор
Элементы обвязки для:
А — загрузки
Б — трубы передавливания
В — входа воздуха (барботера)
Г — выхода воздуха
Д — посевного материала
Ж — пробоотборника
3 — подачи пара к смотровым
окнам
И — подачи моющего раствора
К — входа хладоагента, выхода
конденсата
Л — выхода хладоагента, входа пара
М — смотрового окна
11 — датчика уровня жидкости
11 — мановакууметра
О — измерения pH
В — измерения рО2
Т — термометра
1	— Биореактор
2	— Электродвигатель
3	— Опора
Вода охлаждающая прямая
Вода термостатирующая прямая
1-	ферментатор,- 2 - магнитная муфта, 3 -разделительная камера, 4 - емкость с фильтром;'5 — фильтр тонкой очистки воздуха,
б - капле,отбойник, 7 - теплообменник, 8 - фильтр тонкой очистки воздуха; 9 - вентиль паростерилизусмый. 10 — вентиль,
П расходоМср.
Pm <? Схема о< :язки ёлоренктора
Глава !_
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 кото-
рые вставляются датчики контрольно-измерительных приборов
и средств автоматизации. Благодаря этому при обслуживании (мойка,
ремонт) внутренней полости аппарата после каждого цикла культиви-
рования 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 обес-
печением условий стерильности 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 куль-
тивирования является pH среды. Но большинство датчиков pH не вы-
держивает длительную стерилизацию паром при температуре 140 °C.
Такая же проблема возникает с датчиком рО2. Однако нужда в конт-
роле этой величины по ходу процесса доказана пока далеко не для
всех процессов. В принципе для каждого процесса должны существо-
вать критическая и оптимальная концентрации растворенного в пи-
тательной среде кислорода, которые необходимо обеспечивать для
успешного культивирования. А они связаны с массобменными харак-
теристиками биореактора, которые могут быть оценены для каждого
из них заранее. Этот вопрос рассмотрен в ряде специальных работ.
Таким образом, в ходе процесса культивирования могут не-
прерывно измеряться и регулироваться, в основном, такие физи-
ческие параметры, как температура и уровень среды, давление в га-
зовой фазе и в некоторых случаях физико-химические показатели
среды — pH, рО2.
Показатели культуры (биохимические, микробиологические
и др.), которые являются управляемыми и выходными параметрами
процесса, могут быть измерены при необходимости только в отби-
раемых 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 окру-
жающей среды. Таким образом, в микробиологических производствах
должны одновременно решаться две задачи — защита рабочих сред
от внешнего микробного загрязнения и защита окружающей среды
от производственной микробной культуры.
496
Глава IT
Для обеспечения асептических условий отбора проб сконструи-
рован специальный пробоотборник (рис. 17.9), позволяющий более
успешно решать задачу защиты при отборе проб продукта и окру-
жающей среды.
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 насосные
станции. Могут использоваться перистальтические насосы и маг-
нитные 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 вред-
ными для человека, животных и растений микроорганизмами.
Так обстоит дело при разработке и изготовлении некоторых видов
вакцин, серопрепаратов и ферментов, получаемых в ходе микробиоло-
гического 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 требо-
ваний предусмотрена действующими нормативными документами,
в частности, GMP ЕС [18].
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 сте-
пени 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 биологической промышленности продукт должен быть 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 зна-
чение. 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. Содержа-
щиеся в нем рекомендации основаны на материалах Рабочей группы
по безопасности в биотехнологии Европейской федерации биотех-
нологии (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 соответству-
ющих 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	Гла^я 17
17.4.2 Классификация микроорганизмов по степени риска
По степени риска и, следовательно, по степени опасности, мик-
роорганизмы по EFB подразделяются на четыре группы [21]:
1.	Безопасные микроорганизмы (Группа риска 1, Класс Г).
2.	Микроорганизмы низкого риска (Группа риска 2, Класс 2).
3.	Микроорганизмы среднего риска (Группа риска 3, Класс Д).
4.	Микроорганизмы высокого риска (Группа риска 4, Класс 4}.
Настоящая классификация соответствует Мерам безопасности
Программы биотехнологии Всемирной Организации Здравоохране-
ния (ВОЗ) и Европейской Федерации Биотехнологии (EFB) [21]. При
этом используются в порядке возрастания четыре группы риска для
работников и населения. Номер группы риска соответствует уровни
изоляции, т.е. мерам безопасности и техническим устройствам. Эта
классификация не включает перечень микроорганизмов каждой группы
риска. Предполагается, что национальные специалисты сами состав-
ляют собственный перечень внутри каждой группы риска в соот
ветствии с местными условиями.
В России действует аналогичная классификация. Однако нум'
рация групп патогенных микроорганизмов имеет обратный порядок.
Самые опасные патогенные микроорганизмы относятся к первой
группе. При этом классификация микроорганизмов по группам
принята отдельно для бактерий, риккетсий, грибов, простейших,
вирусов, хламидий и ядов биологического происхождения. Бактерии и ви
русы подразделяются на четыре группы. Риккетсии, хламидии
и яды биологического происхождения имеют If и Ш группы, грибы — [I, П/
и IV, простейшие — II и IV группы [26].
Таблица 17. <'
Соответствие групп риска микроорганизмов по классификации EFB
и Госкомсанэпиднадзора РФ
Для каждой группы риска при едены также примеры соот-
ветствующих микроорганизмов, заимствованные из [24].
Биотехнология и проблемы чистоты
499
Безопасные микроорганизмы
Микроорганизмы, которые обычно не вызывают заболеваний
человека. Подавляющее число микроорганизмов, используемых в био-
технологии, относятся к этой группе.
Микроорганизмы низкой степени опасности (риска)
Микроорганизмы, которые могут вызывать заболевания персо-
нала, 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 вызывать серьезные заболе-
вания людей и представляют серьезную опасность для персонала.
Существует риск распространения микроорганизмов среди населения.
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 большую опасность для персонала. Могут
с большой вероятностью распространяться среди населения. Не су-
ществует эффективной профилактики или эффективных мер защиты.
Работа с этими микроорганизмами в больших количествах малове-
роятна. 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 потен-
циального риска
Эти правила были сформулированы Европейской федерацией
биотехнологии (EFB) и получили наименование Надлежащей микро-
биологической практики (Good Microbiological Techniques — GMT) [21].
500	Рла^а. J?
В основных своих положениях они соответствуют сложившейся прак
тике работы с патогенными микроорганизмами, нашедшими свое
отражение во множестве публикаций. Материалы на эту тему можн< >
найти, в частности, в работе С. Г. Дроздова с соавторами [25]. 7>ги
правила распространяются на защиту одновременно и персонала
и продукта. Заключаются они в следующем:
1)	Персонал должен знать основы микробиологии. Недопустимо
распространение патогенных микроорганизмов, например, мере ;
контаминированные поверхности, руки или одежду. Все сотрудники
должны осознавать риск культивирования патогенных микроорганиз-
мов для населения окружающей местности. Доступ в рабочие поме-
щения должен быть ограничен лицами, сознающими этот риск.
2)	Должен быть исключен контакт между материалами или
инструментами на рабочих местах и ртом оператора. Не допускается
пипетирование ртом, а также прием ниши и питье.
3)	Не допускаются на рабочих местах действия, которые метут
приводить к образованию аэрозолей: центрифугирование, перемеши-
вание, наполнение флаконов или пробирок должны проводитьс я
в биологически безопасных боксах.
4)	Инфицированные сточные воды должны помещаться в герме-
тичные контейнеры, наружные поверхности которых перед передачей
их для автоклавирования или сжигания должны дезинфицироваться.
5)	Процессы тепловой или химической стерилизации до начала
применения должны быть исследованы на предмет достижения
летального действия.
6)	Должно использоваться соответствующее оборудование.
7)	Рабочие поверхности помещений и оборудования, а также
столы и руки должны дезинфицироваться после завершения работы
8)	Рабочие поверхности помещений и оборудования, а также
столы и руки должны дезинфицироваться после пролива (рассыпа
ния) инфекционного материала.
9)	Должна быть разработана детальная инструкция по оказанию
первой помощи при авариях, очистке и дезинфекции. Должен быть
соответствующим образом обучен и персонал.
17.4.4 Меры безопасности при проведегии работ различных
катете ни изоляиии (биозащиты)
Как указывалось выше, каждой группе риска (от первой 111
четвертой) соответствует такая же категория изоляции (биозащиты).
В соответствии с этим при проведении работ принимаются соот-
ветствующие меры предосторожности (таблица 17 2).
Биотехнология и проблемы чистоты
501
Таблица 17.2
Меры предосторожности для каждой категории
изоляции (биозащиты)
Катего- рия изо- ляции	Меры предосторожности при проведении работ
1	Общие требования безопасности (ОТБ). Цель', обеспечить гигиенические требования при работе с безопасными микроорганизмами, не требую- щими 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 тре- нировка персонала с целью сохранения чистоты и по- рядка на рабочих местах и обеспечение резерва биологи- ческих, 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.
2	Цель', минимизировать выделение микроорганизмов низкого риска. Меры безопасности дополнительно к ОТБ: — должна применяться Надлежащая микробиоло- гическая техника {Good Microbiological Techniques — GMT); —	полы, потолки и двери помещений должны легко очищаться и дезинфицироваться перед очисткой; —	загрязненные промежуточные продукты и при- надлежности должны автоклавироваться и дезинфици- роваться перед очисткой; —	процессы, сопровождающиеся образованием аэрозолей, должны проводиться в условиях изоляции и под контролем; —	доступ в помещение должен быть ограничен.
502
Глава 17
Продолжение таблицы 17.2
Катего- рия изо- ляции	1 Меры предосторожности при проведении работ
3	Ц&рА	вьйидение микроорганизмов средней степени риска. Выделение микроорганизмов средней степени риска из первичного барьера должно быть предотвращено при проведении обычных опера- ций. Применяются эффективные меры по ликвидации последствий аварий. В случае необходимости исполь- зуются эффективные медицинские меры. В дополнение к условиям категории 2 необходимы следующие меры: ~ в помещение допускается только подготов- I ленный персонал. Если существуют соответствующие । вакцины, персонал подвергается вакцинации; —	удаляемый из помещения воздух подлежит I очистке в НЕРА фильтрах; —	сточные воды из помещения подлежа! деконта- ! минации или стерилизации; —	в помещении должен быть предусмотрен автоклав; —	все операции с микроорганизмами средней ! степени риска должны проводиться в герметичном оборудовании или в биобезопасных боксах; —	персонал должен быть одет в защитную одежду, । с застежками сзади; —	руки и предплечья должны мыт ься и дезинфициро- | ваться регулярно. Не допускается носить украшения.
4	Цель', предотвратить выделение микроорганизмов высокой степени риска даже в случае утечки из первич ного барьера. Это означает применение вторичного барьера, который предотвращает утечку микроорганиз- мов в случае разрушения первичного барьера*). Меры предосторожности в дополнение к условиям категории 3: —	не допускаются посетители; —	помещение должно быть полностью изолировано, —	должны быть предусмотрены помещения для полной смены одежды с устройством воздушного шлюза и принудительным приемом душа; —	в помещении должно поддерживаться отрица- ' тельное давление, а коздухогоды должны быть защищены двумя ступенями НЕРА фильтров; —	все стоки подлежат стерилизации; —	в помещении должен быть предусмотрен аягоклав; (
Биотехнология и проблемы чистоты
503
Окончание таблицы 17.2
Катего- рия изо- ляции	Меры предосторожности при проведении работ
Продолжение пункта 4	
	—	материалы, содержащие микроорганизмы высо- кой 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 биотех-
нологических 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 групп риска персонала и по-
мещения, в котором проводятся работы.
—	Вторичный барьер. Широкий комплекс мер, применяемых к по-
мещению, обеспечивающих защиту смежных помещений и окружаю-
щей среды от воздействия микроорганизмов различных групп риска.
Каждой категории изоляции (биозащиты) соответствуют те или
иные меры безопасности (таблица 17.3).
504 Глава 17
Таблица 17.3
Меры безопасности для каждой
категории изоляции (биозащиты) по EFB
Меры безопасности	Категории изоляции (группы риска)			
	1	2	3	4
Процедуры				
Письменные инструкции и правила	+	+	+	
Приемы безопасной работы	-	+	+	
Правила профессиональной гигиены	+	+	+	
Правила безопасности работ с микроорганиз- мами потенциального риска (GMT)	-	+	+	
Знаки биологической опасности	-	+	+	
Ограничение доступа в помещение	-	+	+	4~
Донесения об авариях и несчастных случаях	-	+	+	ед
Медицинское освидетельствование	-	+	+	d"
Первичный барьер. Операции и оборудование				
Работа с жизнеспособными микроорганиз- мами должны проводиться в закрытых сис- темах (ЗС), которые минимизируют (м) или предотвращают (п) выделение культивируе- мых микроорганизмов		м	п	
Очистка воздуха или газа, удаляемого из ЗС	-	м	п	п
Взятие проб из ЗС	-	м	п	
Внесение добавок в ЗС, передача культиви- руемых клеток	-	м	п	п
Удаление из ЗС материалов, продуктов и жидкостей	-	м	п	п
Применение в ЗС герметичных вводов пе- ремешивающих устройств и датчиков	-	м	п	п
Контроль уровня пены в аппаратах для культивирования клеток	-	м	п	
Вторичный барьер. Помещения				
Защитная одежда, с учетом категории риска	+	+	+	-h
Умывальники для рук	+	+	+	•т ,
Системы дезинфекции	-	+	+	
Аварийное душирование помещений	-	-	+	
Воздушные шлюзы и принудительное души- рование людей	-	-	-	*
Деконтаминация сточных вод	-	-	+	
Поддержание разрежения (отрицательного давления)	-	-	-	4?
Применение НЕРА фильтров в вентиляции	-	-	+	+
Сборники для разлитых жидкостей	-	-	+	+
Герметичные ограждающие конструкции	-	-	-	
Биотехнология и проблемы чистоты
505
Обозначения:
•	- не требуется;
•	+ требуется;
•	м — минимизировать контаминацию воздуха, рабочих повер-
хностей и персонала, которая не должна превышать допусти-
мый уровень, предусмотренный Правилами безопасности ра-
бот с микроорганизмами потенциального риска (GMT) [20].
•	п — предотвратить контаминацию воздуха, рабочих поверхно-
стей и персонала во время работы.
17.4.6 Технологические принципы обеспечения биологической
безопасности
Технологический принцип биологической безопасности заклю-
чается в минимизации или предотвращении выделения микроор-
ганизмов в производственную (лабораторную) среду. Достижение
требуемого уровня безопасности базируется на определенной норма-
тивной величине риска и проведении необходимых расчетов защит-
ной эффективности инженерных систем. С этой целью весь техноло-
гический процесс подлежит разделению на отдельные технологические
операции и технологические шаги. При этом выявляются, так назы-
ваемые, критические точки, в которых вероятность наступления не-
желательного события (отказ оборудования, 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 появ-
ления нежелательных последствий и оценки риска каждого шага.
Вероятный риск есть следствие следующих вероятных событий:
— выделения микроорганизмов за пределы аппарата, сосуда и т.п.;
— доведения их до восприимчивого объекта (организма) — че-
ловека, животного, растения;
—	возможности роста (размножения) в месте локализации;
—	наступления вредного эффекта.
Пути выделения 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	 Глава /7
При тщательном отборе проб выделение аэрозолей опасно. ,
материала в рабочее помещение весьма незначительно, во всяком
случае, существенно ниже, чем в микробиологических лабораториях
за счет пипетирования, открытых чашек с культурой и боя посуды.
Риск для окружающей среды определяется вероятностью с.
дующих процессов:
—	выделение биологического агента;
—	попадание в соответствующую экологическую нишу;
—	выживание и адаптация к условиям внешней среды;
—	выживание в условиях недостатка питательного субстра i а
и во время транспортирования;
—	распределение по другим экологическим нишам.
При промышленном производстве микроорганизмов наиболее
опасным может быть выделение биологического агента из биоре,,*
торов, где концентрация биологического агента над поверхностью
культуры может достигать величины 106 микробных частиц в 1 лг’ ia
счет инерционного осаждения в трубопроводах и гравитации
число выносимых с удаляемым воздухом микробных частиц (каждая
из которых может содержать несколько микробных клеток) в конеч-
ном итоге составляет порядка сотен единиц в 1 м3. Дальнейшая судьба
микробных аэрозолей зависит от эффективности фильтров и рассс 11
вания в атмосфере, если через фильтр возможно проникание био.
гического агента.
Принципы физической изоляции потенциально опасных аген км
предусматривают использование системы последовательных барьер'<
Первичный барьер — это сосуд, аппарат или другое технологией-
кое (лабораторное) оборудование, непосредственно изолируют i
биологический агент, находящийся в жидком, пастообразном, сухом
или аэрозольном состоянии. Перемещение биологического аген”
от одного вида оборудования к другому согласно технологическом\
процессу должно осуществляться в закрытой системе. Естественно,
что к герметичности первичных барьеров должны предъявляться
наиболее высокие требования.
Вторичный барьер — это помещения, конструкция ограждений
которых, а также объемно-планировочные, решения рассчитаны на
локализацию возможных выделений биологического агента и недо-
пущение выхода последних за пределы соответствующих помещений
Во вторичном барьере важная роль принадлежит вентиляции, создаю-
щей направленное движение воздуха в сторону вероятных источников
выделения биологического агента путем создания дифференциаль-
ного депрессионного режима. Все технологические потоки, содержа-
щие биологические агенты, подвергаются деконтаминации путем
фильтрации, теплового, химического, радиационного и другими
гидами воздействия. Тепловой деконтаминации подвергаются сточ-
ные воды, загрязненные биологическим агентом.
Биотехнология и проблемы чистоты
507
Помещения обеспечиваются автоклавами и другими устройствами
для обезвреживания различных объектов, загрязненных биологи-
ческим агентом, при передаче их из помещений, где ведутся работы
с биологическим агентом. Для деконтаминации помещений ис-
пользуются 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 дезинфициру-
ющим и гигиеническим душем.
Все коммуникации, вводящие в рабочие помещения и подво-
дящие 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 безо-
пасности контролируется соответствующими системами автоматичес-
кого контроля и блокирующими устройствами.
Из изложенного ясно, что режимы технологических процессов
должны обеспечивать создание асептических условий и условий безо-
пасности 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 обес-
печения безопасности и асептических условий должны быть гер-
метичными. Отбор проб из оборудования должен проводиться в асеп-
тических условиях, исключающих выделение продукта в воздух
производственных помещений.
При невозможности герметизации отдельных операций или
процессов они должны, как правило, проводиться в боксах, камерах
или изолированных помещениях. Технологические процессы получе-
ния готовых препаратов и их полупродуктов должны проводиться
в отдельных помещениях, объединенных, как правило, в функцио-
нальные технологические блоки.
17.4.7 Объемно-планировочные и конструктивные решения
При разработке объемно-планировочных решений учитывается
необходимость обеспечения поточности производства с кратчайшими
расстояниями между технологически связанными помещениями,
508	Глава J 7
исключения пересечения людских и технологических процессов,
соблюдение санитарно-гигиенического режима при входе и выходе
персонала. Производственные помещения объединяются в функ-
циональные технологические блоки со своими санитарно-бытовыми
помещениями.
Санитарно-бытовые помещения оборудуются воздушными
шлюзами, создающими условия разделения помещений с различной
степенью биологической опасности и чистоты. Помимо таких шлю-
зов в санит рно-бытовых помещениях предусматриваются гардеробы
уличной, домашней и переходной одежды, а также гардеробы
защитной и специальной одежды, помещения для раздачи чисти й
одежды и белья, хранения использованной одежды, душевые и по-
мещения для обезвреживания использованной защитной одежды.
Схемы санитарных пропускников при работе с микроорганизмами
группы риска 1, 2, 3, 4 представлены на рис. 17.10, 17.11.
1,5,7,9,10,12 " тамбур; 2,13 — санитарный узел; 3 — помещение раздачи специалы i
одежды; 4 — гардероб уличной одежды; 6^' гардероб уличной одежды; 8 помещение
средств индивидуальной защиты; 1Г — санитарный; луш; 14,15 - помещение для обе,
зараживания использованной специальной и.защитной одежды; 16Ш камера сущки
Рис. 17.10 Схема санитарного пропускника при работе с микроорга-
низмами группы риска 1.7.2 EFB классы 1,2
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 - поме-
щение 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
Биотехнология и проблемы чистоты	509
510
Глава 17
Строительные элементы внутри помещений имеют гладкую
поверхность, сопряжения имеют закругленную форму. Проходы
коммуникаций через строительные конструкции герметично заде-
лываются. Поверхность ограждающих конструкций покрывается
химически стойкими покрытиями, выдерживающими обработку
дезинфицирующими растворами.
17.4.8 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха
Устройство систем отопления, вентиляции и кондиционирова-
ния воздуха в целом соответствует тому, как это практикуется для
чистых помещений. Необходимо только отметить некоторые важные
отличия, обусловленные сочетанием требований безопасности и чис-
тоты. В тех случаях, когда ведется работа с опасными микроорганиз-
мами с условием обеспечения асептики, т.е. исключения попадания
в чистые культуры исследуемых микроорганизмов посторонней
микрофлоры, тогда в указанных помещениях поддерживается поло-
жительное давление (подпор), а в окружающих помещениях — отри-
цательное давление (разрежение). При этом как приточный, так
и удаляемый воздух проходит очистку в НЕРА фильтрах. В вытяжных
системах, как правило, в целях безопасности применяется двухсту-
пенчатая очистка воздуха.
17.4.9 Системы обработки сточных вод
Бытовые и производственные сточные воды, содержащие мик-
роорганизмы, подвергаются тепловой обработке в установках непре-
рывного или циклического действия. Перед сбросом в наружные сети
они должны охлаждаться в теплообменниках до температуры 40 °C.
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 вы-
бираются в зависимости от термической устойчивости микро-
организмов, но, как правило, выбираются с запасом в расчете на
максимально устойчивые виды споровых микроорганизмов, в част-
ности, споры Вас. stearothermophilus. Принципиальные схемы систем
тепловой стерилизации сточных вод приведены на рис. 17.12.
Стоки напорные
Стоки самотечные
Биотехнология и проблемы чистоты_____________511
1 - сборник стоков, 2 - насос, 3 - нагреватель, 4 - выдерживатель, 5 - теплообменник
Рис. 17.12 Схема обработки стоков
512	Глава,17
- ' ......................................       ••••     -
Литератора к главе 17
1.	Мишунин И. Ф., Шевченко М. И. Современное состояние и фак-
торы развития биотехнологических процессов. — "Биохимия
животных и человека",Л987, в. 11, с. 3-J3.
2.	Грачева И. М., Кривова А. Ю. Технология ферментных препаратов—
М., "Элевар", 2000, 512 с.
3.	Бекер М. Е., Лиепиньш Г. К., Райпулис Е. П. Биотехнология -
Агропромиздат, 1990, с. 334,
4.	Аиба Ш., Хемфри А., Миллит Н. Биохимическая технология
и аппаратура ~ М., "Пищевая промышленность", 1975, с. 287,
5.	Хиггинс И. и др. (ред.) Биотехнология: принципы и применение —
М., "Мир", 1988, с. 480.
6.	Гапонов К. П. Процессы и аппараты микробиологических произ-
водств — М., "Легкая и пищевая промышленность", 1981, с, 249.
7.	Tubito Р. J., Latham Т. L. Contamination control facilities for the
biotechnology industry — В книге "Cleanroom design". Ed. W, Whyle.
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. Chem.
Engng", 1965, v. 10, p. 166-169.
10.	Матвеев В. E., Вадимов В. M., Воробьев А. А. Научные основы по-
лучения чистых культур микроорганизмов в технологии вакцин -
М., "Медицина", 1980*, с. 256.
11.	Матвеев В. Е. Основы асептики в технологии чистых микробиоло-
гических препаратов — М.. "Легкая и пищевая промышленность",
1981, с. 312.
12.	Плессер Л. М. Разработка расчетных и экспериментальных методов
обеспечения асептических условий процесса ферментации — М.
"Дисс. канд. РХТУ им. Д. И. Менделеева”, 2002.
13.	Виестур У. Э., Шмите И. А., Жилетич А. В. Биотехнология: био
логические агенты, технология, аппаратура?^ Рига. "Зинатке".
1987, с. 263.
14.	Виестур У. Э., Кристапсонс М. М., Былинкина Е. С. Культиди
рование микроорганизмов — М., "Пищевая промышленность
1980, с. 232.
Биотехнология и проблемы чистоты
513
15.	Ritterhaus Е. Grosstechnische Fermentation von planzlichen Zellkultu-
ren — "BioEngineering", 1989, v. 15, n 14, p. 4.
16.	VerpoorteR. etal. Plant cell 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-2001", 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 Auterhoff—
Fourth rev. ed. Editio Cantor Verl., 2002.
19.	Л. С. Джиндоян, А. Я. Найденов. Принципы обоснования биоло-
гической безопасности при работе с патогенными микроорга-
низмами — "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.	С. Г. Дроздов, H. С. Гарин. Л. С. Джиндоян и др. Основы техники
безопасности в микробиологических и вирусологических лабора-
ториях — 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
СТАНДАРТЫ ПО ЧИСТЫМ ПОМЕЩЕНИЯМ
А. Е. Федотов, АС ИН КОМ
18.1	Первые стандарты по чистым помещениям
В 1963 г. в США был принят Федеральный стандарт — Fed. Sid.
209, который положил основу классификации чистых помещений.
Стандарт прошел долгий путь развития и несколько раз переиздавал-
ся. Измененная версия стандарта 209А вышла в 1966 г., затем 209В —
в 1973 г.', 209С - в 1987 г„ 209D | в 1988 г., 209Е - в 1992 г. Класси-
фикация чистых помещений по этому стандарту продолжает исполь-
зоваться до настоящего времени.
Стандарт 209 (кроме последней версии 209Е) был построен на
основе английской системы единиц измерения, т.е. предусматривался
счет частиц в I фут3 воздуха (таблица 18,1).
Таблица 16.1
Классификация чистых помещений согласно
Федеральному стандарту США 209D
Класс чистоты	Максимально допустимые концентрации частиц в 1 фут3 воздуха с размерами, равными и большими следующих значений, ж' г				
	0,1	0,2	0,3	0,5	5,0'
1	35	7,5	3		
10	350	75	30	10	-
100	-	750	300	100	-
1000		-	-	1000	- '1 J
’ 10000	-		-	10000 t	70 ,
109000	-	-	* ,	1СЛЛ00	700	|
Это удобная и легко запоминаемая классификация. Например,
класс 100 означает, что в I фут3 воздуха может находиться не более
100 частиц с размерами > 0,5 мкм.
Стандарт 209Е (Federal Standard Airborne Particulate Cleanliness Classes
Fed. Std. 209E, September 11, 1992) существенно отличался от своих пред-
шественников. Наряду с английской системой были введены обозначе-
ния в метрической системе (СИ), в м3 (таблица 18.2).
Стандарты по чистым помещениям
515
Таблица 18.2
Классификация чистых помещений согласно
Федеральному стандарту США 209Е (система СИ)
Класс чистоты	Максимально допустимые концентрации частиц в 1 м3 воздуха с размерами, равными и большими следующих значений, мкм				
	0,1	0,2	0,3	0,5	5,0
Ml	350	75,7	30,9	10,0	-
Ml,5	1240	265	106	35,3	-
М2	3500	757	309	100	-
М2,5	12400	2650	1060	353	-
М3	35000	7570	3090	1000	-
М3,5	-	26500	10600	3530	-
М4	-	75700	30900	10000	-
М4,5	-	-	-	35300	247
М5	-	-	-	100000	618
М5.5	-	-	-	353000	2470
Мб	-	-	-	1000000	6180
Мб,5	-	-	-	3530000	24700
М7	-	-	-	10000000	61800
Помимо перехода на метрическую систему в этом стандарте были
введены метод определения концентраций ультрамелких частиц
и метод последовательного отбора проб, которые вошли в последую-
щий 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 стра-
нах. Официально ряд стран ввел свои системы обозначения классов
чистоты. Несмотря на это, промышленность работала по обще-
признанному стандарту 209.
516	Глава618
В России до 1995 г. действовало несколько отраслевых стандартов
по классификации чистоты воздуха в чистых помещениях, не связан-
ных между собой. Это явилось следствием обособленности отдельных
отраслей и в открытой экономике оказалось неудобным. С целью уни-
фикации обозначений классов чистоты, методов испытаний и требо-
ваний к чистым помещениям АСИНКОМ был разработан ГОСТ
Р 50766-95 "Помещения чистые. Классификация. Методы аттестации.
Основные требования". Классификация чистых помещений по этому
стандарту соответствовала проекту стандарта ИСО 14644-1, находя-
щегося в то время в стадии разработки.
ГОСТ Р 50766-95 содержал также требования к проектировгп'по
чистых помещений и инженерных систем, выбору конструкций
и материалов, методам испытаний чистых помещений. Он был
принят в то период, когда отечественная фармацевтическая и меди-
цинская промышленность начала осваивать Правила GMP и технику
чистых помещений и многие организации приступили к проекти-
рованию, строительству, аттестации и эксплуатации чистых поме-
щений. Стандарт, несомненно, оказал существенное влияние на
внедрение технологии чистоты. В настоящее время ему на смену
пришел комплекс стандартов ИСО "Чистые помещения и связанные
с ними контролируемые среды” (см. 18.4).
18.2	Стандарты обществ инженеров
Наряду с основополагающими стандартами по классификации
чистых помещений и методами их испытаний существует множество
стандартов по отдельным вопросам. Например, Институтом науки
и технологии окружающей среды {Institute of Environmental Sciem es
and Technology — TEST) США, разработан комплекс документов ре-
комендательного характера по чистым помещениям (таблица 18.3).
Несмотря на то, что эти документы носят рекомендательный харак-
тер и разработаны общественной организацией — IEST, они призна-
ны во всем мире и являются основой практической работы.
Комплекс стандартов по технике чистых помещений разработан
Союзом немецких инженеров — VDI (Verein Deutscher Ing. deuce),
таблица 18.4.
Детальные и полезные для практики стандарты разг Зот; ы также
в Австралии, Великобритании, Нидерландах, Швеции, Японии.
Стандарты по чистым помещениям
517
Таблица 18.3
Рекомендательные документы по чистым помещениям IEST США
Номер	Название	документа
IEST-RP- СС001.3	НЕРА and ULPA filters, 20 pages, 1993	НЕРА и ULPA фильтры, 20 с., 1993
IEST-RP- СС002.2	Unidirectional flow clean-air devices, 32 pages, 1999	Установки с однонаправлен- ным потоком чистого воздуха, 32 с., 1999
IEST-RP- СС003.2	Garment system considerations in cleanrooms and other controlled environments, 32 pages, 1993	Комплекты одежды для чистых помещений и других контролируемых сред, 32 с., 1993
IEST-RP- СС004.2	Evaluating wiping materials used in cleanrooms and other controlled Environments, 16 pages, 1992	Оценка протирочных материалов для чистых помещений и других контролируемых сред, 16 с., 1992
IEST-RP- СС005.3	Gloves and finger cots used in Cleanrooms and other controlled environments, 16 pages, 2003	Перчатки и напальчники для чистых помещений и других контролируемых сред, 16 с., 2003
IEST-RP- СС006.2	Testing cleanrooms, 32 pages, 1997	Испытания чистых помещений, 32 с., 1997
IEST-RP- СС007.1	Testing ULPA filters, 32 pages, 1992	Испытания ULPA фильтров, 32 с., 1992
IEST-RP- СС08-84	Gas-phase absorber cells, 8 pages, 1984	Газовые абсорбционные фильтры, 8 с., 1984
IEST-RP- СС009.2	Compendium of standards, practices, methods, and similar documents relating to contamination control	Перечень стандартов, рекомендаций, методов и других документов по контролю загрязнений,
IEST-RD- СС011.2	A glossary of terms and defini- tions relating to contamination control, 32 pages, 1995	Словарь терминов и определений по контролю загрязнений, 32 с., 1995
IEST-RP- СС012.1	Consideration on cleanroom design, 44 pages, 1998	Рекомендации по проектированию чистых помещений, 44 с., 1998
IEST-RP- СС013-86-Т	Equipment calibration or validation procedures, 8 pages, 1986	Калибровка оборудования и методы аттестации, 8 с., 1986
IEST-RP- СС015-87-Т	Cleanroom production and support equipment, 8 pages, 1986	Производственное и вспомо- гательное оборудование в чистых помещениях, 8 с., 1986
518
Глава 18
Окончание таблицы 18.3
Номер	Название документа	
IEST-RP- СС016.2	The rate of deposition of nonvolatile residue in cleanrooms, 20 pages, 2002	Интенсивность осаждения нелетучих соединений в чис- тых помещениях, 20 с., 2002
IEST-RP- СС018.3	Cleanroom housekeeping — operation and monitoring procedures, 24 pages, 2002	Уборка чистых помещений и методы контроля, 24 с., 2002
IEST-RP- СС020.12	Substrates and Forms for documentation in Cleanrooms, 12 pages, 1996	Формы документов для чистых помещений,	। 12 с., 1996
IEST-RP- СС021.1	Testing. HEPA and ULPA filter media, 28 pages, 1995	Испытание фильтрующих	1 материалов для НЕРА и ULPA фильтров, 28 с., 1995
IEST-RP- СС022.1	Electrostatic change in cleanrooms and other controlled environments, 32 pages, 1992	Электростатический заряд в чистых помещениях и других контролируемых средах, 32 с., 1992
IEST-RP- СС023.1	Microorganisms in cleanrooms, 24 pages, 1993	Микроорганизмы в чистых помещениях, 24 с., 1993
IEST-RP- СС024.1	Measuring and reporting vibration in microelectronic facilities, 20 pages, 1994	Измерения и регистрация вибрации в микроэлект- ронике, 20 с., 1994
IEST-RP- СС026.1	Cleanroom operations, 24 pages, 1995	Эксплуатация чистых помещений, 24 с., 1995
IEST-RP- СС027.1	Personnel practices and procedures in cleanrooms and controlled environments, 21 pages, 1999	Персонал в чистых помеще- ниях и контролируемых средах (обучение и требования к работе), 21 с., 1999
IEST-RP- СС028.1	Minienvironments, 28 pages, 2002	Миниокружения, 28 с., 2002
IEST-RP- СС029.1	Automotive paint spray applications, 44 pages 1999	Применение (технологии чистоты) при окраске автомо- билей методом распыления, 44 с., 1999
IEST-RP- СС031.1	Method for characterizing outgassing organic compounds from cleanroom materials and components, 12 pages, 2003	Метод оценки выделения органических соединений в газовой форме материалами и компонентами, применяе- мыми в чистых помещениях, 12 с., 2003
IEST-RD- СС033.1	Building code reference hand- book: a guide to alternative code compliance issues in the semiconductor industry, 97 pages, 1998	Справочник по строительству: руководство по применению специфических норм в полу- проводниковой промышлен- ности, 97 с., 1998
IEST-RP- СС034.1	HEPA and ULPA filter leak test, 36 pages, 1999	Испытание НЕРА и ULPA фильтров на утечку, с. 36, 1999
IEST-STD- CC1246D	Product cleanliness levels and contamination control program, 20 pages, 2002	Требования к чистоте продук- ции 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	Название документа	
1	Grundlagen, Definicionen und Festlegung der Reiheitsklassen der Luft	Основные понятия, определения и требования к классам чистоты воздуха
2	Bau, Betrieb und Instandhaltung	Строительство, эксплуатация и техническое обслуживание
3	Messtechnik in der Raumluft	Методы контроля чистого воздуха
4	Oberflachenreinheit	Чистота поверхностей
5	Termische Behaglichkeit	Тепловой комфорт
6	Personal am Reinen Arbeitsplatz	Персонал на чистом рабочем месте
7	Reinheit in Prozessmedien	Чистота технологических сред
8	Reinraumtaugliclikeit von Fetigungseinrichtungen	Требования к технологическому оборудованию в чистых помещениях
9	Qualitat, Erzeugung und Verteilung von Reinstwasser	Качество, производство и распределение воды высокой степени очистки
10	Reinstmedien- Versorgungssysteme	Системы снабжения чистыми средами
11	Qulitatssicherung	Обеспечение качества
К началу 90-х годов в разных странах мира действовали десятки
стандартов, порой противоречивших друг другу. В России было при-
нято несколько отраслевых стандартов с различной классификацией
чистых помещений. Между тем, производство комплектующих, обо-
рудования, материалов и пр. для чистых помещений носит междуна-
родный 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 за-
казе, проектировании, комплектации, аттестации и эксплуатации
чистых помещений.
Таким комплексом стандартов стали стандарты ИСО.
520 iMitidJg
18.3	Виды стандартов
В настоящее время существуют следующие виды стандартов:
Международные стандарты:
•	Стандарты ИСО (ИСО — Международная организация по стан-
дартизации, ISO — International Standardization Organization}
•	Стандарты CEN— стандарты EC (Европейского Союза), CEN—
Comite Еигорёеп de Normalisation
•	Специализированные стандарты, например, стандарты МЭК —
Международной электротехнической комиссии (IEC — Interna-
tional Electrotechnical Commission)
Межгосударственные стандарты СНГ
•	ГОСТ
•	ГОСТ ИСО (стандарты, принятые прямым введением соответст-
вующих стандартов ИСО)
•	ГОСТ Р
•	ГОСТ Р ИСО (стандарты, принятые прямым введением соот-
ветствующих стандартов ИСО)
С принятием в конце 2002 г. Федерального закона Российской
Федерации № 184-ФЗ "О техническом регулировании" введен новый
вид обязательных нормативных документов — технические регламенты.
Важно, чтобы стандарты разных уровней соответствовали друг
другу, и в системе стандартизации не было противоречий.
18.4 Стандарты ИСО по чистым помещениям
В 1993 г. по инициативе Международной конфедерации обществ
по контролю микрозагрязнений — International Confederation о]
Contamination Control Societies (ICCCS), быт создан международный
технический комитет ИСО/ТК 209 "Чистые помещения и связанные
с ними контролируемые среды". Руководство этим комитетом нахо-
дится в США.
В настоящее время в состав комитета ИСО ТК/209 входит восемь
рабочих групп, которые ведут разработку стандартов. Намечено со-
здание рабочих групп по чистоте поверхндстей и одежде лпя чистых
помещений. В состав рабочих групп входят ведущие специалисты' раз-
ных стран. Благодаря этому, стандарты ИСО находятся на переднем
крае научно-технического прогресса и обобщают апробированнг : на
практике решения. Проекты стандартов проходят тщательную экс-
пертизу и иногда перерабатываются полностью. От постановки зада-
чи до выхода стандарта ИСО проходит !римерно пять лет.
Стандарты по чистым помещениям
521
Техническим комитетом ИСО/ТК 209 разработаны и разраба-
тываются следующие стандарты:
•	ISO 14644-1 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 environ-
ments — Part 3: Metrology and test methods — Проект стандарта
ИСО 14644-3 Чистые помещения и связанные с ними контро-
лируемые 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 экс-
плуатацию.
•	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 environ-
ments — Part 6: Terms and definitions — Проект стандарта
ИСО 14644-6 Чистые помещения и связанные с ними контро-
лируемые среды. Часть 6. Термины и определения.
•	ISO/FDIS 14644-7 Cleanrooms and associated controlled environ-
ments — Part 7: Separative devices (clean air hoods, gloveboxes,
isolators and minienvironments) — ИСО 14644-7 Чистые поме-
щения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 7. Изо-
лирующие установки (укрытия с чистым воздухом, боксы
перчаточные, изоляторы и миниокружения).
•	ISO/CD 14644-8 Cleanrooms and associated controlled environ-
ments — Part 8: Classification of airborne molecular contamination —
522	Глава 18
Проект стандарта ИСО 14644-8 Чистые помещения и связан-
ные с ними контролируемые среды. Часть 8. Классификация
молекулярных загрязнений в воздухе.
•ISO 14698-1 Cleanrooms and associated controlled environ-
ments ~ Biocontamination control — Part 1: General principles arid
methods — Стандарт ИСО 14698-1 Чистые помещения и связан-
ные с ними контролируемые среды. Контроль биозагрязнений.
Часть I. Общие принципы и методы.
• 1SO/FDIS 14698-2 Cleanrooms and associated controlled environ-
ments — Biocontamination control — Part 2: Evaluation and
interpretation of biocontamination data — Проект стандарта ИСО
14698-2 Чистые помещения и связанные с ними контролируе-
мые среды. Контроль биозагрязнений. Часть 2. Анализ данных о
биозагрязне ниях.
•ISO/DIS 14698-3 Cleanrooms and associated controlled environ-
ments — Biocontamination control — Part 3: Methodology of measu-
ring the efficiency of processes of cleaning and (or) disinfection of
inert surfaces bearing biocontaminated wet soiling or biofilms (Tech-
nical report) — Проект стандарта ИСО 14698-3 Чистые помещения
и связанные с ними контролируемые среды. Контроль биозаг-
рязнений. Часть 3. Методы определения эффективности процессов
очистки и/или дезинфекции инертных поверхностей, содержа-
щих влажные загрязнения и биопленки (технический отчет).
Стандарт ИСО 14644-1 принят как международный стандарт
СНГ - ГОСТ ИСО 14644-1. Стандарты ИСО 14644-2 и 14644-4 при-
няты в России как ГОСТ Р ИСО 14644-2 и ГОСТ Р ИСО 14644-4.
Работа по введению в России остальных стандартов будет организо-
вана по мере их принятия в ИСО. В России разработкой стандартов в
области технологии чистоты занимается технический комитет ТК 184
"Обеспечение промышленной чистоты" Госстандарта России.
Состояние с разработкой стандартов техническим комитетом ИСО
ТК/209 показано в таблице 18.5.
Стандарты по чистым помещениям
523
Стандарты ИСО по чистым помещениям
Таблица 18.5
Рабочая группа	Стандарты ИСО	Стадия разра- ботки	Год принятия стандарта	Примеча- ния
WG1	ИСО 14644-1 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха»	Принят	1999	Работа по пере- смотру — с 2004 г.
WG1	ИСО 14644-2 «Чистые помещения и связанные с ними контрол, среды. Часть 2. Требования к контролю и мо- ниторингу для обоснования непре- рывного соответствия ИСО 14644-1»	Принят	2000	Работа по пере- смотру — с 2005 г.
WG2	ИСО 14698-1 «Чистые помещения и связанные с ними контрол, среды. Контроль биозагрязнений. Часть 1. Общие принципы и методы»	Принят	2003	
WG2	ИСО 14698-2 «Чистые помещения и связанные с ними контрол, среды. Контроль биозагрязнений. Часть 2. Анализ данных о бнозагрязнениях»	Принят	2003	
WG3	ИСО 14644-3 «Чистые помещения и связанные с ними контрол, среды. Часть 3. Методы контроля»	DIS	2004 (ожи- дается)	
WG4	ИСО 14644-4 «Чистые помещения и связанные с ними контрол, среды. Часть 4. Проектирование, строитель- ство и ввод в эксплуатацию»	Принят	2001	Работа по пере- смотру — с 2006 г.
WG5	ИСО 14644-5 «Чистые помещения и связанные с ними контрол, среды. Часть 5. Эксплуатация»	FDIS	2003 (ожи- дается)	
WG6	ИСО 14644-6 «Чистые помещения и связанные с ними контрол, среды. Часть 6. Термины и определения»	CD	2005 (ожи- дается)	
WG7	ИСО 14644-7 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 7. Изолирующие уста- новки (укрытия с чистым воздухом, боксы перчаточные, изоляторы и ми- ннокружения)»	FDIS	2004 (ожи- дается)	
WG8	ИСО 14644-8 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 8. Классификация моле- кулярных загрязнений в воздухе»	CD	2005 (ожи- дается)	
CD — Committee Draft — проект стандарта, рассматриваемый техничес-
ким комитетом.
DIS — Draft International Standard — проект международного стандарта.
FDIS — Final Draft International Standard — окончательный проект междуна-
родного стандарта.
524
Глава 19
ПОДГОТОВКА ВОДЫ
А. А. Пантелеев, ЗАО НПК "Медиана-Фильтр'',
А. Е. Приходько, ММА им. И.М. Сеченова,
А. Е. Федотов, АСИНКОМ
Многие технологические процессы в электронной, химическом,
фармацевтической и других отраслях промышленности используют
воду с высокой степенью чистоты. Наиболее жесткие требовани„
предъявляются в микроэлектронике, где необходима ультрачистая вода
с сопротивлением более 18 МОм - см. Высокая чистота воды и особая
технология ее получения нужны в производстве лекарственных средств
(вода для инъекций и вода очищенная).
Несмотря на различие в областях применения чистой воды,
методы ее подготовки построены на одних и тех же принципа':.
Эти принципы рассмотрены на примере получения воды для фарма-
цевтических целей.
19.1 Вода для фармацевтических целей
Вода для фармацевтических целей относится к ключевым
элементам, обеспечивающим безопасность лекарственных средств.
Ее качество регламентируется Фармакопейными статьями (ФС),
включенными в Государственную Фармакопею: ФС 42- 2619-97 "Вода
очищенная" и ФС 42-2620-97 "Вода для инъекций".
Вода очищенная используется для:
—	изготовления неинъекционных лекарственных средств;
—	получения пара;
—	санитарной обработки;
—	мытья посуды (за исключением финишного ополаскивания;;
—	в лабораторной практике и др.
В производстве при получении воды для инъекций вода очищен-
ная является исходной.
Согласно ФС 42-2619-97 воду очищенную можно получить
дистилляцией, ионным обменом, обратным осмосом, комбинацией
этих методов, или другим способом.
Вода очищенная должна отвечать требованиям по ионной, орга-
нической, химической и микробиологической чистоте.
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, цис-
ты 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 Fe2O3 х уН2О, кремния SiO2 х уН2О, алюми-
ния А12О3 х уН2О, образующие комплексные соединения с органи-
ческими веществами);
—	остаточные дезинфицирующие вещества (хлор => хлорноватис-
тая 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 сис-
тем питьевого водоснабжения. Контроль качества".
В зависимости от качества исходной воды, ее химического состава,
возможных примесей в технологической схеме получения воды очи-
щенной 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 получения воды очищенной
обусловлен:
—	качеством исходной (подаваемой) воды;
—	выбором конечной стадии получения воды;
—	требованиями, предъявляемыми к воде Фармакопейными
статьями;
526	Глава 19
—	требованиями к качеству исходной воды, предъявляемыми
определенными стадиями (например, дистилляцией, обратны?!
осмосом);
—	стадиями предварительной очистки, направленными на уда-
ление примесей, содержание которых нормируется документацией
или производителем фармацевтической продукции.
Предварительная подготовка — это совокупность операций, на-
правленных на получение воды такого качества, которое требуется
для конечной стадии получения воды очищенной.
Получение — финишная стадия, обеспечивающая получение воды,
соответствующей нормативным требованиям.
Фильтрация
Технология фильтрации играет важнейшую роль в системах
обработки воды. Выпускается широкий диапазон конструкций фильт-
рующих устройств для различного применения.
Эффективность отсеивания частиц значительно различается,
начиная от грубых фильтров (гранулированный антрацит, кварц,
песок — многослойные или песчаные фильтры) и заканчивая мемб-
ранными фильтрами для удаления мельчайших частиц. Устройства
и конфигурации систем широко варьируют по типам фильтрующей
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 программируемого контроллера)
так и ручного управления (рис. 19.1 — 19.4).
При трехцикловом режиме работы фильтрационной установки пре-
дусмотрены: получение воды очищенной, обратная и прямая промывка
фильтрующей среды. Данный режим используется в установках с засып-
кой, не требующей регенерации (многослойные ф”льтры, фильтры
обезжелезивания на основе Birm, фильтры с активированным углем).
Пятицикловый режим работы подразумевает: получение веды
очищенной, обратную промывку, регенерацию/медленную промьцд.у-
быструю промывку и наполнение солевого бака. Данный режим
используется для фильтрационных установок, в которых необходимо
проведение регенерации фильтрующей среды (фильтры обезжелези
вания на основе марганцевого цеолита, фильтры умягчения).
Использование лтожлоиных фильтров является одной из перво-
начальных стадий предварительной подготовки воды. Их применение
целесообразно при высокой мутности воды и высоком содержании
механических, коллоидных частиц. Комбинации фильтрующих сред
варьируют в зависимости от качества исходной воды, но чаще всего
представлены гидроаг рацитом, гранитом, кварцем и поддерживаю-
щей засыпкой в виде протравленного гравия.
Подготовка воды
527
При использовании многослойных фильтров необходимо обес-
печить минимальную скорость фильтрации воды — 5-10 м/час и вы-
сокую скорость обратной промывки — 35-40 м/час. Исходя из этого,
важным критерием является правильный выбор насоса для обеспече-
ния надлежащих скоростей фильтрации и обратной промывки.
1.	Управляющий клапан
2.	Контроллер
3.	Корпус фильтра
4.	Дренажный шланг
5.	Распределительная труба
6.	Щелевая корзина
7.	Фильтрующая среда
8.	Манометры
9.	Обводная вентильная система
10.	Счетчик расхода воды
11.	Бак для приготовления и хра-
нения регенерирующего ра-
створа (NaCl)
12.	Солевая сетка с "Air check"
(регулируемый поплавковый
механизм — дополнительная
функция)
13.	Решетка для соли (NaCl)
14.	Крышка бака
15.	Труба-колодец
16.	Перелив
17.	Трубка для подачи раствора
в фильтр и воды в бак
18.	Блок питания контроллера
(сетевой адаптер)
19.	Входной вентиль
20.	Выходной вентиль
21.	Пробоотборник
Рис. 19.1 Внутреннее устройство автоматического фильтра с пяти-
цикловым режимом работы и дополнительным оборудованием
Вода очищенная
ЕтЕ
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
11.	Поддерживающая засыпка
Рис. 19.3 Внутреннее устройство автоматического фильтра с трех-
цикловым режимом работы и дополнительным оборудованием
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 марган-
цевого цеолита удаляется растворенный в воде сероводород. В резуль-
тате процессов химического каталитического окисления на поверх-
ности 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,
большей 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 концентра-
циях железа и марганца в воде, необходимо предварительно исполь-
зовать системы аэрации воды.
Одними из широко используемых фильтров в фармацевтической
практике являются фильтры с активированным углем, адсорбирую-
щим и удаляющим из воды органические вещества с низким молеку-
лярным весом и хлор. Они используются для улучшения органолеп-
тических качеств (обесцвечивание воды, улучшение ее вкуса и др.),
для защиты поверхностей из нержавеющей стали, резиновых изде-
лий, мембран, контактирующих с ними.
Следует отметить, что с момента удаления активного хлора вода
лишается какого-либо бактерицидного агента и, как правило, про-
исходит 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 фарма-
цевтической практике для предварительной подготовки воды не-
целесообразно. 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 микроор-
ганизмами, выделять бактерии, эндотоксины, мельчайшие частицы
угля в фильтрат, образовывать гидравлические каналы. Мерами
профилактики являются периодическая санитарная обработка, обес-
печение необходимых скоростей фильтрации и обратной промывки
фильтрующей среды, своевременная замена активированного угля
(каждые 6-9 мес).
Умягчение воды
Рис. 19.5 Принцип действия
колонки-умягчителя
Умягчение является частным слу-
чаем 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 по-
дачей воды для очистки на ионообмен-
ники и мембраны обратного осмоса.
В большинстве случаев используются
автоматические колонки-умягчители,
заполненные катионитом, в которых
происходит обмен катионов солей
жесткости на катионы натрия. На фар-
530
Глава 19
магхевтических предприятиях при необходимости постоянного (круг-
лосуточного) получения умягченной воды применяются дуплексные
установки, регенерация ионообменных смол в которых проводится
попеременно (рис. 19.6).
Рис. 19.6 Дуплексная установка умягчения
При снижении обменной емкости смолы проводится периоди-
ческая ручная или автоматическая регенерация ее раствором натри;
хлорида.
Умягчение используется в системе водоподготовки чаше всего
в трех случаях:
—	перед обратным осмосом и дистилляцией;
—	для получения воды, используемой для регенерации установки
ионного обмена;
—	в тех случаях, когда достаточно получения только умягченной
воды (применение воды в автоклавах, моечных и т.п.).
Умягчители удаляют поливалентные ионы из исходной воды,
снижая потенциальную возможность образования нерастворимо! о
осадка на мембранах обратного осмоса и внутренних поверхноолх
дистиллятора. К тому же, помимо удаления солей жесткости, nyiev
умягчения можно удалить следовые концентрации очень нежелатель-
ных ионов, таких как барий, алюминий, стронций.
Трудности в работе системы умягчения заключаются в возмож-
ности образования каналов из-за неправильно выбранных скоростей
фильтрации, органическом, микробиологическом загрязнении
смолы, растрескивании смольных элементов 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 ионооб-
менной 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, исполь-
зуемая как для предварительной очистки, так и для получения воды
очищенной.
Ионный обмен основан на использовании ионитов — сетчатых
полимеров разной степени сшивки, гелевой микро- или макропо-
ристой 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 (катион ы или
анионы) из раствора. При химическом обессоливании обмен ионов
является обратимым процессом между твердой и жидкой фазами. Вклю-
чение в состав смол различных функциональных групп приводит
к образованию смол избирательного действия.
Ионообменные смолы делятся на анионообменные и катионо-
обменные. Катионообменные смолы содержат функциональные
группы, способные к обмену положительных ионов, анионообмен-
ные — к обмену отрицательных.
Смолы могут быть дополнительно разделены на 4 оснговные
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 ; распо-
ложенных 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 ограниченгмй для
достижения больших производительностей. Использование i метода
532	Глава 19
ионного обмена целесообразно при слабой минерализации во ы:
100-«-200 мг/л солей, т.к. уже при умеренной (около ! г/л содержание
солей) для очистки 1 м3 воды будет необходимо затратить 5 л 30%
раствора соляной кислоты и 4 л 50% раствора щелочи.
Смолы обладают рядом существенных недостатков, которые
затрудняют их использование:
•	Большинство ионообменных смол обладает низкой гидрофиль-
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 агрессивного реагентного хозяйства.
•	Ионообменные смолы требуют частой регенерации для
восстановления обменной способности.
Регенерация ионообменных смол производится, как правило,
растворами кислоты хлористоводородной (для Н- формы) и натрия
гидроксида (для ОН формы). На качество регенерации влияет
выбор регенерирующего раствора, тип ионообменной смолы,Фско-
рость, температура, чистота, тип и концентрация регенерирующего
раствора, время его контакта с ионитами.
Для приготовления растворов кислоты хлористоводородной
и натрия гидроксида, их хранения и защиты персонала от возможных
утечек, необходимы специальные емкости.
В процессе регенерации образуется большое количество сильнЬ-
кислых и сильнощелочных промывочных вод, которые должны
подвергаться нейтрализации перед сбросом в систему сточных вод.
Системы ионного обмена требуют предварительной очистки
от нерастворимых твердых частиц, химически активных реагентов
(хлора) в потоке воды во избежание загрязнения смолы и ухудшения
ее качества.
Ионообменная технология обеспечивает классическое обессоли-
вание воды и является экономичной системой при получении поды
очищенной. Данная технология позволяет получать воду с очень тшекнм
показателем удельной электропроводности. Однако при длительном
использовании ионообменников может спонтанно возникнуть про-
блем роста микроорганизмов. Для снижения микробной контаминации
используются УФ-лампы, Достоянная рециркуляция воды в петле рас-
пределения, сведение к минимуму или вообще исключение переры-
вов в работе оборудования. Поскольку данный метод не обеспечи-
вает микробиологической чистоты из-за использования ионообменных
смол, его использование для получения воды очищенной цел.сооб-
разно в сочетании со стерилизующей (0.22 мкм) микрофильтрацией
Подготовка воды
533
Электродеионизация
Является разновидностью ионного обмена. Системы элекгродеи-
онизации используют комбинацию смол, выборочно проницаемых
мембран и электрического заряда для обеспечения непрерывного по-
тока (продукта и концентрированных отходов) и непрерывной
регенерации (рис. 19.7).
Na*ci-
Рис. 19.7 Принцип
электродеионизации
Подаваемая вода распределяется на
три потока. Одна часть потока проходит
через каналы электродов, а две другие
части попадают в каналы очистки и
концентрирования, которые представ-
ляют собой слои смолы, помещенные
между анионной и катионной мемб-
ранами. Смешанные слои ионообмен-
ных смол задерживают растворенные
ионы. Электрический ток направляет
захваченные катионы через катион-
проницаемую мембрану к катоду,
а анионы — через анион-проницаемую
мембрану к аноду. Ионообменная смо-
ла с обеих сторон мембраны усилива-
ет перенос катионов и анионов через
мембраны. Катион-проницаемая мем-
брана предотвращает поступление анионов к аноду, а анион-прони-
цаемая мембрана предотвращает поступление катионов к катоду. Ионы
концентрируются в этом отсеке, из которого они смываются в сток.
В результате получается вода очищенная высокого качества. Разде-
ление воды в канале очистки (секция смолы) электрическим потен-
циалом 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 электродеиониза-
ции целесообразно использовать в сочетании с обратным осмосом.
Процентное содержание общих растворенных в воде веществ сни-
жается более чем на 99%, удельная электропроводность — более чем
в 15 раз по сравнению с подаваемой. Содержание общего органи-
ческого 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 растворен-
ного диоксида кремния составляет 80-95% в зависимости от условий
и режима работы.
534
Глава 19
Технология электродеионизации имеет ряд преимуществ:
•	Является неэнергоемким процессом.
•	Осуществляется 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 регенерации.
Данной технологии очистки воды присуши практически все не-
достатки, характерные для ионного обмена. Необходимым условй^м
использования установки электродеионизации является температура
воды, которая должна быть в пределах 10-35 "С и уровень свободного
хлора, не превышающий 0,1 мг/л. Вода должна быть достаточно
деминерализована (электропроводность — не более 60 мкСм/см;
в зависимости от применяемого оборудования — не более 5 мкСм/см)
и декарбонизирована (содержание СО, — не более 5 мг/л; в зависи-
мости от применяемого оборудования — не более 1 мг/л).
Для дальнейшего снижения микробиологического загрязнения
может быть необходимым использование УФ-облучения и субмик-
ронной фильтрации.
Санитарная обработка блока электродеионизации должна
проводится периодически с использованием надуксусной кислоты,
натрия гидроксида и др.
Обратный осмос
Обратный осмос — это процесс перехода растворителя (воды) из
раствора через полупроницаемую мембрану под действием внешнего
давления. Избыточное рабочее давление солевого раствора в этом случае
намного больше осмотического. Движущей силой обратного осмоса
является разность давлений. Для получения воды методом обратного
осмоса нужно, создавая избыточное давление, превышающее; осмо-
тическое, "заставить' молекулы диффундировать через полупроницае-
мую мембрану в направлении, противоположном прямому осмосу,
т.е. со стороны высокоминерализованной воды в отсек чистой воды,
увеличивая ее объем (рис. 19.S).
Обратный осмос обеспечивает самый тонкий уровень фильтра-
ции. Обратноосмотическая мембрана действует как барьер дляавсех
растворимых солей, неорганических молекул, органических молеку-'
с молекулярной массой более 100, а также для микроорганизмов
и пирогенных веществ. В среднем, содержание растворенных веществ
после стадии обратного осмоса снижается до 1-9%, органических
вешеств — до 5%, коллоидные частицы, микроорганизмы, пирогены
отсутствуют. Вода, получаемая обратным осмосом, содержит мини-
мальное количество общего органического углерода.
Подготовка воды
535
П осмотическое
J I давление
менее конц. р-р
прилагаемое давление выше осмотического
Рис. 19.8 Принцип обратного осмоса
полупр. мембр.
конц. раствор
Среди преимуществ обратного осмоса следует отметить простоту
и независимость от солесодержания исходной воды, низкие энерге-
тические затраты и значительно невысокие затраты на сервис и тех-
нический уход. Система достаточно легко подвергается мойке, дезин-
фекции 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 полу-
чения воды для инъекций;
—	как конечный этап для получения воды для инъекций (двух-
ступенчатый осмос).
Двухступенчатая система обратного осмоса
Для получения воды для фармацевтических целей в последнее
время применяют двухступенчатую систему обратного осмоса. Пред-
варительно вода поступает на первую ступень обратного осмоса.
Образующийся при этом концентрат сбрасывается. Фильтрат (пер-
меат) подается на вторую ступень обратного осмоса и еще раз под-
вергается 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
хлоридов в воде данная установка не сможет обеспечить качества
получаемой воды, регламентированного Фармакопеей.
У этого метода есть свои недостатки. Обратный осмос не спо-
собен полностью удалять все примеси из воды и обладает низкой
способностью к удалению растворенных органических веществ 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 обычно свободно минует обратноосмотические мем-
браны 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, содержа-
щих 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 экс-
плуатировать в перекрестном потоке, т.е. вдоль поверхности мем-
браны всегда должен идти поток, который уносит отделенный мате-
риал, в связи с чем, наряду с фильтратом (пермеатом), образуется
концентрат. Некоторые вещества, такие как сульфаты бария, стронция,
кальция карбонат, диоксид 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 питье-
вой 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 предва-
рительной обработки и конфигурации системы в целом.
Подготовка воды
537
Химическая очистка мембран является несложной процедурой
и состоит в обеспечении рециркуляции кислотного раствора, щелоч-
ного раствора и, при необходимости, дезинфицирующего раствора.
Получаемая этим методом вода — холодная (большинство систем
используют воду с температурой от 5 до 28 °C), что увеличивает
возможность микробной контаминации.
Хранение и распределение воды очищенной
Основной задачей при проектировании системы хранения и рас-
пределения 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 однонаправ-
ленным 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 °C или ниже 15 °C.
Системы, использующие холодную воду, должны быть оборудо-
ваны 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 турбу-
лентности потока постепенно возрастает, а при Re > 50000 поток
всегда турбулентен.
Число Рейнольдса может быть определено из следующего
выражения:
Re = (Ух d / 1000) / у,
где:
И— средняя скорость воды в петле, м/с,
d — внутренний диаметр трубы, мм,
v — коэффициент кинематической вязкости м2/с, которая зави-
сит от температуры, v = 0,000001006 при температуре воды 20 °C.
При этом ни одна часть трубопровода не должна находиться
в горизонтальном положении, а точки отбора воды должны быть
538
1мм&19
Рис. 19.9 Строение тройника
в точке отбора воды
оборудованы мембранными вентгь
лями санитарного исполнения п
спроектированы с учетом правила
шестикратного диаметра (рис. 19.9).
При правильном проектиро-
вании системы распределения кри-
тическим является правильныи
выбор оборудования для достиже-
ния необходимого давления воды
в сети и в точках разбора. При этом
необходимо учитывать потери дав-
ления при трении воды о стейки
трубопровода, потери в местах соединений, поворотов, подъемов
распределительной петли и др. Необходимо учитывать среднесуточ-
ное, среднечасовое и пиковое потребление воды. При увеличении
пиковых расходов воды рекомендуется организовывать семафорную
систему разбора.
Одной из ключевых проблем является правильный выбор мате-
риалов для системы хранения и распределения воды очищенной. Матери-
ал конструкций не должен ухудшать качества воды и соответствовать
требованиям и условиям фармацевтического производства.
В соответствии с требованиями ФС 42-2619-97 "Вода очищенная"
и Правил GMP воду очищенную хранят в закрытых емкостях, изго-
товленных из материалов, не изменяющих свойств воды и защищаю-
щих ее от инородных частиц и микробиологических загрязнений,
с исключительно гладкой поверхностью (не более 0,8 Ра) и зашитой
надежным фильтром от бактерий, пыли. Емкость хранения должга'
быть оптимально подобрана, чтобы обеспечить оборот воды Цо
системе рециркуляции от 1 до 5 раз в час. Вола из емкости при
необходимости должна полностью сливаться. Поэтому, во избежание
застойных зон, емкость должна устанавливаться вертикально, и высота;
емкости должна составлять 2 диаметра.
Основными используемыми материалами являются:
—	полимерные материалы, подобные РР и PVDF (от англ. Poly-
propylene — полипропилен, Polyvinylidenefluoride — поливинили-
денфторид) и др., наиболее часто используемые при проекти
ровании холодных контуров распределения воды очищенной;
—	нержавеющая сталь Mi и 316 L с шероховатостью поверх-
ности не более 0,8 Ra.
19.3 Метод дистилляции и приготовление воды для иньекш1
Требг„зп»\ ш к воде для! инъекций
Основное различие в требованиях Фармакопеи (России, США. Ев-
ропейской) к приготовлению воды для инъекций состоит в следующем:
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			
Микробиоло- гическая чис- тота, КОЕ /мл	Не более 100	Не более 100 (справочный показатель)	100 (уровень действия)
Проводимость, мкСм/см	-	Не более 2,1	Не более 4,3
Общий орга- нический углерод, мг/л	-	Не более 0,5	Не более 0,5
pH, минераль- ные и органи- ческие примеси	Есть требования	-	-
Вода для инъекций			
Микробиоло- гическая чис- тота, КОЕ /мл	-	10 МЭ/. в 100 мл (справочный показатель)	10 КОЕ в 100 мл (уровень действия)
Проводимость, мкСм/см	-	Не более 2,1	Не более 1,1
Общий орга- нический углерод, мг/л	-	0,5	0,5
Бактериальные эндотоксины, IU/мл	Не более 0,21	Не более 0,25	Не более 0,25
Соответствие требованиям к воде очи- щенной	+	+	+
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, обеспечи-
ваемый дистилляцией, и нет достаточных оснований, чтобы признать
допустимость обратного осмоса, х
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 про-
цесс, чувствительный к температуре (мембраны обладают высокой
чувствительностью к нагреву). Холодный процесс всегда уступает горя-
чему 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 °C, что достигается в сухожаровых стерилизаторах. Дистилля-
ция проводится при меньших температурах.
Исключением являются дистилляторы Steris/Finn-Aqua, в кото-
рых 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 кле-
точной стенке (верхняя часть рисунка)
Подготовка воды
541
Токсины выделяются только при нарушении целостности бакте-
риальной 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 "pyro" — огонь, жар.
По мнению специалистов фирмы Steris можно предсказать перс-
пективу развития методов приготовления воды для инъекций:
•	дистилляция будет укреплять свои позиции как принципиаль-
ный 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 °C 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 кДж/кг. Таким образом, на испарение воды
требуется в шесть раз больше энергии, чем на ее нагрев до 100 "С.
Суть термпкомпрессионной 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 многоколо-
ночная дистилляция, при которой энергия нагретой воды использу-
ется наиболее полно и эффективно.
Мировым лидером в производстве многоколоночных дистилля-
торов 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
Рис. 19.11 Принцип работы многоколоночного 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 стериль-
ным процессом, проходящим при высокой температуре.
• сочетает непрерывность и надежность очистки воды за счет
Рис 19.12 Спира-
леобразный желоб,
выполняющий роль
центрифуги
двух факторов, обеспечивающих разделение:
— гравитации,
— центробежных сил (рис. 19.12).
Принцип работы многоколоночного дис-
тиллятора
В основе работы этого дистиллятора заложен
принцип мноюкратного выпаривания и кон-
денсации предварительно подготовленной воды.
Установка состоит из нескольких колонн,
соединенных последовательно, выносных кон-
денсаторов, охладителя дистиллята, бака для
воды с насосом. Дистилляторы снабжаются
стандартными дренажными и вентиляцион-
ными устройствами.
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 резер-
вуара насосом, расход воды регулируется автоматически.
Исходная вода и образующийся пар в системе движутся про-
тивотоком. При этом вода, проходя через охладитель дистиллята
и конденсаторы, максимально аккумулирует вторичное тепло пара
(направление движения воды на рис. 19.11 справа налево). В конден-
саторе первой колонны вода подогревается заводским паром до
температуры 160 °C. Высокая температура гарантирует высокое био-
логическое 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 вски-
пание 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 неиспарившаяся вода.
Чистый пар с большой скоростью поднимается по спиралеоб-
разному 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 конденси-
руется и отводится в охладитель дистиллята. Неиспарившаяся 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, тре-
буется 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 нагревается 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 выпол-
нения 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 комплек-
туются 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 [ 1 ].
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 филь-
тра или в случае, когда вентиляционный клапан закрыт).
Резервуар также должен быть рассчитан на давление 3 бара,
чтобы систему можно было обрабатывать паром при 134 °C. Обра-
ботка поверхностей резервуара должна соответствовать требованиям,
предъявляемым к трубопроводам. Могут использоваться вертикаль-
ные и горизонтальные резервуары, которые имеют свои достоинства
и недостатки.
Клапан отвода воз-
духа с подогревом
Датчик
давления
Многосту-
пенчатый
дистиллятор
Теплообменник
(подогрев)
с
D
Точка
пробо-
отбора
Датчик
темпе-
ратуры
Пункт
контроля
управления
расхода
Точка воды
отбора
проба на ООУ
проводи-
мости
Датчик
темпе-
ратуры
Теплообменник
(охлаждение)
Датчик
температуры
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 i/ч
D = линия наполнения 85°С. 450 л/ч
Е = сосуд для приготовления сред 05°С, 200 л/ч
F = сосуд для буферных растворов 05°С, 2000 л/ч
Контрол ьЛ"
уровня
Ввод
чистого
Датчик
давления^
Рис. 19.13 Типовая система распределения воды для инъекций
Подготовка воды	545
546
Глава 19
Ключевое значение для работы системы распределения воды имеет
то, как выполнен ее проект. Плохой проект — это неизбежно проект
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 оптими-
зация системы подготовки воды является результатом следующего:
I)	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 в ч.
поверхностями.
Росту микроорганизмов способствуют:
•	Неподвижное состояние воды и наличие зон с низкой ско-
ростью движения воды
•	Значения температуры, которые способствуют росту микроор-
ганизмов
•	Низкое качество исходной воды
•	Попадание неотфильтрованного воздуха в систему.
В то же время, есть некоторые основные правила, которые
позволяют избежать этого.
К. таким правилам относятся:
—	высокая температура;
—	непрерывный турбулентный поток;
......гладкие и чистые поверхности, на которых возможность осаж-
дения питательных веществ сведена к минимуму;
—	воздушные разрывы в местах стока;
—	герметичные соединения;
~	поддержание положительного давления в системе;
—	возможность обеспечения полного стока, особенно в систе-
мах, обрабатываемых паром.
Скорость потока воды
Исследования показали, что существует зависимость между
скоростью течения воды и образованием биопленок. При ламинар-
ном потоке в непосредственной близости от стенки трубы вода те те г
очень медленно. Следовательно, необходимо добиться турбулентного
течения воды во всех частях системы распределения воды.
Общим правилом является обеспечение возвратной скорости
воды, равной 1 м/с. Возвратные скорости < 1 м/с допустимы,Ш
Подготовка воды
547
короткие периоды времени в системах, где нет благоприятных
условий для роста микроорганизмов.
Горячие системы (> 65 °C) являются в значительной степени
самоочищающимися.
Внутренние поверхности
Обычно требуется, чтобы среднее значение неровностей внут-
ренней поверхности было не более 0,6 мкм и поверхность визуально
не содержала раковин.
Расчет производительности
Важным вопросом является правильный расчет производитель-
ности дистиллятора и емкости резервуара хранения воды для инъекций.
Пример системы потребления воды дая инъекций показан на
рис. 19.16, где А, В, С, D — точки потребления горячей воды (85 °C),
точки Еи F— холодной воды (5 °C).
Наибольшее количество воды для Инъекций идет на мойку (фла-
коны и пр.) и в систему CIP (Clean-in-Place — очистка на месте).
Расход воды каждым из потребителей в течение суток неравномерен.
Поэтому отправной точкой при проектировании системы распреде-
ления воды является построение диаграммы расхода каждым из
потребителей. Далее подбирается дистиллятор и резервуар так, чтобы
уменьшить, по возможности, производительность дистиллятора
и емкость резервуара, обеспечивая прц этом максимальную едино-
временную потребность.
В таблицах 19.2 и 19.3 показаны два варианта выбора дистиллятора
и резервуара для одних и тех же значений почасового расхода (потре-
бители воды соответствуют точкам А, В, С, D, Е и Е, рис. 19.16).
В таблице 19.2 производительность дистиллятора взята 4200 л/ч,
емкость резервуара — 12000 л. В такой системе для того, чтобы обеспе-
чить проектный расход воды в отдельные периоды (в 11, 12, 13, 21,
23, 24 ч) резервуар должен быть заполнен на 100%.
В таблице 19.3 производительность дистиллятора взята 3000 л/ч,
емкость резервуара — 25000 л. Важно, что при этом сочетании макси-
мальное заполнение резервуара составляет 83% (1 ч). Это вариант,
несмотря на большую емкость резервуара, более экономичен.
Системы подготовки воды являются критическим звеном в тех-
нологических процессах приготовления Лекарственных средств, а также
в других областях применения. В связи с этим, они подлежат аттес-
тации (валидации) на всех этапах проектирования, монтажа, пуска
и эксплуатации [2, 3].
Диаграммы расхода воды для инъекций
Таблица 192
Потребители, расход, л/ч					- - 	 . Резервуар с вместимостью 12000 л и дистиллятор производительностью 4200 л/ч																							
			Смена 1								Смена 2								Смена 3							
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	‘7	18	i]9	20	21	22	23	24
																		£		0.5		0,3				
А	5070	Мойка	0,3				0,3			1.0	0,3			0,3			0,3									
В	180	Приготов- ление растворов		0.2			0,2		0,2		0,5		0.1		0,5			0,2			0.2		0.5 —	0.5	0.1	
с	4000	Сосуд для системы CIP	1,0	1,0	1.0	1,0		0,8	1,0	0,8						1,0		1.0		1.0	0,5	 -	0.5		1,0	
я	450	Линия напол- нения		1,0	1,0						1,0	1,0	1,0		2,0						1,0 —		’°	1.0		1.0
Е	200	Сосуд для приготов ления сред				0,5		1,0						0,5				1,0				0,5				
F	— 2000	Сосуд для буферных растворов	1.0	0.0		1,0		1,0	0,5			0,2		0.8		1,5		1.0	1,0		1.0		1.0			
 Расход воды в по- рядке возрастания	7268	11750	16200	22300		23600	29000	34036	42106	Й3913	44863	45322	48290	49280	56280	5781й	64037	66037	72572 —	77058 			78329	83769	84309	88327	88777
Заполнение резервуара, л	8933	8650	8400	6500		9400	8200	7364	3494	5887	9137	12000	12000	12000	9200	118^	9843	12000	9665	9-379	12000	10760	12000 —	12000	t12000
Заполнение резервуара, %	74	72	70	54		78	68	61	29	49	76	100	100	100	77	90	82	100	81	78	100	90	100	100	100
Расход пользователем, л	7268	4482	4450	6100		1300	5400	5036	8070	1808	950	459	2968	990	7000	152*	6236	2000	6535	4486	1272	5440	540	4018	450
Средний расход, л/ч					3699	_												—								
Пиковый расход л/ч					8070																				
. Общий расход, л за 24 и						88777																						
61 dbdvj
Диаграммы расхода воды для инъекций
Таблица 19.3
Резервуар с вместимостью 25000 л и дистиллятор производительностью 3000 л/ч
расход, л/ч			Смена 1								Смена 2								Смена 3							
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23 24	
А	5070	Мойка	0,3				0,3			1,0	0,3			0,3			0,3			0,5		0 3				
В	180	Приготов- ление растворов		0,2			0,2		0,2		0,5		0,1		0,5			0,2			0,2		0.5	0,5	0,1	
С	4000	Сосуд для системы С/Р	1,0	1,0	1.0	1.0		0.8	1,0	0.8						1,0		1.0		1,0	0,5		0,5		1.0	
D	450	Линия напол- нения		1.0	1.0						1,0	1.0	1,0		2,0						1,0		3,0	".		1.0
Е	200	Сосуд для приготов- ления сред				0.5		1,0				0.5		0.5				1.0				0.5				
F	2000	Сосуд для буферных растворов	1.0	0,0		1,0		1.0	0,5			0,2		0,8		1,5		1,0	1,0		1,0		1,0			
Расход воды в по- рядке возрастания			7268	11750	16200	22300	23600	29000	34036	42106	43913	44863	45322	48290	49280	56280	57801	64037	66037	72572	77058	78329	83769	«4309	88.327	88777
Заполнение резервуара, л			20733	19250	17800	14700	16400	14000	11964	6894	8087	10137	12678	12710	14720	10720	12199	8963	9963	6428	4942	6671	4231	6691	5673	8223
Заполнение резервуара, $			83	77	71	59	66	|56	48	28	32	41	51	51	59	43	49	36	40	26	20	27	17	27	23	33
Расход пользователем, л			7268	4482	4450	6100	1300	5400	5036	8070	1808	950	459	2968	990	7000	1521	6236	2000	6535	4486	1272	5440	540	4018	450
Средний расход, л/ч	3699	
Пиковый расход, л/ч	8070	
Общий расход, л за 24 ч	88777		1
Подготовка воды	549
550	Глава 19
--- —  ' 	.'   ‘	..г  .	 	. -—г-'гй
19.4	Подготовка воды для мик, электроники
Основными стандартами, которые регламентируют качество воды,
применяемой в микроэлектронике, являются стаи арты Института
полупроводниковой техники и материалов (Semiconductor Equipment
and Materials Institute — SEMI) и Американского общества по испыта-
нию материалов (ASTM).
Например, документ SEMI Руководство по чистой воде для про-
изводства полупроводниковых приборов — Suggested Guidelines for Риге
Water for Semiconductor Processing, содержит данные о различных уров-
нях содержания примесей в воде (таблица 194).
Требуемое качество воды обеспечивается за счет применения
методов глубинной, микро- и ультрафильтрации, умягчения, озони-
рования, вакуумной дегазации, УФ обработки воды. Для получения
ультрачистой воды наиболее часто применяются об рати оосм оте-
ческие установки совместно с электроионитовыми установками,
пришедшими на смену ионообменным колоннам.
При проектировании систем получения воды для микро-элект-
роники следует учитывать ряд ключевых факторов, в том числе:
—	применение теплообменников, гарантирующих постоянную
температуру поступающей воды;
—	применение системы предварительной подготовки, направлен-
ной на максимальное снижение содержащихся в воде примесей
и обеспечение требований, предъявляемых установками финишной
очистки для получения ультрачистой воды;
—	использование систем хранения и распределения ультрачистой
воды, не влияющих на ее качество, и обеспечивающих защиту от
микробиологического загрязнения и попадания посторонних примесей:
~	применение технологий и методов, поддерживающих качество
воды в течение производства, хранения и распределения (УФ обору-
дование, методы озонирования, азотные ‘'подушки" в емкостях дли
хранения и др.);
~ постоянный контроль и мониторинг процесса производства,
хранения и распределения ультрачистой воды на месте по показате-
лям удельной электропроводности, общего органического углерода
и других факторов.
Современные системы получения ультрачистой воды для микро
электроники предусматривают многостадийный процесс, обеспечи-
вающий максимальное качество получаемой воды:
1)	Грубая филыпрЛцая механических частиц размера ми более
90-100 мкм. Осуществляется с помощью автоматических самопромыв-
ных фильтров, использующих в качестве фильтрующего материала
сетку из нержавеющей стали с размерами пор 90-100 мкм.
2)	Регумфо$бн»е мампературы. Применяются теплообменник»!,
обеспечивающие постоянство температуры f-оды, условия для налле-
Подготовка воды
551
Требования к воде для полупроводниковой
промышленности {SEMI)
Таблица 19.4
Контролируемый параметр	Дости- жимый уровень	Допус- тимый уровень	Уровень предуп- реждения	Крити- ческий уровень
Сухой остаток, г/л	0,1	0,3	0,3	0,5
Общий органический углерод, мг/л	0,020	0,050	0,100	0,400
Количество частиц в литре	500	1000	2500	5000
Количество микро- организмов в 100 мл	0	6	10	50
Растворимый диоксид кремния {SiО2), мкг/л	3	5	10	40
Сопротивление, МОм»см	18,3	17,9	17,5	17
Катионы, мкг/л				
-	Алюминий -	Аммоний -	Хром -	Медь -	Железо -	Марганец -	Калий -	Натрий -	Цинк	0,2	2,0	5,0	-
	0,3	0,3	0,5	-
	0,02	0,1	0,5	-
	0,002	0,1	0,5	-
	0,02	0,1	0,2	-
	0,05	0,2	1,0	-
	0,1	бд~	1,0	4,0
	0,05	0,2	1,0	5,0
	0,02	0,1	0,5	-
Анионы, мкг/л				
- Бромиды - Хлориды - Нитриты - Нитраты - Фосфаты - Сульфаты	0,1	0,1	0,5	-
	0,05	0,2	0,8	-
	0,05	0,1	0,3	-
	0,1	0,1	0,5	-
	0,2	0,2	0,3	-
	0,05	ОД	1,0	i
жащей работы установленного оборудования и стабильную произ-
водительность всей системы водоподготовки и, соответственно,
стабильное высокое качество получаемой воды.
3)	Дозирование коагулянта. Применение коагулянтов (например,
полиалюминия хлорида) необходимо для удаления как растворенно-
го в воде диоксида кремния, так и коллоидных соединений кремния,
552
Глава 19
железа и др. При высоком содержании кремния в исходной воде
необходимо отказываться 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 зави-
симости от качества исходной воды и поддерживающей засыпки, обес-
печивающей равномерное распределение воды.
5)	Угольный фильтр. Основное назначение данного этапа под-
готовки ультрачистой воды является удаление свободного хлора,
присутствующего в воде, органических соединений, влияющих на
уровень общего органического углерода.
6)	Умягчение. Служит основой предварительной подготовки, обес-
печивающей удаление из воды солей жесткости. Является критичес-
ким этапом для систем обратного осмоса, требующим минимального
содержания кальция и магния в воде.
7)	Дозирование регулятора pH. Введение щелочи (NaOH) в воду
влечет за собой увеличение водородного показателя воды. Тем самым
обеспечивается смещение равновесия
со2 ы+н2°^н2СОз^ г+нсо&клз^ гн'+со^рКдО'З?)
в правую сторону. При достижении pH значений 8,2-8,4, содержание
растворенного диоксида углерода в воде становится минимальным.
При этом гидрокарбонаты и карбонаты эффективно удаляются с по-
мощью обратного осмоса.
Альтернативой этому химическому методу декарбонизации
является термическая отдувка 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. Обеспечи-
вает высокую степень очистки воды, снижая содержание анионов
и катионов до 1 %, задерживая микроорганизмы, эндотоксины и др.
примеси. Можно использовать и одноступенчатую установку обрат-
ного осмоса. Однако при этом не обеспечивается стабильное качество
получаемого фильтрата: в процессе работы происходит загрязнение
обратноосмотических мембран, падает их селективность, растет мик-
робная 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. Основной целью является обеспечение мик-
робиологического контроля получаемого фильтрата (при использо-
Подготовка воды
553
вании длины волны 254 нм), и снижения содержания органических
веществ (при длине волны 185 нм).
10)	Электроионшповая установка. Обеспечивает получение высо-
коочищенной воды с минимальным показателем удельного соп-
ротивления 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 сопро-
тивлением 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.
Хранение и распределение воды
Хранение ультрачистой воды осуществляется в емкости, обору-
дованной 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 макси-
мального качества (менее Ra 0,4).
При монтаже оборудования используется бесшовная сварка,
обеспечивающая отсутствие шероховатостей в местах соединений.
Материалом трубопровода и запорно-регулирующей арматуры яв-
ляется поливинилиденфторид (PVDF) или натуральный полипро-
пилен (РР-п), которые обеспечивают необходимую чистоту воды.
В большинстве случаев трубопроводы изготовляются в чистых про-
изводствах 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 со-
держание 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 трудо-
емкой 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 заин-
тересовались 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 TOC — Total Organic Carbon).
Таблица 19.5
Показатели качества воды по Фармакопее США
Год введе- ния	Старые методы	Новые методы
	Показатель	Показатель
1840	Сульфаты	Проводимость
1840	Кальций	
1850	Двуокись углерода	
1890	Хлор	
1890	Аммиак	
1890	Окисляемые вещества	ООУ
1900	Тяжелые металлы	Исключен
1947	Бактерии	Число КОЕ (справочное)
1947	Общее количество твердых веществ	Исключен
1970	pH	Исключен
1983	Бактериальные эндотоксины	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 ppb (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
Рис. 19.14 Изменение ООУ в воде
после замены фильтра (фирма Anatel)
Аналогичные требо-
вания включены и в Ев-
ропейскую Фармакопею.
Прежние нормы стали
анахронизмом.
Переход на новые по-
казатели не только снижа-
ет трудоемкость проведе-
ния контроля воды. Он
позволяет выйти на каче-
ственно новый уровень:
перейти от лабораторных
методов анализа отдель-
ных проб, дающих в изве-
стной степени случайную
характеристику, к непрерывному анализу воды на линии. Благодаря
этому можно проследить динамику изменения показателей, обнару-
живать внезапные повышения загрязнения воды.
Например, после замены фильтра происходит резкое повышение
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 био-
пленок потоком воды. Биопленка формируется следующим образом:
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 Апа1еГ)
556
Глава 19
—	органические соединения, в том числе питательные вещества
прикасаются к стенке трубы и остаются на ней;
—	микроорганизмы в поисках питания закрепляются на стенке;
—	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 при аттестации (валидации) мето-
дов очистки. Например, требуется определить время промывки резер-
вуара после обработки его моюшим (дезинфицирующим) средством.
Для этого перед началом промывки к сточной трубе байпасным
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 -э радикалы ОН - (сильный окислитель) -э окис)
ление ООУ образование СО, -э диссоциация СО2 в воде, изменение
проводимости воды —> определение проводимости пересчет проводи-
мости в концентрацию ООУ
Содержание ООУ и проводимость определяются одним и тем же
прибором.
Авторы выражают искреннюю благодарность фирмам Steris
и Anate! за согласие на публикацию их материалов.
Литература к глаье 19
1.	Дисмор Д. Распределение воды для инъекций. "Технология чис-
тоты”, 2001, №2, с. 14-17.
2.	Чечин К. Валидация систем подготовки воды. "Технология чис-
тоты", 2001, №2, с. 18-20.
3.	Михайленко В. А. Опыт валидации систем водоподготовки. "Техно-
логия 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, особеннос-
тями 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:
•	ультрамелкая частица (ultrqfine particle) — это частица с размером
(эквивалентным диаметром) меньшим 0,1 мкм-,
•	макрочастица (macroparticle) — это частица с размером (экви-
валентным 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.
С-дескриптор (U-descriptor)
{/-дескриптор записывается в виде " U (X; У)" и используется для
обозначения концентрации (или предельно допустимой концентрации)
Xвсех частиц с размерами большими или равными Y(Y < 0,1 мкм).
При этом концентрация X определяется как количество частиц,
включая ультрамелкие частицы, в 1 м3 воздуха, а нижний пороговый
размер Y выражается в мкм. При определении концентрации ультра-
мелких частиц необходимо, чтобы эффективность счета частиц с раз-
мерами Y + 0,1 Y была равна 50 % + 10 %.
Пример
Обозначение "U (250000; 0,02 мкм)" означает, что концентрация
частиц размером большим или равным 0,02 мкм составляет (или
не должна превышать) 250000 частиц/м3 при счете с помощью
счетчика частиц, эффективность счета которого для частиц с разме-
рами от 0,018 мкм до 0,022 мкм попадает в интервал 40 % — 60 %.
Условие 50%-ной (+ 10%) эффективности счета для частиц
с заданным размером Y (+ 0ДИ 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 0,9 (/ и 1,11/, 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 удов-
летворяют кривые 1, 2 и 3.
Рис. 1 Зависимость эффективности счета частиц от их размера. Кри-
вые 1-3 удовлетворяют условию 50%-ной эффективности счета для
частиц заданного размера У. Счетчик, эффективность счета которого
описывается кривой 4, не может быть использован для счета ультра-
мелких 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 (D < 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 выше 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)
Л/-дескриптор записывается в виде ”М (А; В); С или "М(А; от Bt
до В2); С” и используется для обозначения концентрации (или пре-
дельно допустимой концентрации) А, определенной методом "С,
для макрочастиц с размерами большими или равными В (В > 5,0 мкм)
или находящимися интервале от В2 до В2. (5,0 мкм < Bt< В2) соот-
ветственно. Концентрация А определяется как количество частиц
в 1 м3 воздуха, а размеры В (Вр В/ выражаются в мкм. Обратим вни-
мание, что понятие размера или эквивалентного диаметра частицы
и соответственно значение величин В (Вр В) существенно зависят
от метода "С" определения концентрации, что и обуславливает необ-
ходимость 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 допус-
кает использование Л/-дескриптора для волокон, обозначаемого как
"М (А; В); С".
Пример 1
Обозначение "М (1200; 6 мкм)', времяпролетный счетчик аэро-
зольных 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 превышать) 1200 частиц/м3.
Пример 2
Обозначение "М (500; от 10 мкм до 20 мкм)', каскадный импактор
со счетом под микроскопом" означает, что концентрация макро-
частиц 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 превышать) 500 частиц/м3.
По соглашению между заказчиком и исполнителем {/-дескрип-
торы и Л/-дескрипторы могут применяться для того, чтобы задать
(но не классифицировать) уровень чистоты по аэрозольным части-
цам, в качестве самостоятельных критериев или в дополнение к мак-
симально допустимым концентрациям Ст (N; D), соответствующим
установленным классам чистоты ИСО. В последнем случае нужно
помнить о соблюдении следующих очевидных соотношений.
Для (/-дескриптора "U(Л; Y)" (У < 0,1 мкм):
X (D — Y) > X (В= 0,1 мкм).
Для Л/-дескриптора "М (А; В); С (В > 5,0 мкм):
X (D = 5,0 мкм) > A (D = В).
560
Приложение 2
Таблицы иццексов РЛ/Кпри относительной влажности 50% по ИСО 7730
Таблица J12.1
Показатель метаболизма = 46,4 Вт/м2 (0,8 мет)
Показатели одежды		Рабочая темпера- тура, °C	Относительная скорость воздуха, л/с							
do	м2 °С/Вт		<0,10	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,50	1,00
0	0	27	-2,55	- 2,55						
		28	- 1,74	- 1,76	- 2,23	- 2,62				
		29	-0,93	- 1,02	- 1,42	- 1,75				
		30	-0,14	-0,28	-0,60	-0,88				
		31	0,63	0,46	0,21	0,01				
		32	1,39	1,21	1,04	0,89				
		33	2,12	1,97	1,87	1,78				
		34		2,73	2,71	2,68				
0,25	0,039	26	- 1,92	- 1,94	-2,29	- 2,57				
		27	- 1,30	- 1,36	- 1,67	- 1,92	- 2,31	- 2,62		
		28	-0,69	-0,78	- 1,05	- 1,26	- 1.60	- 1,87	- 2,10	-2,89
		29	-0,08	-0,20	-0,42	-0,60	-0,89	- 1,12	- 1,31	- 1,<7?
		30	0,53	0,39	0,21	0,06	-0,17	- 0,36	-0,51	- 1.0-
		31	1Д2	0,99	0,84	0,73	0,55	0,41	0,29	- 0,13
		32	1,71	1,58	1,49	1,41	1,28	1,18	1,09	0,-80
		33	2,29	2,19	2,13	2,08	2,01	1,95	1,90	1,73
0,50	0,078	25	- 1,54	- 1,59	- 1,84	- 2,04	- 2,34	- 2,57		
		26	- 1,04	- 1,12	- 1,34	- 1,51	- 1,78	- 1,98	- 2,15	
		27	-0,55	-0,64	-0,83	-0,98	- 1,22	- 1,40	- 1,54	- 2,03
		28	-0,05	-0,15	-0,32	-0,45	-0,65	-0,81	-0,93	- 1,35
		29	0,45	0,34	0,20	0,09	-0,09	-0,22	-0,32	- 0,67
		30	0,94	0,83	0,72	0,63	0,49	0,38	0,29	50.01
		31	1,44	1,33	1,24	1,17	1,06	0,98	0,91	0.6'4
		32	1,92	1,83	1,76	1,71	1,64	1,58	1,54	
0,75	0,116	24	1,26	- 1,31	- 1,51	- 1,65	- 1,87	- 2,03	- 2,17	- 2,05,1
		25	-0,84	- 0,91	- 1,08	- 1,21	- 1,41	- 1,56	- 1,67	
		26	-0,42	- 0,51	-0,66	- 0,77	-0,95	- 1,08	- 1,18	- 1,52
		27	-0,01	-0,10	-0,23	-0,33	-0,49	-0,60	-0,69	- 0,98
		28	0,41	0,32	0,20	0,11	-0,02	- 0,12	-0,19	-.0245»
		29	0,83	0,73	0,63	0,56	0,45	0,37	0,30	0.09
		30	1,25	1,15	1,07	1,01	0,93	0,86	0,81	0.1-3
		31	1,66	1,57	1,51	1,47	1,40	1,35	1,31	1, •
1,00	0,155	23	- 1,06	- 1,12	- 1,28	- 1,39	- 1,56	- 1,68	- 1,78	- 2,08
		24	- 0,71	-0,77	-0,91	- 1,02	- 1,17	- 1,28	- 1,37	- 1,6-
		25	-0,35	-0,42	-0,54	-0,64	-0,78	-0,88	-0,96	- 1,2;
		26	0,01	-0,06	-0,17	-0,26	-0,38	-0,47	-0,55	-0,76
		27	0,37	0,29	0,20	0,12	0,01	-0,06	-0,13	— 6.32
		28	0,74	0,66	0,57	0,51	0,41	0,35	0,30	о и
		29	1,10	1,02	0,95	0,90	0,82	0,76	0,72	о. -
		30	1,46	1,39	1,33	1,29	1,22	1,18	1,14	45Q3
1,50	0,233	18	- 1,67	- 1,70	- 1,84	- 1,93	- 2,07	- 2,17	-2,25	-2Л9
		20	“ 1,П	- 1,16	- 1,27	- 1,36	- 1,48	- 1,57	- 1,63	- 12-4
		22	-0,55	-0,60	-0,70	- 0,77	-0,88	- 0,95	- 1,01	-Л;18
		24	0,02	-0,04	- 0,12	-0,18	-0,27	-0,33	-0,38	-6.5 2
		26	0,60	0,53	0,46	0,42	0,35	0,30	0,26	0,15
		28	1,17	1,11	1,06	1,02	0,97	0,94	0,91	ЙМ21
		30	1,76	1,70	1,67	1,64	1,61	1,58	1,57	1.51
		32	2,34	2,30	2,28	2,27	2,26	2,24	2,23	’2,'2
2,00	0,310	14	- 1,84	- 1,87	- 1,98	- 2,06	- 2,18	-2,26	- 2,32	— 2,49
		16	- 1,39	- 1,43	- 1,52	- 1,59	- 1,69	- 1,77	- 1,82	- 1;
		18	- 0,93	-0,97	- 1,06	- 1Д2	- 1,21	- 1,27	- 1,32	- 1.46
		20	- 0,46	-0,52	-0,59	-0,64	-0,72	- 0,77	-0,82	- 3,‘! »
		22	0,01	-0,05	-0,11	-0,15	-0,22	-0,27	-0,30	- 0,41
		24	0,48	0,43	0,38	0,34	0,28	0,24	0,22	,0.13
		26	0,97	0,91	0,87	0,84	0,80	0,76	0,74	6:67
		28	1,45	1,40	1,37	1,35	1,32	1,29	1,27	1,-  1
Приложение 2
561
Таблица П2.2
Показатель метаболизма = 58 Вт/м2 (1 мет)
Показатели одежды		Рабочая темпера- тура, °C	Относительная скорость воздуха, м/с							
clo	м2 °C/Вт		<0,10	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,50	1,00
0	0	26	- 1,62	- 1,62	- 1,96	-2,34				
		27	- 1,00	- 1,00	- 1,36	- 1,69				
		28	-0,39	-0,42	-0,76	- 1,05				
		29	0,21	0,13	-0,15	-0,39				
		30	0,80	0,68	0,45	0,26				
		31	1,39	1,25	1,08	0,94				
		32	1,96	1,83	1,71	1,61				
		33	2,50	2,41	2,34	2,29				
0,25	0,039	'24	- 1,52	- 1,52	- 1,80	- 2,06	- 2,47			
		25	- 1,05	- 1,05	- 1,33	- 1,57	- 1,94	-2,24	-2,48	
		26	-0,58	-0,61	-0,87	- 1,08	- 1,41	- 1,67	- 1,89	-2,66
		27	-0,12	-0,17	-0,40	-0,58	-0,87	- 1,10	- 1,29	- 1,97
		28	0,34	0,27	0,07	-0,09	-0,34	-0,53	-0,70	- 1,28
		29	0,80	0,71	0,54	0,41	0,20	0,04	-0,10	-0,58
		30	1,25	1,15	1,02	0,91	0,74	0,61	0,50	0,11
		31	1,71	1,61	1,51	1,43	1,30	1,20	1,12	0,83
0,50	0,078	23	- 1,10	- 1,10	- 1,33	- 1,51	- 1,78	- 1,99	-2,16	
		24	-0,72	-0,74	-0,95	- 1,И	- 1,36	- 1,55	- 1,70	-2,22
		25	-0,34	-0,38	-0,56	-0,71	-0,94	- 1,П	- 1,25	- 1,71
		26	0,04	-0,01	-0,18	-0,31	-0,51	-0,66	-0,79	- 1,19
		27	0,42	0,35	0,20	0,09	-0,08	-0,22	-0,33	-0,68
		28	0,80	0,72	0,59	0,49	0,34	0,23	0,14	-0,17
		29	1,17	1,08	0,98	0,90	0,77	0,68	0,60	0,34
		30	1,54	1,45	1,37	1,30	1,20	1,13	1,06	0,86
0,75	0,116	21	- 1,И	- 1,Н	- 1,30	- 1,44	- 1,66	- 1,82	- 1,95	- 2,36
		22	- 0,79	-0,81	-0,98	- 1,Н	- 1,31	- 1,46	- 1,58	- 1,95
		23	-0,47	-0,50	-0,66	-0,78	-0,96	- 1,09	- 1,20	- 1,55
		24	-0,15	-0,19	-0,33	-0,44	-0,61	-0,73	-0,83	- 1,14
		25	0,17	0,12	-0,01	-0,11	-0,26	-0,37	- 0,46	-0,74
		26	0,49	0,43	0,31	0,23	0,09	0,00	-0,08	-0,33
		27	0,81	0,74	0,64	0,56	0,45	0,36	0,29	0,08
		28	1,12	1,05	0,96	0,90	0,80	0,73	0,67	0,48
1,00	0,155	20	-0,85	-0,87	- 1,02	- 1,13	- 1,29	- 1,41	- 1,51	- 1,81
		21	-0,57	-0,60	-0,74	-0,84	-0,99	- 1Д1	- 1,19	- 1,47
		22	-0,30	-0,33	-0,46	-0,55	-0,69	-0,80	-0,88	- 1ДЗ
		23	-0,02	-0,07	-0,18	-0,27	-0,39	-0,49	-0,56	-0,79
		24	0,26	0,20	0,10	0,02	-0,09	-0,18	-0,25	-0,46
		25	0,53	0,48	0,38	0,31	0,21	0,13	0,07	-0,12
		26	0,81	0,75	0,66	0,60	0,51	0,44	0,39	0,22
		27	1,08	1,02	0,95	0,89	0,81	0,75	0,71	0,56
1,50	0,233	14	- 1,36	- 1,36	- 1,49	- 1,58	- 1,72	- 1,82	- 1,89	-2,12
		16	-0,94	-0,95	- 1,07	- 1Д5	- 1,27	- 1,36	- 1,43	- 1,63
		18	-0,52	-0,54	-0,64	-0,72	-0,82	-0,90	-0,96	- 1,14
		20	-0,09	-0,13	-0,22	-0,28	-0,37	-0,44	-0,49	-0,65
		22	0,35	0,30	0,23	0,18	0,10	0,04	0,00	-0,14
		24	0,79	0,74	0,68	0,63	0,57	0,52	0,49	0,37
		26	1,23	1,18	1,13	1,09	1,04	1,01	0,98	0,89
		28	1,67	1,62	1,58	1,56	1,52	1,49	1,47	1,40
2,00	0,310	10	- 1,38	- 1,39	- 1,49	- 1,56	- 1,67	- 1,74	- 1,80	- 1,96
		12	- 1,03	- 1,05	- 1,14	- 1,21	- 1,30	- 1,37	- 1,42	- 1,57
		14	-0,68	- 0,70	-0,79	-0,85	-0,93	-0,99	- 1,04	- 1,17
		16	-0,32	-0,35	-0,43	-0,48	-0,56	-0,61	-0,65	-0,77
		18	0,03	-0,00	- 0,07	-0,11	-0,18	- 0,23	-0,26	-0,37
		20	0,40	0,36	0,30	0,26	0,20	0,16	0,13	0,04
		22	0,76	0,72	0,67	0,64	0,59	0,55	0,53	0,45
		24	1,13	1,09	1,05	1,02	0,98	0,95	0,93	0,87
562
Приложение 2
Таблица П2.3
Показатель метаболизма = 69,6 Вт/м2 (1,2 мет)
Показатели		Рабочая		Относительная скорость воздуха,						
одежды		темпера-				м/с				
clo	м2 °С/Вт	тура, °C	<0,10	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,50	1.0U,
0	0	25	- 1,33	- 1,33	- 1,59	- 1,92				
		26	- 0,83	-0,83	- 1,П	- 1,40				
		27	-0,33	-0,33	-0,63	-0,88				
		28	0,15	0,12	-0,14	- 0,36				
		29	0,63	0,56	0,35	0,17				
		30	1,10	1,01	0,84	0,69				
		31	1,57	1,47	1,34	1,24				
		32	2,03	1,93	1,85	1,78				
0,25	0,039	23	- 1,18	- 1,18	- 1,39	- 1,61	- 1,97	-2,25		
		24	- 0,79	-0,79	- 1,02	- 1,22	- 1,54	- 1,80	-2,01	
		25	-0,42	-0,42	-0,64	-0,83	- 1,П	- 1,34	- 1,54	- 2<21
		26	-0,04	-0,07	-0,27	-0,43	-0,68	-0,89	- 1,06	— 1,6^ I
		27	0,33	0,29	0,11	-0,03	-0,25	-0,43	-0,58	- 1.09 1
		28	0,71	0,64	0,49	0,37	0,18	0,03	-0,10	-5.0.54,
		29	1,07	0,99	0,87	0,77	0,61	0,49	0,39	0:0 :
		30	1,43	1,35	1,25	1,17	1,05	0,95	0,87	0,5;
0,50	0,078	18	- 2,01	- 2,01	-2,17	-2,38	-2,70			
		20	- 1,41	- 1,41	- 1,58	- 1,76	- 2,04	- 2,25	- 2,42	
		22	-0,79	- 0,79	-0,97	-1,13	- 1,36	- 1,54	- 1,69	- 2.Г
		24	-0,17	-0,20	-0,36	-0,48	-0,68	-0,83	-0,95	-1.3е
		26	0,44	0,39	0,26	0,16	-0,01	-0,11	-0,21	-0.52
		28	1,05	0,98	0,88	0,81	0,70	0,61	0,54	-(:.31
		30	1,64	1,57	1,51	1,46	1,39	1,33	1,29	1,14
		32	2,25	2,20	2,17	2,15	2,11	2,09	2,07	1,99
0,75	0,116	16	- 1,77	- 1,77	- 1,91	- 2,07	- 2,31	-2,49		
		18	- 1,27	- 1,27	- 1,42	- 1,56	- 1,77	- 1,93	-2,05	- 2.45
		20	-0,77	-0,77	-0,92	- 1,04	- 1,23	- 1,36	- 1,47	- .8?
		22	-0,25	-0,27	-0,40	-0,51	-0,66	-0,78	-0,87	-- .г
		24	0,27	0,23	0,12	0,03	-0,10	-0,19	-0,27	-0,51
		26	0,78	0,73	0,64	0,57	0,47	0,40	0,34	0.14
		28	1,29	1,23	1,17	1,12	1,04	0,99	0,94	о.хо
		30	1,80	1,74	1,70	1,67	1,62	1,58	1,55	1,40
1,00	0,155	16	- 1,18	- 1,18	- 1,31	- 1,43	- 1,59	- 1,72	- 1,82	- 2<| '
		18	-0,75	- 0,75	-0,88	-0,98	- 1ДЗ	- 1,24	- 1,33	1X5
		20	-0,32	-0,33	-0,45	-0,54	-0,67	-0,76	-0,83	- 1.07
		22	0,13	0,10	0,00	-0,07	-0,18	-0,26	-0,32	- 0:5'-
		24	0,58	0,54	0,46	0,40	0,31	0,24	0,19	0,02
		26	1,03	0,98	0,91	0,86	0,79	0,74	0,70	0.58
		28	1,47	1,42	1,37	1,34	1,28	1,24	1,21	1,12
		30	1,91	1,86	1,83	1,81	1,78	1,75	1,73	1.67
1,50	0,233	12	- 1,09	- 1,09	- 1,19	- 1,27	- 1,39	- 1,48	- 1,55	-1.7'
		14	-0,75	-0,75	-0,85	-0,93	- 1,03	- 1,П	- 1,17	- 1,35
		16	-0,41	-0,42	-0,51	-0,58	-0,67	-0,74	-0,79	- 0:96
		18	-0,06	-0,09	-0,17	-0,22	-0,31	-0,37	-0,42	— о,56
		20	0,28	0,25	0,18	0,13	0,05	0,00	-0,04	- o,Jfe.
		22	0,63	0,60	0,54	0,50	0,44	0,39	0,36	0.25’
		24	0,99	0,95	0,91	0,87	0,82	0,78	0,76	0,67
		26	1,35	1,31	1,27	1,24	1,20	1,18	1,15	1,08
2,00	0,310	10	-0,77	-0,78	-0,86	-0,92	- 1,01	- 1,06	- 1,И	- 1,24
		12	-0,49	-0,51	-0,58	-0,63	-0,71	-0,76	-0,80	- 6,92
		14	-0,21	-0,23	-0,29	-0,34	-0,41	-0,46	-0,49	-.0.60
		16	0,08	0,06	-0,00	-0,04	-0,10	-0,15	- 0,18	-0.27
		18	0,37	0,34	0,29	0,26	0,20	0,17	0,14	0.05
		20	0,67	0,63	0,59	0,56	0,52	0,48	0,46	0,39
		22	0,97	0,93	0,89	0,87	0,83	0,80	0,78	0,72
		24	1,27	1,23	1,20	1,18	1,15	1,13	1,11	1:06
Приложение 2
563
Таблица П2.4
Показатель метаболизма = 92,8 Вт/м2 (1,6 мет)
Показатели одежды		Рабочая темпера- тура, С	Относительная скорость воздуха, м/с							
do	м2 °С/Вт		<0,10	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,50	1,00
0	0	23	- 1,12	- 1,12	- 1,29	- 1,57				
		24	-0,74	-0,74	-0,93	- 1,18				
		25	-0,36	-0,36	-0,57	-0,79				
		26	0,01	0,01	-0,20	- 0,40				
		27	0,38	0,37	0,17	0,00				
		28	0,75	0,70	0,53	0,39				
		29	1,11	1,04	0,90	0,79				
		30	1,46	1,38	1,27	1,19				
0,25	0,039	16	-2,29	-2,29	-2,36	-2,62				
		18	- 1,72	- 1,72	- 1,83	-2,06	-2,42			
		20	- 1,15	- 1,15	- 1,29	- 1,49	- 1,80	- 2,05	-2,26	
		22	-0,58	-0,58	-0,73	-0,90	- 1,17	- 1,38	- 1,55	- 2,17
		24	- 0,01	-0,01	-0,17	-0,31	-0,53	-0,70	-0,84	- 1,35
		26	0,56	0,53	0,39	0,29	0,12	-0,02	-0,13	-0,51
		28	1,12	1,06	0,96	0,89	0,77	0,67	0,59	0,33
		30	1,66	1,60	1,54	1,49	1,42	1,36	1,31	1,14
0,50	0,078	14	- 1,85	- 1,85	- 1,94	-2,12	- 2,40			
		16	- 1,40	- 1,40	- 1,50	- 1,67	- 1,92	- 2,11	-2,26	
		18	-0,95	-0,95	- 1,07	- 1,21	- 1,43	- 1,59	- 1,73	- 2,18
		20	-0,49	-0,49	-0,62	-0,75	-0,94	- 1,08	- 1,20	- 1,59
		22	-0,03	-0,03	-0,16	-0,27	-0,43	-0,55	-0,65	-0,98
		24	0,43	0,41	0,30	0,21	0,08	-0,02	-0,10	-0,37
		26	0,89	0,85	0,76	0,70	0,60	0,52	0,46	0,25
		28	1,34	1,29	1,23	1,18	1,11	1,06	1.01	0,86
0,75	0,116	14	- 1,16	- 1,16	- 1,26	- 1,38	- 1,57	- 1,71	- 1,82	-2,17
		16	-0,79	-0,79	-0,89	- 1,00	- 1,17	- 1,29	- 1,39	- 1,70
		18	- 1,41	-0,41	-0,52	-0,62	-0,76	-0,87	-0,96	- 1,23
		20	-0,04	-0,04	-0,15	-0,23	-0,36	-0,45	-0,52	-0,76
		22	0,35	0,33	0,24	0,17	0,07	-0,01	-0,07	-0,27
		24	0,74	0,71	0,63	0,58	0,49	0,43	0,38	0,21
		26	1,12	1,08	1,03	0,98	0,92	0,87	0,83	0,70
		28	1,51	1,46	1,42	1,39	1,34	1,31	1,28	1,19
1,00	0,155	12	- 1,01	- 1,01	- 1,10	- 1,19	- 1,34	- 1,45	- 1,53	- 1,79
		14	-0,68	-0,68	-0,78	-0,87	- 1,00	- 1,09	- 1,17	- 1,40
		16	-0,36	-0,36	-0,46	-0,53	-0,65	-0,74	-0,80	- 1,01
		18	- 0,04	-0,04	-0,13	-0,20	-0,30	-0,38	-0,44	-0,62
		20	0,28	0,27	0,19	0,13	0,04	-0,02	-0,07	-0,21
		22	0,62	0,59	0,53	0,48	0,41	0,35	0,31	0,17
		24	0,96	0,92	0,87	0,83	0,77	0,73	0,69	0,58
		26	1,29	1,25	1,21	1,18	1,14	1,10	1,07	0,99
1,50	0,233	10	-0,57	-0,57	-0,65	-0,71	-0,80	-0,86	-0,92	- 1,07
		12	-0,32	-0,32	-0,39	-0,45	-0,53	-0,59	-0,64	-0,78
		14	-0,06	-0,07	-0,14	-0,19	-0,26	-0,31	-0,36	-0,48
		16	0,19	0,18	0,12	0,07	0,01	-0,04	-0,07	-0,19
		18	0,45	0,43	0,38	0,34	0,28	0,24	0,21	0,11
		20	0,71	0,68	0,64	0,60	0,55	0,52	0,49	0,41
		22	0,97	0,95	0,91	0,88	0,84	0,81	0,79	0,72
2,00	0,310	10	-0,08	-0,08	-0,14	-0,18	-0,24	-0,29	-0,32	-0,41
		12	0,14	0,12	0,07	0,03	-0,02	-0,06	-0,09	-0,17
		14	0,35	0,33	0,29	0,25	0,20	0,17	0,14	0,07
		16	0,57	0,54	0,50	0,47	0,43	0,40	0,38	0,31
		18	0,78	0,76	0,73	0,70	0,66	0,63	0,61	0,56
		20	1,00	0,98	0,95	0,93	0,89	0,87	0,85	0,80
		22	1,23	1,20	1,18	1,16	1,13	1,11	1,10	1,06
564
Приложение 2
Таблица П2.5
Показатель метаболизма =116 Вт/м2 (2,0 мет)
Показатели одежды		Рабочая темпера- тура, °C	Относительная скорость воздуха, jw/c							
clo	jh2 °С/Вт		<0,10	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,50	1,00
0	0	18		— 2,00	- 2,02	-2,35				
		20		- 1,35	- 1,43	- 1,72				
		22		-0,69	-0,82	- 1,06				
		24		-0,04	-0,21	-0,41				
		26		0,59	0,41	0,26				
		28		1,16	1,03	0,93				
		30		1,73	1,66	1,60				
		32		2,33	2,32	2,31				
0,25	0,039	16-		- 1,41	- 1,48	- 1,69	-2,02	- 2,29	-2,51	
		18		-0,93	- 1,03	- 1,21	- 1,50	- 1,74	- 1,93	-2,61
		20		-0,45	-0,57	-0,73	- 0,98	- 1,18	- 1,35	- 1,93
		22		0,04	-0,09	-0,23	-0,44	-0,61	-0,75	- 1,24
		24		0,52	0,38	0,28	0,10	-0,03	-0,14	-0,54
		26		0,97	0,86	0,78	0,65	0,55	0,46	0,18
		28		1,42	1,35	1,29	1,20	1,13	1,07	0,90
		30		1,88	1,84	1,81	1,76	1,72	1,68	1,57
0,50	0,078	14		- 1,08	- 1,16	- 1,31	- 1,53	- 1,71	- 1,85	-2,32
		16		-0,69	-0,79	-0,92	- 1,12	- 1,27	- 1,40	- 1,82
		18		-0,31	-0,41	- 0,53	- 0,70	-0,84	-0,95	- 1,31
		20		-0,07	-0,04	- 0,14	-0,29	-0,40	-0,50	-0,81
		22		0,46	0,35	0,27	0,15	0,05	-0,03	-0,29
		24		0,83	0,75	0,68	0,58	0,50	0,44	0,23
		26		1,21	1,15	1,10	1,02	0,96	0,91	0,75
		28		1,59	1,55	1,51	1,46	1,42	1,38	1,27
0,75	0,116	10		- 1,16	- 1,23	- 1,35	- 1,54	- 1,67	- 1,78	-2,14
		12		-0,84	-0,92	- 1,03	- 1,20	- 1,32	- 1,42	- 1,74
		14		-0,52	- 0,60	-0,70	-0,85	-0,97	- 1,06	- 1,34
		16		- 0,20	-0,29	-0,38	-0,51	- 0,61	-0,69	— b,95
		18		0,12	0,03	-0,05	-0,17	-0,26	-0,32	-0,55
		20		0,43	0,34	0,28	0,18	0,10	0,04	-0,15
		22		0,75	0,68	0,62	0,54	0,48	0,43	0,27
		24		1,07	1,01	0,97	0,90	0,85	0,81	0,68
1,00	0,155	10		-0,68	-0,75	-0,84	- 0,97	- 1,07	- 1,15	- 1,38
		12		-0,41	-0,48	- 0,56	- 0,68	- 0,77	-0,84	- 1,05
		14		-0,13	-0,21	-0,28	-0,39	-0,47	-0,53	-0,72
		16		0,14	0,06	0,00	-0,10	-0,16	-0,22	-0,39
		18		0,41	0,34	0,28	0,20	0,14	0,09	-0,04
		20		0,68	0,61	0,57	0,50	0,44	0,40	0,28
		22		0,96	0,91	0,87	0,81	0,76	0,73	0,62
1,50	0,233	10		-0,04	-0,11	-0,16	-0,24	-0,29	-0,33	-0,46
		14		0,39	0,33	0,29	0,23	0,18	0,15	0,04
		18		0,82	0,78	0,75	0,70	0,66	0,64	0,56
		22		1,27	1,24	1,22	1,18	1,16	1,14	1,08
2,00	0,310	10		0,34	0,30	0,26	0,21	0,18	0,15	0,07
		14		0,70	0,66	0,64	0,57	0,57	0,55	0,49
		18		1,07	1,04	1,02	0,99	0,97	0,95	0,90
		22		1,45	1,42	1,42	1,39	1,38	1,37	1,33
Приложение 2
565
Таблица П2.6
Показатель метаболизма = 174 Вт/м2 (3,0 мет)
Показатели одежды		Рабочая темпера-	Относительная скорость воздуха, м/с							
clo	м2 °С/Вт	тура, С	<0,10	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,50	1,00
0	0	14 16 18 20 22 24 26 28				- 1,92 - 1,36 -0,80 -0,24 0,34 0,93 1,52 2,12	-2,49 - 1,87 - 1,24 -0,61 0,04 0,70 1,36 2,02			
0,25	0,039	12 14 16 18 20 22 24 26				- 1,19 -0,77 -0,35 0,08 0,51 0,96 1,41 1,87	- 1,53 - 1,07 -0,61 -0,15 0,32 0,80 1,29 1,78	- 1,80 - 1,31 -0,82 -0,33 0,17 0,68 1,19 1,71	-2,02 - 1,51 - 1,00 -0,48 0,04 0,57 1,11 1,65	-2,21 - 1,61 - 1,01 -0,41 0,24 0,87 1,45
0,50	0,078	10 12 14 16 18 20 22 24				-0,78 -0,43 -0,09 0,26 0,61 0,96 1,33 1,70	- 1,00 -0,64 -0,27 0,10 0,47 0,85 1,24 1,63	- 1,18 - 0,79 - 0,41 -0,02 0,37 0,76 1,16 1,57	- 1,32 -0,92 -0,52 -0,12 0,28 0,68 1,10 1,53	- 1,79 - 1,34 -0,90 -0,45 0,00 0,45 0,91 1,38
0,75	0,116	10 12 14 16 18 20				-0,19 0,10 0,39 0,69 0,98 1,28	-0,34 -0,03 0,27 0,58 0,89 1,20	-0,45 -0,14 0,18 0,50 0,82 1,14	-0,54 -0,22 0,11 0,44 0,77 1,10	-0,83 -0,48 -0,12 0,24 0,59 0,95
1,00	0,155	10 14 18 22				0,22 0,73 1,24 1,77	0,12 0,64 1,18 1,73	0,04 0,58 1,13 1,69	-0,02 0,53 1,09 1,67	-0,22 0,38 0,97 1,59
1,50	0,233	10 14 18				0,76 1,17 1,58	0,70 1,12 1,54	0,66 1,09 1,52	0,62 1,06 1,50	0,52 0,98 1,44
2,00	0,310	10 14 18				1,14 1,48 1,84	1,10 1,45 1,81	1,07 1,43 1,80	1,05 1,41 1,79	0,99 1,36 1,75
566
Приложение 3
Соответствие единиц измерения в метрической (СИ)
и английской системах. Кратные и дольные единицы
Единицы длины
	см	м	КМ	дюйм	фут	миля
см	1	0,01	1 хЮ5	0,3937	0,03281	6,21х106
м	100	1	0,001	39,37	3,281	6,21 хЮ4
км	1 хЮ5	1000	1	3,94 хЮ4	3281	0,6214
дюйм	2,540	0,02540	2,54 хЮ'5	1	0,08333	1,58x10’
футп	30,48	0,3048	3,05 хЮ4	12	1	1,89 х!0л
миля	1,61 хЮ5	1609	1,609	6,34 хЮ4	5280	1
1 дюйм (1")	= 2,54 см
1 фут (Г) = 12" = 30,48 см
1 ярд = 3 фут = 0,9144 м
1 миля	= 1609,34 м
1 Ангстрем (1 А) = 1010 м
1 морская миля = 1852,0 м
(международная)
1 морская миля (англ.) = 1853,18 м
Единицы площади
	см1 2	м2	км2	дюйм2	фут2	миля2
см2	1	0,0001	1 хЮ10	0,1550	0,00108	3,86 хЮ11
м2	1 хЮ4	1	1 хЮ45	1550	10,76	3,86x107
км2	1 х10'°	1 хЮ6	1	1,55 хЮ’	1,08 хЮ7	0,3861
дюйм2	6,452	6,45 хЮ4	6,45 хЮ10	1	0,00694	2,49 x10 ю
фут2	929,0	0,09290	9,29 х 10 х	144	1	3,59 хЮ’8
миля2	2,59 x10ю	2,59 хЮ6	2,590	4,01 хЮ’	2,79 хЮ7	1
Единицы объема
	см3	л	м3	дюйм3	фут3	галлон
см3	1	0,001	1 хЮ6	0,06102	3,53 х10‘5	2,64 хЮ4
Л	1000	1	0,001	61,02	0,03532	0,2642
Mj	1 хЮ6	1000	Т”	6,10 хЮ4	35,31	264,2
дюйм3	16,39	0,01639	1,64 хЮ'5	1	5,79 хЮ4	0,00433
фут3	2,83 хЮ4	28,32	0,02832	1728	1	7,481
галлон	3785	3,785	0,00379	231,0	0,1337	1
1 галлон, жид к. (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
Единицы расхода газа (жидкости), объем/время
	л/с	гаи/мин	фут3/с	фут3/мин
л/с	1	15,85	0,03532	2,119
гал/мин	0,06309	1	0,00223	0,1337
фут'/с	28,32	448,8	1	60
фут3/мин	0,4719	7,481	0,01667	1
Единицы массы
1 фунт = 453,6 г
1 гран = 0,0648 г
1 драхма = \,Т12 г
1 унция = 16 драхм = 28,35 г
Единицы давления
1 физическая (нормальная) атмосфера, 1 атм = 101325 Па = 760 мм
ртутного (рт.) столба = 10332 мм вод. ст. = 1,0332 ат
1 техническая атмосфера, 1 ат = 1 кгс/см2 = 98066,5 Па = 736,56 мм
рт. ст. = 104лш вод. ст.
Множители и приставки для образования
десятичных кратных и дольных единиц и их наименования
Множи- тель	При- ставка	Обозначение приставки		Множи- тель	Приставка	Обозначение приставки	
1018	Экса	Е	Э	ю-1	Деци	D	д
1015	Пета	Р	П	10-2	Санти	С	с
1012	Тера	Т	т	10-3	Милли	М	м
"Ло5	Гига	G	Г	io-6	Микро	ц	мк
106	Мега	М	м	10-9	Нано	п	н
103	Кило	к	к	ю-12	Пико	Р	п
102	Гекто	h	г	1015	Фемто	f	ф
101	Дека	da	да	Ю-18	Ammo	а	а
Примеры:
Одна гигабита: 1 Гбит = Ю9 бит
Один нанометр: 1 нм = 10 9 м
Один гектопаскаль: 1 ГПа = 100 Па
Обозначения концентраций примесей
1 ppm = 1 part per million = 1 часть на миллион — 106 (концентрация
примеси, при которой, например, на 1 млн. молекул вещества при-
ходится 1 молекула примеси);
1 ppb = 1 part per billion = 1 часть на миллиард (биллион) — 109;
1 ppt = 1 part per trillion = 1 часть на триллион — 1012.
568
Приложение 3
Единицы температуры
Перевод шкалы Цельсия (С) в шкалу Кельвина (К):
°К=°С + 273,16
Перевод шкалы Фаренгейта (F) в шкалу Цельсия (С):
°С= (°F—32)/1,8
°C	°F	°C	°F	•с	°F
-100	-148	34	93,2	78	172,4
-90	-130	35	95,0	79	174,2
-80	-112-	36	96,8	80	176,0
-70	-94	37	98,6	81	177,8
-60	-76	38	100,4	82	179,6
-50	-58	39	102,2	83	181,4
-40	-40	40	104,0	84	183,2
-30	-22	41	105,8	85	185,0
-20	-4	42	107,6	86	186,8
-10	14	43	109,4	87	188,6
0	32	44	111,2	88	190,4
1	33,8	45	113,0	89	192,2
2	35,6	46	114,8	90	194,0
3	37,4	47	116,6	91	195,8
4	39,2	48	118,4	92	197,6
5	41,0	49	120,2	93	199,4
6	42,8	50	122,0	94	201,2
7	44,6	51	123,8	95	203,0
8	46,4	52	125,6	96	204,8
9	48,2	53	127,4	97	206,6
10	50,0	54	129,2	98	208,4
11	51,8	55	131,0	99	210,2
12	53,6	56	132,8	100	212
13	55,4	57	134,6	ПО	230
14	57,2	58	136,4	120	248
15	59,0	59	138,2	130	266
16	60,8	60	140,0	140	284	"
17	62,6	61	141,8	150	302
18	64,4	62	143,6	160	320
19	66,2	63	145,4	170	338
20	68,0	64	147,2	180	356
21	69,8	65	149,0	190	374
22	71,6	66	150,8	200	392
23	73,4	67	152,6	210	410
24	75,2	68	154,4	220	428
25	77,0	69	156,2	230	446
26	78,8	70	158,0	240	464
27	80,6	71	159,8	250	482
28	82,4	72	161,6	260	500
29	84,2	73	163,4	270	518
30	86,0	74	165,2	280	536
31	87,8	75	167,0	290	554
32	89,6	76	168,8	300	572
33	91,4	77	170,6	310	590
569
Приложение 4
Предметный указатель
А
Автономные устройства очистки
воздуха, 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 помещения,
240, 242, 243;
—	оснащенного чистого помещения,
240, 243;
—	эксплуатируемого чистого
помещения, 240, 244;
—	повторная, 244
Аэрозольная частица, 15, 22, 23
Аэрозоли, 320-325, 339
Б
Баланс 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 шлюз, 85, 87
Время восстановления, 66, 193, 303
Г
Генератор аэрозолей, 293, 295, 296
д
Дарси закон, 338
Двери, 93
Дилютор (разбавитель), 293, 295
Дистилляция, 539-544
Доступ и охрана, 87, 88, 166
3
Защитные (липкие) покрытия, 96, 97
И
Изолирующая технология:
—	общие принципы, 67, 148-163;
—	микроэлектроника, 438;
—	лекарственные средства, 55, 148-163;
—	пищевые продукты, 45;
—	/ОДР-система, 433, 439-442;
—	ЛТЮТ-система, 433, 438-442
Изокинетичность, 465
Изолятор, 45, 148-163
Импинжер, 461
Импактор, 461-463
Индекс РМУ, 201, 202, приложение 1
Инфекции внутрибольничные, 30
Ионизация воздуха, 104
Источники микрозагрязнений,
19-20, 323-325
К
Калибровка счетчиков частиц, 318, 341
Классификация чистых помещений, 17
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
Навъе-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,
•	выдувание-наполнение-
герметизация, 55
Правила GMP (FDA) США , 58, 59
Прачечная, 375
Приборостроение, 28
Проектирование, 65, 165-206
Протокол чистоты, 66, 214-217
Р
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
С
Седиментация, 53, 464
Система анализа риска в критических
контрольных точках — САРК
(НАССР), 41, 261, 268, 357
Система вентиляции и кондициони-
рования, 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-
—	воспроизводимость счета, 309;
—	достоверность счета, 309;
-	отношение сигнал/шум, 308;
—	ршибка совпадения, 310;
—	разрешающая способность,
ЗД5-307;
—	точность счета, 309;
—	чувствительность, 307;
—	эффективность счета, 307, 308
Счетчики ядер конденсации, 316, 341
Сыры, производство, 42
т
ТемРеРатУРа воздуха,
202, 203, 302, 446
ТегцЮвое сопротивление одежды,
199, 200, приложение 1
Тегцювой комфорт, 198
Технологические среды:
—	разы, 445, 446;
—	ткид кости, 444, 445;
—	pap чистый, 443
Технология монтажа, 210-217
Трубопроводы, 97
У
Уборка чистых помещений, 376-383
Уровень предупреждения, 280
Ф
ферментация, 478
Фидьтры очистки воздуха, 106-127:
—	рыбор фильтров, 125;
—	фильтры грубой очистки, 113-115;
—	фильтры тонкой очистки, 113-115;
—	(-1ЕРА фильтры, 42, 65, 108-126;
—	ULPA фильтры, 65,108, 116;
—	предварительной очистки (пред-
фильтры) — см. фильтры грубой
А тонкой очистки;
—	финишные фильтры — см. НЕРА
fl ULPA фильтры, 141;
—	размер наиболее проникающих
частиц — точка MPPS, 111-114,
117-119, 290;
—	контроль целостности фильтров,
116-124, 290-301;
—	контрольные аэрозоли, 115, 116,
124, 291;
—	сопротивление фильтров, 301, 338;
—	эффективность фильтров
(интегральная, локальная),
114, 115, 293-301
Фильтровентиляционный модуль
(фильтр-вентилятор), 89, 183
фотометр, 292, 340
572
Приложение 4
X
Хлебопекарная промышленность, 43
ч
Частица, 15, 106, 305-311, 323
Частотное управление, 205
Чистое помещение, 15 и др.
ш
Штаммы больничные, 30
Шум, 203
э
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" Госстан-
дарта России, 522
Campden & Charlewood Research Association — Исследовательская ассоциация Campden
& Charlewood (продукты питания), Великобритания, 46
CEN — Comite Europeen de Normalisation — Европейский комитет по стандартизации,
49, 117, 520
СИЛ — Canadian Food Inspection Agency — Инспекция по продуктам питания Канады, 262
DIN — Deutsches Institut fiir Normung — Немецкий институт стандартизации, 36
FDA — Food and Drug Administration — Управление по 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
1СИ — 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 использо-
вания человеком, 48
IEST — Institute of Environment Sciences and Technology (прежнее название — IES) —
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 фарма-
цевтических инспекций (прежнее название — PIC), 48, 247, 259
VDI — Verein Deutscher Ingenieure — Союз немецких инженеров, Германия, 188, 190,
191, 516, 519
573
CONTENTS
Introduction
1 What is a cleanroom	15
1.1 General	15
1.2 Classification of cleanrooms 17 1.3 Sources of microcon-	
lamination	19
1.4 Application of cleanrooms	24
1.5 Microelectronics	25
1.6 Space industry	26
1.7 Devices and optics	28
1.8 Machinary (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
2 Principles of contamination	
control	65
2.1	General principles 2.2	Cleanroom zone	65
segregation concepts	67
2.3 Airflows	68
2.4 Air exchange rate	80
2.5 Pressure difference	81
2.6 Layout and design	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	106
3.1 Airborne particles 3.2 Controlling airborne	106
contamination 3.3 Air filtration with	107
fiber filters 3.4 Particle segregation	107
mechanisms 3.5 Air filter classification according to EN 779,	110
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 tradi- tional 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 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6	Priorities in cleanroom design	128 Towards the optimum in cost-efficiency	128 Room air recirculating units	129 Integrated air handling systems for cleanrooms with turbulent airflow	131 Integrated air handling systems for cleanrooms with unidirectional airflow 133 Risk assessment for air handling systems	138	
4.7 4.8 4.9 4.10 4.11	Dominating the risks Design of environmental control systems Air handling units for clean room systems Reducing energy consumption still further Designing with the customer in mind	139 140 142 145 146
Literature for Chapter 4		146
5 Isolator technology
for aseptic processing:
A quantum leap
in sterility assurance	148
5.1 Isolators in the limelight 148
5.2 Sterility assurance —
goals and realities	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	165
6.1 Features of clean	
room design	165
6.2 Concept of design	167
6.3 Cleanroom layout	172
6.4 HVAC systems	178
6.4.1 Purpose	178
6.4.2 Structure	180
6.4.3 Balance of air volumes	184
6.4.4 Calculation of inlet air:	187
— outdoor air	187
— providing cleanliness	187
• using recommen-	
dations and standards	188
• calculation of air	
exchange rate	192
• simplified method	194
— microbiological	
cleanliness	195
— withdrawal of heat	
and moisture	196
— compensation	
of exhausts	196
— compensation	
of leakages	196
6.4.5 Premises of general	
application	197
6.5 Thermal comfort	198
6.6 Parameters of cleanroom	
environment	202
6.7 Automatic control	205
6.8 Cleanroom construction	207
Literature for Chapter 6	217
7 Materials for cleanrooms	219
7.1 General requirements	219
7.2 Walls	220
7.3 Ceilings	227
7.4 Floors	229
7.5 Installation of floors	235
8 Qualification of cleanrooms	239
8.1 Stages of qualification 8.2 Program of cleanroom	239
testing	247
8.3 Passport of cleanroom 8.4 Testing of cleanroom	254
parameters 8.5 Qualification — from	255
quantity to quality 8.6 Strategy	258
of qualification	258
Literature for Chapter 8	262
9 Testing of cleanroom 9.1 Methods of testing	264
of cleanrooms 9.2 Airborne particulate count for determining	264
cleanliness class 9.3 Estimating of cleanliness class with method of coefficients	265
of redundancy 9.4 Sequential sampling	275
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 9.13 Airborne particles	303
counters	304
Literature for Chapter 9	318
10 Air dynamic systems 10.1 Basic properties	320
of aerosols 10.2 Classification of aerosols and methods	320
of generation	321
10.3 Atmosphere aerosols 10.4 Form, sizes and concentration	323
of airborne particles 10.5 Filtration (protection	325
methods) 10.6 Determining of aerosol	329
properties	339
Literature for Chapter 10	342
Contents
575
11 Air movements and the		16 Biocontamination control	448
dispersion of contaminants	343	16.1 General	448
11.1 Wakes and Vortex streets	343	16.2 Purpose of biocontamina-	
11.2 Factual situations		tion control in cleanrooms 451	
in Clean Zones	346	16.3 Disinfection	
11.3 Factual situations in		of cleanrooms	451
Cleanrooms	351	16.4 Air biocontamination	
Literature for Chapter 11	354	tests	458
		16.5 Devices for tests of	
12 Operation	356	air biocontamination	460
12.1 General	356	16.6 Biocontamination	
12.2 Requirement		of surfaces	467
for personnel	357	Literature for Chapter 16	470
12.3 Training	364		
12.4 Cleanroom garments	368	17 Cleanliness in biotechnology	472
12.5 Cleanroom cleaning	376	17.1 Subject of biotechnology	472
12.6 Operation of equipment	383	17.2 Stages of biotechnological	
12.7 Safety	384	manufacture	475
Literature for Chapter 12	385	17.3 Bioreactor	487
		17.4 Safety in biotechnology	496
13 Cleanroom disciplines and		Literature for Chapter 17	512
entry procedures for personnel	386		
13.1 Introduction	386	18 Cleanroom standards	514
13.2 Personnel	387	18.1 First cleanroom standards	514
13.3 Entry changing procedures 388		18.2 Standards of Societies	
13.4 Changing procedures	390	of engineers	516
13.5 Exit changing procedures	396	18.3 Types of standards	520
13.6 Maintenance and service		18.4 ISO cleanrooms standards	523
personnel	397		
13.7 Cleanroom disciplines	398	19 Water treatment	524
		19.1 Water for pharma-	
14 People as a contamination		ceutical use	524
source. Modern clean room		19.2 Purified water	525
clothing systems	403	19.3 Water for injections	539
14.1 Introduction	403	19.4 Water for	
14.2 Garments and air		microelectronics	550
cleanliness	404	19.5 Test of total organic	
14.3 Studies of different		carbon	554
types of cleanroom		Literature for Chapter 19	556
clothing systems	406	Annex 1 Determining of ultrafine	
14.4 Conclusions	428	particles and macroparticles	
Literature for Chapter 14	428	concentration	557
15 Cleanrooms for		Annex 2 Tables for PMV	560
microelectronics	430	indexes for relative humidity 50%	
15.1 Development of		Annex 3 Compliance of metric	
microelectronic industry	430	and English units	566
15.2 Chips manufacture 15.3 Chips defects	432 436	Annex 4 Index	569
15.4 Cleanrooms and clean		Organization which are involved	572
zones for microelectronics 437		in cleanroom technology	
15.5 Cleanliness of media	443	Contents (English)	573
Literature for Chapter 15	447	Sponsors	576
СПОНСОРЫ ИЗДАНИЯ КНИГИ:
ООО "НПК ИНВАР" (генеральный спонсор) — проектирование про-
изводств, монтаж и аттестация чистых помещений для различных
отраслей по стандартам ИСО и Правилам GMP, сдача объектов "под
ключ”, поставка приборов, оборудования и материалов (счет-
чики частиц, анализаторы общего органического углерода, липкие
коврики, покрытия для полов, ламинарные зоны, ограждающие кон-
струкции, одежда, мебель и пр.), обучение персонала. В составе фир-
мы — 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, ассоциированную паротитно-коревую вакцины, эрит-
ропоэтин человека рекомбинантный и другие препараты.
Директор В. М. Колышкин
Адрес: 115088, г. Москва, 1-я Дубровская ул., 15
Тел:(095) 274-5580 Факс: 274-5512
Е-таП: mpbp@bio.ru; www.bio.ru
ООО "НПП "Фолтер" — разработка, испытания, производство и пос-
тавка 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
Е-таП: folter@cityline.ru, folter@folter.ru; www.folter.ru
Представительства'.
Санкт-Петербург: (812) 320-5334; 320-5309
Нижннй-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
E-mail: info@mediana-filter.ru; www.mediana-filter.ru
ЧИСТЫЕ
ПОМЕЩЕНИЯ
Иод 7адте* А. Е, Фе^тгпг-
= 4С5ШХСМ «