届上海国际空气与新风展览会

2020年8月31日-9月2日

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许钟麟、曹国庆发表《医院应用空气净化技术,防控新型冠状病毒》

众所周知,在武汉新建的火神山医院中空净设备、新风系统得到了大量的应用,期间也有许多净化、新风企业踊跃捐款捐物,共对疫情。那么空净技术的应用在医院中能起到什么样的作用呢?

中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究院的许钟麟、曹国庆共同撰写了《医院应用空气净化技术,防控新型冠状病毒》,其中提及了由于新型冠状病毒主要靠空气传播也就是呼吸道感染, 为了防止病房内含菌空气漏泄和排至病房之外的邻室或环境,也为了进一步保护进入病房的医护人员或病房内其他病人(非单人病房),除了戴口罩,还要通过负压隔离病房及其净化空调系统、缓冲设施等稀释、降低室内菌浓,实现二次隔离。

一、空气传播的重要性
当前的新型冠状病毒肺炎之所以来势汹汹,是因为这种病毒主要靠飞沫传播也就是呼吸道感染,这种感染的严重性在于以下几方面:

(1)暴发性——在短时间内能造成大量人群感染,例如2003年的SARS。

(2)感染面积大——可造成全国大流行。

(3)感染剂量特别低——例如吃进1亿个兔热杆菌才能使人感染,而吸入10~50个兔热杆菌就会发病。

(4)可转化成接触传播——当微生物气溶胶沉积到身上、手上或其他手可触及的表面上,再通过接触易感染部位(例如眼睛)同样也可以发生感染,所谓“凡经空气传播的也能经接触传播”。

据世界卫生组织(WHO)官员指出,当前新型冠状病毒肺炎死亡率低于SARS,前者约2%~3%,后者达百分之十几。确实是这样,截止到2003年8月7日,6个月的时间内,SARS疫情扩散到34个国家和地区,累计报道疑似病例8437例子,916人死亡,比例为10.85%。但是新型肺炎才爆发一个多月,我们必须保持高度警惕。

二、一次隔离的重要性

病人的讲话、咳嗽和打喷嚏,都可以释放出气溶胶微粒。一声咳嗽最多可喷出3500个微粒,相当于正常说话5分钟排出的微粒数,而一个喷嚏喷出的微粒数又比咳嗽时大近百倍至千倍。为了防止接触到带菌微粒,人体保护措施有口罩、面罩、护目镜、隔离防护服等。口罩不仅适用于非病人,也适用于病人。口罩材料应具有较高的微粒过滤效率和较小的通气阻力。如果以≥0.5μm微粒衡量,16层纱布效率也就不到10%,而且阻力大,吸湿严重,反而促使细菌生长繁殖,是不可取的。理想的是用聚丙烯纤维滤纸来做。

我国标准对口罩分为两类,即KN和KP,分别对应于美国的N类和P类。所谓N(或KN)95口罩就是对中值粒径为0.075μm的氯化钠颗粒的过滤效率达到95%,据计算,对≥0.5μm微粒效率就可以达到99.97%。氯化钠微粒即固态微粒,也就是非油性或液态微粒。所以报道上仅说“N95口罩是对非油性微粒效率达到95%的口罩是不完整的”,因为它缺了最主要的特征:微粒大小。

病人喷出的微粒是含液体的。据研究,飞沫飞出2秒后,即因蒸发而变小,直径只有原来的1/5左右。所以病人喷出的大颗粒,瞬间就变成所谓“飞沫核”,即我们常说的气溶胶,它可随气流而飞到更远,所以病房中不是病人咳嗽时才会发生含菌(病毒)微粒,而是平时也有很小的含菌(病毒)微粒漂浮在室内空气中,人员密集场所更是如此。小微粒可以进入肺泡,而肺泡最易感染。美国曾报道这样一个例子:一个空洞型肺结核病人,每小时通过呼吸可排出13个传染性飞沫核,在4周时间里可使27人被感染。所以,早有学者指出,那种认为飞沫在空气中前进不足1米,而得出所谓“三英尺外没危险”的结论是错误的。所以,戴口罩不仅仅是防止面对面的传染,而是为了防止吸入散布于空气中的“飞沫核”,是重要的第一道隔离。

三、二次隔离的必要措施

通过上面分析,可知造成气溶胶(飞沫核)和飞沫可能传开来的环境因素如下:(1)空间相对窄小并且封闭,使得传染性微粒越聚越多。(2)局部或全面通风量不足,使得传染性微粒得不到稀释,达到了足以传染致病的浓度(所谓感染剂量)。

(3)有传染性微粒的空气再循环,增加了感染的几率。

(4)在压差作用下传染性微粒通过缝隙由一侧向另一侧渗透,或者在气流带动下,由一端向另一端转移,提供了增加浓度的机会。

因此,正如美国CDC在1994年发布的《卫生保健设施中防止结核分支杆菌传播指南》中指出的,一切控制气溶胶和飞沫传播的目的,都在于防止传播或降低传染性气溶胶和飞沫的浓度。

所以,为了防止病房内含菌空气漏泄和排至病房之外的邻室或环境,也为了进一步保护进入病房的医护人员或病房内其他病人(非单人病房),即使带了口罩也因室内菌浓度高而吸入可致病的剂量,就要通过负压隔离病房及其净化空调系统、缓冲设施等稀释、降低室内菌浓,实现二次隔离。

二次隔离应尽可能着眼于动态控制,即动态下的隔离,即在开关门、人进出、床边诊治、室内走动的动态情况下,最大限度地降低室内的、医生身边的、外泄的含菌(病毒)微粒浓度,防止其传播到更远。所谓要高负压、全新风、联锁密封门的做法,是一种不完整的认识。

动态的二次隔离措施在北京市地方标准《负压隔离病房建设基本配置要求》和报批的国标《医院洁净护理与隔离单元技术标准》中有详尽条文,这里不展开了。这里仅就应用空气净化技术做好二次隔离的要者(特别是既有病房)说明几点:

(1)病房必须是负压(-5Pa即可),因此要排风。

(2)排风必须要有高效过滤器(最好达到C类标准),以保护环境,卫生间排风也如此。

(3)有了排风的高效过滤器,室内就可以用循环风,因此通风口上只要安装高中效甚至中效过滤器即可。少数危重病人的病房采用全新风时,排风口仍然需要安装高效过滤器。

(4)既然用经过高效过滤器的风循环,高效过滤器排(回)风装置就必须保证不漏。生物安全实验室要保证这一点,规定要有在线扫描检漏装置,有专人值管。负压病房的数量比生物安全实验室不知要多多少倍,那样要求是做不到的。漏主要在边框,在上述两本规范以及《洁净室施工及验收规范》中,都提到可用边框不漏的动态气流密封负压高效排风装置。

(5)排(回)风口必须设置在床头—侧下方,改造的病房可以沿床头墙下边安排一横向排风管,排风口和装置会突出墙面,但不会影响床的摆放。

(6)如是新建病房,当然可以在床一边医护人员站立位置和床尾的顶棚上各设一主送风口和次送风口;改造病房如只能在顶上设一个送风口时,应该设在床尾顶棚上。

(7)几人同一个病房时,特别是要注意不能使一个病人处于另一个病人的下风向。如能一张床一个送风口+一个回风口当然好;只能设一个送风口时,应设在室中间顶棚上,而每床床头下方皆应如上述设置回风口。

(8)为避免病人有吹风感,送风口风速不宜大于1m/s,而且风口应采用可调百叶。

(9)一定要隔出一个缓冲间,其长度要能容纳一张床,否则只适合可做轮椅病人的病房。高度可低一些,但不低于2.1m。

(10)缓冲间一定要用高效过滤器送风,换气次数最好为60h-1。最简易时方法可以一台风机带一个薄的高效过滤器作为自净器安在顶上或墙上。实测和理论计算都表明隔离效果可使外泄菌浓降低约20倍,若仅靠压差只能降低几倍。

(11)缓冲间两边的门一定不能联锁,无需密封门,只需规定一门不关,另一门不能开。

(12)如果在病区入口也设一间缓冲室,对内外都保持正压,则更好。

(13)临时病房,如果住2人,床应在两侧墙边,不要在一边并排放。没有空调系统时,可在窗上安装一台带高效过滤器的风机箱,风量相当于2h-1换气即可。必要时病房门上开一小窗。

(14)医院空调系统(非病房)回风口应按原卫生部有关规定和《综合医院建筑设计规范》,安装对含菌微粒有95%效率的过滤器,这就要高中效过滤器,而且要选用超低阻的。若中效过滤器则效率差一些。日本《空气净化手册》也指出最后的飞沫核是被回风吸走的。

(15)空调系统只需在新风口和回风口处安装阻隔式空气过滤器,拒菌粒于系统之外。在系统中不应安装臭氧、紫外等消毒装置,前者对人有影响,后者当不能把细菌立即杀死时,它可以“光复生”,可以变异,变得更强。当已知病毒变异了,其后果不堪设想。所以当年SARS时,WHO专家也有此建议。

(本文来源:中国建筑科学研究院研究员 许钟麟等《 医院应用空气净化技术,防控新型冠状病毒》)

 

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