مروری بر سیستم‌های ضدعفونی‌کننده (تصفیه) هوا
رحیم مختاری خجسته-کارشناس ارشد انگل‌شناسی پزشکی
با پیشرفت تکنولوژی و نیازهای گسترده و پیچیده انسانی، هوای پاک و حتی استریل جهت انجام فرایندهای صنعتی و درمانی یک شاخص مهم محسوب می‌گردد، به گونه‌ای که امروزه به‌عنوان یکی از ملزومات اساسی در تولید محصولات در کارخانه‌های داروسازی، صنایع غذایی، الکترونیک و در بخش‌های بهداشتی و درمانی تحت عنوان اتاق‌های ایزوله تنفسی یا فشار منفی جهت بیماران مبتلا به بیماری‌های تنفسی قابل‌انتقال به دیگران و ایزوله فشار مثبت یا محیطی جهت بیماران ایمنوساپرسیو یا بیماران مزمن مثل نارسایی قلبی می‌باشد.
روش‌هایی که جهت ضدعفونی یا تصفیه هوا به کار می‌روند شامل فیلتراسیون، پرتوهای میکروب‌کش، اکسیداسیون فتوکالیستی، یون‌ساز و ازن ژنراتور و پلاسمای سرد می‌باشند.
1: فیلتراسیون:
هواساز (Air Handling Unit) (به‌طور اختصاری AHU) دستگاهی برای تأمین هوای مطبوع و سالم با دستیابی به دما و رطوبت مناسب است. هواساز یکی از اصلی‌ترین دستگاه‌های تهویه مطبوع است که در مسیر چیلر و بویلر با کانال هوا قرار می‌گیرد. هواسازها در صنایع مختلف نیز برای تولید هوای موردنیاز با درجه و رطوبت موردنظر به کار برده می‌شوند.
1- اجزا
یک هواساز از اجزا و قسمت‌های زیر تشکیل شده‌است:
1-1 فن یا هواکش:
فن یا هواکش، به‌عنوان یکی از اجزای مهم هواساز جهت جابجایی و جریان هوا در سیستم به کار می‌رود. بسته به نوع هواساز، امکان تعبیه فن و هواکش‌های مختلفی از جمله محوری، سانتریفوژ، فولی و… وجود دارد.
2-1- فیلتر:
در دستگاه‌های هواساز از چندین لایه فیلتر استفاده می‌شود که عملکرد آنها به صورت زیر است:
برای تصفیه ذرات درشت‌تر از فیلترهای فلزی که قابلیت شستشو دارند استفاده می‌شود. در مراحل بعدی از فیلترهای هپا و اولپا که از جنس بوروسیلیکات و به ترتیب دارای قدرت جذب ذرات تا 0.3 میکرون و 0/12 میکرون هستند، استفاده می‌شود.
معمولاً به‌منظور تمیز نگه داشتن تمام اجزای پایین‌دست، فیلترها به‌عنوان اولین مرحله در هواساز نصب می‌گردند. با توجه به درجه تصفیه موردنیاز، فیلترها در دو یا چند ردیف پشت سر هم قرار می‌گیرند به‌طوری که فیلتر درشت صفحه‌ای جلوی فیلتر ریز کیسه‌ای قرار گیرد. ازآنجایی‌که نگه‌داری و تعویض فیلتر صفحه‌ای ارزان‌تر است، از فیلترهای گرانترِ کیسه‌ای محافظت می‌کند.
3-1- کویل‌های گرمایش و سرمایش:
بسته به نوع کاربرد و موقعیت جغرافیایی، ممکن است هواساز به‌منظور تغییر دما و رطوبت هوا نیاز به تأمین حرارت، سرما یا هر دو داشته باشد. این فرایند توسط کویل‌های مبدل گرمایی که در مسیر جریان هوا قرار گرفته‌اند، انجام می‌شود.
4-1- رطوبت‌زن:
غالباً رطوبت‌زنی در آب و هوای سرد که گرمایش پیوسته هوا موجب خشکی بیش از اندازه هوا می‌شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرایند رطوبت‌زنی به‌و‌سیله پاشیدن آب از افشانک‌ها یا شبکه بخار و عمل رطوبت‌گیری توسط کویل سرد انجام می‌شود.
5-1- تجهیزات کنترلی:
تجهیزات کنترلی برای تنظیم هر ویژگی هواساز؛ مانند دبی عبوری هوا، دمای هوای تأمین‌شده، کیفیت هوا و میزان رطوبت، ضروری است.
عملکرد این سیستم در بهترین حالت و با پایش‌های مداوم ۹۹/۹۹ درصد می‌باشد ولی در صورت عدم رسیدگی مناسب به دلیل جنس فیلترها، امکان رشد میکروارگانیسم‌ها در صورت فراهم شدن دما و رطوبت لازم هست که شامل دمای بین 22 تا 45 درجه سانتی‌گراد و رطوبت بالای 14 درصد است و هنگام تعویض فیلتر و یا تغییر سرعت هوا، آلودگی محیط با مقادیر زیادی از میکروارگانیسم‌ها ایجاد می‌شود.
2: دستگاه‌های تصفیه هوای دارای لامپ فرابنفش:
دستگاه‌های تصفیه هوا مجهز به لامپ‌های فرابنفش از سال 1937 مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اشعه فرابنفش دارای طول‌موج کوتاه و انرژی زیادی بوده و برای چشم انسان نامــــرئی است و در طــــیــــف الکترومغناطیسی، بین اشعه ایکس و نور مرئی قرار دارد. وجود این اشعه در نور خورشید باعث آفتاب‌سوختگی پوست بدن می‌شود. این اشعه طول‌موجی بین 100 و 400 نانومتر دارد. اشعه ماوراء بنفش نور خورشید به ۳ دسته UVA، UVB و UVC با طول‌موج‌های مختلف تقسیم‌بندی می‌شود:
|
نام |
علامت اختصاری | طول‌موج به نانومتر | مقدار انرژی به فوتون | توضیح |
|
پرتو فرابنفش A |
UVA |
315 – 400 nm |
3.10 – 3.94 eV |
موج بلند یا نور سیاه که توسط لایه ازن جذب نمی‌شود |
|
پرتو فرابنفش B |
UVB |
280 – 315 nm |
3.94 – 4.43 eV |
موج متوسط که بیشتر آن توسط لایه ازن جذب می‌شود |
| پرتو فرابنفش C | UVC |
100 – 280 nm |
4.43 – 12.4 eV |
موج کوتاه که کاملاً توسط لایه ازن و جو زمین جذب می‌شود |
بیشتر لامپ‌های ماوراء بنفش جهت اهداف میکروب‌کشی طول‌موج 253/7 نانومتر را ساطع می‌کنند و این لامپ‌ها بعد از فیلتر و قبل از کویل خنک‌کننده قرار می‌گیرند. مکانیسم لامپ‌های ماوراء بنفش در میکروب‌کشی با ایجاد دایمر تیمین می‌باشد که تمامی فعالیت‌های میکروارگانیسم را مختل و منجر به مرگ آن می‌شود. در مورد استفاده از اشعه ماورا بنفش در کاهش میکروارگانیسم‌های هوابرد، در کتاب راهنمای سیستم تهویه در بیمارستان، وزارت بهداشت ایران به‌صراحت اعلام می‌دارد که تنها به میزان 25 تا 30 درصد می‌تواند مؤثر باشد و بر اسپورها تقریباً بی‌اثر است.
معایب لامپ‌های اشعه UV
- قدرت نفوذ ضعیف، به‌طوری‌که تنها قادر به نفوذ از هوای بدون غبار و آب صاف می‌باشد.
- قادر به نفوذ از شیشه معمولی، پلاستیک، محلول‌های کدر و لایه نازک چربی یا گردوغبار نیست.
- تابش مستقیم اشعه UV به چشم باعث آسیب آن شده و در پوست ایجاد سرطان می‌کند.
- تنها میکروارگانیسم‌هایی که بر سطح اجسام قرار گرفته‌اند به آن حساس می‌باشند.
- لامپ اشعه UV تنها در تاریکی مطلق اثر ضدعفونی‌کننده داشته و نور مرئی اثر آن را به میزان زیادی کاهش می‌دهد.
- لامپ اشعه UV تنها قسمتی از اتاق را که به آن تابیده ضدعفونی می‌کند و برای ضدعفونی اتاق باید آن را در مناطق مختلف اتاق قرار دهید.
به‌طور عمده مواردی که در ناکارآمدی اشعه UV مؤثرند شامل دز ناکافی اشعه، کثیف بودن لامپ و رطوبت محیط می‌باشند.
3: اکسیداسیون فتوکالیستی:
در این روش از لامپ ماوراء بنفش به همراه کاتالیزور عمدتاً اکسید تیتانیوم جهت حذف تنها آلاینده‌های گازی استفاده می‌شود و در مورد میکروارگانیسم‌ها کاربرد چندانی ندارد و وزارت بهداشت نیز آن را توصیه نمی‌نماید.
4: دستگاه تصفیه هوای یون‌ساز:
تابش یوننده، تابشی است که به‌اندازه‌ی کافی انرژی دارد تا الکترون‌ها را از اتم و یا مولکول جدا کند (تبدیل به یون کند). تابش یوننده در اثر واکنش هسته‌ای- اعم از طبیعی یا مصنوعی- با دمای بسیار بالا (مثلاً در هاله خورشید یا در حالت پلاسما) از طریق تولید ذره‌های پرانرژی در شتاب‌دهنده ذره‌ای یا از طریق فرایندهای طبیعی مانند رعدوبرق یا انفجار ابرنواختر پدید می‌آید.
وقتی تابش یوننده رخ‌می‌دهد می‌تواند ذرات زیراتمی (عموماً الکترون، پروتون، نوترون و گاهی تمام هسته) را از اتم آزاد کند. چنین رویدادی، پیوستگی شیمیایی را می‌گردد و یون ایجاد می‌کند.
تابش یوننده را می‌توان به دو گروه مستقیم و غیر‌مستقیم تقسیم کرد. تابش‌های یوننده برای سلامت انسان نیز خطرناک هستند و خطر آسیب به DNA و بافت‌های بدن انسان را به همراه دارند.
بسیاری از دستگاه‌های تصفیه هوای موجود در بازار دارای امکان یون‌سازی هستند. در واقع برخی از بهترین دستگاه‌های تصفیه هوای موجود در بازار برای افزایش قدرت خود به‌منظور پاک‌سازی هوا، از این فناوری استفاده می‌کنند.
اکسیژن یک عنصر طبیعی است و تمایل به تبادل بار الکتریکی با سایر عناصر دارد. یک دستگاه یون‌ساز با استفاده از بار الکترومغناطیسی، الکترون‌ها را از اتم اکسیژن گرفته یا به آن الکترون می‌دهد و به این ترتیب اکسیژن بار منفی و مثبت یافته و سپس از دستگاه یون‌ساز خارج می‌شود.
در لایه‌های بالایی جو زمین، تعداد زیادی از این ذرات باردار (ازن) وجود دارد. همچنین در هوایی که تنفس می‌کنیم، مولکول‌های اکسیژن با برخی عناصر دیگر ترکیب می‌شوند. وقتی اکسیژن وارد دستگاه تصفیه هوای دارای یون‌ساز می‌شود، از ذراتی که قبلاً به آن متصل بوده جدا شده و پس از خروج به دنبال پیوند با ذرات دیگر خواهد بود. در واقع، دستگاه یون‌ساز یک بار الکتریکی الکترومغناطیسی به اکسیژن می‌دهد تا بتواند راحت‌تر به ذرات دیگر متصل شود.
مشکل اصلی در استفاده از دستگاه تصفیه هوای یون‌ساز این است که انسان معمولاً هوای یونیزه شده را تنفس نمی‌کند. پژوهش‌های علمی متعدد نشان داده‌اند که ذراتی که به صورت الکترومغناطیسی باردار شده‌اند می‌توانند به ریه، کبد و کلیه آسیب بزنند. افزون بر این، اگر مولکول اکسیژن با دو مولکول دیگر اکسیژن پیوند برقرار کند، تبدیل به گاز ازن می‌شود. گاز ازن سبب تحریک مجاری تنفسی شده و می‌تواند به تشدید مشکلات تنفسی بیانجامد.
5: ازن ژنراتور:
در این روش توسط لامپ ماوراء بنفش یا تخلیه الکتریکی ازن تولید می‌شود. ازآنجایی‌که ازن یک اکسیدکننده قوی است و می‌تواند با لیپیدهای سطح سلول واکنش بدهد، استفاده از آن محدودیت‌های خاص خود را دارد.
وزارت بهداشت ایران: در کتاب راهنمای سیستم تهویه در بیمارستان، استفاده از ازن را به دلیل ابتلا به ناراحتی ریه و ایجاد بیماری‌های مزمن تنفسی رد نموده است.
ASHRAE: سازمان مهندسی گرما، سرما و تهویه مطبوع آمریکا در کتاب استاندارد اشری نیز بر آسیب‌زا بودن ازن تأکید نموده و حداکثر مقدار ایمن آن را به میزان کمتر از 10 قسمت در میلیارد می‌داند و پیشنهاد چشم‌پوشی از این سیستم را در بیمارستان‌ها دارد.
WHO: سازمان بهداشت جهانی در گایدلاین خود عنوان می‌نماید که در معرض بودن 2/0 میکروگرم بر مترمکعب یا کمتر ازن به مدت 1 تا 8 ساعت اثر قابل‌ملاحظه‌ای در کاهش عملکرد ریه و التهاب ر‌اه‌های هوایی دارد.
در ضمن یادآور می‌شود ازآنجایی‌که مدت زمان تجزیه ازن در کسری از ثانیه می‌باشد، جهت کارایی دستگاه‌های مذکور ما باید بمباران ازن را در محیط داشته باشیم تا کارایی لازم را داشته باشد و از طرفی این امر با سلامت بیمار و پرسنل طبق رفرنس‌های بالا در تضاد می‌باشد و با توجه به اینکه ازون در زمان کوتاهی تجزیه می‌شود می‌تواند میزان اکسیژن محیط را به میزان قابل‌توجهی افزایش داده و زمینه رشد میکروارگانیسم‌ها را فراهم آورد.
6: پلاسمای سرد:
فن‌آوری نوین در جهت حذف میکروارگانیسم‌های محیط می‌باشد که روشی اقتصادی و دوستدار محیط‌زیست می‌باشد.
پلاسما شکل چهارم یک ماده پس از اشکال جامد، مایع و گاز می‌باشد. پلاسما با ایجاد اختلاف ولتاژ بین دو الکترود تولید می‌گردد.
این تکنولوژی ابتدا در سال 1995 میلادی در سفینه فضایی MIR به کار گرفته شد و از سال 2002 این فناوری در تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار گرفت و در سال 2004 اولین نسل دستگاه پرتابل به بازار عرضه و توسط FDA مورد تأیید واقع گردید.
پلاسما یک روش استریلزاسیون غیرحرارتی است. هنگامی‌که میکروارگانیسم وارد فضای پلاسمای سرد می‌شود ابتدا تحت اثر میدان الکتریکی، بار الکتریکی سطحی خود را از دست داده و سپس بار الکتریکی درون سلول قطبی می‌شود و درنهایت گاز مورد استفاده در پلاسما (اکسیژن) در معرض اختلاف ولتاژ بالا قرار گرفته، الکترون‌ها از اتم‌ها جدا و با ایجاد رادیکال‌های آزاد اکسیژن Reactive oxygen species (ROS) شامل (–O,OH,O3,H2O2,O) همانند Natural killer cell در سیستم ایمنی بدن این متابولیت‌ها را تولید می‌نماید، سپس اثر آنتی‌میکروبیال خود را از طریق اکسیداسیون دیواره سلولی و محتویات داخل سلولی شامل لیپید، پروتئین، آنزیم‌ها و DNA ایجاد می‌کنند که در نتیجه آن پیوند بین مولکول‌های کربن تخریب شده و موجب حذف سلول میکروبی می‌گردد.
از مزایای این روش می‌توان به مواردی چون دوستدار محیط‌زیست، غیرحرارتی و روشی سریع و انجام فرایند در فشار و دمای محیط اشاره نمود.
رفرنس‌ها:
1-ASHRAE handbook: heating, ventilating, and air-conditioning systems and equipment (Inch-Pound ed.). Atlanta, Ga. : ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. 2008
2- راهنمای هوای فشرده. ترجمه میثم چشمارو. گروه صنعتی اطلس کاسپین، ۱۳۹۰
3- راهنمای سیستم تهویه در بیمارستان، دکتر عباس شاهسون، تابستان 1393
4-http://dictionary.obspm.fr/?formSearchTextfield=ionizing&formSubmit=Search&showAll
- MEDICAL IMAGING PHYSICS. Fourth Edition. William R. Hendee, Wiley Publishers. pp.46
6-http://www.havajoo.com/facts&http://www.toptenreviews.com/health/articles/ionizers-and-
uv-lights-potentially-dangerous-tech-in-your-air-purifier//&
7- WHO Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide, Global update 2005
اصول سترونسازی (Sterilization)، ضدعفونی (Disinfection)و گندزدایی (Antisepsis) در مراکز پزشکی (6)
تشخیص سریع عوامل میکروبی با بیوسنسورها
اصول سترونسازی (Sterilization)، ضدعفونی (Disinfection) و گندزدایی (Antisepsis) در مراکز پزشکی (7)
برای دانلود فایل pdf بر روی لینک زیر کلیک کنید
ورود / ثبت نام