Controllo della IAQ nelle sale operatorie

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1 R T S Progettazione Controllo della IAQ nelle sale operatorie La 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. Vittorio Re Il problema dell inquinamento indoor ha assunto una notevole importanza sia in termini di impatto della qualità dell aria sulla salute, sia per quanto riguarda le implicazioni progettuali 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 occupanti di una sala operatoria possono essere distinti in tre categorie: rischio fisico: discomfort termico del personale ospedaliero, dei pazienti e dei visitatori, derivante da un livello inadeguato dei parametri microclimatici; rischio chimico: alterazione dei meccanismi metabolici derivante dalla contaminazione ambientale provocata da sostanze tossiche, nocive o cancerogene; rischio microbico: alterazione dei meccanismi d organo, tissutali, cellulari ed immunitari derivanti dalla contaminazione ambientale qualitativamente e/o quantitativamente inadeguata di microrganismi. Risulta quindi evidente l importanza di misurare i parametri che possono rilevare il grado 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 termoigrometrico e della depurazione dell aria dagli odori, dai vapori, dagli inquinanti gassosi, dalle impurità solide e/o particellari) l impianto di ventilazione. Dopo numerosi anni 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; 120

2 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). gestione e manutenzione degli impianti; comportamento del personale. Tali cause generano un alterazione delle prestazioni del sistema impianto/ambiente che si possono identificare nei seguenti parametri : inquinamento da gas e vapori tossiconocivi; contaminazione particellare e microbica; discomfort termico globale. La verifica di tali parametri può essere effettuata in continuo mediante l impiego di un impianto di monitoraggio ambientale, lasciando agli operatori il solo compito di ottemperare, nel pieno rispetto dei protocolli di comportamento, alla propria attività specifica. L utilizzo e la gestione on-line dei dati raccolti, elaborati in formato grafico e tabulare, 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 anestetici (protossido di azoto, alogenati, alcoli, anidride carbonica) viene realizzato mediante un monitor multi-gas (figura 1). La particolarità del sistema risiede nella tecnica di misura della strumentazione utilizzata, la Spettroscopia Fotoacustica all Infrarosso (Photo Acustic Spettroscopy, P.A.S.), che garantisce un elevata sensibilità consentendo la misura di un grande numero di sostanze anche se presenti a bassissime concentrazioni. Inoltre il sistema assicura un range di misura molto elevato (circa volte il minimo valore rilevabile) e una totale assenza di materiale di consumo. L utilizzatore può impostare on-line la sequenza e la frequenza dei punti di campionamento, 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 archiviazione dei report. Monitoraggio delle particelle Il sistema di controllo del particolato aerodisperso è stato ideato e progettato per evitare 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 lettura, essendo stato concepito per l utilizzo in ambienti a contaminazione controllata (camere bianche). Il contatore portatile presenta dimensioni ridotte ed è di facile installazione. È dotato di una sonda isocinetica per il campionamento per la misura in continuo della concentrazione ed è collegabile in parallelo con altri sensori. Controllo della carica batterica Il sistema di campionamento biologico (figura 2) utilizza la tecnica di classificazione granulometrica per impatto delle particelle in sospensione. Esso permette una valutazione oggettiva dello stato di contaminazione biologica associato alle particelle in sospensione. All interno del dispositivo il fluido viene mantenuto in regime laminare; in relazione al diametro aerodinamico delle particelle e alle condizioni fluidodinamiche è quindi possibile determinare 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 ventilazione in condizioni di lavoro (figura 3). Il sistema utilizza un monitor multi-gas in abbinamento con un campionatore e dosatore multipunto. Controllo della pressione differenziale Il sistema utilizza un idoneo sensore di pressione per il controllo della pressione differenziale 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 esposizione di tessuti durante un operazione) i germi veicolati dall aria possono comportare perico- 121

3 3 Sistema per lo studio della ventilazione (Airnova). Dinamica dei flussi di aria Calcolo delle portate e del numero dei ricambi d aria 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, personalizzabile dall utilizzatore tramite file di configurazione user friendly, è possibile effettuare il controllo a distanza tramite PC, effettuando l archivio on-line dei dati raccolti, la visualizzazione 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 ampliare ed integrare il sistema di monitoraggio svolgendo le seguenti funzioni: integrare i parametri di misura, valutando 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 condizioni ambientali; accedere da qualsiasi PC dotato di connessione Ethernet o Internet, per verificare l andamento di tutto il sistema da postazione remota; inviare i messaggi di allarme a dispostivi mobili, tramite SMS e/o ; interfacciare l impianto di monitoraggio ambientale al sistema di supervisione dell edificio, aumentando le prestazioni della Building Automation. Il servizio di convalida Unitamente al Monitoraggio in continuo, è fondamentale eseguire con cadenza almeno annuale un servizio di convalida, ovvero l insieme di tutti i test primari da effettuare al fine di eseguire una valutazione delle prestazioni 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 contaminanti di origine interna tramite l immissione 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 microbiologica Contaminazione microbiologica delle superfici Verifica pressione differenziale tra ambienti confinanti Leak test filtri assoluti Le misure di ventilazione Le prove e le misure di ventilazione vengono realizzate utilizzando un sistema di acquisizione in grado di misurare con precisione la concentrazione di un gas dosato in ambiente mediante un massimo di sei punti di prelievo. Le prove di efficienza vengono condotte utilizzando un gas tracciante non presente in atmosfera. Tale gas (SF 6 ) viene opportunamente dosato in modalità controllata e misurato in ambiente in punti opportunamente stabiliti. Le prove a dosaggio costante con successivo decadimento vengono realizzate seguendo la seguente procedura: Si predispongono dei punti di campionamento a diverse altezze nei quali si intendono misurare il numero dei ricambi ora dati dalla variazione del tasso di concentrazione del tracciante in funzione del tempo (punto in zona critica e punto in zona laterale o di ristagno). Si predispone un terzo punto di campionamento nel canale di ripresa dell impianto di ventilazione, al fine di calcolare i valori di età dell aria media locale e confrontarli con i valori di età dell aria media ambiente, ottenendo il coefficiente di efficienza della ventilazione. Si predispone il punto di dosaggio del tracciante nel canale di mandata dell impianto di ventilazione al fine di ottenere una perfetta miscelazione con l aria immessa in ambiente. In condizioni At Rest si avvia la fase di campionamento e dosaggio fino a raggiungere le condizioni di regime del sistema impianto/ambiente/tracciante; quindi si ottengono i dati notevoli per l elaborazione dello studio della ventilazione. Al termine dalla prova, si interrompe il dosaggio del tracciante per ottenere le curve di decadimento nei punti sopra indicati La verifica delle condizioni termoigrometriche viene effettuata mediante una centralina microclimatica (Airnova).

4 5 Il Leak Test consiste nella verifica dell efficienza dei filtri HEPA e della tenuta dei plafoni filtranti (Airnova). I parametri rappresentativi sono i seguenti: tempo stimato di abbattimento di un fattore 100 della concentrazione di un contaminante, valore locale estrapolato dalle curve di decadimento, indicato come T 100 ; numero di rinnovi ora: rapporto tra la portata espressa in m 3 /h e il volume dell ambiente stesso; se associato ad una misura puntuale assume il significato 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 caratterizzare le prestazioni del sistema relativamente alle condizioni termoigrometriche e di velocità dell aria in ambiente. Le prove vengono realizzate utilizzando un apposito sistema di acquisizione dati (figura 4). Le grandezze locali, misurate e/o calcolate in condizioni stabilizzate, 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 temperatura 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 grado di esposizione professionale a contaminanti chimici quali i gas anestetici dispersi in ambiente. Le concentrazioni locali che vengono misurate sono quelle relative a protossido d azoto, componente alogenata, alcoli e anidride carbonica. I punti in cui si effettua la misura sono l area critica nelle immediate vicinanze del respiratore polmonare ad un altezza di 1,5 m dal pavimento ed un punto remoto opposto all area critica a 30 cm dal pavimento. I parametri rappresentativi per tale valutazione 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, successivamente, secondo scadenze temporali prestabilite (verifiche periodiche) e/o a seguito di importanti eventi (riqualifica), tende sostanzialmente a dimostrare che la sala operatoria opera in conformità ai requisiti dell utente inizialmente specificati, ovvero che l ambiente in oggetto abbia un contenuto particellare, per dimensione di particelle su metro cubo, minore o uguale a quello richiesto dalla classe di appartenenza. Tramite un contatore di particelle è possibile verificare la classe di pulizia dell ambiente, campionando per almeno tre volte (ripetitività 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- La normativa di riferimento Le normative di riferimento per il servizio di controllo della IAQ nelle sale operatorie sono le seguenti: ASHRAE STANDARD , Measuring Air Change Effectiveness ASHRAE STANDARD , Practices for measurement, testing, adjusting and balancing of building heating, ventilation, air-conditioning and refrigeration systems ASHRAE STANDARD 55P, Thermal environmental conditions for human occupancy ISO STANDARD , Ergonomics of the thermal environment instruments for measuring physical quantities ISO STANDARD , Moderate thermal environments determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort ISPESL 1999, Linee guida per la definizione degli standard di sicurezza 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 , Classification of air cleanliness EN ISO , Specifications for testing and monitoring to prove continued compliance with ISO Annex 1 - EC Guide To Good Manufacturing Practice EN ISO , Biocontamination control General principles and methods EN ISO , Biocontamination control Evaluation and interpretation of biocontamination data 124

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7 nuti nelle tre prove nei 5 punti di misura. Successivamente si procede al test di recupero 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 brevemente esposto ad una sorgente di particelle nella forma di aerosol o di un fumo. La classificazione ambientale microbiologica 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 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 seguenti: uscita dei filtri assoluti; griglie di ripresa dell impianto di ventilazione; 6 La validazione prevede la verifica della dinamica dei flussi d aria all interno della sala operatoria. 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 ripresa 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 impianti di ventilazione dedicati ai locali dell area oggetto della qualifica mantengano appropriate pressioni differenziali in condizioni statiche. Il Leak Test dei filtri assoluti Grazie all utilizzo di un fotometro è possibile 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, misurando la pressione differenziale a monte ed a valle del filtro, quindi si passa la sonda di prelievo del fotometro lungo il perimetro di tenuta con velocità inferiore a 5 m/s e successivamente lungo la superficie del 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 mm 8 punti filtro, muovendo la sonda ad una velocità non superiore a 5 m/s a circa 1 cm dal filtro. Il risultato di tale prova deve dimostrare un efficienza di trattenimento di particelle 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 andamento dei flussi in prossimità dei dispositivi di mandata dell impianto di ventilazione, della zona critica circostante il letto operatorio, delle porte di comunicazione con l ambiente circostante, in modo da poter verificare visivamente la corretta direzionalità dei flussi e delle pressioni ambientali (figura 6). Il calcolo delle portate Questo test è eseguito per determinare l entità e l uniformità dei volumi d aria forniti al locale da ciascun filtro HEPA. Nel caso d utilizzo di un anemometro a ventolina si calcola il numero di punti di misura in funzione delle dimensioni del filtro come indicato nella tabella 2. Successivamente si misurano i valori di velocità 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 m 3 /h. La relazione finale La relazione finale del servizio di convalida include tutti i dati raccolti durante le verifiche ed ogni altro documento di importanza rilevante ai fini di una completa caratterizzazione del sistema in esame, nonché i certificati di taratura validati di ogni singola apparecchiatura utilizzata. A corredo viene inoltre rilasciata una descrizione 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 collaborazione fornita nella stesura dell articolo. 126