التقدم السريع للعلوم والتكنولوجيا يجعل من الصعب التنبؤ بحالة العالم بحلول نهاية هذا القرنبعض الأحكام يمكن أن تصدرثلاثة مجالات تكنولوجية رئيسية - رقائق أشباه الموصلات، الصيدلة، والتكنولوجيا الحيوية - جنبا إلى جنب مع تقنيات الغرف النظيفة المرتبطة بها، تواجه كل من الفرص والتحديات.
في المؤتمر السنوي لجمعية الصين للعلوم والتكنولوجيا عام 2001،أشار البروفيسور تشن نينغ يانغ إلى ثلاثة مجالات ستصبح القوى الدافعة للتنمية التكنولوجية:
تطبيق الشرائح على نطاق واسع في كل شيء تقريبا، من المباني والمنازل إلى السيارات، الجسم البشري، والمصانع والمتاجر؛
التقدم السريع في الطب والصيدلة
الهندسة الحيوية
إنتاج الرقائق، أحد الاتجاهات الاستراتيجية الثلاثة، يتطلب بيئة صغيرة توفرها الغرف النظيفة الصناعية في تكنولوجيا نظافة الهواء.والهندسة الحيوية تتطلب غرف نظيفة بيولوجية، حيث تحتاج الأدوية والمنتجات الصيدلانية في المقام الأول إلى غرف نظيفة بيولوجية عامة، والهندسة الحيوية التي تتطلب في المقام الأول غرف نظيفة للأمان البيولوجي.من الواضح مدى ارتباط تكنولوجيا البيئة الدقيقة للمباني النظيفة مع هذه الاتجاهات الاستراتيجية الثلاث، واليوم تواجه تحديات جديدة منهم.
من المحتمل أن سرعة تطوير رقائق الدوائر المتكاملة للشرائح شبه الموصلة لا مثيل لها من قبل أي تكنولوجيا أخرى ، مع كثافة التكامل التي تتضاعف أربعة أضعاف تقريبًا كل ثلاث سنوات.بسبب التقدم السريع للذكاء الاصطناعي، هناك نقص عالمي في الرقائق، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج السيارات بسبب نقص الرقائق السيارات. اليوم، الرقائق دقة 2nm هي بالفعل هدف للمصنعين،وإنتاج الدوائر المتكاملة للشريحة يتطلب تحكمًا أكثر صرامة على أحجام الجسيمات البيئيةبلا شك، صناعة الإلكترونيات تستمر في السيطرة على متطلبات الغرف النظيفة.
الطب والمنتجات الصيدلانية مرتبطة ارتباطا وثيقا بالسلامة والصحة العامة.أول تطبيق لغرفة نظيفة بيولوجية في الطب كانت غرفة عمليات نظيفة بنيت في الولايات المتحدة في يناير 1966تستبدل غرفة العمليات النظيفة طرق التطهير التقليدية، مثل الأشعة فوق البنفسجية، بتكنولوجيا نظافة الهواء لتمكين التحكم الكامل في تلوث العملية.يمكن تخفيض معدلات العدوى بأكثر من 90%على سبيل المثال، من عام 1989 إلى عام 1990، أجرت مستشفى شانغهاي تشانغشنغ 9 عمليات،337 عمليات جراحية من الفئة الأولى في غرف عمليات نظيفة بدون عدوى واحدةوبالمثل، من عام 1995 إلى عام 1996، أفادت مستشفى 301 في بكين بعدم الإصابة بالعدوى في 16،427 عملية جراحية من الفئة الأولى. وفقًا لمقالة نشرت عام 2012 في مجلةالورم، كانت نسبة الإصابة بالسكري في الصين 5.17 لكل 100000مع معدل وفيات 3.94 لكل 100000ونتيجة لذلك، اكتسب علاج سرطان الدم وتطوير غرف نظيفة بيولوجية لمثل هذه العلاجات اهتمامًا متزايدًا في الصين.
في حين أن فهم بناء غرف العمليات النظيفة وأقسام الدم من الفئة 100 جاء في البداية من الخبرات الدولية وملاحظات الموظفين الطبيين العاملين في الخارج،الاعتراف بأن مباني المستشفيات بأكملها تحتاج إلى نظافة الهواء جاء إلى حد كبير من التجارب المحليةبعد عام 2003، كانت واحدة من أكثر التفكيرات انتقاداً هي أنه، في بناء المستشفيات، غالباً ما يركز البناة والمصممون فقط على "المبنى" بينما يتجاهلون "جودة الهواء"." بعض العاملين الطبيين أعطوا الأولوية لنقل العدوى التنفسية من خلال الاتصال، على الرغم من أن هذا الأخير أكثر انفجارًا وانتشارًا واسعًا ويتطلب جرعات معدية أقل ، مما يجعله أكثر خطورة. على سبيل المثال:
يتطلب تناول 100 مليون بكتيريا من بكتيريا التولاريميا للإصابة، في حين أن استنشاق 1050 فقط يمكن أن يسبب الحمى.
متوسط الجرعة المعدية لفيروس الأدينوفيروس المستنشق هو نصف جرعة ثقافة الأنسجة فقط.
في حالة حمى (Q) ، يمكن أن يسبب الجسيمات الواحدة التي تستقر في الجهاز التنفسي العدوى.
على الرغم من أن Pseudomonas aeruginosa اعتبرت في السابق أنه من غير المرجح أن تنتقل عبر الهواء ، إلا أن اكتشافها في الغبار على سقف جناح الحروق وفي الهواء قد سلط الضوء على مخاطر الانتقال الجوي;
وقد أدت خصائص انتقال فيروس سارس في الأيروسول إلى إدراك الناس حقًا لأهمية تكنولوجيا نظافة الهواء في مباني المستشفيات.
يمكن القول أن مباني المستشفيات بدون تكنولوجيا نظافة الهواء قد عفا عليها الزمن. لذلك، ينبغي أن تشمل تخطيط مبنى المستشفى الحديث الذي يضم تكنولوجيا نظافة الهواء:
أنظمة غرف العمليات: بناء غرف عمليات نظيفة
أنظمة الأحياء: غرف نظيفة للكيمياء الدموية، والحروق، والربو، ورعاية الرضع قبل الأوان.
أنظمة وحدات التمريض: وحدات العناية المركزة (ICU) ووحدات زرع الأعضاء ووحدات الرعاية القلبية الوعائية
أنظمة عمل المعالجة: غرف العلاج التدريبي، غرف علاج سرطان الدم، وغرف تشريح الجثث للأمراض المعدية.
أنظمة المختبر: مختبرات الاختبار الخاصة والمختبرات الطبية السريرية ومختبرات PCR ومختبرات علوم الحياة، مع التركيز على أنظمة السلامة الحيوية.
أنظمة غرفة الأجهزة: غرف لأدوات الدقة
أنظمة غرف العزل: غرف العزل تحت الضغط السلبي للأمراض المنقولة جواً وغرف المراقبة وغرف العمليات تحت الضغط السلبي.
أنظمة الصيدليات: المراكز المتخصصة لإعداد الأدوية
غرف مساعدة نظيفة: غرف إمدادات معقمة وتخزين المنتجات المستخدمة مرة واحدة
غرف مساعدة غير نظيفة: غرف معالجة النفايات الملوثة وممرات المواد الملوثة، والتي تتطلب مكافحة التلوث لمنع الانتقال الخارجي.
مناطق نصف نظيفة: غرف الانتظار وغرف العلاج وغرف الفحص وغرف التشخيص باستخدام تكييف الهواء المعتاد في المستشفيات.
كما أن التحديات التي تواجه تكنولوجيا النظافة في إنتاج الأدوية غير مسبوقة، لا سيما بعد تنفيذ GMP.تطبق الصين GMP (2010) (المعروفة عادة باسم GMP للأدوية البشرية)إدارة جودة إنتاج الأدوية البيطرية(2020) أصبحت الغرف النظيفة الآن شرطًا أساسيًا لمصانع الأدوية.
الهندسة الوراثية هي جزء حاسم من الهندسة الحيوية. منذ النجاح في نقل المواد الوراثية من الكوكس إلى E. coli في عام 1973 ، تطورت التكنولوجيا الوراثية المتشابكة بسرعة.نظراً لإمكانياته الهائلة، نموها في القرن الجديد لا حدود له. ومع ذلك، فإن جزءا كبيرا من الهندسة الحيوية ينطوي على مخاطر محتملة،خاصة الخطر البيولوجي لنشر الكائنات الدقيقة السامة المجهولةالحادثة الجمركية في الولايات المتحدة ووباء السارس العالمي هي أمثلة على مثل هذه المخاطر البيولوجية الخطيرة. هذه الأحداث تحذير للجميع: هذا الخطر يمكن أن يؤثر على الجميع.لبلد مثل بلدنا مع عدد كبير من السكان والتجارة الدولية، فإن البيئات الدقيقة للمباني المتوافقة مع السلامة البيولوجية ضرورية للوقاية من الأوبئة والبحوث حول الأنواع والمنتجات النباتية والحيوانية ومكافحة الأمراض.تحت تأثير وباء فيروس كورونا الجديد، إن بناء غرف نظيفة للسلامة البيولوجية (مختبرات) في بلدي يشهد زخمًا غير مسبوق. المؤسسات البحثية والمستشفياتوكالات التفتيش والحصان، وكالات الوقاية من الأمراض الحيوانية والنباتية ومراكز مكافحة الأمراض على جميع المستويات في حاجة ماسة إلى مختبرات السلامة الحيوية.الولايات المتحدة لديها 12 من أعلى مستوى مختبرات P4في حين أن بلدي لديه اثنين فقط، هناك أكثر من 1500 مختبر P3، في حين بلدي لديها حوالي 80.علوم الحياة وبعض مشاريع التربية في الزراعة والغابات تتطلب أيضا بيئات نظيفة.
يتم تصنيف المخاطر البيولوجية دوليًا وفقًا لنظام المعاهد الوطنية للصحة (NIH) ، بدءًا من P1 إلى P4 (أدنى إلى أعلى).يجب على المنشآت التي تتعامل مع المواد البيولوجية على مستويات P3 و P4 تنفيذ تدابير السلامة البيولوجيةبعد عام 1972، الولايات المتحدةنقلت بعض المرافق من أبحاث الأسلحة البيولوجية إلى المعهد الوطني للسرطان (NCI) وأنشأت برنامجًا خاصًا لأبحاث فيروسات الأورام لتعزيز أبحاث السرطان، مع تدابير السلامة البيولوجية كحجر الأساس. وقدم برنامج أبولو مفاهيم السلامة البيولوجية من خلال اختبار رواد الفضاء العائدين من الفضاء لميكروبات مجهولة.لحماية صحة الإنسان وتطوير اللقاحات، من الضروري العمل مع البكتيريا والفيروسات، وخاصة تلك التي تشكل تهديدات خطيرة للبشر والماشية.يجب إجراء البحوث حول مسببات الأمراض الشديدة وغير الشائعة (بما في ذلك الحشرات الناقلة) في غرف نظيفة للسلامة الحيوية (المختبرات) مع مرافق السلامة المناسبة.
تعتبر الأدوية البيولوجية فئة جديدة من الأدوية المصنعة باستخدام العمليات البيولوجية.وبما أنها غالباً لا يمكن تعقيمها بعد الإنتاجويتطلب جزء كبير من هذه المنتجات أيضا تدابير السلامة البيولوجية. تستخدم هذه الأدوية في المقام الأول لعلاج الأمراض الرئيسية مثل السرطان،أمراض القلب والأوعية الدموية والأوعية الدماغيةفي حين أن السوق العالمية للأدوية البيولوجية تحافظ على معدل نمو سنوي متوسط يبلغ 12٪..ويشارك أكثر من 50% من شركات التكنولوجيا الحيوية الأوروبية في البحث والتطوير في المنتجات الطبية البيولوجية.التأثير المباشر للتكنولوجيا الحيوية على البشرية في القرن الحادي والعشرين قد يتجاوز تأثير الرقائق، وتطورها لا ينفصل عن مكافحة التلوث ونظافة الهواء، وهي الوظائف الأساسية لتكنولوجيا نظافة الهواء.
التقدم السريع للعلوم والتكنولوجيا يجعل من الصعب التنبؤ بحالة العالم بحلول نهاية هذا القرنبعض الأحكام يمكن أن تصدرثلاثة مجالات تكنولوجية رئيسية - رقائق أشباه الموصلات، الصيدلة، والتكنولوجيا الحيوية - جنبا إلى جنب مع تقنيات الغرف النظيفة المرتبطة بها، تواجه كل من الفرص والتحديات.
في المؤتمر السنوي لجمعية الصين للعلوم والتكنولوجيا عام 2001،أشار البروفيسور تشن نينغ يانغ إلى ثلاثة مجالات ستصبح القوى الدافعة للتنمية التكنولوجية:
تطبيق الشرائح على نطاق واسع في كل شيء تقريبا، من المباني والمنازل إلى السيارات، الجسم البشري، والمصانع والمتاجر؛
التقدم السريع في الطب والصيدلة
الهندسة الحيوية
إنتاج الرقائق، أحد الاتجاهات الاستراتيجية الثلاثة، يتطلب بيئة صغيرة توفرها الغرف النظيفة الصناعية في تكنولوجيا نظافة الهواء.والهندسة الحيوية تتطلب غرف نظيفة بيولوجية، حيث تحتاج الأدوية والمنتجات الصيدلانية في المقام الأول إلى غرف نظيفة بيولوجية عامة، والهندسة الحيوية التي تتطلب في المقام الأول غرف نظيفة للأمان البيولوجي.من الواضح مدى ارتباط تكنولوجيا البيئة الدقيقة للمباني النظيفة مع هذه الاتجاهات الاستراتيجية الثلاث، واليوم تواجه تحديات جديدة منهم.
من المحتمل أن سرعة تطوير رقائق الدوائر المتكاملة للشرائح شبه الموصلة لا مثيل لها من قبل أي تكنولوجيا أخرى ، مع كثافة التكامل التي تتضاعف أربعة أضعاف تقريبًا كل ثلاث سنوات.بسبب التقدم السريع للذكاء الاصطناعي، هناك نقص عالمي في الرقائق، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج السيارات بسبب نقص الرقائق السيارات. اليوم، الرقائق دقة 2nm هي بالفعل هدف للمصنعين،وإنتاج الدوائر المتكاملة للشريحة يتطلب تحكمًا أكثر صرامة على أحجام الجسيمات البيئيةبلا شك، صناعة الإلكترونيات تستمر في السيطرة على متطلبات الغرف النظيفة.
الطب والمنتجات الصيدلانية مرتبطة ارتباطا وثيقا بالسلامة والصحة العامة.أول تطبيق لغرفة نظيفة بيولوجية في الطب كانت غرفة عمليات نظيفة بنيت في الولايات المتحدة في يناير 1966تستبدل غرفة العمليات النظيفة طرق التطهير التقليدية، مثل الأشعة فوق البنفسجية، بتكنولوجيا نظافة الهواء لتمكين التحكم الكامل في تلوث العملية.يمكن تخفيض معدلات العدوى بأكثر من 90%على سبيل المثال، من عام 1989 إلى عام 1990، أجرت مستشفى شانغهاي تشانغشنغ 9 عمليات،337 عمليات جراحية من الفئة الأولى في غرف عمليات نظيفة بدون عدوى واحدةوبالمثل، من عام 1995 إلى عام 1996، أفادت مستشفى 301 في بكين بعدم الإصابة بالعدوى في 16،427 عملية جراحية من الفئة الأولى. وفقًا لمقالة نشرت عام 2012 في مجلةالورم، كانت نسبة الإصابة بالسكري في الصين 5.17 لكل 100000مع معدل وفيات 3.94 لكل 100000ونتيجة لذلك، اكتسب علاج سرطان الدم وتطوير غرف نظيفة بيولوجية لمثل هذه العلاجات اهتمامًا متزايدًا في الصين.
في حين أن فهم بناء غرف العمليات النظيفة وأقسام الدم من الفئة 100 جاء في البداية من الخبرات الدولية وملاحظات الموظفين الطبيين العاملين في الخارج،الاعتراف بأن مباني المستشفيات بأكملها تحتاج إلى نظافة الهواء جاء إلى حد كبير من التجارب المحليةبعد عام 2003، كانت واحدة من أكثر التفكيرات انتقاداً هي أنه، في بناء المستشفيات، غالباً ما يركز البناة والمصممون فقط على "المبنى" بينما يتجاهلون "جودة الهواء"." بعض العاملين الطبيين أعطوا الأولوية لنقل العدوى التنفسية من خلال الاتصال، على الرغم من أن هذا الأخير أكثر انفجارًا وانتشارًا واسعًا ويتطلب جرعات معدية أقل ، مما يجعله أكثر خطورة. على سبيل المثال:
يتطلب تناول 100 مليون بكتيريا من بكتيريا التولاريميا للإصابة، في حين أن استنشاق 1050 فقط يمكن أن يسبب الحمى.
متوسط الجرعة المعدية لفيروس الأدينوفيروس المستنشق هو نصف جرعة ثقافة الأنسجة فقط.
في حالة حمى (Q) ، يمكن أن يسبب الجسيمات الواحدة التي تستقر في الجهاز التنفسي العدوى.
على الرغم من أن Pseudomonas aeruginosa اعتبرت في السابق أنه من غير المرجح أن تنتقل عبر الهواء ، إلا أن اكتشافها في الغبار على سقف جناح الحروق وفي الهواء قد سلط الضوء على مخاطر الانتقال الجوي;
وقد أدت خصائص انتقال فيروس سارس في الأيروسول إلى إدراك الناس حقًا لأهمية تكنولوجيا نظافة الهواء في مباني المستشفيات.
يمكن القول أن مباني المستشفيات بدون تكنولوجيا نظافة الهواء قد عفا عليها الزمن. لذلك، ينبغي أن تشمل تخطيط مبنى المستشفى الحديث الذي يضم تكنولوجيا نظافة الهواء:
أنظمة غرف العمليات: بناء غرف عمليات نظيفة
أنظمة الأحياء: غرف نظيفة للكيمياء الدموية، والحروق، والربو، ورعاية الرضع قبل الأوان.
أنظمة وحدات التمريض: وحدات العناية المركزة (ICU) ووحدات زرع الأعضاء ووحدات الرعاية القلبية الوعائية
أنظمة عمل المعالجة: غرف العلاج التدريبي، غرف علاج سرطان الدم، وغرف تشريح الجثث للأمراض المعدية.
أنظمة المختبر: مختبرات الاختبار الخاصة والمختبرات الطبية السريرية ومختبرات PCR ومختبرات علوم الحياة، مع التركيز على أنظمة السلامة الحيوية.
أنظمة غرفة الأجهزة: غرف لأدوات الدقة
أنظمة غرف العزل: غرف العزل تحت الضغط السلبي للأمراض المنقولة جواً وغرف المراقبة وغرف العمليات تحت الضغط السلبي.
أنظمة الصيدليات: المراكز المتخصصة لإعداد الأدوية
غرف مساعدة نظيفة: غرف إمدادات معقمة وتخزين المنتجات المستخدمة مرة واحدة
غرف مساعدة غير نظيفة: غرف معالجة النفايات الملوثة وممرات المواد الملوثة، والتي تتطلب مكافحة التلوث لمنع الانتقال الخارجي.
مناطق نصف نظيفة: غرف الانتظار وغرف العلاج وغرف الفحص وغرف التشخيص باستخدام تكييف الهواء المعتاد في المستشفيات.
كما أن التحديات التي تواجه تكنولوجيا النظافة في إنتاج الأدوية غير مسبوقة، لا سيما بعد تنفيذ GMP.تطبق الصين GMP (2010) (المعروفة عادة باسم GMP للأدوية البشرية)إدارة جودة إنتاج الأدوية البيطرية(2020) أصبحت الغرف النظيفة الآن شرطًا أساسيًا لمصانع الأدوية.
الهندسة الوراثية هي جزء حاسم من الهندسة الحيوية. منذ النجاح في نقل المواد الوراثية من الكوكس إلى E. coli في عام 1973 ، تطورت التكنولوجيا الوراثية المتشابكة بسرعة.نظراً لإمكانياته الهائلة، نموها في القرن الجديد لا حدود له. ومع ذلك، فإن جزءا كبيرا من الهندسة الحيوية ينطوي على مخاطر محتملة،خاصة الخطر البيولوجي لنشر الكائنات الدقيقة السامة المجهولةالحادثة الجمركية في الولايات المتحدة ووباء السارس العالمي هي أمثلة على مثل هذه المخاطر البيولوجية الخطيرة. هذه الأحداث تحذير للجميع: هذا الخطر يمكن أن يؤثر على الجميع.لبلد مثل بلدنا مع عدد كبير من السكان والتجارة الدولية، فإن البيئات الدقيقة للمباني المتوافقة مع السلامة البيولوجية ضرورية للوقاية من الأوبئة والبحوث حول الأنواع والمنتجات النباتية والحيوانية ومكافحة الأمراض.تحت تأثير وباء فيروس كورونا الجديد، إن بناء غرف نظيفة للسلامة البيولوجية (مختبرات) في بلدي يشهد زخمًا غير مسبوق. المؤسسات البحثية والمستشفياتوكالات التفتيش والحصان، وكالات الوقاية من الأمراض الحيوانية والنباتية ومراكز مكافحة الأمراض على جميع المستويات في حاجة ماسة إلى مختبرات السلامة الحيوية.الولايات المتحدة لديها 12 من أعلى مستوى مختبرات P4في حين أن بلدي لديه اثنين فقط، هناك أكثر من 1500 مختبر P3، في حين بلدي لديها حوالي 80.علوم الحياة وبعض مشاريع التربية في الزراعة والغابات تتطلب أيضا بيئات نظيفة.
يتم تصنيف المخاطر البيولوجية دوليًا وفقًا لنظام المعاهد الوطنية للصحة (NIH) ، بدءًا من P1 إلى P4 (أدنى إلى أعلى).يجب على المنشآت التي تتعامل مع المواد البيولوجية على مستويات P3 و P4 تنفيذ تدابير السلامة البيولوجيةبعد عام 1972، الولايات المتحدةنقلت بعض المرافق من أبحاث الأسلحة البيولوجية إلى المعهد الوطني للسرطان (NCI) وأنشأت برنامجًا خاصًا لأبحاث فيروسات الأورام لتعزيز أبحاث السرطان، مع تدابير السلامة البيولوجية كحجر الأساس. وقدم برنامج أبولو مفاهيم السلامة البيولوجية من خلال اختبار رواد الفضاء العائدين من الفضاء لميكروبات مجهولة.لحماية صحة الإنسان وتطوير اللقاحات، من الضروري العمل مع البكتيريا والفيروسات، وخاصة تلك التي تشكل تهديدات خطيرة للبشر والماشية.يجب إجراء البحوث حول مسببات الأمراض الشديدة وغير الشائعة (بما في ذلك الحشرات الناقلة) في غرف نظيفة للسلامة الحيوية (المختبرات) مع مرافق السلامة المناسبة.
تعتبر الأدوية البيولوجية فئة جديدة من الأدوية المصنعة باستخدام العمليات البيولوجية.وبما أنها غالباً لا يمكن تعقيمها بعد الإنتاجويتطلب جزء كبير من هذه المنتجات أيضا تدابير السلامة البيولوجية. تستخدم هذه الأدوية في المقام الأول لعلاج الأمراض الرئيسية مثل السرطان،أمراض القلب والأوعية الدموية والأوعية الدماغيةفي حين أن السوق العالمية للأدوية البيولوجية تحافظ على معدل نمو سنوي متوسط يبلغ 12٪..ويشارك أكثر من 50% من شركات التكنولوجيا الحيوية الأوروبية في البحث والتطوير في المنتجات الطبية البيولوجية.التأثير المباشر للتكنولوجيا الحيوية على البشرية في القرن الحادي والعشرين قد يتجاوز تأثير الرقائق، وتطورها لا ينفصل عن مكافحة التلوث ونظافة الهواء، وهي الوظائف الأساسية لتكنولوجيا نظافة الهواء.
