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我國潔凈技術(shù)發(fā)展歷程與展望

2022-10-19 11:29:13

摘要


回顧了我國潔凈技術(shù)隨著我國高科技企業(yè)發(fā)展的艱辛歷程,經(jīng)過幾代人的努力,從借鑒國外技術(shù)與仿制產(chǎn)品,到跟蹤研究國外高技術(shù)發(fā)展。在大量技術(shù)積累的基礎(chǔ)上,開始了漫長的創(chuàng)新探索路程。著重闡述了進(jìn)入21世紀(jì)以來我國潔凈技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展及取得的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果。

關(guān)鍵詞


潔凈技術(shù);發(fā)展歷程;高科技產(chǎn)業(yè);環(huán)境控制;創(chuàng)新與探索

作者


沈晉明 同濟(jì)大學(xué)

許鐘麟 中國建筑科學(xué)研究院有限公司

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  引言  

潔凈室從廣義上來說是消除對(duì)人員、工藝過程和設(shè)備污染的空間,其名詞和概念源于歐洲醫(yī)學(xué)。1862年,法國化學(xué)家和微生物學(xué)家路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)發(fā)現(xiàn)細(xì)菌是導(dǎo)致感染性疾病的原因。1867年,英國外科醫(yī)生約瑟夫·李斯特(Joseph Lister)首先認(rèn)識(shí)到手術(shù)期間細(xì)菌可以經(jīng)空氣途徑感染手術(shù)部位,開創(chuàng)了消毒手術(shù)室內(nèi)空氣的先例,并同時(shí)要求進(jìn)入手術(shù)室的醫(yī)生在術(shù)前用5%的石碳酸洗手、清洗手術(shù)器械,并在做手術(shù)時(shí)戴手套,控制了圍手術(shù)期的感染。用消毒方法也控制了產(chǎn)褥期、重度燒傷與創(chuàng)傷等感染。當(dāng)時(shí)潔凈室被認(rèn)為是經(jīng)消毒控制醫(yī)療環(huán)境使感染率下降的醫(yī)療空間。消毒作為規(guī)范的做法被應(yīng)用在手術(shù)室等一些醫(yī)療護(hù)理環(huán)境。
     基于精密軍事產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境對(duì)懸浮粒子控制需求而產(chǎn)生的早期潔凈室,為了實(shí)現(xiàn)潔凈空間,按生產(chǎn)過程控制粒子不同要求劃分為“白區(qū)”與“灰區(qū)”。當(dāng)時(shí)除了通風(fēng),還特別重視人數(shù)控制、人的衣著與物體表面清潔,對(duì)室內(nèi)裝修材料的要求也十分嚴(yán)格。但通風(fēng)量無論選擇大或小都難以達(dá)到潔凈空間要求。高效空氣(HEPA)過濾器與單向流(俗稱層流)技術(shù)的出現(xiàn)才誕生了現(xiàn)代意義上的潔凈室。
     現(xiàn)在的高效空氣過濾器使用的是20世紀(jì)50年代應(yīng)美國原子能委員會(huì)要求、1951年研發(fā)的亞微米線徑的玻璃纖維濾紙,替代了德國在二戰(zhàn)前用石棉和埃斯帕托草制成的濾料。1953年開發(fā)了高效空氣過濾器折疊型結(jié)構(gòu),其斷面風(fēng)速達(dá)到了通風(fēng)要求的m/s量級(jí),而濾速則滿足了濾除亞微米粒子所需的cm/s量級(jí),對(duì)于0.3 μm單分散微粒的很低效率達(dá)到99.95%,并實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。1955年的西部電氣公司(Western Electric)用高效空氣過濾器與正壓控制建成了“無塵室(dust-free room)”,被認(rèn)為是一間潔凈室。
     在20世紀(jì)60年代,空軍投彈瞄準(zhǔn)器、陀螺儀、精密滾珠軸承、衛(wèi)星和航天電子設(shè)備等生產(chǎn)和組裝需求的潔凈空間量增大。為了統(tǒng)一潔凈空間的名稱,1961年美國空軍發(fā)布了空軍技術(shù)條令TO 00-25-203《潔凈室設(shè)計(jì)和運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)性能標(biāo)準(zhǔn)》。1961年底惠特菲爾德(W. J. Whitfield)試驗(yàn)成功了類似層流的潔凈空間,比當(dāng)時(shí)潔凈室的潔凈度提高了1 000倍。他提出的“層流”與斷面風(fēng)速0.457 m/s(100 fpm)成為經(jīng)典。其實(shí)當(dāng)時(shí)命名“層流”只不過是吸人眼球的營銷詞語,而非科學(xué)術(shù)語。而確定的層流斷面風(fēng)速0.457 m/s只是考慮到工藝要求、工作人員舒適性與自凈(recovery rate)時(shí)間,并不是很好風(fēng)速。1962年在芝加哥環(huán)境科學(xué)研究所會(huì)議上發(fā)表了“超潔凈室(ultra-clean room)”的相關(guān)論文,提出了超潔凈室應(yīng)重點(diǎn)在于阻止污染物進(jìn)入(keeping contaminants out)、具有自凈化(“cleans” itself)功能,以及氣流能將工作區(qū)域內(nèi)發(fā)生的污染“快速推送”(“sweeping” function)出去的功能。層流潔凈室與潔凈臺(tái)一經(jīng)推出就被紛紛采用,受到美國空軍等機(jī)構(gòu)的極大重視。1963年4月,在新墨西哥州的桑迪亞實(shí)驗(yàn)室舉行的大型潔凈室會(huì)議上宣布共同編寫一部潔凈室聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)。
     1963年12月美國總務(wù)管理局(GSA)頒布了美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FED-STD-209《潔凈室和工作站要求 受控環(huán)境》,一次科學(xué)地依據(jù)懸浮微粒粒徑與濃度的關(guān)系在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的直線分布規(guī)律來劃分潔凈度級(jí)別,這是潔凈技術(shù)發(fā)展史上又一個(gè)里程碑。但該標(biāo)準(zhǔn)采用的英制單位成為在非英制單位國家實(shí)施的很大問題。雖然仍被許多國家等同采用(identical adoption)或等效采用(equivalent adoption),但也有國家不得不修改采用(modified adoption)。潔凈技術(shù)發(fā)展很快,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。到了20世紀(jì)70年代,已廣泛用于電子、航空航天、醫(yī)學(xué)、制藥、生物實(shí)驗(yàn)、遺傳工程和食品工業(yè)等行業(yè)。要求潔凈技術(shù)控制更多的參數(shù),控制對(duì)象從懸浮粒子擴(kuò)展為所有對(duì)工藝過程有害的污染物。潔凈技術(shù)被分成了工業(yè)潔凈技術(shù)和生物潔凈技術(shù)兩大類。層流也被正名為單向流,在不同行業(yè)中發(fā)展出許多氣流模式,如局部單向流與非單向流組合的“混合氣流”、潔凈區(qū)域可靈活布置的風(fēng)機(jī)過濾裝置FFU、將關(guān)鍵工藝置于更小空間實(shí)施更有效的控制模式等等。高效空氣過濾器也發(fā)展至對(duì)于0.12 μm微粒的效率不低于99.999%的超低穿透率(ULPA)過濾器。
     FED-STD-209自頒布以來,在30多年中進(jìn)行了6次修訂或更新。1992年,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)成立了ISO/TC 209技術(shù)委員會(huì),目標(biāo)是協(xié)調(diào)國際標(biāo)準(zhǔn)。1999年5月出版了一個(gè)潔凈室國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 14644.1:1999《空氣潔凈度等級(jí)劃分》(Classification of air cleanliness)。2001年11月29日美國取消了FED-STD-209E。
     現(xiàn)代工藝過程,特別是大規(guī)模集成電路制造工藝不斷對(duì)潔凈技術(shù)提出苛刻的環(huán)境控制要求,持續(xù)地推動(dòng)著潔凈技術(shù)的發(fā)展。目前超低濃度氣態(tài)化學(xué)污染物,或被稱為氣態(tài)分子污染物(airborne molecular contaminant,AMC)成為了芯片生產(chǎn)和良品率的主要影響因素。為此,ISO于2013年2月發(fā)布了ISO 14644.8:2013《按化學(xué)濃度劃分的空氣潔凈度等級(jí)》(Classification of air cleanliness by chemical concentration)。
     為了進(jìn)一步規(guī)范潔凈環(huán)境的空氣潔凈度等級(jí)驗(yàn)證與統(tǒng)一檢測工作,ISO于2015年10月27日發(fā)布了ISO 14644.1:2015《按粒子濃度劃分的空氣潔凈度等級(jí)》(Classification of air cleanliness by particle concentration)。相比1999版標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)調(diào)了空氣潔凈度等級(jí)是按粒子濃度劃分的。
     下一步似乎要有個(gè)標(biāo)準(zhǔn)按微生物濃度劃分空氣潔凈度級(jí)別。潔凈室和相關(guān)受控環(huán)境的生物污染控制歸屬于ISO 14698系列。生物污染不像顆粒物,這個(gè)級(jí)別的劃分對(duì)于不同行業(yè)不僅關(guān)系到微生物濃度,還要涉及到關(guān)注的菌種及危害風(fēng)險(xiǎn),目前爭議太大。ISO 14698首先發(fā)布了各國意見較為統(tǒng)一的評(píng)估和控制生物污染的原則和基本方法,認(rèn)為空氣、物體表面、織物和液體作為生物污染的來源可構(gòu)成危害,需要提供確定這些生物污染來源及驗(yàn)證空氣采樣器和清洗過程的指導(dǎo)意見。2003年發(fā)布了ISO 14698《潔凈室和相關(guān)受控環(huán)境——生物污染控制 第1部分:一般原則和方法》及《潔凈室和相關(guān)受控環(huán)境——生物污染控制 第2部分:生物污染的評(píng)估和解釋》。只是美國有不同意見。
     統(tǒng)一的潔凈室國際標(biāo)準(zhǔn)成為推動(dòng)潔凈室發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。
     作為引言,只是簡要地闡述了現(xiàn)代生產(chǎn)工藝推動(dòng)潔凈技術(shù)發(fā)展的高效空氣過濾器、單向流技術(shù)及潔凈室標(biāo)準(zhǔn)的3條主線。詳細(xì)介紹潔凈技術(shù)發(fā)展歷程的文獻(xiàn)很多,不再贅述。

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我國工業(yè)潔凈技術(shù)發(fā)展歷程

由上可知,潔凈技術(shù)隨著工藝過程控制要素?cái)?shù)量的不斷增加或要素控制要求的持續(xù)提高而發(fā)展。潔凈技術(shù)作為工藝性凈化空調(diào)技術(shù),可以說,誰掌握了先進(jìn)的工藝,或誰把握了工藝的發(fā)展趨勢,誰就能執(zhí)潔凈技術(shù)的牛耳。就工藝這一點(diǎn)來說,我國潔凈技術(shù)發(fā)展很長時(shí)期內(nèi)被滯后工藝所制約,進(jìn)展并非一帆風(fēng)順,甚至可以說十分艱難。

早在20世紀(jì)50年代后期,我國潔凈技術(shù)就應(yīng)國防工業(yè)生產(chǎn)的需求而發(fā)展起來,借鑒過蘇聯(lián)技術(shù),當(dāng)時(shí)應(yīng)用的領(lǐng)域主要在儀表儀器、精密機(jī)械和有色金屬提純等。當(dāng)時(shí)為了打破西方國家對(duì)我國的封鎖,重點(diǎn)攻關(guān)潔凈室的關(guān)鍵技術(shù)。可喜的是1964年中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生研究所、清華大學(xué)核能所等單位研制了高效空氣過濾器的鈉焰試驗(yàn)臺(tái)。1965年中國建筑科學(xué)研究院空氣調(diào)節(jié)研究所和蚌埠絕緣材料廠等單位開發(fā)了帶波紋隔板的高效空氣過濾器,1966年試制成功一臺(tái)潔凈工作臺(tái),標(biāo)志著我國潔凈技術(shù)的起步。

隨后的十年打亂了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程,拉大了與世界的差距。盡管20世紀(jì)70年代曾發(fā)動(dòng)過集成電路大會(huì)戰(zhàn),陸續(xù)試制與潔凈室配套的凈化設(shè)備。1969年中國建筑科學(xué)研究院空氣調(diào)節(jié)研究所為109廠研制了由局部凈化設(shè)備組成的大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線。1973年中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生研究所、中科院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所、中國建筑科學(xué)研究院空氣調(diào)節(jié)研究所等研制成功了中國一臺(tái)型號(hào)為J-73的塵埃粒子計(jì)數(shù)器。1969年由中國建筑科學(xué)研究院空氣調(diào)節(jié)研究所牽頭、幾家部委設(shè)計(jì)單位與生產(chǎn)廠家參加研制裝配式潔凈室成套設(shè)備,開發(fā)了裝配式垂直單向流、水平單向流潔凈室。原來一些生產(chǎn)無線電或半導(dǎo)體專用設(shè)備及醫(yī)療器械的生產(chǎn)廠家也紛紛轉(zhuǎn)為生產(chǎn)凈化設(shè)備,為當(dāng)時(shí)科研機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)廠家提供了急需的潔凈裝備。

以中國建筑科學(xué)研究院為主體、14家部委下屬單位參加編寫的《空氣潔凈技術(shù)措施》于1979年3月由國家建委科教局批準(zhǔn)實(shí)施,這是我國正式公布的一部集潔凈室設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收的準(zhǔn)規(guī)范性質(zhì)的文件??梢哉f20世紀(jì)70年代基本上完成了空氣凈化所需的成套設(shè)備。

改革開放后,經(jīng)濟(jì)重心轉(zhuǎn)移,利用外資,引進(jìn)消費(fèi)類電子產(chǎn)品生產(chǎn)線。自1978年批準(zhǔn)引進(jìn)一條彩電生產(chǎn)線,80年代先后建成“咸陽彩虹”“北京松下”“上海永新”等12家彩色顯像管廠。彩色顯像管廠建設(shè)將潔凈技術(shù)推向大工業(yè)生產(chǎn)的全過程控制,實(shí)現(xiàn)了一次跨越。

20世紀(jì)80年代我國推行GMP(good manufacturing practice)是一件大事。世界衛(wèi)生組織將GMP定義為指導(dǎo)食物、藥品、醫(yī)療產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量管理的法規(guī)。GMP中文名稱為《產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》,是為保證藥品在規(guī)定的質(zhì)量下持續(xù)生產(chǎn)的體系,成為國際貿(mào)易藥品質(zhì)量簽證體制不可分割的一部分。1982年,中國醫(yī)藥工業(yè)公司制定了行業(yè)性的《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》。1988年我國衛(wèi)生部首次頒布了《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》,為加大GMP的推行力度、在制藥全行業(yè)實(shí)施認(rèn)證體制奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過1992年、1998年及2010年3次修訂,現(xiàn)行版為衛(wèi)生部令第79號(hào)頒布的《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(2010年修訂)》,主要參照歐盟GMP,縮小了與國際GMP管理要求的差距,將潔凈操作區(qū)分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)與D級(jí)4個(gè)潔凈度級(jí)別。要求藥品生產(chǎn)必需在相應(yīng)潔凈級(jí)別的環(huán)境中進(jìn)行,消除藥品生產(chǎn)過程中的污染、混淆和差錯(cuò)的隱患,很大程度降低藥品生產(chǎn)全過程中的不合格風(fēng)險(xiǎn)。提出非最終滅菌的產(chǎn)品的高風(fēng)險(xiǎn)操作應(yīng)在處于B級(jí)背景潔凈區(qū)域的A級(jí)潔凈區(qū),對(duì)潔凈技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。其中干預(yù)受限的屏障系統(tǒng)(restrictive access barrier system,RABS)是一種先進(jìn)的無菌隔離方式。在保證小空間隔離有效性的前提下,便于在位清洗、在位滅菌及裝置的靈活進(jìn)出,并被推廣到無菌藥物灌裝(分裝)的環(huán)境控制。GMP推動(dòng)著中國制藥行業(yè)的國際化進(jìn)程,當(dāng)時(shí)全國近7 000家制藥廠及生產(chǎn)藥用原材料、包裝材料等的非藥企業(yè),陸續(xù)進(jìn)行了技術(shù)改造,潔凈技術(shù)得到極大推廣與發(fā)展,其應(yīng)用的規(guī)模之大、范圍之廣都是空前的。

在豐富的潔凈技術(shù)的實(shí)踐基礎(chǔ)上,20世紀(jì)80年代中國建筑科學(xué)研究院作為主編單位先后制定了GB 6166—85《高效濾料性能實(shí)驗(yàn)方法、穿透率和阻力》、GB 6167—85《塵埃粒子計(jì)數(shù)器性能試驗(yàn)方法》、GB 6168—85《層流潔凈工作臺(tái) 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》、GB l2218—89《一般通風(fēng)用空氣過濾器性能試驗(yàn)方法》等多項(xiàng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),對(duì)規(guī)范產(chǎn)品試驗(yàn)與測定方法起了很大作用。原電子部第十設(shè)計(jì)院會(huì)同有關(guān)單位共同編制了國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ 73—84《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》,空氣潔凈度級(jí)別等效采用了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 14644-1。至此,我國已經(jīng)初步具備了潔凈工程與裝備的技術(shù)體系。

20世紀(jì)90年代我國加大了微電子產(chǎn)業(yè)的投入,建成了如首鋼日電公司、華晶電子集團(tuán)公司、紹興華越微電子公司等大型芯片企業(yè),引進(jìn)芯片生產(chǎn)線,凈化空調(diào)系統(tǒng)多為新風(fēng)獨(dú)立處理承擔(dān)全部濕負(fù)荷與大風(fēng)量自循環(huán)承擔(dān)顯熱負(fù)荷,只不過是自循環(huán)系統(tǒng)形式不同。由于引進(jìn)的是落后的工藝,建設(shè)周期又長,而芯片技術(shù)發(fā)展太快,潔凈廠房形式、工藝裝備與環(huán)境控制模式層出不窮,我國芯片業(yè)與國外差距仍被迅速拉大。其中上海華虹集團(tuán)是較為成功的案例,一年多就建成了0.5 μm 8英寸生產(chǎn)線;大面積潔凈室的潔凈度達(dá)到ISO 4級(jí),局部區(qū)域達(dá)到ISO 3級(jí);配置超低穿透率空氣過濾器(ULPA),自循環(huán)采用了風(fēng)機(jī)過濾器單元(FFU)與顯熱盤管方式;初步形成了集成電路設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝測試和設(shè)備材料等各個(gè)環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈,將我國潔凈技術(shù)推向高端。

進(jìn)入21世紀(jì),特別要提及中芯國際的發(fā)展,短短幾年已經(jīng)成為我國很大、很先進(jìn)的芯片廠,躋身于28 nm芯片的先進(jìn)行列,至少從客觀上來說中芯國際發(fā)展途徑是合適的。生產(chǎn)區(qū)域采用了標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口(standard mechanical interface,SMIF)隔離技術(shù)的微環(huán)境系統(tǒng),局部區(qū)域達(dá)到ISO 1級(jí),不僅使用超低穿透率空氣過濾器U16,而且成功實(shí)現(xiàn)了分子態(tài)污染的控制。中芯國際成為中國科技產(chǎn)業(yè)微處理器最主要的供應(yīng)企業(yè)。中芯國際量產(chǎn)了14 nm芯片,開始風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)7 nm芯片,遭到美國禁令。這使我們頭腦更為清醒,增大對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼,努力趕上技術(shù)前沿?;?1世紀(jì)大尺寸液晶面板(liquid crystal display,LCD)強(qiáng)勁的市場需求,我國顯示面板的產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展,特別是第五代LCD生產(chǎn)線轉(zhuǎn)讓給中國企業(yè),LCD的質(zhì)量與產(chǎn)量已穩(wěn)居世界前列。近年來,隨著具有省電、輕薄、可視角度大、柔性等優(yōu)點(diǎn)的新一代平板顯示技術(shù)的發(fā)展,有機(jī)發(fā)光二極管(organic light-emitting diode,OLED)顯示屏在智能手機(jī)和高端電視中的應(yīng)用日益提升,在國家政策大力支持和市場需求推動(dòng)下,京東方等企業(yè)加快了OLED面板國產(chǎn)化與產(chǎn)能釋放,我國有望成為全球很大的OLED面板供應(yīng)商,同時(shí)也將帶動(dòng)我國潔凈技術(shù)向更高水平發(fā)展。

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我國生物潔凈技術(shù)發(fā)展歷程

對(duì)于生物潔凈技術(shù),醫(yī)院的醫(yī)療環(huán)境控制是重要的一大應(yīng)用領(lǐng)域,20世紀(jì)80年代已經(jīng)逐步在手術(shù)室和血液病病房的無菌環(huán)境控制中嘗試引入空氣潔凈技術(shù)。同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)、哈爾濱建筑工程學(xué)院、六機(jī)部九院等單位在上海、哈爾濱、天津等地采用過一些簡易的凈化裝置,取得了一些成果。隨著空調(diào)設(shè)備小型化、單元化,空調(diào)末端也開始在關(guān)鍵醫(yī)療科室使用,同時(shí)引發(fā)了一些感染控制問題。80年代中期我國外科領(lǐng)域取得了較大進(jìn)步,手術(shù)部位感染控制成為手術(shù)成功的一個(gè)關(guān)鍵因素和衡量外科治療質(zhì)量的重要指標(biāo)??偤笄诮ㄖO(shè)計(jì)院為301醫(yī)院設(shè)計(jì)的層流手術(shù)室采用了我國自主研發(fā)的低阻亞高效過濾器,達(dá)到美國209標(biāo)準(zhǔn)1 000級(jí)。1988年上海民用建筑設(shè)計(jì)研究院主編了JGJ 49—88《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》,1989年4月試行,最早提出了手術(shù)室的3個(gè)等級(jí),規(guī)定了很高等級(jí)為潔凈手術(shù)室,并要求采用粗效、中效、高效三級(jí)過濾與層流等技術(shù)措施。

真正涉足手術(shù)室的現(xiàn)代化,引領(lǐng)手術(shù)環(huán)境與感染控制逐步接受大工業(yè)工藝全過程、全方位控制理念的是我國軍隊(duì)醫(yī)院,在工程實(shí)踐與成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編寫了FL 0106 YFB 001—1995《軍隊(duì)醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》,首先提出了區(qū)域控制理念(手術(shù)部概念及分區(qū)控制)和綜合保障措施(不僅僅是空氣凈化)。

20世紀(jì)90年代末我國醫(yī)院建設(shè)高潮開始興起。國際上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),各國標(biāo)準(zhǔn)涉及的醫(yī)療用房分級(jí)和要求差別很大。1997年針對(duì)當(dāng)時(shí)手術(shù)室建設(shè)盲目照搬國外標(biāo)準(zhǔn)或套用工業(yè)潔凈室的問題,我國決定以手術(shù)室作為現(xiàn)代化醫(yī)院建設(shè)突破口,充分汲取了各國相關(guān)指南與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)醫(yī)療環(huán)境的控制思路,編寫了GB 50333—2002《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》。在我國大量實(shí)測數(shù)據(jù)與理論計(jì)算基礎(chǔ)上制定了分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了Ⅱ級(jí)潔凈手術(shù)室為標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)室。確立了以微生物濃度分級(jí),以空氣潔凈度為保障措施,并一再強(qiáng)調(diào)潔凈度只是驗(yàn)收指標(biāo),菌濃才是運(yùn)行指標(biāo)。并使菌濃指標(biāo)與我國GB 15982—1995《醫(yī)院消毒衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》相協(xié)調(diào)。對(duì)我國醫(yī)院手術(shù)室的建設(shè)起到了規(guī)范與引領(lǐng)作用。隨后就著手編寫《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2002年底至2003年期間,嚴(yán)重急性呼吸綜合征(SARS)疫情的沖擊,暴露了當(dāng)時(shí)我國公共衛(wèi)生系統(tǒng)的不完善,沒有合格的空氣傳染隔離病房與生物安全實(shí)驗(yàn)室。大批臨時(shí)空氣傳染隔離病房應(yīng)急建造,當(dāng)時(shí)還沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或建設(shè)規(guī)范,世界衛(wèi)生組織(WHO)給予了許多幫助。2003年5月衛(wèi)生部應(yīng)急發(fā)布了《收治傳染性非典型肺炎患者醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)要?jiǎng)t》。2004年為落實(shí)國務(wù)院2003年第376號(hào)令,貫徹執(zhí)行《突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急條例》,各地級(jí)城市開始新建、改建、擴(kuò)建傳染病醫(yī)院、后備醫(yī)院或傳染病區(qū),并開始建設(shè)生物安全實(shí)驗(yàn)室。為了規(guī)范我國傳染病醫(yī)院與生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、驗(yàn)收、使用與防護(hù)要求,緊急組織編寫相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由中國建筑科學(xué)研究院主編的GB 50346—2004《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》和由中國實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可委員會(huì)主編的GB 19489—2004《實(shí)驗(yàn)室 生物安全通用要求》相繼頒布。2004年11月27日國務(wù)院發(fā)布了《病原微生物實(shí)驗(yàn)室生物安全管理?xiàng)l例》?!秶腋呒?jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃》于2004年發(fā)布,經(jīng)過這些年建設(shè)已經(jīng)形成了高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室體系的基本框架。生物安全方面的研究主要面向人口健康、動(dòng)物衛(wèi)生、檢驗(yàn)檢疫、生態(tài)環(huán)境安全四大領(lǐng)域,針對(duì)微生物菌種保藏、科學(xué)研究、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化三大主體功能,圍繞烈性傳染病病原體的監(jiān)測預(yù)警、檢測、消殺、防控、治療五大環(huán)節(jié)的需求。

高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室是國家生物安全體系的基礎(chǔ)支撐平臺(tái),是人口健康與動(dòng)物衛(wèi)生領(lǐng)域開展科研、生產(chǎn)和服務(wù)的重要保障條件。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室所處理對(duì)象的生物危害程度和采取的防護(hù)措施,生物安全實(shí)驗(yàn)室分為4級(jí),從危害性很低級(jí)別的一級(jí)(BSL1)實(shí)驗(yàn)室至危害程度極高的四級(jí)(BSL4)實(shí)驗(yàn)室。為了保障生物安全實(shí)驗(yàn)室的工作人員不受危險(xiǎn)微生物的感染、保護(hù)實(shí)驗(yàn)樣本及實(shí)驗(yàn)室周圍環(huán)境不受污染,生物安全的控制理念是確保建立一套完備、可靠的保障體系。尤其對(duì)三級(jí)(BSL3)與四級(jí)(BSL4)生物安全實(shí)驗(yàn)室,必須實(shí)施一級(jí)屏障和二級(jí)屏障,對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本、人員與環(huán)境確保萬無一失。生物安全技術(shù)對(duì)控制危險(xiǎn)微生物氣溶膠起到了重要的作用。

2016年國家發(fā)展改革委、科技部聯(lián)合發(fā)布了《高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室體系建設(shè)規(guī)劃(2016—2025年)》,提出將按照區(qū)域分布、功能齊備、特色突出的原則,布局建設(shè)5~7個(gè)生物安全四級(jí)實(shí)驗(yàn)室。在充分利用現(xiàn)有生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上,新建一批三級(jí)實(shí)驗(yàn)室(含移動(dòng)三級(jí)實(shí)驗(yàn)室),實(shí)現(xiàn)每個(gè)省份至少設(shè)有1個(gè)生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)。以四級(jí)實(shí)驗(yàn)室和公益性三級(jí)實(shí)驗(yàn)室為主要組成部分,吸納其他非公益性三級(jí)實(shí)驗(yàn)室和生物安全防護(hù)設(shè)施,到2025年,形成布局合理、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室國家體系。2021年4月15日,《中華人民共和國生物安全法》正式施行。

北京市在國內(nèi)率先制定了地方標(biāo)準(zhǔn)DB 11-663—2009《負(fù)壓隔離病房建設(shè)配置基本要求》,使隔離病房建設(shè)步入正軌。此后,GB 50849—2014《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》于2014年頒布。在實(shí)施空氣傳染隔離環(huán)境控制過程中取得了不少經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),應(yīng)用生物潔凈技術(shù)創(chuàng)造了許多易用、有效的控制措施。特別是配備獨(dú)立新風(fēng)濕度優(yōu)先處理與室內(nèi)無凝水自循環(huán)機(jī)組的隔離病房,改變了全新風(fēng)直流空調(diào)的耗能方式,可實(shí)現(xiàn)多用途病房轉(zhuǎn)換;解決了隔離病房在非疫情期間的常態(tài)管理與正常使用。而且從過去靠化學(xué)消殺已存在病菌的理念,轉(zhuǎn)變?yōu)橄【躺鷹l件,徹底杜絕了系統(tǒng)中凝水傳播途徑。只有能將空氣傳染隔離病房及時(shí)轉(zhuǎn)換成不同需求的病房有效使用,且又能在平時(shí)納入正常醫(yī)療體系,才能免于大批隔離病房長期待用而難于有效維保。

2002版《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》實(shí)施10年期間,我國建設(shè)了10 000多間手術(shù)室,建設(shè)水平又上了一個(gè)臺(tái)階,并應(yīng)用到國外的手術(shù)室建設(shè)項(xiàng)目中。由于更多地掌握了國外的資訊,無論是醫(yī)院建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)還是實(shí)地考察與調(diào)研,信息量都十分豐碩。2013版《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》基于全面控制、全過程控制及關(guān)鍵點(diǎn)控制理念,考慮到手術(shù)室現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,采用了凈化技術(shù)綜合措施,從工藝、建筑、風(fēng)、水、電等方面不僅有效地使手術(shù)環(huán)境受控,減少潛在的外源性感染風(fēng)險(xiǎn),而且還從諸方面提出了節(jié)能降耗措施,使?jié)崈羰中g(shù)室完全擺脫了工業(yè)潔凈室框框。

20世紀(jì)90年代末開始編寫的《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》,經(jīng)過反復(fù)討論、甚至爭辯,長期修編,歷經(jīng)15年,終以國家標(biāo)準(zhǔn)GB 51039—2014頒布,于2015年8月1日起實(shí)施。強(qiáng)調(diào)與我國現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng),強(qiáng)調(diào)遵循醫(yī)療工藝,用合理的投資有效地提高醫(yī)療環(huán)境控制,降低院內(nèi)感染,提出了一系列降低醫(yī)院運(yùn)行能耗的措施。具體規(guī)定了各醫(yī)療科室的環(huán)境控制要求與措施,并提出了一般手術(shù)室的定義、要求與控制措施。

2019年12月湖北省衛(wèi)生健康委通報(bào)武漢市發(fā)現(xiàn)多起不明病毒性肺炎病例,2020年2月11日該病毒被命名為SARS-CoV-2。2020年3月11日,世界衛(wèi)生組織將新型冠狀病毒肺炎列為“全球性大流行病”。短短3個(gè)月迅速蔓延到中國各地。在大規(guī)模疫情暴發(fā)期間,暴露出醫(yī)療設(shè)施嚴(yán)重不足。在當(dāng)時(shí)將所有患者病原全部隔離是防控成功的關(guān)鍵,為了在最短的時(shí)間內(nèi)從重點(diǎn)搶救危重癥與重癥擴(kuò)大到輕癥、疑似患者應(yīng)收盡收,根據(jù)當(dāng)?shù)匾咔榘l(fā)展具體情況,發(fā)揮既有的傳染病院與定點(diǎn)收治醫(yī)院骨干作用,將原綜合醫(yī)院或?qū)?漆t(yī)院轉(zhuǎn)換成傳染病院或定點(diǎn)收治醫(yī)院;快速建造如雷神山、火神山等應(yīng)急的臨時(shí)住院醫(yī)院;將會(huì)展中心、體育場館等大型公共建筑改造成多床位的方艙醫(yī)院;直至征用酒店、招待所、學(xué)校等場所建立臨時(shí)隔離點(diǎn)、隔離區(qū)。用如此短的時(shí)間內(nèi)完成了大量的不同類型的醫(yī)療隔離設(shè)施建設(shè),迅速解決了疫情期間醫(yī)療資源不足的緊迫問題。正因?yàn)槲覈扇×俗钊?、最?yán)格、最徹底的防控舉措,至2020年3月下旬基本阻斷了新冠病毒在中國本土的傳播。武漢市2020年4月8日解除封鎖,取得了疫情防控階段性重要成效。T/CECS 661—2020《新型冠狀病毒感染的肺炎傳染病應(yīng)急醫(yī)療設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范了應(yīng)急醫(yī)療設(shè)施的設(shè)計(jì)與建設(shè)。

新型冠狀病毒屬于RNA病毒,病毒變異相對(duì)較快。近期變異毒株不斷出現(xiàn),傳播性更強(qiáng)。病毒傳播特性至今尚未完全了解,存在著許多未知信息,防控對(duì)策還需不斷地探索。除了大力推行疫苗接種外,加強(qiáng)綜合醫(yī)院“平疫結(jié)合”可轉(zhuǎn)換病區(qū)建設(shè)成為了今后一項(xiàng)長期任務(wù)。特別是開發(fā)出各種“以平為主,適用疫情”的關(guān)鍵醫(yī)療科室設(shè)施成為醫(yī)用潔凈技術(shù)與裝備的新課題?!夺t(yī)院潔凈護(hù)理與隔離單元技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》將是醫(yī)院建設(shè)領(lǐng)域中一個(gè)重要的國家標(biāo)準(zhǔn),將規(guī)范負(fù)壓隔離病房、重癥監(jiān)護(hù)病房與易感染患者病房的建設(shè),已于2021年7月通過第三輪專家審查會(huì),不久將予以頒布,屆時(shí)將標(biāo)志著醫(yī)院科室環(huán)境控制的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范進(jìn)一步完善。

用于科學(xué)研究、教學(xué)、藥品及生物制品的生產(chǎn)和檢定,以及其他科學(xué)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,是指經(jīng)人工培育或人工改造,遺傳背景明確、來源清楚,且攜帶的微生物可控的動(dòng)物。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境控制不是通常所認(rèn)為的僅僅保證實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的健康生存,更重要的是維持實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境在實(shí)驗(yàn)全過程的合規(guī)性與穩(wěn)定性,確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性和可重復(fù)性。為此,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境控制的基點(diǎn)應(yīng)是有效減少對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的應(yīng)力(reduction of animal stress)、消除實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不應(yīng)出現(xiàn)的應(yīng)激反應(yīng),以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效(effect of scientific data),同時(shí)保護(hù)操作者的安全(operator safety)與動(dòng)物福祉。20世紀(jì)80年代前建造的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物房要求不高,以小型為主。到80年代后期先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物房設(shè)施才有了很大發(fā)展。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源不斷發(fā)展,從傳統(tǒng)的哺乳綱動(dòng)物擴(kuò)展到非哺乳綱動(dòng)物。隨著中國醫(yī)學(xué)藥學(xué)研究水平的不斷提高,對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物房設(shè)施的要求越來越高,對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境的潔凈度、溫濕度、壓差與氨濃度的要求也越來越嚴(yán),為高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及實(shí)驗(yàn)全過程提供了有力的保障,同時(shí)也促進(jìn)了潔凈裝備工程的發(fā)展。我國頒布了GB 14925—2001《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 環(huán)境及設(shè)施》與GB 50447—2008《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范》,按照空氣凈化的控制程度,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境設(shè)施可分為普通環(huán)境、屏障環(huán)境和隔離環(huán)境;按照設(shè)施的使用功能,可分為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)設(shè)施和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施。并規(guī)定了不同實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物房降低換氣量是節(jié)能措施之一,但要從改革飼養(yǎng)方式與實(shí)驗(yàn)工藝著手。其中獨(dú)立通風(fēng)籠盒(IVC)是被廣泛采用的微環(huán)境凈化屏障。把每個(gè)飼養(yǎng)單元縮小到最小的程度,用進(jìn)、排風(fēng)管道連接成獨(dú)立組合件,從而使各IVC完全隔離,很大限度地避免了飼養(yǎng)中的交叉污染,提高了潔凈空氣的利用效率。又可以方便在超凈工作臺(tái)(或生物安全柜)中進(jìn)行無菌實(shí)驗(yàn)操作,同時(shí)滿足了微環(huán)境凈化屏障與無菌操作。其次,使用回風(fēng)也能有效節(jié)能。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物房之所以采用全新風(fēng)直流凈化空調(diào)系統(tǒng),是為了防止回風(fēng)引起不同飼養(yǎng)室交叉污染及自室的污染積累。采用帶凈化除味的自室循環(huán)機(jī)組是個(gè)成功的經(jīng)驗(yàn),可降低入室新風(fēng)量,同時(shí)維持合規(guī)的換氣次數(shù)。近年來各大研究機(jī)構(gòu)、高校、藥廠等紛紛建造大型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物房,建造的綜合性實(shí)驗(yàn)動(dòng)物平臺(tái)也越來越多,為科研與生產(chǎn)單位提供一站式創(chuàng)新技術(shù)及資源服務(wù)。一類面向科研人員,為科學(xué)研究提供動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、模型創(chuàng)制、基因編輯與功能藥效;另一類面向醫(yī)藥研發(fā)企業(yè),做藥物毒性研究,做藥物、疫苗、醫(yī)療器械臨床前的毒性和有效性研究。我國已經(jīng)建成了昆明、武漢、哈爾濱、北京、蘭州五大實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基地。

改善室內(nèi)空氣質(zhì)量是潔凈技術(shù)的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。進(jìn)入21世紀(jì),在改善居住條件、提高室內(nèi)裝修檔次的熱潮下,凸顯了不良的室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)室內(nèi)人員的影響,空氣凈化器開始應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過幾年來消除源于建筑材料、家具、人造板材、各種黏合劑涂料和合成紡織品等甲醛為主的揮發(fā)性污染物的持續(xù)努力,基本上解決了以材料污染為主的室內(nèi)污染,改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量?!办F霾”從2003年開始進(jìn)入人們的視野,影響到室內(nèi)環(huán)境。2012年,環(huán)境保護(hù)部對(duì)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂,將細(xì)顆粒物PM2.5納入監(jiān)測。中國氣象局加強(qiáng)了霧霾天氣的監(jiān)測預(yù)警工作。2013年1月,中央氣象臺(tái)對(duì)霾預(yù)警信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂,將反映空氣質(zhì)量的PM2.5 濃度列為預(yù)警的重要指標(biāo)。2013年9月2日起,中央氣象臺(tái)每日發(fā)布空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)。2013年霧霾成為了年度最熱關(guān)鍵詞。截止到2013年12月30日凌晨,我國有32個(gè)省的104個(gè)城市受到了霧霾的侵襲。對(duì)于空氣凈化技術(shù)來說,消除霧霾對(duì)室內(nèi)人員的影響、保證室內(nèi)空氣質(zhì)量并非難事。各種空氣凈化器紛紛登場,良莠不齊。良好的空氣凈化器至少可以在圍護(hù)較為密閉的室內(nèi)空間內(nèi)有效去除PM2.5懸浮顆粒物。另外,能過濾PM2.5懸浮顆粒物、向室內(nèi)供給新風(fēng)的新風(fēng)機(jī)也受到人們的青睞。但是在資本的推動(dòng)下,從“霧霾殺手”運(yùn)作到“中國好空氣”“新風(fēng)進(jìn)校園”等,不斷喚起了人們對(duì)室內(nèi)空氣現(xiàn)狀的焦慮,甚至恐慌。并用各種讓人似懂非懂的新名稱、新概念、新技術(shù)去博人眼球。資本催熟了市場熱點(diǎn),引爆了空氣凈化器與新風(fēng)機(jī)的銷售,似乎成了人們的“生活的剛需品”。為了把保障人民健康擺在優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位,體現(xiàn)以人民為中心的發(fā)展思想,2013年,國務(wù)院發(fā)布了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》,即“大氣十條”。到2017年,“大氣十條”確定的目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn),全國空氣質(zhì)量總體改善,京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域明顯改善。2018年6月27日,國務(wù)院又發(fā)布了《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》。2021年2月25日,生態(tài)環(huán)境部舉行例行新聞發(fā)布,宣布《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》圓滿收官。大氣質(zhì)量極大改善,使得人們對(duì)空氣凈化器或新風(fēng)機(jī)的認(rèn)識(shí)趨向理性。打贏兩次室內(nèi)空氣質(zhì)量保衛(wèi)戰(zhàn),充分說明了以人為中心與污染源頭控制思路的勝利,推進(jìn)了健康中國的進(jìn)展。健康建筑的需求升級(jí)為凈化行業(yè)發(fā)展帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn),促進(jìn)凈化領(lǐng)域科研成果與技術(shù)交流。

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我國潔凈技術(shù)自主發(fā)展與創(chuàng)新

     縱觀以前的50多年潔凈技術(shù)的發(fā)展,如前期的高效過濾器、工作臺(tái)、層流室、粒子計(jì)數(shù)器、生物安全柜,到潔凈度級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)等等,從借鑒國外技術(shù)與仿制產(chǎn)品,到跟蹤研究國外高科技的發(fā)展,我國的潔凈技術(shù)工作者開始走上了創(chuàng)新的漫長探索路程,一步一步地取得了一些自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
     在20世紀(jì)70年代末至80年代末這10年中,我國打破了“層流”與“斷面風(fēng)速0.457 m/s”的教條,提出了“平行流”與工藝相關(guān)的“下限風(fēng)速”。在潔凈室的基礎(chǔ)和技術(shù)研究方面也取得了眾多成績,如:提出了中國大氣塵的統(tǒng)計(jì)規(guī)律、濕度對(duì)大氣塵濃度的作用、“W”型大氣塵濃度日分布模型,為確定室外設(shè)計(jì)濃度提供了依據(jù);提出了空氣幕層流罩的隔離效果、設(shè)計(jì)原理與計(jì)算方法;提出了亂流潔凈室的均勻分布理論計(jì)算公式、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式,以及自凈時(shí)間、污染時(shí)間的計(jì)算公式;提出了單向流潔凈室下側(cè)回風(fēng)方式的很大室寬、計(jì)算模型,以及下限風(fēng)速的概念及數(shù)據(jù);提出了高效空氣過濾器封導(dǎo)結(jié)合的雙環(huán)密封原理和方案,以及倒置式液槽密封方案;進(jìn)行了人體發(fā)菌量的測試與分析;建立了濾材、濾器的細(xì)菌過濾效率測試臺(tái),得到了對(duì)大氣塵菌源的濾菌效率與計(jì)數(shù)、計(jì)重效率的相關(guān)關(guān)系。特別是潔凈室三區(qū)不均勻分布的計(jì)算方法,比國外提出的計(jì)算方法更準(zhǔn)確、更方便。提出的不均勻分布系數(shù),與過濾器滿布比的大小、風(fēng)口氣流紊亂程度、渦流區(qū)大小、房間體積大小等因素有關(guān),只要滿布比達(dá)到一定程度、渦流區(qū)小到一定程度、出口氣流很少引射作用,室內(nèi)含塵濃度就能達(dá)到100級(jí)或更高級(jí)別的層流水平,亂流就逐漸過渡到層流這一量變到質(zhì)變的關(guān)系,從而得到了層流和亂流統(tǒng)一的表達(dá)式。
     1983年許鐘麟編著了《空氣潔凈技術(shù)原理》,1989年出版了《空氣潔凈技術(shù)應(yīng)用》,對(duì)引導(dǎo)潔凈室技術(shù)的教學(xué)研究與設(shè)計(jì)施工起到了重要的作用。若干高等院校與研究院(較早的有哈爾濱建筑工程學(xué)院、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)、中國建筑科學(xué)研究院等)自1978年開始招收潔凈技術(shù)領(lǐng)域的研究生。不少高校、研究所也開設(shè)了潔凈技術(shù)的研究方向。
     1982年6月成立了中國電子學(xué)會(huì)潔凈技術(shù)分會(huì),并創(chuàng)辦了《潔凈技術(shù)》雜志,這是一本介紹潔凈行業(yè)技術(shù)交流與發(fā)展的專業(yè)雜志,后更名為《潔凈與空調(diào)技術(shù)》,于1983年正式發(fā)刊。1986年中國潔凈技術(shù)學(xué)會(huì)成為國際污染控制學(xué)會(huì)聯(lián)盟(International Confederation of Contamination Control Society)的成員。2006年第18屆國際污染控制學(xué)術(shù)會(huì)議在北京成功召開。中國建筑學(xué)會(huì)暖通空調(diào)分會(huì)凈化專業(yè)委員會(huì)從建設(shè)口整合國內(nèi)潔凈技術(shù)力量,每逢雙年在暖通空調(diào)分會(huì)框架內(nèi)舉行年會(huì),每逢單年獨(dú)立召開年會(huì),定期開展學(xué)術(shù)活動(dòng),促進(jìn)了國內(nèi)外潔凈技術(shù)的交流與發(fā)展。如與日本醫(yī)療福祉設(shè)備學(xué)會(huì)等學(xué)術(shù)團(tuán)體建立聯(lián)系,每年分別邀請(qǐng)對(duì)方在各自年會(huì)作主旨演講,加強(qiáng)了與國外的技術(shù)交流,有力地推動(dòng)了中國潔凈技術(shù)的發(fā)展。
     20世紀(jì)90年代,隨著我國潔凈工程市場不斷擴(kuò)大,我國研究機(jī)構(gòu)與高校也投入潔凈相關(guān)產(chǎn)品的研究與開發(fā),出現(xiàn)了一批生產(chǎn)潔凈產(chǎn)品的大型企業(yè)與潔凈工程公司,中外合資、外資企業(yè)也大批涌入。從超低穿透率過濾器、生物安全工作臺(tái)、FFU機(jī)組、袋進(jìn)袋出過濾箱,到鋁蜂窩夾心壁板、鋁合金架空地板、防靜電地面卷材等絕大部分潔凈工程所需的產(chǎn)品與材料已能在國內(nèi)生產(chǎn)。但其中一些關(guān)鍵技術(shù)與材料,如微孔薄膜復(fù)合濾料(PTFE)等還需依賴進(jìn)口。如今這些產(chǎn)品的質(zhì)量已經(jīng)不遜色于國外同類產(chǎn)品,由于大批量生產(chǎn),如FFU、高效過濾器等產(chǎn)品價(jià)格已處于世界低位。值得一提的是多用途潔凈送風(fēng)屏,因可以十分方便設(shè)置營造局部潔凈區(qū)域,并隨超薄型高效過濾器的出現(xiàn)發(fā)展出各式各樣的局部凈化設(shè)備,因此應(yīng)用廣泛。又如,醫(yī)用潔凈空調(diào)機(jī)組以消除微生物滋生條件為宗旨,改革了百年來的空調(diào)箱內(nèi)部件組合次序及部件的設(shè)計(jì),使空調(diào)機(jī)組擺脫了提高熱濕交換效率與消毒滅菌的束縛,可有效防止微生物的二次污染。
     90年代后期,我國醫(yī)院建設(shè)高潮開始興起,由于醫(yī)療行業(yè)不像制藥、食品、生物安全實(shí)驗(yàn)室等行業(yè),沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn),這為我國留出了很大的研究與發(fā)展空間,可以依據(jù)我國國情開展醫(yī)療環(huán)境控制的研究工作及開發(fā)相應(yīng)的技術(shù)措施。由于我國醫(yī)院建設(shè)的數(shù)量之多、規(guī)模之大及分布地域之廣在世界上已是首屈一指,在設(shè)計(jì)與施工過程中積累的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)是任何國家無可比擬的。加上我國就醫(yī)人數(shù)世界首先,年手術(shù)量名列前茅,微創(chuàng)手術(shù)不斷替代開放手術(shù),我國成功拓展了微創(chuàng)手術(shù)應(yīng)用范圍,微創(chuàng)手術(shù)案例與技術(shù)進(jìn)入世界前沿。還有,兩次疫情的沖擊使得我國防控水平及隔離設(shè)施實(shí)施能力位于世界前列。我國已在醫(yī)療工藝上取得了一定的話語權(quán)。醫(yī)療環(huán)境控制領(lǐng)域成為我國潔凈技術(shù)創(chuàng)新的巨大空間,推出越來越多的新思維、新概念、新方式、新模式、新措施、新裝備,形成我國獨(dú)特的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技成果,發(fā)展出有中國特色的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化手術(shù)室及其他醫(yī)療科室。
     進(jìn)入了21世紀(jì),我國開始走上自主發(fā)展的創(chuàng)新歷程。比較有代表性的成果如阻漏層理論,改變了高效過濾器放在凈化空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)末端的傳統(tǒng)做法。將高效過濾器從系統(tǒng)末端移開,并在末端設(shè)置有一定阻力與效率的阻漏層,把傳統(tǒng)送風(fēng)裝置所具有的過濾、堵漏、均流三大功能“解耦”,化局部的漏為整體的不漏,有效杜絕了高級(jí)別潔凈室發(fā)生的漏泄,成功應(yīng)用在我國潔凈手術(shù)室。又如,動(dòng)態(tài)氣流密封的負(fù)壓高效排風(fēng)裝置,采用疏堵結(jié)合,完全改變了常規(guī)的機(jī)械密封,做到“萬無一漏”,還可以在位消毒、在位更換,成功用于空氣傳染隔離病房和生物安全實(shí)驗(yàn)室。相比生物安全“必備”的袋進(jìn)袋出的過濾裝置,既輕巧、簡便又安全。對(duì)于高級(jí)別的潔凈空間與生物安全防護(hù)空間,如空氣傳染隔離病房和生物安全實(shí)驗(yàn)室,壓差控制很重要,似乎壓差越大越好。這是只認(rèn)密封和高負(fù)壓的“靜態(tài)隔離理論”。為此提出了“動(dòng)態(tài)隔離理論”,采用合適的送風(fēng)緩沖室,主動(dòng)在密封門下留門縫,用自循環(huán)風(fēng)降低新風(fēng)送風(fēng)量等,打破了常規(guī)的高負(fù)壓、密閉門、全新風(fēng)的設(shè)計(jì)與施工的框框。
     近年來我國手術(shù)室裝備與建設(shè)方面涌現(xiàn)出不少新裝置、新模式、新技術(shù)。如通倉手術(shù)改變了傳統(tǒng)的手術(shù)實(shí)施方式;多聯(lián)手術(shù)室使得通倉手術(shù)室更適合我國國情,適用于更多的病種與各類的醫(yī)院;日間手術(shù)改變了手術(shù)原有的醫(yī)療模式,縮小了住院潔凈手術(shù)部規(guī)模,提高了手術(shù)量,降低了手術(shù)成本;無級(jí)別受控環(huán)境改變了控制思路;手術(shù)室?guī)捒诘退倏諝饽凰惋L(fēng)裝置,不僅增強(qiáng)了抗干擾能力,而且還能同時(shí)滿足手術(shù)醫(yī)護(hù)、麻醉師與患者的溫濕度需求;手術(shù)環(huán)境變風(fēng)量、變級(jí)別改變了手術(shù)室的傳統(tǒng)運(yùn)行方式;控溫輻射手術(shù)室將送風(fēng)宗旨從調(diào)控室內(nèi)溫濕度變?yōu)閷?shí)現(xiàn)很佳無菌區(qū)域的手段,而且提高了手術(shù)醫(yī)護(hù)、麻醉師與患者的舒適性;恒壓差變新風(fēng)量配置不僅提高了室內(nèi)空氣質(zhì)量與節(jié)能效果,而且增強(qiáng)了手術(shù)室抗疫能力;柜式組合手術(shù)室同時(shí)實(shí)現(xiàn)了板壁與裝備模塊化的結(jié)構(gòu),板壁與裝備可隨意按需組合。在鼓勵(lì)創(chuàng)立5G在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用場景之際,發(fā)展了5G無線數(shù)字化手術(shù)室新模式,將手術(shù)室實(shí)時(shí)需用的數(shù)字化與運(yùn)營管理的數(shù)字化解耦。手術(shù)部成為相對(duì)穩(wěn)定的管理運(yùn)營平臺(tái),不時(shí)變化的數(shù)字化手術(shù)室成為嵌入模塊,基于5G用無線將兩者有機(jī)結(jié)合起來,大大縮短了改擴(kuò)建的周期,并可充分發(fā)揮人工智能AI功能。繼而開發(fā)了以人工智能為核心技術(shù)的手術(shù)室管控系統(tǒng),標(biāo)志著對(duì)人、物、環(huán)境的同時(shí)管控。可以全方位、全過程、全信息的監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的記錄、存儲(chǔ)、可追溯與智能分析,自動(dòng)識(shí)別與分析潛在的不利因素,尤其是對(duì)人的管控,這對(duì)規(guī)范與優(yōu)化手術(shù)室人員行為、提高手術(shù)操作水平、有效降低手術(shù)部位感染及不良事件發(fā)生有革命性的意義。
     隨著醫(yī)療技術(shù)與先進(jìn)診療設(shè)備的進(jìn)步,會(huì)增加對(duì)醫(yī)療環(huán)境的控制參數(shù)及提高控制要求,同時(shí)也使能耗不斷增長。醫(yī)療潔凈環(huán)境控制的能耗一直是醫(yī)用裝備技術(shù)的痛點(diǎn)。降低醫(yī)療成本與節(jié)能降耗的難題一直倍受人們的關(guān)注。醫(yī)院節(jié)能降耗應(yīng)以新發(fā)展理念與雙碳環(huán)控技術(shù)作指導(dǎo),除了努力提高“能源效率”傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)外,還必須關(guān)注醫(yī)療技術(shù)的新模式、新措施與新裝備,推動(dòng)醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。加快醫(yī)療改革、改進(jìn)醫(yī)療方式、改變醫(yī)療模式、改革醫(yī)院體系,才能不斷推進(jìn)“非能源效率”節(jié)能創(chuàng)新措施,比傳統(tǒng)提高“能源效率”的節(jié)能途徑更多,節(jié)能效果更好,更易取得多贏的局面,才能走上真正高效低耗的發(fā)展道路。
     可見,潔凈技術(shù)發(fā)展動(dòng)力是創(chuàng)新。創(chuàng)新的靈感來源于工藝的不斷進(jìn)展與變革,來源于工程實(shí)踐的嚴(yán)格要求,來源于社會(huì)的迫切需要,更來源于日積月累的知識(shí)儲(chǔ)備與技術(shù)積累。創(chuàng)新使我國走上了一條自主發(fā)展道路,持續(xù)地拓寬著我國潔凈室工程市場,不斷取得豐碩的成果。

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  展望  

     總之,潔凈技術(shù)作為工藝性凈化空調(diào)技術(shù)是為工藝服務(wù),誰掌握了先進(jìn)的工藝過程、把握了工藝的發(fā)展方向,誰就能執(zhí)潔凈技術(shù)的牛耳!回顧我國潔凈技術(shù)發(fā)展歷程,并非一帆風(fēng)順,而是充滿了艱辛??梢哉f走過不少彎路,處處受制于人,是在探索中前進(jìn)的。正因?yàn)槲覈冀K把科技創(chuàng)新擺在核心的位置,追求著一點(diǎn)一滴的理念和方法的創(chuàng)新,經(jīng)過我國幾代人的努力,持續(xù)地推動(dòng)著我國潔凈技術(shù)的發(fā)展。
     展望21世紀(jì),依托我國潔凈室建設(shè)豐富的實(shí)踐、大量的技術(shù)積累,只有通過創(chuàng)新,突破固有的傳統(tǒng)的認(rèn)知模式,才會(huì)有更多的新理念、新理論、新措施和新設(shè)備,我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果才會(huì)不斷涌現(xiàn)。我國潔凈技術(shù)開始從量的積累邁向質(zhì)的飛躍,從點(diǎn)的突破邁向系統(tǒng)能力提升。我們應(yīng)該客觀地認(rèn)清今天的形勢,既要看到與前沿技術(shù)的差距及面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),又要看到國家的進(jìn)步、高科技的發(fā)展,隨著應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,潔凈技術(shù)迎來了歷史上很好的機(jī)遇和條件。加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的研究與技術(shù)革命,加強(qiáng)國內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流,發(fā)揮中國制造的優(yōu)勢,爭取標(biāo)準(zhǔn)制定的話語權(quán)。以創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展,在潔凈技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”的重大躍升,推動(dòng)我國潔凈技術(shù)更為健康地持續(xù)發(fā)展。



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