NL1007336C2

NL1007336C2 - Air conditioning system for surgical operating theatre

Info

Publication number: NL1007336C2
Application number: NL1007336A
Authority: NL
Inventors: Wilhelmus Aloysius Maria Houdt
Original assignee: Hobert Fintechnology
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-04-27

Abstract

Filtered sterile air is fed into the operating theatre via a plenum in the ceiling. The air which flows down onto the operating table in the centre of the room is cooler than the air from the plenum outlet nearer the wall of the room. This creates at least three zones with different temperatures. The temperature differences ensure that air flows away from the table and leaves the room via vents at the top and bottom of the outside walls.

Description

- 1 -- 1 -

Luchtinblaassysteem voor luchtbehandeling in het bijzonder voor operatie kamers.Air blowing system for air treatment in particular for operating rooms.

De uitvinding heeft betrekking op luchtinblaassyste-men in het bijzonder voor operatiekamers. In het vervolg zal 5 kortweg over een plenum worden gesproken.The invention relates to air blowing assemblies, in particular for operating theaters. In the future, 5 will be briefly referred to as a plenum.

De hoeveelheid stof op een operatiekamer die per kubieke-meter-afgezogen-lucht meetbaar is kan worden uitgedrukt in Kiem Vormende Eenheden (KVE). Deze eenheid bepaalt de kwaliteitsklasse van de operatiekamer. Bacterieen, virussen en 10 schimmels zullen zich voornamelijk op stofdeeltjes verplaatsen. Er is dus een direkt verband tussen het aantal KVE's en de hoeveelheid stofdeeltjes. De wijze van lucht inblazen, de hoeveelheid lucht en de temperatuur bepalen in belangrijke mate de dimensionering van een OK plenum. Dergelijke 15 plenums zijn er in diverse vormen en maten.The amount of dust in an operating room that can be measured per cubic meter of extracted air can be expressed in Germ Forming Units (CFU). This unit determines the quality class of the operating room. Bacteria, viruses and fungi will mainly move on dust particles. So there is a direct relationship between the number of CFUs and the amount of dust particles. The manner of blowing in air, the amount of air and the temperature largely determine the dimensions of an OK plenum. Such 15 plenums come in various shapes and sizes.

De functie en de werking van de plenums zijn als volgt kort samen te vatten. De plenums waardoor lucht in de OK wordt ingeblazen zijn in het plafond ingebouwd en dienen in eerste instantie als een verdeelsysteem waardoor de lucht zo gelijk 20 matig mogelijk verdeeld en laminair wordt ingeblazen. Door variatie van de temperatuur van de ingeblazen lucht kan de ruimtetemperatuur van de OK worden geregeld. Door de toevoer van schone gefilterde lucht naar en afzuiging van lucht uit een OK wordt ook het stof dat tijdens de operatie vrijkomt 25 met de afzuiglucht afgevoerd. Het is van het grootste belang dat de lucht die via het plenum wordt ingeblazen de juiste temperatuur en snelheid bezit en laminair wordt ingeblazen maar vooral ook in het wondgebied penetreert en daardoor dit gebied van schone stofarme lucht voorziet.The function and operation of the plenums can be briefly summarized as follows. The plenums through which air is blown into the OR are built into the ceiling and initially serve as a distribution system whereby the air is distributed as evenly as possible and laminarized. The room temperature of the OR can be controlled by varying the temperature of the blown air. Due to the supply of clean filtered air to and extraction of air from an OR, the dust released during the operation is also removed with the extraction air. It is of the utmost importance that the air blown in through the plenum has the correct temperature and speed and is blown in laminar, but above all penetrates into the wound area and thereby provides this area with clean, dust-free air.

30 Mede door de eerder genoemde laminaire stroming en de dimensionering van het plenum is het in principe mogelijk de schone lucht in het gebied van de operatiewond te laten penetreren waardoor het stof dat in de direkte nabijheid van het wondgebied ontstaat, direkt wordt weggeleid en niet door 35 turbulentie in het wondgebied wordt teruggebracht.Partly due to the aforementioned laminar flow and the dimensioning of the plenum, it is in principle possible to allow the clean air to penetrate into the area of the surgical wound, so that the dust that is created in the immediate vicinity of the wound area is directly diverted and not Turbulence in the wound area is reduced.

In de praktijk zal de lucht die ingeblazen wordt kiemvrij zijn omdat het luchtbehandelingssysteem is opgebouwd uit een aantal filtersekties waarbij de laatste filtersektie is 1 0 0 7336^ - 2 - voorzien van een "absoluut filter". Na het passeren van dit laatste filter wordt de lucht in de ruimte boven het OK plafond geblazen; het zogenaamde plenum. Hierna passeert de lucht het bodemvlak om daarna laminair naar beneden te 5 stromen in het wondgebied. Het bodemvlak van het plenum bestaat veelal uit een gespannen doek of een geperforeerde plaat die de eigenschap bezit de turbulente lucht om te zetten in een laminaire neerwaartse gerichte luchtstroom.In practice, the air that is blown in will be germ-free because the air treatment system consists of a number of filter sections, the last filter section being an "absolute filter". After passing this last filter, the air is blown into the space above the OR ceiling; the so-called plenum. After this, the air passes through the bottom surface and then flows downwards laminarly into the wound area. The bottom surface of the plenum often consists of a stretched cloth or a perforated plate which has the property of converting the turbulent air into a laminar downward directed airflow.

In de praktijk zal een KVE meting die geruime tijd voor 10 aanvang van een operatie plaats vindt goede resultaten opleveren. Dit wordt verkregen als er op de juiste manier schoonmaak van de OK heeft plaatsgevonden en de lucht -mits juist gefilterd- van goede kwaliteit is. Bij een juiste inblaastemperatuur zal de laminaire lucht bovendien het 15 wondgebied goed bereiken. Tijdens een operatie zal het aantal KVE's toenemen omdat het operatieteam en de patient in de meeste gevallen de bron van KVE's zijn.In practice, a CFU measurement that takes place well before the start of an operation will yield good results. This is obtained if the OR has been properly cleaned and the air - if filtered correctly - is of good quality. Moreover, at a proper blow-in temperature, the laminar air will reach the wound area well. During surgery, the number of CFUs will increase because in most cases the operation team and the patient are the source of CFUs.

In de praktijk blijkt het moeilijk de eerder genoemde functies van de ingeblazen lucht optimaal te kombineren. Zo zal 20 een hogere inblaastemperatuur dan de ruimtetemperatuur er toe leiden dat de ingeblazen lucht het daaronder gelegen wondgebied niet kan bereiken. Dit ontstaat door het natuurkundige verschijnsel dat warme lucht stijgt en koude lucht daalt. Een te lage inblaastemperatuur zal er op zijn beurt 25 voor zorgen dat de ingeblazen lucht steeds sneller zal dalen en daardoor in het wondgebied turbulentie zal veroorzaken waardoor KVE's van net buiten het wondgebied juist in het wondgebied zullen worden gebracht. Het is ook bekend dat wanneer er meer lucht per tijdseenheid wordt geventileerd; 30 het gemiddeld aantal KVE's in de ruimte daalt. Het probleem dat bij hogere lucht volumina ontstaat, is dat de inblaastemperatuur de ruimtetemperatuur gaat domineren en de eind-snelheid van de ingeblazen lucht te laag wordt waardoor de KVE vrije lucht het wondgebied niet zal bereiken. Dit wordt 35 mede veroorzaakt door de warmte die overigens in alle gevallen ontstaat door het aanwezige operatie team. Bij een bekend ventilatiesysteem past men een steunstraal toe. Deze straal moet er voor zorgen dat een deel van de ingeblazen 1 0 Π 73 3 0*1 - 3 - lucht middels een inblaasbuis, die lokaal vanuit het plafond een hogere luchtsnelheid opwekt, het luchtpatroon van de totale luchthoeveelheid onderteunt. In de praktijk onstaan hierdoor echter nabij het wondgebied ongewilde turbulente 5 luchtstromen met de eerder genoemde nadelen. Bij andere bekende wordt getracht een stabiel luchtpatroon te bereiken door het voorschrijven van een verhouding tussen de hoeveelheid lucht die vlak boven de grond wordt afgezogen en de hoeveelheid die via afzuigroosters in de wanden wordt afge-10 zogen. Ook dit geeft in de praktijk geen zekerheid ten aanzien van stabiliteit. Verder is de temperatuur van de inblaaslucht veelal door het OK team vrij instelbaar wat storend werkt voor de luchtstabiliteit. De tot nu toe bekende plenums houden ook geen rekening met de in de praktijk 15 gewenste leefzones. Het chirurgisch team wenst door andere kleding en een hogere inspanning bij voorkeur een lagere inblaas temperatuur dan de zogenaamde omloop die dit chirurgisch team ondersteunt. Dit houdt in dat beide groepen een andere werktemperatuur wensen.In practice it has proved difficult to optimally combine the aforementioned functions of the blown air. For example, a higher blowing temperature than the room temperature will prevent the blown air from reaching the wound area below. This is due to the physical phenomenon that warm air rises and cold air falls. Too low a blow-in temperature will in turn cause the blown-in air to descend more rapidly and thereby cause turbulence in the wound area, thereby introducing CFUs from just outside the wound area into the wound area. It is also known that when more air is ventilated per unit time; 30 the average number of CFUs in space decreases. The problem that arises with higher air volumes is that the blow-in temperature will dominate the room temperature and the end speed of the blown-in air will become too low, so that the CFU free air will not reach the wound area. This is partly due to the heat, which incidentally in all cases is generated by the operating team present. A support beam is used in a known ventilation system. This jet must ensure that part of the blown-in 1 0 Π 73 3 0 * 1 - 3 - air through a blow-in tube, which generates a higher air speed locally from the ceiling, supports the air pattern of the total air quantity. In practice, however, this creates unwanted turbulent air flows near the wound area with the aforementioned drawbacks. Other known methods attempt to achieve a stable air pattern by prescribing a ratio between the amount of air that is extracted just above the ground and the amount that is sucked in via the extraction grids in the walls. This, too, does not provide stability in practice. Furthermore, the temperature of the supply air is often freely adjustable by the OR team, which is disruptive to air stability. The plenums known so far also do not take into account the living zones desired in practice. The surgical team desires, due to different clothing and a higher effort, a lower blowing temperature than the so-called circulation that supports this surgical team. This means that both groups want a different working temperature.

20 De onderhavige uitvinding beoogt de functionele eisen die ten grondslag liggen aan de ingeblazen lucht en de strijdigheid met de praktijk op te lossen en tevens recht te doen aan de eerder genoemde leefzones. De functionele eisen zijn als volgt samen te vatten; het inblaasgebied van de opera-25 tiekamer is in drie hoofdzones in te delen; de zone van het wondgebied waar de patient zich bevindt, de zone waarin het chirurgisch team zich begeeft en het gebied van de omloop. Bij toepassing van de onderhavige uitvinding ontstaat voor elk gebied een eigen luchtinblaastemperatuur. De inblaas 30 temperaturen liggen binnen van te voren vastgestelde marges. De inblaas temperatuur van het wondgebied ligt lager dan die van de omliggende chirurgische zone, die op zijn beurt een inblaas temperatuur bezit die lager is dan de inblaastempe-ratuur van de zone van de omloop. Door het onderscheid in 35 temperatuurzones met een eigen inblaastemperatuurverschil zal een uiterst stabiel laminair luchtpatroon ontstaan met een laag KVE getal in het wondgebied, en een hiermee gekoppelde hoge komfortgraad voor het OK personeel. Dit patroon 1007336' - 4 - is met name stabiel omdat elke zone de andere zone ondersteunt in functie en stabiliteit. Het aantal KVE's in het woudgebied is laag omdat de lucht te allen tijde penetreert en laminair blijft. De inblaastemperaturen van de lucht doen 5 recht aan de verschillende temperatuurwensen van gebruikers. Volgens de onderhavige uitvinding is het verder mogelijk de inblaastemperaturen aan elkaar te koppelen waardoor de stabiliteit van het inblaaspatroon gegarandeerd blijft. Hoewel het in theorie en praktijk mogelijk zal zijn afzon-10 derlijk op elkaar afgestemde temperatuurregelingen toe te passen is dit duur, vraagt veel onderhoud en grote discipline van gebruikers. De onderhavige uitvinding beoogt ook dit te vereenvoudigen. Deze verbetering omvat het volgde; Veelal wordt door een aantal luchtbehandelingskasten een 15 luchthoeveelheid met een basis temperatuur aan een aantal OK's aangeboden. In de direkte nabijheid van de OK is dan een naverwarmer opgesteld die voor gewenste inblaastempera-tuur van de desbetreffende OK zorgt. In de naverwarmer bevindt zich een warm water circuit met een aanvoerdeel en 20 afvoerdeel. Het warme water wordt via doorgeluste koperen pijpjes door de naverwarmer geleid, waarbij de koperen pijpjes zijn voorzien van aluminium lamellen die de warmte van het water aan de langsstromende lucht afgeven. De eerste lus zal de lucht het meest verwarmen, de daaropvolgende lus 25 krijgt het water uit de eerste lus aangeboden en verwarmt de lucht daarom minder. De laaste lus verwarmt de langsstromende lucht het minst. Hierdoor onstaat een temperatuur gelaagdheid die onder normale omstandigheden niet gewenst is. Veelal worden de lussen daarom in meerdere paren doorverbon-30 den. Door de vele bochten in de daarachter liggende kanalen wordt deze nog enigzins gelaagde lucht gemengd en verlaat uiteindelijk het plenum als een luchtstroom met een redelijk homogene temperatuur. Door nu gebruik te maken van de eerder genoemde gelaagdheid direkt na de naverwarmer zal het moge-35 lijk zijn twee of meer luchtstromen af te leiden in een eigen kanaal die elk naar een eigen leefzone worden geleid via het plenum. Bij elke instelling van de gewenste ruimte temperatuur zal op deze wijze een luchtinblaastemperatuur 1007336 - 5 - onstaan die het gewenste temperatuursverschil oplevert. Ook is het mogelijk twee of meer naverwarmers na elkaar te plaatsen waarbij het water eerst de buitenste zone verwarmt daarna de tweede en als laatste de zone van het wondgebied.The present invention aims to solve the functional requirements underlying the blown air and the conflict with practice, while also doing justice to the aforementioned living zones. The functional requirements can be summarized as follows; the blow-in area of the operating room can be divided into three main zones; the area of the wound area where the patient is located, the area in which the surgical team is located and the area of the bypass. When the present invention is used, a separate air inlet temperature is created for each area. The blow-in temperatures are within predetermined margins. The blow-in temperature of the wound area is lower than that of the surrounding surgical zone, which in turn has a blow-in temperature lower than the blow-in temperature of the bypass zone. The distinction in 35 temperature zones with their own inlet temperature difference will result in an extremely stable laminar air pattern with a low CFU number in the wound area, and a corresponding high degree of comfort for OR staff. This pattern 1007336 '- 4 - is particularly stable because each zone supports the other zone in function and stability. The number of CFUs in the forest area is low because the air penetrates at all times and remains laminar. The inlet temperatures of the air do 5 justice to the different temperature requirements of users. According to the present invention it is further possible to couple the blowing temperatures together, so that the stability of the blowing pattern remains guaranteed. Although it will be possible in theory and practice to apply separately coordinated temperature controls, this is expensive, requires a lot of maintenance and great discipline from users. The present invention also aims to simplify this. This improvement includes the following; Usually, a number of air volumes with a base temperature is offered to a number of ORs by a number of air treatment units. A reheater is then arranged in the immediate vicinity of the OR, which ensures the desired inlet temperature of the OR in question. In the reheater there is a hot water circuit with a supply part and 20 discharge part. The warm water is passed through the reheater through looped copper pipes, the copper pipes being fitted with aluminum fins that release the heat from the water to the air flowing past. The first loop will heat the air the most, the subsequent loop 25 will be offered the water from the first loop and therefore heat the air less. The last loop least heats the air flowing past. This creates a temperature stratification that is not desirable under normal circumstances. The loops are therefore often banded in several pairs. Due to the many bends in the channels behind it, this still slightly layered air is mixed and eventually leaves the plenum as an air stream with a fairly homogeneous temperature. By making use of the aforementioned stratification immediately after the reheater, it will be possible to divert two or more air flows into a separate duct, each of which is led to a separate living zone via the plenum. With each setting of the desired room temperature, an air inlet temperature 1007336 - 5 - will thus be created which produces the desired temperature difference. It is also possible to place two or more reheaters one after the other, with the water first heating the outer zone, then the second and finally the zone of the wound area.

5 Bij een juiste dimensionering van kanalen en plenum zal het mogelijk zijn de gelaagdheid te behouden tot in het plenum. Hiertoe dient de naverwarmer te bestaan uit niet gepaarde verwarmingslussen. De naverwarmer moet kort nabij het plenum zijn geplaatst. Bovendien dient het hierachter liggende 10 kanaal goed gedimensioneerd te zijn om menging in het kanaal te voorkomen.5 With correct dimensioning of channels and plenum it will be possible to maintain the stratification into the plenum. To this end, the reheater should consist of unpaired heating loops. The reheater must be placed close to the plenum. In addition, the channel behind it must be well dimensioned to prevent mixing in the channel.

De vinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de tekeningen. Daarin toont :The invention will now be explained with reference to the drawings. In it shows:

Fig. 1. een mogelijke zone indeling in het vertikale vlak; 15 Fig. 2. een mogelijke zone indeling in het horizontale vlak; Fig. 3. een doorsnede van een naverwarmer voorzien van lussen conform de wijze van de uitvindig; en Fig. 4. een variant van een wijze van zone indeling met mengzone 5.Fig. 1. a possible zone division in the vertical plane; FIG. 2. a possible zone division in the horizontal plane; Fig. 3. a section of a postheater provided with loops in accordance with the method of the invention; and FIG. A variant of a zone division method with mixing zone 5.

In Fig. 1 wordt de lucht via de toevoer kanalen 2 en het 20 eindfilter 3 in het plenum boven de operatiekamer binnen gebracht. Na het passeren van de uitblaasopening van het plenum ontstaat een neerwaartsgerichte laminaire luchtstroming. Het plenum 1 kan zijn opgebouwd uit twee of meer gescheiden zones 4, 5 en 6 maar het is tevens mogelijk bij een 25 voldoende stabiele gelaagdheid in de aanvoerdelen gebruik te maken van deze scheiding waardoor toch een temperatuurverschil ontstaat. In Fig. 2 is in een bovenaanzicht te zien hoe het plenum 1 in drie zones 4, 5 en 6 kan worden verdeeld. In Fig. 3 is schematisch een heaterblok 8 weergegeven 30 wat de lucht op een gelaagde wijze zal verwarmen. Fig. 4 geeft een mogelijke variant weer waarbij minder toevoerka-nalen 1 kunnen worden toegepast.In FIG. 1, the air is introduced through the supply channels 2 and the end filter 3 into the plenum above the operating room. After passing through the discharge opening of the plenum, a downwardly directed laminar air flow is created. The plenum 1 can consist of two or more separate zones 4, 5 and 6, but it is also possible to make use of this separation with a sufficiently stable stratification in the supply parts, so that a temperature difference nevertheless arises. In FIG. 2 is a plan view showing how the plenum 1 can be divided into three zones 4, 5 and 6. In FIG. 3, a heater block 8 is schematically shown, which will heat the air in a layered manner. Fig. 4 shows a possible variant in which fewer supply channels 1 can be used.

Het zal duidelijk zijn dat slechts enkele mogelijke uitvoeringsvormen van het systeem volgens de onderhavige uitvin-35 ding in de tekeningen zijn weergegeven en hierboven zijn beschreven en vele wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de uitvindersgedachte te vallen.It will be understood that only a few possible embodiments of the system according to the present invention are shown in the drawings and described above and many modifications can be made without departing from the inventive concept.

_s ..Q. n ..g l u .s i e s ' ·' ' ?3 3 8«_s ..Q. n ..g l u .s i e s' · ''? 3 3 8 «

Claims

Air blowing system for air treatment, in particular for operating rooms, characterized in that the system has a plenum (1) comprising at least three blowing zones.

2. Air blow-in system according to claim 1, characterized in that each blow-in zone of the plenum has a different blow-in temperature.

Air blow-in system according to claim 2, characterized in that the blow-in temperature decreases in temperature calculated from the outer zone (6) of the plenum (1) towards the inner zones (4).

Air blowing system according to any one of the preceding claims, characterized in that the zone (5) is created by one or more mixing zones.

5. Air blow-in system according to any one of the preceding claims, characterized in that differences in the blow-in temperature are obtained by a heater block with loop-through pipe system.

Blow-in ceiling with air-technical flow means therefor for use in an air blow-in system as described in any one of the preceding claims. 30

7. Method for obtaining a stable downward directed airflow as described in one or more of the claims 1-4, characterized in that the stability of the airflows is obtained directly or indirectly by using temperature differences. 1 0 073 3 6-1