同濟大學      劉燕敏

摘   要：保障醫(yī)療環(huán)境、控制院內(nèi)感染是醫(yī)院通風空調(diào)的主要任務，醫(yī)用空調(diào)機組污染是醫(yī)療環(huán)境控制的最大風險。除了消除醫(yī)用空調(diào)機組誘發(fā)微生物二次污染的措施外，醫(yī)用空調(diào)機組的定期消毒必不可少。本文探討了采用新一代氣化過氧化氫消毒技術(shù)對醫(yī)用空調(diào)機組的定期消毒,提出了利用空調(diào)機組內(nèi)置裝置實現(xiàn)在線實施與監(jiān)控消毒的新思路與新措施。

關鍵詞：醫(yī)療環(huán)境控制；醫(yī)用空調(diào)機組；氣化過氧化氫；消毒與滅菌

       1   引言

       保障醫(yī)療環(huán)境、控制院內(nèi)感染一直是醫(yī)院的工作重點，也是醫(yī)院通風空調(diào)的主要任務。正如美國ANSI/ASHRAE/ASHE標準170——醫(yī)療場所的通風標準的前言所述，“如果醫(yī)療場所沒有高品質(zhì)的通風，病患、醫(yī)護工作者及探訪者可能會通過正常呼吸吸入懸浮顆粒物而被感染。不良通風的醫(yī)療設施是空氣中存在致病顆粒物可能性非常高的場所。在這類場所，空氣傳播的病原體無處不在，盡管大部分人可以通過自身免疫系統(tǒng)應對，但一些病患可能被這些空氣傳播病原體甚至如真菌、孢子之類的普通懸浮微生物所感染。醫(yī)院中這類微生物的濃度更高些，在通風系統(tǒng)設計中就應必須格外關注”[1]。特別是患病因藥物治療或放射性治療，降低了患者對病菌感染的抵抗力。若患者處于這種不良的通風空調(diào)中，通過空氣途徑的院內(nèi)感染的幾率會大大增加。在手術(shù)過程中患者的體表局部或粘膜被劃開，失去了抵御病原微生物的最好屏障，懸浮在空氣中或皮膚表面的微生物隨時都可直接侵入機體組織，很容易引起術(shù)后感染，或其他疾病。例如：曲霉菌群種很少會引起醫(yī)院的傳染，但卻會發(fā)生在那些做了心臟的和腹部的手術(shù)之后的病人身上。經(jīng)進一步的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在術(shù)后患者曲霉菌傳染的爆發(fā)的最終原因是手術(shù)室中被污染的空氣處理系統(tǒng)。

       醫(yī)院的通風空調(diào)，尤其是凈化空調(diào)往往被人們認為是醫(yī)療環(huán)境控制的標準配置。但是與人們良好的初衷相反，醫(yī)院通風空調(diào)往往成為院內(nèi)感染HAI（hospital acquired infection）的主要風險之一。由于空調(diào)機組在運行過程中常常會使空調(diào)箱內(nèi)表面與空氣過濾器積塵；冷卻去濕盤管、凝水盤與排水水封、加濕器及其存水容器等凝水、積水，一旦條件合適就會促成微生物不斷定植和繁殖，甚至發(fā)生二次污染。當空調(diào)機組箱體內(nèi)在整個系統(tǒng)停機期間，由于室外空氣滲入、箱體內(nèi)溫度回升以及積存的冷凝水不斷蒸發(fā)，箱體內(nèi)空間成為細菌繁殖的理想場所，常常會大量滋生細菌。細菌在繁殖過程中會產(chǎn)生多種代謝物，如氣味、毒素、過敏物質(zhì)（如細胞膜、碎屑）及尸體。大多數(shù)代謝物的粒徑很小，對人的危害不亞于活的細菌。當再次開機時這些微粒，以及出現(xiàn)的霉味或其它令人不愉快的異味，會使過敏人群打噴嚏、眼睛發(fā)癢、甚至嚴重致敏，這也被稱為開機暴發(fā)性細菌污染。

       空調(diào)系統(tǒng)污染對手術(shù)環(huán)境的負面影響是美國最先提出來的，認為室內(nèi)懸浮菌只有在下列情況下才對手術(shù)切口有顯著影響：

     （1）空氣處理系統(tǒng)被污染 ；

     （2）其他正在運行中的空氣處理系統(tǒng)出現(xiàn)問題 ；

     （3）高風險的特殊手術(shù)過程[2]。

       2002年我國提出了空調(diào)系統(tǒng)的二次污染與對策[3]。難能可貴的是德國醫(yī)療衛(wèi)生協(xié)會DGKH，瑞士醫(yī)療衛(wèi)生協(xié)會SGSH和奧地利衛(wèi)生、微生物及預防醫(yī)學會ÖGHMP三家提出了《醫(yī)院暖通空調(diào)設計與運行指南（草案）》，從國家層面上明確提出在許多場合中空調(diào)系統(tǒng)已被證實為污染源，只有將空調(diào)系統(tǒng)看作污染源，才能徹底解決室內(nèi)生物學污染，認為這是對傳統(tǒng)思路的突破[4]。

       目前對空調(diào)機組與管道系統(tǒng)微生物污染的有兩種控制方法，一種是常規(guī)的清洗與消毒措施，其改善空調(diào)系統(tǒng)微生物污染狀況積極作用是顯而易見的。另一種方法是提出控制或消除空調(diào)機組及其系統(tǒng)積塵與積水等一整套措施，以消除誘發(fā)微生物二次污染。這一整套措施已被GB 50333–2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》以條文所規(guī)定。這套措施被證明十分有效。但是空調(diào)機組及其管路系統(tǒng)長期運行，難免塵埃與微生物會不斷積累，會增加院內(nèi)感染的風險，為此各國衛(wèi)生標準還是要求對空調(diào)機組進行定期清洗消毒。

       2   空調(diào)機組及其管路系統(tǒng)消毒

       傳統(tǒng)上對空調(diào)機組及其管路系統(tǒng)消毒，常常使用臭氧、紫外線輻射消毒，簡便但消毒效果有限。定期清洗消毒更常用的是化學消毒劑，如次氯酸鈉、甲醛及環(huán)氧乙烷等。消毒效果雖好，但對空調(diào)機組本身及其管路系統(tǒng)有損傷，對消毒人員有暴露危害，需做好個人防護，而且消毒后必須對空調(diào)機組及其管路系統(tǒng)徹底清洗，以免化學殘留。整個消毒、清洗過程又十分復雜、繁瑣，工作人員勞動強度大。

       醫(yī)療環(huán)境首要問題對患者是無害（first, do no harm），這就要求對用于醫(yī)療環(huán)境控制的空調(diào)機組來說，更需尋找一種更有效、更安全的消毒劑與消毒方法。在20世紀80年代后期，美國STERIS公司首先發(fā)現(xiàn)了過氧化氫（H2O2）在低濃度的氣體狀態(tài)下比在液體狀態(tài)下具有更高的殺孢子能力。因為氣態(tài)H2O2能生成大量游離的氫氧基，可以直接攻擊微生物的細胞成分（包括脂類，蛋白質(zhì)和DNA）使其消亡。從這原理上講，只有具有類似細胞結(jié)構(gòu)的真菌、細菌、病毒和芽孢，消毒均能十分奏效。H2O2對人無暴露危險，同時對于大多數(shù)材料來說，甚至對靈敏的電子設備非常兼容。這些特性使它成為一種理想的滅菌劑。美國環(huán)境保護署EPA（US Environmental Protection Agency）發(fā)表過文件：過氧化氫和二氧化氯熏蒸對材料和電子設備的兼容性（Compatibility of Material and Electronic Equipment with Hydrogen Peroxide and Chlorine Dioxode Fumigation）闡述了這一點.

       由于H2O2優(yōu)越的特性，應用越來越廣。如需要周期性消毒的氣密性房間，BSL-3與BSL-4的生物安全實驗室，實驗動物房，隔離病房，制藥、食品等無菌生產(chǎn)或灌裝區(qū)。這方面已有許多文獻論述了，此文不再贅述。

       氣態(tài)過氧化氫學名為VHP（Vaporized Hydrogen Peroxide），可以利用VHP發(fā)生器能十分方便將高濃度的H2O2液體轉(zhuǎn)換成氣態(tài)。VHP有如下技術(shù)特點：

     （1）低溫滅菌過程，可以在 4℃~80℃的范圍之間進行消毒滅菌；

     （2）消毒過程中的殘留物極少（消毒后不需要清洗），在消毒完成后自行分解為水蒸氣和氧氣（沒有有毒副產(chǎn)品）；

     （3）快速的滅菌循環(huán)回路，節(jié)省成本，也很容易驗證；

     （4）具有極好的物料兼容性（對裝置，電子元件和建筑材料都沒有損壞）；

     （5）性能穩(wěn)定，具有廣譜殺菌作用，適用于真菌、細菌、病毒和芽孢的消毒。

       通常來說，能被VHP氣體迅速破壞的材料很少。卻易氧化天然橡膠及某些合成橡膠物質(zhì)，如Buna（丁納橡膠）和EPDM（三元乙丙膠），但對硅膠、Viton、Norprene、Hypalon及其它彈性橡膠的相容性都相當好。另外，對表面有銹蝕的材料或部件消毒效果也沒有表面光潔的效果好。

       近幾年也開始應用到空調(diào)機組及其管路系統(tǒng)上來[5]，美國環(huán)境保護署EPA還特別發(fā)表文件：“過氧化氫熏蒸對HVAC去污的評價”（Evaluation of Hydrogen Peroxide Fumigation for HVAC Decontamination）[6]。進行了系統(tǒng)評價予以正面的肯定。

       對于普通空調(diào)機組需要配置專門裝置進行消毒，而醫(yī)用凈化空調(diào)機組不同于普通空調(diào)機組，具有良好的氣密性， GB 50333–2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》第8.3.1條規(guī)定：“凈化空調(diào)機組箱體的密封應可靠，當機組內(nèi)試驗壓力保持1500Pa的靜壓值時，Ⅰ級潔凈用房的系統(tǒng)，箱體的漏風率不應大于l%；其他潔凈用房系統(tǒng)，箱體的漏風率不應大于2%”；而一般空調(diào)機組內(nèi)靜壓保持700Pa時，機組漏風率不大于3%。該條文還規(guī)定“凈化空調(diào)機組內(nèi)表面及內(nèi)置零部件應選用耐消毒藥品腐蝕的材料或面層，材質(zhì)表面應光潔”；“表面冷卻器的冷凝水排出口，宜設在正壓段”；“加濕器不應采用有水直接介入的型式，宜采用干蒸汽加濕器”；并禁止采用木質(zhì)邊框的空氣過濾器。為此，采用的醫(yī)用凈化空調(diào)機組內(nèi)表面、凝水盤、加濕器、接管等常采用不銹鋼材料（見圖1），表面光潔、無銹蝕。醫(yī)用凈化空調(diào)機組檢修門氣密性高，所有接縫與縫隙嚴密、均用硅膠密封（見圖2）。由于熱濕處理裝置設置正壓段，高于大氣壓，冷凝水能自行流出，可以不設水封。另外醫(yī)用凈化空調(diào)機組常用無蝸殼風機（見圖3），不采用帶皮帶傳動的風機。這些都為采用VHP消毒滅菌創(chuàng)造了一般空調(diào)機組不具備的良好條件。

圖1   不銹鋼大坡度凝水盤	圖2   箱體接縫硅膠密封	圖3   無蝸殼風機

       3   醫(yī)用凈化空調(diào)機組消毒方法

       本文提出的醫(yī)用凈化空調(diào)機組在線消毒、實時監(jiān)控的方法十分簡便。無論對新建或改建的醫(yī)用凈化空調(diào)機組系統(tǒng)，只要管路上稍有改動就可以實現(xiàn)，無需配置其他設備（已申請發(fā)明專利，專利號：201710676774.X）。
由于醫(yī)用凈化空調(diào)機組一般體積不大，用一臺VHP發(fā)生器就可以同時對數(shù)臺醫(yī)用凈化空調(diào)機組進行消毒。集中設置VHP發(fā)生器，建立一個固定的輸送管網(wǎng)（見圖4）。并將管道連接到各臺醫(yī)用凈化空調(diào)機組（見圖5）。在進入醫(yī)用凈化空調(diào)機組的進風管的管路末端設置自動氣密閉閥，密閉閥常閉，外界空氣不會進入輸送系統(tǒng)。由于VHP發(fā)生器及其輸送道幾乎不需要維護，可以作為固定配置長期設置。

圖4    VHP發(fā)生器及其輸送管路	圖5   VHP管道直插醫(yī)用凈化空調(diào)機組進風管

       對于新建的醫(yī)用凈化空調(diào)系統(tǒng)，建議將圖6作為機組的在線、實時消毒的標準配置。對于目前大量傳統(tǒng)安裝的醫(yī)用凈化空調(diào)機組，只要對現(xiàn)場安裝的機組中增設一根循環(huán)風管（見圖6），中間設自動氣密性風閥E。一般來說，在機組原進、出兩端各有一臺手動的進風調(diào)節(jié)風閥B和出風調(diào)節(jié)閥C，調(diào)節(jié)閥氣密性較差，不能用于切斷氣流的密閉風閥。因此必須在循環(huán)管的前后各增設一臺進風自動密閉風閥A和出風自動密閉風閥D（見圖6）。將VHP發(fā)生器的輸送系統(tǒng)中的一根輸送管（見圖5）直插入醫(yī)用凈化空調(diào)機組的進風段（見圖6），前有一密閉閥門進行控制。一個簡單的開關電路構(gòu)成的自控系統(tǒng)連接系統(tǒng)中的所有電動風閥或閥門，就可改造為在線實時消毒醫(yī)用凈化空調(diào)機組了。

圖6   醫(yī)用凈化空調(diào)機組VHP消毒技術(shù)配置

       在醫(yī)用凈化空調(diào)機組平時正常運行狀態(tài)時，在線自控系統(tǒng)將氣密性風閥E關閉，密閉風閥A和密閉風閥D開啟（見圖6），整個凈化空調(diào)系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)。

       當一個消毒周期開始前，整個系統(tǒng)停運，進入消毒狀態(tài)。在線自控系統(tǒng)將所需消毒的醫(yī)用凈化空調(diào)機組的氣密性風閥E開啟，密閉風閥A和密閉風閥D關閉（見圖6）。并關閉機組蒸汽加濕器進口。為了將所要消毒的醫(yī)用凈化空調(diào)機組箱體內(nèi)空間的相對濕度降到50%以下，可先讓醫(yī)用凈化空調(diào)機組用內(nèi)置風機自循環(huán)運行，用內(nèi)置的冷盤管不斷降溫除濕，達到穩(wěn)定狀態(tài)，關閉排水管的出口。然后開啟內(nèi)置的加熱盤管，只要箱體空間內(nèi)溫度不要超過70℃，相對濕度甚至可以降到理想的40%。整個過程可以利用內(nèi)置在空調(diào)機組內(nèi)的溫濕度傳感器在線控制。此時，在線自控系統(tǒng)開啟VHP發(fā)生器與插入醫(yī)用凈化空調(diào)機組的進風段VHP輸送管的密閉閥門（見圖5）。VHP進入醫(yī)用凈化空調(diào)機組，遍布整個空間，隨氣流不斷地自循環(huán)，多次反復流經(jīng)醫(yī)用凈化空調(diào)機組的所有部件，殺滅了附著在各種表面上所有微生物。消毒時間一般持續(xù)90min至120min，整個過程可以在線監(jiān)控，可以通過生物指示劑進行驗證。至于注入VHP的濃度與消毒時間，取決于醫(yī)用凈化空調(diào)機組污染程度與達到消毒滅菌的效果。VHP濃度一般為100ppm~400ppm。在有效地完成了醫(yī)用凈化空調(diào)機組的消毒后，關閉VHP輸送管的密閉閥門，空轉(zhuǎn)30min即可打開醫(yī)用凈化空調(diào)機組所有檢修門。在線自控系統(tǒng)將所有控制密閉閥門和風閥回復到正常運行狀態(tài)，無需再進行清洗，就可以進入正常運行了。上述整個消毒過程無需配置專門的除濕干燥系統(tǒng)。如果注入VHP的濃度高、消毒時間不允許太長，可在循環(huán)風管處增設催化裂解裝置，加快VHP分解，迅速將VHP濃度降到無害（0.1ppm安全水平）。如要在線監(jiān)控消毒空間內(nèi)的VHP濃度，完全可以安裝VHP濃度傳感器，只是價格較高。

       從原理上講VHP可以穿透空氣過濾器，并進行消毒。如果機組內(nèi)空氣過濾器快到更換期就拆除，不必再消毒了。

       值得注意的是整個過程不要動醫(yī)用凈化空調(diào)機組前后的手動調(diào)節(jié)風閥，這是系統(tǒng)調(diào)節(jié)風量平衡用的，一旦整個系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后固定，一般不再更改。

       4   結(jié)語

       VHP消毒技術(shù)作為一種低溫滅菌技術(shù)，是目前世上最為安全、有效的消毒滅菌方式。由于VHP在消毒后能降解成水和氧氣，過程中沒有殘留物。VHP技術(shù)已成功地替代了甲醛、臭氧等消毒技術(shù)，代表著建筑空間滅菌一個新發(fā)展的方向。成為歐盟制藥企業(yè)消毒技術(shù)的首選，并正在向其他行業(yè)拓展。

       對醫(yī)療環(huán)境控制的首要是無害，更安全，更清潔的醫(yī)療環(huán)境[8]是設施系統(tǒng)的宗旨。VHP消毒技術(shù)符合醫(yī)療環(huán)境控制的要求，必將會在醫(yī)療領域中越來越被廣泛應用。目前，VHP消毒技術(shù)在建筑空間的消毒滅菌已經(jīng)十分普遍，醫(yī)用凈化空調(diào)機組的二次污染控制也有了成熟的措施。由于醫(yī)用凈化空調(diào)機組的特殊性，控制二次污染的措施無法替代定期的清洗消毒。

       本文首次探討應用VHP技術(shù)對醫(yī)用空調(diào)機組的消毒,并提出了實施的相應具體措施（已經(jīng)申請了專利），利用醫(yī)用凈化空調(diào)機組自身部件，如利用內(nèi)置風機做消毒氣流循環(huán)動力、內(nèi)置熱濕處理裝置實施消毒前除濕以及內(nèi)置傳感器及控制系統(tǒng)進行在線過程監(jiān)控。無需專門配置帶動力的氣流循環(huán)裝置、除濕裝置和監(jiān)控裝置，只需增加一根循環(huán)風管，就可完成在線除濕、循環(huán)、控制與監(jiān)測，實施十分簡便。這像措施推廣將有利于消除凈化空調(diào)系統(tǒng)的污染風險，有力地保障了醫(yī)療環(huán)境的控制，也將成為今后醫(yī)用凈化空調(diào)機組在線實時消毒的標準配置。

參考文獻

       [1] ANSI/ASHRAE/ASHE Standard 170-2008Ventilation of Health Care Facilities[S]. Atlanta: ASHAE Press, 2008.

       [2] 沈晉明. 美國的醫(yī)院標準和手術(shù)室設計（《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設標準》調(diào)研報告之三）[J]. 暖通空調(diào)，2000,30(3):21–24.

       [3] 沈晉明, 許鐘麟. 空調(diào)系統(tǒng)的二次污染與細菌控制[J].暖通空調(diào)，2002,32(5):30–33.

       [4] DGKH, SGSH, ÖGHMO. Guidelines (draft): designing and operating heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) in hospitals [J].Hygiene und Medizin, 2002 (27):106–113.

       [5] EPA /600/R-14/399，US Environmental Protection Agency. Compatibility of Material and electronic equipment with Hydrogen Peroxide and Chlorine Dioxode Fumigation. October 2014.

       [6] K.M. Meyer, M.W. Calfee, J.P. Wood, et al. Fumigation of a laboratory-scale HVAC system with hydrogen peroxide for decontamination following a biological contamination incident [J].Applied Microbiology, Volume 116, Issue 3,March 2014,P.533–541.

       [7] EPA/600/R-12/586，US Environmental Protection Agency. Evaluation of Hydrogen Peroxide Fumigation for HVAC Decontamination，August 2012.

       [8] Bartley JM1, Olmsted RN, Haas J, Current views of health care design and construction: practical implications for safer, cleaner environments. Am J Infect Control. 2010 Jun;38(5 Suppl 1):S1–12.

       備注：本文收錄于《建筑環(huán)境與能源》2019年4月刊總第20期。
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