progettazione controllo della iaq nelle sale operatorie · controllo della iaq nelle sale...
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Controllo della IAQ nelle sale operatorieLa diffusione di aria sterile nelle sale operatorie rappresenta un fattore
fondamentale per garantire la necessaria qualità dell’aria. Le prestazioni effettive
di un sistema di ventilazione e filtrazione possono essere verificate mediante
prove condotte con procedure e strumenti specifici.
Il problema dell’inquinamento indoor ha as-
sunto una notevole importanza sia in termini
di impatto della qualità dell’aria sulla salute,
sia per quanto riguarda le implicazioni pro-
gettuali degli edifici. In ambito sanitario una
particolare attenzione è rivolta agli ambienti
ove la qualità dell’aria può minare la salute
degli operatori e dei pazienti: emblematico
è il caso delle sale operatorie.
I possibili rischi a cui sono esposti gli occu-
panti di una sala operatoria possono essere
distinti in tre categorie:
rischio fisico: discomfort termico del per-
sonale ospedaliero, dei pazienti e dei visi-
tatori, derivante da un livello inadeguato
dei parametri microclimatici;
rischio chimico: alterazione dei meccani-
smi metabolici derivante dalla contami-
nazione ambientale provocata da sostan-
ze tossiche, nocive o cancerogene;
rischio microbico: alterazione dei mec-
canismi d’organo, tissutali, cellulari ed
immunitari derivanti dalla contamina-
zione ambientale qualitativamente e/o
quantitativamente inadeguata di micror-
ganismi.
Risulta quindi evidente l’importanza di misu-
rare i parametri che possono rilevare il gra-
do di rischio a cui l’operatore, il paziente o
il processo possono essere costantemente
esposti. Tra i sistemi e gli impianti presenti in
un ospedale, assume grande importanza (ai
fini del controllo del microclima termoigro-
metrico e della depurazione dell’aria dagli
odori, dai vapori, dagli inquinanti gassosi,
dalle impurità solide e/o particellari) l’im-
pianto di ventilazione. Dopo numerosi an-
ni di ricerche scienziati ed esperti di settore
hanno infatti individuato le seguenti cause
responsabili del livello della qualità dell’aria
nelle sale operatorie:
efficienza di ventilazione;
filtrazione dell’aria immessa;
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gestione e manutenzione degli impianti;
comportamento del personale.
Tali cause generano un’alterazione delle
prestazioni del sistema impianto/ambien-
te che si possono identificare nei seguenti
parametri :
inquinamento da gas e vapori tossico-
nocivi;
contaminazione particellare e microbica;
discomfort termico globale.
La verifica di tali parametri può essere ef-
fettuata in continuo mediante l’impiego di
un impianto di monitoraggio ambientale,
lasciando agli operatori il solo compito di ot-
temperare, nel pieno rispetto dei protocolli
di comportamento, alla propria attività spe-
cifica. L’utilizzo e la gestione on-line dei dati
raccolti, elaborati in formato grafico e tabu-
lare, consentono agli addetti alla sicurezza
un’interpretazione sicura ed immediata delle
cause di eventuali anomalie.
Un impianto modulare
Un impianto di monitoraggio ambientale
per sale operatorie risulta composto da una
serie di moduli, ognuno dedicato ad una
specifica funzione.
Monitoraggio dei gas
Il monitoraggio in continuo dei gas anesteti-
ci (protossido di azoto, alogenati, alcoli, ani-
dride carbonica) viene realizzato mediante
un monitor multi-gas (figura 1).
La particolarità del sistema risiede nella tecni-
ca di misura della strumentazione utilizzata,
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la Spettroscopia Fotoacustica all’Infrarosso
(Photo Acustic Spettroscopy, P.A.S.), che ga-
rantisce un’elevata sensibilità consentendo
la misura di un grande numero di sostanze
anche se presenti a bassissime concentra-
zioni. Inoltre il sistema assicura un range di
misura molto elevato (circa 100.000 volte il
minimo valore rilevabile) e una totale assen-
za di materiale di consumo.
L’utilizzatore può impostare on-line la se-
quenza e la frequenza dei punti di cam-
pionamento, il calcolo dei valori Medio
TLV-TWA, Massimo TLV-Ceiling e Minimo,
la deviazione standard, l’attivazione delle
soglie di allarme, la visualizzazione dei dati
concernenti ogni punto di campionamento
tramite grafici e/o tabelle numeriche e l’ar-
chiviazione dei report.
Monitoraggio delle particelle
Il sistema di controllo del particolato aerodi-
sperso è stato ideato e progettato per evi-
tare l’accumulo di particelle fini (0,5 μ) non
visibili dall’occhio umano, ma pericolose per
la salute umana (veicoli portatori di batteri e
infezioni). La tipologia del sensore utilizzato
garantisce la massima precisione nella lettu-
ra, essendo stato concepito per l’utilizzo in
ambienti a contaminazione controllata (ca-
mere bianche). Il contatore portatile presen-
ta dimensioni ridotte ed è di facile installa-
zione. È dotato di una sonda isocinetica per
il campionamento per la misura in continuo
della concentrazione ed è collegabile in pa-
rallelo con altri sensori.
Controllo della carica batterica
Il sistema di campionamento biologico (figura
2) utilizza la tecnica di classificazione granulo-
metrica per impatto delle particelle in sospen-
sione. Esso permette una valutazione ogget-
tiva dello stato di contaminazione biologica
associato alle particelle in sospensione. All’in-
terno del dispositivo il fluido viene mantenuto
in regime laminare; in relazione al diametro
aerodinamico delle particelle e alle condizioni
fluidodinamiche è quindi possibile determina-
re in termini fisico-matematici la probabilità di
cattura della particella in esame.
Studio della ventilazione
Utilizzando la tecnica dei gas traccianti si
inietta il gas nell’ambiente e si campiona in
modo sequenziale, consentendo di valutare
il numero di ricambi/ora, il grado di efficienza
di ventilazione e l’effettivo indice di ventila-
zione in condizioni di lavoro (figura 3).
Il sistema utilizza un monitor multi-gas in ab-
binamento con un campionatore e dosatore
multipunto.
Controllo della pressione differenziale Il sistema utilizza un idoneo sensore di pres-
sione per il controllo della pressione differen-
ziale ambientale. Tale metodo risulta efficace
per eliminare o almeno ridurre il rischio di
contagio tra ambienti confinanti. In alcuni
casi particolari (pazienti affetti da tubercolosi
o che hanno subito un trapianto, l’esposizio-
ne di tessuti durante un’operazione) i germi
veicolati dall’aria possono comportare perico-
1 Monitor fotoacustico multi-gas (Airnova).
2 Il sistema di campionamento biologico utilizza la tecnica di classificazione granulometrica per impatto delle particelle in
sospensione (Airnova).
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li molto seri. Lo scopo è quello di mantenere
sempre un gradiente di pressione (positivo
o negativo) affinché l’aria fluisca dalle zone
pulite verso quelle a più alta contaminazione
per prevenire la diffusione di cariche infettive
(gradiente positivo).
Software applicativo e telegestione
Mediante il software applicativo, personaliz-
zabile dall’utilizzatore tramite file di configu-
razione user friendly, è possibile effettuare il
controllo a distanza tramite PC, effettuando
l’archivio on-line dei dati raccolti, la visualiz-
zazione istantanea dei dati in formato grafico
e tabulare, il calcolo dei valori medi, minimi
e massimi e l’impostazione e gestione degli
allarmi di superamento delle soglie media,
minima e massima.
Collegando l’unità Web Server alla centrale di
controllo ed alla rete Lonwork è possibile am-
pliare ed integrare il sistema di monitoraggio
svolgendo le seguenti funzioni:
integrare i parametri di misura, valu-
tando anche temperatura ed umidità
dell’aria.
collegare dei sensori di presenze;
interfacciare le Unità Trattamento
Aria regolandone il funzionamento o
l’eventuale percentuale di ricircolo;
collegare dei Pannelli Operatore a
Touch Screeen posizionati nei pressi
di ogni sala monitorata in modo da
visualizzarne in tempo reale le condi-
zioni ambientali;
accedere da qualsiasi PC dotato di
connessione Ethernet o Internet, per
verificare l’andamento di tutto il siste-
ma da postazione remota;
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inviare i messaggi di allarme a dispo-
stivi mobili, tramite SMS e/o E-mail;
interfacciare l’impianto di monitorag-
gio ambientale al sistema di super-
visione dell’edificio, aumentando le
prestazioni della Building Automation.
Il servizio di convalida
Unitamente al Monitoraggio in continuo, è
fondamentale eseguire con cadenza alme-
no annuale un servizio di convalida, ovvero
l’insieme di tutti i test primari da effettuare
al fine di eseguire una valutazione delle pre-
stazioni del sistema di distribuzione dell’aria
all’interno delle sale. Le misure consentono
di stabilire la capacità del sistema ambiente/
impianto di abbattere e contenere i conta-
minanti di origine interna tramite l’immissio-
ne di aria esterna opportunamente filtrata.
I fattori critici da controllare sono i seguenti:
Efficienza di ventilazione
Grado di benessere termoigrometrico
Livello di concentrazione di contaminanti
chimici (gas anestetici)
Classificazione ambientale particellare
Classificazione ambientale micro-
biologica
Contaminazione microbiologica delle su-
perfici
Verifica pressione differenziale tra am-
bienti confinanti
Leak test filtri assoluti
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Dinamica dei flussi di aria
Calcolo delle portate e del numero dei
ricambi d’aria
Le misure di ventilazione
Le prove e le misure di ventilazione vengono
realizzate utilizzando un sistema di acquisi-
zione in grado di misurare con precisione
la concentrazione di un gas dosato in am-
biente mediante un massimo di sei punti
di prelievo. Le prove di efficienza vengono
condotte utilizzando un gas tracciante non
presente in atmosfera. Tale gas (SF6) viene
opportunamente dosato in modalità con-
trollata e misurato in ambiente in punti op-
portunamente stabiliti.
Le prove a dosaggio costante con successivo
decadimento vengono realizzate seguendo
la seguente procedura:
Si predispongono dei punti di campio-
namento a diverse altezze nei quali si in-
tendono misurare il numero dei ricambi
ora dati dalla variazione del tasso di con-
centrazione del tracciante in funzione del
tempo (punto in zona critica e punto in
zona laterale o di ristagno).
Si predispone un terzo punto di campio-
namento nel canale di ripresa dell’im-
pianto di ventilazione, al fine di calcolare
i valori di età dell’aria media locale e con-
frontarli con i valori di età dell’aria media
ambiente, ottenendo il coefficiente di ef-
ficienza della ventilazione.
Si predispone il punto di dosaggio del
tracciante nel canale di mandata dell’im-
pianto di ventilazione al fine di ottenere
una perfetta miscelazione con l’aria im-
messa in ambiente.
In condizioni At Rest si avvia la fase di
campionamento e dosaggio fino a rag-
giungere le condizioni di regime del siste-
ma impianto/ambiente/tracciante; quindi
si ottengono i dati notevoli per l’elabora-
zione dello studio della ventilazione.
Al termine dalla prova, si interrompe il do-
saggio del tracciante per ottenere le curve
di decadimento nei punti sopra indicati.
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3 Sistema per lo studio della ventilazione (Airnova).
4 La verifica delle condizioni termoigrometriche viene effettuata mediante una centralina microclimatica (Airnova).
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I parametri rappresentativi sono i seguenti:
tempo stimato di abbattimento di un
fattore 100 della concentrazione di
un contaminante, valore locale estra-
polato dalle curve di decadimento, in-
dicato come T100;
numero di rinnovi ora: rapporto tra la
portata espressa in m3/h e il volume
dell’ambiente stesso; se associato ad
una misura puntuale assume il signi-
ficato locale di numero di rinnovi che
il locale avrebbe se tutti i punti dello
stesso fossero serviti allo stesso modo
del punto indagato.
La verifica del microclima
Questa tipologia di prova è atta a caratteriz-
zare le prestazioni del sistema relativamente
alle condizioni termoigrometriche e di velo-
cità dell’aria in ambiente. Le prove vengono
realizzate utilizzando un apposito sistema di
acquisizione dati (figura 4). Le grandezze lo-
cali, misurate e/o calcolate in condizioni sta-
bilizzate, sono la temperatura a bulbo secco
e di rugiada, la temperatura superficiale e
piana radiante, l’umidità relativa, la velocità
dell’aria, l’indice di turbolenza e la tempe-
ratura operativa. I punti in cui si effettua la
misura sono due: nelle immediate vicinanze
del tavolo operatorio e sotto flusso e nella
zona laterale e fuori dal flusso.
La misura dei contaminanti chimici
Questa prova ha lo scopo di verificare il gra-
do di esposizione professionale a contami-
nanti chimici quali i gas anestetici dispersi in
■
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ambiente. Le concentrazioni locali che ven-
gono misurate sono quelle relative a protos-
sido d’azoto, componente alogenata, alcoli
e anidride carbonica.
I punti in cui si effettua la misura sono l’area
critica nelle immediate vicinanze del respira-
tore polmonare ad un’altezza di 1,5 m dal
pavimento ed un punto remoto opposto al-
l’area critica a 30 cm dal pavimento.
I parametri rappresentativi per tale valutazio-
ne sono gli indici TLV-TWA per ogni singolo
contaminante, calcolati per tutta la durata
degli interventi operatori in narcosi generale.
La classificazione ambientale
particellare
La verifica di classe, svolta preliminarmente
all’inizio delle attività (classificazione) e, suc-
cessivamente, secondo scadenze temporali
prestabilite (verifiche periodiche) e/o a se-
guito di importanti eventi (riqualifica), ten-
de sostanzialmente a dimostrare che la sala
operatoria opera in conformità ai requisiti
dell’utente inizialmente specificati, ovvero
che l’ambiente in oggetto abbia un conte-
nuto particellare, per dimensione di particel-
le su metro cubo, minore o uguale a quello
richiesto dalla classe di appartenenza.
Tramite un contatore di particelle è possibi-
le verificare la classe di pulizia dell’ambien-
te, campionando per almeno tre volte (ri-
petitività del dato) in almeno sei punti ad
un’altezza di almeno 100 cm dal pavimento
nell’area critica sotto il sistema di diffusione
dell’aria. I valori campionati vengono scelti
a 0,5 e 5 micron, mediando i risultati otte-
5 Il Leak Test consiste nella verifica dell’efficienza dei filtri HEPA e della tenuta dei plafoni filtranti (Airnova).
La normativa di riferimentoLe normative di riferimento per il
servizio di controllo della IAQ nelle sale
operatorie sono le seguenti:
ASHRAE STANDARD 129-
1977, Measuring Air Change
Effectiveness
ASHRAE STANDARD 111-1988,
Practices for measurement, testing,
adjusting and balancing of building
heating, ventilation, air-conditio-
ning and refrigeration systems
ASHRAE STANDARD 55P, Thermal
environmental conditions for hu-
man occupancy
ISO STANDARD 7726-1998,
Ergonomics of the thermal environ-
ment – instruments for measuring
physical quantities
ISO STANDARD 7730-1994,
Moderate thermal environments
– determination of the PMV and
PPD indices and specification of the
conditions for thermal comfort
ISPESL 1999, Linee guida per la de-
finizione degli standard di sicurez-
za e di igiene ambientale dei reparti
operatori
D. Lgs. 2 febbraio 2002, n. 25
Attuazione della direttiva 98/24/CE
sulla protezione della salute e della
sicurezza dei lavoratori contro i
rischi derivanti da agenti chimici
durante il lavoro.
EN ISO 14644-1 – 1999,
Classification of air cleanliness
EN ISO 14644-2 – 2000,
Specifications for testing and moni-
toring to prove continued compliance
with ISO 14644-1
Annex 1 - EC Guide To Good
Manufacturing Practice - 2003
EN ISO 14698-1 – 2003,
Biocontamination control – General
principles and methods
EN ISO 14698-2 – 2003,
Biocontamination control
– Evaluation and interpretation of
biocontamination data
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nuti nelle tre prove nei 5 punti di misura.
Successivamente si procede al test di recu-
pero delle condizioni ambientali (Recovery
Time) per verificare se l’ambiente è in grado
di rientrare nella specifica classe di pulizia in
un tempo finito, dopo essere stato breve-
mente esposto ad una sorgente di particelle
nella forma di aerosol o di un fumo.
La classificazione ambientale microbio-
logica
Il controllo microbiologico, in accordo con
le normative europee, prevede la scelta dei
punti in base alla radice quadrata dell’area
dell’ambiente in oggetto e del volume di
aria campionata in ciascun punto, pari a
1.000 l. Per questo tipo di indagine viene
utilizzato un campionatore di tipo attivo con
utilizzo di piastre TSA.
I punti in cui si effettua la misura sono i se-
guenti:
uscita dei filtri assoluti;
griglie di ripresa dell’impianto di ventila-
zione;
■
■
testa del paziente;
piedi del paziente.
Successivamente si procede alla verifica
di contaminazione microbiologica delle
superfici, mediante il metodo “Contact
Plates” per le superfici delle pareti e dei
pavimenti.
La posizione dei punti da campionare viene
decisa in base alle caratteristiche strutturali,
alle finiture dei locali (prossimità griglie ri-
presa aria, maniglie porte, ecc.) e ai flussi del
personale e dei materiali.
La verifica della pressione differenziale
Il rilevamento delle pressioni differenziali tra
ambienti confinanti mediante un sensore di
pressione permette di verificare che gli im-
pianti di ventilazione dedicati ai locali del-
l’area oggetto della qualifica mantengano
appropriate pressioni differenziali in condi-
zioni statiche.
Il Leak Test dei filtri assoluti
Grazie all’utilizzo di un fotometro è pos-
sibile verificare l’integrità e l’efficienza
dei filtri HEPA e della tenuta dei plafoni
filtranti (figura 5).
Prima dell’esecuzione del test si misura la
perdita di carico del filtro da testare, mi-
surando la pressione differenziale a monte
ed a valle del filtro, quindi si passa la sonda
di prelievo del fotometro lungo il perime-
tro di tenuta con velocità inferiore a 5 m/s
e successivamente lungo la superficie del
■
■
filtro, muovendo la sonda ad una veloci-
tà non superiore a 5 m/s a circa 1 cm dal
filtro. Il risultato di tale prova deve dimo-
strare un’efficienza di trattenimento di par-
ticelle maggiore del 99,99% per tutti i filtri
in oggetto.
La dinamica dei flussi di aria
Utilizzando un generatore di fumi ed una
videocamera è possibile monitorare l’anda-
mento dei flussi in prossimità dei dispositivi
di mandata dell’impianto di ventilazione,
della zona critica circostante il letto ope-
ratorio, delle porte di comunicazione con
l’ambiente circostante, in modo da poter
verificare visivamente la corretta direzio-
nalità dei flussi e delle pressioni ambientali
(figura 6).
Il calcolo delle portate
Questo test è eseguito per determinare l’en-
tità e l’uniformità dei volumi d’aria forniti al
locale da ciascun filtro HEPA. Nel caso d’uti-
lizzo di un anemometro a ventolina si calco-
la il numero di punti di misura in funzione
delle dimensioni del filtro come indicato nel-
la tabella 2.
Successivamente si misurano i valori di velo-
cità dell’aria in uscita dai filtri, a circa 15 cm
di distanza dal setto filtrante e si calcola la
portata per ogni filtro espressa in m3/h.
La relazione finale
La relazione finale del servizio di convalida
include tutti i dati raccolti durante le verifi-
che ed ogni altro documento di importan-
za rilevante ai fini di una completa caratte-
rizzazione del sistema in esame, nonché i
certificati di taratura validati di ogni singola
apparecchiatura utilizzata.
A corredo viene inoltre rilasciata una descri-
zione grafica dell’ambiente oggetto delle
verifiche e del posizionamento di tutti i punti
di misura esaminati per ogni singolo test.
Si ringrazia la società Airnova per la collabora-
zione fornita nella stesura dell’articolo.
Tab. 2 - Numeri di punti di misura della portata dell’aria in funzione della dimensione del filtro HEPA.
Dimensioni filtro HEPA Numero di punti di misura
300 x 300 mm 2 punti
300 x 600 mm 2 punti
600 x 600 mm 4 punti
600 x 900 mm 6 punti
600 x 1.200 mm 8 punti
6 La validazione prevede la verifica della dinamica dei flussi d’aria all’interno della sala operatoria.
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