海上醫院手術室空氣凈化工程研究方法

1.國內外研究現狀及發展動態
      (1)關于醫療環境的氣流組織研究
      醫療環境控制的有效手段之一就是合理有有序的氣流組織，凈化工程醫院氣流控制應避免病源污染物由全室通風造成的擴故和傳播，盡可能地減小病人呼出的氣體造成再次污染。目前許多醫院空氣感染的控制理念還只停留在手術室消毒和患者抗感染藥物控制，整體的空氣質量無法得到改善，交義感染的危險程度仍然很高。據權威部門統計，我國醫院內感染發生率約為10%，每年有數百萬住院患者會發生院內感染。隨著科技的發展，空氣凈化和醫院環境的氣流控制技術有了很大的提高，陸上醫院的氣流控制技術已日趨成熟，國內外在這方面積累了很多經驗并制定了相關規范。目前這些因素尚未應用到海上醫院的氣流設計上。
      (2)關于小空間醫療空間的氣流組織研究
      對海上醫院而言，手術室空間小等特點給醫療環境控制帶來很大困難。目前我國尚無新建海上醫院的先例，因此這方面的研究幾乎空白。
      (3)對手術室醫療環境凈化空調系統的研究
      醫療環境涉及氣流、聲、光、熱等因素，目前主要集中在對空調系統氣流組織的評價上，而對如何保障海上醫院手術室醫療環境控制的凈化空調系統缺乏研究。海上醫院的凈化空調系統不僅要滿足船用空調要求，還要符合醫療要求，尤其是它的控制系統無法照搬陸上醫院的成熟方案，需要進行大量的研究工作。
      2.研究思路與方法
      借鑒陸上醫院和流動醫院的醫療環境控制方法和經驗，結合海上醫院自身的特點和要求進行資料收集和分析;從醫療環境控制的關鍵指標潔凈度、溫濕度人手，對典型醫療環境中的風口布置及氣流分布特點進行模擬和預測;根據海上醫院環境控制的要求，尋找合適的凈化空調系統與自控方式;采用CFD模擬和實驗的方法，針對海上醫院層高低、空同小等特點提出相應解決措施，得出優化方案。手術室空調系統除了要控制房間的溫療環境至關重要，手術過程的特殊要求，還應該在手術臺醫院手術室的良好流場以及合適的空塵埃和其他有判斷手術室通風系統的設計是否合理，通常采用實驗的方法現場測量其害物質的含量。手術室中的氣流分布對營造舒適的工作及治及附近維持定的空氣流動，并且有效地降低房間調凈化是保證手術成功與控制術后感染的必要條和濕度并迅速消除房間內的有害氣體外，凈化工程由于空氣中的細菌、空氣流動狀況但代價較高且花費大量時間:另種方法是數值計算，通過水解室內空氣流動的控制方程，得到空間流場的分布，對通風系統的設計進行指導，具有時間快成本低等優點，隨著計算機技術和計算流體力學軟件的發展，數值模擬方法得到越來越廣泛的應用。
      采用數值模擬和實體模型實驗相結合的方法對潔凈手術部醫療環境控制進行分析，這樣既可降低成本、減少研究的時間，又可對典型工況進行驗證，最終尋求最優化方案。具體做法可采用CFD軟件如Fluent、Airpak 等對院內氣流控制和污染物傳播進行研究，并進行相關實驗測試作驗證與對比，確定手術部凈化空調系統與自控方式。
      3.技術路線及實施方案
      (1)分析海上醫院手術室的氣流組織
      現代海上醫院的醫療環境控制已不僅僅是靠消毒實現，而是靠過濾除菌技術、氣流控制技術、壓力控制技術、溫濕度控制技術等綜合技術來實現。采取可靠的過濾除菌保證了潔凈無菌的送風氣流，依靠良好的氣流控制來實現室內無菌環境，采用合適的溫濕度控制人員所產生的菌量、滿足醫療要求，各醫療功能區域合適的有序壓力控制保證了滲漏從潔凈環境流向低潔凈環境，從低潔凈環境流向非潔凈環境形成定向氣流，從整體上保證海上醫院手術室的良好醫療環境，有效避免交叉感染，為整個海上醫院的醫療服務提供可靠的保障。
      (2)對手術部醫療環境、衛生環境與舒適環境控制
      尋找一種合適的凈化工程空調與自控系統眾所周知。HVAC系統的部件如表冷器等具有顯著的非線性特性;系統的運行工況范圍很寬，從炎熱潮濕的夏季到嚴寒干燥的冬季;系統的各部件之間存在互相作用，例如在串聯的水系統中調節上游的水流量勢必會影響到下游。正因為具有上述特征，要對HVAC系統進行良好的控制是很困難的，必須要經過周密的事先測試和調試。如果能夠對具體的HVAC系統建立套仿真模型， 就能夠避免上述問題。例如，可以在仿真模型中調試無誤后再到現場進行設定，不僅省時省力而且不受時間和空間變換的限制。研究方法有理論分析，如將盤管簡單看成一個具有時滯的 一階系統，進行拉普拉斯變換:也有數值模擬，設定了系統各部件的進出口參數后進行連接，利用差分的方法進行計算。在上述研究的基礎E,采用分離變量法對表冷器和房間的物理模型進行求解，得到輸出變量與輸人變量之間的傳遞面數關系，并采用Mdb Smlink軟件建立仿真模型，對不同的控制方案進行仿真試驗以尋找出種合適的凈化空調與自控系統。需要指出，模擬不可能替代模型實驗，因為數值計算進行了許多邊界條件假設，某種意義上已難以十分準確地代表實際物理過程，因此經數值模擬確定的方案需要進行空間實驗測試驗證，將數值模擬與實驗測試進行對比。 
      4.理論意義
      研究海上醫院手術部內污染物散發與傳播的機理，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，提出對污染物進行全面控制的衛生學和工程學相結合的思路，從而為實際工程和污染物控制提供理論基礎。盡管陸上醫院醫療環境控制已基本完善，但目前國內外尚無關于海上醫院醫療環境控制的成熟經驗和相關標準。此外，我國海上醫院的建設急需船上醫療環境的相關控制技術與實施方案的研究。本課題所研究的醫療環境評價與控制措施，能為目前我國海上醫院的手術部醫療布局和醫療凈化環境控制提供理論指導和技術支持，為我國類似醫療環境的建設和發展提供技術資料，對提高我國海上醫療救護具有重要的意義。
      5.結論
      有效的區域壓差控制、良好的氣流分布方式，以及合適的通風空調條件是保障醫院重點科室正常使用的必要條件。通過對實體模型主要項目測試數據的分析，與數值模擬進行對照，可為深化設計提供所需參數與依據。