Операционные залы больниц контроль воздушных потоков
Больничные операционные залы. Контроль воздушных потоков
В течение последних десяти лет за рубежом и в нашей стране возросло количество гнойно-воспалительных заболеваний вследствие инфекций, которые приобрели название «внутрибольничные» (ВБИ) – так определила Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). По анализу заболеваний, вызванных ВБИ, можно сказать, что их продолжительность и частота напрямую зависят от состояния воздушной среды больничных помещений. Для того, чтобы обеспечить требуемые параметры микроклимата в операционных залах (и производственных чистых помещениях), используются воздухораспределители однонаправленного потока. Как показали результаты контроля окружающей среды и анализа движения воздушных потоков, работа таких распределителей может обеспечить требуемые параметры микроклимата, однако отрицательно влияет на бактериологический состав воздуха. Для достижения необходимой степени защиты критической зоны нужно чтобы поток воздуха, который выходит из устройства, не терял форму границ и сохранял прямолинейность движения, другими словами, поток воздуха не должен сужаться или расширяться над выбранной для защиты зоной, в которой находится хирургический стол.
В структуре здания больницы помещения операционных требуют наибольшей ответственности из-за важности хирургического процесса и обеспечения необходимых условий микроклимата для того, чтобы этот процесс был удачно проведен и завершен. Основным источником выделения различных бактериальных частиц является непосредственно медицинский персонал, который генерирует частицы и выделяет микроорганизмы во время движения по помещению. Интенсивность появления новых частиц в воздушном пространстве помещения зависит от температуры, степени подвижности людей, скорости движения воздуха. ВБИ, как правило, перемещается по помещению операционного зала с воздушными потоками, и никогда не падает вероятность ее проникновения в уязвимую полость раны оперируемого больного. Как показали наблюдения, неправильная организация работы систем вентиляции обычно приводит к настолько быстрому накоплению инфекции в помещении, что ее уровень может превысить допустимую норму [1].
Уже несколько десятков лет зарубежные специалисты пытаются разработать системные решения по обеспечению необходимых условий воздушной среды операционных палат. Поток воздуха, который поступает в помещение, должен не только поддерживать параметры микроклимата, ассимилировать вредные факторы (тепло, запах, влажность, вредные вещества), но и поддерживать защиту выбранных зон от возможности попадания в них инфекции, а значит — обеспечивать требуемую чистоту воздуха операционных. Зона, в которой проводят инвазивные операции (проникновение в организм человека), называется «критической» или операционной зоной [2, 3]. Стандартом [4] такая зона определяется как «операционная санитарно-защитная зона», под этим понятием подразумевается пространство, в котором размещены операционный стол, аппаратура, столики для инструментов, и находится медицинский персонал. В [5] есть такое понятие, как «технологическое ядро». Оно относится к зоне, в которой ведутся производственные процессы в условиях стерильности, эту зону можно по смыслу соотнести с операционной.
Для того, чтобы предотвратить проникновение бактериального загрязнения в самые критические области, широкое применение получили способы экранирования, в основе которого лежит использование вытеснения воздушного потока. С этой целью были разработаны воздухораспределители ламинарного потока воздуха, имеющие различную конструкцию. Позже «ламинарный» стал называться «однонаправленным» потоком. Сегодня можно встретить самые разные варианты названия воздухораспределяющих устройств для чистоты помещений, например, «ламинарный потолок», «ламинар», «операционная система чистого воздуха», «операционный потолок» и прочие, но от этого их суть не меняется. Распределитель воздуха встраивается в конструкцию потолка над защищаемой зоной помещения. Он может быть различных размеров, это зависит от расхода воздуха. Оптимальная площадь такого потолка [6] не должна быть менее 9 м 2 , для того чтобы он мог полностью перекрыть зону со столами, персоналом и оборудованием. Вытесняющий поток воздуха малыми порциями медленно поступает сверху вниз, отделяя, таким образом, асептическое поле зоны операционного воздействия, зону, где передается стерильный материал от зоны окружающей среды. Воздух удаляется из нижней и верхней зон защищаемого помещения одновременно. В потолок встраиваются HEPA-фильтры (класс Н по [7]), которые пропускают через себя приток воздуха. Фильтры только задерживают живые частицы, не обеззараживая их.
В последнее время на мировом уровне возросло внимание к вопросам обеззараживания воздушной среды больничных помещений и других учреждений, в которых присутствуют источники бактериальных загрязнений. В документах [4, 1, 8] изложены требования о том, что необходимо обеззараживать воздух операционных помещений с эффективностью деактивации частиц от 95% и выше. Обеззараживанию подлежат также оборудование климатических систем и воздуховод [9–13]. Бактерии и частицы, которые выделяет хирургический персонал, поступают в воздушную среду помещения непрерывно и накапливаются в ней. Для того, чтобы не дать концентрации вредных веществ в помещении достичь предельно допустимого уровня [1], необходимо постоянно контролировать воздушную среду. Этот контроль проводится в обязательном порядке после монтажа климатической системы, ремонта или технического обслуживания, то есть в то время, когда используется чистое помещение.
Для проектировщиков уже стало привычным применение в операционных помещениях воздухораспределителей однонаправленного потока сверхтонкой очистки со встроенными фильтрами потолочного типа.
Потоки воздуха, имеющие большие объемы, медленно движутся вниз помещения, отделяя, таким образом, защищаемую зону от окружающего воздуха. Однако многие специалисты не переживают о том, что одними только этими решениями для поддержания необходимого уровня обеззараживания воздушной среды во время проведения хирургических операций не обойтись.
Предложено большое количество вариантов конструкций воздухораспределительных устройств, каждый из них получил свое применение в определенной области. Специальные операционные помещения между собой внутри своего класса [1] делятся на подклассы в зависимости от назначения [14] по степени чистоты. Например, операционные кардиохирургические, общего профиля, ортопедические и т.д. Для каждого класса определены свои требования к обеспечению чистоты.
Впервые воздухораспределители для чистых помещений были применены в середине 50-х годов прошлого столетия. С того времени распределение воздуха в производственных помещениях стало традиционным в тех случаях, когда необходимо обеспечить сниженные концентрации микроорганизмов или частиц, производится все это через перфорированный потолок [16, 17]. Поток воздуха движется в одном направлении через весь объем помещения, скорость при этом остается равномерной — примерно 0,3 – 0,5 м/с. Подача воздуха производится через группу воздушных фильтров, обладающих высокой эффективностью, которые размещены на потолке чистого помещения. Воздушный поток подается по принципу воздушного поршня, который стремительно движется вниз через все помещение, удаляя вредные вещества и загрязнения. Удаляется воздух через пол. Такое движение воздуха способно удалить аэрозольные загрязнения, источниками которых служат процессы и персонал. Организация такой вентиляции нацелена на обеспечение необходимой чистоты воздуха операционного помещения. Ее минус в том, что она требует большого расхода воздуха, что не экономично. Для чистых помещений класса ISO 6 (по классификации ISO) или класса 1 000 допускается воздухообмен 70-160 крат/ч. Уже позже на смену пришли более эффективные устройства модульного типа, имеющие меньшие размеры и низкие расходы, что позволяет выбирать приточное устройство, отталкиваясь от размеров зоны защиты и необходимых кратностей обмена воздуха в помещении в зависимости от его назначения.
Эксплуатация ламинарных воздухораспределителей
Ламинарные устройства предназначены для применения в чистых производственных помещениях для раздачи воздуха больших объемов. Для реализации необходимы специально спроектированные потолки, регулирование давления в помещении и напольные вытяжки. При соблюдении этих условий распределители ламинарного потока обязательно создадут необходимый однонаправленный поток, имеющий параллельные линии тока. Благодаря высокой кратности воздухообмена, в приточном потоке воздуха поддерживаются условия, близкие к изотермическим. Спроектированные для распределения воздуха при обширных воздухообменах, потолки обеспечивают низкую стартовую скорость потока за счет своей большой площади. Контроль изменения давления воздуха в помещении и результат работы вытяжных устройств обеспечивают минимальные размеры зон рециркуляции воздуха, здесь срабатывает принцип «один проход и один выход». Взвешенные частицы падают на пол и удаляются, поэтому их рециркуляция практически невозможна.
Однако в условиях операционного помещения такие воздухонагреватели работают несколько иначе. Чтобы не превысить допустимые уровни бактериологической чистоты воздушной среды в операционных помещениях, по расчетам значения воздухообмена составляют около 25 крат/ч, а бывает и меньше. Другими словами, эти значения не сопоставимы со значениями, рассчитанными для производственных помещений. Чтобы поддерживать стабильное движение воздушных потоков между операционной и соседними помещениями, в операционной поддерживается избыточное давление. Воздух удаляется через вытяжные устройства, которые установлены симметрично в стенах нижней зоны. Для раздачи меньших объемов воздуха используются ламинарные устройства меньшей площади, устанавливаются они непосредственно над критической зоной помещения как островок посередине комнаты, а не занимают весь потолок.
По результатам наблюдений такие ламинарные воздухораспределители не всегда смогут обеспечить однонаправленный поток. Поскольку разница между температурой в приточной струе воздуха и температурой окружающей воздушной среды в 5-7 °С неизбежна, воздух более холодный, выходящий из приточного устройства, опустится гораздо быстрее, чем однонаправленный изотермический поток. Это привычное явление для работы потолочных диффузоров, установленных в общественных помещениях. Мнение о том, что ламинары обеспечивают однонаправленный стабильный воздушный поток в любом случае, независимо от того, где и как их применяют, ошибочно. Ведь в реальных условиях скорость вертикального низкотемпературного ламинарного потока будет расти по мере опускания к полу.
С увеличением объема приточного воздуха и снижением его температуры по отношению к воздуху помещения увеличивается ускорение его потока. Как показано в таблице, благодаря применению ламинарной системы, площадь которой 3 м 2 , а температурный перепад 9 °С, скорость воздуха на расстоянии 1,8 м от выхода увеличивается в три раза. На выходе из ламинарного устройства скорость воздуха составляет 0,15 м/с, а в районе операционного стола — 0,46 м/с, что превышает допустимый уровень [1]. Многие исследования уже давно доказали, что при повышенной скорости приточного потока его «однонаправленность» не сохраняется.
Операционные залы больниц
Контроль воздушных потоков
За последние десятилетия в нашей стране и за рубежом отмечается рост гнойно-воспалительных заболеваний, вызванных инфекциями, которые по определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) принято называть внутрибольничными (ВБИ). Анализ заболеваний, вызванных ВБИ, показывает, что их частота и продолжительность находятся в прямой зависимости от состояния воздушной среды помещений больниц. Для обеспечения требуемых параметров микроклимата в операционных (и производственных чистых помещениях) применяются воздухораспределители однонаправленного потока. Результаты контроля воздушной среды и анализ движения потоков воздуха показал, что работа таких распределителей обеспечивает требуемые параметры микроклимата, но зачастую ухудшает бактериологическую чистоту воздуха. Для защиты критической зоны необходимо, чтобы поток воздуха, выходящий из устройства, сохранял прямолинейность и не терял форму своих границ, то есть поток не должен расширяться или сужаться над защищаемой зоной, где находится хирургический
Помещения операционных являются одним из самых ответственных звеньев в структуре больничного здания с точки зрения важности хирургического процесса, а также обеспечения особых условий микроклимата, необходимых для удачного его проведения и завершения. Здесь источником выделения бактериальных частиц является в основном медицинский персонал, способный генерировать частицы и выделять микроорганизмы при движении по помещению. Интенсивность поступления частиц в воздух помещения зависит от степени подвижности людей, температуры и скорости воздуха в помещении. ВБИ имеет свойство перемещаться по помещению операционной с потоками воздуха, и всегда присутствует риск ее проникновения в незащищенную раневую полость оперируемого больного. Из наблюдений очевидно, что неправильно организованная работа систем вентиляции приводит к интенсивному накоплению инфекции до уровней, превышающих допустимые [1].
На протяжении нескольких десятилетий специалисты разных стран занимаются разработкой системных решений по обеспечению условий воздушной среды операционных. Воздушный поток, подаваемый в помещение, должен не только ассимилировать различные вредности (тепло, влажность, запахи, вредные вещества), поддерживать требуемые параметры микроклимата, но и обеспечивать защиту строго установленных зон от попадания в них инфекций, то есть необходимую чистоту воздуха помещений. Зону, где проводятся инвазивные вмешательства (проникновение в организм человека), можно называть операционной зоной или «критической» [2, 3]. Стандарт [4] определяет такую зону как «операционную санитарно-защитную зону» и подразумевает под ней пространство, где размещается операционный стол, вспомогательные столики для инструментов и материалов, аппаратура, а также медицинский персонал в стерильной одежде. В [5] есть понятие «технологического ядра», относящееся к зоне проведения производственных процессов в стерильных условиях, которую по смыслу можно соотнести с операционной зоной.
Для предотвращения проникновения загрязнений бактериального характера в наиболее критические области стали широко применяться способы экранирования посредством использования вытесняющего потока воздуха. Были созданы воздухораспределители ламинарного потока воздуха различных конструкций, впоследствии термин «ламинарный» был изменен на «однонаправленный» поток. В настоящее время можно встретить самые различные названия воздухораспределяющих устройств в чистых помещениях, такие как «ламинар», «ламинарный потолок», «операционный потолок», «операционная система чистого воздуха» и т. д., что не меняет их сути. Воздухораспределитель встраивается в конструкцию потолка над зоной защиты помещения и может быть различных размеров в зависимости от расхода воздуха. Рекомендуемая оптимальная площадь такого потолка [6] должна быть не менее 9 м 2 с целью полного перекрывания операционной зоны со столами, оборудованием и персоналом. Вытесняющий воздушный поток с малыми скоростями поступает сверху-вниз, как завеса, отсекая и асептическое поле зоны хирургического вмешательства, и зону передачи стерильного материала от окружающей среды. Удаление воздуха производится из нижней и верхней зон помещения одновременно. В конструкцию потолка встраиваются HEPA-фильтры (класс Н по [7]), через которые проходит приточный воздух. Фильтры задерживают, но не обеззараживают живые частицы.
В настоящее время во всем мире уделяется большое внимание вопросам обеззараживания воздуха помещений больничных и других учреждений, где имеются источники бактериальных загрязнений. В документах [4, 1, 8] озвучены требования о необходимости обеззараживания воздуха операционных с эффективностью инактивации частиц не менее 95 %, а также воздуховодов и оборудования климатических систем [9–13]. Бактериальные частицы, выделяемые хирургическим персоналом, непрерывно поступают в воздух помещения, накапливаются в нем. Чтобы концентрация частиц в воздухе помещения не достигала предельно допустимых уровней [1], необходим контроль воздушной среды. Такой контроль следует обязательно проводить после монтажа климатических систем, технического обслуживания или ремонта, то есть в режиме эксплуатируемого чистого помещения.
Применение в операционных воздухораспределителей однонаправленного потока со встроенными фильтрами сверхтонкой очистки потолочного типа стало обычным явлением для проектировщиков. Воздушные потоки больших объемов идут вниз помещения с маленькими скоростями, отсекая защищаемую зону от окружающей среды. Тем не менее, многие специалисты не подозревают, что этих решений не достаточно для поддержания должного уровня обеззараживания воздуха во время хирургических операций.
Дело в том, что конструкций воздухораспределительных устройств достаточно много, каждое из которых имеет свою область применения. Чистые помещения операционных внутри своего «чистого» класса [1] делятся на классы по степени чистоты в зависимости от назначения [14]. Например, операционные общехирургического профиля, кардиохирургические или ортопедические и т. д. К каждому конкретному случаю предъявляются свои требования по обеспечению чистоты.
Первые примеры применения воздухораспределителей для чистых помещений появились в середине 1950 годов. С тех пор стало традиционным распределение воздуха в чистых производственных помещениях в случаях, когда в них требуется обеспечить низкие концентрации частиц или микроорганизмов, производить через перфорированный потолок [16, 17]. Воздушный поток движется через весь объем помещения в одном направлении с равномерной скоростью, обычно равной 0,3–0,5 м/с. Воздух подается через группу высокоэффективных воздушных фильтров, размещенных на потолке чистого помещения. Подача воздуха организована по принципу воздушного поршня, движущегося вниз через все помещение, удаляя при этом загрязнения. Удаление воздуха происходит через пол. Такой характер движения воздуха способствует удалению аэрозольных загрязнений, источниками которых является персонал и процессы. Такая организация вентиляции направлена на обеспечение чистоты воздуха помещения, но требует больших расходов воздуха и поэтому неэкономична. Для чистых комнат класса 1 000 или класса ISO 6 (по классификации ISO) воздухообмен может составлять от 70 до 160 крат/ч.
В дальнейшем появились более рациональные устройства модульного типа значительно меньших размеров с маленькими расходами, позволяющие выбирать приточное устройство исходя из размеров защищаемой зоны и требуемых кратностей воздухообмена помещения в зависимости от назначения помещения.
Анализ работы ламинарных воздухораспределителей
Ламинарные устройства применяются в чистых производственных помещениях и служат для раздачи больших объемов воздуха, предусматривая наличие специально спроектированных потолков, напольных вытяжек и регулирования давления в помещении. В этих условиях работа распределителей ламинарного потока гарантированно обеспечивает требуемый однонаправленный поток с параллельными линиями тока. Высокая кратность воздухообмена способствует подержанию в приточном потоке воздуха условий, близких к изотермическим. Потолки, спроектированные под распределение воздуха при больших воздухообменах, за счет большой площади обеспечивают маленькую начальную скорость воздушного потока. Работа вытяжных устройств, расположенных на уровне пола, и контроль давления воздуха в помещении сводят к минимуму размеры зон рециркуляции потоков, и легко срабатывает принцип «одного прохода и одного выхода». Взвешенные частицы прижимаются к полу и удаляются, поэтому риск возникновения их рециркуляции невелик.
Однако при работе таких воздухораспределителей в операционной ситуация существенно меняется. Для поддержания допустимых уровней бактериологической чистоты воздуха в операционных значения воздухообмена по расчету обычно составляют в среднем 25 крат/ч и даже меньше, то есть они не сопоставимы со значениями для производственных помещений. Для поддержания стабильности движения потоков воздуха между операционной и смежными помещениями в ней обычно поддерживается избыточное давление. Удаление воздуха производится через вытяжные устройства, симметрично установленные в стенах нижней зоны помещения. Для раздачи более маленьких объемов воздуха применяются, как правило, ламинарные устройства небольшой площади, которые устанавливаются только над критической зоной помещения в виде острова посреди комнаты, вместо использования всего потолка.
Как показывают наблюдения, такие ламинарные устройства не всегда будут обеспечивать однонаправленный поток. Поскольку почти всегда присутствует перепад между температурой в приточной струе и температурой окружающего воздуха (5–7 °С), более холодный воздух, выходящий из приточного устройства, опускается намного быстрее, чем изотермический однонаправленный поток. Для работы потолочных диффузоров, применяемых в общественных учреждениях, это обычное явление. Существует ошибочное общепринятое мнение, что ламинары обеспечивают стабильный однонаправленный воздушный поток независимо от места или способа их применения. На самом деле, в реальных условиях скорость низкотемпературного вертикального ламинарного потока будет увеличиваться по мере приближения к полу. Чем больше объем приточного воздуха и ниже его температура относительно воздуха помещения, тем больше ускорение его потока. Из таблицы видно, что применение ламинарной системы площадью 3 м 2 с температурным перепадом в 9 °С дает увеличение скорости воздуха в три раза уже на расстоянии 1,8 м от начала пути. Скорость воздуха на выходе из приточного устройства составляет 0,15 м/с, а на уровне операционного стола достигает 0,46 м/с. Это значение превышает допустимый уровень [1]. Уже давно многими исследованиями доказано, что при завышенных скоростях приточного потока невозможно сохранить его «однонаправленность». Анализ контроля воздушной среды в операционных, проводимый, в частности, Салвати (Salvati, 1982) и Льюисом (Lewis, 1993), показал, что в некоторых случаях применение ламинарных установок с высокими скоростями воздуха приводит к росту уровня обсемененности воздуха в области хирургического разреза с последующим риском его заражения.
Berver
Качество нашей работы подтверждено международным сертификатом ISO 9001
Комплекс чистых помещений «БЕРВЕР»
Воздухораспределители ламинарного потока
Для обеспечения в рабочей зоне помещения „чистого» однонаправленного потока воздуха и особой среды с низким уровнем микробной загрязненности создается ламинарный-однонаправленный (слаботурбулентный) поток воздуха, прошедшего глубокую степень очистки. Применение воздухораспределителей и создание ламинарных полей крайне важно для эффективной работы комплекса «чистых» помещений, обеспечения зон особой стерильности при проведении сложных операций.
Воздухораспределители ламинарного потока воздуха разработаны на основе современных методов компьютерной гидрогазодинамики.
Компания “БЕРВЕР” предлагает ламинарные воздухораспределители прямоточного действия (100% наружного воздуха) и ламинарные воздухораспределители с рециркуляционными блоками.
Все производимые нами воздухораспределители ламинарного потока снабжены бактерицидными фильтрами класса не ниже Н13, расположенными горизонтально по всей плоскости воздухораспределителя, датчиками дифференциального давления, позволяющими контролировать загрязненность фильтров с выводом информации на операционное табло. Расположение фильтров в воздухораспределителях обеспечивают абсолютную плотность посадки, которая в ходе пусконаладочных работ обязательно испытывается нашими специалистами.
Воздухораспределители легко интегрируются в систему подвесных потолочных конструкций. В центре воздухораспределителя предусмотрен проем для монтажа хирургического светильника.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
С помощью энергоэффективных потолочных воздухораспределителей поток «чистого» воздуха, прошедшего через систему НЕРА фильтров (Hight Efficiency Particulate Air), с определенной скоростью (не более 0,24 м/с) подается в помещение операционного/производственного зала сверху вниз и создает при этом стерильную рабочую зону, в границе которой находится операционный стол, инструмент и персонал. Вытесняющий поток чистого воздуха создает эффект капсулы рабочей зоны и ограждает ее от воздействия внешней окружающей среды (в отношении переносимых по воздуху частиц и микробов). Кроме того, происходит одновременное снятие выделяемых частиц с людей и предметов, находящихся в зоне операции, и немедленное удаление грязных частиц в вытяжную систему.
МОДЕЛЬ ULA
Воздухораспределитель ламинарного потока рециркуляционного действия, тип ULA — встраивается единым блоком в запотолочное пространство и состоит из ламинаризатора — элемента для выпуска воздуха, абсолютных фильтров взвешенных частиц, камеры давления и смешения потоков, выполненной из высококачественной нержавеющей стали, а также системы шумоглушителей и рециркуляционных вентиляторных модулей. Рециркуляционные модули содержат модуль впуска рециркуляционного воздуха, выполненный из полистиройной ткани, фильтр, шумоглушители, обратный клапан, а также вентиляторы. Воздух из помещения операционной забирается через рециркуляционные модули и подаётся в камеру смешения-давления воздухораспределителя. Наружный приточный воздух подаётся также в камеру смешения-давления, где происходит смешение потоков воздуха и подача стерильного очищенного воздуха. После чего смешанный воздух подаётся через абсолютные фильтры в операционные помещения, при этом создавая стерильную рабочую зону в районе операционного стола.
МОДЕЛЬ LCH
Воздухораспределитель ламинарного потока воздуха прямоточного действия (с применением 100% наружного приточного воздуха), тип LCH — состоит из камеры давления, выполненной из высококачественной нержавеющей стали, из горизонтально расположенных фильтров и ламинаризатора, выполненного из полистирольной ткани или из перфорированной нержавеющей стали. Воздухораспределители типа LCH находят применение в помещениях с ограниченным местом для монтажа, где отсутствует возможность установки рециркуляционных модулей. Аналогично воздухораспределителям типа ULA с рециркуляцией воздуха, в воздухораспределителе типа LCH поток чистого отфильтрованного воздуха подаётся в помещение операционного зала сверху вниз и создаёт при этом стерильную рабочую зону.
Операционные залы больниц Контроль воздушных потоков
За последние десятилетия в нашей стране и за рубежом отмечается рост гнойно-воспалительных заболеваний, вызванных инфекциями, которые по определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) принято называть внутрибольничными (ВБИ). Анализ заболеваний, вызванных ВБИ, показывает, что их частота и продолжительность находятся в прямой зависимости от состояния воздушной среды помещений больниц. Для обеспечения требуемых параметров микроклимата в операционных (и производственных чистых помещениях) применяются воздухораспределители однонаправленного потока. Результаты контроля воздушной среды и анализ движения потоков воздуха показал, что работа таких распределителей обеспечивает требуемые параметры микроклимата, но зачастую ухудшает бактериологическую чистоту воздуха. Для защиты критической зоны необходимо, чтобы поток воздуха, выходящий из устройства, сохранял прямолинейность и не терял форму своих границ, то есть поток не должен расширяться или сужаться над защищаемой зоной, где находится хирургический
Помещения операционных являются одним из самых ответственных звеньев в структуре больничного здания с точки зрения важности хирургического процесса, а также обеспечения особых условий микроклимата, необходимых для удачного его проведения и завершения. Здесь источником выделения бактериальных частиц является в основном медицинский персонал, способный генерировать частицы и выделять микроорганизмы при движении по помещению. Интенсивность поступления частиц в воздух помещения зависит от степени подвижности людей, температуры и скорости воздуха в помещении. ВБИ имеет свойство перемещаться по помещению операционной с потоками воздуха, и всегда присутствует риск ее проникновения в незащищенную раневую полость оперируемого больного. Из наблюдений очевидно, что неправильно организованная работа систем вентиляции приводит к интенсивному накоплению инфекции до уровней, превышающих допустимые [1].
На протяжении нескольких десятилетий специалисты разных стран занимаются разработкой системных решений по обеспечению условий воздушной среды операционных. Воздушный поток, подаваемый в помещение, должен не только ассимилировать различные вредности (тепло, влажность, запахи, вредные вещества), поддерживать требуемые параметры микроклимата, но и обеспечивать защиту строго установленных зон от попадания в них инфекций, то есть необходимую чистоту воздуха помещений. Зону, где проводятся инвазивные вмешательства (проникновение в организм человека), можно называть операционной зоной или «критической» [2, 3]. Стандарт [4] определяет такую зону как «операционную санитарно-защитную зону» и подразумевает под ней пространство, где размещается операционный стол, вспомогательные столики для инструментов и материалов, аппаратура, а также медицинский персонал в стерильной одежде. В [5] есть понятие «технологического ядра», относящееся к зоне проведения производственных процессов в стерильных условиях, которую по смыслу можно соотнести с операционной зоной.
Для предотвращения проникновения загрязнений бактериального характера в наиболее критические области стали широко применяться способы экранирования посредством использования вытесняющего потока воздуха. Были созданы воздухораспределители ламинарного потока воздуха различных конструкций, впоследствии термин «ламинарный» был изменен на «однонаправленный» поток. В настоящее время можно встретить самые различные названия воздухораспределяющих устройств в чистых помещениях, такие как «ламинар», «ламинарный потолок», «операционный потолок», «операционная система чистого воздуха» и т. д., что не меняет их сути. Воздухораспределитель встраивается в конструкцию потолка над зоной защиты помещения и может быть различных размеров в зависимости от расхода воздуха. Рекомендуемая оптимальная площадь такого потолка [6] должна быть не менее 9 м 2 с целью полного перекрывания операционной зоны со столами, оборудованием и персоналом. Вытесняющий воздушный поток с малыми скоростями поступает сверху-вниз, как завеса, отсекая и асептическое поле зоны хирургического вмешательства, и зону передачи стерильного материала от окружающей среды. Удаление воздуха производится из нижней и верхней зон помещения одновременно. В конструкцию потолка встраиваются HEPA-фильтры (класс Н по [7]), через которые проходит приточный воздух. Фильтры задерживают, но не обеззараживают живые частицы.
В настоящее время во всем мире уделяется большое внимание вопросам обеззараживания воздуха помещений больничных и других учреждений, где имеются источники бактериальных загрязнений. В документах [4, 1, 8] озвучены требования о необходимости обеззараживания воздуха операционных с эффективностью инактивации частиц не менее 95 %, а также воздуховодов и оборудования климатических систем [9–13]. Бактериальные частицы, выделяемые хирургическим персоналом, непрерывно поступают в воздух помещения, накапливаются в нем. Чтобы концентрация частиц в воздухе помещения не достигала предельно допустимых уровней [1], необходим контроль воздушной среды. Такой контроль следует обязательно проводить после монтажа климатических систем, технического обслуживания или ремонта, то есть в режиме эксплуатируемого чистого помещения.
Применение в операционных воздухораспределителей однонаправленного потока со встроенными фильтрами сверхтонкой очистки потолочного типа стало обычным явлением для проектировщиков. Воздушные потоки больших объемов идут вниз помещения с маленькими скоростями, отсекая защищаемую зону от окружающей среды. Тем не менее, многие специалисты не подозревают, что этих решений не достаточно для поддержания должного уровня обеззараживания воздуха во время хирургических операций.
Дело в том, что конструкций воздухораспределительных устройств достаточно много, каждое из которых имеет свою область применения. Чистые помещения операционных внутри своего «чистого» класса [1] делятся на классы по степени чистоты в зависимости от назначения [14]. Например, операционные общехирургического профиля, кардиохирургические или ортопедические и т. д. К каждому конкретному случаю предъявляются свои требования по обеспечению чистоты.
Первые примеры применения воздухораспределителей для чистых помещений появились в середине 1950 годов. С тех пор стало традиционным распределение воздуха в чистых производственных помещениях в случаях, когда в них требуется обеспечить низкие концентрации частиц или микроорганизмов, производить через перфорированный потолок [16, 17]. Воздушный поток движется через весь объем помещения в одном направлении с равномерной скоростью, обычно равной 0,3–0,5 м/с. Воздух подается через группу высокоэффективных воздушных фильтров, размещенных на потолке чистого помещения. Подача воздуха организована по принципу воздушного поршня, движущегося вниз через все помещение, удаляя при этом загрязнения. Удаление воздуха происходит через пол. Такой характер движения воздуха способствует удалению аэрозольных загрязнений, источниками которых является персонал и процессы. Такая организация вентиляции направлена на обеспечение чистоты воздуха помещения, но требует больших расходов воздуха и поэтому неэкономична. Для чистых комнат класса 1 000 или класса ISO 6 (по классификации ISO) воздухообмен может составлять от 70 до 160 крат/ч.
В дальнейшем появились более рациональные устройства модульного типа значительно меньших размеров с маленькими расходами, позволяющие выбирать приточное устройство исходя из размеров защищаемой зоны и требуемых кратностей воздухообмена помещения в зависимости от назначения помещения.
Анализ работы ламинарных воздухораспределителей
Ламинарные устройства применяются в чистых производственных помещениях и служат для раздачи больших объемов воздуха, предусматривая наличие специально спроектированных потолков, напольных вытяжек и регулирования давления в помещении. В этих условиях работа распределителей ламинарного потока гарантированно обеспечивает требуемый однонаправленный поток с параллельными линиями тока. Высокая кратность воздухообмена способствует подержанию в приточном потоке воздуха условий, близких к изотермическим. Потолки, спроектированные под распределение воздуха при больших воздухообменах, за счет большой площади обеспечивают маленькую начальную скорость воздушного потока. Работа вытяжных устройств, расположенных на уровне пола, и контроль давления воздуха в помещении сводят к минимуму размеры зон рециркуляции потоков, и легко срабатывает принцип «одного прохода и одного выхода». Взвешенные частицы прижимаются к полу и удаляются, поэтому риск возникновения их рециркуляции невелик.
Однако при работе таких воздухораспределителей в операционной ситуация существенно меняется. Для поддержания допустимых уровней бактериологической чистоты воздуха в операционных значения воздухообмена по расчету обычно составляют в среднем 25 крат/ч и даже меньше, то есть они не сопоставимы со значениями для производственных помещений. Для поддержания стабильности движения потоков воздуха между операционной и смежными помещениями в ней обычно поддерживается избыточное давление. Удаление воздуха производится через вытяжные устройства, симметрично установленные в стенах нижней зоны помещения. Для раздачи более маленьких объемов воздуха применяются, как правило, ламинарные устройства небольшой площади, которые устанавливаются только над критической зоной помещения в виде острова посреди комнаты, вместо использования всего потолка.
Как показывают наблюдения, такие ламинарные устройства не всегда будут обеспечивать однонаправленный поток. Поскольку почти всегда присутствует перепад между температурой в приточной струе и температурой окружающего воздуха (5–7 °С), более холодный воздух, выходящий из приточного устройства, опускается намного быстрее, чем изотермический однонаправленный поток. Для работы потолочных диффузоров, применяемых в общественных учреждениях, это обычное явление. Существует ошибочное общепринятое мнение, что ламинары обеспечивают стабильный однонаправленный воздушный поток независимо от места или способа их применения. На самом деле, в реальных условиях скорость низкотемпературного вертикального ламинарного потока будет увеличиваться по мере приближения к полу. Чем больше объем приточного воздуха и ниже его температура относительно воздуха помещения, тем больше ускорение его потока. Из таблицы видно, что применение ламинарной системы площадью 3 м 2 с температурным перепадом в 9 °С дает увеличение скорости воздуха в три раза уже на расстоянии 1,8 м от начала пути. Скорость воздуха на выходе из приточного устройства составляет 0,15 м/с, а на уровне операционного стола достигает 0,46 м/с. Это значение превышает допустимый уровень [1]. Уже давно многими исследованиями доказано, что при завышенных скоростях приточного потока невозможно сохранить его «однонаправленность». Анализ контроля воздушной среды в операционных, проводимый, в частности, Салвати (Salvati, 1982) и Льюисом (Lewis, 1993), показал, что в некоторых случаях применение ламинарных установок с высокими скоростями воздуха приводит к росту уровня обсемененности воздуха в области хирургического разреза с последующим риском его заражения.
