海上醫(yī)院手術(shù)室空氣凈化工程研究方法

1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)
      (1)關(guān)于醫(yī)療環(huán)境的氣流組織研究
      醫(yī)療環(huán)境控制的有效手段之一就是合理有有序的氣流組織，凈化工程醫(yī)院氣流控制應(yīng)避免病源污染物由全室通風(fēng)造成的擴(kuò)故和傳播，盡可能地減小病人呼出的氣體造成再次污染。目前許多醫(yī)院空氣感染的控制理念還只停留在手術(shù)室消毒和患者抗感染藥物控制，整體的空氣質(zhì)量無(wú)法得到改善，交義感染的危險(xiǎn)程度仍然很高。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，我國(guó)醫(yī)院內(nèi)感染發(fā)生率約為10%，每年有數(shù)百萬(wàn)住院患者會(huì)發(fā)生院內(nèi)感染。隨著科技的發(fā)展，空氣凈化和醫(yī)院環(huán)境的氣流控制技術(shù)有了很大的提高，陸上醫(yī)院的氣流控制技術(shù)已日趨成熟，國(guó)內(nèi)外在這方面積累了很多經(jīng)驗(yàn)并制定了相關(guān)規(guī)范。目前這些因素尚未應(yīng)用到海上醫(yī)院的氣流設(shè)計(jì)上。
      (2)關(guān)于小空間醫(yī)療空間的氣流組織研究
      對(duì)海上醫(yī)院而言，手術(shù)室空間小等特點(diǎn)給醫(yī)療環(huán)境控制帶來(lái)很大困難。目前我國(guó)尚無(wú)新建海上醫(yī)院的先例，因此這方面的研究幾乎空白。
      (3)對(duì)手術(shù)室醫(yī)療環(huán)境凈化空調(diào)系統(tǒng)的研究
      醫(yī)療環(huán)境涉及氣流、聲、光、熱等因素，目前主要集中在對(duì)空調(diào)系統(tǒng)氣流組織的評(píng)價(jià)上，而對(duì)如何保障海上醫(yī)院手術(shù)室醫(yī)療環(huán)境控制的凈化空調(diào)系統(tǒng)缺乏研究。海上醫(yī)院的凈化空調(diào)系統(tǒng)不僅要滿足船用空調(diào)要求，還要符合醫(yī)療要求，尤其是它的控制系統(tǒng)無(wú)法照搬陸上醫(yī)院的成熟方案，需要進(jìn)行大量的研究工作。
      2.研究思路與方法
      借鑒陸上醫(yī)院和流動(dòng)醫(yī)院的醫(yī)療環(huán)境控制方法和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合海上醫(yī)院自身的特點(diǎn)和要求進(jìn)行資料收集和分析;從醫(yī)療環(huán)境控制的關(guān)鍵指標(biāo)潔凈度、溫濕度人手，對(duì)典型醫(yī)療環(huán)境中的風(fēng)口布置及氣流分布特點(diǎn)進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè);根據(jù)海上醫(yī)院環(huán)境控制的要求，尋找合適的凈化空調(diào)系統(tǒng)與自控方式;采用CFD模擬和實(shí)驗(yàn)的方法，針對(duì)海上醫(yī)院層高低、空同小等特點(diǎn)提出相應(yīng)解決措施，得出優(yōu)化方案。手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)除了要控制房間的溫療環(huán)境至關(guān)重要，手術(shù)過(guò)程的特殊要求，還應(yīng)該在手術(shù)臺(tái)醫(yī)院手術(shù)室的良好流場(chǎng)以及合適的空塵埃和其他有判斷手術(shù)室通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，通常采用實(shí)驗(yàn)的方法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量其害物質(zhì)的含量。手術(shù)室中的氣流分布對(duì)營(yíng)造舒適的工作及治及附近維持定的空氣流動(dòng)，并且有效地降低房間調(diào)凈化是保證手術(shù)成功與控制術(shù)后感染的必要條和濕度并迅速消除房間內(nèi)的有害氣體外，凈化工程由于空氣中的細(xì)菌、空氣流動(dòng)狀況但代價(jià)較高且花費(fèi)大量時(shí)間:另種方法是數(shù)值計(jì)算，通過(guò)水解室內(nèi)空氣流動(dòng)的控制方程，得到空間流場(chǎng)的分布，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)，具有時(shí)間快成本低等優(yōu)點(diǎn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)軟件的發(fā)展，數(shù)值模擬方法得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
      采用數(shù)值模擬和實(shí)體模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)潔凈手術(shù)部醫(yī)療環(huán)境控制進(jìn)行分析，這樣既可降低成本、減少研究的時(shí)間，又可對(duì)典型工況進(jìn)行驗(yàn)證，最終尋求最優(yōu)化方案。具體做法可采用CFD軟件如Fluent、Airpak 等對(duì)院內(nèi)氣流控制和污染物傳播進(jìn)行研究，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試作驗(yàn)證與對(duì)比，確定手術(shù)部?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)與自控方式。
      3.技術(shù)路線及實(shí)施方案
      (1)分析海上醫(yī)院手術(shù)室的氣流組織
      現(xiàn)代海上醫(yī)院的醫(yī)療環(huán)境控制已不僅僅是靠消毒實(shí)現(xiàn)，而是靠過(guò)濾除菌技術(shù)、氣流控制技術(shù)、壓力控制技術(shù)、溫濕度控制技術(shù)等綜合技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。采取可靠的過(guò)濾除菌保證了潔凈無(wú)菌的送風(fēng)氣流，依靠良好的氣流控制來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無(wú)菌環(huán)境，采用合適的溫濕度控制人員所產(chǎn)生的菌量、滿足醫(yī)療要求，各醫(yī)療功能區(qū)域合適的有序壓力控制保證了滲漏從潔凈環(huán)境流向低潔凈環(huán)境，從低潔凈環(huán)境流向非潔凈環(huán)境形成定向氣流，從整體上保證海上醫(yī)院手術(shù)室的良好醫(yī)療環(huán)境，有效避免交叉感染，為整個(gè)海上醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)提供可靠的保障。
      (2)對(duì)手術(shù)部醫(yī)療環(huán)境、衛(wèi)生環(huán)境與舒適環(huán)境控制
      尋找一種合適的凈化工程空調(diào)與自控系統(tǒng)眾所周知。HVAC系統(tǒng)的部件如表冷器等具有顯著的非線性特性;系統(tǒng)的運(yùn)行工況范圍很寬，從炎熱潮濕的夏季到嚴(yán)寒干燥的冬季;系統(tǒng)的各部件之間存在互相作用，例如在串聯(lián)的水系統(tǒng)中調(diào)節(jié)上游的水流量勢(shì)必會(huì)影響到下游。正因?yàn)榫哂猩鲜鎏卣?，要?duì)HVAC系統(tǒng)進(jìn)行良好的控制是很困難的，必須要經(jīng)過(guò)周密的事先測(cè)試和調(diào)試。如果能夠?qū)唧w的HVAC系統(tǒng)建立套仿真模型， 就能夠避免上述問(wèn)題。例如，可以在仿真模型中調(diào)試無(wú)誤后再到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)定，不僅省時(shí)省力而且不受時(shí)間和空間變換的限制。研究方法有理論分析，如將盤管簡(jiǎn)單看成一個(gè)具有時(shí)滯的 一階系統(tǒng)，進(jìn)行拉普拉斯變換:也有數(shù)值模擬，設(shè)定了系統(tǒng)各部件的進(jìn)出口參數(shù)后進(jìn)行連接，利用差分的方法進(jìn)行計(jì)算。在上述研究的基礎(chǔ)E,采用分離變量法對(duì)表冷器和房間的物理模型進(jìn)行求解，得到輸出變量與輸人變量之間的傳遞面數(shù)關(guān)系，并采用Mdb Smlink軟件建立仿真模型，對(duì)不同的控制方案進(jìn)行仿真試驗(yàn)以尋找出種合適的凈化空調(diào)與自控系統(tǒng)。需要指出，模擬不可能替代模型實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閿?shù)值計(jì)算進(jìn)行了許多邊界條件假設(shè)，某種意義上已難以十分準(zhǔn)確地代表實(shí)際物理過(guò)程，因此經(jīng)數(shù)值模擬確定的方案需要進(jìn)行空間實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證，將數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測(cè)試進(jìn)行對(duì)比。 
      4.理論意義
      研究海上醫(yī)院手術(shù)部?jī)?nèi)污染物散發(fā)與傳播的機(jī)理，尋求合理有效的污染物控制及氣流組織方法，建立污染物控制模型，提出對(duì)污染物進(jìn)行全面控制的衛(wèi)生學(xué)和工程學(xué)相結(jié)合的思路，從而為實(shí)際工程和污染物控制提供理論基礎(chǔ)。盡管陸上醫(yī)院醫(yī)療環(huán)境控制已基本完善，但目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)關(guān)于海上醫(yī)院醫(yī)療環(huán)境控制的成熟經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此外，我國(guó)海上醫(yī)院的建設(shè)急需船上醫(yī)療環(huán)境的相關(guān)控制技術(shù)與實(shí)施方案的研究。本課題所研究的醫(yī)療環(huán)境評(píng)價(jià)與控制措施，能為目前我國(guó)海上醫(yī)院的手術(shù)部醫(yī)療布局和醫(yī)療凈化環(huán)境控制提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持，為我國(guó)類似醫(yī)療環(huán)境的建設(shè)和發(fā)展提供技術(shù)資料，對(duì)提高我國(guó)海上醫(yī)療救護(hù)具有重要的意義。
      5.結(jié)論
      有效的區(qū)域壓差控制、良好的氣流分布方式，以及合適的通風(fēng)空調(diào)條件是保障醫(yī)院重點(diǎn)科室正常使用的必要條件。通過(guò)對(duì)實(shí)體模型主要項(xiàng)目測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，與數(shù)值模擬進(jìn)行對(duì)照，可為深化設(shè)計(jì)提供所需參數(shù)與依據(jù)。