Ứng dụng công nghệ xúc tác quang để khử trùng không khí trong phòng mổ của Bệnh viện Đa khoa Phố Nối nhằm hạn chế tình trạng nhiễm khuẩn bệnh viện
I. MỞ ĐẦU
Sự ô nhiễm vi sinh vật trong không khí ở các khoa/phòng chuyên môn trong bệnh viện là mối nguy hại có thể ảnh hưởng đến người bệnh trong quá trình điều trị và hồi phục. Thật vậy, các vi sinh vật có trong không khí môi trường bệnh viện đe dọa trực tiếp đến sức khỏe của nhân viên y tế và người bệnh, làm tăng tỉ lệ tử vong, kéo dài thời gian nằm viện, tăng việc sử dụng kháng sinh và chi phí điều trị – còn gọi là hiện tượng nhiễm khuẩn bệnh viện (NKBV). Nhiễm khuẩn bệnh viện có thể do rất nhiều nguyên nhân như dụng cụ, thiết bị y tế khử trùng không sạch, khâu rửa tay của các nhân viên y tế chưa đảm bảo vệ sinh, tình trạng sức khỏe của bệnh nhân kém, người lớn tuổi, … trong đó một nguyên nhân lớn là NKBV từ không khí.
Các nghiên cứu cho thấy nếu khử trùng sạch sẽ giảm được tỉ lệ bệnh cũng như tỉ lệ tử vong gây ra do staphylococcus aureus [1,2]. Tuy nhiên, thực tế là ở hầu hết các bệnh viện, việc kiểm soát chất lượng không khí và mức độ ô nhiễm không khí trong bệnh viện hầu như chưa được đặt ra. Chỉ một số bệnh viện lớn là có lắp các bộ lọc bụi và áp dụng các biện pháp xử lý không khí bằng hóa chất hay bằng tia tử ngoại để không khí lưu thông được đảm bảo vệ sinh. Tuy nhiên, đây chỉ là các giải pháp khử trùng mang tính chất thời điểm, nghĩa là tại thời điểm phun hóa chất hay bật tia tử ngoại để diệt khuẩn, không khí trong phòng là sạch, sau đó khi mở cửa đề bệnh nhân và bác sỹ vào phòng, thì không khí hữu trùng bên ngoài lại tràn vào phòng, làm giảm độ sạch không khí trong phòng. Muốn duy trì không khí trong phòng bệnh luôn luôn vô trùng như các bệnh viện hiện đại của các nước tiên tiến trên thế giới, người ta phải thiết kế hệ thống xử lý khí trung tâm cho cả tòa nhà, trong đó có các khâu lọc bụi, khử mùi, khử trùng, và dẫn khí sạch đó vào từng phòng bệnh, khi đó áp lực trong các phòng luôn luôn là áp lực dương, sẽ đẩy không khí hữu trùng trong phòng ra ngoài và thay bằng không khí sạch của hệ thống khí trung tâm. Tuy nhiên, chi phí cho các hệ thống xử lý khí trung tâm như thế là rất đắt, rất ít bệnh viện ở Việt Nam có thể trang bị được. Gần đây, phương pháp xử lý không khí bằng công nghệ xúc tác quang (XTQ) nổi lên như là một phương pháp hữu hiệu, đầy tiềm năng do khả năng làm sạch không khí, kể cả các vi khuẩn, vi rút, là khá cao, lại vừa không gây ô nhiễm thứ cấp [3-6]. Nguyên lý của phương pháp là các hóa chất ô nhiễm và vi sinh vật bị phân hủy hoàn toàn trên lớp phủ nano đioxit titan dưới tác dụng của tia cực tím UV-A mà không đòi hỏi phải đưa thêm các tác nhân oxy hóa đặc biệt nào vào không khí, chỉ cần sự có mặt của oxy trong không khí. Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, việc xây dựng, trang bị các hệ thống xử lý khí trung tâm cho tất cả các bệnh viện là không khả thi. Tuy nhiên, ứng dụng công nghệ XTQ để làm sạch không khí trong các bệnh viện dưới dạng chế tạo thành các thiết bị xử lý không khí, đặt trong các phòng cần không khí vô trùng là hoàn toàn khả thi vì chi phí thấp hơn nhiều, lại không phải xây dựng lại cơ sở hạ tầng cho các bệnh viện. Viện Công nghệ môi trường (CNMT) sau khi thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế với LB Nga [7], đã nắm bắt được công nghệ LSKK bằng XTQ và trên cơ sở đó đã chế tạo thành công các loại thiết bị có công suất vừa và nhỏ (25 và 100 m3/h) [8], và mới đây là thiết bị có công suất lớn lên đến 250 và 500 m3/h [9]. Việc tiến hành thử nghiệm thiết bị ở các khoa phòng chuyên môn của bệnh viện nhằm đánh giá và hoàn thiện thiết bị đã rải rác được tiến hành từ một hai năm trở lại đây, trong đó chúng tôi đã đánh giá sơ bộ thiết bị LSKK bằng XTQ do LB Nga chế tạo tại bệnh viện Quân y 108 và thiết bị LSKK do Viện CNMT tự chế tạo tại bệnh viện E Trung ương [10].
Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu kết quả chi tiết đánh giá hiệu quả khử trùng không khí trong phòng mổ khoa gây mê hồi sức của bệnh viện đa khoa Phố Nối, Hưng Yên bằng thiết bị LSKK trên cơ sở XTQ công suất 500 m3/h do Viện CNMT chế tạo nhằm hoàn thiện thiết bị trước khi đưa vào áp dụng rộng rãi ở các bệnh viện trên cả nước.
II. THỰC NGHIỆM
2.1. Thiết bị và đối tượng nghiên cứu
2.1.1. Thiết bị nghiên cứu
Thiết bị LSKK công suất 500 m3/h được chế tạo tại Viện CNMT, về cấu tạo bao gồm các bộ phận chính: lọc bụi thô và lọc tinh, lọc tĩnh điện, lọc xúc tác quang và lọc hấp phụ bằng than hoạt tính (hình 1). Thiết bị cấu tạo bởi một bộ lọc sơ cấp đặt ngay ở cửa vào của dòng khí, bộ lọc tĩnh điện, khối lọc XTQ và than hoạt tính. Bộ lọc sơ cấp gồm tầng lọc thô (1) có tác dụng giữ lại các hạt bụi và hạt lơ lửng kích thước trên 3 µm và tầng lọc tinh (2) để loại bỏ các hạt bụi có kích thước lên đến 0,5 µm. Bộ lọc tĩnh điện (3) có tác dụng giữ lại các hạt bụi và hạt lơ lửng nhỏ hơn, kích thước lên đến 0,1 µm. Khối lọc XTQ (4) gồm 8 ống thạch anh xốp được phủ một lớp mỏng nano TiO2, ở tâm mỗi ống bố trí 1 đèn tử ngoại UV-A (360 nm). Than hoạt tính (6) có tác dụng hấp phụ loại bỏ mùi và một số siêu ôxit sinh ra trong quá trình XTQ. Không khí được quạt (5) hút vào từ bên hông của thiết bị và đi ra ở mặt sau phía trên của thiết bị như trên hình 1b.
2.1.2. Đối tượng nghiên cứu
Thiết bị LSKK công suất 500 m3/h của Viện CNMT đặt tại phòng mổ khoa gây mê hồi sức của bệnh viện đa khoa Phố Nối, Hưng Yên với diện tích 50 m2, chiều cao 4 m. Giữa phòng mổ, bố trí 2 giường mổ (hướng mũi tên chỉ trong hình 2). Không khí sử dụng trong phòng được lấy trực tiếp từ ngoài trời mà không qua bất kỳ một khâu xử lý nào. Tại thời điểm tiến hành, phòng mổ có 1 bệnh nhân đang được mổ cùng toàn bộ ekip y tá, bác sỹ phẫu thuật.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Tiến hành lấy mẫu vi sinh không khí trong các phòng chuyên môn bệnh viện tại các thời điểm khác nhau: trước khi chạy máy, sau khi chạy máy 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 8 giờ, 24 giờ…
2.3. Phương pháp lấy mẫu
Sử dụng thiết bị lấy mẫu vi sinh vật không khí Impactor Flora-100 hút lượng không khí như nhau ở mỗi lần lấy (250 lít/phút). Vị trí lấy mẫu tại 5 điểm trong phòng: 4 điểm là 4 góc phòng (Kí hiệu VT1VT4) và 1 điểm là vị trí giữa phòng (VT5). Kết quả phân tích là số lượng VSV được tính trên 1 m3 không khí. Môi trường Blood Agar (BA) là môi trường đặc hiệu để phân lập tổng số vi khuẩn. Môi trường Sabouraud (SA) để phân lập nấm. Tất cả các mẫu sau khi lấy đều được giữ trong tủ ấm ở 37oC và nuôi trong 24 giờ đối với các mẫu chứa môi trường BA; nuôi trong 48 giờ đối với mẫu chứa môi trường SA. Sau đó, đếm số khuẩn lạc và định danh sơ bộ đối với một số loại vi khuẩn và nấm. Định danh bằng kít Staphytec Plus (OXOID), nghiệm pháp tìm men Couagulase đối với tụ cầu vàng.
* Định danh sơ bộ đối với một số loài vi khuẩn, nấm:
+) Tổng vi khuẩn hiếu khí/nấm: tổng khuẩn được xác định bằng cách đếm số khuẩn lạc đặc trưng trên các đĩa chứa môi trường thạch PCA và được nuôi cấy ở 37°C/24h ± 2h. Tổng nấm xác định bằng cách đếm số khuẩn lạc mọc trên môi trường PCA và được nuôi cấy ở 37C°/48h ± 2h.
+) E.coli/Coliform: được xác định bằng cách đếm số khuẩn lạc đặc trưng trên các đĩa chứa môi trường Chromocult Coliforms agar và được nuôi cấy ở 37°C/24h ± 2h. Khuẩn lạc coliform đặc trưng có màu đỏ tía, đường kính khoảng 0,5 mm, đôi khi được bao quanh bởi một vùng hơi đỏ do tủa. Khuẩn lạc E.coli đặc trưng trên môi trường Chromocult agar có màu tím xanh.
* Cách tính kết quả:
Sau khi kết thúc các công việc tính đếm trên bề mặt đĩa peptri, chuyển sang tính mật độ vi sinh để xác định số lượng vi khuẩn trong dòng không khí. Nếu số chấm trên đĩa petri nhỏ hơn <35, thì mật độ vi sinh bằng chính số chấm trên đĩa. Nếu số chấm > 35 thì mật độ vi sinh (P) được tính theo công thức:
P= N*(1/N-1+1/N-2+…+1/N-n-1);
trong đó: – N: số lượng lỗ trên lưới sắt; n: số lượng vi sinh (số khuẩn lạc)
Mật độ vi sinh trong mẫu (C) được xác định = số lớn nhất các khuẩn lạc trong mẫu chia cho thể tích trong mẫu đã lựa chọn: C=P/V;
trong đó: V- thể tích mẫu đã chọn (m3); P- số lượng lớn nhất vi khuẩn trong mẫu (cfu/m3).
III. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Khả năng diệt vi khuẩn hiếu khí và nấm
Bảng 1 thể hiện hàm lượng VKHK và hiệu suất xử lý vi khuẩn tại các vị trí và thời điểm khác nhau trong phòng mổ. Kết quả thu được cho thấy hàm lượng VKHK trong phòng mổ phiên ban đầu khá cao, trung bình lên đến 929 CFU/m3. Sau 3 giờ chạy thiết bị LSKK bằng XTQ công suất 500 m3/h, hàm lượng vi khuẩn trong phòng đã giảm được 50,6%. Điều đó chứng tỏ thiết bị LSKK do Viện CNMT chế tạo đã xử lý vi khuẩn trong không khí khá tốt. Bên cạnh đó, kết quả cũng thể hiện ở vị trí lấy mẫu số 3 – tức vị trí đặt thiết bị LSKK- hàm lượng vi khuẩn luôn thấp hơn các vị trí khác. Kết quả này là hợp lý vì không khí sạch sau đi ra khỏi thiết bị sẽ khuếch tán ra các vị trí khác trong phòng, do đó ở cùng một thời điểm, vị trí gần thiết bị bao giờ cũng có không khí sạch hơn. Tuy nhiên theo kết quả thu được, ở thời điểm 9h, hàm lượng vi khuẩn trong phòng nhìn chung tăng nhẹ so với thời điểm 6h. Kết quả này là do sau thời điểm 6 giờ chạy máy (khoảng 2 rưỡi chiều), phòng mổ phiên có ca mổ, vì thế cửa phòng mở để các bác sỹ, y tá đưa bệnh nhân vào phòng mổ, do đó không khí từ bên ngoài phòng tràn vào, làm cho hàm lượng vi khuẩn trong phòng tăng nhẹ. Tương tự tại thời điểm 24h, hiệu hàm lượng vi khuẩn trong phòng cũng không giảm so với thời điểm 12h mà lại tăng lên, điều này là do sáng hôm sau, các bác sĩ và y tá đã mở cửa phòng để chuẩn bị cho ca mổ đầu tiên của buổi sáng, vì vậy không khí ở ngoài hành lang khuếch tán vào trong phòng, làm cho hàm lượng vi khuẩn tăng lên đáng kể.
Bảng 2 thể hiện hàm lượng nấm và hiệu suất xử lý nấm tại các vị trí và thời điểm khác nhau trong phòng mổ. Kết quả thu được cho thấy sau 3 giờ chạy thiết bị LSKK bằng XTQ công suất 500 m3/h, hàm lượng nấm trong phòng đã giảm được 59,3%. Điều đó chứng tỏ thiết bị LSKK do Viện CNMT chế tạo đã xử lý nấm trong không khí khá tốt. Bên cạnh đó, kết quả cũng thể hiện ở vị trí lấy mẫu số 3 – tức vị trí đặt thiết bị LSKK- hàm lượng nấm luôn thấp hơn các vị trí khác. Kết quả này là hợp lý vì không khí sạch sau đi ra khỏi thiết bị LSKK sẽ khuếch tán ra các vị trí khác trong phòng, do đó ở cùng một thời điểm, vị trí gần thiết bị bao giờ cũng có không khí sạch hơn, hàm lượng nấm thấp hơn.
Tại thời điểm 24h, hiệu hàm lượng nấm trong phòng không giảm so với thời điểm 12h mà lại tăng lên, điều này là do sáng hôm sau, các bác sĩ và y tá đã mở cửa phòng để chuẩn bị cho ca mổ đầu tiên của buổi sáng, vì vậy không khí ở ngoài hành lang khuếch tán vào trong phòng, làm cho hàm lượng nấm tăng lên đáng kể.
3.2. Khả năng diệt vi khuẩn E.coli và coliform
Bảng 3 và 4 thể hiện hàm lượng vi khuẩn E.coli, Coliform và hiệu suất xử lý các vi khuẩn này tại các vị trí và thời điểm khác nhau trong phòng mổ.
Kết quả thu được cho thấy cũng tương tự như trường hợp của VKHK và nấm: sau 3 giờ chạy thiết bị LSKK bằng XTQ công suất 500 m3/h, hàm lượng vi khuẩn E.coli và Coliform trong phòng cũng giảm mạnh, khoảng 66,95% đối với E.coli và 65,4% đối với Coliform, có nghĩa là thiết bị LSKK cũng xử lý vi khuẩn E.coli và Coliform trong không khí khá tốt; ở vị trí lấy mẫu số 3 – tức vị trí đặt thiết bị LSKK- hàm lượng vi khuẩn cũng luôn thấp hơn các vị trí khác; sau 24 giờ, hàm lượng các vi khuẩn không giảm mà tăng đáng kể do cửa phòng mở để các y tá bác sĩ đưa bệnh nhân vào thực hiện ca mổ. Ngoài ra, do hàm lượng vi khuẩn E. coli và Coliform trong môi trường không khí thấp hơn nhiều so với VKHK nên tại thời điểm 9h, dù cửa mở, không khí ngoài hành lang tràn vào, ta quan sát thấy hàm lượng VKHK tăng nhẹ còn với vi khuẩn E. coli và Coliform ta không quan sát thấy hiện tượng này.
3.3. Đánh giá lại khả năng khử trùng không khí của thiết bị sau 1000 giờ làm việc liên tục
Sau khi thiết bị chạy liên tục trong 1000 giờ, chúng tôi tiến hành đánh giá lại khả năng xử lý VKHK, nấm, E.coli và Coliform của thiết bị để đánh giá tính ổn định, tuổi thọ bộ lọc XTQ của thiết bị. Bảng 5 thể hiện hiệu suất xử lý VKHK, nấm, E.coli và Coliform của thiết bị sau khi chạy liên tục trong 1000 giờ tại các vị trí và thời điểm khác nhau trong phòng mổ.
Theo bảng so sánh thì hiệu suất xử lý của thiết bị 500 m3/h sau 1000 giờ làm việc không giảm đi nhiều so với ban đầu. Thậm chí hiệu suất ở một vài thời điểm còn cao hơn so với ban đầu là vì trong lần thí nghiệm này, nhóm nghiên cứu đã có kinh nghiệm hơn trong việc giữ kín cho phòng mổ trong quá trình thí nghiệm, điều này giúp cho không khí từ bên ngoài không tràn vào phòng gây nhiễm bẩn không khí đã xử lí trong phòng mổ. Do đó các bộ lọc chưa cần phải thay thế. Kết quả đánh giá này giúp chúng tôi xây dựng tài liệu liệu kỹ thuật kèm theo máy.
IV. KẾT LUẬN
Kết quả đánh giá tại BVĐK Phố Nối cho thấy thiết bị LSKK công suất 500 m3/h có khả năng xử lý khá tốt các VSV trong không khí phòng mổ: loại bỏ 50,3% VKHK, 57% nấm và trên 65% E.coli và coliform sau 3 giờ chạy máy. Tuy nhiên, ở các thời điểm sau đó, do cửa ra vào của phòng mổ mở nên hàm lượng các vi khuẩn chỉ giảm nhẹ theo thời gian. Kết quả đánh giá lại sau 1000 giờ làm việc liên tục cho thấy, khả năng khử trùng không khí của thiết bị hầu như không thay đổi.
LỜI CẢM ƠN
Công trình này được ủng hộ bởi dự án khoa học ‘Ứng dụng công nghệ xúc tác quang thân môi trường để làm sạch không khí trong phòng mổ của bệnh viện’ (09/HĐ-SKHCN) của Sở Khoa học và Công nghệ Hưng Yên.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. B. M. Andersen, N. Solheim. Occlusive Scrub Suits in Operating Theaters During Cataract Surgery: Effect on Airborne Contamination, Infect Control Hosp Epidemiol. 23(4), 218-20 (2003).
2. ISO 14698-1:2003 (E), Cleanrooms and associated control environment – Biocontamination control, First edition.
3. K. G. McGuigan, T. M. Joyce and R.M. Conroy. Solar disinfection: use of sunlight to decontaminate drinking water in developing countries. J. Med. Microbiol, 48,785-787 (1999).
4. A. Martin-Dominguez, M. T. Alarson-Herrera, I. R. Martin-Dominguez et al. Efficiency in the disinfection of water for human consumption in rural communities using solar radiation. Solar Energy,78,31-40 (2005).
5. J.-M. Herrmann, C. Guillard, J. Disdier et al. New industrial titania photocatalysts for the solar detoxication of water containing various pollutants. Applied catalysis B: Environmental, 35 (4), 281-294 (2002).
6. J. I. Gole, J. D. Stout, C. Burda et al. Highly efficient formation of visible light tunable TiO2-xNx photocatalysts and their transformation at the nanoscale. J. Phys. Chem. B, 108(4), 1230-1240 (2004)5.
7. Nguyễn Việt Dũng, Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề tài “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng hệ thống xử lý ô nhiễm không khí TIOKRAFT trên cơ sở vật liệu xúc tác quang TiO2, Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2013.
8. L.T. Sơn. Nghiên cứu chế tạo thiết bị xử lý ô nhiễm không khí trên cơ sở xúc tác quang hóa. Tạp chí hoạt động khoa học công nghệ, số 4,5&6, 18-23 (2013)
9. L.T. Sơn. Nghiên cứu và đánh giá khả năng làm việc của thiết bị làm sạch không khí bằng công nghệ xúc tác quang trong điều kiện khí hậu nhiệt đới của Việt Nam. Tạp chí hoạt động khoa học công nghệ, số 1,2&3, 83-88 (2014).
Tác giả : TS. Lê Thanh Sơn*
(*): Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
(Nguồn tin: Nilp.vn)
