DE2836820A1

DE2836820A1 - Verfahren und einrichtung zur reinraumerzeugung

Info

Publication number: DE2836820A1
Application number: DE19782836820
Authority: DE
Inventors: Zinon Dr Med Duvlis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1978-08-23
Publication date: 1980-03-06

Description

DIPLPHYS-H. G. KONNETH 2ö3öö2Ö

Patentanwältin

I iTiiiprnhcr: S:4 IVl -■■'!■ ■ Dipl. Ph- - II. Ci. kam.«;.. \ ll.ii.u.iv ι. X.lliU-.Mr-ilH-■) l'..-i.ilii-_lkkomo· ^iV4 47 Kl 1 l.in„over

ll.i!!kk»i!t< >: I 5i:;iS Dn-SiIiKT Hank,

I1 iiu'.n-'.r SiiiKt.uli

3 HANNOVER, den IA.

\.!'.!.v iriHi- 9 lllnJiluiKl

^D-DW 178263

Dr. med. Zinon DUVLIS

Burgdorfer Damm 5, 3000 Hannover 61

Verfahren und Einrichtung zur Reinraumerzeugung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinraumerzeugung durch Zufuhr keimfreier Luft mittels Zuluft-Elementen und Absaugung von Luft aus dem reinzuhaltenden Raum mittels Abluft-Elementen.

Unter "Reinraum" im Sinne dieser Erfindung ist ein "bakterienfreier" Raum zu verstehen, wie er für medizinische, insbesondere chirurgische, bakteriologische, biologische und andere Zwecke benötigt wird. Die Luft in solchen Räumen, insbesondere in Operationssälen, soll nicht mehr als 70 Bakterien je m enthalten.

Den bekannten Einrichtungen für die Reinraumerzeugung ist das Prinzip gemeinsam, die Zuluft-

ΓΊ30010/0243

— »2. —

233682Q

Elemente so anzuordnen, daß die Luftströme in im wesentlichen parallelen Richtungen von ihnen ausgehen und kreuzungsfrei entweder über den eigentlichen Arbeitsbereich hinweggehen oder unmittelbar auf diesen auftreffen (direkte Anströmung), also z.B. bei Operationstischen entweder von der Seite über den Tisch streichen oder von oben auf den Tisch geblasen werden. Die diese Wirkung hervorrufende jeweilige Anordnung der Zu- und Abluft-Elemente richtet sich nach den gegebenen räumlichen Verhältnissen und den durch die zu verrichtenden Arbeiten vorgegebenen Bedingungen.

Mit den üblichen Verfahren und Einrichtungen zur Reinraumerzeugung, die mit etwa 20 - fächer Luftumwälzung arbeiten, ist der erforderliche Reinheitsgrad der Luft nicht zu gewährleisten. Man hat versucht, hier Abhilfe zu schaffen durch Vergrößerung der Anzahl und/oder Fläche der Zuluft-Elemente. Soweit hierbei nicht durch Vergrößerung der Saugleistung auf der Abluftseite eine wesentliche Vergrößerung der Luftumwälzung herbeigeführt worden ist, konnte der Reinheitsgrad der Luft dadurch nicht verbessert werden. Es ist ein sog. Laminar-Flow-System bekannt geworden, bei dem mit 6OO - fächer Luftumwälzung gearbeitet wird. Mit diesem System kann ein Reinheitsgrad der Luft erreicht werden, bei dem die Bakterienzahl je m unter 70 sinken kann. Jedoch macht die starke Luftumwälzung das Tragen einer sehr hinderlichen Schutzkleidung für in dem betreffenden Räum arbeitende Personen erforderlich.

Eine direkte"Anströmung von Arbeitsplätzen, insbesondere Operationstischen, bringt überdies die Gefahr mit sich, daß von den an den Arbeitsplätzen arbeitenden Personen, also bei Operationstischen vom Operationsteam, Bakte-

rien losgerissen werden, die vom Luftstrom dann gerade dort abgesetzt werden, wo sie am wenigsten erwünscht sind, nämlich auf dem Operationsfeld. Diese Gefahr besteht vor allem bei Einrichtungen, welche Operationstische von oben mit Reinluft anströmen. Aber auch beim Hinwegstreichen von Reinluft über reinzuhaltende Bereiche besteht die Gefahr des Absetzens vom Luftstrom mitgerissener Bakterien.

Um diese Gefahr wesentlich zu verringern, ohne eine nachteilige Erhöhung der Luftuimwälzuna inkauf nehmen zu müssen, ist bereits eine Methode und eine Einrichtung zur Reinraiimerzeugung vorgeschlagen worden, bei der mindestens zwei Ströme bakterieof reier Luft so gerichtet und so miteinander gekreuzt werden, daß der (bevorzugt) reinzuhaltende Raum(bereich) innerhalb des von den Zuluftströmen abgegrenzten Winkelbereichs liegt, in dem er durch von den Kreuzungsstellen ausgehende keimfreie Luftwirbel angeströmt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von Zuluftströmen mit einander kreuzenden Richtungen durch wirksamere Ausnutzung der von diesen erzeugten aerodynamischen Kräfte eine verbesserte Reinhaltung der Luft im bevorzugt !-einzuhaltenden Raumbereich zu erzielen, ohne die Luftumwälzung nachteilig vergrößern zu müssen. Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem keimfreie Luft (Zuluft) in den reinzuhaltenden Raum eingeführt und Abluft aus diesem abgesaugt wird, wobei die Zuluftströme in einander überkreuzenden Richtungen ausgerichtet werden, sodaß der (bevorzugt) reinzuhaltende Raum(bereich) innerhalb des von den Zuluftströmen abgegrenzten Winkelbereichs liegt. Hierbei besteht die Erfindung darin, daß die Zuluft ströme so gerichtet werden, daß sich ihre Haupt strömungsrichturigen jenseits der Einführungsste;l lon der Zuluftströme in den Raum überkreuzen und somit nicht die Zu-

2Ö36820

luftströme selbst, daß fernerhin der (bevorzugt) reinzuhaltende Raum(bereich) , insbesondere der Raum oberhalb des Operationstisches, von einer unmittelbar auf die Abluftabsaugung hin gerich-teten Kernströmung durchströmt wird und daß darüberhinaus aus zueinander und zur Kernströmung divergierend gerichteten Zuluftströmen eine Mantelströmung zu dieser Kernströmung gebildet wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Reinraumerzeugung mit Abluftelementen zum Absaugen von Luft aus dem reinzuhaltenden Raum und Zuluft-Elementen zum Einführen keimfreier Luft in diesen Raum in einander derart überkreuzenden Richtungen, daß der (bevorzugt) reinzuhaltende Raum(bereich) innerhalb des von den Zuluftströmen abgegrenzten Winkelbereichs Platz finden kann. Sie Erfindung besteht darin daß die Einrichtung mindestens ein Zuluft-Element für die Erzeugung einer unmittelbar auf die Abluft-Elemente hin gerichteten Kernströmung (SK) zum Durchströmen des (bevorzugt) reinzuhaltenden Raumes aufweist sowie mindestens ein weiteres Zuluft-Element für die Erzeugung einer zur Kernströmung divergierend gerichteten Mantelströmung.

Die die Mantelströmung ergebenden Zuluftströme können an einer Seite oder an mehreren Seiten an der Kernströmung vorbeigeleitet werden, wie aus den Unteransprüchen hervorgeht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer solchen Einrichtung sind die Zuluft-Elemente zu einer einheit lichen, zusammenhängenden Zulufteinrichtunq zusammen-

o:?ooin/n?43

gefaßt, die eine zentrale Ausblasöffnung für die Kernströmung und dieser benachbarte Ausblasöffnungen für die die Mantelströmung bildenden Zuluftströme aufweist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine bevorzugte, beispielsweise Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines senkrechten Mittelquerschnittes durch eine Einrichtung gemäß der Erfindung in Betriebsstellung,

Fig. 2: eine·schematische Darstellung eines waagerechten Mittelquerschnittes durch eine solche Einrichtung

und

Fig. 3: eine schaubildliche Darstellung] der Einrichtung nach den Fig. 1 und 2.

Die Zuluft-Einrichtung hat im wesentlichen die äußere Form eines flachen Pyramidenstumpfes mit einer rechtwinkligen Basisfläche, welche die Rückwandung R der Einrichtung bildet, vier unter gleichem Winkel zur Basisfläche geneigten, trapezförmigen Seitenflächen, Sl, S2, S3 und S4, welche als Ausblasflächen für die die Mantelströmung bildenden Zuluftströme dienen und einer rechtwinkligen Kopf-Fläche K, welche den Auslaß für den die Kernströmung bildenden Zuluftstrom bildet. Der Winkel, unter dem die Seitenflächen Sl, S2, S3 und S4 zur Basisfläche R geneigt sind, beträgt bei der dargestellten Ausführungsform ca. 60°. Er kann in Anpassung an die räumlichen Gegebenheiten jedoch auch eine

■/fO·

andere Neigungswinkelgröße gewählt werden. Auch können unterschiedliche Neigungswinkel für die einzelnen Seitenflächen aufgrund der räumlichen Verhältnisse bzw. des erforderlichen Grades der Keimfreiheit im bevorzugt reinzuhaltenden Raumbereich vorzugeben sein. Z.B. kann, wenn eine die Kernströmung nur teilweise umhüllende Mantelströmung ausreicht, mindestens eine Seitenfläche senkrecht zur Basisfläche angeordnet sein und keinen Zuluftauslaß aufweisen, wenn an der betreffenden Seite keine Ummantelungsströmung für die Kernströmung erforderlich oder erwünscht ist.

Die Einrichtung ist an der Rückwandung R oder an deren Seitenkanten mit (nicht gezeigten) Elementen zur Befestigung der Einrichtung an einer Wand oder einer Tragkonstruktion versehen. In der Regel wird die Einrichtung in einer solchen räumlichen Orientie rung an der Wand oder dem Traggestell zu befestigen sein, daß die Längsseiten Ihrer Basis- und Kopf-Flächen R bzw. K waagerecht verlaufen bei senkrechter Ausrichtung der Schmalseiten. Die Anbringungshöhe ist so zu wählen, daß die aus der Kopf-Fläche K austretende Kernströmung KS, deren Strömungsrichtung in den Fig. 1 und 2 durch die Pfeile angezeigt ist, den bevorzugt reinzuhaltenden Raum im wesentlichen auf seine ganze Ausdehnung (also in der Regel den gesamten kritischen Raum oberhalb des Operations tisches) als im Prinzip waagerechte Parallelströmung durchströmt in Richtung auf die (nicht gezeigten) Abluft-Elemente an der der Zuluft-Einrichtung gegenüberliegenden Raumseite.

Zur Zuführung der keimfreien Luft in die Zuluft-Einrichtung dienen Zuluft-Einlaßöffnungen umgebende Anschlußstutzen Al und Al für Zuluft-Leitungen Ll und L2. Die aus diesen in die Einrichtung einströmende

0 10010/0243

2B36820

keimfreie Luft wird über geeignete Luftleitelemente L im Inneren der Einrichtung zu den Ausblasöffnungen K für die Kernströmung und zu den Ausblasöffnungen Sl, S2, S3 und S4 für die die Mantel strömung ergebenden Zuluftströme geleitet. Bei der hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsform sind diese Ausblasöffnungen praktisch mit den entsprechenden Seiten- bzw. Kopfflächen K identisch, .eil die Außen"wandung" der Zulufteinrichtung durch eine Rahmenkonstruktion in Form eines vierseitigen Kegelstumpfes gebildet ist, die an der Kopffläche K und an den Seitenflächen Sl, S2, S3 und S4 mit feinmaschiger Gaze, vorzugsweise Kunststoff-Gaze, zwecks Bildung der Ausblasöffnungen überspannt ist. An der Basisfläche ist die Rahmenkonstruktion durch die Rückwandung R verschlossen.

Die Rahmenkonstruktion ist aus dem aus Flachteilen 1 gebildeten Rahmen der Basisfläche, zwei die seitliche Begrenzung der Kopffläche bildenden T-Profilteilen 2, die Enden der Profilteile 2 mit den von den Rahmenteilen 1 gebildeten Basisrahmen-Ecken verbindenden Flachstreben 3 und zwischen diesen Flachstreben 3 sich erstreckenden Luftleit-Lamellen 4 zusammen gesetzt. Zur Halterung der Gazeverspannung 5 des Auslasses K für die Kernströmung dient ein Gitter 6, das nach vorne vorstehende Haltestifte 7 aufweist und durch Verschraubung an den Teilen 2 befestigt ist. Das Gitter 6 kann mit Gittern 7 für die Halterung der Gazeverspannung 5 vor den Ausblasöffnungen für die weiteren Zuluftströme verbunden sein. Der obere und untere Rahmenteil der Basisfläche ist mit einem abgewinkelten Randflansch la und dazu senkrecht verlaufenden Luftleitrippen Ib versehen.

Die Zuluft-Kernströmung SK tritt aus der durch die Rahmenteile 2 begrenzten, rechteckigen Mittelöffnung K aus. Geleitet durch die Lamellen 4 treten aus den Auslaßöffnungen Sl, S2, S3 und S4 zueinander und zur

f)30010/im 3

Kernströmung SK unter einem gleichen Winkel divergierende vier weitere Zuluftströmungen SMl, SM2, SM3 und SM4 aus, welche eine Mantelströmung um die Kernströmung SK bilden. Durch die aerodynamischen Strömungsverhältnisse im Winkelbereich zwischen Kernströmung SK und Mantelstrmöng SMl, SM2, SM3, SM4 werden, wie anhand der physikalischen Gesetze nachzurechnen ist, aerodynamische Kräfte erzeugt, welche in der Lage sind, Bakterien aus der Kernströmung SK herauszureißen und sie in der Mantelströmung zu den Abluftelementen mitzuführen. Hierdurch kann eine erhöhter Reinheitsgrad der Luft im bevorzugt reinzuhaltenden Raumbereich, also insbesondere im Raum über einem Operationstisch, bewirkt und aufrechterhalten werden, indem die Luft in diesem Raumbereich eine zusätzliche Reinigung mittels der durch die Mantelströmung hervor gerufenen Zentrifugalkräfte erfährt. Diese Zentrifugalkräfte verhindern, daß sich Bakterien u. dgl. Verunreinigungen im Operationsfeld absetzen können.

Um zu verhindern, daß von den Zuluftströmen mitgeführte Bakterien an der der Zuluft-Einrichtung gegenüberliegenden Wand aufprallen und in den Raum zurückgeschleudert statt abgesaugt werden, empfiehlt es sich, denQuerschnitt und die Richtung der Zuluftströme so einzustellen, daß ihr Querschnitt im Bereich der Abluft-Elemente im wesentlichen deckungsgleich ist mit den Absaugflächen bzw. die Anzahl, Größe und Saugrichtung der Abluft-Elemente so zu wählen, daß eine hinreichend große Absaugfläche im Auftreffbereich der Abluftströme vorhanden ist, um durch den vor ihr ausgehenden Sog verhindern zu können, daß bakterienbeladene Abluft an den Abluftelementen be nachbarten Flächenteilen zurückprallt und Pendelluftströme bildet, welche Bakterien in den Raum zu-

0 30010/02^3

2036820 /13-

rücktragen können und/oder einen Rückstau verursachen können. Da es in erster Linie wichtig ist, die Zuluftströme und damit auch die Auftrefffläche der Abluftströme den räumlichen Bedingungen hinsichtlich Lage und Größe des bevorzugt reinzuhaltenden Raumbereichs anzupassen, kann
es zweckmäßig sein, eine Anpassung der Abluft-Elemente an dieströme dadurch zu ermöglichen, daß die Abluft-Elemente verschiebbar und/oder bezüglich ihrer Absaugrichtung verstellbar sind, um den Ansaugbereich und die Ansaugrichtung variieren zu können. D¹ese Maßnahme erührigt sich, wen die Abluft-Elemente zu einer hinreichend großen Flächen-Absaugvorrichtung vereinigt sind.

030010/0243

Claims

2838820 Ansprüche:

1.) Verfahren zur Reinraumerzeugung, bei dem keimfreie Luft (Zuluft) in den reinzuhaltenden Raum eingeführt und Abluft aus diesem abgesaugt wird, wobei die Zuluftströme in einander derart überkreuzenden Richtungen ausgerichtet werden, daß der (bevorzugt) reinzuhaltende Raum(bereich) innerhalb des von den Zuluftströmen abgegrenzten Winkelbereichs liegt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluftströme so gerichtet werden, daß

a) sich ihre HauptStrömungsrichtungen jenseits der Einführungsstelle der Zuluftströme in den Raum überkreuzen und somit nicht die Zuluftströme selbst,

b) der (bevorzugt) reinzuhaltende Raum(bereich), insbesondere der Raum oberhalb des Operationstisches, von einer unmittelbar auf die Abluftabsaugung hin gerichteten Kernströmung (SK) durchströmt wird und

c) aus zueinander und zur Kernströmung (SK) divergierend gerichteten weiteren Zuluftströmen (SMl, SM2, SM3, SM4) eine Mantelströmung zu dieser Kernströmung gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mantelströmung bildenden Zuluftströme an nur einer Seite der Kernströmung vorbeigeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelströmung aus mindestens einem Paar zur waagerechten bzw. senkrechten Längsmittelebene der Kernströmung (SK) spiegelbildlich- verlaufender Zuluftströme (SMl, SM2, SM3, SM4) gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mantelströmung bildenden Zuluftströme (SMl, SM2, SM3, SM4) zu einer pyramiden(stumpf)- bzw. kegel (stumpf iföritwLgenÜTimaJitelung für die Kernströ-

5. Einrichtung z"ur Reinraumerzeugung mit Abluft-Elementen zum Absaugen von Luft aus dem reinzuhaltenden Raum und mit Zuluft-Elementen zum Einführen keimfreier Luft in diesen Raum in einander derart überkreuzenden Richtungen, daß der (bevorzugt) reinzuhaltende Raum(bereich) innerhalb des von den Zuluftströmen abgegrenzten Winkelbereichs Platz finden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Zuluft-Element für die Erzeugung einer unmittelbar auf die Abluft-Elemente hin gerichteten Kernströmung (SK) zum Durchströmen des (bevorzugt) reinzuhaltenden Raumes aufweist, sowie mindestens ein weiteres Zuluft-Element für die Erzeugung einer zur Kernströmung (SK) divergierend gerichteten Mantelströmung (SMl, SM2, SM3, SM4).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft-Elemente zu einem einheitlichen., zusammenhängenden Aggregat zusammengebaut sind mit einer zentralen Ausblasöffnung (K) für die Kernströmung (SK) und mindestens einer dieser benachbarten Ausblasöffnung (Sl, S2, S3, S4) für die Mantelströmung (SMl, SM2, SM3, SM?).

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus einer an einer Rückwand (R) befestigten bzw. zu befestigenden Rahmenkonstruktion (1, 2, 3) besteht, welche die Ausblasöffnungen (K; Sl, S2, S3, S4) für die Kernströmung (SK) und die Mantelströmung (SMl, SM2, SM3, SM4) abgrenzt, sowie aus innen in der und außen an der Rahmenkonstruktion angebrachten Zuluft-Leitelementen (4, L) -

8. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblasöffnungen (K, Sl, S2, S3, S4) mit Drahtgaze, vorzugs-

030010/0243

weise Kunststoff-Gaze überspannt sind, unter der ein Gitter (6) an den Rahmenrändern befestigt ist.

9. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleit-Elemente an der Rahmenaußenseite aus zwischen den Rahmen-Elementen (3) sich erstreckenden Lamellen (4) bestehen.

10. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenkonstruktion (1, 2, 3) pyramidenstumpf- bzw. kegelstumpfförmig ist, wobei die Basisfläche (R) die Rückwandung bildet und die dieser gegenüberliegende Kopffläche (K) die Ausblasöffnung für die Kernströmung (SK), während die geneigten Seitenflächen als Ausblasöffnung(en) (Sl, S2, S3, S4) für die Mantelströmung ausgebildet sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwandung und die Kernströmungs-Ausblasöffnung (k) durch ringförmige Rahmenteile abgegrenzt sind, die durch entlang Mantellinien verlaufende Streben miteinander verbunden sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwandung (R) und die Kernströmungs-Ausblasöffnung (K) durch rechtekcige Rahmenteile (1, 2) gebildet sind, die an ihren Egken durch Streben (3) miteinander verbunden sind.

13. Einrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft-Elemente über einen im wesenüichen dem Strömungsquerschnitt der euf sie auftreffenden Luftströme entsprechenden Bereich in solcher Zahl angeordnet sind, daß die von ihnen gebildete Gesamtabsaugfläche gegenüber den ver-

0 3Ό0 1-Ö/02A3

I.

bleibenden Wandflächen, auf welche die Abluft aufprallen kann, groß genug ist, um die Ausbildung von Pendelluftströmen infolge Zurückprallens bakterienbeladener Luft an Wandflächen (nahezu) zu verhindern.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft-Elemente zu einer zusammenhängenden Flächen-Absaugeinrichtung vereinigt sind.

15. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft-Elemente und/oder die Zuluft-Elemente verschiebbar und/oder verschwenkbar und/oder bezügliche ihrer Ausblasrichtung bzw. Ansaugrichtung verstellbar angeordnet bzw. ausgebildet sind.

η ι ο η 1 η / π ? a 3