基于TRIZ理論的COVID-19病房空氣流通方法

孟凡義 李鐵鑫 王海穎

摘 要：闡述了COVID-19病房空氣流通存在的問(wèn)題;論述了基于TRIZ理論消除病毒和獲得新鮮適溫空氣的最終理想解;技術(shù)矛盾應(yīng)用“阿奇舒勒矛盾矩陣”的創(chuàng)新方法推出了有效的空氣流通過(guò)程消除病毒方案;物理矛盾應(yīng)用“空間分離原理”的創(chuàng)新方法推出了獲取新鮮空氣循環(huán)通風(fēng)方案;論證了COVID-19病房空氣流通方法的有效性。

關(guān)鍵詞：COVID-19;病房;空氣;流通性

0新型冠狀病毒COVID-19病房空氣流通的問(wèn)題

病房按照功能分為傳染病房和非傳染病房，傳染病房避免交叉感染，應(yīng)具有切斷病毒和細(xì)菌傳播途徑的功能。傳染病房的空氣流通性，包括三方面：第一，減少和消除病毒和細(xì)菌，減少有害因素對(duì)患者和醫(yī)護(hù)人員的影響;第二，獲得新鮮空氣，補(bǔ)充氧氣含量;第三，滿足適溫條件，有利于患者的身體康復(fù)和醫(yī)護(hù)人員治療。

在2019年末至2020年初，爆發(fā)了肺類COVID-19新型冠狀病毒。隨著病毒防控科研的深入，發(fā)現(xiàn)了較多的體外環(huán)境消除該病毒的方法。目前公開(kāi)的方法一應(yīng)用有56℃以上的熱水浸泡30分鐘;方法二應(yīng)用75%酒精進(jìn)行噴灑;方法三應(yīng)用醫(yī)用紫外線照射30分鐘等，這些體外環(huán)境消除病毒的方法為解決病房空氣的流通性提供了重要依據(jù)。

因COVID-19病毒極具傳染性，患者越來(lái)越多。在傳染病房飽和的情況下，啟用了非傳染病房接診感染COVID-19病毒的患者。非傳染病房不具備有效的空氣流通性，在冬季如果沒(méi)有空調(diào)通風(fēng)，患者和醫(yī)護(hù)人員冷，就影響治療和護(hù)理工作;如果有空調(diào)通風(fēng)，就加劇了病毒的傳染。因此，高效治療感染COVID-19病毒的患者，改善非傳染病房空氣流通方法，成為首要任務(wù)之一。

1病房空氣流通的最終理想解

①設(shè)計(jì)的最終目的是什么？滿足患者和醫(yī)護(hù)人員正常呼吸空氣的生理需求。②理想解是什么？病房的溫度可調(diào)整，病毒和細(xì)菌呈減少趨勢(shì)，新鮮空氣有補(bǔ)充。③為達(dá)到理想解的障礙是什么？患者輸出病毒和細(xì)菌，室內(nèi)空氣無(wú)法循環(huán)。④出現(xiàn)這種障礙的原因是什么？空氣內(nèi)含有病毒和細(xì)菌，不允許對(duì)外排放;外部環(huán)境周圍空氣有病毒和細(xì)菌，不能吸入。⑤不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？殺滅病毒和細(xì)菌，并形成室內(nèi)外空氣流動(dòng)。⑥創(chuàng)造這些條件存在的可用資源是什么？針對(duì)殺死COVID-19病毒，應(yīng)用加熱器和醫(yī)用紫外線照射燈;針對(duì)空氣流動(dòng)應(yīng)用風(fēng)機(jī)，針對(duì)適溫可調(diào)應(yīng)用已有的空調(diào)機(jī);針對(duì)新鮮空氣補(bǔ)充應(yīng)選擇病毒飄逸不到的位置，作為選擇新鮮空氣的入氣口。

2病房空氣流通的技術(shù)矛盾

TC-1：如果增強(qiáng)了空氣的流通性，那么減少了病房病毒的濃度，但是增加了相鄰患者的交叉感染性;TC-2：如果減少了空氣的流通性，那么降低了病房相鄰患者的交叉感染性，但是提高了病房病毒的濃度。確定要解決的技術(shù)矛盾為TC-1，它發(fā)生在（病毒的消失）與（交叉感染）之間，發(fā)生在（空氣流動(dòng)）的時(shí)候。

問(wèn)題模型對(duì)應(yīng)的39個(gè)通用工程參數(shù)，改善的參數(shù)：NO.23 物質(zhì)損失;惡化的參數(shù)：NO.31物體內(nèi)部有害因素。

技術(shù)矛盾應(yīng)用“阿奇舒勒矛盾矩陣”得出如下方案：

方案1：依據(jù)發(fā)明原理10預(yù)先作用法，得到解如下：將病房的患者隔離成單獨(dú)的封閉空間，避免交叉感染。

方案2：依據(jù)發(fā)明原理1分離法，得到解如下：將患者的吸氣與呼氣分離，吸氣和呼氣管路有單向閥門，患者呼出含有病毒的空氣集中處理。

方案3：依據(jù)發(fā)明原理34自生自棄法，得到解如下：患者呼出含有病毒的空氣，直接經(jīng)過(guò)75%酒精的霧化器處理，實(shí)現(xiàn)殺死病毒。

方案4：依據(jù)發(fā)明原理29壓力法，得到解如下：患者呼出含有病毒的空氣，直接進(jìn)入高壓罐，通過(guò)高壓破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)殺死病毒。

3病房空氣流通的物理矛盾

病房空氣流通存在的物理矛盾：病房要連續(xù)補(bǔ)充新鮮空氣，滿足患者的生理需求;病房空氣要加熱到56℃以上，滿足殺死病毒的需求;病房要適溫，滿足患者和醫(yī)護(hù)人員的生理需求;病房的適溫空氣要循環(huán)使用，滿足節(jié)能的需求。

選擇物理矛盾的“空間分離原理”解法：風(fēng)路一，將含有病毒的空氣從病房的出風(fēng)口排出，在排風(fēng)管路中串聯(lián)加熱器，病毒在高溫的管路里被殺死，常溫空氣變成高溫氣體;風(fēng)路二，在病毒飄逸不到的高空位置，作為吸風(fēng)口，形成新鮮空氣管路;將風(fēng)路一與風(fēng)路二的管路并聯(lián)，兩種氣體混合形成新鮮無(wú)病毒的暖空氣，在管路內(nèi)壁安裝醫(yī)用紫外線照射燈，完成二次殺毒后，無(wú)病毒的適溫新鮮空氣從吸風(fēng)口進(jìn)入病房。

4病房空氣流通方法

病房的排氣口包括普通空氣排出通道和病毒空氣排出通道，均裝有串聯(lián)加熱器，區(qū)別在于病毒管道的加熱器常開(kāi)，普通管道的加熱器按需要開(kāi)閉，在兩管路合并的末端分支出排氣口，排氣口末端裝單向閥，該支路用于排出多余空氣;在病毒飄逸不到的高處選取新鮮空氣，與循環(huán)空氣合并;混合空氣經(jīng)過(guò)醫(yī)用紫外線照射，進(jìn)入病房的進(jìn)氣口。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，病房空氣流通圖。針對(duì)COVID-19病毒怕高溫和紫外線的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)的病房空氣流通方法，能有效的殺死病毒，并提供患者和醫(yī)護(hù)人員舒適的治療環(huán)境。

5總結(jié)

基于TRIZ理論的最終理想解能夠透過(guò)復(fù)雜的現(xiàn)象，找到問(wèn)題的本質(zhì)，技術(shù)矛盾能夠有效導(dǎo)出發(fā)明原理的應(yīng)用，物理矛盾的空間分離原理解決了增補(bǔ)新鮮空氣的問(wèn)題，基于TRIZ理論研發(fā)的適用COVID-19病房空氣流通方法，破解了消除病毒、提供適溫新鮮空氣的技術(shù)難題，加快了感染COVID-19病毒患者的治愈。