Was haben OP-Räume mit der Marslandung gemeinsam?

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5,00 out of 5)
Loading...
Teaser OP Mars

Wie kann sichergestellt werden, dass kein Staub und keine Bakterien dort landen, wo sie Schaden anrichten?

Auf den ersten Blick haben ein moderner Operationsraum und die Raumfahrt nichts gemeinsam. In ersterem halten wir uns nur ungern auf, bei letzterem sind die Ticketpreise noch unerschwinglich.

Auf den zweiten Blick gibt es aber eine wichtige Gemeinsamkeit.

Bei der Montage von Satelliten muss unbedingt vermieden werden, dass Partikel an empfindliche Optiken und Sensoren kommen, denn im Weltraum sind die Reinigungsmöglichkeiten sehr eingeschränkt. Bei extraterrestrischen Landemissionen auf dem Mars, wie z.B. Perseverance oder ExoMars, sind auch extreme Anforderungen an die Viren- und Bakterienreinheit einzuhalten. So darf sich umgerechnet im „Herzstück“ auf 0,1 m² maximal ein Virus oder eine Bakterie aufhalten. Das ist nicht viel.

Auch im Operationsraum sind kleinste Staubkörnchen, Partikel, Bakterien oder Viren absolut unerwünscht. Es könnte sonst zu einer Kontamination der offenen Wunde kommen, mit gravierenden Folgen.

Abbildung 1 Operationsraum: Showroom der HT-Group

Wie das in einem Operationsraum gelöst werden kann, schauen wir uns im Folgenden genauer an.

Die Luft, die mit dem Patienten in Verbindung kommt, muss absolut sauber sein. Dies lässt sich über Hochleistungsluftfilter, z.B. HEPA H14 erreichen. Wie sorgt man aber dafür, dass die gefilterte Luft genau dort ankommt, wo sie landen soll?

Dies ist eine typische Aufgabe der Strömungssimulation.

Das grundsätzliche Ziel von Reinraumkonzepten ist eine saubere Umgebung zu schaffen und im Betrieb durch optimierte Luftführung den Übertrag von Kontamination auf das zu schützende Objekt (ein Spiegel bzw. ein Patient) maximal zu reduzieren. Auslegung und Anordnung von Geräten und Personal basieren primär auf Erfahrungswerten und punktuellen Messungen.

In einer Kooperation zwischen Merkle & Partner sowie der OHB System AG und der HT Group wurden CFD-Simulationen auf relevante Räume dieser beiden Industriezweige angewendet. Erste Ergebnisse zeigen die Leistungsfähigkeit der CFD-Simulation hinsichtlich eines besseren Verständnisses, der Risikoreduktion sowie der Optimierung von Betriebskonzepten.

Wir waren sehr gespannt, was unsere CFD-Simulation zur Nachrechnung eines Luftreinigungskonzeptes der Firma HT-Group in Operationsräumen zeigt. Schließlich geht es hier um Menschenleben, die uns womöglich näher sind, als ein möglicher Bakterienteppich auf dem Mars oder ein Hubble Teleskop mit einem Schmutzfleck auf jedem Bild.

YouTube

Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von YouTube.
Mehr erfahren

Video laden

Es ist bemerkenswert, wie gut das Lüftungskonzept des untersuchten Operationsraumes mit Hilfe einer turbulenzarmen Verdrängungsströmung (TAV-Strömung) in diesem Fall funktioniert: Die gefilterte Luft bildet einen Vorhang um den Patienten und es kommt kaum zu Verwirbelungen. Lediglich unter dem Tisch ist ein minimaler Wirbel zu erkennen. Die Luft wird am Sockel in Bodennähe gleichmäßig abgesaugt. Auch dort bilden sich keine Wirbel, welche Schmutzteilchen vom Boden aufwirbeln könnten.

Zwar ist die TAV-Strömung noch idealtypisch, da z.B. die Untersuchungsleuchten nicht eingeschwenkt sind und der Operateur und die Schwestern nicht nur im laminaren Luftstrom stehen, sondern selbst auch noch Wärmequellen und Quellen von Aerosolen und Partikeln sind. Dies wird jedoch in erweiterten Modellen ebenfalls berücksichtigt.

Nicht alle Anforderungen sind so hoch wie im Operationsraum. Ob Brände, Ausbreitung von Schadstoffen und Viren, oder einfach die Klimatisierung von Räumen: Die CFD-Simulation kann eingesetzt werden, um zu überprüfen, ob alles so funktioniert wie es sollte, oder ob Optimierungsmaßnahmen erforderlich sind.

Sehen, was sonst unsichtbar ist, das ist die Stärke der CFD-Simulation. Messungen von kleinsten Luftströmungen sind meist sehr kompliziert und mit einem hohen Messaufwand verbunden. Daher ist es oft schwierig, Maßnahmen zur Luftreinhaltung, zur Schadstoffausbreitung oder der Ausbreitung von Aerosolen und Viren versuchstechnisch zu bestimmen. Die CFD-Simulation jedoch macht dies mit geringem Aufwand möglich.

Der hochinteressante Mehrwert aus dem Simulationsansatz für die Raumfahrt, als auch für die Medizinanwendung liegt in der Visualisierung von Geräten, Personen und Bewegungsabläufen. Daraus können sich neue Bewertungsansätze und Optimierungsmöglichkeiten ableiten lassen.

Sind Sie neugierig geworden?

Gerne informieren wir Sie unverbindlich, was wir in Ihrem konkreten Anwendungsfall für Sie tun können.

Schicken Sie eine kurze Mail über das Kontaktformular, gerne mit dem Betreff „OP“ oder „Reinraum“.

 

Ihr Stefan Merkle

 

PS: Das Thema ist auch interessant in Verbindung mit der Ausbreitung von Aerosolen. Hierzu werden wir in nächster Zeit Beispiele zeigen, wie gut Messung und Simulation zusammen passen.

 

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5,00 out of 5)
Loading...

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Neueste Beiträge

Betriebsevent

Betriebsevent mal richtig

Was bei einer Motorradtour mit Kollegen alles erlebt werden kann … Betriebsevent – viele von Ihnen assoziieren damit vermutlich Essen.

MEHR

Überschlag eines Kolosses

Wie FEM-Simulation helfen kann, den Überrollschutz bei Baumaschinen (ROPS) zu optimieren und abzusichern Grader gehören zu den ältesten Maschinen im

MEHR

Schreiben Sie uns:

Stefan Merkle
Sie haben Fragen?

Schau mal,

ich habe folgenden interessanten Beitrag bei Merkle & Partner GbR gefunden.
Share on xing
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email
Share on facebook
Share on whatsapp

Newsletter

Ja, ich möchte mehr wissen über interessante Themen bei Merkle & Partner GbR. Bitte schicken Sie mir zukünftig den Newsletter.
Newsletter Anmeldung