اتاق های تمیز عامل کلیدی فنی در راهبرد کلی کنترل آلودگی تجهیزات دارویی و بهداشتی هستند. اتاق های تمیز طراحی شده‌اند که با ایجاد مناطق تمیز (اتاق های تمیز) و تحت کنترل، از محصولات، کارکنان و تجهیزات در برابر تأثیرات نامطلوب آلاینده‌ها محافظت کنند. اتاق های تمیز در بخش‌های مختلف از جمله میکروالکترونیک، تولید نیمه‌رساناها، صنایعی که از میکروپزشکی بهره می‌گیرند، کاربردهای نوری، کاربردهای زیست‌فناوری، تولید دارو، برخی از صنایع مواد غذایی و نوشیدنی، اتاق‌های عمل و سایر کاربردهای مراقبت‌های بهداشتی و درمانی کاربرد دارند.
تا دهه ۱۹۸۰، «اتاق های تمیز» به عنوان دو کلمه مجزا رایج‌تر بود، اما از دهه ۱۹۸۰، کلمه ترکیبی «اتاق تمیز» به‌طور عمومی پذیرفته شد و در استاندارد بین‌المللی ایزو۱۴۶۴۴ برای اتاق تمیز، از این اصطلاح استفاده شده است. این مقاله سیر تکاملی و پیشرفت اتاق های تمیز را تشریح می‌کند و به نقاط عطف تاریخی مهم می‌پردازد و مفهوم قرن هجدهمی «فضای تمیز» را تا اتاق های تمیز قرن بیست‌ویکم دنبال می‌کند هدف این مقاله زمینه‌سازی مقاله های بعدی است، به ویژه مقاله هایی که به کاربردهای فنی و استفاده از استانداردهای اتاق تمیز می‌پردازند. علاوه بر آن، روایتی تاریخی را نقل می‌کند که می‌تواند جالب باشد
تاریخچه اتاق های تمیز ارتباط تنگاتنگی با دو رشته از توسعه فنی دارد: پزشکی و نظامی. ریشه‌های پزشکی را می‌توان در تلاش برای ایجاد محیطی تمیز، ابتدا برای جراحی‌های صحرایی و بعدتر برای اتاق‌های عمل، جست. در حالی‌که کاربردهای نظامی ریشه در تلاش برای مونتاژ مکانیزم‌های دقیق مهندسی‌شده در محیط‌هایی دارد که ذرات گرد و غبار می‌توانند برای مکانیک دستگاه خطرآفرین باشند. علاوه بر این، پیشرفت فضاپیماها و ابزارهای الکترونیکی باعث پیشرفت‌های فناوری در حوزه اتاق های تمیز شد و به دنبال آن ،کاربرد جدیدتر اتاق های تمیز در صنعت داروسازی، منجر به فناوری مدرن اتاق های تمیز قرن بیست‌ویکم شد.
تاریخچه اولیه اتاق های تمیز : زمینه جراحی
مشخص نیست اولین‌بار دقیقاً چه زمانی این موضوع مورد پذیرش قرار گرفت که محیط اطراف بر میزان تمیزی فضایی معین تأثیرگذار است و برای بهبود سطح تمیزی باید اقدامات عملی انجام داد. چنین اقدامی بسته به صنعت یا فناوری مورد بررسی، پاسخ‌های متفاوتی دارد. از آن‌جا که حداقل تا دوران پس از جنگ، باید دو رشته مختلف را دنبال کرد، و این باعث پیچیده‌ترشدن مسئله می‌شود. یک رشته را می‌توان «صنعتی» در نظر گرفت، که حوزه‌های نظامی، اتمی و فضایی بیشترین تأثیر را در توسعه فضاهای تمیز و یا اتاق های تمیز در آن داشته‌اند، و دیگری «پزشکی» است، که توسعه اتاق‌های عمل مهم‌ترین مورد آن است.
یکی از اولین دغدغه‌های «صنعتی» در مورد تمیزی فضا در محیط صنعتی، توسط یک ساعت‌ساز سوئیسی ثبت شده است که وقتی ساعت‌هایش کار نمی‌کرد، روی آنها را با ظرفی شیشه‌ای می‌پوشاند تا گرد و غبار نگیرند. بنابراین، می‌توان گفت استفاده از شیشه زنگوله‌ای‌شکل یکی از اولین مفاهیم طراحی فضای تمیز به عنوان محیط کاری بود. علاوه بر فضای بسته، مهم‌ترین سازوکار برای تمیز نگه داشتن فضا، فیلترکردن هوا است. تاریخچه فیلترهای هوا با آتش‌نشانی در ارتباط است.
تا اوایل قرن نوزدهم، معمولاً وقتی آتش‌نشان‌ها وارد ساختمان‌های در حال سوختن می‌شدند، پارچه‌ای خیس دور صورت‌هایشان می‌بستند تا دود استنشاق نکنند. با تولید فیلتر هوا توسط جان و چارلز دین در سال ۱۸۲۳، این اقدام مخاطره‌آمیز تا حدودی اصلاح شد. آنان فیلتری محافظتی در برابر دود ابداع کردند که از آتش‌نشانان در برابر دود غلیظ و مواد شیمیایی خطرناک موجود در هوا هنگام اطفای حریق محافظت می‌کرد. بعدتر از دستگاه فیلتر هوا برای غواصان زیر آب و در ماسک‌های گاز نیز استفاده شد که کلونی مَکفِرسون در جنگ جهانی اول اختراع کرد. ایده طراحی فیلتر هِپا (فیلتر هوا با بازدهی بالا) نیز از آن‌جا آمد.
در زمینه پزشکی، در مقاطع زمانی مختلفی از سیر تکاملی جراحی، کارکنان پزشکی درباره آلودگی محیطی ابراز نگرانی کرده‌اند. برای مثال، شواهد مستندی وجود دارد که نشان می‌دهند جراحان در جنگ داخلی آمریکا (۱۸۶۰ تا ۱۸۶۵) به خطرات زیست‌محیطی جراحی صحرایی اشاره کرده‌اند، به‌عنوان مثال، پزشکان ارتش احتمال می‌دادند عفونت از طریق هوا از بیماری به بیمار دیگر منتقل شود. از آن گذشته، در سال ۱۸۶۴، انجمن پزشکی آمریکا اقداماتی را در جهت بهبود تهویه بیمارستان‌ها انجام داد تا هوایی پاک‌تر ایجاد کند.
اگرچه آلودگی هوا، تجهیزات، سطوح و افراد عموماً به‌عنوان خطری مهم در طی جراحی شناخته می‌شد، اما تا زمانی‌که لرد جوزف لیستر کار خود را عرضه کرد، بهبود چندانی در زمینه تمیزی به وجود نیامد. یکی از نگرانی‌های لیستر شیوع عفونت‌های بعد از عمل جراحی بود. برای مقابله با آن، پیشگام استفاده از روش‌های ضدعفونی در جراحی شد.
لیستر با الهام از کار لویی پاستور در مورد روش‌های از بین بردن میکروارگانیسم‌ها، پانسمان‌های جراحی آغشته به کربولیک‌اسید (فنل) را برای پوشاندن زخم؛ و هم‌چنین شست‌وشوی دست‌ها، ضدعفونی کردن ابزارها و اسپری کردن کربولیک در اتاق عمل در حین عمل جراحی را امتحان کرد تا عفونت را کاهش دهد. در سال ۱۸۶۷، لیستر اولین ضدعفونی‌کننده را چنین توصیف کرد:
«کربولیک یا فنیک اسید، ترکیب آلی فراری که به نظر می‌رسد تأثیر مخرب خاصی بر اَشکال نازل حیات دارد و از این رو قوی‌ترین ضدعفونی‌کننده‌ای است که در حال حاضر می‌شناسیم.»
موفقیت لیستر در کاهش عفونت‌های بعد از عمل، پیشرفت‌های پزشکی دیگری را در عرصه جراحی به دنبال داشت. در سال ۱۸۷۸، رابرت کخ کشف کرد که باکتری‌های موجود در خون باعث عفونت خونی می‌شوند، یافته‌ای که منجر به حمایت بیشتر از به‌کارگیری ضدعفونی‌کننده‌ها شد. تقاضای روبه‌رشد برای ضدعفونی‌کننده‌ها باعث شد جیمز وود جانسون و ادوارد مید جانسون، کارآفرینان آمریکایی، شرکت جانسون‌اندجانسون را برای اولین تولید انبود مواد شیمیایی ضدباکتری تأسیس کنند.
به دنبال کار لیستر و کخ، دانشمندان استدلال کردند که کاهش باکتری‌های موجود در محیط بیمارستانی نیز به همین ترتیب، باعث کاهش شیوع بیماری‌های عفونی و بهبودی بهتر بیماران می‌شود. به عنوان مثال در اواخر قرن نوزدهم، پروفسور نوبر و بعدها، ارنست برگمان، بر نظافت کادر جراحی تمرکز کردند. بهداشت بیشتر به تدریج بخشی از روال اتاق عمل شد. باندها، ابزار و لباس‌ها، همگی با بخار ضدعفونی می‌شدند تا آلودگی‌ها و میکروارگانیسم‌ها از بین بروند، که استفاده از ضدعفونی‌‌کننده‌های شیمیایی را کاهش داد.
علاوه بر آن، انضباط سخت‌گیرانه‌تری برای کادر جراحی در نظر گرفته شد تا انتقال عفونت از طریق دست‌ها و ناخن‌هایشان به حداقل برسد. در این‌جا کار ویلیام هالستد اهمیت دارد که استفاده از دستکش لاستیکی، ماسک، کلاه و روپوش را برای جراحی پیشنهاد کرد. بی‌شک، افزایش نرخ بقای بعد از عمل به پیشرفت روش‌های جراحی در سال‌های اولیه قرن بیستم کمک کرد.
اتاق های تمیز پس از جنگ: رشد صنعتی
اگرچه تمیزی شیوه‌های پزشکی در نیمه اول قرن بیستم به پیشرفت خود ادامه داد، به‌ویژه در نتیجه طب صحرایی در جنگ جهانی اول، اما در دهه‌های اول این قرن پیشرفت چندانی در مفهوم فضای دارای هوای تمیز (اتاق های تمیز )حاصل نشد. در محیط‌های کنترل‌شده در کارخانه‌هایی که یاتاقان‌ها و چرخ‌دنده‌های کوچک هواپیماها را تولید می‌کردند، توجه‌هایی به این موضوع شد و تلاش کردند آلودگی‌های شدید بخش‌های تولید را حذف کنند، مانند هوای سنگین غبارآلود که می‌توانست چرخ‌دنده‌ها را متوقف کند. از شیوه‌های مناسب نظافت و جداسازی محل کار از سایر عملیات‌های تولیدی برای کنترل آلودگی استفاده می‌شد.
با جود آن‌که برخی روش‌ها برای افزایش تمیزی هوا به کار گرفته شدند (به‌ویژه با استفاده از امواج فرابنفش در دهه ۱۹۳۰)، گام مهم بعدی در ایده اتاق های تمیز، در جنگ دوم آن قرن برداشته شد که بیشتر از آن‌که تحت تأثیر پزشکی باشد، تحت تأثیر کاربردهای صنعتی بود. با جنگ جهانی دوم، تحولات فنی نظامی سرعت گرفتند. نیاز به مونتاژ اجزای بسیار مهم کوچک، از سازوکار تفنگ گرفته تا ژیروسکوپ‌های هواپیما، در فضاهای عاری از هرگونه آلودگی، منجر به ایجاد «اتاق‌های سفید» شد.
در این فضاها تهویه بیشتر بود و هوا به‌کمک سامانه‌های تهویه مطبوع فیلتر می‌شد. این فیلترها که بخشی از واحد هواساز بودند، در ابتدا فیلترهای اَبَرجداساز برخوردی یا ابرجداساز احتباسی خوانده می‌شدند و بعداً تحت عنوان فیلترهای مطلق شناخته شدند. تلاش‌هایی هم در زمینه اتاق‌های تحت‌فشار انجام شد. بعدتر فیلتراسیون بیشتر پیشرفت کرد و ماسک‌های گازی مانند فیلتر هپا طراحی شدند که در آنها از علف اسپرتو و آزبست به عنوان محیط فیلتراسیون استفاده می‌شد.
توسعه سلاح‌های پیشرفته در طول جنگ، بخشی از انگیزه طراحی فیلترهای هوای پیچیده‌تر برای ایجاد محیط‌های کاری تمیز بود. این فرآیند منجر به ساخت اولین «فیلترهای هپا» طبق دستورالعمل کمیسیون انرژی اتمی ایالات‌متحده شد. در آن زمان، این فیلترها هم‌چنان «فیلترهای مطلق» خوانده می‌شدند و مخفف هپا تا دهه ۱۹۵۰ استفاده نمی‌شد.
این فیلترهای مطلق، به عنوان بخشی از پروژه تسلیحات اتمی منهتن ساخته شدند تا غبار و ذرات رادیواکتیو را از هوای داخل آزمایشگاه‌ها حذف کنند. شرکت تحقیق و توسعه آرتور دی.لیتل موفق به دستیابی به این پیشرفت شد. شرکت لیتل اولین فیلترهای مطلق را برای به دام انداختن ذرات ۰.۳ میکرومتری و بزرگ‌تر، بر اساس جزئیات طراحی فیلتر، طراحی کرد تا ذرات رادیواکتیو متراکم ید را جذب کنند. این فیلترهای هوای اولیه در مقایسه با فیلترهای هوای هپا که امروزه تولید می‌شوند، بسیار بزرگ بودند.
فناوری فیلتر مطلق پس از جنگ جهانی دوم از حالت محرمانه خارج شد و در اوایل دهه ۱۹۵۰ برای استفاده صنعتی در دسترس قرار گرفت و بخش اصلی سامانه‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) را فراهم می‌آورد. سازوکار اولیه فیلتراسیون که مبتنی بر علف بود با الیاف شیشه به کار رفته در کاغذ جایگزین شد. استفاده از فیلترهای هپا بخشی از اقتباس‌های بسیار زیاد صنعت از جنبه‌های فناورانه زمان جنگ بود. بسیاری از جنبه‌های پیشرفت‌های صنعتی پس از جنگ به محیط‌های کاری تمیز نیاز داشتند و نگهداری از اتاق های تمیز اهمیت بیشتری پیدا کرد.
چنین صنایعی شامل تهیه ابزارهای مکانیکی، الکترونیک (به ویژه استفاده از نیمه‌رساناها) و صنایع هسته‌ای و فضایی بودند. در عصر تولید انبوه، این بخش‌ها به اتاق های تمیز بزرگ‌تر با حجم بیشتر هوای فیلترشده نیاز داشتند. این بخشی از نیاز بزرگ‌تر به رسمیت‌شناخته‌شده به کنترل سطح ذراتی مانند گرد و غبار، الیاف و سلول‌های پوست بود، به‌ویژه آن‌که اگر مقدار معینی از غبار روی چرخ‌دنده‌ها یا یاتاقان‌ها می‌نشست، می‌توانست منجر به مشکلات عملیاتی پس از ساخت، برای ابزارهای دقیق شود. توسعه توزیع‌کننده‌های تهویه که امکان تأمین حجم بیشتر و یکنواخت‌تر هوا را فراهم می‌آوردند، امکان ساخت چنین اتاق های تمیز با جریان آشفته را میسر کردند.
پیشرفت‌های پس از جنگ، علاوه بر صنعت، در کاربرد اتاق های تمیز در بیمارستان‌ها نیز ادامه یافت. در دهه ۱۹۵۰ تحقیقات گسترده‌ای برای بررسی الگوهای عفونت‌های بیمارستانی و خطرات میکروب‌شناسی انجام شد که بیماران را در طی عمل جراحی تهدید می‌کردند. این امر منجر به تلاش‌های بیشتری برای بهبود تهویه اتاق‌های عمل بر این اساس شد که اضافه کردن هوای فیلترشده به مقدار کافی، می‌تواند سطح تمیزی هوا را به میزان قابل توجهی افزایش دهد که گاهی اوقات از آن، تحت عنوان «تهویه مثبت» نام می‌بردند.
مهم‌ترین پیشرفت فنی تولید تهویه مصنوعی بود که در آن، سرعت و جریان هوا تحت کنترل مکانیکی قرار می‌گرفت. با پیشرفت این فناوری، هوای تمیزی که به طور مصنوعی تولید می‌شد، «تمیزتر» شد و توسط سامانه‌های قابل اطمینان‌تری تأمین می‌شد. این امر باعث شد ایالات‌متحده در اواخر دهه ۱۹۵۰ سامانه‌های گردش هوای مورد استفاده در اتاق‌های عمل را ملزم کند که در تسهیلات ساختمانی موجود، حداقل ۱۲ تغییر در ساعت، و در تسهیلات ساختمانی جدید، حداقل ۲۵ تغییر در ساعت، داشته باشند.
برای مطالعه محتوا ولیدیشن اتاق تمیز کلیک کنید.
دهه ۱۹۶۰: مسابقه فضایی و اولین استانداردهای اتاق های تمیز
گروهی در شرکت ساندیا (بعدها آزمایشگاه‌های ملی ساندیا)، در آلبوکرکی نیومکزیکو در ایالات‌متحده، به سرپرستی ویلیس ویتفیلد با مشارکت کمیسیون انرژی اتمی ایالات‌متحده، توسعه فناوری جریان آرام را تکمیل کردند. هدف کار ویتفیلد ابداع سامانه کنترل هوایی بود که از کارکنان در برابر ذرات هسته‌ای محافظت کند. اساس شروع این تحقیق این بود که طراحی‌های اتاق های تمیز موجود در مقایسه با سرعت پیشرفت‌های صنعتی، مانند مشکلات ذرات غباری که قطعات الکترونیکی را آلوده می‌کردند، ناکارآمد بودند. مسیر اولیه ایجاد محیط‌های بسیار تمیز به همان اندازه که به هوای تهویه‌شده وابسته بود، متکی بر نظافت دستی شدید نیز بود.
ویتفیلد با استفاده از پروانه‌هایی که هوای بیرون را پس از گذراندن از فیلترها، با فشار به داخل اتاق می‌آوردند و استفاده همزمان از پروانه‌هایی که همان مقدار هوا را از لوله‌های تخلیه که در دیوارهای اتاق تمیز قرار داشتند، خارج می‌کردند، به استانداردهای بالاتری دست پیدا کند. در توسعه بعدی، هوا از سقف تأمین و از طریق میله‌های موجود در کف (تخلیه هوا)، بر مبنای این اصل خارج می‌شد که ذرات رسوب‌کرده در جریان هوا به‌خاطر تأثیرات گرانشی، به راحتی توسط جریان هوا از اتاق خارج می‌شوند.
تعدادی از صنایع دیگر نیز از کاربردهای فیلترهای هپا که به دنبال پیشرفت‌های سندیا فراهم آمدند، بهره گرفتند. در برخی صنایع، فناوری در راستای محافظت از افراد در برابر آلودگی به طیف وسیعی از خطرات مانند تشعشعات و مواد شیمیایی است. در حالی‌که در سایر بخش‌ها مانند خودروسازی، شرکت جنرال‌موتورز یکی از اولین خودروسازانی بود که از فضاهای تمیز برای محافظت از مدارها در برابر گرد و غبار استفاده کرد. در دهه ۱۹۶۰ مجموعه‌ای از اختراعات مختلف در رابطه با اتاق های تمیز ثبت شدند. به عنوان مثال، چارلز مول و ویلیام اندرسن بر اساس کارهای انجام شده در شرکت وستینگهاوس الکتریک، اتاقی با جریان آرام را ثبت اختراع کردند که تحت عنوان «اتاق فوق‌تمیز» شناخته می‌شد.
برای مطالعه محتوا طراحی اتاق تمیز کلیک کنید.
استفاده گسترده از اتاق های تمیز در طیف وسیعی از صنایع و هم‌چنین پیشرفت فناوری‌های طراحی ساختمان منجر به نیاز به ابزاری برای ارزیابی، استانداردسازی و مقایسه تمیزی شد. اولین استاندارد میزان تمیزی اتاق های تمیز، دستورالعمل فنی شماره ۲۰۳۲۶-۲۵-۰۰ مربوط به نیروهای هوایی ایالات‌متحده بود. این اولین استاندارد برای فضاهای کنترل‌شده بود. در این دستورالعمل فنی از یک سامانه طبقه‌بندی با درجه‌های ۱ تا ۵ استفاده شده بود که در آن، درجه ۱ تمیزترین استاندارد را شامل می‌شد.
مانند استانداردهای امروزی، طبقه‌بندی بر اساس حداکثر مقدار ذرات معلق دارای اندازه‌ای معین انجام می‌شد که به اتاق با یک درجه خاص نسبت داده می‌شد. این دستورالعمل فنی علاوه بر استاندارد طبقه‌بندی، فرآیند ورود به منطقه تمیز، الزامات پوششی و برخی مسائل ابتدایی طراحی اتاق را نیز شرح می‌داد. این دستورالعمل فنی مبنای الزامات سخت‌گیرانه‌تر توسعه موشک‌ها و بعدتر استاندارد ۲۰۹ فدرال ایالات متحده را تشکیل داد.
یکی از انگیزه‌های قوی برای فناوری‌های توسعه فضاهای تولیدی تمیزتر، مسابقه فضایی بود. مرکز سازمان ملی هوانوردی و فضایی ایالات متحده (ناسا) از اتاق های تمیز و جریان‌های هوای آرام برای پیشبرد فناوری موشکی استفاده کرد. ناسا در ابتدا از دستورالعمل فنی و سامانه طبقه‌بندی نیروی هوایی استفاده کرد که تنها بر اساس ارزیابی ذرات بود و به‌دلیل لزوم به حداقل رساندن سطوح میکروبی بر اجزای مهم مورد نیاز در مونتاژ فضاپیما، الزامات بررسی میکروبیولوژیکی را نیز به آن اضافه کرد (از طریق مجموعه‌ای از کتاب‌های راهنما در زمینه کنترل آلودگی، مانند ناسا اس‌پی-۵۰۷۶.)
دستورالعمل‌های ناسا برای آزمایش‌های میکروبیولوژیکی، استفاده از نمونه‌گیرهای هوای باریک رینیِرز و صفحات روداک RODACرا برای نمونه‌برداری از سطح توصیه می‌کنند. برای بررسی دستان کارکنان نیز باید نوارهای فولادی ضدعفونی‌شده را لمس می‌کردند. سپس، نوارها را با آب پپتون می‌شستند که بعدتر رقیق و به محیط کشت میکروبیولوژیکی منتقل می‌شد. محیط کشت مورد استفاده در تمامی آزمایش‌ها، تریپتیک سوی آگار (۷۲ ساعت کشت در دمای ۳۲ درجه سانتی‌گراد) بود. به عنوان شاخصی از سطح کنترل آلودگی در این دوره، گزارش‌های تحقیقاتی اواسط دهه ۱۹۶۰ به‌طور کلی به کنترل ذرات می‌پرداختند و اغلب کنترل میکروبیولوژیکی وجود نداشت.
