層流手術室凈化空調(diào)系統(tǒng)的常見原理

摘要  本文提出了層流手術室空氣凈化系統(tǒng)的特點和重要性, 概括了國內(nèi)外手術室空調(diào)系統(tǒng)的基本型式、氣流組織、正壓控制等, 指出我國應從國情出發(fā), 結合國外的經(jīng)驗, 發(fā)展高質量、合理、易于推廣的手術室凈化空調(diào)系統(tǒng)。

關鍵詞  手術室, 凈化空調(diào)系統(tǒng), 氣流組織, 壓力控制

一 引言

手術室的空調(diào)系統(tǒng)要求控制室內(nèi)溫度、濕度、塵埃、細菌、有害氣體濃度以及氣流分布, 保證室內(nèi)人員所需的新風量, 并維持室內(nèi)外合理的氣流流向。其中最為重要的是控制室內(nèi)菌的濃度, 以防止在手術過程中對手術傷口感染, 提高手術成功率。與一般建筑物的空調(diào)要求相比, 系統(tǒng)應該具有以下特點: ( 1 ) 空氣的凈化和除菌; ( 2) 控制各區(qū)域的氣流和風速; ( 3)保證不同區(qū)域之間合理的氣流流向和壓力分布: ( 4 ) 保證醫(yī)療上必要的溫度及濕度; ( 5 ) 排出廢氣和有害氣體, 保證室內(nèi)空氣新鮮。

凈化空調(diào)系統(tǒng)能夠切斷手術感染的空氣傳播途徑, 有效地防止和減少術后感染, 這一觀點己逐漸為人們所接受。從60 年代起, 手術室的建設一直呈上升的趨勢, 其發(fā)展和相關科學研究的進展與各國不同的標準規(guī)范、設計思路和技術措施密不可分。手術室的空調(diào)系統(tǒng)型式有很多種, 下面分別介紹一下各國手術室采用的空調(diào)系統(tǒng)模式。

二  國外手術室常見的空調(diào)系統(tǒng)

1 手術室空調(diào)系統(tǒng)模式國外基本采用全空氣系統(tǒng)。

在美國大多是集中式大系統(tǒng), 大致有兩種類型。一類設計并建于60 年代初期, 遵循1 9 59 年ASHRA指南規(guī)定, 全新風系統(tǒng), 每小時的換氣次數(shù)為8一12 次, 室溫25.6℃, 相對濕度為5 %, 室內(nèi)排風匯集到排風總管, 利用全熱交換器作熱回收后再排出。系統(tǒng)簡圖見圖1。

法國手術室系統(tǒng)在歐洲具有代表性, 早期與美國類似, 采用全新風系統(tǒng)或全室單向流流型。邱伯特(Joubert) 等人在70 年代末結合普通的凈化空調(diào)系統(tǒng)和單向流系統(tǒng)的優(yōu)點, 開發(fā)出一套新系統(tǒng), 經(jīng)過幾次改進之后, 形成了現(xiàn)在的邱伯特手術室空調(diào)系統(tǒng), 見圖2。系統(tǒng)中采用三級風機加大室內(nèi)空氣自循環(huán), 以增大換氣次數(shù), 達到降低室內(nèi)細菌濃度的效果。

日本潔凈手術室的數(shù)量僅次于美國, 遠遠大于歐洲, 其系統(tǒng)發(fā)展過程深受西方國家的影響, 現(xiàn)已逐步形成自己的特色, 即所謂的混合型手術部, 它把整個手術部和每間手術室同時作為控制對象。常見的系統(tǒng)簡圖見圖3。

德國的手術部布局強調(diào)手術室單元, 它包括手術室和前室。一個手術部門包括多個手術單元及其它輔助房間, 這種布局方式保證了各手術的獨立進行, 互不干擾, 但整個手術部要求很大的送風量, 而且因部門分隔太多, 氣流流向難以控制。因此, 德國采用了局部和整體控制相結合的方式, 即各個潔凈手術單元采用獨立的空調(diào)系統(tǒng), 另設一個統(tǒng)一的正壓送風系統(tǒng)。手術部工作期間兩個系統(tǒng)同時運行; 部分手術室工作期間,只需運行這些手術室的獨立空調(diào)系統(tǒng)及正壓送風系統(tǒng); 非工作期間, 只需運行正壓系統(tǒng)。這樣能夠十分簡易、有效地保證了手術室正常工作, 又使整個手術部的梯度壓差分布得以始終維持。

2 合理的氣流組織合理的室內(nèi)氣流能防止細菌粒子的積聚并將其迅速排除, 有效地保護關鍵區(qū)域。室內(nèi)氣流組織有亂流和層流之分, 亂流均為上送下回式, 上部送風口位置布置不一, 有側送、斜送和頂送, 后來大都集中于手術區(qū)域上方送出, 下部兩惻回。認為這種上送下回的效果最好。層流的潔凈效果得到一致的公認,但其造價偏高。歐洲偏向發(fā)展局部層流, 開發(fā)出如空氣浴系統(tǒng)、帶空氣幕的項棚送風單元、帶圍檔或簾幕的層流罩等裝置。日本強調(diào)全面層流技術, 要求送風面不能小于天棚面的75 %。

3 正壓控制一般采用控制新風量或新風和回風的關系來實現(xiàn), 并結合自控手段。英國采用余壓閥控制: 德國為了強調(diào)整個手術部是一個保障體系, 開發(fā)出獨立的正壓送風系統(tǒng), 并應用機械式風量調(diào)節(jié)器恒定風量,提高了穩(wěn)定性, 此舉值得借鑒。

三  國內(nèi)手術室常見的空調(diào)系統(tǒng)

1988 年10 月頒布的行業(yè)標準JGJ 4 9一88《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》是我國醫(yī)院唯一的國家標準, 僅針對采用常規(guī)消毒滅菌方法和舒適性空調(diào)的醫(yī)院, 只是原則性地規(guī)定了手術室空氣凈化方式, 我國目前還沒有相應的國家標準。軍隊在這方面領先一步,95 年頒布了《軍隊醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》。由于手術室沒有國家規(guī)范和技術標準, 在設計等具體工作時大多參照工業(yè)廠房的潔凈技術標準或日本的做法。

l 國內(nèi)手術室空調(diào)系統(tǒng)的型式國內(nèi)手術室過去主要是改建, 系統(tǒng)型式很多, 現(xiàn)多是新建。

(1) 集中式全空氣系統(tǒng)。過去常采用中央空調(diào)系統(tǒng), 根據(jù)各室的級別計算送風量, 各室不能單獨進行調(diào)節(jié)。這種方式在提供溫度、濕度、空氣凈化、去除臭味等方面都可以達到滿意的效果; 由于機房和房間分開, 噪聲可以較好地處理。所以適用于恒溫、恒濕、無塵、無噪聲等要求的手術室場合。其缺點是風道占用空間大。有的也是全新風系統(tǒng), 國內(nèi)常因為全熱交換器投資較高、維護不易而不愿采用, 系統(tǒng)能耗較大。

( 2 ) 分散式系統(tǒng)。在每間手術室附近就近設空調(diào)機房, 通過獨立的凈化空調(diào)機組送風, 室內(nèi)空氣可以循環(huán)。這種方法運行費用較低, 系統(tǒng)的維護、管理簡單易行, 適用于手術室改造, 門、急診科室里新增的手術室,但由于機房分散布置, 占用面積較大, 不宜用于規(guī)模較大的手術部門, 而且難以保證區(qū)域內(nèi)合理的壓力分布。

( 3) 一次新風機組與風機盤管系統(tǒng)。這種系統(tǒng)廣泛地應用于醫(yī)院內(nèi)級別較低的手術室, 由集中處理并提供滿足正壓和衛(wèi)生要求的新風, 風機盤管處理室內(nèi)熱、濕負荷。該系統(tǒng)易于分別控制, 初投資和運行費用也低,其風道比全空氣方式占用的空間小, 但風機盤管內(nèi)置的空氣過濾器性能低下, 無法達到除塵和除菌的要求。新風量常不足, 室內(nèi)不良空氣無法排除; 風機盤管表面及集水盤就是一個污染源, 容易積聚灰塵, 滋生細菌,特別在夏季, 有污染室內(nèi)空氣的危險。又必須在室內(nèi)進行清掃過濾器和盤管以及檢修設備, 影響手術室的正常使用。

( 4) 直接在手術室內(nèi)設置普通空調(diào)器, 如窗式空調(diào)器和柜式空調(diào)器, 不僅新風無法保證, 衛(wèi)生、噪聲等方面也遠遠不能達到要求。室內(nèi)空氣污染的風險很大, 不能采用。

( 5 ) 手術室內(nèi)直接安裝普通空調(diào)器和自掙器, 目前市場上的自凈器品種很多, 包括過濾自凈器、紫外線自凈器、靜電自凈器等。盡管這些自凈設備都具備一定的除菌效果, 但各有各的局限性, 而且, 空氣潔凈技術的作用決不是幾臺凈化設備能取代的。機組內(nèi)盤管表面及集水盤的污染源還是存在。

2 送風方式一般百級潔凈手術室采用層流( 包括局部層流) , 風量很大。百級以下級別大多為亂流頂送, 新建的醫(yī)院也有采用國外生產(chǎn)的頂棚送風裝置。有的是置換流裝置, 但由于沒有注意到送風溫差的問題, 使用效果不甚理想。

3正壓控制 正壓值通過送入一定量的新風來控制 , 在系統(tǒng)調(diào)試時常常可以達到。但是系統(tǒng)在運行中, 由于門的開啟、過濾器積塵或室外風速的影響, 正壓值經(jīng)常變化。為使室內(nèi)保持穩(wěn)定的正壓, 應采用簡易、有效的控制方式。常見的正壓控制方式有以下幾種:

( 1) 安裝余壓閥。余壓閥的安裝簡單, 靈敏度高, 應用較為廣泛, 但它存在著許多缺點: 如長期使用后關閉不嚴; 全閉時室內(nèi)正壓值仍然低于預定值, 就無法控制; 而且對于嚴格控制微生物污染的手術室而言, 無形中又增加了一條室外通道, 不宜提倡使用。

( 2 ) 通過差壓變送器檢測室內(nèi)壓力, 然后調(diào)節(jié)新風、回風或排風量, 控制較為復雜。常常會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定性, 在國內(nèi)實際運行中控制效果不佳。

( 3) 在手術室吊頂上單獨設一個小型的排風系統(tǒng), 通過室內(nèi)和走道間的壓差信號控制排風機的啟停。當壓差超過設定值時, 排風機開, 否則停。這種作法控制靈敏, 但也存在著明顯的缺陷, 即在手術過程中有人員進出時, 由于“ 開門效應” , 房間和走道間的壓差在瞬間會降為零, 此時排風機與門聯(lián)鎖, 應當關, 但由于葉輪的慣性效應, 排風機不會停轉, 還具有一定的抽力, 有可能造成房間負壓。此外, 排風機頻繁啟停, 也易出現(xiàn)故障。

(4) 在手術室的送、排風口設置機械式定風量裝置, 不管系統(tǒng)阻力如何變化, 送、排風量是恒定的, 保證正壓的恒定。排風與自動門連鎖, 并設有延時裝置, 避免了因門開閉而使排風機頻繁停開。

綜觀以上這些作法, 較為復雜, 維持室內(nèi)正壓和潔凈度不很理想?？紤]單獨用一個系統(tǒng)控制正壓, 維持整個手術部的正常壓力分布和氣流流向較為合適。

四 結論

近10 年來, 國內(nèi)手術室建設發(fā)展很快, 在空調(diào)方式、凈化方式、氣流組織、壓力控制等方面出現(xiàn)了不同的類型, 但尚未形成一套適合于我國國情、經(jīng)濟有效的手術室凈化空調(diào)系統(tǒng)。國外經(jīng)過長期發(fā)展所形成的完善的系統(tǒng)型式、先進的裝備和設施以及豐富的實踐經(jīng)驗值得我們借鑒, 尤其是將系統(tǒng)作為“ 綜合保障體系”的思想, 更是有利于我們跳出工業(yè)潔凈的模式, 使我國潔凈手術室的建設和改造合理、順利地進行。