提要　我國標準將潔凈層流手術(shù)室分為四級,?其中前三級要求在手術(shù)臺上方集中布置送風口,這樣做是為了保護關(guān)鍵區(qū)域,?符合我國早就提出的局部凈化和主流區(qū)理論。按主流區(qū)理論計算結(jié)果表明,?這樣布置送風口,?將在同樣換氣次數(shù)下使手術(shù)臺區(qū)潔凈度提高一個級別,?使主流區(qū)細菌濃度和周邊區(qū)細菌濃度之比降到0?.5?以下。

1?　保護關(guān)鍵區(qū)域和局部凈化

我國國家標準《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標準》已從2000?年10?月1?日起施行。《標準》對潔凈用房分為4?級。其中對潔凈層流手術(shù)室是按手術(shù)臺區(qū)和周邊區(qū)的細菌濃度和空氣潔凈度來分級的,?這在國際上還是第一次。《標準》第29?條規(guī)定“?Ⅰ?、Ⅱ?、Ⅲ級潔凈層流手術(shù)室應采用局部集中送風方式,?集中布置的送風口面積即手術(shù)區(qū)的大小應和層流手術(shù)室等級相適應,?Ⅰ?級時的不小于6?.2 m2(其中頭部專用的不小于1?.4 m2),Ⅱ級不小于4?.6 m2?,?Ⅲ級不小于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,?其指導思想是應用主流區(qū)理論,保護關(guān)鍵區(qū)域,?達到既提高潔凈效果又更經(jīng)濟的目的。保護關(guān)鍵部位和局部凈化是借鑒德國的做法。德國在醫(yī)院層流手術(shù)室推行的不是全室凈化和均勻送風,?而是著眼于將關(guān)鍵區(qū)域(手術(shù)臺和器械桌)的浮游菌濃度控制在限定的范圍之內(nèi)。著眼于提供一個工作區(qū)的合格的背景環(huán)境。

德國醫(yī)院潔凈層流手術(shù)室的這一技術(shù)路線和柏林工業(yè)大學艾斯東(Esdorn)教授1977?年提出的污染度Us?和相對污染度Ex?兩個概念[1] (定義參見文獻[2]?)密不可分。

德國標準DIN 1946?第4?部分“醫(yī)院通風空調(diào)”采用了上述概念,?并規(guī)定所謂一般無菌層流手術(shù)室允許Us?=1?,?所謂高度無菌層流手術(shù)室允許Us?=2/3?。

污染度概念的提出對于德國稱之為無菌層流手術(shù)室的潔凈層流手術(shù)室以不同于當時工業(yè)潔凈室一般做法的模式發(fā)展,?起到了促進作用。它的主要優(yōu)點是:

①以細菌濃度作為判斷依據(jù),?適合醫(yī)務(wù)人員習慣。

②?給出了達到所謂一般無菌要求的基本條件———20h-1潔凈空氣量的換氣次數(shù),?認為這樣的換氣量就可以滿足所謂一般無菌層流手術(shù)室的衛(wèi)生要求,這就是說,?潔凈層流手術(shù)室必須送潔凈風,?換氣量至少相當于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)達到的細菌濃度僅為室內(nèi)平均濃度的一半,?即污染度降到0?.5?。這就是集中布置過濾器和常規(guī)分散布置過濾器的區(qū)別。

④沒有停留在概念上,?而是把概念和實施的裝置結(jié)合起來,?開發(fā)了層流手術(shù)室送風吊頂單元,?并將此項開發(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)室送風吊頂單元(包括德國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?沒有給潔凈層流手術(shù)室定下細菌濃度絕對量的標準,?這在DIN 1946?第4?部分中也沒有反映。雖然2400m3/h?基本風量是經(jīng)過測定等給出的,?但沒有給出這一風量所能達到的細菌濃度標準,?也沒給出有關(guān)的條件(如面積、人數(shù))。這樣相對量之間的比較就意義不大,?可操作性不強,?而且顯得2 400m3/h(或20?h-1換氣)的認定有隨意性。

②?艾斯東污染度的概念,?實質(zhì)上是追求一種最小風量的思路,?他的方案只適用于所謂一般無菌的層流手術(shù)室,?這顯然是有很大局限性的,?而且同在歐洲的英國、瑞士等國標準中的送風量就比德國大得多。這一點也被曾在偉醫(yī)士公司工作的許密特(Schmidt)教授指出,?認為上述最小風量思路并非正確,?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菌層流手術(shù)室風量必須大于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定歸納出的送風面積和保護區(qū)面積的結(jié)果(見文獻[2]表1),?都沒有達到理論預測的程度,?沒有提供一種基本可行的理論計算方法,?這也就降低了實踐中的可操作性。

其實,?反映在污染度概念和DIN 1946?第4?部分中的若干思想,?對于我們來說并不陌生。

德國1977?年提出的這一污染度思路,?認為潔凈層流手術(shù)室不必進行全室凈化,?只需局部降低細菌濃度以及有效保護關(guān)鍵區(qū)域;并集中使用20h-1?換氣量的潔凈風于手術(shù)臺上方送出。這一思路的實質(zhì)就是“局部凈化”和“主流區(qū)”概念的結(jié)合。

我國1977?年7?月經(jīng)全國鑒定審查會通過并于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“局部凈化”的概念:

“凡是通過空氣凈化及其它綜合處理措施,?使室內(nèi)的整個工作區(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,?這種做法稱局部凈化”?。“在滿足工藝要求的條件下應盡量采用局部凈化”?。當然這種局部凈化也給全區(qū)帶來凈化效果。

2　主流區(qū)概念及不均勻分布濃度計算

主流區(qū),?是1978?年國內(nèi)首次提出的概念[?4]?:在亂流潔凈室內(nèi),?在送風口下方一個范圍內(nèi)為主流區(qū),?其潔凈度最高;在回風口附近有一很小的回風口區(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(Ψc?=1)的室平均濃度;此外,?在送風口兩側(cè)的其他區(qū)域是含有渦流的紊流區(qū)域,?習慣簡稱渦流區(qū)(并不是說整個區(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?。

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根據(jù)主流區(qū)概念,?對于末端為高效過濾器的潔凈空間,由于送風濃度極小,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?說明,?回風口區(qū)濃度就是均勻分布時的總平均濃度,?過去的理論研究成果已指出應把工作區(qū)置于主流區(qū)下,?為了判定集中布置送風口并使工作區(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來表達,?因為室平均濃度中包括主流區(qū)濃度,?則從比值上可能反映不出主流區(qū)的優(yōu)越。同時,?當采用集中布置送風口的主流區(qū)方案時,?對室平均濃度的認同易產(chǎn)生分歧,?因為在主流區(qū)內(nèi)的測點應占多少和各自加權(quán)系數(shù)有關(guān),?不好確定,?因而可操作性不強。

②?這一程度用主流區(qū)濃度與回風口濃度或均勻分布時室平均濃度之比即Ψa/?Ψc?表達,?也就是用Ψa?表達,?雖然有可操作性,?即回風口區(qū)濃度(也就是相當回風濃度)可測出來,?但因為工作點不可能布置在回風口區(qū),?它們之比不是最受關(guān)心的。前述德國的污染度概念就是這樣一個比值,?它不能回答集中布置送風口以后關(guān)心的一個問題,?即沒有送風口的周邊區(qū)如何??此外,?雖然回風口濃度可以測,?但顯然不同位置的回風口其濃度有較大不同,這就需要全測才不至于失真太大。

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,?則能比較清楚地說明問題。前面已說過,?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),?它的濃度就代表除了主流區(qū)和回風口以外的室內(nèi)其他主要區(qū)域的濃度,?也就是主要為主流區(qū)周邊地區(qū)的濃度。所以Ψa/?Ψb?可以反映出工作區(qū)內(nèi)和非工作區(qū)內(nèi)的濃度差別。同時,?這兩區(qū)的濃度都可以按區(qū)布點分別測定。綜上所述,?即主流區(qū)對于周邊區(qū)的污染度,?稱為主流區(qū)污染度,?以Ψa/?Ψb?表示,?它明顯區(qū)別于德國的污染度即Ψa/?Ψc?。

4　分級計算

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),?可以借鑒軍隊有關(guān)標準[5]?的劃分,?見圖2?。

圖2?中“1”?區(qū)是按手術(shù)床長1?.8 m?、遇特高患者時可打開兩頭至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)護人員密集在手術(shù)臺四周,?外科醫(yī)生靠手術(shù)臺,?他們是主刀、第一助手、第二助手、護士長(或器械護士),?頭部近旁有麻醉師。同時,?醫(yī)療設(shè)備越現(xiàn)代化,?需要的人員越少,因為一臺儀器原則上要1?人照料,?儀器現(xiàn)代化多功能后臺數(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10?人。見圖3～?6[6]?。

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③?送風面積

既然送風集中于工作區(qū),?則送風面積大小很重要。送風面積太大則風量要求太大或在一定風量下風速太低,?造價高;太小則影響對工作區(qū)的保護。

現(xiàn)在分三種情況:最低、中間和最高的標準。

最低標準是把僅包括手術(shù)臺的工作區(qū)包籠在主流區(qū)內(nèi),?中間標準是包括手術(shù)臺外圍0?.6 m?的區(qū)域,?最高標準可包括手術(shù)臺側(cè)邊外0.9 m?的區(qū)域。(在《標準》條文中實際數(shù)字略小,?因此計算結(jié)果更可保證實現(xiàn)。)

在這里應考慮弱射流氣流邊界的混摻和削弱現(xiàn)象(參見文獻[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)無影燈類別,?室內(nèi)凈高為2?.9?～?3 m?,?手術(shù)臺高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算的,?要直接算。室內(nèi)表面發(fā)菌量還沒有直接數(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,?相當于1?個人靜止時的發(fā)菌量。人靜止發(fā)菌量最大可取300?個/(人?min),?測定人員按2?名考慮,?則總發(fā)菌量為(+2)×300?個/min?。

⑤?系數(shù)

按送風面滿布比,?依次取0.4?,?1.3?,?0.26?,0.2?;β?按送風面滿布比,?依次取0.7?,?0.65,?0.8?,0.85?;Vb/V按送風面滿布比,?依次取0.45?,?0.65?,0.32,?0.24?。

計算結(jié)果列于表1。

　　如果送風口滿布比很大,?β?達到0.95?,?標準兩側(cè)滿布回風口,?=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?級范疇,?則周邊區(qū)在1000?級范圍之內(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,?按主流區(qū)理論,?若將這一區(qū)域置于主流區(qū)內(nèi),?則對提高主流區(qū)和全室的潔凈度大有好處,?計算結(jié)果表明,將工業(yè)潔凈室均勻布置送風口(1000級換氣次數(shù)標準),?改為集中布置送風口,?則可在手術(shù)區(qū)達到100?級的效果(不僅潔凈度高,?而且氣流流型好),?而周邊區(qū)則為1000?級。依此類推關(guān)鍵區(qū)域均可提高一級[8]?。要說明的是,?為了縮短手術(shù)的時間,?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?級換氣次數(shù)比常規(guī)的略高,而對于非層