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佛山禅城中心医院

可替代传统空气洁净技术的零污染医用组合空气消毒净化新技术在手术部的应用

摘要:本文对佛山蝉城区中心医院新大楼手术部采用的多样性高度节能组合消毒净化空调系统的设计,检测和运行给予介绍,并与传统的三级过滤洁净空调系统进行综合性能比较。

关键词:消毒净化 HEPA 层流  杀菌  节能 静电  离子 紫外线

一.序言

1961年,关节置换手术之父,英国约翰 查恩理医生(John Charnley发明了世界第一个上送下排,静电空气净化的全新风手术仓(green house,用于减少关节置换手术感染率[1]。其后在1964,层流净化之父威利 斯惠特菲尔德(Willis Whitfield)在美国新墨西哥州巴顿纪念医院建设了世界第一个采用高效过滤垂直层流送风的局部100级净化手术室[2]1979年我国也在沈阳军区总医院建设了中国第一个有13个手术室采用高效过滤紊流净化技术的手术部[3]。几十年来,世界医学界和工程界均在探索各种可减少手术感染率的医疗与环境消毒净化工程技术,无数已建成的采用高效过滤(HEPA)空气洁净技术和非高效过滤消毒净化术的手术室积累了大量手术实例,为证明空气净化对预防手术感染是否有效,提供了具有重要科学价值的大样本统计研究基础资料。


今天,多样性的医用空气消毒净化技术已经走向成熟,组合应用显示出1+1大于2的效果。零污染,既没有颗粒物,微生物和气态污染不再是理想。仅仅针对微米级固态污染的HEPA空气洁净技术不能实现整个建筑环境的零污染,也不能适合现代医疗市场对纳米级污染控制的需要,如试管嬰儿手术。我们已经可能也需要全面总结包括HEPA空气洁净技术和其它空气净化技术的实际效果和优缺点。世界发达国家和国际标准组织也已经在总结和制定新的民用和医疗保健设施空气净化标准。现代无菌手术技术的发展,微创手术和大型医疗设备杂交手术的普遍应用使我们需要重新评估空气净化的作用和方式,特别是可引发手术感染增加的层流净化[4][5]


在世界医院空气净化领域,2008年是一个具有划时代意义的重要年份。那一年美国颁发了ANSI/ASHRAE/ASHE 170-2008《医疗保健设施的通风》新标准[6],该标准规定各类手术室空调通风系统可采用初效或初效加亚高效的一级或二级过滤,不再推荐手术室采用高效过滤技术,也不需要把第二级(末级)过滤器放到手术室内[6]。德国也在同一年颁发了新版空调通风标准:DIN1946-42008《医疗保健设施的建筑和房间的通风与空调》[7],将原标准整个手术部和ICU全部要采用高效过滤空气净化技术的规定改为仅手术室需要采用高效过滤净化技术;对走廊和附房的空调通风系统,只要求在空气处理机组内配置非高效过滤器,无需在房间内设置末端过滤器。2008年到2012年,德国卫生管理部门和医学研究机构的大样本层流和非层流手术室手术感染率的权威研究,得出了层流手术室是引起手术感染的危险因素和浪费资源的结论,并要求对现有的层流净化系统改造,防止感染率增加[4][5]


在我国,2012年卫生部颁发了WS/T368《医院空气净化管理规范》,提出了多样性的空气消毒净化技术,推荐手术室首先采用中央空调消毒净化技术,其次才是选择传统的三级过滤洁净技术;对血液透析,消毒供养室,人流室和传染病房等医院其它部门,推荐采用消毒净化技术,不推荐传统洁净技术。


2013年6月,在英国机械工程师协会会议上,提出了可替代传统净化技术的静电,非热等离子和紫外线等非机械过滤新的节能空气净化技术[8]。会议指出,洁净室的通风空调系统是一个重要的质量保障者,但也是一个能源消耗大户。

2012年ISO标准组织已经把一次通过杀菌99%的管道紫外线技术和防止表冷器滋生

生物膜的紫外线技术列为普通中央空调通风系统的新标准草案,代表了世界空气净化技术的发展新趋势。

2007年国际骨关节外科杂志刊登了美国印地安那州圣佛郎西斯医院同一组手术人员19年来对采用层流净化和仅采用紫外线动态消毒的5980例骨关节置换手术的大样本感染率研究,结果是层流净化手术室的感染率是仅采用紫外线消毒净化手术室的三倍

P<0.0001[9],新西兰和挪威均有类似的大样本医学研究结果[10][11],另人寻味!

2002年我国颁发了GB50333《医院洁净手术部建筑技术规范》,十多年的我国实践,证明了这个技术带来了高能耗,高投资,需要设备层,大空间,运行管理复杂和感染控制效果不确定等缺点,使得许多医院难以执行,特别是建筑面积和空间有限,无设备层的医院改造项目。德国权威医学研究部门的研究结论“层流技术是引发严重手术部位感染的风险因素[5]”,使得我们非常担忧层流净化的实际效果。

2013版GB50333《医院洁净手术部建筑技术规范》取消了原来对表面菌的控制指标,没有对空气和物体表面消毒做任何规定,禁止其它净化技术在洁净手术部应用,甚至手术室内部存在严重内源呼吸传播的污染空气的负压手术室也不允许使用其它空气净化器,这使得医院院感部门感到非常困惑。表1是洁净手术部允许的空气和表面细菌总数。由表1可见Ⅰ级手术室每小时经高效过滤送入手术区的静态每平方米空气细菌数高达7200cfu,比同样是100级的制药企业GMP动态标准高4倍多。手术室静态表面菌允许数量比GMP动态标准高出100多倍。为了向零感染率迈进,零污染是必要的保障条件。我们需要知道这些微生物来自何方,为什么高效过滤系统没有将这些微生物有效阻止。显然,药厂洁净室配备消毒净化系统是正确的选择。

微生物具有难以想象的惊人能力,它们可以在最意想不道的和极为严酷的环境中生存,甚至在存放消毒剂的的设施中生存。它们会形成生物膜,一旦微生物生形成生物膜,常用的消毒剂就无法把他们消灭[12]。中央净化空调系统和手术室也不例外,需要配置消毒净化装置,全方位控制微生物繁殖。


1洁净手术室和制药企业环境细菌数规定

净化级别

洁净手术部标准

允许Ⅰ级手术区静态细菌总数

 

GMP标准允许的A级生产区动态细菌总数

 

每平方米天花送风面每小时送入空气的允许细菌总数cfu/h

 

每平方米建筑表面每小时允许的菌落总数cfu/ m²h

 

手术室表面允许的细菌数 cfu/m²

 

每平方米天花送风面每小时送入空气的允许细菌总数cfu

 

 

每平方米表面每小时允许的菌落总数cfu/ m²h

 

 

生产区表面允许的细菌数 cfu/m²h

 

 

100

7200

63

50000

1620

39

422


注:表1数据为按GB50333GMP标准数据换算所得。

多样性的消毒空气净化技术早以在民用空气净化领域广泛应用,并在2002年卫生部消毒规范和2008年国标《空气净化器》中被认可和推荐。

我国已经有许多医院的手术室,ICU,无菌病房和普通病房广泛采用空气消毒净化技术[13][14],如广西医科大学第一附属医院手术部,广东省妇幼保健院生殖中心手术室和实验室,吉林九台市人民医院手术部,杭州市第二人民医院ICU,南京军区八一医院新大楼门诊眼科和妇科手术室和全部病房,上海肺科医院核化事故应急救治中心手术室和无菌病房,河南省人民医院新病房大楼全部病房等。


以上的信息和医院传统HEPA洁净手术部的实践,使我们认识到基于GB50333《洁净手术部建筑技术规范》标准建造的传统净化手术室只有过滤系统,没有消毒系统,没有解决上风向污染等缺点,可能存在感染率增加的风险,高能耗和高投资,需要在新建手术部时予以解决。基于以上世界空气净化技术的发展趋势,我国空气净化标准的变化和成功的消毒净化项目实践,我们在广东省佛山市蝉城区中心医院新大楼有18个手术室的新手术部的建设中,采用了符合WS/T368《医院空气净化管理规范》规定的新的高度节能消毒空气净化技术,替代传统的三级过滤空气洁净技术。第三方权威部门的检测与我们自己的常规检测和运行实践表明,新的多样性空气消毒净化技术,能耗很低,净化效果明显优于传统的三级过滤洁净系统。本文对这个项目的设计,设备选择,节能考虑,检测和运行给于介绍。


二.工程概况

广东省佛山市蝉城区中心医院新医疗大楼5层手术部有二个手术区。手术一区有11间手术室,医院要求2间Ⅰ级手术室按GB50333《洁净手术部建筑技术规范》建设,满足三甲医院的硬件要求。其它9间可按多样性空气净化技术建设,空气净化指标达到《洁净手术部建筑技术规范》三级手术室标准即可。手术二区有7间手术室,无特殊净化要,只要求空气细菌数达到GB15982-2012《医院消毒卫生标准》一类环境空气细菌数标准(≤4cfu/Φ9030分钟)。手术部平面图见图1和图2


1   手术一区平面图


手术二区平面图



三.主要设计参数

该项目由上海德威净化设备工程有限公司负责设计和施工,其主要净化设计参数见表2

2     手术部主要消毒净化设计参数

名称

手术区空气颗粒物净化级别

手术区/周边区空气菌落数cfu/9030min

手术/非手术状态换气次数(/h)

手术/非手术状态新风量(m3/h

手术室13

百级(Ⅰ级)

0.2/0.4

58/2

1000/100

手术室24~`11

万级(Ⅲ级)

0.75/0.75

20/2

800/100

手术室12~18

十万级(级)

0.75/0.75

20/2

800/100

无菌走廊和附房

十万级(Ⅲ级)

1.0

14

830

2中的主要净化参数是上海德威净化设备工程有限公司依据目前的多样性空气消毒净化技术的净化性能,相关标准和医院医疗与节能要求所制定。

四.多样性消毒空气净化系统

在上一世纪70年代,似乎只有高能耗的三级过滤空气净化技术能有效减少手术室空气细菌数。随着现代化科学技术的快速发展,伴随产生的多样性的空气消毒净化技术,已经成熟和成为同样甚至更有效的空气净化技术。多样性的空气消毒净化技术,具有表面和空气全方位主动消毒净化,高度节能,既插即用,无建筑空间限制,综合费用低等特点,越来越受到使用者欢迎,在工业,民用和医院领域,均被广泛应用。

2012年卫生部颁发的了WS/T368《医院空气净化管理规范》提出了如下手术部(室)空气净化方式:

a.安装空气净化消毒装置的中央空调通风系统;

b.空气洁净技术;

c.循环风紫外线空气消毒器或静电吸附式空气消毒器或其他获得卫生部消毒产品卫生许可批件的空气消毒器;

d.紫外线灯照射消毒;

e.能使消毒后的空气细菌总数≤4cfu/15min直径90mm皿),获得卫生部消毒产品卫生许可批件的其它空气消毒产品。

   

由此可见,空气净化消毒系统是卫生部首推的手术室空气净化方式。

2008年国标GB/T 18801-2008《空气净化器》提出了10种空气净化型式:

1)过滤式;2)吸附式;3)络合式;4)化学催化式;5)光催化式;6)静电式;

7)负离子式;8)等离子式;9)复合式;10)其它类型。


在以上国家标准推荐的多样性空气净化技术中,驻极体过滤,紫外线,静电和离子是已经被世界科学研究,权威实验室检测和临床实践证明净化效果显著的空气净化技术。特别是循环风紫外线和静电,是卫生部在2002年就推荐的空气消毒净化技术。在本项目中,我们将这四种空气净化技术首次组合应用,以达到高度节能,空气和表面无死角立体消毒净化,消除化学污染,减少投资,运行费用和机房面积,最终达到减少手术感染率,提高空气品质和保护医护人员健康的目的。根据文献索引检索,这也是世界上首次在手术部组合应用多样性空气消毒净化技术。


净化是手段,卫生是目的。微生物是引起医院感染发生的原因,而不是它的载体——物理颗粒物。我们基于这样的认识,要求按多样性空气消毒净化技术设计和建设新手术部。

18个手术室分别配置一对一独立的空气消毒净化系统。图3是达到Ⅲ级和Ⅳ级手术室净化指标的空气消毒净化原理系统图。


3 3~11号手术室空气消毒净化系统图


3所示的空气消毒净化系统主要净化设备参数见表3~7。为符合卫生部三甲医院需有层流手术室的规定,对新大楼手术部的2间Ⅰ级层流手术室,保留了天花板送风装置内配置高效过滤器,其它消毒净化装置配置同Ⅲ级手术室。


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