在科技浪潮汹涌澎湃的当下，我们虽难以精准预知本世纪末世界的具体模样，但依据已然清晰显现的诸多大趋势，仍能做出合理判断。半导体芯片、医药、生物技术这三大科技领域，以及与之紧密相连的洁净室技术，正站在机遇与挑战交织的关键节点，它们的发展态势不仅关乎自身的前行方向，更深刻影响着人类社会的未来走向。
早在2001年中国科协学术年会上，杨振宁教授便高瞻远瞩地指出，芯片的广泛应用、医学与药物的高速发展以及生物工程，将成为未来三十至四十年科技发展的三大战略方向。这一论断犹如一盏明灯，为科技领域的发展照亮了前行道路。在这三大战略方向中，芯片生产所依赖的微环境，正是空气洁净技术里的工业洁净室；医学与药物领域主要需要一般生物洁净室，而生物工程则侧重于生物安全洁净室。由此可见，洁净的建筑微环境技术与这三大战略方向紧密相连、休戚与共，如今正面临着来自它们的全新挑战。
半导体芯片：精度提升下的洁净室新挑战
半导体集成电路芯片的发展速度堪称科技领域的奇迹，几乎每三年集成度便增加4倍。近年来，人工智能的迅猛发展更是引发了全球对芯片的极度渴求，芯片短缺问题席卷全球，汽车行业因车用芯片供应不足而纷纷减产，这一现象直观地展现了芯片在现代工业中的重要地位。
当下，2nm精度的芯片已成为制造商竞相追逐的目标。随着芯片集成度不断提高，生产过程对环境控制粒径的要求也愈发严苛。在芯片制造的复杂流程中，哪怕是极其微小的颗粒污染，都可能导致芯片出现缺陷，影响其性能和稳定性。因此，电子产业对洁净室的要求始终占据主导地位。
为了满足芯片生产对洁净环境的高标准要求，洁净室技术不断革新升级。从空气过滤系统的优化到气流组织的精准控制，从洁净室建筑结构的密封性提升到人员与物料进出管理的严格规范，每一个环节都凝聚着科技人员的智慧与心血。例如，先进的空气过滤系统能够高效过滤空气中的微小颗粒，确保进入洁净室的空气达到极高的洁净度；而合理的气流组织设计则能使洁净空气在室内均匀分布，避免出现涡流和死角，从而有效防止颗粒污染的积聚。
然而，随着芯片技术的持续进步，洁净室技术面临的挑战也日益增大。一方面，芯片制造工艺对洁净度的要求不断提高，使得洁净室的建设和运行成本大幅增加；另一方面，如何在保证洁净度的同时，提高洁净室的能源利用效率，降低能耗，成为亟待解决的问题。此外，随着芯片生产规模的扩大，洁净室的空间布局和管理也面临着新的挑战，如何实现大规模洁净室的高效运行和灵活调整，是未来洁净室技术需要攻克的重要课题。
医药领域：守护健康背后的洁净室变革
医学和药物与人民的身体健康和生命安全息息相关，其发展水平直接反映了一个国家的综合实力和科技水平。在医学领域，生物洁净室的应用为医疗质量的提升带来了革命性的变化。1966年1月，美国建成了世界上第一座医院洁净手术室，这标志着空气洁净技术正式进入医疗领域。与传统依靠紫外线等消毒方法相比，洁净手术室通过空气洁净技术对手术全过程实行污染控制，能够显著降低手术感染率。据统计，在洁净手术室内，感染率可降低90%以上，这使得医生在手术过程中可以很少使用或不用抗生素，从而减少了抗生素对患者身体的伤害。
我国在洁净手术室的建设和应用方面也取得了显著成效。上海长征医院在1989 - 1990年间，在洁净手术室进行了9337例I类手术，无一例感染；北京301医院在1995 - 1996年间，16427例I类手术同样实现了零感染。这些数据充分证明了洁净手术室在保障手术安全方面的重要作用。
除了洁净手术室，白血病等血液疾病的治疗也对生物洁净室提出了迫切需求。我国白血病发病率不容忽视，据《肿瘤》杂志2012年4月132(4)(251 - 255)载文介绍，全国肿瘤登记地区白血病发病率为5.17/10万，死亡率为3.94/10万。为了给白血病患者提供更好的治疗环境，百级血液病房等净化病房的建设日益受到重视。
2003年以后，我们对医院建筑的认识发生了深刻转变。过去，建设者和设计者大多只关注医院建筑的外观和结构，而忽视了空气质量的重要性；部分医护人员也只重视接触感染，而轻视气溶胶传播的呼吸道感染。然而，一系列事实让我们认识到空气传播的危险性远超想象。例如，人吃进1亿个免热杆菌才可能感染，而吸入10 - 50个就会发热；吸入腺病毒的半数感染剂量仅是组织培养的半数感染剂量的一半；对于Q热立克次体，只要在呼吸道内沉着1个，就能让人感染。过去认为铜绿假单胞菌不太可能通过空气传播，但在烧伤病房顶棚灰尘中以及空气中多次检出该菌的事实，让人们对其空气传播的危险性有了新的认识。而严重急性呼吸综合征(SARS)病毒的气溶胶传播特性，更是让人们深刻意识到空气洁净技术在医院建筑中的重要性。
如今，现代医院建筑应用空气洁净技术的规划涵盖了多个方面。手术室系统包括洁净手术室的建设；病房系统涵盖净化病房如白血病病房、烧伤病房、哮喘病房、早产儿保育室等；护理单元系统有重病护理单元(ICU)、脏器移植护理单元、心血管病护理单元等；治疗操作系统包括介入治疗室、白血病人治疗室、传染病人尸体解剖室等；实验室系统涉及特殊化验室、临床医学实验室、PCR实验室、生命科学实验室等，且需要更重要的生物安全系统；仪器室系统如精密的新型仪器室等；隔离室系统包括经空气传播疾病负压隔离病房、观察室、负压手术室等；配药系统如特殊的配药中心等；洁净辅助用房系统如无菌敷料室、一次性物品室等；非洁净辅助用房系统如污染处理室、污物通道等，这里要实行污染控制，防止传染外界；准净化用房系统如候诊厅、治疗室、检查室、某些科的诊断室等使用医院普通空调的用房。
药品生产领域对洁净技术的挑战同样前所未有的巨大，这主要源于GMP的实施。目前，我国实施GMP(2010)(俗称人药GMP)和《鲁药生产质量管理规范》(2020)，洁净厂房已成为药厂的基本要求。在药品生产过程中，任何微小的污染都可能影响药品的质量和安全性，因此必须通过洁净技术严格控制生产环境的洁净度，确保药品生产符合严格的质量标准。
生物技术：潜力与风险并存下的洁净室需求
基因工程作为生物工程的重要组成部分，自1973年重组遗传基因操作取得成功，将球菌的遗传基因移入大肠杆菌后，便开启了飞速发展的征程。这一技术具有巨大的发展前景，在新世纪的发展潜力不可限量。然而，生物工程中相当一部分内容存在潜在的危险性，特别是可能具有未知毒性的微生物新种的散播，构成了严重的生物学危险。
美国的炭疽事件和全球的非典型性肺炎事件，就是这种严重生物学危险事件的典型代表，它们警示人们，生物学危险可能波及每一个人。对于我国这样一个人口众多、与各国贸易频繁的大国而言，无论是防疫、动植物品种和制品的研究，还是疫病控制，都需要提供具有生物安全的建筑微环境。在新型冠状病毒感染疫情的影响下，生物安全洁净室(实验室)的建设在我国呈现出前所未有的蓬勃发展势头。研究机构、医院、疫苗生产厂、检验检疫、动植物疫病防控、各级疾控中心等都急需生物安全实验室。
据不完全统计，美国拥有12个最高级别的P4实验室，而我国仅有2个；P3级实验室美国有1500多个，我国约有80余个。这一差距反映出我国在生物安全实验室建设方面仍有很大的提升空间。
除基因工程外，生命工程、农林业的某些育种工程等也属于要求洁净环境的生物工程。生物学危险是分级的，现在国际上普遍采用美国国立卫生研究所(NIH)的分级办法，从低到高分为P1、P2、P3、P4。凡是生物学危险度达到P3和P4的，则必须考虑生物安全设施。
1972年以后，美国从生物武器研究中转移部分设施到国家癌症研究所(NC)，同时为推进肿瘤研究，确定了特别肿瘤病毒的研究计划，生物安全措施成为该计划的重要支柱。此后，阿波罗计划中对宇航员带回来的外空间样品是否含有未知微生物的检验，促使生物安全思想有了新发展。
人类为了自身健康和预防疾病，需要与细菌、病毒打交道。特别是对人类和家畜(最终关系到人类)威胁严重的病原体，以及不常见的病原体(包括其媒介昆虫)，都必须采用安全设施进行研究，应用生物安全洁净室(实验室)进行检疫。
生物制品的药品作为服务于人类的新药物品种，是采用生物学工艺制成的生物活性制剂。其生产过程要保持无菌，且最终产品不能灭菌，这是其一大特点。因此，生产全过程都要实行微环境控制，确保洁净，很大一部分还要实行生物安全。这类药品主要用于治疗癌症、心脑血管疾病、艾滋病、遗传病等各种重大疾病，对于常规方法难以获得有效治疗手段的疾病具有重要意义。全球生物制品的药品市场销售额保持年均12%的增长速度，美国生物技术公司的70%以上，欧洲生物技术公司的50%以上，都在从事医学生物制品的研究开发。
从某种意义上说，生物工程在21世纪对人类的直接影响将超过芯片。而它的发展绝对离不开污染控制和空气洁净，这正是空气洁净技术的全部功能所在。面对生物工程领域的挑战，空气洁净技术需要不断创新和完善，提高生物安全防护水平，为生物工程的研究和应用提供可靠的环境保障。
综上所述，半导体芯片、医药、生物技术这三大科技领域的发展为洁净室技术带来了前所未有的机遇和挑战。在未来的发展中，洁净室技术需要不断适应各领域的需求变化，通过技术创新和升级，提高洁净度和生物安全防护水平，降低能耗和运行成本，为三大战略方向的发展提供坚实的支撑，助力人类社会迈向更加美好的未来。
