提要 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)將潔凈層流手術(shù)室分為四級(jí), 其中前三級(jí)要求在手術(shù)臺(tái)上方集中布置送風(fēng)口,這樣做是為了保護(hù)關(guān)鍵區(qū)域, 符合我國(guó)早就提出的局部?jī)艋椭髁鲄^(qū)理論。按主流區(qū)理論計(jì)算結(jié)果表明, 這樣布置送風(fēng)口, 將在同樣換氣次數(shù)下使手術(shù)臺(tái)區(qū)潔凈度提高一個(gè)級(jí)別, 使主流區(qū)細(xì)菌濃度和周邊區(qū)細(xì)菌濃度之比降到0 .5 以下。
1 保護(hù)關(guān)鍵區(qū)域和局部?jī)艋?
我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》已從2000 年10 月1 日起施行?！稑?biāo)準(zhǔn)》對(duì)潔凈用房分為4 級(jí)。其中對(duì)潔凈層流手術(shù)室是按手術(shù)臺(tái)區(qū)和周邊區(qū)的細(xì)菌濃度和空氣潔凈度來(lái)分級(jí)的, 這在國(guó)際上還是第一次?！稑?biāo)準(zhǔn)》第29 條規(guī)定“ Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ級(jí)潔凈層流手術(shù)室應(yīng)采用局部集中送風(fēng)方式, 集中布置的送風(fēng)口面積即手術(shù)區(qū)的大小應(yīng)和層流手術(shù)室等級(jí)相適應(yīng), Ⅰ 級(jí)時(shí)的不小于6 .2 m2(其中頭部專用的不小于1 .4 m2),Ⅱ級(jí)不小于4 .6 m2 , Ⅲ級(jí)不小于3 .6m2” 。
這樣規(guī)定, 完全不同于比較流行的工業(yè)做法(如日本):全室單向流或者亂流方式。這樣規(guī)定, 其指導(dǎo)思想是應(yīng)用主流區(qū)理論,保護(hù)關(guān)鍵區(qū)域, 達(dá)到既提高潔凈效果又更經(jīng)濟(jì)的目的。保護(hù)關(guān)鍵部位和局部?jī)艋墙梃b德國(guó)的做法。德國(guó)在醫(yī)院層流手術(shù)室推行的不是全室凈化和均勻送風(fēng), 而是著眼于將關(guān)鍵區(qū)域(手術(shù)臺(tái)和器械桌)的浮游菌濃度控制在限定的范圍之內(nèi)。著眼于提供一個(gè)工作區(qū)的合格的背景環(huán)境。
德國(guó)醫(yī)院潔凈層流手術(shù)室的這一技術(shù)路線和柏林工業(yè)大學(xué)艾斯東(Esdorn)教授1977 年提出的污染度Us 和相對(duì)污染度Ex 兩個(gè)概念[1] (定義參見文獻(xiàn)[2] )密不可分。
德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 1946 第4 部分“醫(yī)院通風(fēng)空調(diào)”采用了上述概念, 并規(guī)定所謂一般無(wú)菌層流手術(shù)室允許Us =1 , 所謂高度無(wú)菌層流手術(shù)室允許Us =2/3 。
污染度概念的提出對(duì)于德國(guó)稱之為無(wú)菌層流手術(shù)室的潔凈層流手術(shù)室以不同于當(dāng)時(shí)工業(yè)潔凈室一般做法的模式發(fā)展, 起到了促進(jìn)作用。它的主要優(yōu)點(diǎn)是:
①以細(xì)菌濃度作為判斷依據(jù), 適合醫(yī)務(wù)人員習(xí)慣。
② 給出了達(dá)到所謂一般無(wú)菌要求的基本條件———20h-1潔凈空氣量的換氣次數(shù), 認(rèn)為這樣的換氣量就可以滿足所謂一般無(wú)菌層流手術(shù)室的衛(wèi)生要求,這就是說(shuō), 潔凈層流手術(shù)室必須送潔凈風(fēng), 換氣量至少相當(dāng)于20h-1 。
③給出了工作區(qū)是關(guān)鍵區(qū)域的概念, 提出了將20h-1換氣量集中在工作區(qū)上方送出的主張,使手術(shù)區(qū)達(dá)到的細(xì)菌濃度僅為室內(nèi)平均濃度的一半, 即污染度降到0 .5 。這就是集中布置過(guò)濾器和常規(guī)分散布置過(guò)濾器的區(qū)別。
④沒(méi)有停留在概念上, 而是把概念和實(shí)施的裝置結(jié)合起來(lái), 開發(fā)了層流手術(shù)室送風(fēng)吊頂單元, 并將此項(xiàng)開發(fā)成果轉(zhuǎn)讓給偉醫(yī)士(Weiss)公司, 這也就
是今天我們看到的歐洲許多潔凈層流手術(shù)室送風(fēng)吊頂單元(包括德國(guó)T rox Technik , Nickel 和瑞士Luwa等公司)的基型。
但是, 污染度概念表現(xiàn)的不足在于:
① 沒(méi)有給潔凈層流手術(shù)室定下細(xì)菌濃度絕對(duì)量的標(biāo)準(zhǔn), 這在DIN 1946 第4 部分中也沒(méi)有反映。雖然2400m3/h 基本風(fēng)量是經(jīng)過(guò)測(cè)定等給出的, 但沒(méi)有給出這一風(fēng)量所能達(dá)到的細(xì)菌濃度標(biāo)準(zhǔn), 也沒(méi)給出有關(guān)的條件(如面積、人數(shù))。這樣相對(duì)量之間的比較就意義不大, 可操作性不強(qiáng), 而且顯得2 400m3/h(或20 h-1換氣)的認(rèn)定有隨意性。
② 艾斯東污染度的概念, 實(shí)質(zhì)上是追求一種最小風(fēng)量的思路, 他的方案只適用于所謂一般無(wú)菌的層流手術(shù)室, 這顯然是有很大局限性的, 而且同在歐洲的英國(guó)、瑞士等國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的送風(fēng)量就比德國(guó)大得多。這一點(diǎn)也被曾在偉醫(yī)士公司工作的許密特(Schmidt)教授指出, 認(rèn)為上述最小風(fēng)量思路并非正確, 增加的一些投資與其所產(chǎn)生的避免感染、保證手術(shù)成功的效益及減少可能引起法律訴訟的損失相比, 是很微小的, 他則提出了所謂高度無(wú)菌層流手術(shù)室風(fēng)量必須大于7 500 m3/h 。
③ 不論是艾斯東教授得出的Us =0 .5 的結(jié)果, 還是許密特教授由大量測(cè)定歸納出的送風(fēng)面積和保護(hù)區(qū)面積的結(jié)果(見文獻(xiàn)[2]表1), 都沒(méi)有達(dá)到理論預(yù)測(cè)的程度, 沒(méi)有提供一種基本可行的理論計(jì)算方法, 這也就降低了實(shí)踐中的可操作性。
其實(shí), 反映在污染度概念和DIN 1946 第4 部分中的若干思想, 對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并不陌生。
德國(guó)1977 年提出的這一污染度思路, 認(rèn)為潔凈層流手術(shù)室不必進(jìn)行全室凈化, 只需局部降低細(xì)菌濃度以及有效保護(hù)關(guān)鍵區(qū)域;并集中使用20h-1 換氣量的潔凈風(fēng)于手術(shù)臺(tái)上方送出。這一思路的實(shí)質(zhì)就是“局部?jī)艋焙汀爸髁鲄^(qū)”概念的結(jié)合。
我國(guó)1977 年7 月經(jīng)全國(guó)鑒定審查會(huì)通過(guò)并于1979 年正式出版的《空氣潔凈技術(shù)措施》[3] 就第一次提出了“全面凈化”和“局部?jī)艋钡母拍?
“凡是通過(guò)空氣凈化及其它綜合處理措施, 使室內(nèi)的整個(gè)工作區(qū)域成為潔凈空氣環(huán)境, 這種做法稱全面凈化” 。“凡僅使室內(nèi)的局部工作區(qū)或特定的局部空間成為潔凈空氣環(huán)境, 這種做法稱局部?jī)艋?nbsp;。“在滿足工藝要求的條件下應(yīng)盡量采用局部?jī)艋?nbsp;。當(dāng)然這種局部?jī)艋步o全區(qū)帶來(lái)凈化效果。
2 主流區(qū)概念及不均勻分布濃度計(jì)算
主流區(qū), 是1978 年國(guó)內(nèi)首次提出的概念[ 4] :在亂流潔凈室內(nèi), 在送風(fēng)口下方一個(gè)范圍內(nèi)為主流區(qū), 其潔凈度最高;在回風(fēng)口附近有一很小的回風(fēng)口區(qū), 其潔凈度可以高于也可以低于室內(nèi)平均濃度, 這要視不均勻分布系數(shù)Ψ大于或小于1 而定,但是它等于理論的均勻分布時(shí)(Ψc =1)的室平均濃度;此外, 在送風(fēng)口兩側(cè)的其他區(qū)域是含有渦流的紊流區(qū)域, 習(xí)慣簡(jiǎn)稱渦流區(qū)(并不是說(shuō)整個(gè)區(qū)域都是渦流), 其潔凈度明顯低于中心的主流區(qū)。三區(qū)不均勻分布見圖1 。
根據(jù)主流區(qū)概念, 對(duì)于末端為高效過(guò)濾器的潔凈空間,由于送風(fēng)濃度極小,因而有:
不均勻分布的室平均濃度
主流區(qū)濃度Na=Ψa N , 渦流區(qū)濃度Nb =Ψb N , 回風(fēng)口區(qū)濃度Nc = Ψc N。
式中 Ψ——不均勻分布系數(shù),；
Ψa —— 主流區(qū)不均勻分布系數(shù),；
Ψb —— 渦流區(qū)不均勻分布系數(shù),；
Ψc —— 回風(fēng)口區(qū)不均勻分布系數(shù), Ψc =1 ;
n —— 換氣次數(shù);
N —— 均勻分布的室平均濃度,,Ns —— 送風(fēng)濃度;
G —— 單位容積發(fā)塵量;
β ——主流區(qū)發(fā)塵量占全室發(fā)塵量的比例;
——主流區(qū)的引帶系數(shù);
—— 渦流區(qū)容積占全室容積之比。
3 主流區(qū)污染度
Ψc =1 說(shuō)明, 回風(fēng)口區(qū)濃度就是均勻分布時(shí)的總平均濃度, 過(guò)去的理論研究成果已指出應(yīng)把工作區(qū)置于主流區(qū)下, 為了判定集中布置送風(fēng)口并使工作區(qū)布置在主流區(qū)下與常規(guī)分散布置相比的優(yōu)越程度, 有以下幾種考慮。
① 這一程度用主流區(qū)濃度與室平均濃度之比即Ψa/ Ψ來(lái)表達(dá), 因?yàn)槭移骄鶟舛戎邪ㄖ髁鲄^(qū)濃度, 則從比值上可能反映不出主流區(qū)的優(yōu)越。同時(shí), 當(dāng)采用集中布置送風(fēng)口的主流區(qū)方案時(shí), 對(duì)室平均濃度的認(rèn)同易產(chǎn)生分歧, 因?yàn)樵谥髁鲄^(qū)內(nèi)的測(cè)點(diǎn)應(yīng)占多少和各自加權(quán)系數(shù)有關(guān), 不好確定, 因而可操作性不強(qiáng)。
② 這一程度用主流區(qū)濃度與回風(fēng)口濃度或均勻分布時(shí)室平均濃度之比即Ψa/ Ψc 表達(dá), 也就是用Ψa 表達(dá), 雖然有可操作性, 即回風(fēng)口區(qū)濃度(也就是相當(dāng)回風(fēng)濃度)可測(cè)出來(lái), 但因?yàn)楣ぷ鼽c(diǎn)不可能布置在回風(fēng)口區(qū), 它們之比不是最受關(guān)心的。前述德國(guó)的污染度概念就是這樣一個(gè)比值, 它不能回答集中布置送風(fēng)口以后關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題, 即沒(méi)有送風(fēng)口的周邊區(qū)如何? 此外, 雖然回風(fēng)口濃度可以測(cè), 但顯然不同位置的回風(fēng)口其濃度有較大不同,這就需要全測(cè)才不至于失真太大。
③ 這一程度用主流區(qū)濃度與渦流區(qū)即周邊區(qū)濃度之比即Ψa/ Ψb 表達(dá), 則能比較清楚地說(shuō)明問(wèn)題。前面已說(shuō)過(guò), 渦流區(qū)是指主流區(qū)兩側(cè)含有渦流區(qū)的紊流區(qū)(www..com)
4 分級(jí)計(jì)算
① 層流手術(shù)室的平面
層流手術(shù)室內(nèi)平面按功能可分成若干區(qū), 可以借鑒軍隊(duì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5] 的劃分, 見圖2 。
圖2 中“1” 區(qū)是按手術(shù)床長(zhǎng)1 .8 m 、遇特高患者時(shí)可打開兩頭至2 .1 m 考慮的。各區(qū)間隔基本是0 .6m 。
② 手術(shù)人數(shù)
手術(shù)人數(shù)和層流手術(shù)室內(nèi)人員配置方案有關(guān), 手術(shù)中醫(yī)護(hù)人員密集在手術(shù)臺(tái)四周, 外科醫(yī)生靠手術(shù)臺(tái), 他們是主刀、第一助手、第二助手、護(hù)士長(zhǎng)(或器械護(hù)士), 頭部近旁有麻醉師。同時(shí), 醫(yī)療設(shè)備越現(xiàn)代化, 需要的人員越少,因?yàn)橐慌_(tái)儀器原則上要1 人照料, 儀器現(xiàn)代化多功能后臺(tái)數(shù)減少, 輔助人員也就減少了。輔助人員一般在8 ～ 12 人之間, 使用現(xiàn)代化設(shè)備后一般不超過(guò)10 人。見圖3～ 6[6] 。
③ 送風(fēng)面積
既然送風(fēng)集中于工作區(qū), 則送風(fēng)面積大小很重要。送風(fēng)面積太大則風(fēng)量要求太大或在一定風(fēng)量下風(fēng)速太低, 造價(jià)高;太小則影響對(duì)工作區(qū)的保護(hù)。
現(xiàn)在分三種情況:最低、中間和最高的標(biāo)準(zhǔn)。
最低標(biāo)準(zhǔn)是把僅包括手術(shù)臺(tái)的工作區(qū)包籠在主流區(qū)內(nèi), 中間標(biāo)準(zhǔn)是包括手術(shù)臺(tái)外圍0 .6 m 的區(qū)域, 最高標(biāo)準(zhǔn)可包括手術(shù)臺(tái)側(cè)邊外0.9 m 的區(qū)域。(在《標(biāo)準(zhǔn)》條文中實(shí)際數(shù)字略小, 因此計(jì)算結(jié)果更可保證實(shí)現(xiàn)。)
在這里應(yīng)考慮弱射流氣流邊界的混摻和削弱現(xiàn)象(參見文獻(xiàn)[7]圖14-3), 邊界可有10.7°角的縮小(包括10.7°角在內(nèi)的區(qū)域仍屬主流區(qū))。根據(jù)無(wú)影燈類別, 室內(nèi)凈高為2 .9 ～ 3 m , 手術(shù)臺(tái)高0 .8 m , 人體切口高度0 .3 m , 工作面高1 .1m , 則每邊縮小距離為[(2 .9 ～ 3)m -1.1 m] tan10 .7°=0 .34 ～ 0 .36 m 。
④ 發(fā)菌量發(fā)菌量不是按人員密度計(jì)算的, 要直接算。室內(nèi)表面發(fā)菌量還沒(méi)有直接數(shù)據(jù), 可參考表面發(fā)塵量, 即設(shè)8 m2 地面所代表的表面的發(fā)菌量, 相當(dāng)于1 個(gè)人靜止時(shí)的發(fā)菌量。人靜止發(fā)菌量最大可取300 個(gè)/(人?min), 測(cè)定人員按2 名考慮, 則總發(fā)菌量為(+2)×300 個(gè)/min 。
⑤ 系數(shù)
按送風(fēng)面滿布比, 依次取0.4 , 1.3 , 0.26 ,0.2 ;β 按送風(fēng)面滿布比, 依次取0.7 , 0.65, 0.8 ,0.85 ;Vb/V按送風(fēng)面滿布比, 依次取0.45 , 0.65 ,0.32, 0.24 。
計(jì)算結(jié)果列于表1。
如果送風(fēng)口滿布比很大, β 達(dá)到0.95 , 標(biāo)準(zhǔn)兩側(cè)滿布回風(fēng)口, =0 .05 , 則a =0.095 , 可算出Ψa/ Ψb ≈0.048 , 則Ψb =1.98 , 可知周邊區(qū)濃度約是主流區(qū)的20 倍, 如果主流區(qū)屬于100 級(jí)范疇, 則周邊區(qū)在1000 級(jí)范圍之內(nèi)。
5 結(jié)論
由于手術(shù)區(qū)是層流手術(shù)室中發(fā)塵集中的地點(diǎn), 按主流區(qū)理論, 若將這一區(qū)域置于主流區(qū)內(nèi), 則對(duì)提高主流區(qū)和全室的潔凈度大有好處, 計(jì)算結(jié)果表明,將工業(yè)潔凈室均勻布置送風(fēng)口(1000級(jí)換氣次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)), 改為集中布置送風(fēng)口, 則可在手術(shù)區(qū)達(dá)到100 級(jí)的效果(不僅潔凈度高, 而且氣流流型好), 而周邊區(qū)則為1000 級(jí)。依此類推關(guān)鍵區(qū)域均可提高一級(jí)[8] 。要說(shuō)明的是, 為了縮短手術(shù)的時(shí)間, 采用了自凈換氣次數(shù)概念[9] , 上述層流手術(shù)室的1000 , 10000 , 100000 級(jí)換氣次數(shù)比常規(guī)的略高,而對(duì)于非層
