洁净室中的保护性供气系统及提供保护性气流的方法与流程

1.本发明涉及洁净室中的保护性气流系统。具体地，本发明涉及洁净室内的气流流动模式的控制。


背景技术：

2.暖通空调(hvac)，即供暖、通风和空气调节，是一种提高室内环境舒适度的技术，其目标是提供热舒适性和可接受的室内空气质量。hvac系统设计是基于热力学、流体力学和热传递原理的机械工程的一个分支学科。制冷(refrigeration)有时会添加到缩写中成为hvac&r或hvacr，或者像hacr这样省略通风(例如在hacr额定断路器的名称中)。hvac在室内设计中很重要，在室内设计中，通过使用来自室外的新鲜空气，安全和健康的建筑条件在温度和湿度方面可以得到调节。
3.通风(hvac中的v)是改变或替换任何空间中的空气以提供高质量的室内空气的过程，例如控制温度、补充氧气或去除水分、异味、烟雾、热量、灰尘、空气中的细菌和二氧化碳。通风用于去除难闻的气味和过多的水分，引入外部空气以保持建筑物内部空气流通，以及防止室内空气停滞。通风既包括与室外的空气交换，也包括建筑物内空气的流通。它是保持建筑物可接受的室内空气质量的最重要因素之一。建筑物的通风方法可分为机械或强制式和自然式。
4.空气分配原则在关键环境(例如病房和隔离室或其他治疗患者的房间之类的洁净室)中的当前应用是基于对最关键(en标准洁净室)环境中使用的分区原则和其他房间中使用的稀释原则的简化考虑。在许多情况下，这种想法在实践中导致关键环境中气流模式的实现不尽如人意。具体地，在使用侵入性方法治疗患者的手术室中，操作人员作为污染源处于患者的附近，这给预防伤口污染造成了特殊挑战。此外，靠近患者的护理人员严重暴露于患者呼出的空气中。其中呼出的空气中含有可能导致护士感染的微生物，以及长期吸闻等可能会引起各种症状或不适的药物残留。
5.另一方面，目前在手术室中使用的混合解决方案并非基于整体思维，其可能无法提供真正的混合条件，自然也缺乏对逆流进入最关键区域的预防以及对用于占用的热环境和速度条件进行控制的能力。一种常见的方法是基于在天花板中使用通常对称地布置于房间内的旋流扩散器。该系统既存在让受污染的空气从地面层进入伤口区域的风险，也没有控制速度条件的方法。过去使用的第二种非常普遍的方法是在高墙或天花板/墙角送风，这种方法对送风和室内空气之间的温差非常敏感。根据手术条件，其可能会在进入伤口区域之前将空气吹过手术人员，或者将空气直接吹到地板上，从而将所有沉淀的污染物带入手术区域。第三种非常常见的系统是平行流系统，其中空气从平行于手术室的两个细长供气装置供应到手术区域。与前面提到的系统相比，该系统具有向关键区域中心供气的优势。然而，这种系统的设计是基于避免中心内速度过快而无法调整射流或速度。该设计仅基于供气装置距中心的距离，因此供气射流或射流速度是不可调节的。来自周围的逆流在许多洁净室中构成风险。
6.当前使用的所有混合型系统的共同之处在于它们无法为洁净室中的不同场景提供灵活的供气气流。


技术实现要素：

7.该装置/方法的目的在于提供一种洁净室中保护性供气系统及提供保护性气流的方法。该目的通过独立权利要求的特征实现。
8.根据一个方面，本技术提供了一种用于控制洁净室中供气气流的保护性供气系统，其中所述洁净室包括易遭污染的洁净区(1)。所述保护性供气系统包括第一供气扩散器和第二供气扩散器，所述第一供气扩散器和所述第二供气扩散器布置于所述洁净区的相对侧的所述洁净室的天花板内，并与所述洁净室的侧壁间隔开。每个所述供气扩散器被配置为扩散第一气流，所述第一气流具有第一气流体积a l/s，沿着所述洁净室的天花板被导向所述洁净区；以及第二气流，所述第二气流具有第二气流体积b l/s，沿着所述洁净室的天花板被导向所述洁净室的周围。此外，所述系统还包括控制器，所述控制器连接到所述供气扩散器，并且所述控制器被配置为调节所述第一气流体积a和所述第二气流体积b以及所述第一气流体积a和所述第二气流体积b的比例。
9.该系统的优点是可以根据不同场景中的不同需求调节通风量和供气量，并满足洁净室中人员的热舒适和安全的要求。
10.在该系统的一个实施例中，组合气流体积a b可在70l/s至200l/s之间调节。
11.在该系统的一个实施例中，控制器被配置为在100:0至0:100之间调节第一气流体积a与第二气流体积b的比例。
12.在该系统的一个实施例中，控制器被配置为在隔离模式和正常患者模式之间切换。
13.在该系统的一个实施例中，在正常患者模式下，第二气流体积b为0l/s并且第一气流体积a大于0l/s。
14.在该系统的一个实施例中，在隔离模式下，第一气流体积a和第二气流体积b的比例为1:1。
15.在该系统的一个实施例中，在隔离模式下，第一气流体积a与正常患者模式下的第一气流体积a相同，而第二气流体积b增加。
16.在该系统的一个实施例中，在正常患者模式下，组合气流体积为70l/s。
17.在该系统的一个实施例中，在隔离模式下，组合气流体积为200l/s。
18.在该系统的一个实施例中，每个供气扩散器设置有多个喷嘴。
19.在该系统的一个实施例中，至少一些喷嘴是可关闭的。
20.在该系统的一个实施例中，供气扩散器用于将被扩散为第一气流的空气和将被扩散为第二气流的空气的分开的腔室。
21.根据另一方面，提供了一种用于在洁净室中提供保护性气流的方法，其特征在于，所述洁净室包括受污染的洁净区，所述方法包括以下步骤：
22.具有正常患者模式，其中
23.从第一供气扩散器和第二供气扩散器扩散第一气流，所述第一供气扩散器和第二供气扩散器布置于所述洁净区的相对侧的洁净室的天花板内，每个所述第一气流沿着所述
天花板并朝向彼此地被导向洁净区，使得所述第一气流和第二气流被布置成在所述洁净区内碰撞，使得组合气流被导向所述洁净区的地板并且所述洁净区被组合气流冲洗；
24.启动隔离模式，其中，除了所述正常患者模式之外，
25.从所述第一供气扩散器和所述第二供气扩散器扩散第二气流，每个所述第二气流被导向所述洁净室的周围并且与来自同一供气扩散器的所述第一气流方向相反。
26.在该方法的一个实施例中，在正常患者模式下，提供70l/s的供气气流体积a b。
27.在该方法的一个实施例中，当启动隔离模式时，将供气气流体积a b增加到200l/s。
28.在上述方法的一个实施例中，在100:0至0:100之间调整第一气流体积a与第二气流体积b的比例。
29.应当理解，上述本发明的方面和实施例可以相互任意组合使用。几个方面和实施例可以组合在一起以形成本发明的另一个实施例。
附图说明
30.包括的附图是为了提供对本发明的进一步理解并且构成本说明书的一部分，图示了本发明的实施例并且与描述一起有助于解释本发明的原理。在附图中：
31.图1示出了当系统处于正常患者模式时，从侧面看洁净室的剖视图；
32.图2示出了当系统处于正常患者模式时，从上方看洁净室的剖视图；
33.图3示出了当系统处于隔离模式时，从侧面看洁净室的剖视图；
34.图4示出了系统处于隔离模式时，从上方看洁净室的剖视图；
35.图5示出了根据一个实施例的第一供气扩散器和第二供气扩散器；
36.图6示出了根据一个实施例的以圆周形式布置的供气扩散器，即环形供气扩散器；以及
37.图7示出了包括多个喷嘴的供气扩散器的盖板。
具体实施方式
38.此处描述的洁净室是指治疗患者的房间，并且在使用该房间时可能存在污染源。污染源可以是指例如接受治疗的患者或治疗患者的护理人员。洁净室的示例可以是隔离室、手术室、患者治疗室或病房。应当理解，这些仅是示例并且还可以指其他类型的洁净室。
39.本系统被配置为在洁净室中提供(一个)组合受控的气流场，其可以在整个房间中提供基本上统一的室内环境条件清洁度。它们可以通过射流动量将部分污染物输送出房间内的清洁处理区域。它们可以通过射流动量的调节防止污染物从周围回流到关键区域。它们可以为房间内的人员提供污染物控制和热舒适所需的空气速度条件。为了为洁净室中的人员实现所需的污染物控制和热控制，提供了具有可调节供气气流的保护性供气系统。
40.该系统包括第一供气扩散器和第二供气扩散器，其布置于洁净区的相对侧的洁净室的天花板内，并且与洁净室的侧壁间隔开。每个供气扩散器被配置成扩散具有第一气流体积a l/s的第一气流，其沿着洁净室的天花板被导向洁净区域，和具有第二气流体积b l/s的第二气流，其沿着洁净室的天花板被导向洁净室的周围。进一步地，该系统包括与供气扩散器连接的控制器，该控制器用于调节第一气流体积a和第二气流体积b及两者的比例。
通过控制气流体积，可以为洁净室的不同情况提供不同的模式，例如对通风设定不同要求的隔离模式和正常患者模式。
41.供气温度也可以调节。供气温度可能低于室内空气温度。例如，供气温度可能比室温低-3至-5℃。供气温度可由控制器调节。该系统可以包括被配置成测量供气的第一温度传感器。该系统可以包括用于测量室内空气温度的第二传感器。第一传感器和第二传感器可以连接到用于调节温度的控制器。控制器可以连接到物业管理系统以检索室内空气温度的数据。供气温度可以仅在隔离模式下较低和/或在启用隔离模式时降低。然而，在正常患者模式下，供气温度也可以更低。
42.图1和图2显示了系统在正常患者模式下的操作。图1显示了洁净室的侧面剖视图。洁净室包括洁净区1，其通常围绕手术区，例如病床10。洁净区应该被理解为从洁净室的地板到天花板4的三维空间。
43.图1中的系统包括布置在洁净室的天花板4内的第一供气扩散器2和第二供气扩散器3。如图1所示，供气扩散器2、3位于洁净区1的相对侧。供气扩散器可以嵌入天花板内，也可以采用吊装结构安装，以使供气扩散器和天花板之间的存在一定的空隙。第一供气扩散器2和第二供气扩散器3距离洁净室侧壁有一定距离。在图1中，第一供气扩散器2和第二供气扩散器被配置成扩散第一气流5，第一气流5被沿着天花板4导向洁净区1。第一气流5在洁净区内碰撞并且组合气流11被导向病床10。该组合气流11朝向洁净室的地板并进而朝向洁净室中的排气口冲洗洁净区1。
44.供气扩散器可设置有多个喷嘴，空气通过这些喷嘴扩散到洁净室中。
45.图2显示了与图1相同的正常患者模式，但是是从上方观察的。第一供气扩散器2和第二供气扩散器3位于洁净区1围绕病床10的相对侧侧。第一气流5向洁净区扩散。
46.在正常患者模式下，如图1和图2所示，可以以最有效的方式为患者提供热舒适度。第一气流5合并并且组合的气流被向下导向病床10和患者。因此，通过调节气流速度和温度，可以很容易地调节患者的热舒适度。在组合气流a b到达患者和病床之后，组合气流11分散并且分散的气流被引导离开洁净区1并朝向排气入口。
47.图3显示了系统在隔离模式下的操作，其包括如上所述的正常患者模式的所有特征并且额外地提供了更多的气流。如图3所示，它是与图1类似的洁净室的剖视图。第一供气扩散器2和第二供气扩散器3现被配置为扩散第二气流6，第二气流6沿天花板4被导向洁净室的周围，即导向侧壁。第二气流6在与每个供气扩散器2、3中的第一气流5相反的方向上被引导。
48.在隔离模式下，第一气流5和组合气流10如同在正常患者模式中那样起作用。然而，第二气流6在到达洁净室的侧壁之后被向下引导。当第二气流到达洁净室的地板时，其被导向洁净室的洁净区1。然而，其并未到达洁净区1，原因在于来自洁净区的分散气流被引导接触第二气流，并且它们在第二气流到达洁净区1之前合并。合并的气流在洁净区1外被向上引导。
49.第一供气气流5和第二供气气流6的气流体积和比例可以通过控制器7调节，控制器7与第一供气扩散器2和第二供气扩散器3连接。该连接可以是有线连接，也可以是wifi、蓝牙或者射频连接等无线连接。
50.控制器7在系统的操作中具有核心作用。在结构上和功能上，它可以基于一个或多
个处理器，该处理器被配置为执行存储在一个或多个存储器中的机器可读指令，该存储器可以包括内置存储器或可拆卸存储器中的至少一种。
51.气流体积，例如组合气流体积a b，可以是诸如0-200l/s。气流体积在正常患者模式下可以是诸如70l/s和/或在隔离模式下可以是200l/s。
52.控制器可被配置为在100:0和0:100之间调节第一气流体积a和第二气流体积b的比例。上面描述了在正常患者模式下，第二气流可以不存在，并且所有空气供应被扩散为流向洁净区的第一气流。然而，控制器7可以被配置为调节供气扩散器，使得在正常患者模式下也存在第二供气气流。
53.第一气流体积a可以是相同的，例如在正常患者模式和隔离模式下均为70l/s，而在隔离模式下第二气流体积增加。
54.为了调节第一供气气流a和第二供气气流b之间的气流，供气扩散器中的多个喷嘴8的至少一部分可以是可关闭的。例如，在正常患者模式下，外喷嘴可以关闭，而在隔离模式下，外喷嘴打开。
55.供气扩散器可被分成用于第一供气气流和第二供气气流的分开的空气腔室。在正常患者模式下，可以关闭用于第二供气气流的腔室并且供应空气仅被导入用于第一供气气流的腔室中。关闭可以通过诸如可由控制器7操作的挡板来实现。
56.图5示出了第一供气扩散器2和第二供气扩散器3的组装状态，但未示出天花板。供气扩散器可以包括一个盖板或数个盖板9，盖板中设置有多个喷嘴。该系统可以包括两个以上的供气扩散器，以使其被提供在洁净区的不同侧。供气扩散器可以圆周形式提供，使得它们如图6所示围绕洁净区布置。图6示出了以圆周形式组装在天花板内的四个供气扩散器2、3、22和33。
57.应当理解，一个供气扩散器可以由许多较小的供气扩散器部件形成，从而形成一个更长和/或更宽的供气扩散器。此外，应当理解，供气扩散器可以相互连接，从而形成一体结构。
58.如图6所示，供气扩散器可以设置在天花板内，以便只有一个或多个盖板9暴露在洁净室中。
59.图7示出了具有多个喷嘴8的供气扩散器的一部分。喷嘴位于固定到供气扩散器的盖板9中。盖板的形式和尺寸可能会有所不同。喷嘴也可以具有不同的形状和尺寸。喷嘴可以是细长的间隙，也可以是如图7所示的圆形。也可以使用其他形状，例如矩形和三角形。喷嘴可以是可调节的，使得通过它们扩散的气流可以被引导到不同的方向，这使得能够对供气进行灵活的喷射模式调节。前挡板9可以设置有槽形开口。喷嘴可包括导向叶片以调节供气气流的方向。
60.尽管已经结合特定类型的系统描述了本发明，但是应该理解本发明不限于任何特定类型的系统。虽然已经结合多个示例性实施例和实施方式描述了本发明，但是本发明不限于此，而是涵盖落入预期权利要求的范围内的各种修改和等同布置。