Cột đầu tiên của áp suất tĩnh tối thiểu trong Bảng 4.1 đề cập đến mức chênh lệch áp suất tĩnh tối thiểu giữa các phòng sạch của từng cấp độ và các phòng sạch cấp độ thấp hơn liền kề trong quá trình vận hành hệ thống điều hòa không khí và thanh lọc. Yêu cầu áp suất dương vừa là yêu cầu của khoa phẫu thuật sạch đối với khu vực không sạch bên ngoài, vừa là yêu cầu áp suất dương tương đối giữa các phòng sạch bên trong.

Các giá trị quy định không nhỏ hơn 5 Pa giữa các phòng sạch khác nhau trong nhà công nghiệp và không nhỏ hơn 10 Pa đối với môi trường ngoài trời đều quá nhỏ, đặc biệt khi hai phòng chênh lệch nhau hơn một cấp độ; các giá trị phù hợp được trình bày trong Bảng 4.2.

Do đó, trong Quy chuẩn, đối với các phòng phẫu thuật cấp cao có thể chênh lệch với các phòng cấp thấp hơn liền kề một cấp hoặc hai cấp, chênh lệch áp suất …đều được lấy bằng 8Pa; đối với các phòng cấp thấp hơn khác, chênh lệch với phòng cấp thấp hơn liền kề hầu hết chỉ là 1 cấp, do đó vẫn lấy 5Pa. Vì khu vực sạch chắc chắn cao hơn khu vực không sạch hơn 1 cấp, nên được đặt ở mức 10Pa, trong khi đối với ngoài trời lấy 15Pa. Đây là điểm khác biệt so với các tiêu chuẩn hiện hành của các ngành khác (như 《Quy chuẩn thiết kế phòng sạch》, GMP dược phẩm dùng cho người, GMP thuốc thú y, v.v.).

Bảng 4.2　Các mức chênh lệch áp suất được khuyến nghị

Mục đích Phòng sạch dòng rối có bất kỳ phòng liền kề thông nhau chênh lệch một cấp độ/Pa Phòng sạch dòng rối có bất kỳ phòng liền kề thông nhau chênh lệch hơn một cấp độ/Pa Phòng sạch dòng một chiều có bất kỳ phòng liền kề thông nhau/Pa Phòng sạch và ngoài trời (hoặc phòng thông với ngoài trời)/Pa
Thông thường (ngăn chặn sự xâm nhập qua khe hở) 5 5～10 5～10 15
Nghiêm ngặt (ngăn chặn ô nhiễm xâm nhập qua cửa mở) 5 40, hoặc 5 đối với phòng đệm 10, hoặc 5 đối với phòng đệm 10 đối với phòng đệm
Phòng sạch vô trùng 5 5 đối với phòng đệm 5 đối với phòng đệm 10 đối với phòng đệm

Về mức độ áp suất dương, cần đáp ứng các điểm sau:

(1) Khi hai phòng sạch có cấp độ sạch khác nhau thông nhau, phòng cấp cao hơn nên duy trì áp suất dương tương đối; chênh lệch áp suất tĩnh tối đa phải nhỏ hơn 30Pa, và chênh lệch áp suất không được tạo ra tiếng ồn.

(2) Nếu hai phòng sạch có cùng cấp độ sạch và thông nhau, cần duy trì hướng luồng không khí từ trong ra ngoài, giữ chênh lệch áp suất giữa hai phòng lớn hơn 0 một chút.

(3) Để ngăn chặn khí có hại tràn ra, các phòng phụ trợ như phòng tiền gây mê cần duy trì áp suất âm so với các phòng liền kề.

(4) Khu vực sạch cần duy trì áp suất dương trên 10Pa so với khu vực không sạch thông với nó.

(5) Khu vực sạch cần duy trì áp suất dương không nhỏ hơn 15Pa so với ngoài trời hoặc các khu vực thông trực tiếp với ngoài trời.

[Tài liệu tham khảo]

① Nếu khoa phẫu thuật sạch được coi là một hệ thống đảm bảo, thì kiểm soát áp suất dương nên là một biện pháp thậm chí còn quan trọng hơn trong hệ thống đảm bảo này. Mọi nỗ lực duy trì tình trạng vô trùng trong phòng phẫu thuật bằng cách dựa vào việc làm kín không gian đều vô ích; chỉ bằng cách giữ áp suất bên trong khu vực vô trùng cao hơn áp suất bên ngoài mới có thể ngăn chặn sự xâm nhập của ô nhiễm. Hơn nữa, các không gian vô trùng khác cấp độ trong khu vực vô trùng yêu cầu kiểm soát chênh lệch áp suất khác nhau — đây là áp suất gradient có thứ tự, đảm bảo luồng không khí sạch chảy theo hướng xác định. Luồng không khí chỉ có thể chảy từ không gian vô trùng cấp cao hơn sang không gian vô trùng cấp thấp hơn, và từ khu vực vô trùng sang khu vực không vô trùng. Chỉ bằng cách đảm bảo rằng trong mọi trường hợp (đặc biệt nhấn mạnh các điều kiện không phải điều kiện thiết kế hoặc điều kiện vận hành không bình thường) sự phân bố áp suất gradient có thứ tự trong khoa phẫu thuật sạch có thể được duy trì không thay đổi, thì nguy cơ nhiễm trùng trong khu vực phẫu thuật mới có thể giảm một cách thực sự và hiệu quả.

② Về phương pháp kiểm soát áp suất dương. Giá trị áp suất dương được đáp ứng trong quá trình vận hành thử nghiệm ban đầu của hệ thống, nhưng trong quá trình vận hành, do cửa mở, bụi tích tụ trên các bộ lọc ba cấp hoặc ảnh hưởng của luồng không khí gây nhiễu từ ngoài trời, giá trị áp suất dương cũng có thể thay đổi. Miễn là một trong các lưu lượng khí cấp, hồi hoặc thải trong hệ thống thay đổi, áp suất dương của toàn bộ khoa phẫu thuật sẽ mất cân bằng. Trường hợp phổ biến nhất là bụi tích tụ trên các bộ lọc của hệ thống, làm tăng điện trở hệ thống và giảm lưu lượng khí cấp, gây ra hiện tượng trôi giá trị áp suất dương.

(i) Van gió cơ khí (thủ công). Van gió điều chỉnh lưu lượng khí cấp, hồi và thải; đây là phương pháp kiểm soát nguyên thủy và đơn giản nhất. Khi giá trị áp suất dương thay đổi, việc điều chỉnh kịp thời rất khó khăn.

(ii) Van giảm áp. Van giảm áp lắp đặt đơn giản và có độ nhạy kiểm soát cao; khi nó đóng hoàn toàn mà giá trị áp suất dương trong phòng vẫn thấp hơn giá trị cài đặt trước, nó không thể cung cấp khả năng kiểm soát. Van giảm áp được sử dụng khá rộng rãi trong các phòng sạch công nghiệp, nhưng hiếm khi được sử dụng trong các phòng sạch sinh học. Để ngăn chặn ô nhiễm chéo, các phòng sạch sinh học không áp dụng phương pháp hồi khí qua hành lang, vốn dễ gây ra biến động áp suất hành lang. Các phòng sạch sinh học thường có mùi hôi, và người ta ưu tiên thải khí có tổ chức thay vì thải không có tổ chức. Ngoài ra, van giảm áp làm hỏng bề mặt bên trong phẳng, nhẵn của phòng, và các quy chuẩn của Trung Quốc không khuyến khích sử dụng nó. (iii) Phương pháp điều khiển điện. Chênh lệch áp suất giữa trong nhà và ngoài trời được phát hiện bởi bộ truyền áp suất chênh lệch, sau đó lưu lượng gió cấp, gió hồi hoặc gió thải được điều chỉnh bằng van gió điều khiển bằng động cơ. Phương pháp điều khiển này tương đối phức tạp và tốn kém, đồng thời thường xảy ra tình trạng hệ thống không ổn định.

(iv) Điều chỉnh tần số biến thiên. Quạt gió cấp của hệ thống điều hòa không khí sạch phòng phẫu thuật được điều chỉnh bằng tần số biến thiên, trong đó các phần tử cảm biến như cảm biến áp suất chênh lệch hoặc cảm biến tốc độ gió được sử dụng để điều khiển bộ biến tần và điều chỉnh lưu lượng gió của quạt cấp. Phương pháp này có đặc điểm điều khiển nhạy bén, hoạt động ổn định và hiệu quả tiết kiệm năng lượng rõ rệt, được sử dụng rộng rãi trong các phòng phẫu thuật xây dựng mới.

Khi áp dụng phương pháp điều chỉnh tần số biến thiên, quạt có đặc điểm sau: $\dfrac{H_1}{H_2}=\left(\dfrac{n_1}{n_2}\right)^2$. Khi tốc độ quay giảm, tổng áp suất của quạt cũng sẽ giảm theo bình phương tỷ lệ tốc độ, trong khi lưu lượng gió đi qua bộ lọc HEPA vẫn không đổi theo yêu cầu của tiêu chuẩn độ sạch, hoặc chỉ được thay đổi rất ít; trong trường hợp này, điện trở của bộ lọc HEPA thay đổi không đáng kể. Tại thời điểm này, cần kiểm tra dựa trên sự biến thiên áp suất trên đường đặc tính quạt xem có thể đáp ứng được yêu cầu điều kiện hoạt động hay không.

(v) Thiết bị lưu lượng gió không đổi cơ khí. Thiết bị lưu lượng gió không đổi cơ khí có thiết kế rất đơn giản và hiệu quả. Nếu được lắp đặt tại các cửa gió cấp, gió hồi và gió thải của phòng phẫu thuật, thiết bị này sẽ giữ cho lưu lượng gió cấp, gió hồi và gió thải không đổi bất kể điện trở hệ thống thay đổi như thế nào, qua đó đảm bảo sự ổn định của giá trị áp suất dương trong nhà. Hiện tại, chỉ các thiết bị lưu lượng gió không đổi cơ khí của Đức có hiệu suất tương đối tốt.

Nhìn nhận một cách tổng hợp, tất cả các biện pháp nêu trên đều nhắm vào từng phòng riêng lẻ; hầu hết các biện pháp này khó có thể kiểm soát sự phân bố áp suất có trật tự của toàn bộ khoa phẫu thuật nói chung, đồng thời có độ ổn định kém và không đáng tin cậy lắm. Để duy trì áp suất dương ổn định trong nhà, có thể áp dụng sơ đồ hệ thống được giới thiệu trong Chương 7, có chức năng rất rõ ràng và đơn giản. Thực tế áp dụng hệ thống gió cấp áp suất dương độc lập đã được chứng minh là rất hiệu quả, đồng thời cũng thể hiện đầy đủ các đặc điểm của hệ thống bảo vệ.

③ Về chênh lệch áp suất của các phòng phụ trợ.

(i) Chênh lệch áp suất yêu cầu giữa phòng tiền gây mê và phòng sạch hạng thấp hơn liền kề là −8 Pa, đây là yêu cầu tối thiểu để ngăn chặn sự rò rỉ khí gây mê. Phân tích luồng gió trong điều kiện áp suất âm hoàn toàn ngược lại với phân tích trong phòng áp suất dương. Cửa ra vào thường dùng loại cửa mở quay một cánh, khác với tình trạng xáo trộn không khí do cửa trượt của phòng phẫu thuật áp suất dương gây ra.

(ii) Độ chênh lệch áp suất của phòng rửa tay phẫu thuật so với phòng liền kề có hạng độ sạch thấp hơn là >0. Có hai cách bố trí bồn rửa tay phẫu thuật: một là bố trí trên hành lang trong, trong trường hợp này không tồn tại vấn đề phòng liền kề hạng thấp hơn; hai là bố trí bồn rửa tay phẫu thuật bên trong phòng rửa tay. Trong loại phòng rửa tay này, không có tường ngăn giữa phòng và hành lang trong. Với chế độ bố trí này, yêu cầu lắp đặt một cửa gió cấp ở phía trong của phòng rửa tay để giảm độ ẩm bên trong phòng. Vì luồng gió cấp chảy về phía hành lang trong, điều này cho thấy áp suất trong phòng rửa tay lớn hơn áp suất trong hành lang trong. Yêu cầu chênh lệch áp suất của các phòng khác như hành lang sạch, phòng thay đồ và phòng hồi sức đều là 0–5 Pa, trên thực tế tất cả các giá trị này đều thể hiện hướng của luồng gió; bất kỳ giá trị nào khác ngoài 0 trong phạm vi này đều được chấp nhận. Cần giải thích một trường hợp đặc biệt ở đây: một phòng phẫu thuật Loại IV được bố trí trong khoa phẫu thuật sạch, và độ sạch không khí của hành lang trong của khoa là Loại III, xem Hình 4.3; trong trường hợp này, phòng phẫu thuật có hạng thấp hơn và phải chịu áp suất dương, trong khi hành lang trong có hạng cao hơn, nhưng không cho phép lượng lớn gió rò rỉ vào hành lang trong. Có thể bố trí một phòng đệm hạng cao hơn một bậc bên ngoài phòng phẫu thuật Loại IV, với gradient áp suất giảm dần như được biểu thị bằng ký hiệu →, hoặc bố trí một phòng đệm cùng hạng, với gradient áp suất giảm dần như được biểu thị bằng ký hiệu ⇢.

Hình 4.3　Một ví dụ về chênh lệch áp suất của phòng rửa tay phẫu thuật