DE3018169A1

DE3018169A1 - Verfahren und vorrichtung zum klimatisieren einer begrenzten raumzone bzw. zum sterilisieren eines gases

Info

Publication number: DE3018169A1
Application number: DE19803018169
Authority: DE
Inventors: Willy Smets
Original assignee: ENI Electrische Nijverheidsinstallaties
Current assignee: ENI Electrische Nijverheidsinstallaties
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-05-12
Publication date: 1980-11-27
Also published as: FR2456523B1; US4471688A; IT1140951B; FR2456523A1; ZA802826B; CH645710A5; US4422369A; GB2056050A; GB2056050B; CH647589A5; JPS5620941A; NL8002851A; SE8003625L; BE883310A; LU81292A1; DE3050380A1; IT8022138A0; DE3018169C2

Description

Beschre

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Klimatisieren einer begrenzten Raumzone, insbesondere eines chirurgischen Operationsfelds, und zum Schutz der- bzw. desselben gegen Kontamination von außen.

Es wird seit einiger Zeit anerkannt, daß eine zunehmende Anzahl von chirurgischen Eingriffen äußerst aufwendige Schutzmaßnahmen erfordert, um der Gefahr einer durch äuLere Einflüsse verursachten Infektion des Patienten während des Eingriffs vorzubeugen.

Die derzeit zu diesem Zweck verwendeten Mittel, z.B. Schutzabdeckungen für den Patienten und/oder Schutzkleidung für den Chirurgen, können den Chirurgen während des Eingriffs erheblich behindern und beschwören dadurch andere Gefahren herauf.

Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist die Schaffung, eines Verfahrens, welches die Nachteile der bisher angewendeten Maßnahmen beseitigt und es ermöglicht, in der begrenzten Eaumzone bzw. im Bereich des Operationsfelds die optimalen Bedingungen für ein geeignetes Mikroklima zu schaffen.

Zu diesem Zweck ist bei einem Verfahren der genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß man die Eaumzone an wenigstens einer Seite durch einen aus einem im wesentlichen laminaren Strom eines im wesentlichen sterilen Gases, insbesondere Luft, gebildeten Vorhang begrenzt und daß man in die Eaumzone eine Menge eines klimatisierten und im wesentlichen sterilen Gases vorzugsweise im wesentlichen kontinuierlich an einer solchen Stelle, mit einer solchen Geschwindigkeit und in

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einer solchen Richtung einführt, daß der genannte Vorhang dadurch nicht gestört wird.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens der genannten Art, mit wenigstens einer Blasdüse und einer Saugdüse, welche zur Erzeugung eines einen Vorhang bildenden Gasstroms in gegenseitigem Abstand angeordnet und gegeneinander ausgerichtet sind.

Bei einer solchen' Vorrichtung ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Blasdüse am Ausgang und die Saugdüse am Eingang einer Sterilisiereinrichtung angeschlossen sind und daß am Ausgang der Sterilisiereinrichtung eine zusätzliche Gaszuleitung angeschlossen ist, welche im Inneren der begrenzten Raurazone ausmündet.

Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren . zum Sterilisieren eines insbesondere für den Schutz einer begrenzten Eaumzone gegen Kontamination von außen bestimmten ^asstroms, z.B. Luftstroms, wobei gemäß der Erfindung vorgesehen ist, daß man den zu sterilisierenden Gasstrom durch ein zum Zurückhalten von Mikroorganismen geeignetes Filtermedium hindurchleitet und daß man das Filtermedium einer sterilisierenden Tiefenbehandlung ζim Vernichten der darin zurückgehaltenen Mikroorganismen unterwirft.

Vorzugsweise wird das Filtermedium während des Durchtritts des Gasstroms durch dasselbe einer kontinuierlichen sterilisierenden Behandlung unterworfen.

Weiterhin richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Durchführen des vorstehend genannten Verfahrens

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Sine derartige Vorrichtung weist gemäß der Erfindung wenigstens ein Mikrofilter und eine an der Zuströmseite des Mikrofilters angeordnete Sterilisiereinrichtung für die Tiefensterilisation des Mikrofilters auf.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematisierte Schrägansicht einer Vorrich-.tung für den. Schutz eines Operationsfelds,

Xg. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

J¹Xg. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie TII-III in Pig. 1,

Pig. M- eine schematisierte Längsschnittansieht einer unter Anwendung der Erfindung geschützten Eaumzone und der darin herrschenden Strömungsverhältnisse,

Pig. 5 ein Blockschema einer Sterilisiereinrichtung in einer ersten Ausführungsforra der Erfindung,

Fig. 6 eine vergrößerte Längsschnittansieht eines Teils der Sterilisiereinrichtung nach Pig. 5 und

Pig. 7 ein Blockschema einer Sterilisiereinrichtung in einer zweiten Ausführungsform.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder einander entsprechende Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind im weiteren Sinne dazu bestimmt, eine begrenzte Kaumzone gegen Eontaminierung durch äußere Einflüsse <:■ zu schützen und sie im Hinblick auf Temperatur und Feuchtigkeit zu klimatisieren.

Insbesondere findet das Verfahren bzw. die Vorrichtung. Anwendung für den Schutz eines chirurgischen Operationsfelds gegen Umwelteinflüsse und zum Klimatisieren desselben. Die folgende Beschreibung anhand von Fig. 1 bis 3 bezieht sich daher auf eine solche Anwendung, ohne jedoch die Erfindung auf diese zu beschränken.

Eine in Fig. 1 dargestellte Schutzvorrichtung für ein Operationsfeld hat eine Blasdüse 1 zum Ausblasen eines sterilen Luftstroms und eine Saugdüse 2. Die beiden Düsen 1 und 2 haben jeweils eine langgestreckte Form mit kreisbogenförmigem Profil und erstrecken sich in zwei zueinander im wesentlichen parallelen senkrechten Ebenen.

Die beiden Düsen 1, 2 sind gegeneinander ausgerichtet, so daß dazwischen ein die Form eines Teils einer Zylinderwandung aufweisender Vorhang 3 aus einem im wesentlichen laminaren Strom steriler Luft erzeugbar ist.

Der aus steriler Luft gebildete Vorhang 3 stellt eine Sperre gegen das Eindringen von Verunreinigungen aus der Umgebung dar, indem er diese zur Saugdüse 2 mitnimmt.

Die Blasdüse 1 hat eine sich kreisbogenförmig über einen Winkel von etwa 110 bis 120° erstreckende Verteilerkammer 4·, welche an der der Saugdüse 2 zugewandten Seite offen ist und einen Düseneinsatz 5 trägt. Dieser hat

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einen die Austrittsöffnung für den sterilen Luftstrom darstellenden Längsschlitz 6. Eine an der Innenseite des Schlitzes 6 angeordnete,.relatib biegsame Steuerleiste 7 ermglicht ein variables Einstellen der ausgeblasenen Luftmenge und sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Blasluft über die Länge der Blasdüse 1.

Die Saugdüse 2 hat eine ähnliche 3?orm wie die Blasdüse und weist eine sich entlang einem Kreisbogen erstreckende Sammelkammer 8 auf. Diese ist an der der Blasdüse 1 zugewandten Seite offen und trägt einen sich über die gesamte Länge dieser Seite erstreckenden Saugeinsatz 9 mit einem Einlaßschlitz 10. Der Einlaßschlitz 10 ist beträchtlich breiter als der Längsschlitz 6 der Blasdüse 6, um einerseits der Ausbreitung des von der Blasdüse 1 ausgeblasenen LuftStrahls Rechnung zu tragen und um andererseits das Ansaugen einer, gewissen Luftmenge aus der zu schützenden Raumzone zu ermöglichen.

In den Einlaßschlitz 10 ist ein die Form einer Bienenwabe aufweisender, von zahlreichen zueinander parallelen Durchlässen 21' durchsetzter Strömungsgleichrichter eingesetzt, welcher an der Innenseite durch ein poröses Element 57 abgestützt ist. Die Durchlässe 21' ermöglichen die Aufrechterhaltung einer im wesentlichen laminaren und gleichmäßig verteilten Strömung auch innerhalb des Einlaßschlitzes 10.

Die beiden Düsen 1 und 2 sind mittels Halterungen 11 bzw. 12 unabhängig voneinander an sich entlang beiden Längsseiten eines Operationstischs 14 erstreckenden Schienen 13 befestigt. ·

An den beiden Enden der Blasdüse 1 ist jeweils eine Zuleitung 15 bzw. 16 für sterile Luft angeschlossen. In entsprechender Veise sind an den Enden der Saugdüse 2

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Absaugleitungen 17, 18 angeschlossen.

Die Halterungen 11, 12 sind verstellbar an den Schienen 13 befestigt, so daß man den gegenseitigen Abstand der Düsen 1 und 2 sowie ihre Anordnung relativ zueinander einstellen und der jeweiligen Breite des Operationstischs 14 anpassen kann.

Der durch den sterilen Luftstrom zwischen den beiden Düsen 1 und 2 gebildete Vorhang 3 bildet die obere Begrenzung der zu schützenden und zu klimatisierenden . Raumzone 19· Diese ist an der durch die Blasdüse.1 dargestellten Seite durch einen an der Innenseite konkav gewölbten Schirm 20 abgeschlossen.

An der der Raumzone 19 zugewandten Seite hat die Blasdüse 1 eine vom Längsschlitz 6 ausgehende, konkav gewölbte Wandung 22, in deren Verlängerung der Schirm 20 mit einer im wesentlichen gleich starken Wölbung angeordnet ist, so daß sich eine im wesentlichen glatt durchgehend gewölbte Innenfläche ergibt.

Um einen möglichst dichten Abschluß des Schirms 20 zu gewährleisten, ist dieser aus einem relativ dichten Stoff gefertigt, in welchen mehrere Versteifungen 23 eingearbeitet sind, so daß sich der untere Rand des Schirms der Körperform eines unterhalb der Düsen 1 und auf dem Operationstisch 14 liegenden Patienten anpassen läßt. Ein dem beschriebenen entsprechender Schirm

24 ist in ähnlicher Weise an der durch die Saugdüse 2 gebildeten Seite angeordnet.

An die beiden Düsen 1 und 2 miteinander verbindenden Teleskopstangen 55» 56 sind außerdem seitliche Schürzen

25 bzw. 26 aus einem schmiegsamen Material c.uf gehängt,

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welche sich den Körperformen eines Patienten anpassen können, um das seitliche Eindringen von TJmgebungsluft in das Operationsfeld weitgehend zu unterbinden.

Auf diese Weise bilden der Vorhang 3> die beiden Schirme 20 und 2Pr und die beiden Schürzen 25 und 26 einen allseitig geschlossenen Raum.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Menge eines klimatisierten und im wesentlichen sterilen Gases an einer solchen Stelle, mit einer solchen Geschwindigkeit und in einer solchen Richtung in die Raumzone 19 eingeführt, daß der Vorhang 3 dadurch nicht gestört' wird.

Die genannte Gasmenge wird vorzugsweise in einer derjenigen des den Vorhang 3 bildenden Luftstroras entgegengesetzten Richtung, d.h. also von der Seite der Saugdüse 2 her im wesentlichen in der Höhe des Operationsfelds, d.h. also an der dem Vorhang 3 gegenüberliegenden Seite der Raumzone 19 in diese eingeführt.

Die Stelle und die Geschwindigkeit, an bzw. mit welcher die genannte Gasmenge eingeführt wird, werden in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des den Vorhang 3 bildenden Gasstroms derart bestimmt, daß die durch den den Vorhang 3 bildenden Gasstrom hervorgerufenen Turbulenzen in einem bestimmten bereich der Raumzone, insbesondere an der Stelle des chirurgischen Eingriffs, neutralisiert werden, so daß in diesem Bereich eine mit äußerst geringer Geschwindigkeit strömende, praktisch also nahezu unbewegte Gasschicht entsteht.

Das Strömungsverhalten der Luft innerhalb der Raumzone ist in schematisierter Form in Fig. 4- dargestellt. Wie

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AC. _

man in dieser Figur erkennt, werden durch Reibung zwischen dem den Vorhang 3 bildenden Gasstrom und den angrenzenden Luftschichten Sekundärströmungen hervorge- -...-rufen. Diese sind an der Oberseite und der Unterseite ' des den Vorhang bildenden Gasstroms von verschiedener Art. .

Gemäß der Theorie des freien Strahlstroms von begrenzter Schichtdicke bilden sich in der mit der Oberseite des Vorhangs 3 in Berührung kommenden Luftschicht unregelmäßige Gegenstromwirbel 27- ·

An der Unterseite des Vorhangs, d.h. also in der zu schützenden Raumzone, herrschen aufgrund des Vorhandenseins des Schirms 20 gänzlich andere Verhältnisse analog der Theorie des durch Rezirkulation begrenzten Strahlstroms.

Die aufgrund der Reibung zwischen dem den Vorhang 3 bildenden Gasstrom und den angrenzenden Luftschichten innerhalb der Raumzone 19 entstehende Sekundärströmung führt in unmittelbarer Nähe des Schirms 20 zur Entstehung eines Unterdrucks, welcher seinerseits eine durch Pfeile 28 bezeichnete Gegenwirbelströmung hervorruft* Diese erzeugt ihrerseits im Zusammenwirken mit dem den Vorhang 3 bildenden Gasstrom eine die Räumzone 19 im wesentlichen in der Richtung des Vorhangs 3 durchströmende, durch Pfeile 29 angedeutete Strömung.

Durch das Einblasen der vorstehend genannten zusätzlichen Gasmenge in einer derjenigen des den Vorhang 3 bildenden Gasstroms entgegengesetzten Richtung an einer in dem Beispiel nach 3?ig. 4 mit 30 bezeichneten Stelle läßt sich in einem bestimmten Bereich 31 der Raumzone eine im wesentlichen unbewegte Gas- bzw. Luftschicht erzielen. Die Wahl der Stelle, an welcher, und der

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Geschwindigkeit, mitweicher die genannte Gasmenge eingeblasen wird, bestimmt sich im wesentlichen nach dem Abstand zwischen dem Bereich, in welchem die im wesentlichen unbewegte Luftschicht erzielt werden soll, und dem den Vorhang 3 bildenden Luftstrom, sowie nach der Ström ingsgeschwindigkeit desselben.

Bei der im Bereich 31 vorhandenen Luftmasse handelt es sich zwar um eine im wesentlichen unbewegte Luftschicht, diese erneuert sich jedoch ständig aufgrund der Zufuhr der Gasmenge 30 sowie dadurch, daß ihre Grenzschicht von dem langsam strömenden, im wesentlichen laminaren Gasstrom 29 bestrichen und in Richtung auf die Saugdüse 2 mitgenommen wird.

Auf die beschriebene Weise läßt sich somit ein im wesentlichen stationäres Gasvolumen an der Stelle des chirurgischen Eingriffs schaffen und aufrechterhalten.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Strömungsverhältnisse in der Raumzone 19 läßt sich durch Einblasen eines klimatisierten Gasstroms an einer vorbestimmten Stelle und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einem bestimmten Bereich der Raumzone ein gewünschtes Mikroklima erzeugen und erhalten. Zu diesem Zweck wird eine feuchte, vorzugsweise mit Wasserdampf gesättigte Gasmenge mit einer, einstellbaren Temperatur eingeblasen.

Um ein solches stabiles Mikroklima an der Stelle des chirurgischen Eingriffs zu erzeugen und erhalten, wird der Vorhang 3 in einer Höhe von 10 bis 30 cm, vorzugsweise von 10 bis 15 cm über dem Operationsfeld erzeugt.

Um die vorstehend beschriebenen Strömungsverhältnisse in der Raumzone 19 aufrecht zu erhalten und das Eindringen von Verunreinigungen durch den Vorhang hindurch

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sicher zu verhindern, darf die Geschwindigkeit des den Vorhang bildenden GasStroms beim Eintritt in die Saugdüse nicht unter 2 m/sec absinken. Deshalb wird zwischen den beiden Düsen 1 und 2 vorzugsweise eine Strömungsgeschwindigkeit zwischen wenigstens 2 m/sec und 20 m/sec aufrechterhalten.

Die Schichtdicke des Gasstroms liegt im Mittel zwischen etwa 0,2 und 5 cm, während die Länge und Breite des damit gebildeten Vorhangs 3 in Abhängigkeit von der Art des chirurgischen Eingriffs zwischen ca. 40 und 70 cm bzw. 20 und 60 cm einstellbar ist.

Wie sich aus den vorstehenden Betrachtungen der Strö-· mungsverhältnisse in der zu schützenden Eaumzone 19 ergibt, wird über die Saugdüse 2 im wesentlichen die Gesamtmenge des aus der Blasdüse 1 ausgeblasenen Gases zuzüglich einer der in die Eaumzone eingeführten entsprechenden Gasmenge abgesaugt. Das von der Saugdüse 2 angesaugte Gas wird einer im folgenden beschriebenen Sterilisierungsanlage zugeleitet, deren Ausgang mit der Blasdüse 1 sowie mit der in die Eaumzone 19 führenden Zuleitung 32 und deren Eingang mit der Saugdüse 2 strömungsverbunden ist, so daß jeweils wenigstens der größte Teil des für die Erzeugung des Vorhangs 3 verwendeten Gases erneut über die Sterilisieranlage umgewälzt wird.

Die Zuleitung 32 enthält wenigstens ein biegsames Teilstück, so daß sich ihre Anordnung und Ausrichtung in der Eaumzone 19 zweckmäßig einstellen läßt.

Die Zuleitung 32 hat vorzugsweise eine abgeplattet trichterförmige Austrittsöffnung 33? welche das Einblasen des Gases in die Eaumzone 19 in Form einer Schicht von gewisser Breite und mit relativ geringer Geschwindig-·

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keit ermöglicht.

Zur Steuerung der Feuchtigkeit und/oder der Temperatur der über die Zuleitung 32 in die Raumzone 19 eingeführten Gasmenge ist in die Sterilisieranlage vorzugsweise eine Befeuchtungseinrichtung und/oder eine Kühl- und Heizeinrichtung einbezogen.

Die Erfindung richtet sich weiterhin auf ein Verfahren zum Sterilisieren eines z.B. zum Klimatisieren einer begrenzten Eaumzone, beispielsweise eines Operationsfelds, sowie zum Schutz der- bzw. desselben gegen von außen eindringende Verunreinigungen bestimmten GasStroms bzw. Luftstroms.

Bei einem solchen Verfahren wird der zu sterilisierende Gasstrom durch ein zum Zurückhalten von Mikroorganismen geeignetes Filtermedium hindurchgeleitet, und das Filtermedium wird einer sterilisierenden Tiefenbehandlung zum Vernichten der darin zurückgehaltenen Mikroorganismen unterworfen.

Das Verfahren ist im folgenden anhand von Pig. 5 bis 7 näher erläutert. Die genannten Figuren stellen zwei Ausführungsformen einer Anlage zum Sterilisieren von Luft dar, welche mit einer Vorrichtung der in Fig. 1 bis 3 gezeigten und vorstehend beschriebenen Art verbunden ist.

Die Anlage enthält als ein wesentliches Teil ein zum Ausfiltern von Teilchen mit einer Größe von 0,2 um, vorzugsweise in der Größenordnung von 0,01 pm geeignetes Mikrofilter 34 und eine an dessen Zuströmseite angeordnete Sterilisiereinrichtung für die Tiefensterilisation des Mikrofilters.

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In der in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform ist die Sterilisier einrichtung eine innerhalb, des Mikrofilters 34 angeordnete Elektrode 35 für die Erzeugung von Mikrowellen.

Wie man in Fig. 6 erkennt, hat das Mikrofilter 34- einen zylindrischen Mantel 36, dessen Innenraum durch eine das genannte Filtermedium darstellende, zylindrische Filterwand 37 in zwei Kammern 38 und 39 unterteilt ist. Die Elektrode 35 ist in der an der Innenseite durch die Filterwand 37 begrenzten Kammer 38 am Mantel 36 befestigt. '

Die Filterwand 37 ist vorzugsweise aus wenigstens zwei unterschiedliche Porosität aufweisenden Filterlagen aufgebaut, z.B. aus einer ein Vorfilter darstellenden ; Außenlage und einer ein feineres Gefüge aufweisenden ! Innenlage etwa aus einer Mikrofasermatte. -,."-.

Mittels eines yerschieblich auf einer Buchse 41 geführten Ringkolbens 40 ist die Länge der Kammer 38 so einstellbar, daß sich innerhalb des Mikrofilters 34 eine Resonanz .der Mikrowellen einstellt.

Je nach der Stärke eines zum Erzeugen der Mikrowellen verwendeten (nicht gezeigten) Magnetrons sowie der Luftfeuchtigkeit bewirken die Mikrowellen eine dielektrische Erwärmung der Filterwand 37 auf etwa 100 bis 200 ⁰C, ' wobei die Temperatur der Luft dagegen nur um etwa 4.bis 10 ⁰C ansteigt. _;

Die in Fig. 5 gezeigte Anlage enthält neben dem Mikrofilter 34- ein Vorfilter 42 zum Ausfiltern von Teilchen in einer Größe von mehr als 10 um, welche anderenfalls die übrigen Teile der Anlage zusetzen könnten.

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Auf das Mikrofilter 34 folgt eine mit Wassereinspritzung arbeitende Kühl einrichtung 4-3. Eine diese speisende Dosierpumpe 44 ist mit einem Behälter 45 verbunden, in welchem das in die Kühleinrichtung 43 eingespritzte Wasser aufgefangen wird.

Die auf die beschriebene Weise' sterilisierte und auf. Umgebungstemperatur abgekühlte Luft wird über eine ^: Leitung 46 etwa einer Vorrichtung der anhand von Fig. bis 3 beschriebenen Art zugeleitet. Die Leitung 4-6 gabelt sich in eine zur Blasdüse 1 führende Leitung 4-7 und eine Leitung 32, welche ein Teil der sterilisierten Luft einer Klimatisierungseinrichtung zuführt.. Diese umfaßt eine Heizeinrichtung 48, eine Kühleinrichtung und eine Befeuchtungseinrichtung 50, in welche» wie durch den Pfeil 51 angedeutet, Wasserdampf eingeblasen wird, um einen mit Wasserdampf gesättigten Luftstrom zu erzeugen, welcher dann über die Leitung 32 in die vorstehend beschriebene Raumzone 19 eingeführt wird.

Die über die Leitung 32 in die Raumzone 19 eingeführte Luftmenge beträgt ca., 1,0% der insgesamt umgewälzten Luftmenge.Wird also beispielsweise die Blasdüse 1 mit einer Luftmenge ^V(Jn 40 bis 50 nr/h gespeist, so liegt die Menge der klimatisierten und über die Austrittsöffnung 33 eingeführten Luft bei ca. 5 nr/h.

ι ₍ ■ .

Gegebenenfalls können zwei Mikrofilter 34-, 34-' parallel zueinander angeordnet sein. Dabei kann dann das zu sterilisierende das abwechselnd durch die beiden Filter hindurchgeleitet werden, während das andere Mikrofilter,über eine zur Vernichtung der darin zurückgehaltenen ;Mkroorganismen ausreichende Zeitspanne mit Mikrowellen behandelt wird.

Die Umwälzung der Luft in der Sterilisieranlage erfolgt über wenigstens eine Umwälzeinrichtung 52 etwa in Form eines Gebläses oder Kompressors..

Die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform einer Sterilisieranlage unterscheidet sich von der in Pig. 5 tmcL 6 dargestellten insbesondere durch die Art der zum Vernichten der im Filtermedium 37 zurückgehaltenen Mikroorganismen verwendeten Sterilisiereinrichtung.

In dieser Ausführungsform erfolgt das Sterilisieren mittels Infrarotstrahlen. Zu diesem Zweck"ist dem Mikrofilter eine Heizkammer 53 vorgeschaltet, in welcher das Gas auf eine Temperatur von 180 bis 220 ⁰C erhitzt werden kann. Auf diese Weise wird das Filtermedium 37 des Mikrofilters 34· indirekt auf die zum Sterilisieren des Gasstroms notwendige Temperatur aufgeheizt.

Ein an der Zuströmseite der Heizkammer 53 angeordneter Wärmetauscher dient der !Rückgewinnung der Wärme und der Vorerwärmung des Gasstroms auf eine Temperatur von ca. 100 ⁰C durch Wärmeaustausch mit dem aus dem Mikrofilter 34 austretenden Gasstrom. Zum weiteren Abkühlen des Gasstroms dient eine Kühleinrichtung 43» welche jedoch eine beträchtlich größere Kapazität haben muß als die in Fig. 5 dargestellte Kühleinrichtung 43.

In der Ausführungsform nach Fig. 5 uncL 6 erwärmt sich das Filtermedium 37 von innen her aufgrund der durch das mittels der Mikrowellen erzeugte elektromagnetische Feld hervorgerufenen Eeibung im atomaren und molekularen Bereich. Die Luftmoleküle sind einer solchen Reibung nicht unterworfen, so daß sie während ihres innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne stattfindenden Durchtritts durch das Filtermedium nur auf eine geringfügig höhere Temperatur erwärmt werden.

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Dies ist einer der Gründe dafür, daß zum Sterilisieren von Luft vorzugsweise Mikrowellen verwendet werden. Die Frequenz der Mikrowellen, liegt zwischen etwa 2000 and 30 000 MHz und vorzugsweise im Bereich von ca. 2 450 MHz, da in diesem Bereich die stärkste bakterizide Wirkung zu beobachten ist.

In gewissen Fällen kann zum Sterilisieren auch eine Kombination von Mikrowellen und Infrarotstrahlen verwendet werden.

Bei entsprechender Anpassung des Aufbaus und des Umwälzvolumens einer solchen Sterilisieranlage kann diese dazu verwendet werden, in einem geschlossenen Raum oder einem Teil desselben eine sterile und vollklimatisierte Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Von besonderem Vorteil ist dies beispielsweise für besonders infektionsgefährdete Patienten, z.B. Patienten mit großflächigen Verbrennungen und dergl..

Bei e:\ner derartigen Verwendung weist eine solche Anlage austri.ttsseitige Blasmundstücke sowie innerhalb des betreffenden Raums angeordnete Saugmundstücks auf, so daß die in dem Raum vorhandene Luft fortwährend über die Sterilisieranlage umgewälzt werden kann.

In einer anderen Anwendung kann die Sterilisieranlage mit der Klimaanlage eines Gebäudes kombiniert werden. In diesem Falle ist das Mikrofilter vorzugsweise in einem Gehäuse einer herkömmlichen Klimaanlage untergebracht.

Die Steuerung der Sterilisieranlage erfolgt beispielsweise mittels eines Mikroprozessors.

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In gewissen Fällen ist es außerdem möglich, einen Teil oder die Gesamtmenge der für die Erzeugung des Vorhangs 3 verwendeten Luft auf die gleiche Weise zu klimatisieren wie die über die Leitung 32 in die Eaumzone 19 eingeführte Luft.

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-its--

L e e r s e i t e

Claims

PATtETIVTA N WATlT E ' " A. GRÜNECKER

DIPL-ΙΝα

H. KINKELDEY

DR-INQ

W. STOCKMAIR

Οη-ΙΝα' A»6 ICALTECHl

K. SCHUMANN

. 0Λ REH NAT. OPL-PHYa

P. H. JAKOB

DIPL-ΙΝα

G. BEZOLO

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

12. Mai 1980 P 15 062/dg

E.N.I. - Electrische Nijverheidsinstallaties
Kontichsesteenweg, 25 , Aartselaar, Belgien.

Verfahren und Vorrichtung zum Klimatisieren einer begrenzten Raumzone bzw. zum Sterilisieren eines Gases

Patentansprüche

1.) Verfahren zum Klimatisieren einer begrenzten Raumzone, insbesondere eines chirurgischen Operationsfeldes, und zum Schutz der- bzw. desselben gegen Kontamination von außen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Raumzone an wenigstens einer Seite durch einen aus einem im wesentlichen

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TELEFON (089) 33 38 69 TELEX OS-SQSSO TELEGRAMME MONAPAT TELBKOPIBRKR

laminaren Strom eines im wesentlichen sterilen Gases, insbesondere Luft, gebildeten Torhang begrenzt und daß man in die Eaumzone eine Menge eines klimatisierten und,; im wesentlichen sterilen Gases vorzugsweise im wesentlichen kontinuierlich an einer solchen Stelle, mit einer solchen Geschwindigkeit und in einer solchen Richtung einführt, daß der genannte Vorhang dadurch nicht gestört wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Eaumzone wenigstens an der Seite, in deren Bereich der den Vorhang bildende Gasstrom erzeugt wird, im wesentlichen abdichtend schließt.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gasmenge an einer Stelle in die Raum ζ one einführt, welche der durch den den Vorhang bildenden Gasstrom begrenzten Seite im· wesentlichen gegenüber und nähe der Seite liegt, auf welche der Gasstrom gerichtet ist.

4-, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stelle, an welcher, die Geschwindigkeit, mit welcher und die Richtung, in welcher die Gasmenge in die Raumzone eingeführt wird, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des den Vorhang bildenden Gasstroms derart bestimmt, daß die durch den den Vorhang bildenden Gasstrom hervorgerufenen Turbulenzen in einem bestimmten Bereich der Raumzone neutra- ·: lisiert werden, so daß in diesem Bereich, im "3PaIIe eines Operationsfelds an der Stelle des chirurgischen Eingriffs, eine im wesentlichen unbewegte Gasschicht entsteht.

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5- Verfahren nach, wenigstens einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gasmenge in einer zu dem Vorhang im wesentlichen parallelen und derjenigen des den Vorhang bildenden Gasstroms entgegengesetzten Richtung in die Raumzone einführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Vorhang in einer Entfernung von ca.. 10 bis 30 cm von der Stelle des chirurgischen Eingriffs formt.

7- Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennz eichnet, daß man das sterile Gas für die Bildung des sterilen Vorhangs an einer Seite der zu begrenzenden Raumzone in Richtung auf deren gegenüberliegende Seite ausbläst und daß man an der Gegenüberliegenden Seite einen Unterdruck erzeugt, welcher ausreicht, Gas aus der zu begrenzenden Zone selbst anzusaugen.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß man einen Unterdruck in einer solchen Größenordnung erzeugt, daß die angesaugte Gasmenge größer ist als die ausgeblasene.

9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine feuchte, vorzugsweise mit Wasserdampf gesättigte Gasmenge in die Raumzone einführt.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß man den Vorhang aus einem im wesentlichen laminaren Gasstrom mit einei* Strömungsgeschwindigkeit von ca. 2 bis 20 m/sec bildet.

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11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß man den Vorhang aus einem im wesentlichen laminaren, sterilen Gasstrom mit einer Schichtdicke' von ca. 0,2 bis 5 cm bildet.

12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß man mittels des Gasstroms einen Vorhang mit einer Länge von 40 bis 70 cm und einer Breite von 20 bis 60 cm bildet. ■·..-·-■■

13· Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach! wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, mit wenigstens einer Blasdüse und einer Saugdüse, welche zur Erzeugung eines einen Vorhang bildenden Gasstroms in gegenseitigem Abstand angeordnet und gegeneinander gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasdüse (i)am Ausgang und die Saugdüse (2) am Eingang einer Sterilisationseinrichtung (34> 42 bis 45* 52) angeschlossen sind und daß am Ausgang der Sterilisationseinrichtung eine zusätzliche Gaszuleitung (32) angeschlossen ist, welche im Inneren der begrenzten Eaumzone (1$) ausmündet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13!» dadurch g e k e η in

zeichnet, daß die zusätzliche Gäszuleitung (32) \

ein biegsames Leitungsteil aufweist, so daß ihre Lage

und Ausrichtung in der Eaumzone (19) einstellbar sind.

15· Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Gaszuleitung (32) eine abgeflacht trichterförmige Austritts öffnung (33) hat, so daß das Gas in Form einer Schicht in die Raumzone einführbar ist. ι

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16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sterilisierungseinrichtung eine Befeuchtungseinrichtung (43 bis 45) einbezogen ist.

17· Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennz eichnet, daß die zu begrenzende Eaumzone (19) an der Seite der Blasdüse (1) geschlossen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffende Seite der zu begrenzenden Raumzone (19) durch einen an der der fiaurazone zugewandten Innenseite konkav gewölbten Schirm (20) geschlossen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (20) von einem Bereich (22) nahe der Austrittsöffnung. (6) der Blasdüse (1) ausgeht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasdüse (1) an der der zu begrenzenden Eaumzone (19) zugewandten Seite eine von der Austrittsöffnung (6) für das Gas ausgehende, konkav gewölbte Wandung (22) aufweist, an welche sich der im wesentlichen die gleiche Wölbung aufweisende Schirm (20) anschließt, so daß er mit ihr zusammen eine im wesentlichen glatt durchgehend gewölbte Fläche bildet.

21. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasdüse (1) sowie die Saugdüse (2) ein kreisbogenförmiges Profil haben, so daß der erzeugte Vorhang die Form eines Teils einer Zylinderwandung hat.

22. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche

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13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie für den Schutz eines chirurgischen Operationsfelds einen geschlossenen Raum (19) bildet, dessen obere Wandung durch den Gasvorhang gebildet ist, und bei welchem.wenigstens einige Umfangswände (20, 24, 25, 26) aus einem schmiegsamen, sich den Körperformen eines Patienten anpassenden Material geformt sind, so daß sich der seitliche Zutritt von Gasen zum Operationsfeld durch Aufrechterhaltung eines leichten Überdrucks darin verhindern läßt. -.

23· Verfahren zum Sterilisieren eines insbesondere für den Schutz einer begrenzten Eaumzone gegen Kontamination von außen bestimmten Gasstroms, ζJB. Luft, dadurch gekennzeichnet, daß man den zu sterilisierenden Gasstrom durch ein zum Zurückhalten von Mikroorganismen geeignetes intermedium hindurchleitet und daß man das Piltermedium einer sterilisierenden Tiefenbehandlung zum Vernichten der darin zurückgehaltenen Mikroorganismen unterwirft.

24. Verfahren nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß man das Filtermedium während des Durchtritts des Gasstroms durch dasselbe . einer kontinuierlichen sterilisierenden Behandlung unterwirft.

25· Verfahren nach Anspruch 23» dadurch g e k e η η zeichnet, daß man den zu sterilisierenden Gasstrom abwechselnd durch ein erstes und durch ein parallel zu diesem angeordnetes zweites Eiltermedium hindurchleitet und daß man jeweils eines der mit Mikroorganismen befrachteten ültermedien einer sterilisierenden (Diefenbehandlung unterwirft, während der Gasstrom durch das jeweils andere Filtermedium hindurchgeleitet wird.

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26. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß man das Filtermedium einer sterilisierenden Behandlung mittels elektromagnetischer Mikrowellen unterwirft. .

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß man das Filtermedium einer sterilisierenden Behandlung mittels Mikrowellen in einem Frequenzbereich von 2 000 bis 30 000 MHz, vorzugsweise mit einer Frequenz von ca. 2 4-50 MHz unterwirft.

28. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche bis 27, dadurch gekennz e ichnet, daß man den Gasstrom mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,05 bis 0,25 m/sec durch das Filtermedium hindurchleitet.

29. Vorrichtung zum Sterilisieren eines Gasstroms, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 23 bis 28, gekennzeichnet durch wenigstens ein Mikrofilter (37) und durch eine an der Zuströmseite des Mikrofilters angeordnete Sterilisiereinrichtung (35) für die Tiefensterilisation des Mikrofilters.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilisiereinrichtung eine im Inneren eines das Filtermedium (37) enthaltenden Hohlraums (38) angeordnete Elektrode (35) für die Abstrahlung von elektromagnetischen Mikrowellen aufweist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofilter (34) einen durch eine Außenwandung (36) begrenzten Innenraum aufweist, welcher durch eine darin angeordnete zylindrische Filterwand (37) in einen mit einem Einlaß für das zu behandelnde Gas strömungsverbundenen Eintrittsraum (38)

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und einen mit einem Auslaß für das durch die Filterband hindurchgetretene Gas strömlingsverbundenen Austrittsraum (39) unterteilt ist, und daß die'Elektrode (35) derart im Eintrittsraum angeordnet ist, daß in diesem ein sich im wesentlichen im Yerfolg der Generatrix der zylindrischen Wandung ausbreitendes Feld elektromagnetischer Mikrowellen entsteht.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31ι dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Abmessung des Eintrittsraums (38) in Sichtung der genannten Generatrix für die Erzeugung von stationären Mikrowellen einstellbar ist.

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