Чистые комнаты: история и современность

Мария Кирюшина, специалист пресс-службы ОЭЗ «Технополис «Москва».

Чистые комнаты - специальное помещение, в воздухе которого поддерживается заданный размер и количество на кубический метр частиц - пыли, микроорганизмов, аэрозольных элементов и химических паров. Как правило, контролируются влажность, давление и температура. Строение чистой комнаты специфично и этим сводит к минимуму внесение и генерирование частиц в ее пределах. Чистые помещения необходимы для микроэлектроники, оптики, биотехнологий, производства медизделий и лекарств, проведения научно-исследовательских экспериментов, пищевой промышленности. В каждой из этих сфер свои требования класса чистоты.

Немного истории

В 1860-х годах Джозеф Листер, английский хирург и ученый, создатель хирургической антисептики, выдвинул «теорию чистоты». Из нее следовало, что удаление бактерий из операционных и больниц должно предотвратить возникновение инфекций и послеоперационных осложнений. Для обеззараживания распыляли карболовую кислоту и устраивали однонаправленный поток воздуха. Во время Второй мировой войны необходимость обеззараживания в ходе проведения медицинских манипуляций встала особенно остро. В итоге была разработана система принудительной вентиляции.

В 1940-х гг. изобрели воздушные HEPA-фильтры, которые первоначально использовались для улавливания радиоактивных частиц, а затем стали применяться в вентиляционных системах больниц. В это же время в США на заводах General Electric, где производили шариковые подшипники для гироскопов, появились новые производственные помещения. Их необходимость была продиктована большим количеством брака - причиной дефектов становились частицы пыли. Потоки воздуха на рабочих площадках распределялись в разных направлениях, а стены были сделаны из нержавейки. Специалисты компании в защитных костюмах управляли технологическим процессом вне чистой зоны.

Новый толчок в развитии чистых помещений связан с именем сотрудника Sandia Laboratories - Уиллисом Уитфилдом. Он сделал вывод, что пыль не только попадает извне, но и возникает внутри. Микроскопические частицы одежды, кожи человека, аппаратуры могут долго находиться в комнате. Уитфилд стал подавать чистый воздух в помещение в одном горизонтальном направлении через несколько HEPA-фильтров и выводить равное количество воздуха наружу. Также он направил вертикальный ламинарный поток воздуха сверху вниз - при этом сила гравитации нейтрализовывала летающие частицы. Концепция вентиляции чистой комнаты однонаправленным потоком воздуха была быстро поддержана многими отраслями производства - фармацевтикой, микроэлектроникой - везде, где имелась необходимость в помещениях высокой степени чистоты. Идеи, предложенные Уитфилдом, остались неизменными и на сегодняшний день, трансформировались только процессы и механизмы их воплощения за счет развития техники.

Конструкция чистой комнаты

Чистое помещение имеет особое строение, которое соответствует запросам разных отраслей производства. Регламент чистоты устанавливается по официальным нормам.

Чистые комнаты включают в себя рабочую зону и системы очистки и кондиционирования воздуха. Стены и пол, потолочные системы, внутренние перегородки изготовлены из гладких материалов, которые не накапливают и не выделяют частиц пыли. Компоненты строения имеют высокую прочность, влагостойки, обладают антистатическими свойствами, отвечают требованиям безопасности. Сотрудники одеты в специальную одежду, не способную генерировать фрагменты пыли. Главная задача элементов комнаты - сделать ее герметичным, закрытым, чистым пространством.

Эти требования актуальны для всех видов чистых помещений, в том числе построенных как «комната в комнате» - в таком случае на одном пространстве расположены рабочая и техническая зона. При этом рабочая зона с автономной системой вентиляции и освещения и более высоким классом чистоты находится в центре и с четырех сторон ограничена герметичными стеновыми панелями.

Чтобы для конкретного технологического процесса были созданы образцовые условия чистоты, требования к материалам, строению, оборудованию чистой комнаты определяются индивидуально, исходя из запросов производства.

Классификация чистых помещений

На сегодняшний день используются две системы классификации чистых помещений - общеевропейская CEN и международная ISO. В России, как правило, применяют типизацию ГОСТ ISO 14644-1, в которой действует девять классов чистоты помещений от ISO 1 до ISO 9. Число здесь определяет максимально допустимую счетную концентрацию аэрозольных частиц заданного размера на кубический метр. Чем выше класс стерильности - тем меньше величина и количество нежелательных элементов в воздухе. Также существуют классы чистоты по требованиям GMP (от англ. good manufacturing practice - надлежащая производственная практика) - они выдвигают условия для исключения попадания инородных частиц в производимые изделия. Как уже было отмечено, в чистой комнате низкого класса могут находиться чистые зоны более высокого класса. К примеру: на площадке ОЭЗ Технополис «Москва» в Печатниках работают чистые комнаты для компаний, занятых в микроэлектронике и сфере биотехнологий. Для производства микроэлектроники поддерживается класс чистоты ISO 7 с возможностью увеличения одного из блоков до класса ISO 5, а для деятельности в области биотехнологий действует класс чистоты C по стандартам GMP (отечественные и зарубежные сертификаты соответствия).