紫外線照射空氣殺菌技術(shù)與控制病狀建筑物綜合癥和醫(yī)院感染 徐火炬* 一.空氣微生物污染的危害 21 世紀(jì)的今天,經(jīng)空氣傳播的疾病仍然是人類健康最大的殺手. 歷史上的鼠疫,西班牙流感曾經(jīng)造成了數(shù)千萬人的死亡.2003 年爆 發(fā)的 SARS,遍及到全世界 34 個(gè)國(guó)家和地區(qū).SARS 期間,公共建筑的密閉建筑的中央空調(diào)幾乎被全部關(guān)閉, 國(guó)家緊急出臺(tái)空調(diào)衛(wèi)生管理 的條例與規(guī)范.SARS 給人類的生命安全和經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的損失. 5 年過去了,人們似乎淡忘了空氣微生物污染的嚴(yán)重危害,越來越多 的密閉中央空調(diào)建筑,在控制空氣微生物污染方面,幾乎與 6 年前沒 有多少改進(jìn). 2004 年春季,衛(wèi)生部組織對(duì)全國(guó) 30 個(gè)省,自治區(qū),直轄市的 937 家賓館飯店,大型商場(chǎng),超市的中央空調(diào)系統(tǒng)衛(wèi)生狀況進(jìn)行了抽 檢,其中近 50%的中央空調(diào)系統(tǒng)屬于嚴(yán)重污染程度,合格的僅占抽檢 總數(shù)的 6%.集中空調(diào)風(fēng)管內(nèi)的積塵量達(dá)到 20 g/m2 以上的占 90%, 50 g/m2 克以上的占 57%,達(dá)到 486 g/m2;集中空調(diào)風(fēng)管每 g 積 塵中細(xì)菌總數(shù) 10 萬個(gè)以上占 80%, g 積塵中細(xì)菌總數(shù)達(dá)到 277 每 萬個(gè);集中空調(diào)風(fēng)管每 g 積塵中真菌總數(shù) 10 萬個(gè)以上占 73%,每 g 積塵中真菌總數(shù)達(dá)到 480 萬個(gè),也就是說中央空調(diào)在吹臟風(fēng). 2009 年 3 月 14 日中新社報(bào)道:一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示,中國(guó)每年由 室內(nèi)空氣污染引起的超額門診數(shù)二十二萬人, 超額急診數(shù)四百三十萬人,超額死亡數(shù)達(dá)十一點(diǎn)一萬人.肺癌發(fā)病率以每年百分之二十六點(diǎn) 九的驚人速度遞增. 美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全與衛(wèi)生研究所(NIOSH)曾評(píng)估過 529 個(gè)建筑存 在空氣質(zhì)量問題. 其中 280 座建筑物通風(fēng)不合格, 占調(diào)查總數(shù)的 53%, 而建材污染僅為 21 座占 4%, 可見空調(diào)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)空氣的污染充當(dāng)了 重要角色,這就完全違背了設(shè)置空調(diào)的目的. 一項(xiàng)分析報(bào)告顯示,美國(guó)的120萬商業(yè)建筑中有2500萬工作人員 患"不良建筑物綜合癥", 世界衛(wèi)生組織2002年公布的報(bào)告中,已將其 與高血壓,膽固醇過高癥,肥胖癥等一起列入了人類健康的10大殺手 黑名單之中.據(jù) 加 拿 大 聯(lián) 合 工 會(huì) 調(diào) 查 , 由 于 辦 公 室 空 氣 污 染 ,使 4萬 名 工 作 人 員 每 年 至 少 減 少 10萬 個(gè) 工 作 日 .美 國(guó) 一項(xiàng)研究表明,每年因此而造成的損失使美國(guó)全年國(guó)民 生 產(chǎn) 總 值減 少 100億 美 元 . 大多數(shù)發(fā)生在這些建筑物中的員工身體上的被稱為非特定建筑 3 2 2,3 物相關(guān)的疾病 或者癥狀 仍然無法解釋 ,但是證據(jù)表明建筑物空調(diào)系統(tǒng)的微生物污染起著一部分作用..橫截面研究一直始終如一地探
測(cè)到這些癥狀在有空調(diào)的密閉建筑物中工作的員工中發(fā)病率增加 . ----------------------------------------------------------*徐火炬 高級(jí)工程師, "全國(guó)潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境"標(biāo)準(zhǔn)化委 員會(huì)委員,"潔凈與空調(diào)技術(shù)"雜志編委 一些研究報(bào)道:細(xì)菌,真菌和原生動(dòng)物在寫字樓內(nèi)的空氣冷卻裝 置, 空調(diào)冷卻盤管7,8和凝結(jié)水盤7,9中生長(zhǎng)旺盛. .微生物污染已經(jīng)導(dǎo)致 , 鼻炎,濕熱,哮喘,過敏性肺炎和比德熱的爆發(fā)8 10–14..
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目前, 對(duì)長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中的病毒感染 (傳染性) 還所知甚少; 不過,這并不一定意味著HVAC(采暖,通風(fēng)和空調(diào))系統(tǒng)能夠被排除在可能的傳播路徑之外.例如,諾瓦克(Norovirus,一個(gè)重要的腸胃 炎病毒)就有高度的環(huán)境穩(wěn)定性和傳染性,其感染劑量在10 ~ 100微 粒之間 .通過HVAC(采暖,通風(fēng)和空調(diào))系統(tǒng)傳播病毒似乎是可 以想象的,尤其是在循環(huán)流空調(diào)系統(tǒng)中[5]. 按照 Allgemeine Ortskrankenkasse(AOK) (德國(guó)最大的健康保險(xiǎn)公司)報(bào)道每年有 250 萬例呼吸道疾病,并導(dǎo)致 2500 萬天的病假這 樣一個(gè)絕對(duì)的事實(shí)[4],則有可能證明是否病毒媒介是通過 HVAC(采 暖,通風(fēng)和空調(diào))系統(tǒng)傳播的. 人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到空氣微生物污染是醫(yī)院獲得性感染 (nosocomial disease)和病狀建筑綜合癥(SBS)的原因之一,但直到目前為止, 對(duì)于空氣微生物污染危害的嚴(yán)重性以及如何有效地控制空氣微生物污染,既沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)又缺乏大規(guī)模應(yīng)用所必須的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持. 國(guó)際室內(nèi)環(huán)境與空氣品質(zhì)組織認(rèn)為: 在對(duì)醫(yī)院護(hù)理建筑的空氣品質(zhì)重 要性的認(rèn)識(shí)上,存在缺乏重視,不應(yīng)該的忽視,甚至頑固的輕視態(tài)度 (2003) . 2005 年全國(guó)醫(yī)院感染調(diào)查顯示, 我國(guó)醫(yī)院感染發(fā)生率大約為 5%. 在 2007 年度醫(yī)院感染控制學(xué)術(shù)會(huì)議上,衛(wèi)生部醫(yī)政司有關(guān)負(fù)責(zé)人指 出,醫(yī)院感染已嚴(yán)重影響醫(yī)療質(zhì)量,每年都會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和 醫(yī)療資源浪費(fèi). 因此, 重視和改善公共建筑, 醫(yī)院和病人護(hù)理建筑的空氣微生物 污染, 加快研發(fā)和使用可有效控制HVAC系統(tǒng)空氣致病微生物繁殖和 擴(kuò)散的動(dòng)態(tài)殺菌技術(shù), 制定設(shè)計(jì)指南和標(biāo)準(zhǔn), 是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展 和人類健康的重要任務(wù). 二.目前的空氣除菌潔凈技術(shù) 有多種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)態(tài)的除菌潔凈技術(shù),包括高效過濾,靜 電過濾,離子空氣,紫外線,光催化氧化等. 高效空氣過濾除菌技術(shù)廣泛地應(yīng)用到電子,醫(yī)藥,醫(yī)院手術(shù)室和 無菌病房,效果確定.但空氣凈化設(shè)施在許多情況下需要建筑技術(shù)層
或機(jī)房,復(fù)雜的建筑設(shè)施處理,高額的投資,高能耗,維護(hù)技術(shù)水平 要求高,運(yùn)行費(fèi)昂貴和成本,使得空氣過濾技術(shù)難以普及應(yīng)用. 即便是世界發(fā)達(dá)國(guó)家, 也沒有在健康領(lǐng)域普及采用高效空氣過濾技術(shù) 來保持空氣衛(wèi)生, 更沒有以法規(guī)的形式強(qiáng)制規(guī)定必須采用高效過濾器來實(shí)現(xiàn)空氣衛(wèi)生.如德國(guó)在 2002 年起已經(jīng)開始取消醫(yī)院手術(shù)部全部附房設(shè)置高效過濾器的規(guī)定,甚至對(duì)手術(shù)間內(nèi),也劃分出普通空調(diào)區(qū) 和無菌保護(hù)區(qū)[7]. 2008 年 12 月頒發(fā)的新的德國(guó)醫(yī)院與房間的通風(fēng)空 調(diào)規(guī)范(DIN1946-4,2008) ,依據(jù)幾十年對(duì)空氣污染與醫(yī)院感染的聯(lián) 系的研究和實(shí)踐,正式取消了包括手術(shù)部附房和 ICU 設(shè)置空氣高效 過濾器的規(guī)定.2007 年修訂再版的美國(guó)制冷通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)給 ,在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中醫(yī)院只有 出了最新的美國(guó)醫(yī)院空氣過濾標(biāo)準(zhǔn)(表 1) 三種手術(shù)需要高效過濾, 其他醫(yī)院區(qū)域采用中效或初效過濾就可達(dá)到 空氣衛(wèi)生要求. 表1
離子空氣除菌技術(shù)產(chǎn)生的正負(fù)氧離子具有很強(qiáng)的氧化性, 能在極 短的時(shí)間內(nèi)氧化,分解甲醛, 氨, 硫化氫等污染因子,且在與 VOC 分 子相接觸后打開有機(jī)揮發(fā)性氣體的化學(xué)鍵,經(jīng)過一系列的反應(yīng),最終 生成二氧化碳和水等穩(wěn)定無害的小分子.同時(shí),帶電離子可以吸附大
于自身重量幾十倍的懸浮微生物顆粒,靠自重沉降下來,從而清除空中懸浮微生物膠體,達(dá)到清新空氣的目的. 研究表明,離子空氣主要作用是改進(jìn)空氣品質(zhì),降低 VOC 濃度. 對(duì)除菌和減少呼吸道疾病的傳播具有一定的作用, 不過這種作用在某種程度上取決于疾病的類型, 并且會(huì)受到空氣相對(duì)濕度的影響 (estola et al.,1979) . 靜電過濾除菌技術(shù)有與離子空氣類似的技術(shù),通常應(yīng)用在工業(yè)上 需要控制粉塵和其他較大微粒的場(chǎng)合,但是他們對(duì)于小微粒的吸附效 率并不高.雖然一些小型的商業(yè)設(shè)備用來吸附煙氣,但對(duì)與消除空氣 中病原體的能力知之甚少. 光觸酶氧化除菌技術(shù)是近十年發(fā)展起來的技術(shù), 它通過光的催化 作用,使得二氧化鈦等半導(dǎo)體材料產(chǎn)生正電穴與電子,與空氣中的水 分 HO2 和氧分子 O2 進(jìn)行催化反應(yīng)后, 產(chǎn)生氫氧自由基和氧離子, 進(jìn)而分解細(xì)菌, 達(dá)到殺菌抑制的目的. 但是, 這一光催化殺菌過程漫長(zhǎng), 未有短時(shí)間殺菌效果的報(bào)道.現(xiàn)有的測(cè)試表明,需要很長(zhǎng)時(shí)間許多次 空氣循環(huán)(如 24 小時(shí)),才能達(dá)到我國(guó) CDC 規(guī)定的消毒產(chǎn)品必須達(dá)到 的 99.9%的殺菌率.而且這一類商業(yè)產(chǎn)品往往組合高性能空氣過濾器 和紫外線燈,不能確定究竟是紫外線燈,過濾器還是光催化材料在空氣 殺菌中起到主要作用.對(duì)于對(duì)空氣微生物有很高殺滅要求的醫(yī)院環(huán)境,這類不能一次性通過殺滅微生物的產(chǎn)品的消毒作用微弱. 紫外線照射除菌技術(shù)(UVGI)是一個(gè)傳統(tǒng)殺菌技術(shù),諾貝爾醫(yī) 學(xué)獎(jiǎng)獲得者丹麥醫(yī)學(xué)家尼爾斯呂貝里芬森(1860-1904)早在19世紀(jì)末 就利用UVC(短波紫外線)治病.紫外線照射殺菌的原理是利用紫外 線C波段的輻照能量, 破壞微生物的DNA或RNA, 達(dá)到殺滅微生物的 目的. 紫外線照射殺菌的原理和效果早已被世界公認(rèn), 廣泛應(yīng)用在醫(yī) 院領(lǐng)域. 但是由于其一次性通過的空氣微生物殺滅率低, 并沒有成為 主要的動(dòng)態(tài)空氣殺菌技術(shù). 最近幾年來, 世界上相繼出現(xiàn)了一次性通 過可殺滅90%~99.9999%的動(dòng)態(tài)UVGI商業(yè)產(chǎn)品,重新引起了醫(yī)學(xué)界 的關(guān)注. 表2是幾種動(dòng)態(tài)除菌技術(shù)的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能比較
靜電過濾 離子空氣 光觸酶 H14高效過濾 紫外線
基本原理 一次性通過除 菌99%能力
靜電吸附除 菌 無
吸附與氧 化除菌 無
氧化除 菌 無
過濾除菌 達(dá)到99.9%
紫外光輻 照殺菌 達(dá) 到 99.9999%
對(duì)病毒的去除
低
低
中等
高
很高
能力 電耗 運(yùn)行費(fèi) 維護(hù)難度 除味能力 投資 微生物殺滅性 大 大 一般 無 大 無 小 小 一般 優(yōu) 中 小 小 小 簡(jiǎn)單 良 小 小 大 很大復(fù)雜 無 很大 無 較小 較小 簡(jiǎn)單 良 中 殺滅
三.對(duì) UVGI 的科學(xué)研究 1.UVGI 的歷史 自從第一個(gè)UVGI(紫外線殺菌照射)系統(tǒng)于1909年被成功地用 于實(shí)現(xiàn)了法國(guó)馬賽市政水網(wǎng)系統(tǒng)的殺菌消毒后,利用UVGI(紫外線 殺菌照射) 對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行殺菌消毒已經(jīng)成為一種普遍而可靠的慣例 做法.但是,與水和設(shè)備的殺菌消毒不同,利用UVGI(紫外線殺菌照射) 對(duì)空氣流進(jìn)行殺菌消毒則有著起伏不定的成功歷史和不可預(yù)測(cè) 的效果.上個(gè)世紀(jì)20年代,實(shí)驗(yàn)室第一次對(duì)利用UVGI(紫外線殺菌照射)消毒空氣做了研究,研究表明:消除空氣中的傳染病似乎是有 可能的.1936年,Hart利用UVGI(紫外線殺菌照射)消毒一間外科 手術(shù)室中的空氣2.1937年,UVGI(紫外線殺菌照射)第一次應(yīng)用于 一所學(xué)校的通風(fēng)系統(tǒng),結(jié)果大大降低了麻疹的發(fā)病率,之后的應(yīng)用也 取得了類似的成功3.Riley和O'Grady4 的試驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)致消除了醫(yī)院病 房排氣中的肺結(jié)核(TB)細(xì)菌. 由于傳統(tǒng)的紫外線消毒燈的輻照強(qiáng)度低, 不能一次性通過完成滅菌,因此并沒有在民用領(lǐng)域成為主要的空氣殺菌手段. 近十幾年來,隨著對(duì)密閉建筑空氣品質(zhì)重要性的認(rèn)識(shí)和對(duì)UVGI 研究的新結(jié)果,UVGI技術(shù)在美國(guó)和歐洲有了重要的商業(yè)發(fā)展,一次 性通過細(xì)菌殺滅率達(dá)到 90%, 99.9%甚至 99.9999%的商業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)問 世.許多重要的標(biāo)準(zhǔn)和指南如美國(guó)的疾病控制中心,政府服務(wù)部,職 業(yè)安全與健康研究所,ASHRE和德國(guó)的VDI指南均已把UVGI技術(shù)列 入標(biāo)準(zhǔn)和指南中. 以下是 UVGI 技術(shù)的歷史發(fā)展 19 世紀(jì) 80 年代芬蘭科學(xué)家芬森使用紫外線 B 光譜 (UVB) 來治療皮膚病 19 世紀(jì) 20 年代 研究紫外線(UV)對(duì)微生物的影響 20 世紀(jì) 30 年代 第一次在空氣處理中運(yùn)用
20 世紀(jì) 40 年代 開始對(duì)表面霉菌消毒的研究 20 世紀(jì) 50 年代 空調(diào)系統(tǒng)中使用紫外線(UV)在美國(guó)通 用電氣公司 的文獻(xiàn)資料中被 描述為"標(biāo)準(zhǔn)" . 20 世紀(jì) 80 年代 第一盞飛利浦紫外線表冷器消毒燈管的 應(yīng)用指南 20 世紀(jì) 90 年代 紫外線照射消毒(UVGI)的商用發(fā)展, 重新激起了科學(xué)界對(duì)紫外線照射消毒的興趣. 2002 年我國(guó)衛(wèi)生部頒發(fā)的<>將 UVGI 確定為 主要空氣殺菌技術(shù)之一. 2004 年英國(guó)發(fā)明了一次性通過可殺滅 99.9%空氣中細(xì)菌和病毒 的 UVGI 空氣管道設(shè)備. 2005 年 美國(guó)采暖,制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)"應(yīng) 用紫外線對(duì)空氣與表面消毒"的任務(wù)組 TG 2. UVAS 成立 2006 年荷蘭巴斯特公司發(fā)明了一次性通過可達(dá)殺滅 99.9999%空氣中細(xì)菌,霉菌,病毒和芽孢的管道設(shè)備. 2007 年 TG2. UVAS 成為美國(guó)采暖,制冷與空調(diào)工程師學(xué) 會(huì)技術(shù)委員會(huì) TC 2.9 項(xiàng)目. 2008 年 紫外線消毒技術(shù)編入美國(guó)采暖,制冷與 空調(diào)工程師學(xué)會(huì)手冊(cè)—科學(xué)與工程章節(jié) 2. UVGI的殺菌原理與科學(xué)實(shí)驗(yàn) 自然界存在的光波如圖3所示.紫外線(ultraviolet radiation,UV)的波長(zhǎng)為100～400nm,其中波長(zhǎng)為320‐400nm的長(zhǎng) 波紫外線稱為UVA,波長(zhǎng)為280‐320nm的中波紫外線稱為UVB,波 長(zhǎng)短于280nm的短波紫外線稱為UVC.目前市場(chǎng)上銷售的紫外線消毒 燈,大多數(shù)是利用短波紫外線(UVC)來實(shí)現(xiàn)消毒的.微生物核酸的吸 收光譜與短波紫外線的殺菌作用光譜吻合,UVC可使DNA(脫氧核糖核酸) 鏈上相鄰兩個(gè)胸腺嘧啶共價(jià)結(jié)合形成二聚體, 干擾DNA的轉(zhuǎn) 錄復(fù)制,影響蛋白質(zhì)合成而致微生物死亡.
目前紫外線-C ( UV-C )已被許多科學(xué)研究證明能消滅細(xì)菌,病毒,霉菌,單 細(xì)胞藻等絕大多數(shù)微生物.
圖1
市場(chǎng)上銷售的 UVC 燈,多為低壓水銀燈,可產(chǎn)生 253nm 的 UVC 光波,非常接近滅菌波長(zhǎng) 264nm,因此具有良好的殺菌效果.
暴露于紫外線輻射下的微生物數(shù)量可用以下單級(jí)指數(shù)消亡公式描述:
其中: S=存活下來的的微生物數(shù)量比例 k=標(biāo)準(zhǔn)消亡率常數(shù),cm2/μW-s l=紫外輻照滅菌強(qiáng)度,μW / cm2 t=暴露時(shí)間,秒 這里我們注意到三個(gè)主要的影響因素: -k:與微生物種類有關(guān)的消亡率常數(shù) -l:短波紫外線燈產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)度 -t:暴露時(shí)間
由上式可見,一定種類的微生物,其殺滅率取決于 UVC 輻照強(qiáng)度 和照射時(shí)間的乘積,也就是照射劑量.任何微生物均有一個(gè)殺滅 99.9%的致死劑量,表 3 是部分微生物的 UVC 致死劑量.例如:由表 3 可見,對(duì)于常見的感冒病毒,當(dāng)感冒病毒在一秒鐘內(nèi)接受了 6600WSec/cm2 的照射劑量時(shí),99.9%的感冒病毒將喪失繁殖能力,自然死 亡.自然界存在一些超級(jí)耐輻射菌種,其接受到超過常規(guī)致死劑量數(shù) 倍甚至數(shù)十倍時(shí), 依然存活, 但這只是極少數(shù), 不影響整體殺滅效果. 表3
微生物名稱 英文學(xué)名 類別 細(xì)菌 病毒 病毒 細(xì)菌 細(xì)菌 細(xì)菌 疾 病 .細(xì)小芽孢菌 .Bacillus subtlis spores .噬菌體 .Bacteriophage .可薩基病毒 .Coxsackie vinus . 志賀氏芽孢菌 .Shigella spores . 艾希氏大腸菌 .Escherichia coli .大腸桿菌 .Fecal colibbbb .------.------.腸道感染 .細(xì)菌性痢疾 .食物中毒 .腸道感染 UV 致死劑量 (WSec/cm2) 22,000 6,600 6,300 4,200 6,600 6,600
. 型肝炎病毒 .Hepatitis A virus A .感冒病毒 .Influenza virus .肺炎軍團(tuán)菌 . Legionella pneumopila . 傷寒沙門氏菌 .Salmonella typhi
.肝炎 .感冒 .軍團(tuán)菌病 .傷寒 .食物中毒,中毒性 . 黃葡萄球菌 . Staphylococcus aureus 細(xì)菌 休克綜合癥等 .鏈球芽孢菌 .Streptococcus spores 細(xì)菌 .咽喉感染
病毒 病毒 細(xì)菌 細(xì)菌
8,000 6,600 12,300 7,000 6,600 3,800
絕大多數(shù)引起人類疾病的微生物包括細(xì)菌,霉菌,真菌和病毒的致死 UVC 劑量在幾千到幾萬微瓦秒/平方厘米范圍內(nèi).國(guó)外多種商用 的紫外線殺菌裝置已經(jīng)達(dá)到了 UVC 場(chǎng)強(qiáng)幾萬到幾十萬微瓦秒/平方厘 米,可以一次性通過,瞬間殺滅微生物. 表 4 是德國(guó)微生物研究公司對(duì)某一商用一次性通過 UVC 空氣殺 菌裝置的檢測(cè). 表4
圖 2 是英國(guó)衛(wèi)生防護(hù)局(HPA)對(duì)一款已用于英軍野戰(zhàn)醫(yī)院的管道式 UVC 殺菌裝置的一次性空氣滅菌檢測(cè)裝置的斷面圖.一次性滅菌檢測(cè)結(jié)果見表 5
表5 微生物 表皮葡萄球菌 表皮葡萄球菌 流率(立方米/小時(shí)-1) 600 930 系統(tǒng)的平均效率% >99.9999914 99.999986
表皮葡萄球菌 表皮葡萄球菌 黑曲霉 黑曲霉 黑曲霉 黑曲霉 分支桿菌微卡(Vaccae) 分支桿菌微卡(Vaccae) 分支桿菌微卡(Vaccae) 分支桿菌微卡(Vaccae) MS-2 大腸桿菌噬菌體 MS-2 大腸桿菌噬菌體 MS-2 大腸桿菌噬菌體 MS-2 大腸桿菌噬菌體
1260 1600 600 930 1260 1600 600 930 1260 1600 600 930 1260 1600
99.999986 99.999979 >99.9970* >99.9942 99.9900 >99.985 99.999932 99.99965 >99.9999973 >99.9999940 >99.9999949 >99.999931 >99.99965 >99.99936
由表 4 和表 5 可見,二種商用的一次性通過空氣 UVC 殺菌裝置 的殺菌效率均已達(dá)到 99.9%以上. 3.UVGI 的實(shí)驗(yàn)效果 世界各國(guó)絕大多數(shù)科學(xué)研究對(duì) UVGI 殺菌效果與減少疾病作 用持積極肯定評(píng)論.其中最著名的研究是英國(guó)"柳葉刀醫(yī)學(xué)雜志" 2003 年 11 月 362 卷雜志刊登的加拿大科學(xué)家的"UVGI 對(duì)采用中 央通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的辦公建筑工作人員健康和良好狀態(tài)的研究" .該 研究采用雙盲法,多重交叉試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果表明: 參與這項(xiàng)研究的共有 771 名雇員,來自蒙特利爾三幢辦公大 樓.紫外燈照射的部位是大樓空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的表冷器和冷凝水盤. 紫外燈開啟四周,隨后關(guān)閉 12 個(gè)星期.這一循環(huán)在將近一年的時(shí)間中重復(fù)三次.研究發(fā)現(xiàn),紫外燈使通風(fēng)系統(tǒng)被照射的表面部位 病菌的集聚量減少了 99%.在有些星期里,紫外燈使一些員工出 現(xiàn)各種病癥的幾率總體下降了 20%,呼吸道病癥下降了 40%,粘 液?jiǎn)栴}下降了 30%.這些好處對(duì)有過敏癥狀的員工及從來不吸煙 的人受益最大.隨著紫外燈的開啟,不吸煙者抱怨工作時(shí)無精打 采的幾率可以減少一半,出現(xiàn)呼吸問題的可能性下降 60%. UVGI 除了有以上有效控制病狀建筑綜合癥的發(fā)生的優(yōu)點(diǎn)外, 還具有顯著空調(diào)節(jié)能優(yōu)點(diǎn).在空氣處理機(jī)組表冷器兩側(cè),安裝照 射表冷器盤管表面的紫外線燈管(圖 2) ,經(jīng)照射后的表冷器無霉 菌生長(zhǎng),無微生物粒子阻塞換熱器風(fēng)道,風(fēng)機(jī)的能耗和換熱效率 均提高 20%左右.在美國(guó),用紫外燈輻照空氣處理機(jī)組表冷器已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì).例如:1998 年起美國(guó)佛羅里達(dá)州的醫(yī)院系統(tǒng)開
始采用紫外線燈照射空氣處理機(jī)組的表冷器,以控制日益嚴(yán)重的 表冷器霉菌污染. 在佛羅里達(dá)州一所醫(yī)院有 27 年歷史的 107#空氣 處理機(jī)組的表冷器上和凝結(jié)水盤上,有大量可見霉菌繁殖,表冷 器表面已經(jīng)有 50%被霉菌堵塞.安裝紫外燈幾周后,表冷器的空 氣壓力損失從先前的 1.8 英寸水柱降低到 0.7 英寸水柱,通過冷盤管 的空氣流速?gòu)奈囱b紫外燈前的 230fpm 增加到 520fpm,盤管和凝結(jié) 水盤非常干凈,沒有可見的霉菌污染,甚至風(fēng)道里霉菌污染也大大 減少了.通過空氣處理機(jī)組的濕球溫度從先前的 57℉(無 UVC) 降低到 53℉(有 UVC) .對(duì) 107#空氣處理機(jī)組安裝 UVC 燈的費(fèi)用 為 2000 美元,但年空調(diào)能耗節(jié)約為 4867 美元.表 1 為美國(guó)佛羅里達(dá)州醫(yī)院空氣處理機(jī)組使用 UVC 的數(shù)量. 表6 醫(yī)院名稱 orando altamonte apopka Celebration East orando kissimee Winter park
床位數(shù) 882 258 50 60 119 50 334
裝在 AHU 上的 UVC 53 9 1 7 3 19 13
圖 2 是在空氣處理機(jī)組內(nèi)安裝紫外線殺菌燈的照片
圖3
美國(guó)空氣處理機(jī)組安裝紫外燈的位置
1998 年, 采用密閉中央空調(diào)的美國(guó)夏威夷檀香山的奧蘭尼學(xué)校正 面臨著霉菌增長(zhǎng)的潛在問題時(shí),有 1800 名學(xué)生經(jīng)歷了都沒有經(jīng)歷過 異常大量的過敏或哮喘問題. 清理霉菌并防止它通過空氣處理系統(tǒng)傳播,學(xué)校每年不得不化費(fèi) 8000 美元對(duì)表冷器進(jìn)行清洗,但每次清潔后不久,霉菌又會(huì)重新集 聚. "安裝紫外線燈之前"的對(duì)空氣處理機(jī)組的采樣為平均 2,087 菌 落數(shù)每毫升(cfu/ml) ,這表明空氣處理系統(tǒng)內(nèi)的霉菌增長(zhǎng)水平很高. 相比之下, "安裝紫外線燈之后"的抽樣平均計(jì)數(shù)為 26cfu/ml—減少 99.8%. 這一檢測(cè)結(jié)果與前述的 2003 年加拿大蒙特利爾三幢辦公大樓對(duì)安裝 UVC 燈前后空氣處理機(jī)組表面微生物檢測(cè)結(jié)果極為相似(表 2) ,許多研究給出了幾乎相同的檢測(cè)結(jié)果.
表7
UVGI(紫外線殺菌 照射) 關(guān)閉 微生物指標(biāo)* 真菌(MEA和 Sabouraud產(chǎn)生的總的 CFU) HVAC(采暖,通風(fēng)與空調(diào))表面 過濾器(cfu/采樣片) 冷凝水盤(cfu/采樣片) 冷卻盤管(cfu/采樣片) HVAC(采暖,通風(fēng)與空調(diào))空氣 室外空氣(cfu/立方米) 回流空氣(cfu/立方米) 供氣(cfu/立方米) 工作地點(diǎn)空氣中的 (cfu/立方米) 細(xì)菌(血瓊脂板培養(yǎng)的CFU) HVAC(采暖,通風(fēng)與空調(diào))表面 過濾器(cfu/采樣板) 冷凝水盤(cfu/采樣板) UVGI(紫外線殺菌 照射) 開啟 中值/平均值之差
3 (1–16) 3 (1–13) 3–5 (0–19) 12 (0–36) 0 (0–8) 0 (0–8) 0 (0)
2 (0–8) 0 (0–0) 0 (0–0) 14 (0–43) 0 (0–17) 0 (0–0) 0 (0–9)
1 (–2 to 3) 2 (1 to 6) 3 (2 to 5) –3 (–19 to 12) 0 (0 to 0) 0 (0 to 0) 0 (–9 to 0)
25 (5–50) 14 (2–27)
9–5 (3–18) 1 (0–3)
13 (4 to 23) 13 (2 to 19)
在密閉建筑的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中安裝 UVC 裝置,減少空氣微生物污染和提高空調(diào)能效已經(jīng)成為美國(guó)領(lǐng)域的共識(shí). 四.效益分析 UVGI 技術(shù)具有殺菌效果好,使用靈活,快速安裝,投資少,價(jià) 格便宜,節(jié)約空調(diào)能耗,減少病狀建筑物綜合癥,無二次污染等明顯 優(yōu)點(diǎn)和巨大的綜合效益.2006 年美國(guó)著名 UVGI 專家克瓦斯基教授的"為盤管消毒和空氣處理裝置所用的 UVGI"的報(bào)告中對(duì) UVGI 在 醫(yī)院的綜合效益給出了具體分析,表 12 為該分析的摘要.
表8
醫(yī)院 1 年齡 建筑面積 注冊(cè)床位 空調(diào)盤管消毒 風(fēng)管處理 手術(shù)室 合計(jì) 年度費(fèi)用 減少病人感染費(fèi)用醫(yī)院工作人員 節(jié)能 設(shè)施壽命 每年節(jié)約費(fèi)用 10 年節(jié)約費(fèi)用 21 年 193200SF 149 美元 38,318 美元 30,959 美元 56,000 美元 125,277 美元 20,044 美元 386,984
醫(yī)院設(shè)施使用 UVGI 的成本與效益分析
醫(yī)院 2 13 年 353000SF 247 美元 63,864 美元 56,565 美元 140,000 美元 260,429 美元 41,668 美元 476,703 醫(yī)院 3 31 年 294619SF 228 美元 54,603 美元 47,210 美元 70,000 美元 171,813 美元 27,490 美元 418,133 醫(yī)院 4 40 年 134988SF 108 美元 34,488 美元 21,631 美元 56,000 美元 112,117 美元 17,938 美元 209,807 醫(yī)院 5 63 年 1000000SF 345 美元 178,819 美元 160,242 美元 224,000 美元 563,081 美元 90,089 美元 1008,305 醫(yī)院 6 27 年 364400SF 401 美元 64,928 美元 58,392 美元 168,000 美元 291,320 美元 46,611 美元 740,104
減少院內(nèi)感染 3%,減少住院治療 20%,減少出勤率減少 20%, 10~14% 增加 10% 美元 388,709 美元 3,887,090 美元 478,428 美元 4,784,280 美元 419,408 美元 4,194,080 美元 211,532 美元 2,115,320 美元 1023,305 美元 10,233,050 美元 741,379 美元 7,413,790
以上醫(yī)院設(shè)施使用 UVGI 的成本與效益分析未包括節(jié)約處理醫(yī)院工作人員感染,治療和缺勤帶來的綜合經(jīng)濟(jì)損失, 但列出的年度節(jié)約費(fèi)用已經(jīng)非常驚人. 荷蘭 Twente 大學(xué) Doree 教授對(duì)一個(gè)有 1112 名員工的商用建筑采用 UVGI 效益分析表明, UVGI 減少了病狀建筑綜 合癥帶來的生病和缺勤損失,每年節(jié)省了 858,971 歐元.
UVGI 空氣殺菌技術(shù)很大程度上在醫(yī)院和食品領(lǐng)域可部分替代, 簡(jiǎn)化或加強(qiáng)傳統(tǒng)潔凈過濾空氣技術(shù).例如,F9 過濾器可將難以殺滅 的細(xì)菌芽孢阻擋,再結(jié)合 UVGI,可達(dá)到與高效過濾相同的空氣微生 物潔凈效果,投資和能耗比單純使用高效過濾技術(shù)明顯降低. 表 9 是采用 F9 過濾和 UVGI 殺菌的骨髓移植病房系統(tǒng)和傳統(tǒng)高 效過濾潔凈系統(tǒng)的投資與運(yùn)行費(fèi)用比較.
由于采用濾除技術(shù)的空氣潔凈無菌技術(shù), 需要采用復(fù)雜的技術(shù)手 段,如高換氣次數(shù),高風(fēng)壓,和層流或亂流的送回風(fēng)氣流組織來稀釋 或"活塞效應(yīng)"的置換作用,帶出有塵粒和微生物的污染空氣,實(shí)現(xiàn) 房間空氣無塵無菌雙指標(biāo)合格,結(jié)果造成其采用的空氣處理機(jī)組,電 機(jī)功率,風(fēng)管尺寸,對(duì)層高和機(jī)房的要求均比傳統(tǒng)的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)大 得多,自動(dòng)控制復(fù)雜,投資費(fèi)用和運(yùn)行能耗增加.潔凈系統(tǒng)加大電機(jī)的功率又增加了制冷量負(fù)荷, 并產(chǎn)生了額外的電氣增容費(fèi)用和制冷機(jī) 組費(fèi)用.例如,一個(gè) 20m2 病房采用傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng),送風(fēng)量?jī)H為 600m3/h.但要達(dá)到 100~10000 級(jí)空氣潔凈的同面積同高度病房,送 風(fēng)量將高達(dá) 18000m3/h(100 級(jí))~1500m3/h(10000 級(jí)) ,投資和運(yùn) 行費(fèi)自然大大增加. 空氣過濾除塵除菌技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)的是無塵和無菌 二個(gè)指標(biāo)的空氣潔凈環(huán)境, 其費(fèi)用必然大于只需要實(shí)現(xiàn)空氣無菌一個(gè)指標(biāo)的空氣滅菌技術(shù). 五.UVGI 與高效空氣過濾除菌技術(shù)比較 UVGI和高效過濾是目前最廣泛使用的空氣動(dòng)態(tài)持續(xù)除菌技術(shù). 高效過濾技術(shù)通過濾除將微生物顆粒阻擋在過濾器的進(jìn)風(fēng)面, 保證所 控制環(huán)境的空氣衛(wèi)生.UVGI技術(shù)在原理上與過濾技術(shù)完全不同,它 通過紫外線光輻射殺滅微生物從而達(dá)到控制環(huán)境的空氣衛(wèi)生. 高效過濾除菌技術(shù)是一種成熟的除菌技術(shù),已經(jīng)廣泛使用在醫(yī) 藥, 醫(yī)院, 食品和其他生物科技領(lǐng)域. 任何技術(shù)都有它的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì), 要依據(jù)具體情況,具體分析和應(yīng)用.從空氣衛(wèi)生的目的看,殺菌技術(shù)
是達(dá)到空氣衛(wèi)生目的最直接有效技術(shù). 高效過濾除菌技術(shù)是一種間接 達(dá)到空氣衛(wèi)生的技術(shù),存在 3 個(gè)較為明顯的缺點(diǎn): 1)空氣經(jīng)過高效過濾器處理后,潔凈空間內(nèi)依然會(huì)有無數(shù)的小 粒徑微塵氣溶膠存在,這就意味著可能存在粒徑類似的微生物氣溶膠.潔凈技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO14644 規(guī)定(表 1),對(duì)于 1000 級(jí)(ISO6 級(jí))潔凈室,允許的≥0.01 微米的塵粒高達(dá) 100 萬粒/m3,對(duì)于 10000 級(jí) (ISO7 級(jí)) 潔凈室中的≥0.01 微米的塵粒則達(dá)到了目前無技術(shù)手段可 檢測(cè)的無法計(jì)數(shù)狀態(tài). 表 10
圖3
空氣污染微粒尺寸圖
表7
微生物氣溶膠尺寸圖
病原體
單個(gè)粒徑 (m)
常見菌種
病毒 細(xì)菌 真菌
0.003~0.06 0.4~5 2~10
麻疹,流感,天花,AIDS 肺結(jié)核,炭疽,肺炎,喉炎 廯,曲霉菌
考慮到許多病毒微粒的粒徑為 10~50nm(0.01~0.05 微米) ,如諾 瓦克病毒,肝炎病毒和流腦病毒等,遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)高效過濾器有效控制 范圍(≥0.3 微米的微粒粒徑),有理由懷疑高效過濾器能否有效地濾 除全部對(duì)人體有害的空氣微生物.對(duì)于高效過濾器濾除微生物的效率,缺少充分的相關(guān)研究,已有的研究(表 8)表明,從生物研究角度看,泄露量是可觀的,足以造成破壞性結(jié)果.這可能也是為什么高 度危險(xiǎn)生物安全實(shí)驗(yàn)室要采用二級(jí) H14 高效過濾的原因之一. 表8 研究者
Roelants(1968)
過濾器類型 HEPA
微生物
S1 型 S.virginiae 菌的放射線噬 菌體
去除率(%) 99.997
Washam(1966)
HEPA HEPA
B 型大腸桿菌
99.9915 99.998
Thome(1960)
口蹄疫病毒
世界醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)可的微生物殺滅標(biāo)準(zhǔn)是 Log-6,既每 100 萬個(gè)微 生物(cfu),經(jīng)過滅菌處理后,只允許存活 1cfu, 2 個(gè)以上為不合格. 因此, 依據(jù)這一原則,以上看似不錯(cuò)的除菌效率,對(duì) 100 萬同類微生物的過 濾后泄露量分別為 30cfu,85cfu 和 20cfu,屬于滅菌不達(dá)標(biāo).在生物 研究和生產(chǎn)過程中,一次性產(chǎn)生高濃度微生物氣溶膠的可能性存在, 需要使用更好的空氣微生物去除技術(shù),以保證生物安全. 除了細(xì)菌空氣指標(biāo)外, 至今國(guó)際組織和各國(guó)還未有標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)判標(biāo) 準(zhǔn)潔凈空間可能存在的基礎(chǔ)微生物氣溶膠含量指標(biāo), 包括霉菌, 真菌,
芽孢和病毒.此外,被高效過濾器濾紙隔離的致病微生物,并沒有被 滅活,存在成為潛在污染源的可能.例如高效過濾器濾紙因老化,腐 蝕或壓差等原因出現(xiàn)微孔破裂,在實(shí)際應(yīng)用中這是經(jīng)常發(fā)生的.澳大 利亞動(dòng)物研究所報(bào)道高效過濾器的使用故障率可達(dá)到 18.4%. 某些可引起人類疾病的有害微生物劑量是很小的,幾個(gè)到幾十個(gè) CFU 就足以感染甚至死亡(表 9) ,因此需要重視在生物安全和醫(yī)院 領(lǐng)域應(yīng)用高效過濾技術(shù)的安全保障措施. 表9 病原體
嗜肺軍團(tuán)菌 埃博拉病毒 甲型流感病毒 拉莎熱 結(jié)核桿菌 委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒 鼠疫耶爾森氏菌
50%人群感染劑量 感染劑量 ID50
<129 <10 <20 <15 1~10 1 <100 1~60 0.5 10~50
(CFU)
死亡率%
39~50 50~90
2)采用高效過濾的潔凈空氣系統(tǒng)的建設(shè)投資和運(yùn)行成本太高, 額外產(chǎn)生的高額空氣凈化費(fèi)用難以實(shí)際攤派到醫(yī)療費(fèi)中, 醫(yī)療收費(fèi)與 成本倒掛,造成醫(yī)院貼錢,投資和運(yùn)行費(fèi)無法回收,病人又無力負(fù)擔(dān) 的惡性循環(huán)局面. 3)高效過濾潔凈系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)水平要求高,每年均需要檢測(cè)房 間潔凈度,室內(nèi)壓差檢測(cè)調(diào)整,風(fēng)量校正和過濾器掃描檢漏等.醫(yī)院 的維護(hù)水平很低,除了細(xì)菌檢查,幾乎沒有任何與"潔凈"有關(guān)的年 度檢測(cè)檢查,一直用到高效過濾器變黑破漏,細(xì)菌指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo),才 不得不聯(lián)系公司,查找原因,更換過濾器.圖 6 是一著名省級(jí)醫(yī) 院使用了 6 年仍在繼續(xù)使用的已變黑破損過濾器照片,這一對(duì)潔凈過 濾系統(tǒng)無任何維護(hù)和檢驗(yàn)檢測(cè)的現(xiàn)象在我國(guó)醫(yī)院普遍存在.
圖4
仍在使用的完全變黑的高效過濾器
2002 年我國(guó)頒發(fā)了"潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范" ,明確規(guī)定手術(shù) 室要采用以空氣過濾技術(shù)為核心的潔凈技術(shù), 實(shí)現(xiàn)空氣的塵粒數(shù)和細(xì) 菌總數(shù)雙達(dá)標(biāo)的要求.對(duì)于醫(yī)院的其他有嚴(yán)格無菌要求的部門,如骨 髓移植病房, 重癥病房和燒傷病房等目前沒有具體的空氣凈化的建筑 技術(shù)規(guī)定. 但是, 許多醫(yī)院照搬了潔凈手術(shù)部的過濾凈化技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn), 按雙指標(biāo)控制建設(shè)了 100 級(jí)潔凈病房,潔凈 ICU 和潔凈實(shí)驗(yàn)室.目 前, 歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家新規(guī)范取消了醫(yī)院包括手術(shù)部大部分范圍設(shè)置高效 過濾潔凈系統(tǒng)的要求.如德國(guó)的醫(yī)院通風(fēng)空調(diào)規(guī)范 DIN1946-4,2008 最新標(biāo)準(zhǔn),正式取消了原標(biāo)準(zhǔn)對(duì)除手術(shù)間外其他醫(yī)院區(qū)域包括 ICU, 保護(hù)性隔離病房和輔助房間設(shè)置高效過濾的規(guī)定, 用二級(jí)中效過濾取 代高效過濾.對(duì)無菌要求的保護(hù)性隔離病房,如骨髓移植,其規(guī) 范也只是提出至少安裝二級(jí)過濾,安裝高效過濾的非強(qiáng)制性規(guī) 定.我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真思考醫(yī)院潔凈系統(tǒng)的發(fā)展方向,反思建設(shè)醫(yī)院凈化 系統(tǒng)的科學(xué)依據(jù),投資,效益和節(jié)能管理. 美國(guó)堪薩斯大學(xué) 2008 年發(fā)表的對(duì) UVGI 應(yīng)用的評(píng)估報(bào)告中提出: UVGI 技術(shù)與過濾技術(shù)結(jié)合可以提高和確保滅菌效率.與 F7~F9 過濾技術(shù)結(jié)合的 UVGI 系統(tǒng)可以達(dá)到與采用高效過濾器系統(tǒng)的同等 的除菌效果,結(jié)果減少了能耗.表 10 是廣東省 CDC 對(duì)一間無任何過濾裝置, 只安裝了 UVGI 裝置的燒傷病房動(dòng)態(tài)狀態(tài)下的空氣微生物含
量測(cè)試.結(jié)果表明盡管 36m2 房間內(nèi)有多名病人與家屬,空氣細(xì)菌濃 度由未安裝前的 814cfu/m3 的嚴(yán)重超標(biāo)狀態(tài)減少到 138cfu/m3 的良好 空氣衛(wèi)生狀態(tài). 比較我國(guó)衛(wèi)生部對(duì)燒傷病房的空氣靜態(tài)細(xì)菌數(shù)指標(biāo)為 ≤200cfu/m3,潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范內(nèi)對(duì)三級(jí)潔凈度附房靜態(tài)空氣 細(xì)菌指標(biāo)≤150cfu/m3,佛山某醫(yī)院空氣動(dòng)態(tài) 138cfu/m3 的檢測(cè)數(shù)據(jù)表明沒有任何過濾裝置的 UVGI 的空氣滅菌能力完全達(dá)到了我國(guó)的醫(yī) 院空氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn). 表 10
醫(yī)院空氣無菌要求的部門是骨髓移植病房, 任何致病微生物 或正常情況下不致病的微生物均可能引起骨髓移植病人的感染或死亡.我國(guó)目前采用 100 級(jí)潔凈室來收治這類病人. 荷蘭的 Utrecht 市大學(xué)醫(yī)學(xué)中心兒童骨髓移植病房,病房尺寸為 4(長(zhǎng))x 3(寬)=12m2;房間凈高 2.3 米.采用了 2 個(gè) UVGI 裝置,一個(gè)裝 在送風(fēng)管道上,一個(gè)室內(nèi)循環(huán)使用,換氣次數(shù)為 21.7 次.2007 年 3 月的檢測(cè)表明(表 4) ,室內(nèi)空氣的靜態(tài)無菌指標(biāo)為 0CFU/m3,動(dòng)態(tài) 空氣無菌指標(biāo) 6CFU/m3,明顯優(yōu)于 100 級(jí)病房我國(guó)衛(wèi)生部消毒規(guī)范 靜態(tài)無菌指標(biāo). 表 11
表 12 是 1991 年英國(guó)骨關(guān)節(jié)外科雜志刊登的瑞典醫(yī)院醫(yī)學(xué)研究人員對(duì)采用高效過濾垂直流關(guān)節(jié)置換手術(shù)室使用單獨(dú)凈化空氣, 單獨(dú)使 用隔離防護(hù)服, 單獨(dú)使用紫外線和相互組合使用時(shí)手術(shù)中的空氣含菌
濃度研究.
表 12 紫外線照射(UVC)空氣中的細(xì)菌數(shù)量以及在查理豪沃斯(CH)箱罩 內(nèi)使用或不使用密封衣(CLOTH)比較 空氣中細(xì)菌 CFU/m3 中心 周邊 SD 平均數(shù) 減少 % 平均數(shù) 7.67 0.27 -0.07 3.21 0.28 58 0.05 2.96 0.47 61 1.81 0.47 1.17 93 1.27 5.91 0.32 22 9.69
1vs2, p<0.01 3vs4, p<0.01 4vs5, p<0.01 3vs5, p<0.01 1vs2, p<0.10 3vs4, p<0.01 4vs5, p<0.001 3vs5, p<0.001
序號(hào) 方法 1 CH 2 CH+CLOTH 3 UVC 4 UVC+CLOTH 5 CLOTH 統(tǒng)計(jì)顯著性分析
數(shù)量 14 9 30 30 30
SD 0.37 0.24 0.27 0.34 0.29
CH --垂直流圍擋式潔凈環(huán)境 UVC—紫外線照射 CLOTH—隔離防護(hù)服
研究結(jié)果表明: 單獨(dú)使用垂直流空氣凈化的手術(shù)中空氣細(xì)菌數(shù)為 7.67cfu/m3;僅使用隔離防護(hù)手術(shù)服,不使用垂直流空氣凈化,手術(shù)中 空氣的細(xì)菌數(shù) 5.91cfu/m3,比單獨(dú)使用垂直流空氣凈化的手術(shù)中空氣細(xì)菌數(shù)減少了約 23%;單獨(dú)使用紫外線比單獨(dú)使用垂直流空氣凈化, 手術(shù)中空氣細(xì)菌數(shù)減少更多, 僅為 2.96cfu/m3,減少了 61%; 不使用垂 直流空氣凈化,但組合使用紫外線和隔離手術(shù)服,手術(shù)中的動(dòng)態(tài)空氣含菌濃度更為顯著降低,僅為 0.47cfu/m3,減少 94%. 2007 年美國(guó)骨關(guān)節(jié)外科雜志刊登了美國(guó)印地安納州佛郎斯醫(yī)院同 一手術(shù)組人員 19 年對(duì)在同一層流手術(shù)室進(jìn)行骨關(guān)節(jié)置換手術(shù)中,使 用紫外線照射手術(shù)間或不使用紫外線進(jìn)行了研究,結(jié)果表明在合計(jì) 5980 例骨關(guān)節(jié)置換手術(shù)中,不使用紫外線照射時(shí)手術(shù)的感染率為 1.7%,使用紫外線后,感染率降低到 0.57%(P=0.0001),具有重要的統(tǒng)計(jì) 差別意義. 這一結(jié)果與前面的瑞典醫(yī)院人員得出的使用紫外線空氣含 菌數(shù)比層流空氣含菌數(shù)的大大減少的結(jié)論互為驗(yàn)證. 這一結(jié)果也證明 了層流空氣無法解決由手術(shù)室內(nèi)部手術(shù)人員產(chǎn)生的手術(shù)區(qū)空氣細(xì)菌 污染和切口細(xì)菌污染,而采用隔離防護(hù)服和紫外線照射則大大降低了 手術(shù)區(qū)的空氣污染和帶來切口細(xì)菌污染減少,進(jìn)而明顯減少手術(shù)感 染. 以上四個(gè)采用 UVGI 空氣殺菌的應(yīng)用實(shí)例證明了 UVGI 完全可以 達(dá)到甚至超過潔凈過濾技術(shù)所達(dá)到的空氣微生物控制指標(biāo). 醫(yī)院空氣衛(wèi)生最主要的目的是預(yù)防感染和傳染疾病. 引起感染和 疾病的原因是微生物而不是建筑物內(nèi)自然存在的氣溶膠塵粒. 如果對(duì) 醫(yī)院空氣衛(wèi)生采取雙指標(biāo)控制,過分強(qiáng)調(diào)了高效過濾潔凈技術(shù)的應(yīng)
用, 不利于 UVGI 等直接空氣殺菌技術(shù)或其他空氣除菌新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展, 也不符合我國(guó)絕大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院經(jīng)濟(jì)實(shí)力和醫(yī)院絕大多數(shù)部 分區(qū)域沒有必要和可能安裝高效過濾潔凈系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí). 空氣潔凈過濾 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)空氣無菌衛(wèi)生的一種間接手段,但不是唯一手段.如前所 訴,有多種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)空氣除菌,也將會(huì)有新的空氣殺菌技術(shù)產(chǎn)生, 至少我們應(yīng)該在立法上給予新的空氣殺菌技術(shù)的應(yīng)用空間. 空氣塵粒 指標(biāo)只是一個(gè)過程指標(biāo),一個(gè)技術(shù)手段,目的是滿足醫(yī)院空氣的細(xì)菌 標(biāo)準(zhǔn). 如果把某一動(dòng)態(tài)除菌技術(shù)的過程指標(biāo)與空氣衛(wèi)生目的指標(biāo)同時(shí) 作為行政控制指標(biāo),會(huì)限制目前世界范圍內(nèi)主流空氣殺菌技術(shù)的應(yīng)用. 在絕大多數(shù)情況下, 引起醫(yī)院感染事故的是微生物, 而不是灰塵. 醫(yī)院需要控制空氣達(dá)到無菌衛(wèi)生指標(biāo)而不是潔凈指標(biāo) (無塵和無菌二 個(gè)指標(biāo)) .少了一個(gè)控制指標(biāo),其處理技術(shù)手段就簡(jiǎn)單了.通過滅菌 達(dá)到空氣無菌的 UVC 殺菌技術(shù),它不需要采用特別的層流或亂流的 空氣氣流組織來稀釋或推出無菌的亂流塵粒, 因?yàn)樽匀淮娴氖覂?nèi)外空 氣灰塵氣溶膠及其自然流動(dòng)并不影響人類的健康.所以,采用空氣滅 菌技術(shù)實(shí)現(xiàn)空氣無菌, 投資和運(yùn)行費(fèi)就比我國(guó)醫(yī)院目前采用的過濾除塵除菌潔凈技術(shù)大大降低.
結(jié)束語(yǔ) 審慎地建設(shè)醫(yī)院潔凈系統(tǒng)和采用空氣滅菌新技術(shù), 將大大降低醫(yī) 院建設(shè)投資和重要減少運(yùn)行費(fèi)用. 在我國(guó),2002 年頒發(fā)的<>的行政指導(dǎo)作用,造成許多人認(rèn)為似乎只有采用高效過濾空氣潔凈技術(shù),才能 解決醫(yī)院的空氣衛(wèi)生問題, 在一定程度上制約了其它空氣除菌技術(shù)應(yīng) 用. 國(guó)外和廣東省 CDC 的檢測(cè),證明了 UVGI 滅菌管技術(shù)是一項(xiàng)重 要的空氣消毒技術(shù),它價(jià)格便宜,安裝簡(jiǎn)便,不占空間,能耗低,滅 菌效果顯著,無臭氧產(chǎn)生,可與中效過濾器組合使用,達(dá)到與高效過 濾器同樣除菌效果,或與高效過濾器組合使用,構(gòu)成更高無菌標(biāo)準(zhǔn)空氣 無菌系統(tǒng).這項(xiàng)技術(shù)還可以廣泛應(yīng)用到民用建筑和食品工業(yè),改善空 氣品質(zhì)和減少病狀建筑物綜合癥. 我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家,全民醫(yī)療事業(yè)還很不完善,國(guó)家財(cái)力有 限,缺口很大.2007 年全國(guó)衛(wèi)生機(jī)構(gòu)總數(shù)達(dá) 31.5 萬個(gè),其中醫(yī)院, 衛(wèi)生院 6.0 萬個(gè),醫(yī)療機(jī)構(gòu)床位總數(shù)達(dá) 395.4 萬張.按每 50 個(gè)床位一 個(gè)手術(shù)室計(jì)算,共需 79000 間手術(shù)室.按仍有 50%的手術(shù)室需要對(duì)空 氣無菌系統(tǒng)改造,若采用獨(dú)立空氣處理機(jī)組高效過濾無菌系統(tǒng),每個(gè) 手術(shù)間及輔助凈化區(qū)至少需要投入 200000 元,共計(jì) 79 億元;若采用
新風(fēng)風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)加紫外線殺菌凈化系統(tǒng),造價(jià)可減少 50%,共計(jì) 39.5 億元.如果醫(yī)院的重病監(jiān)護(hù)病房,燒傷病房,兒科病房,消毒 供應(yīng)室等也要采用高效過濾潔凈系統(tǒng), 國(guó)家用于醫(yī)院空氣凈化的投資 將超過 190 億以上.以上的估算未包括建筑層高的增加,設(shè)備層的設(shè) 置所增加的費(fèi)用和每年凈化系統(tǒng)的年復(fù)一年的高額運(yùn)行費(fèi)用.所以, 采用紫外線空氣凈化技術(shù)后,不僅效果更好,更經(jīng)濟(jì),鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院用得起,還將給國(guó)家節(jié)約至少幾十億元的投資,節(jié)約的投資可轉(zhuǎn)到用于更 急需更必要的醫(yī)療衛(wèi)生項(xiàng)目.中商情報(bào)網(wǎng)報(bào)道今后 10 年我國(guó)的醫(yī)療 市場(chǎng)將快速發(fā)展, 大病統(tǒng)籌醫(yī)療市場(chǎng)容量未來 10 年將面臨 15 倍以上 的擴(kuò)容速度,也就是對(duì)空氣無菌項(xiàng)目的投資也將成倍增長(zhǎng),前述的節(jié) 約幾十個(gè)億只是最保守的估計(jì).所以,紫外線殺菌技術(shù)的應(yīng)用不僅僅 是技術(shù)和學(xué)術(shù)層面的問題,關(guān)系到國(guó)家的醫(yī)療衛(wèi)生方針制定,同時(shí)也 是重大的經(jīng)濟(jì)和效益問題.