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 .

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 . Стандартом 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 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 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 ), 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 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 . 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 , 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 делятся на подклассы в зависимости от назначения 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 . 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 . Многие исследования уже давно доказали, что при повышенной скорости приточного потока его «однонаправленность» не сохраняется.

	Расход воздуха, м 3 /(ч м 2)	Давление, Па	Скорость воздуха на расстоянии 2 м от панели, м/с
			3 °С T	6 °С T	8 °С T	11 °С T	NC
Одиночная панель	183	2	0,10	0,13	0,15	0,18	<20
	366	8	0,18	0,20	0,23	0,28	<20
	549	18	0,25	0,31	0,36	0,41	21
	732	32	0,33	0,41	0,48	0,53	25
1,5 – 3,0 м 2	183	2	0,10	0,15	0,15	0,18	<20
	366	8	0,18	0,23	0,25	0,31	22
	549	18	0,25	0,33	0,41	0,46	26
	732	32	0,36	0,46	0,53	–	30
Более 3 м 2	183	2	0,13	0,15	0,18	0,20	21
	366	8	0,20	0,25	0,31	0,33	25
	549	18	0,31	0,38	0,46	0,51	29
	732	32	0,41	0,51	–	–	33

Результаты анализа контроля воздушной среды в помещениях операционных, проводимого Льюисом (Lewis, 1993) и Салвати (Salvati, 1982), выявили, что в некоторых случаях использование ламинарных установок с завышенными скоростями воздуха обуславливает рост уровня обсемененности воздуха в районе хирургического разреза, что может привести к его заражению.

Зависимость изменения скорости потока воздуха от температуры приточного воздуха и величины площади ламинарной панели отражена в таблице. При движении воздуха от начальной точки линии тока будут идти параллельно, затем границы потока поменяются, произойдет сужение в направлении к полу, а, следовательно, он уже не сможет защищать зону, которую определили размеры ламинарной установки. Имея скорость 0,46 м/с, поток воздуха захватит малоподвижный воздух помещения. А поскольку в помещение непрерывно поступают бактерии, в поток воздуха, выходящего из приточного устройства, будут попадать зараженные частицы. Этому содействует рециркуляция воздуха, которая возникает из-за подпора воздуха в помещении.

Для поддержания чистоты операционных помещений, согласно нормам , необходимо обеспечить дисбаланс воздуха за счет увеличения притока на 10% больше, чем вытяжка. Избыточный воздух поступает в смежные, не очищенные помещения. В современных операционных часто используются герметичные раздвижные двери, тогда избыточный воздух не может выйти и циркулирует по помещению, после чего забирается снова в приточное устройство с помощью встроенных вентиляторов, далее он проходит очистку в фильтрах и вторично подается в помещение. Циркулирующий поток воздуха собирает все загрязненные вещества из воздуха помещения (если он будет двигаться вблизи приточного потока, то может его загрязнить). Поскольку происходит нарушение границ потока, неизбежно подмешивание в него воздуха из пространства помещения, а, следовательно, и проникновение в защищаемую стерильную зону вредных частиц.

Повышенная подвижность воздуха влечет за собой интенсивное отслоение частиц отмершей кожи с открытых участков кожного покрова медицинского персонала, после чего они попадают в хирургический разрез. Однако, с другой стороны, развитие инфекционных заболеваний в период реабилитации после операции является следствием гипотермического состояния больного, которое усугубляется при воздействии на него подвижных потоков холодного воздуха. Итак, рационально работающий традиционный воздухораспределитель ламинарного потока в чистом производственном помещении может принести не только пользу, но и вред в процессе операции, проводимой в обычной операционной.

Такая особенность характерна для ламинарных устройств со средней площадью около 3 м 2 – оптимальной для защиты операционной зоны. По американским требованиям , скорость потока воздуха на выходе из ламинарного устройства не должна быть выше 0,15 м/с, то есть с площади 0,09 м 2 в помещение должно приходить 14 л/с воздуха. В данном случае будет поступать 466 л/с (1677,6 м 3 /ч) или около 17 крат/ч. Поскольку согласно нормативная величина воздухообмена в операционных помещениях должна составлять 20 крат/ч, согласно – 25 крат/ч, то 17 крат/ч вполне соответствует требуемым нормам. Выходит, что значение 20 крат/ч подходит для помещения, имеющего объем 64 м 3 .

По нынешним нормам площадь общехирургического профиля (стандартной операционной) должна быть не менее 36 м 2 . Однако к операционным, предназначенным для проведения более сложных операций (ортопедических, кардиологических и т.д.), предъявляются более высокие требования, зачастую объем таких операционных - около 135 – 150 м 3 . Для таких случаев потребуется система распределения воздуха, имеющая большую площадь и производительность воздуха.

Если организуется приток воздуха для операционных большего размера, это приводит к возникновению проблемы поддержания ламинарности потока от уровня на выходе до операционного стола. Проводились исследования потоков воздуха в нескольких операционных помещениях. В каждом из них устанавливались ламинарные панели, которые по занимаемой площади можно разделить на две группы: 1,5 – 3 м 2 и более 3 м 2 , а также были построены экспериментальные установки для кондиционирования воздуха, которые позволяют менять значение температуры приточного воздуха. В ходе исследования были проведены замеры скорости поступающего воздушного потока при различных его расходах и изменении температуры; эти замеры можно увидеть в таблице.

Критерии чистоты операционных помещений

Для правильной организации циркуляции и распределения воздуха в помещении необходимо выбрать рациональный размер приточных панелей, обеспечить нормативную скорость потока и температуру приточного воздуха. Однако эти факторы не гарантируют абсолютное обеззараживание воздуха. Более 30 лет ученые решают вопрос обеззараживания операционных помещений и предлагают разные противоэпидемиологические мероприятия. Сегодня же перед требованиями современных нормативных документов по эксплуатации и проектированию больничных помещений стоит цель обеззараживания воздуха, где основным способом предупреждения накопления и распространения инфекций являются системы ОВК .

Например, согласно стандарту , главная цель его требований – обеззараживание, а в сказано, что «правильно спроектированная система ОВК сводит к минимуму воздушно-капельное распространение вирусов, спор грибков, бактерий и других биологических загрязнений», главную роль в контроле инфекций и других вредных факторов играет система ОВК. В определены требования к системам кондиционирования воздуха помещений, которые говорят о том, что проектирование системы подачи воздуха должно обеспечить минимизацию проникновения бактерий вместе с воздухом в чистые зоны, и поддержать максимально возможный уровень чистоты в оставшейся части операционного помещения.

Однако в нормативных документах не содержатся прямые требования, отражающие определение и контроль эффективности обеззараживания помещений с различными способами вентиляции. Поэтому при проектировании приходится заниматься поисками, которые требуют много времени и не дают заниматься основной работой.

Было выпущено большое количество нормативной литературы о проектировании систем ОВК для операционных залов, в ней описаны требования к обеззараживанию воздушной среды, которым проектировщикоу достаточно трудно соответствовать по целому ряду причин. Для этого мало только знать современное обеззараживающее оборудование и правила работы с ним, нужно еще поддерживать дальнейший своевременный эпидемиологический контроль воздуха в помещениях, что и создает представление качества работы систем ОВК. Это, к сожалению, не всегда соблюдается. Если производимая оценка чистоты производственных помещений ориентируется на наличие в нем частиц (взвешенных веществ), то показатель чистоты в чистых больничных помещениях представлен живыми бактериальными или колониеобразующими частицами, их допустимые уровни приведены в . Чтобы не превысить эти уровни, нужен регулярный контроль воздуха помещений по микробиологическим показателям, для этого требуется вести подсчет микроорганизмов. Методика сбора и подсчета для оценки уровня чистоты воздушной среды не была приведена ни в одном нормативном документе. Очень важно, что подсчет микроорганизмов должен производиться в рабочем помещении во время проведения операции. Но для этого требуется готовый проект и установка системы распределения воздуха. Степень обеззараживания или эффективности работы системы определить до начала работы в операционном зале невозможно, устанавливается это только во время проведения хотя бы нескольких операций. Здесь возникает ряд трудностей для инженеров, ведь необходимые исследования противоречат соблюдению противоэпидемической дисциплины больничных помещений.

Способ воздушных завес

Правильно организованная совместная работа притока и удаления воздуха обеспечивает требуемый воздушный режим операционного зала. Для улучшения характера движения потоков воздуха в операционной необходимо обеспечить рациональное взаиморасположение вытяжных и приточных устройств.

Рис. 1. Анализ работы воздушной завесы

Использование как площади всего потолка для распределения воздуха, так и всего пола для отведения является невозможным. Вытяжные устройства на полу – это негигиенично, поскольку они быстро загрязняются и трудно очищаются. Сложные, громоздкие и дорогие системы не получили широкого распространения в небольших операционных палатах. Поэтому наиболее рациональным считается «островное» размещение ламинарных панелей над защищаемой зоной и установка вытяжных отверстий в нижней части помещения. Это дает возможность организовать потоки воздуха по аналогии с чистыми промышленными помещениями. Этот способ более дешевый и компактный. Успешно применяются воздушные завесы, выступающие как защитный барьер. Воздушная завеса соединяется с потоком приточного воздуха, образуя узкую «оболочку» из воздуха с большей скоростью, которую специально создают по периметру потолка. Такая завеса постоянно работает на вытяжку и не дает поступать в ламинарный поток загрязненному окружающему воздуху.

Чтобы лучше понять принцип работы воздушной завесы, можно представить операционное помещение с вытяжкой, установленной со всех четырех сторон комнаты. Приток воздуха, который поступает из расположенного в центре потолка «ламинарного островка», может только опускаться вниз, при этом расширяясь в стороны стен по мере приближения к полу. Это решение позволит уменьшить зоны рециркуляции и размеры участков застоя, где собираются вредные микроорганизмы, предотвратить смешение воздуха помещения с ламинарным потоком, снизить его ускорение, стабилизировать скорость и получить перекрытие нисходящим потоком всей стерильной зоны. Это способствует изоляции защищаемой зоны от окружающего воздуха и позволяет удалить из нее биологические загрязнители.

Рис. 2 показывает стандартную конструкцию воздушной завесы, имеющей щели по периметру комнаты. Если организовать вытяжку по периметру ламинарного потока, произойдет его растягивание, воздушный поток расширится и заполнит всю зону под завесой, и как результат предотвращение эффекта «сужения» и стабилизация требуемой скорости ламинарного потока.

Рис. 2. Схема воздушной завесы

На рис. 3 представлены значения фактической скорости воздуха при правильно спроектированной воздушной завесе. Они наглядно показывают взаимодействие воздушной завесы с ламинарным потоком, который движется равномерно. Воздушная завеса позволяет избежать установки громоздкой вытяжной системы на весь периметр помещения. Вместо нее, как принято в операционных, в стенах устанавливается традиционная вытяжка. Воздушная завеса служит защитой зоны, охватывающей хирургический персонал и стол, не дает возвращаться загрязненным частицам в начальный воздушный поток.

Рис. 3. Фактический профиль скоростей в сечении воздушной завесы

Какого же уровня обеззараживания можно добиться при использовании воздушной завесы? Если ее плохо спроектировать, то она не принесет большего эффекта, чем ламинарная система. Ошибиться можно на высокой скорости воздуха, тогда такая завеса может «вытягивать» воздушный поток быстрее, чем нужно, и он не успеет достичь операционного стола. Неконтролируемое поведение потока может дать угрозу проникновения зараженных частиц в защищаемую зону с уровня пола. Также завеса с недостаточной скоростью всасывания не сможет полностью шибировать воздушный поток и может в него втянуться. В таком случае воздушный режим операционной будет такой же, как при применении только ламинарного устройства. Во время проектирования нужно правильно выявить диапазон скоростей и выбрать соответствующую систему. От этого зависит расчет характеристик обеззараживания.

Воздушные завесы имеют целый ряд явных преимуществ, но не стоит применять их везде, ведь не всегда требуется создание стерильного потока во время операции. Решение о том, насколько необходимо обеспечивать уровень обеззараживания воздуха, принимается совместно с хирургами, участвующими в данных операциях.

Заключение

Вертикальный ламинарный поток ведет себя не всегда предсказуемо, что зависит от условий его использования. Ламинарные панели, которые эксплуатируются в чистых производственных помещениях, зачастую не обеспечивают необходимый уровень обеззараживания в операционных залах. Установка систем воздушных завес помогает управлять характером движения вертикальных ламинарных воздушных потоков. Воздушные завесы помогают осуществлять бактериологический контроль воздуха в операционных помещениях, особенно при длительных хирургических вмешательствах и постоянном нахождении пациентов со слабой иммунной системой, для которых огромным риском являются воздушные инфекции.

Статья подготовлена А. П. Борисоглебской с использованием материалов журнала «ASHRAE».

Литература

1. СНиП 2.08.02–89*. Общественные здания и сооружения.
2. СанПиН 2.1.3.1375–03. Гигиенические требования к размещению, устройству, оборудованию и эксплуатации больниц, родильных домов и других лечебных стационаров.
3. Инструктивно-методические указания по организации воздухообмена в палатных отделениях и операционных блоках больниц.
4. Инструктивно-методические указания по гигиеническим вопросам проектирования и эксплуатации инфекционных больниц и отделений.
5. Пособие к СНиП 2.08.02–89* по проектированию учреждений здравоохранения. ГипроНИИздрав Минздрава СССР. М., 1990.
6. ГОСТ ИСО 14644-1–2002. Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Ч. 1. Классификация чистоты воздуха.
7. ГОСТ Р ИСО 14644-4–2002. Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Ч. 4. Проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию.
8. ГОСТ Р ИСО 14644-5–2005. Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Ч. 5. Эксплуатация.
9. ГОСТ 30494–96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
10. ГОСТ Р 51251–99. Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка.
11. ГОСТ Р 52539–2006. Чистота воздуха в лечебных учреждениях. Общие требования.
12. ГОСТ Р МЭК 61859–2001. Кабинеты лучевой терапии. Общие требования безопасности.
13. ГОСТ 12.1.005–88. Система стандартов.
14. ГОСТ Р 52249–2004. Правила производства и контроля качества лекарственных средств.
15. ГОСТ 12.1.005–88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
16. Инструктивно-методическое письмо. Санитарно-гигиенические требования к лечебно-профилактическим учреждениям стоматологического профиля.
17. МГСН 4.12-97. Лечебно-профилактические учреждения.
18. МГСН 2.01-99. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению.
19. Методические указания. МУ 4.2.1089-02. Методы контроля. Биологические и микробиологические факторы. Минздрав России. 2002.
20. Методические указания. МУ 2.6.1.1892-04. Гигиенические требования по обеспечению радиационной безопасности при проведении радионуклидной диагностики с помощью радиофармпрепаратов. Классификация помещений ЛПУ.

Оглавление темы "Дыхание. Дыхательная система.":
1. Дыхание. Дыхательная система. Функции дыхательной системы.
2. Внешнее дыхание. Биомеханика дыхания. Процесс дыхания. Биомеханика вдоха. Как люди дышат?
3. Выдох. Биомеханизм выдоха. Процесс выдоха. Как происходит выдох?
4. Изменение объема легких во время вдоха и выдоха. Функция внутриплеврального давления. Плевральное пространство. Пневмоторакс.
5. Фазы дыхания. Объем легкого (легких). Частота дыхания. Глубина дыхания. Легочные объемы воздуха. Дыхательный объем. Резервный, остаточный объем. Емкость легких.
6. Факторы, влияющие на легочный объем в фазу вдоха. Растяжимость легких (легочной ткани). Гистерезис.
7. Альвеолы. Сурфактант. Поверхностное натяжение слоя жидкости в альвеолах. Закон Лапласа.

9. Зависимость «поток-объем» в легких. Давление в дыхательных путях при выдохе.
10. Работа дыхательных мышц в течение дыхательного цикла. Работа дыхательных мышц при глубоком дыхании.

Растяжимость легких количественно характеризует растяжимость легочной ткани в любой момент изменения их объема в течение фазы вдоха и выдоха. Поэтому растяжимость представляет собой статическую характеристику эластических свойств легочной ткани. Однако во время дыхания возникает сопротивление движению аппарата внешнего дыхания, обусловливающее его динамические характеристики, среди которых наибольшее значение имеет сопротивление потоку воздуха при его движении через дыхательные пути легких.

На движение воздуха из внешней среды через дыхательные пути к альвеолам и в обратном направлении оказывает влияние градиент давления: при этом воздух движется из области высокого давления в область низкого давления. При вдохе давление воздуха в альвеолярном пространстве меньше, чем атмосферное, а при выдохе - наоборот. Сопротивление дыхательных путей потоку воздуха зависит от градиента давления между полостью рта и альвеолярным пространством.

Поток воздуха через дыхательные пути может быть ламинарным , турбулентным и переходным между этими типами. Воздух движется в дыхательных путях, в основном, ламинарным потоком, скорость которого выше в центре этих трубок и меньше вблизи их стенок. При ламинарном потоке воздуха его скорость линейно зависит от градиента давления вдоль дыхательных путей. В местах деления дыхательных путей (бифуркации) ламинарный поток воздуха переходит в турбулентный. При возникновении турбулентного потока в дыхательных путях возникает дыхательный шум, который может выслушиваться в легких с помощью стетоскопа. Сопротивление ламинарному потоку газа в трубе обусловлено ее диаметром. Поэтому, согласно закону Пуа-зейля величина сопротивления дыхательных путей потоку воздуха пропорциональна их диаметру, возведенному в четвертую степень. Поскольку сопротивление дыхательных путей находится в обратной зависимости от их диаметра в четвертой степени, то этот показатель самым существенным образом зависит от изменений диаметра воздухоносных путей, вызванных, например, выделением в них слизи из слизистой оболочки или сужением просвета бронхов. Общий диаметр сечения дыхательных путей возрастает в направлении от трахеи к периферии легкого и становится максимально большим в терминальных дыхательных путях, что вызывает резкое снижение сопротивления потоку воздуха и его скорости в этих отделах легких. Так, линейная скорость потока вдыхаемого воздуха в трахее и главных бронхах равна примерно 100 см/с. На границе воздухопроводящей и переходной зон дыхательных путей линейная скорость воздушного потока составляет около 1 см/с, в дыхательных бронхах она снижается до 0,2 см/с, а в альвеолярных ходах и мешочках - до 0,02 см/с. Столь низкая скорость воздушного потока в альвеолярных ходах и мешочках обусловливает в них незначительное сопротивление движущемуся воздуху и не сопровождается значимыми затратами энергии мышечного сокращения.

Напротив, наибольшее сопротивление дыхательных путей потоку воздуха возникает на уровне сегментарных бронхов в связи с наличием в их слизистой оболочке секреторного эпителия и хорошо развитого гладкомышечного слоя, т. е. факторов, которые в наибольшей степени влияют как на диаметр воздухоносных путей, так и на сопротивление в них потоку воздуха. В преодолении этого сопротивления заключается одна из функций дыхательных мышц.

Для уменьшения загрязнения в чистых помещениях высокого класса применяются специальные системы вентиляции, при которых поток воздуха движется сверху вниз без турбулентностей, т.е. ламинарно . При ламинарном потоке воздуха частицы грязи от людей и оборудования не разлетаются по всему помещению, а собираются потоком у пола.

Air flow pattern for "Turbulent Cleanroom"	Air flow pattern for "Laminar Flow Cleanroom"

Конструкции

В общем виде чистые помещения включают в себя следующие базовые элементы:

ограждающие стеновые конструкции (каркас, глухие и остекленные стеновые панели, двери, окна);

герметичные панельные и кассетные потолки со встроенными растровыми светильниками;

антистатические полы;

Clean-Zone Floor Covering Clean-Zone is supplied in standard rolls, to be professionally installed as a wall-to-wall floor covering, creating a permanent and unavoidable trap for dirt.

систему подготовки воздуха (приточные, вытяжные и рециркуляционные вентиляционные установки, устройства забора воздуха, воздухораспределители с финишными фильтрами, воздухорегулирующие устройства, датчиковая аппаратура и элементы автоматики и др.);

систему управления инженерными системами чистых помещений;

воздушные шлюзы;

передаточные окна;

Cleanroom Talk-Throughs

фильтро-вентиляторные модули для создания чистых зон внутри чистых помещений.

Электронная промышленность в мире является одним из самых крупных потребителей чистых помещений. Требования к уровню чистоты в этой отрасли являются наиболее жесткими. Тенденция постоянного роста этих требований привела к качественно новым подходам к созданию чистых сред. Суть этих подходов заключается в создании изолирующих технологий, т.е. в физическом отделении определенного объема с чистым воздухом от окружающей среды. Это разделение, как правило, герметичное, позволило исключить влияние одного из самых интенсивных источников загрязнений – человека. Применение изолирующих технологий влечет за собой широкое внедрение автоматизации и роботизации. Использование чистых помещений в микроэлектронике имеет свои особенности: на первый план выходят требования к чистоте воздушной среды по аэрозольным частицам. Повышенные требования предъявляются также к системе заземления чистого помещения, особенно в части обеспечения отсутствия статического электричества. В микроэлектронике требуется создание чистых помещений самых высоких классов чистоты с устройством перфорированных фальшполов для улучшения линий тока воздуха, т.е. повышения однонаправленности потока.

Чистые производственные помещения должны обеспечивать условия максимальной чистоты производства; обеспечивать изоляцию внутреннего объема; вход в чистые помещения через специальный тамбур (шлюз).

Давление в чистой комнате должно быть больше атмосферного, что способствует выталкиванию пыли из нее. В шлюзе производится обдувка одежды персонала для удаления пылевых частиц.

В чистых комнатах создаются ламинарные потоки воздуха, и недопустимы турбулентные потоки, которые создаются вращающимися и перемещающимися частями оборудования. Требуется следить, чтобы не было нагретых вещей, способствующих образованию конвекционным потокам.

Обычно применяют решетчатый пол и решетчатый потолок.

В чистых комнатах размещают минимум оборудования

Поскольку производство чистых комнат очень дорогое, применяют зоны локального обеспыливания.

Одним из эффективных способов снижения затрат при создании комплексов чистых помещений является зонирование чистого помещения на локальные участки, которые могут отличаться друг от друга как классом чистоты воздушной среды, так и функциональным назначением (только защита продукта, либо защита как продукта, так и окружающей среды).

Таким образом, внутри чистого помещения низкого класса чистоты над критичными местами технологического процесса могут быть созданы чистые зоны с более высоким классом чистоты, чем помещение, где они размещены.

Основное назначение чистых зон:

поддержание в локальном рабочем пространстве заданных параметров воздушной среды;

защита продукта от воздействия окружающей среды.

Согласно определению, данному в ГОСТ Р ИСО 14644-1-2000, чистая зона – это определенное пространство, в котором контролируется концентрация взвешенных в воздухе частиц, построенное и используемое так, чтобы свести к минимуму поступление, выделение и удержание частиц внутри зоны, и позволяющее, по мере необходимости, контролировать другие параметры, например, температуру, влажность и давление.

Чистые зоны конструктивно могут быть выполнены либо как часть общей вентиляционной системы чистого помещения, либо представлять собой самостоятельные изделия.

Первый способ применим в случае, когда месторасположение чистых зон закладывается на проектной стадии создания чистого помещения и не подлежит изменению на весь период его эксплуатации, а также в случае, если в рабочее пространство чистой зоны необходимо подать приточный воздух.

Второй способ предполагает возможность изменения местоположения чистых зон, что дает более широкие возможности для изменения технологического процесса и модернизации оборудования. При этом чистые зоны, выполненные как самостоятельные изделия, могут быть либо закрепленными к силовым конструкциям чистого помещения, либо представлять собой мобильные автономные изделия, имеющие возможность перемещения внутри чистого помещения.

Наиболее часто используют чистые условия производства с минимальным использованием персонала, применяя полуавтоматы. Часто используют локальные установки. Последнее время стали использовать кластерные установки (cluster).

Технические характеристики:

1 Предельное давление в чистой, пустой и обезгаженной камере, Па 1,33х10-3

2 Время восстановления давления 1,33х10-3 Па, мин 30

3 Размеры рабочей камеры, мм Диаметр Высота 900 1000

4 Количество плазменных ускорителей с катодами из металла (СПУ-М) с сепарацией плазменного потока, шт 3

5 Количество импульсных плазменных ускорителей с катодами из графита (ИПУ-С) с сепарацией плазменного потока, шт 4

6 Количество протяженных ионных источников для очистки и ассистирования (типа РИФ), шт 1

7 Нагрев подложек, 0С 250

8 Технологическая оснастка: Одинарная планетарка, шт. Двойная планетарка, шт 1 1

9 Система напуска технологического газа

10 Система контроля и управления технологическим циклом

11 Высоковакуумная откачка: два диффузионных насоса, работающих параллельно НВДМ-400 производительностью 7000 л/с каждый

12 Форвакуумная откачка: форвакуумный агрегат АВР-150 производительностью 150 л/с

13 Максимальная электрическая мощность, потребляемая вакуумной установкой, кВт, не более 50

14 Площадь, занимаемая вакуумной установкой, м2 25

"...Ламинарный поток воздуха (laminar air flow): поток воздуха, в котором скорости воздуха вдоль параллельных линий тока одинаковы..."

Источник:

"АСЕПТИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО МЕДИЦИНСКОЙ ПРОДУКЦИИ. ЧАСТЬ 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ. ГОСТ Р ИСО 13408-1-2000"

(утв. Постановлением Госстандарта РФ от 25.09.2000 N 232-ст)

• - слоистый, плоский. Ламинарное течение жидкости – течение, при котором слои жидкости перемещаются параллельно, не перемешиваясь...

  Словарь микробиологии

• - ЛАМИНАР – устройство для обеспечения асептических условий, необходимых для микробиол...

  Словарь микробиологии

• - профиль крыла, характеризующийся удалённым от носка положением точки перехода ламинарного течения в турбулентное при естественном обтекании, то есть без использования дополнительной энергии...

  Энциклопедия техники

• - Смотри ламинарное движение...

  Энциклопедический словарь по металлургии

• - Приграничный поток воздуха...
• - Ламинарный граничныйпограничный¦граничный...

  Краткий толковый словарь по полиграфии

• - Ламинарное течение...

  Краткий толковый словарь по полиграфии

• - Двухслойное офсетное полотно...

  Краткий толковый словарь по полиграфии

• - "... - поток воздуха с параллельными, как правило, струями, проходящими в одном направлении с одинаковой в поперечном сечении скоростью.....

  Официальная терминология

• - кр.ф. ламина/рен, ламина/рна, -рно,...

  Орфографический словарь русского языка

• - ламина́рный прил. Слоистый, плоский...

  Толковый словарь Ефремовой

• - ламин"...

  Русский орфографический словарь

• - ЛАМИНАРНЫЙ ая, ое. laminaire, нем. laminar <лат. lamina пластина, полоска. физ. Слоистый. Ламинарное течение жидкости. Ламинарность и, ж. Крысин 1998...

  Исторический словарь галлицизмов русского языка

• - ламина́рный слоистый; плоский; л-ое течение жидкости - течение, при котором слои жидкости перемещаются параллельно, не перемешиваясь...

  Словарь иностранных слов русского языка

• - ...

  Формы слова

• - слоистый, плоский,...

  Словарь синонимов

"Ламинарный поток воздуха (laminar air flow)" в книгах

…воздуха…

автора

…воздуха…

Из книги Динозавра ищите в глубинах автора Кондратов Александр Михайлович

…воздуха… Первые живые существа появились в воде, затем они освоили сушу. Воздух начал осваиваться ими более 300 миллионов лет назад. Первыми крылатыми существами были насекомые. Размах крыльев гигантских стрекоз достигал почти метра! А в эру ящеров, мезозой, начали

6. План движения денежных средств (cash flow)

Из книги Бизнес-планирование инвестиционных проектов автора Лумпов Алексей Андреевич

6. План движения денежных средств (cash flow) Итак, у нас определен Фонд оплаты труда, есть параметры производства, есть план по выручке, план текущих затрат, рассчитаны налоги, сформирован прогноз (отчет) прибылей и убытков. Теперь нужно собрать все эти данные в единый

Из книги Финансовый менеджмент: конспект лекций автора Ермасова Наталья Борисовна

2.2. Виды и структура денежного потока (cash flow)

Полеты в весенне-летний период характеризуются в первую очередь высокими температурами наружного воздуха, влияние которых на параметры взлета весьма значительно. Из-за уменьшения весового заряда протекающего через двигатель воздуха заметно снижается располагаемая тяга. Значительно возрастает потребн

Из книги Практика полетов на самолете Ту-154 автора Ершов Василий Васильевич

Полеты в весенне-летний период характеризуются в первую очередь высокими температурами наружного воздуха, влияние которых на параметры взлета весьма значительно. Из-за уменьшения весового заряда протекающего через двигатель воздуха заметно снижается располагаемая

1.4.1. Диаграммы потоков данных (Data Flow Diagramming)

Из книги Моделирование бизнес-процессов с BPwin 4.0 автора

1.4.1. Диаграммы потоков данных (Data Flow Diagramming) Диаграммы потоков данных (Data flow diagramming, DFD) используются для описания документооборота и обработки информации. Подобно IDEF0, DFD представляет модельную систему как сеть связанных между собой работ. Их можно использовать как

1.5.1. Диаграммы потоков данных (Data Flow Diagramming)

Из книги BPwin и Erwin. CASE-средства для разработки информационных систем автора Маклаков Сергей Владимирович

1.5.1. Диаграммы потоков данных (Data Flow Diagramming) Диаграммы потоков данных (Data flow diagramming, DFD) используются для описания документооборота и обработки информации. Подобно IDEF0, DFD представляет модельную систему как сеть связанных между собой работ. Их можно использовать как

Flow (Поток)

Из книги Цифровая фотография. Трюки и эффекты автора Гурский Юрий Анатольевич

Flow (Поток) Настройка, которая внешне напоминает Opacity (Непрозрачность). Однако разница есть. Flow (Поток) – это как бы скорость стекания краски с кисти. При уменьшении этого значения мазок становится не только частично прозрачным, но и теряется его

Невидимая революция Flow как ключ к пониманию проблем отечественной коммерции Сергей Голубицкий

Из книги Цифровой журнал «Компьютерра» № 212 автора Журнал «Компьютерра»

Невидимая революция Flow как ключ к пониманию проблем отечественной коммерции Сергей Голубицкий Опубликовано 12 февраля 2014 В январе 2014 года Amazon анонсировала интеграцию технологии Flow в свою флагманскую программу для iOS, вызвав тем самым совершенно

4.6.1. Нотации типа Work Flow

Из книги Бизнес-процессы. Моделирование, внедрение, управление автора Репин Владимир Владимирович

4.6.1. Нотации типа Work Flow На рис. 4.6.1 показаны основные элементы, которые используются практически во всех современных нотациях Work Flow. Можно выделить пять основных:1. События.2. Операторы логики (по-другому их называют: блоки решения, ветвления/развилки,

Движение денежных средств (cash flow)

Из книги Великолепные мероприятия. Технологии и практика event management. автора Шумович Александр Вячеславович

Движение денежных средств (cash flow) Стоит также помнить не только об абсолютных цифрах, но и о том, когда какие платежи происходят. То есть составленная смета будет полностью соответствовать действительности только после завершения мероприятия, а в ходе его подготовки и

31. Air flow

Из книги Английский язык для медиков автора Беликова Елена

ЛЕКЦИЯ № 26. Air flow

Из книги Английский язык для медиков: конспект лекций автора Беликова Елена

2.6. Виды загрязнения воздуха. Охрана атмосферного воздуха

Из книги Гигиена физической культуры и спорта. Учебник автора Коллектив авторов

2.6. Виды загрязнения воздуха. Охрана атмосферного воздуха Антропогенные загрязнения окружающей среды через атмосферный воздух оказывают на организм человека отрицательное воздействие и вызывают спектр патологических сдвигов самого различного происхождения. Активный

36. Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Число Рейнольдса

Из книги Гидравлика автора Бабаев М А

36. Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Число Рейнольдса Как нетрудно было убедиться в вышеприведенном опыте, если фиксировать две скорости в прямом и обратном переходах движения в режимы ламинарное? турбулентное, то?1 ? ?2где?1 – скорость, при которой

Описание:

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.

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 .

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» . Стандарт 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 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 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 ), 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 озвучены требования о необходимости обеззараживания воздуха операционных с эффективностью инактивации частиц не менее 95 %, а также воздуховодов и оборудования климатических систем . Бактериальные частицы, выделяемые хирургическим персоналом, непрерывно поступают в воздух помещения, накапливаются в нем. Чтобы концентрация частиц в воздухе помещения не достигала предельно допустимых уровней , 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 делятся на классы по степени чистоты в зависимости от назначения . 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 . 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 . 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.

Зависимость скорости воздушного потока от площади ламинарной панели и температуры приточного воздуха

Расход воздуха, м 3 /(ч. м 2) Давление, Па Скорость воздуха на расстоянии 2 м от панели, м/с 3 °С T 6 °С T 8 °С T 11 °С T NC Одиночная панель 183 2 0,10 0,13 0,15 0,18 <20 366 8 0,18 0,20 0,23 0,28 <20 549 18 0,25 0,31 0,36 0,41 21 732 32 0,33 0,41 0,48 0,53 25 1,5-3,0 м 2 183 2 0,10 0,15 0,15 0,18 <20 366 8 0,18 0,23 0,25 0,31 22 549 18 0,25 0,33 0,41 0,46 26 732 32 0,36 0,46 0,53 - 30 Более 3 м 2 183 2 0,13 0,15 0,18 0,20 21 366 8 0,20 0,25 0,31 0,33 25 549 18 0,31 0,38 0,46 0,51 29 732 32 0,41 0,51 - - 33

Т - перепад между температурой приточного и окружающего воздуха

При движении потока, в начальной точке линии тока воздуха будут параллельны, далее границы потока будут меняться, сужаясь в направлении к полу, и он уже не сможет защищать область, определенную размерами ламинарной установки. При скоростях воздуха 0,46 м/с поток будет захватывать малоподвижный воздух из помещения. Поскольку в помещении постоянно выделяются бактериальные частицы, в поток воздуха, поступающий из приточного устройства, будут подмешиваться зараженные частицы, так как источники их выделения постоянно действуют в помещении. Этому способствует рециркуляция воздуха, возникающая в результате подпора воздуха в помещении. Для соблюдения чистоты помещений операционных по нормам требуется обеспечивать дисбаланс воздуха за счет превышения притока над вытяжкой на 10 %. Избыточный воздух перемещается в смежные менее чистые помещения. В современных условиях в операционных часто применяют герметичные раздвижные двери, избыточному воздуху некуда деваться, он циркулирует по помещению и забирается снова в приточное устройство при помощи встроенных в него вентиляторов для дальнейшей очистки в фильтрах и вторичной подачи в помещение. Циркулирующий воздух собирает в себя все загрязненные частицы из воздуха помещения и, двигаясь вблизи приточного потока, может его загрязнять. Из-за нарушения границ потока происходит подмешивание в него воздуха из окружающего пространства и проникновение патогенных частиц в стерильную зону, которую принято считать защищенной.

Высокая подвижность способствует интенсивному отслоению частиц мертвой кожи с незащищенных участков кожного покрова медицинского персонала и их попаданию непосредственно в хирургический разрез. С другой стороны, следует отметить, что развитие инфекционных заболеваний в послеоперационный период вызывается гипотермическим состоянием больного, которое усиливается при воздействии на него потоков холодного воздуха повышенной подвижности.

Таким образом, воздухораспределитель ламинарного потока, традиционно применяемый и эффективно работающий в чистом производственном помещении, может принести вред при проведении операций в обычной операционной.

Этот разговор справедлив для ламинарных устройств, имеющих площадь в среднем около 3 м 2 – оптимальную для защиты операционной зоны. Согласно американским требованиям , скорость воздушного потока на выходе из ламинарных панелей не должна превышать 0,15 м/с, то есть с 1 фут 2 (0,09 м 2) площади панели должно поступать в помещение 14 л/с воздуха. В нашем случае это будет составлять 466 л/с (1677,6 м 3 /ч) или примерно 17 крат/ч. По нормативное значение воздухообмена в операционных залах должно составлять 20 крат/ч, по – 25 крат/ч, поэтому 17 крат/ч вполне соответствует требованиям. Получается, что значению 20 крат/ч соответствует помещение объемом 64 м 3 .

По сегодняшним нормам площадь стандартной операционной (общехирургического профиля) должна составлять не менее 36 м 2 . А к операционным для проведения более сложных операций (кардиологических, ортопедических и т. д.) требования намного выше, и часто объем такой операционной может превышать 135–150 м 3 . Система воздухораспределения для этих случаев потребуется значительно большей площади и производительности по воздуху.

В случае организации притока воздуха в операционных большего размера возникает проблема соблюдения ламинарности потока от плоскости выхода до уровня операционного стола. В нескольких операционных проводились исследования поведения воздушных потоков. В разных помещениях были установлены ламинарные панели, которые разделялись по площади на две группы: 1,5–3 м 2 и более 3 м 3 , и были смонтированы экспериментальные установки кондиционирования воздуха, позволяющие менять температуру приточного воздуха. Проводились многократные замеры скорости потока поступающего воздуха при различных расходах и перепадах температуры, результаты которых можно увидеть в таблице.

Критерии чистоты помещения

Правильные решения относительно организации распределения воздуха в операционных: выбор рационального размера приточных панелей, обеспечение нормативной скорости потока и температуры приточного воздуха – не дают гарантии абсолютного обеззараживания воздуха в помещении. Вопрос обеззараживания воздуха операционных залов был остро поставлен более 30 лет назад, когда предлагались различные противоэпидемиологические мероприятия. И сейчас целью требований современных нормативных документов по проектированию и эксплуатации больниц является обеззараживание воздуха, где системы ОВК представлены как основной способ предотвращения распространения и накопления инфекций .

Например, стандарт считает обеззараживание главной целью своих требований, в отмечено: «правильно спроектированная система ОВК минимизирует воздушно-капельную передачу вирусов, бактерий, спор грибков и прочих биологических загрязнений», системам ОВК отводится главная роль в контроле инфекций и прочих вредных факторов. В выделено требование к системам кондиционирования воздуха операционных: «система подачи воздуха должна быть спроектирована таким образом, чтобы минимизировать проникновение бактерий в стерильные зоны вместе с воздухом, а также поддерживать максимальный уровень чистоты в остальной части операционной».

Тем не менее, нормативные документы не содержат прямых требований к определению и контролю эффективности обеззараживания для различных способов вентиляции, и проектировщикам зачастую приходится заниматься поисковой деятельностью, что занимает много времени и отвлекает от основной работы.

В нашей стране достаточно много различной нормативной литературы по проектированию систем ОВК для больничных зданий, и везде озвучены требования к обеззараживанию воздуха, которые по множеству объективных причин проектировщикам практически трудно реализовать. Это требует не только знания современного обеззараживающего оборудования и правильности его применения, но, самое главное, дальнейшего своевременного эпидемиологического контроля воздушной среды помещений, что дает представление о качестве работы систем ОВК, но, к сожалению, не всегда проводится. Если оценка чистоты чистых производственных помещений производится по наличию в нем частиц (например, пылинок), то показателем чистоты воздуха в чистых помещениях лечебных зданий являются живые бактериальные или колониеобразующие частицы, допустимые уровни которых приводятся в . Для поддержания этих уровней следует регулярно контролировать воздушную среду по микробиологическим показателям, для чего необходимо уметь вести их подсчет. Методика сбора и подсчета микроорганизмов для оценки чистоты воздуха еще не приводилась ни в одном из нормативных документов. Важным является то, что подсчет микробных частиц должен проводиться в эксплуатируемом помещении, то есть во время проведения операции. Но для этого должен быть готов проект и монтаж системы воздухораспределения. Уровень обеззараживания или эффективность работы системы невозможно установить до начала работы ее в операционной, это можно сделать только в условиях проведения хотя бы нескольких операционных процессов. Для инженеров это представляет большие трудности, поскольку исследования хоть и необходимы, но противоречат порядку соблюдения противоэпидемической дисциплины больницы.

Воздушная завеса

Для обеспечения требуемого воздушного режима операционной важно правильно организовать совместную работу притока и удаления воздуха. Рациональным взаиморасположением приточных и вытяжных устройств в операционной можно улучшить характер движения воздушных потоков.

В операционных невозможно использовать как площадь всего потолка для распределения воздуха, так и площадь пола для его отведения. Напольные вытяжные устройства негигиеничны, поскольку быстро загрязняются и их трудно чистить. Громоздкие, сложные и дорогие системы так и не нашли своего применения в малогабаритных помещениях операционных. По этим причинам самым рациональным является «островное» расположение ламинарных панелей над критической зоной с установкой вытяжных отверстий в нижней части стен. Это позволяет смоделировать воздушные потоки по аналогии с чистым промышленным помещением более дешевым и менее громоздким способом. Успешно проявил себя такой способ, как применение воздушных завес, работающих по принципу защитного барьера. Воздушная завеса хорошо сочетается с потоком приточного воздуха в форме узкой «оболочки» из воздуха с большей скоростью, специально организованной по периметру потолка. Воздушная завеса непрерывно работает на вытяжку и предотвращает поступление загрязненного окружающего воздуха в ламинарный поток.

Чтобы понять работу воздушной завесы, следует представить операционный зал с вытяжкой, организованной со всех четырех сторон помещения. Приточный воздух, поступающий из «ламинарного островка», расположенного в центре потолка, будет только опускаться вниз, расширяясь в стороны стен по мере спуска. Такое решение уменьшает зоны рециркуляции, размеры застойных участков, в которых собираются патогенные микроорганизмы, а также предотвращает смешение ламинарного потока с воздухом помещения, снижает его ускорение и стабилизирует скорость, в результате чего нисходящий поток накрывает (запирает) всю стерильную зону. Это способствует удалению биологических загрязнителей из защищаемой зоны и изоляции ее от окружающей среды.

На рис. 1 видна стандартная конструкция воздушной завесы с щелями по периметру помещения. При организации вытяжки по периметру ламинарного потока, происходит его растягивание, он расширяется и заполняет всю зону внутри завесы, в результате чего предотвращается эффект «сужения» и стабилизируется требуемая скорость ламинарного потока.

Из рис. 3 видны значения фактической (замеренной) скорости, возникающей при правильно спроектированной воздушной завесе, которые наглядно демонстрируют взаимодействие ламинарного потока с воздушной завесой, причем ламинарный поток движется равномерно. Воздушная завеса устраняет необходимость установки громоздкой вытяжной системы по всему периметру помещения, вместо чего в стенах устраивается традиционная вытяжка, как принято в операционных. Воздушная завеса защищает зону непосредственно вокруг хирургического персонала и стола, предотвращая возврат загрязненных частиц в первичный воздушный поток.

После проекта воздушной завесы возникает вопрос, какого уровня обеззараживания можно достичь при ее эксплуатации. Плохо спроектированная воздушная завеса будет не более эффективна, чем традиционная ламинарная система. Ошибкой проекта может быть высокая скорость воздуха, поскольку такая завеса будет «вытягивать» ламинарный поток слишком быстро, то есть еще даже до того, как он достигнет операционного тола. Поведение потока нельзя будет контролировать, и может возникнуть угроза просачивания зараженных частиц в операционную зону с уровня пола. Аналогично, воздушная завеса с маленькой скоростью всасывания не может эффективно шибировать ламинарный поток и может втягиваться в него. В этом случае воздушный режим помещения будет как при использовании только ламинарного приточного устройства. При проектировании важно правильно определить диапазон скоростей и подобрать соответствующую ему систему. Это непосредственно влияет на расчет обеззараживающих характеристик.

Несмотря на явные преимущества воздушных завес, их не следует применять вслепую. Стерильный воздушный поток, создаваемый воздушными завесами во время операции, не всегда требуется. Необходимость обеспечения уровня обеззараживания воздуха должна решаться совместно с технологами, в роли которых в данном случае должны выступать хирурги, участвующие в конкретных операциях.

Заключение

Вертикальный ламинарный поток может вести себя непредсказуемо в зависимости от режима его эксплуатации. Ламинарные панели, используемые в помещениях чистых производств, как правило, не могут обеспечивать требуемый уровень обеззараживания в операционных. Системы воздушных завес помогают скорректировать характер движения вертикальных ламинарных потоков. Воздушные завесы являются оптимальным решением задачи бактериологического контроля воздушной среды помещений операционных, особенно при продолжительных хирургических операциях и нахождении пациентов с нарушенной иммунной системой, для которых воздушные инфекции представляют особый риск.

Статья подготовлена А. П. Борисоглебской с использованием материалов журнала «ASHRAE».

Характеристика на работника

Срочный трудовой договор: в чем его особенности Статья 59 тк рф часть 2