【感染科普笔记2024-5-28】倪晓平丨医院建筑设计在防控微生物气溶胶中的作用

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讲者丨倪晓平（浙江省杭州市疾病预防控制中心）
整理丨赵会杰（首都医科大学宣武医院）审核丨武星（江南大学附属医院）来源丨SIFIC 2023“全国感控与耐药感染”联合大会
大家对气溶胶都有所了解，尤其是在疫情期间大家更近一步认识到气溶胶。在SIFIC 2023“全国感控与耐药感染”联合大会上浙江省杭州市疾病预防控制中心倪晓平教授为大家解读了医院建筑设计在防控微生物气溶胶中的作用及院感防控需要关注的关键点。



一、气溶胶（一）定义气溶胶是悬浮于空气介质中的固体或者液体颗粒物，直径在0.001μm～100μm之间，含有病原体的称之为微生物气溶胶或者是病毒气溶胶。气溶胶是肉眼不可见的，肉眼可见到的最小粒子直径为300μm。气溶胶具有三个属性：①遵循气流流线运动特点；②具有空气动力学直径、可在气体中悬浮；③具有短距离和长距离潜在传播能力。长距离传播是气溶胶传播的关键，研究显示气溶胶可以在空气中悬浮。哈佛大学的一项研究显示：从悬浮的颗粒中应用电子显微镜、细胞培养方法证实了气溶胶中存在感染性可复制完整的病毒颗粒。
（二）感染途径与感染剂量研究

• 实验者雾化吸入接种（模拟气溶胶感染）甲流病毒的感染剂量远低于鼻腔滴种（模拟飞沫感染）的剂量。但雾化吸入的感染效率是鼻腔滴种的最小剂量的20倍。
• 英国35名志愿者感染实验研究证明，SARS-COV-2经鼻腔滴种的最小感染剂量仅为10TCID50（50%组织培养感染剂量），本次疾病传播迅速与传播途径是相关的。
  

（三）计算机模拟诊所大开间气溶胶致环境污染

• 利用计算机模拟跟踪一家口腔大开间（25张牙椅）诊所在实施超声洁牙过程产生气溶胶对环境的污染。大开间新风系统上方为送风口下方为回风口。
• 大开间每张牙椅之间有高度1.5米的物理隔断，通过粒径＞25µm颗粒物污染模拟实验，研究发现：粒径＞25μm的颗粒物主要污染牙椅为中心的周围环境表面、地面，气溶胶颗粒物粒径＞25μm在空气中停留时间平均为7.92秒，污染半径为1.1米，污染物不是降落地面而是撞击隔断挡板。因此，提示每日诊疗结束后有必要对诊所患者周围的环境表面（包括隔断挡板）进行充分消毒，以防止污染物的传播。
• 通过粒径＜25μm颗粒物污染模拟实验，粒径＜25µm颗粒物表现为广泛污染，整个诊所因超声洁牙操作产生的气溶胶饱和，气溶胶颗粒物粒径＜25µm，在空气中停留时间是7.31min，气溶胶颗粒物可在5.04min内平均漂移距离为37.22米。实验说明诊所大开间内气溶胶最远的传播距离达到37.22米。
  

（四）室内气溶胶传播的三个重要因素1.人体热羽流现象。人体的表皮温度高于环境，温差形成了气象学的对流，即指人体表面散发的热量与周围空气形成对流现象，产生的气流，称作人体热羽流现象。



（1）olmedo等设计的人体模型发现，当两具表面有加温功能的模型（加温至人体温度35℃）间距0.35m和0.50m时，进入室内的清洁空气无法通过两具模型之间的呼吸区，换气次数加大也起不到稀释气溶胶浓度的作用，甚至暴露值是周围空气的2～13倍；而当两具模型间距大于0.8m时，热羽流的影响才会消失，清洁的空气才能进入两模型之中，从而起到稀释两模型之间的污染空气。热羽流现象在两具模具之间形成“蒙古包”保护起来。人体热羽流现象为人际间的近距离吸入感染创造了十分有力的条件。（2）人体热羽流托举气溶胶悬浮于空气中。热羽流完全可以托举粒径＜80μm病毒。新冠病毒粒径在0.08μm～0.10μm，热羽流可以将新冠病毒托举起来悬浮在空气中。（3）可吸入的微生物气溶胶。日常工作过程中医护人员位于卧床患者上方进行交流，借助热羽流很容易引起感染。
2.室内不同的通风频率影响可能会出现不同的传播感染。日常大家对室内通风的理解为通风量越大可以减少气溶胶的传播，但研究显示：（1）在通风良好的空间，只发生近距离的气溶胶传播。（2）在通风不良或拥挤环境中，无论是近距离还是远距离的易感者均处于感染的风险之中。（3）负压隔离病房并非“保险柜”，仅保护环境，保护远距离的医护人员，近距离诊疗操作，仍然需要做好呼吸道防护。（4）实验动物SARS-COV-2气溶胶感染

• 实验1：左侧动物鼻腔接种新冠病毒24h后在动物发病前与右侧未接种新冠病毒动物同处通风换气70ACH（每小时换气次数）的实验箱内（两饲养笼相距1.8cm） ，暴露8小时后右侧动物感染。实验结论为热羽流现象形成“蒙古包”保护罩近距离接触的个体同样可以引起感染。在较高频率的通风换气作用下，近距离的气溶胶吸入并不受影响。
• 实验2：下层动物接种新冠病毒，上层动物未接种新冠病毒，两只动物不能面对面，仅有一根下进上出通风模式的风管相通。实验结果为上层动物在8小时后感染。实验结论为室内不同的通风频率影响下，可能会出现不同的传播感染方式。
  

（5）完全混合房间中每小时换气次数（ACH）的颗粒去除效率。6次/h颗粒去除达到99.75；12次/h颗粒去除达到99.9994；大于6次颗粒去除效率变化非常小，意义不大。因此，要求病房换气频率最低为6次/h，但新风量应达到30%。

3.室内的气流方向是另一个影响因素。不适当的通风设计，可能会导致某个相对密闭空间出现局部感染热点的现象，其感染风险可能是该空间中其他位置的数倍。

• 例1：一间教室感染老师给同学授课，教室内的进风口设置在教师后排的天花板上，教师在讲话时形成的气溶胶被第一排学生的热羽流现象形成一道屏障，前排学生是感染热点。
• 例2：广州餐厅COVID-19感染事件，继发病例为指示病例的同桌和左右两桌，依据餐桌布局发现，发生继发感染的3桌人员均处于同一空调出风气流的覆盖，而指示病例的座位正好临窗，相邻桌人员未患病。原因为里桌和外桌人员对面就餐形成人体热羽流现象阻碍了病毒向相邻桌传播，空调气流覆盖的区域成为局部感染热点。今后在发生呼吸道传染病时应通过室内气溶胶传播的三个重要因素去考虑。
  

二、内镜中心COVID-19防控策略包括患者控制（source controls）、工程控制（engineering controls）、行政管理（administrative controls）和PPE使用（use of PPE）。

• 其中工程控制是指医疗机构应基于疾病传播途径，对各类有害因子(生物、化学和物理)的暴露风险评估，实施医疗操作布局，通风和气流组织的科学合理工程设计，坚持污染最小化的原则，最大限度避免人员交叉感染。
• 工程控制要求：功能区块独立，空间足够；气流组织合理，换气足够；诊疗流程便捷，避免交叉；卫生防护设施，便于依从；环境安全可控，定量监控。例如气溶胶的传播：①借助风管传送长距离传播；②借助人员走动，室内人员走动会对空气流动产生较大的影响。据推算1名成人以1m/s速度走动行走，可以推动身前255L/s空气流动，并带动身后76L～230L空气的移动，可将微生物气溶胶“随身”带至另外环境。防止气溶胶传播的对策为人员通过缓冲间，物品通过传递窗实现。在两个不同程度的环境之间一定要设置缓冲间，目的是截流污染空气。
  

三、医院中央空调系统分类（一）末端系统：“一对一”服务病房空调系统是风机盘管在末端，既是末端系统，连接风机盘管的是冷媒系统，冷媒系统是全封闭不易发生暴露，因此，末端系统是“一对一服务”不发生水平传播，是安全的。但是，病房末端系统被污染，可导致下一位患者发生垂直感染。大开间或大厅也采用末端系统，需现场进行感染风险研判。VRV空调无隔断及人流因素不仅可以产生水平污染及垂直污染，因此疫情期间此类空调不建议使用，存在水平和垂直污染风险。
（二）区域系统：“一对多点（区域）”服务一台机器处理的空气输送给所有的房间及区域，循环使用风，会造成水平传播及垂直传播。
（三）新风系统新风系统直接送风，只送风不回风一直处于正压，外来新风量占10%～30%，不会造成水平传播及垂直传播。
（四）规范风机盘管安装施工应带有回风箱规范的空调系统出风口应有出风箱，回风口应有回风箱，若房间与房间之间、走廊与走廊之间无有效的隔断，施工时未安装回风箱，开机时容易将周边及对面房间的污染空气吸过来造成感染。风机盘管回风箱一般在吊顶内从外表不易查看，因此，要明确风机盘管是否安装回风箱对医院感染控制非常重要。
（五）隔离病房排风管污染严重瑞典某医院一项采样调查，19个COVID-19患者病房的出气口采样阳性率36.8%，大楼顶层排气口过滤器拭子标本8个样本（88.9%）SARS-CoV-2核酸阳性。从COVID-19患者病房排风口至房顶排风口过滤器的最远距离达到56m。
（六）SARS-CoV-2可穿透初效、亚高效过滤器病毒黏附在空气中，裸露的病毒量非常小，初级过滤器颗粒捕获率50%，表面涂抹25%的样品检获SARS-CoV-2。二级过滤器颗粒捕获率90%，表面涂抹17.6%的样品检获SARS-CoV-2。第三层，在出风口表面的空气阻尼器表面仍有31.6%检获SARS-CoV-2。由此可见，SARS-CoV-2不仅可以借助通风管道实现远距离传播，还能够有效穿透粗、中效和亚高效过滤器。
（七）疫情下中央空调使用规定

• 《公共场所集中空调通风系统卫生规范》WS394-2012，5.6要求使用：当空气传播性疾病暴发流行时符合下列条件之一的集中空调系统，方可继续运行：①采用全新风方式运行的；②装有空气净化消毒装置，并保证有效运行的；③风机盘管加新风的空调系统能确保各房间独立通风。
• 《医院空气净化管理规范》WS/T368-2012，7.3要求使用。
• 《空气消毒机通用卫生要求》WS/T648-2019，空气消毒机要求使用。
  

四、国内的内镜中心建筑布局不足点（一）功能区相对独立，但缺乏有效物理隔断，诊室大开间普遍；洗、消、干、待，全部流程均在一起，整个房间的气溶胶容易被污染。
（二）洗消间工程控制问题较多。
（三）负压诊疗室少见。
（四）内镜中心建筑布局合理举例

• 案例1：浙江省绍兴市上虞人民医院内镜中心。内镜中心清洗、消毒各区域独立，各区之间传递窗；内镜在使用前更换工作人员，更换清洁车辆从清洁通道运送到各诊室，有效隔断了气溶胶的传播。
• 案例2：英国Homerton大学医院内镜洗消中心。内镜中心具有12间独立诊疗间，内镜清洗区仅使用6平方米，物品通过使用传递窗，人员通过经过缓冲区，执行污染最小化的感控理念。
• 案例3：某家医院内镜中心。应用颜色标识管理各区域，各区之间划分合理。
  

五、确诊患者出院的洗消措施患者携带的衣服物品如何消毒？疫情初期患者出院衣物采用消毒剂喷洒消毒，不能有效消毒，喷洒消毒应将衣物喷透作用有效时间才可达到消毒目的。现推荐消毒方法为：

• 患者通过沐浴彻底去污，更换经洗消的衣服。沐浴中心采用双通道设计（污染通道、清洁通道），患者从污染通道进入。
• 患者将脱下全部衣物放入双门清洗消毒机内，推荐应用热力消毒洗衣机进行洗消，A0值达到600；
• 患者清洗后的衣物从洗消机清洁区门取出放入干燥机内干燥，患者更换干净的衣服通过清洁区走廊出污染区。
• 可采用擦拭清洁消毒的物品，推荐使用消毒湿巾擦拭清洁消毒。执行以上措施，最大限度减少病原菌的污染。
  

小 结倪晓平教授对《医院建筑设计在防控微生物气溶胶中的作用》进行了详细的讲解。从气溶胶的定义、室内气溶胶传播的三个重要因素；COVID-19内镜中心的防控策略及国内内镜中心建筑布局不足点；空调系统的分类及疫情下中央空调使用的注意事项，最后到确诊患者出院的洗消措施等结合文献、实际案例深入浅出的进行了详细的解读，为医疗机构防控气溶胶引起的病原微生物传播具有重要的指导作用。欢迎投稿：sific2007@163.com“本平台所有文章欢迎大家转发到朋友圈、群内学习，但若需转载至公众号或其它平台发布，请先联系小编确认同意”封面图片来自视觉中国官网图文：王小虾