UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI

Bd. Lacul Tei 124 * Sect. 2 RO-020396 *

Bucharest 38 ROMANIA

Tel.: +40-21-242.12.08, Tel./Fax: +40-21-242.07.81,

www.utcb.ro

PROGRAM PN-II-PT-PCCA-2011: PARTENERIATE IN DOMENII PRIORITARE

PROIECT: Strategii performante pentru cresterea calitatii

ambientale în salile de operatie

(EQUATOR)

Raport stiintific privind implementarea proiectului in perioada – iulie – decembrie 2012

December 5

2012 [Type the abstract of the document here. The abstract is typically a short summary of the contents of the document. Type the abstract of the document here. The abstract is typically a short summary of the contents of the document.]

[Type the document subtitle]

PROGRAM PN-II-PT-PCCA-2011: PARTENERIATE IN DOMENII PRIORITARE

PROIECT: Strategii performante pentru creșterea calității

ambientale în sălile de operație

(EQUATOR)

Raport stiințific privind implementarea proiectului in perioada –iulie – decembrie 2012

Introducere Proiectul vizează elaborarea unor strategii avansate de difuzie a aerului în săli de operație în particular şi în spitale în general, din punctul de vedere al confortului termic si calității aerului interior. In acest sens o atenție deosebita este acordata aspectelor legate de dispersia aerosolilor (agenți patogeni sau purtători de agenți patogeni). Proiectul se va materializa prin elaborarea unui ghid de bune practici relativ la ventilarea sălilor de operație si a altor spatii sensibile din aceasta categorie. Acest ghid va fi primul de acest fel la nivel internațional. Coordonatorul proiectului este UTCB prin centrul de cercetare CAMBI (Advanced research center of ambiental quality and building physics, www.cambi.ro) cu partenerii săi tradiționali Royal Military Academy (Belgia) si Université de La Rochelle - LaSIE (Franța). Partenerul belgian este direct interesat de studiu si are experiența recunoscuta legata de aspectele medicale in cazul sălilor de operație destinate pacienților cu arsuri, iar partenerul francez are experiența recunoscută legată de abordarea experimentală. Partenerii români ce beneficiază direct de finanțare împreună cu echipa coordonatoare sunt: Institutul Național de Cercetări Aerospațiale, Universitatea Tehnică Cluj-Napoca, Spitalul Clinic Universitar Bagdsar-Arseni şi S_IND Process Control SRL.

Pornind de la ideea unei nevoi reale de a dezvolta modele pentru corpul uman pentru a studia IEQ in OR (Săli de operații) si alte instituții medicale, si după un studiu al literaturii de specialitate am identificat mai multe probleme: (1) Exista o lipsă de standarde naționale si internaționale dedicate pacienților cu particularități speciale, cum ar fi pacienți cu sindromul imuno-deficitar (pacienți arși, bolnavii de SIDA, etc) in domeniul IEQ si a sistemelor de ventilație; (2) Principalul standard romanesc NP015/1997, in ceea ce privește spitalele si construcția mediului interior a acestora nu a fost actualizat pentru cele mai noi cerințe internaționale in acest domeniu; (3) Nu exista o strategie naționala privind controlul răspândirii infecțiilor transmise prin aer sălile de operație si nici o baza de date naționala de informații privind PIR si starea fizică a spitalelor sau a sălilor de operație in Romania; (4) Nu exista nici o echipa de cercetare in Romania care sa aibă ca obiect de activitate IEQ în spitale in general si săli de operație in special sau in alte instituții medicale; (5) Nu sunt dispozitive dedicate de măsurare pentru evaluarea IEQ in spitale, in general, și în special în săli de operație. In ceea ce privește problemele identificate mai sus, prin proiectul EQUATOR ne propunem o serie de obiective care ar integra soluții pentru aceste probleme in urma unei abordări inovatoare. (1) Dezvoltarea unei baze de date naționale de studii clinice, in scopul de a corela Rata de Infecții Postoperatorii (PIR) cu starea fizică a clădirii spitalului, in general, si in particular cu difuzia aerului în încăperi si cu sistemele de ventilație din sălile de operație. Aceasta bază de date va oferi posibilitatea de a obtine o evaluare la nivel național a problemei privind PIR si va permite o evaluare multi-criterială pe baza corelațiilor dintre practicile de comportament în spitale şi strategiile de ventilare;

Faza. Denumirea fazei Parterneri implicati

1 Analiza multi-criteriala pe baza corelaţiilor dintre practicile de comportament în spitale şi strategiile de ventilare

CO, P1, P2, P3, P4

2 Realizarea unei baze de date conţinând principalele standard internaţionale

CO, P1, P2, P4

3 Dezvoltarea unui echipament de monitorizare IEQ şi a unui manechin termic cu circuit respirator ce simuleaza un pacient PeTerMan

CO, P1, P2, P3, P4

4 Analiză avansată pe baza modelării de tip CFD a curgerilor de aer şi a calităţii ambientale în săllile de operaţie

CO, P1, P2

5 Elaborarea unui Ghid de Bune Practici CO, P1, P2, P3, P4

Figura 1: Planul de lucru al proiectului EQUATOR (2) Stabilirea unei baze de date a standardelor internaționale principale in domeniul IEQ corelate cu mediul din spitale si extragerea unei strategii coerente de prescripții ca baza pentru mai multe condiții studiate in următoarele parți ale proiectului; (3) Dezvoltarea unui ansamblu experimental la scara reala pentru studierea IEQ si strategiile de ventilație în săli de operație. Acest obiectiv include dezvoltarea unui prototip existent de manechin termic de la UTCB intr-un "manechin termic pacient care respiră" cu un sistem de termoreglare dedicat;

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

Phase 1

P1.O1 1 1 1 1 1

P1.O2 1 1 1

P1.O3 1 1 1

Phase 2

P2.O1 1 1 1

P2.O2 1 1 1

P2.O3 1 1

Phase 3

P3.O1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

P3.O2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

P3.O3 1 1 1 1

P3.O4 1 1 1 1 1

P3.O5 1 1 1 1 1 1

Phase 4

P4.O1 1 1 1 1

P4.O2 1 1 1 1

P4.O3 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Phase 5

P5.O1 1

P5.O2 1 1 1 1 1 1

Delivrables: 1 data base + 1 review article

2012 2013 2014 2015

Delivrables: 2 experimental devices + 2 patent proposals + 1 ISI article

Delivrables: 1 data base + 1 review article

Delivrables: 2 ISI articles

Delivrables: 1 Guide Book + 2 ISI Articles

CO

P1

P2

P3

CO

P

1 P

2C

O P

1 P

2 P

3 P

4C

O P

1 P

2

CO

P1

P2

P3

(4) Elaborarea unui instrument de monitorizare inteligentă IEQ; (5) Dezvoltarea de modele de CFD pentru corpul uman si influenta sa asupra mediului interior si cuplarea cu modelele de termoreglare adaptivă, care să permită proiectarea, testarea si validarea strategiilor de control cu aplicații in ventilarea in spitale, săli de operație in scopul scăderii infecțiilor transmise prin aer; (6) Conceperea si propunerea unui Ghid de bune practici pentru strategiile de ventilație în sălile de operație pentru pacienții cu condiții speciale.

Activitățile desfășurate în perioada iulie 2012 - decembrie 2012 Proiectul nostru este organizat în jurul a cinci faze (Phases) principale (Figura 1). Fiecare fază este împărțită în mai multe obiective (objectives). Planul de lucru din propunerea de proiect iniţială a fost organizat într-o manieră ambițioasă cu faze si obiective ce se derulează în paralel. Fazele si obiectivele trebuie sa fie coordonate astfel încât diferite interacțiuni transversale să poată avea loc. În perioada iulie - decembrie 2012 au fost prevăzute să se desfășoare în paralel opt obiective : P1O1, P1O2, P1O3, P2O1, P2O2, P2O3, P3O1 şi P3O2 (figura 1). 1) Analiza multi-criterială pe baza corelaţiilor dintre practicile de comportament în spitale şi strategiile de ventilare P1.O1 - Colectarea datelor din spitale (CO, P2, P3, P4) P1.O1.T1 – Colectarea datelor legate de calitatea ambientală, rata de Infecții Post Operatorii (PIR) din spitale şi analizarea lor – Colectarea datelor necesare pentru dezvoltarea bazei de date propusă a fost realizată de CO, P2, P3 şi P4 şi a acoperit o serie de spitale de clasă I şi II de pe teritoriul României, cu precădere grupate în regiunile din jurul Municipiului Bucureşti şi al Municipiului Cluj-Napoca. Au fost până la ora actuală colectate date din peste 20 de spitale din Bucureşti, Ploieşti, Cluj-Napoca, Sebeş, Cugir, Iaşi, Constanța. Deşi baza de date realizată conține eșantioane reprezentative de date, acest proces de colectare va continua şi pe parcursul anului viitor, încercând să acoperim cât mai multe spitale de pe teritoriul României. O serie de chestionare au fost utilizate pe parcursul acestui obiectiv. Chestionarele au fost elaborate de CO, P2 şi P3, pe baza unui proces iterativ de consultări între echipa de medici, echipa de ingineri şi un psiholog. Acestea au fost distribuite in situ dar au fost puse si la dispoziţia personalului medical şi al pacienţilor in format on line (https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?formkey=dFNpYmtjblZFV3lvanRVYm5mdm1QRWc6MQ)(Figura 2). P1.O1.T2 – Sortarea şi analizarea datelor colectate Datele colectate pe parcursul primei acţiuni a obiectivului 1 au fost sortate şi analizate de către CO, P2, P3 şi P4 P1.O2 – Dezvoltarea unei baze de date de cazuri clinice pentru corelarea Infecţiilor Post Operatorii şi a sistemului clădire-echipamente de ventilare P1.O2.T1 – Concepţia bazei de date – Datele colectate au fost organizate sub forma unei baze de date sistematizată în funcţie de mai multe criterii (tipul secţiei din spital, al sălii de operaţie, al operaţiilor efectuate, rata de infecţii post operatorii, starea clădirii, a sistemelor de ventilare, tipul acestora, inregistrari ale parametrilor aerului interior, etc.) de catre P4 P1.O3 - Analiza multi-criteriala pe baza corelaţiilor dintre practicile de comportament în spitale şi strategiile de ventilare (CO, P1) P1.O3.T1 – Analiza multi-criterială – pe baza unei analize statistice a datelor colectate anterior, diferite modele de „comportament” a sistemului „clădire-echipemente-personal medical” au fost extrase de către CO şi P1, propunându-se un criteriu relevant de corelare între PIR şi IEQ (calitatea mediului interior) (Figura 3a). Această analiză continuă si se va finaliza prin prezentarea ei într-un articol in jurnalul Indoor Air.

a)

b) c)

d)

Figura 2: Exemple de chestionare utilizate: a) Pentru personalul ce lucrează în sălile de operaţie, b) pentru personalul din alte zone ale spitalului, c) pentru pacienţi, d) chestionar on line

a)

b)

Figura 3: a) Analiza multicriterială aplicată bazei de date colectate in situ, b) Analiza multicriterială aplicată

bazei de date colectate din standarde

P1.O3.T2 – Participarea la o conferinţă medicală - Un articol a fost trimis şi acceptat la 5th European Conference for Hospital Engineering, Swiss 2013 P1.O3.T3 – Workshop 1 EQUATOR - În cadrul conferinţei YRC 2012 a fost organizat workshop-ul: Environmental Quality in Hospitals: current problems, solutions and long term strategies, dedicat proiectului EQUATOR la care au participat atât membrii echipelor de cercetare cât si invitati de la UTCN, INCAS, SCUBA, S_IND, UPT, UPB, etc. Alte întâlniri periodice ale membrilor celor cinci echipe implicate au fost organizate în mod periodic.

Figura 4: Întâlniri periodice ale membrilor echipelor implicate în proiect 2) Realizarea unei baze de date conţinând principalele standarde internaţionale P2.O1 – Starea actuală a principalelor standarde şi prescripţii cu privire la IEQ în mediul spitalicesc (CO, P2, P4) P2.O1.T1 – Starea actuală a principalelor standarde şi prescripții cu privire la IEQ în mediul spitalicesc – Au fost studiate principalele standarde din principalele țări Europene şi din S.U.A. în principal de către CO, P2 şi P4. P2.O2 – Dezvoltarea unei baze de date a principalelor standarde (P4) P2.O2.T1 – Concepţia bazei de date – Principalele standarde au fost organizate sub forma unei baze de date de către CO si P4. P2.O3 - Identificarea situaţiilor şi parametrilor de referinţă (CO, P1, P2) P2.O3.T1 – Identificarea situaţiilor şi parametrilor de referinţă pentru studiile ulterioare experimentale şi numerice O serie de parametrii legați de calitatea mediului interior de referință au fost identificați pe baza literaturii de specialitate, a standardelor şi a prescripţiilor internaționale (Figura 3b). O serie de alți parametrii legați de natura activităților şi a tipului de secție din spitale au fost identificați cu ajutorul echipei de medici. Concluziile au fost sistematizate într-un Raport Tehnic şi sub forma unui articol de tip Review in curs de trimitere către jurnalul Building and Environment. P2.O3.T2 – Salonul Cercetarii - 2012 – În fiecare an ANCS patronează un eveniment de mare importanță pentru cercetarea românească şi anume Salonul Cercetării. Anul acesta Salonul Cercetării a avut loc sub egida CNCI 2012 în noiembrie. Proiectul EQUATOR a fost popularizat cu roll-ups şi pliante de prezentare ale proiectului.

3) Dezvoltarea unui echipament de monitorizare IEQ şi a unui manechin termic cu circuit respirator ce simulează un pacient PeTerMan P3.O1 – Dezvoltarea unui stand experimental ce simulează o sală de operaţie (CO, P2, P4) P3.O1.T1 – Integrarea unui sistem de difuzie a aerului specific pentru sălile de operaţie în celula existentă la UTCB Cu ajutorul noului sistem de difuzie a aerului integrat în celula experimentală de la UTCB se pot studia diferite strategii de ventilare simulându-se curgerile de aer dintr-o sală de operație la scară reală. Astfel se poate combina strategia clasică de ventilare din sălile de operație cu flux laminar, cu alte posibilități (aspirație şi introducere inferioară, ventilare personalizată în jurul pacientului, etc). Celula a fost echipată de asemenea cu un sistem automatizat de reglare a circuitelor existente în pereții de tip activ. Aceştia conțin la ora actuală 12 circuite cu apă ce se pot încălzi sau raci pentru a simula diferite încărcări termice ale pereților sau pentru a menține uniforme condițiile de temperatură şi umiditate la interiorul celulei climatice. Aceasta activitate a fost realizat de catre CO cu ajutorul P2 şi P4.

a)

b)

Figura 5: a) Noua celulă experimentală de la CAMBI şi plafonul cu flux laminar integrat, b) Sistemul de distribuţie a aerului

Figura 6: Vizita Prof. Meslem la UTCB in septembrie 2012

a) b)

c)

d)

Figura 7: a) Schema de bază a algoritmului fuzzy PID adaptiv propus de P1, b) circuit test pentru achiziţia temperaturii cu un termocuplu de tip K dezvoltat de P2, c) senzor numeric miniatural dezvoltat de P2, d) teste de control a temperaturii realizate de P1

P3.O1.T2 – Achiziţia de echipamente de către CO – Au fost achiziționate de către CO diferite echipamente de măsură şi materiale necesare proiectului (sistem automatizat de deplasare pentru măsurări de tip PIV sau de confort, automat programabil pentru controlul celulei climatice, materiale pentru realizarea manechinului PeTerMan, etc.) P3.O1.T3 – Stagiu de cercetare la Universitatea din La Rochelle – acest stagiu a fost amânat pentru anul viitor deoarece colaboratorul principal de la Universitatea din La Rochelle s-a deplasat la Bucureşti (Figura 6) în cadrul unui alt proiect şi astfel au putut avea loc o serie de discuţii şi pe marginea proiectului EQUATOR. P3.O2 – Dezvoltarea unui manechin termic cu circuit respirator care sa simuleze un pacient şi a unui dispozitiv inteligent de monitorizarea a calității mediului interior (CO, P1, P2, P4) P3.O2.T1 – Concepţia noului prototip PeTerMan – Această activitate este inca in derulare. CO asigură supervizarea iar echipele P1, P2 şi P4 se ocupă de implementarea efectivă:

- P1 – propunerea unui model de control utilizând logica fuzzy (Figura 7 a, d) - P2 şi P4 – găsirea celor mai eficiente soluţii în ceea ce priveşte instrumentarea cu senzori (Figura 7 b, c)

Activitaţi de diseminare şi popularizare desfăşurate în cadrul proiectului Articole ISI (2 articol publicate, 1 articol under revision) [1] Meslem A., Nastase I., Bode F., Beghein C., Optimization of lobed perforated panel diffuser: Numerical study of orifices arrangement, Int. Journal of Ventilation, Volume 11 (3), 255-270, 2012 [2] I. URSU, A. TOADER, S. BALEA, A. HALANAY, New stabilization and tracking control laws for electrohydraulic servomechanisms, European Journal of Control, no 1, 2013, IF (ISI): 0.817 (2011), ISSN: 0947-3580.

[3] Cristiana Croitoru, Florin Bode , Ilinca Nastase , Amina Meslem, Thermal comfort models for indoor spaces and vehicles - current capabilities and future perspectives, under revision to appear in Energy

Articole BDI (5 articole) [4] Meslem A., Bode F., Nastase I., Martin O., Optimization of Lobed Perforated Panel Diffuser: Numerical Study of Orifice Geometry, Modern Applied Science; Vol. 6, No. 12; 15p., 2012 [5] Florin BODE, Ilinca NASTASE, Cristiana CROITORU, RANS models comparison for a cross-shaped jet flow with straight lobes, Mathematical Modelling in Civil Engineering – Scientific Journal, ISSN 2066-6926, ON-LINE ISSN:2066-6934, Vol.8, No.4, December, 2012 [6] Cristiana CROITORU, Ilinca NASTASE, Florin BODE, Thermal comfort assesement for different ventilation strategies using a CFD approach, Mathematical Modelling in Civil Engineering – Scientific Journal, ISSN 2066-6926, ON-LINE ISSN:2066-6934, Vol.8, No.4, December, 2012 [7] Mihai GUSTIUC, Ilinca NASTASE, The influence of the two-way coupling on the particle dispersion prediction, Mathematical Modelling in Civil Engineering – Scientific Journal, ISSN 2066-6926, ON-LINE ISSN:2066-6934, Vol.8, No.4, December, 2012 [8] Adrian Toader, Ionel Iorga, A new pilot optimal control model based on time delay synthesis, Mathematical Modelling in Civil Engineering – Scientific Journal, ISSN 2066-6926, ON-LINE ISSN:2066-6934, Vol.8, No.4, December, 2012 Articole Conferinte internationale – Proceedings (7 articole) [9] A. Dogeanu, C. Croitoru, I. Nastase, A review on the main thermal comfort models for indoor spaces and their capabilities, YRC Conference of TUCEB, November 2012 [10] Florin BODE, Ilinca NASTASE, Cristiana CROITORU, RANS models comparison for a cross-shaped jet flow with straight lobes, Mathematical Modelling in Civil Engineering – YRC Conference of TUCEB, November 2012 [11] Cristiana CROITORU, Ilinca NASTASE, Florin BODE, Thermal comfort assesement for different ventilation strategies using a CFD approach, Mathematical Modelling in Civil Engineering – YRC Conference of TUCEB, November 2012

[12] Mihai GUSTIUC, Ilinca NASTASE, The influence of the two-way coupling on the particle dispersion prediction, Mathematical Modelling in Civil Engineering – YRC Conference of TUCEB, November 2012 [13] Adrian Toader, Ionel Iorga, A new pilot optimal control model based on time delay synthesis, Mathematical Modelling in Civil Engineering – YRC Conference of TUCEB, November 2012 [14] A. Dogeanu, A. Iatan, C. Croitoru, I. Nastase, Conception of a real human shaped thermal manikin for comfort assesment, 8th International PhD & DLA Symposium,Hungary October 2012 [15]Cristiana Croitoru Andreea Vartires, Tiberiu Catalina, Ligia Tataranu, Octavian Budiu, Florin Bode, Ilinca Nastase, Field evaluation of the indoor environment quality in Romanian Hospitals , accepted to 5th European Conference for Hospital Engineering, Swiss 2013 A fost creată pagina web a proiectului (http://cambi.ro/equator/), în cadrul site-ului centrului de cercetare CAMBI, cu link-uri către pagina Universității Tehnice de Construcții Bucureşti, şi a Facultății de Ingineria Instalațiilor (Figura 7).

Figura 8: Site-ul proiectului EQUATOR

Am participat la Salonul Cercetării în cadrul CNDI 2012 cu roll-ups şi pliante de popularizare ale proiectului.

În cadrul conferinţei YRC 2012 a fost organizat workshop-ul : Environmental Quality in Hospitals: current problems, solutions and long term strategies, dedicat proiectului EQUATOR la care au participat atât membrii echipelor de cercetare cât si invitati de la UTCN, INCAS, SCUBA, S_IND, UPT, UPB, etc (Figura 9).

a)

b) Figura 9: a) Participare la Salonul Cercetării din cadrul CNCI 201, b)Primul flyer de popularizare al

proiectului

a)

b) Figura 10: a) Fotografii de la Workshop-ul dedicat proiectului, organizat în cadrul conferinţei YRC 2012

b)Programul Workshop-ului

Environmental Quality in Hospitals: current problems, solutions and long term strategies.

Ilinca Nastase (UTCB) - EQUATOR project - context, first results, short and long term perspectives

Andreea Vartires (UTCB) - Current state of the art of national and international IEQ standards for healthcare facilities

Ligia Tataranu (SCUBA) – National system of healthcare – open problems about PIR and the current state of the healthcare facilities

Ioan Ursu (INCAS) - HVAC Systems Synthesis Based on Fuzzy Logic

Sorin Brotac (S_IND) – An innovative system for acquiring 3D surfaces and their correspondent temperature distributions

Gabriel Cojocaru (INCAS) – CFD modeling of complex flows – example of interaction of a jet with a thermal plume

Angel Dogeanu (UTCB) - Thermal breathing manikin development - proposed approach and methods and results

Radu Donca (UTCN) – Conceiving a thermal manikin – thermoregulatory system modeling – challenges and limits Round table: subjects debates, final conclusions - moderator Ilinca Nastase

Indicatori de proces si de rezultat

Denumirea indicatorilor UM/an

Indicatori de proces

Numarul de proiecte realizate în parteneriat international No.

Mobilitati interne Luna x om

Mobilitati internationale Luna x om

Valoarea investitiilor în echipamente pentru proiecte 80 000 RON

Numarul de întreprinderi participante No.

Numarul de IMM participante 1

Indicatori de rezultat

Numarul de articole publicate sau acceptate spre publicare în fluxul stiintific principal international 8

Number of articles published in journals indexed AHCI or ERIH Category A or B (appliesto the Humanities only) No.

Number of chapters published in collective editions, in major foreign languages, at prestigious foreign publishing houses (applies only to Social Sciences and Humanities) No.

Number of books authored in major foreign languages at prestigious foreign publishing houses (applies only to Social Sciences and Humanities) No.

Number of books edited in major foreign languages at prestigious foreign publishing houses (applies only to Social Sciences and Humanities) No.

Factorul de impact relativ cumulat al publicatiilor publicate sau acceptate spre publicare No.

Numarul de citari normalizat la domeniu al publicatiilor No.

Numarul de cereri de brevete de invenţie inregistrate (registered patent application), în urma proiectelor, din care: No.

- naţionale (în România sau în altă ţară); No.

La nivelul unei organizaţii internaţionale (EPO/ PCT/ EAPO/ ARIPO/ etc.)* No.

Numarul de brevetede invenţieacordat (granted patent), în urma proiectelor, din care: No.

- naţionale (în România sau în altă ţară); No.

La nivelul unei organizaţii internaţionale (EPO/ PCT/ EAPO/ ARIPO/ etc.)* No.

Veniturile rezultate din exploatarea brevetelor şi a altor titluri de proprietate intelectuala Mii lei

Veniturile rezultate în urma exploatarii produselor, serviciilor şi tehnologiilor dezvoltate Mii lei

Ponderea contributiei financiare private la proiecte %

Valoarea contributiei financiare private la proiecte 80 000 RON

Director proiect, Conf. Univ. Dr. Ing. Ilinca Nastase

______________