基于感染風(fēng)險評價模型的隔離病房氣流組織模擬研究

謝軍龍，吳鑫，郭曉亮，侯佳鑫，段梅子，王飛飛，徐新華，高乃平

(1.華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，湖北武漢，430074；2.華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢，430074；3.同濟大學(xué)機械與能源工程學(xué)院，上海，200092)

醫(yī)院是人發(fā)生交叉感染的高風(fēng)險場所[1]，許多感染通過空氣中的病原體[2]傳播。病原體一旦離開感染者，其去向取決于多種復(fù)雜的因素[3]，無論是在整個房間里[4]，還是在源患者和脆弱個體周圍的微環(huán)境中[5]，氣流組織是最重要的因素之一。李安桂等[6]研究了不同送風(fēng)模式下病房室的內(nèi)病原微生物的排除效果；凌繼紅等[7]通過實驗研究了氣流組織對負壓隔離病房排污效率的影響；張桉康等[8]研究了不同氣流組織條件下呼氣區(qū)域的飛沫個數(shù)及飛沫排除效果；鄭曉紅等[9]針對個性化通風(fēng)系統(tǒng)下病房的排污效率及吸入空氣質(zhì)量指數(shù)進行了研究；LIU等[10]主要研究了熱均勻和分層環(huán)境中的濃度分布及最大直接暴露距離來評估暴露風(fēng)險；YU 等[11]從病毒清除能力的角度探討了綜合醫(yī)院病房通風(fēng)設(shè)計策略的有效性。目前，人們主要利用計算流體力學(xué)(CFD)對隔離病房內(nèi)氣流組織進行仿真，但僅從流動角度對病房內(nèi)感染風(fēng)險值初步進行定性分析，未能結(jié)合病原體傳播途徑及特性對感染風(fēng)險值進行定量分析。為了對感染風(fēng)險值進行定量分析，人們基于隨機非閾值Dose-response 模型[12]，考慮病原體的傳播途徑、粒徑特性等因素對感染風(fēng)險值進行評價[13]。但其都是通過實驗或者數(shù)值模擬后得到某點病原體濃度分布后再進行感染風(fēng)險值計算，都未將該模型應(yīng)用在CFD 仿真過程中以得到任意時刻的感染風(fēng)險值。

因此，為了在氣流組織流場計算過程中對隔離病房內(nèi)感染風(fēng)險值進行定量分析，本文作者在隨機非閾值Dose-response 模型上加以改進，提出Medical Staff Dose-response 模型(簡稱MSDR 模型)。MSDR 模型可結(jié)合CFD 仿真過程分析隔離病房在不同氣流組織參數(shù)下對醫(yī)護人員感染風(fēng)險值的影響，為隔離病房氣流組織設(shè)計提供參考。

1 MSDR模型建立

1.1 隨機非閾值Dose-response模型

SZE等[12]提出的隨機非閾值Dose-response模型公式為

式中：PI(x,to)為在to時間內(nèi)于x位置處的感染風(fēng)險值即感染概率；to為暴露時間，h；m為病原體總個數(shù)；v(x,t)j為第j個粒徑病原體的體積分數(shù)；fs為咳嗽頻率；p為呼吸量，m3/h；c為初始病原體濃度；f(t)為病原體在空氣中的存活能力參數(shù)；rj為第j個粒徑病原體的傳染性參數(shù)；βj為第j個粒徑病原體在肺泡區(qū)域的沉積分數(shù)；rj與βj為與病原體的粒徑有關(guān)的參數(shù)。

隨機非閾值Dose-response 模型關(guān)注的是房間內(nèi)某個點的感染風(fēng)險，但是醫(yī)護人員是在一個相對固定的區(qū)域內(nèi)呼吸，其余區(qū)域的暴露水平對醫(yī)護人員感染風(fēng)險影響較小。只分析某點的感染風(fēng)險值不能全面反映醫(yī)護人員的感染風(fēng)險值。所以，隨機非閾值Dose-response 模型不利于對醫(yī)護人員的感染風(fēng)險進行評價。隨機非閾值Dose-response模型雖然考慮了咳嗽頻率，但只是簡單疊加。而患者在一段時間內(nèi)并不是均勻咳嗽的，有可能前一段時間咳嗽比較頻繁，后一段時間基本不咳嗽，且第二次及以后的咳嗽對呼吸區(qū)域內(nèi)的暴露水平有很大影響。因此，這會導(dǎo)致得到的暴露水平與實際的暴露水平有差異。

1.2 MSDR模型

MSDR 模型從以下4 個方面對隨機非閾值Dose-response模型進行改進。

1)可同時對醫(yī)護人員的呼吸區(qū)域和時間進行積分，從而得到醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的感染風(fēng)險值。這表明將醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的感染風(fēng)險值作為評價指標是合理可行的，其更能表征醫(yī)護人員的感染風(fēng)險值。

2)在實際過程中，患者咳嗽是無規(guī)律的，咳嗽頻率難以統(tǒng)計與預(yù)測，在對醫(yī)護人員感染風(fēng)險值進行評價時會帶來較大處理難度。因此，MSDR模型簡化了時域上的處理過程，消除咳嗽頻率不規(guī)律性對醫(yī)護人員感染風(fēng)險值的影響，只對單次咳嗽的呼吸區(qū)域內(nèi)咳嗽液滴進行研究。

3)咳嗽液滴粒徑對感染風(fēng)險值影響較大，且咳嗽液滴在隔離病房內(nèi)傳播擴散過程中，因蒸發(fā)作用，自身粒徑會發(fā)生變化，所以，在對醫(yī)護人員進行感染風(fēng)險評價時，不可忽略咳嗽液滴的蒸發(fā)效應(yīng)。MSDR 模型在CFD 仿真過程中可實現(xiàn)對呼吸區(qū)域內(nèi)咳嗽液滴的循環(huán)，實時監(jiān)測咳嗽液滴粒徑，從而在感染風(fēng)險評價模型中應(yīng)考慮液滴蒸發(fā)效應(yīng)。

4)鑒于氣流組織流場非穩(wěn)態(tài)計算過程中采用變時間步長求解，因此，為了便于對計算結(jié)果進行統(tǒng)計，本模型將觀察時間離散為多個時間步進行積分。

通過以上分析，對式(1)進行修改，即可得MSDR模型公式。

MSDR 模型只考慮醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的感染風(fēng)險，因此，該模型第j個粒徑病原體的體積分數(shù)可表示為

MSDR 模型將觀察時間離散為多個時間步長，因此，該模型對時間積分可表示為

式中：d0jk為第k個在當前步長的初始直徑為第j個粒徑的病原體直徑，m；Δti為第i個時間步長；H為呼吸區(qū)域的豎直高度，該模型隔離病房距地面1.3～1.5 m[14]高度區(qū)域為醫(yī)護人員的呼吸區(qū)域高度，即呼吸區(qū)域高H=0.2 m；S為醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的水平面積，即為房間的占地面積，m2。

通過以上分析，可得醫(yī)護人員的感染風(fēng)險評價MSDR模型公式為

2 MSDR模型數(shù)值應(yīng)用

在對MSDR 模型進行數(shù)值應(yīng)用時，其正確性不僅取決于MSDR 模型參數(shù)，還取決于咳嗽液滴蒸發(fā)擴散模型?？人砸旱握舭l(fā)擴散模型直接決定了醫(yī)護人員感染風(fēng)險值。因此，需要對咳嗽液滴蒸發(fā)擴散模型及MSDR 模型參數(shù)進行正確、合理設(shè)置。

2.1 咳嗽液滴蒸發(fā)擴散模型設(shè)置

根據(jù)本文中患者的嘴部長×寬為0.02 m×0.02 m，若咳嗽時的氣流速度最大為9 m/s，則噴出的最大空氣體積流率為0.003 6 m3/s，咳嗽時的咳嗽液滴的最大質(zhì)量流率為1.9×10?6kg/s，咳嗽液滴的密度取1 003 kg/m3，則咳嗽液滴的體積流率為1.894×10?9m3/s，咳嗽液滴所占的體積分數(shù)為5.26×10?7，遠小于10%，顆粒物中心的相對間距與粒徑之比為99[15]。本文所設(shè)置的咳嗽液滴初始參數(shù)都參考以上數(shù)值。對于本文咳嗽液滴擴散傳播的研究可認為是稀疏兩相流，可忽略顆粒?顆粒之間的相互作用。為了簡化計算，實現(xiàn)模擬過程，本文對咳嗽液滴擴散過程進行簡化，對咳嗽液滴進行了以下4點假設(shè)：

1)咳嗽液滴間不發(fā)生碰撞、破碎與凝并現(xiàn)象；

2)咳嗽液滴與壁面間的碰撞為完全彈性碰撞；

3)咳嗽液滴僅考慮重力、單曳力及熱泳力[16]；

4)咳嗽液滴離開嘴部后開始蒸發(fā)直至無水分，在蒸發(fā)過程中咳嗽液滴保持為球狀[17]。

采用離散相模型(DPM)對咳嗽液滴的蒸發(fā)擴散進行模擬計算；湍流模型選擇RNGk?ε模型；采用隱式Simple 算法耦合壓力和速度場，計算變量均采用二階迎風(fēng)差分格式；壁面設(shè)置為標準壁面函數(shù)；能量方程收斂殘差標準為10?6，其他變量收斂殘差標準為10?4。

2.2 模型準確性驗證

咳嗽液滴蒸發(fā)擴散模型主要用于模擬咳嗽液滴在隔離病房內(nèi)的擴散傳播，在此基礎(chǔ)上定量分析因咳嗽液滴擴散特性而擴散到醫(yī)護人員呼吸區(qū)域所導(dǎo)致的交叉感染風(fēng)險值?？人砸旱螖U散特性的準確性對本文計算結(jié)果的正確性起到?jīng)Q定性作用，針對該模型對咳嗽液滴的擴散特性進行了準確性驗證，將該模型在CHAO等[18]相同實驗條件下進行模擬計算，并將可反映咳嗽液滴擴散特性的均方位移與實驗結(jié)果進行比較，如圖1所示(其中，Y2為Y坐標二次方的平均值，即為均方位移)。

由圖1可知：數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果變化趨勢相似，吻合較好。由咳嗽液滴的均方位移和時間可得粒徑為28 μm的咳嗽液滴在該段時間內(nèi)擴散系數(shù)的模擬值與實驗值分別約為0.010 150 m2/s 和0.010 950 m2/s，粒徑為45 μm的咳嗽液滴在該段時間內(nèi)擴散系數(shù)的模擬值與實驗值分別約為0.000 195 m2/s 和0.000 180 m2/s[18]，模擬值與實驗值的相對誤差分別為7.9%和7.7%。因為在模擬過程中忽略了咳嗽液滴在實際擴散過程中可能黏附空氣中的顆粒物、咳嗽液滴之間的相互作用等，與實驗值會有誤差，但都在可接受的誤差范圍內(nèi)。相對于整個隔離病房的面積而言，咳嗽液滴在某一時刻擴散位置的模擬值與實驗值誤差是比較小的，其誤差帶來的咳嗽液滴在整個房間內(nèi)擴散特征差異基本可忽略不計，本模型能較好地反映咳嗽液滴在病房內(nèi)的擴散特性。

圖1 不同粒徑下咳嗽液滴均方位移的數(shù)值模擬與實驗結(jié)果對比Fig.1 Comparison of numerical simulation and experimental results of mean azimuth shift of cough droplets with different particle sizes

2.3 物理模型設(shè)置

針對單人隔離病房，在MSDR 模型基礎(chǔ)上，對隔離病房內(nèi)患者咳嗽1次后的室內(nèi)的氣流組織進行模擬，分析不同氣流組織因素對MSDR的影響。其中4種送風(fēng)形式分別為單條縫對側(cè)上送下回、雙條縫異側(cè)上送下回、百葉對側(cè)上送下回和格柵對側(cè)下送上回，在下面分析中分別用A，B，C 和D表示，送、回風(fēng)口的布置如圖2所示。隔離病房以及風(fēng)口的具體尺寸見表1。

表1 隔離病房及各風(fēng)口尺寸Table 1 Dimensions of isolation ward and each diffuser

圖2 送風(fēng)形式方案設(shè)計Fig.2 Scheme design of air supply form

2.4 MSDR模型參數(shù)確定

MSDR 模型適用于分析呼吸道傳染性疾病的感染風(fēng)險。目前，對流感病毒的研究比較全面，可獲得流感病毒初始濃度、存活能力等參數(shù)，因此，本文針對醫(yī)護人員流感病毒的感染風(fēng)險值進行模擬分析。結(jié)合相關(guān)研究：將醫(yī)護人員呼吸量設(shè)為8.6 L/min[19]；液滴中的流感病毒初始濃度根據(jù)文獻[20]設(shè)為4.41× 109PFU/L。流感病毒的存活能力按下式處理：

傳染性表達取值為[13]

病原體粒徑與其在肺泡區(qū)域的沉積關(guān)系[21]按下式處理：

2.5 MSDR模型數(shù)值應(yīng)用流程

MSDR 模型在數(shù)值應(yīng)用的流程為：先通過穩(wěn)態(tài)計算得到各送風(fēng)形式的初始穩(wěn)定流場，然后通過非穩(wěn)態(tài)方法模擬咳嗽液滴在隔離病房內(nèi)傳播擴散過程。在咳嗽過程中(0～0.4 s)，患者嘴巴模型邊界條件設(shè)置為速度進口條件?？人越Y(jié)束后，將患者嘴巴模型邊界條件設(shè)置為壁面條件，并保持此狀態(tài)直至計算結(jié)束。在非穩(wěn)態(tài)模擬過程中，加載并運行根據(jù)MSDR 模型相關(guān)公式以及關(guān)鍵參數(shù)編寫的感染風(fēng)險評價UDF(User Defined Functions，用戶自定義函數(shù))，即可得到相應(yīng)的感染風(fēng)險值。MSDR模型計算流程如圖3所示。

3 氣流組織因素對MSDR影響分析

3.1 送風(fēng)形式對MSDR影響分析

對以上4種送風(fēng)形式進行模擬，并對不同送風(fēng)形式下隔離病房內(nèi)醫(yī)護人員的呼吸區(qū)域感染風(fēng)險值進行計算。

圖4和圖5所示分別為病房內(nèi)的X截面(病房長的中截面)及Z=0.3 m 截面(距離病房地板0.3 m 截面)的速度等值線圖。由圖4和圖5可知：在4種送風(fēng)形式下，病房內(nèi)的速度分布不同。其中采用格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式時，病房內(nèi)的風(fēng)速比較低，其分布比較均勻。氣流從病房底部進風(fēng)口水平射入房間后，沿房間地板向進風(fēng)口相反方向運動，主氣流受到回風(fēng)口抽吸作用，帶著患者產(chǎn)生的大部分咳嗽液滴直接從回風(fēng)口排出，而其他氣流在室內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱氣流提升作用下向上運動，并帶著其余小部分咳嗽液滴向四周擴散，最后從房間頂部排到室外；而在其余3種送風(fēng)形式下，氣流從房間頂部送風(fēng)口射入，由于送風(fēng)速度較大，所以，送風(fēng)口附近的速度梯度比較大，氣流攪動較大。在單條縫對側(cè)上送下回送風(fēng)和雙條縫異側(cè)上送下回送風(fēng)形式下，射入房間內(nèi)的氣流在重力作用下氣流下沉，并向四周擴散，裹挾著部分咳嗽液滴向咳嗽反方向從回風(fēng)口流出。而在百葉對側(cè)上送下回送風(fēng)形式下，氣流從送風(fēng)口斜向下射入，所以，氣流撞擊到障礙物后向上擴散，后又受到回風(fēng)口抽吸作用裹挾部分咳嗽液滴向下運動，從而排出室外。

圖4 X截面速度等值線圖Fig.4 Velocity contour maps of X section

圖5 Z=0.3 m截面速度等值線圖Fig.5 Velocity contour maps of Z=0.3 m

圖6～9所示分別為4種送風(fēng)形式下的咳嗽液滴擴散圖，由圖6～9可知：在4種送風(fēng)形式下，咳嗽液滴在病房內(nèi)的分布不同，所以，病房內(nèi)每個位置的感染風(fēng)險值也不同。當t<10 s時，在格柵對側(cè)下送上回和雙條縫異側(cè)上送下回送風(fēng)形式下，醫(yī)護人員呼吸區(qū)域內(nèi)的咳嗽液滴數(shù)目明顯比其余2種送風(fēng)形式的高。但是當t=10～1 000 s時，格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式下的醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的咳嗽液滴數(shù)目減少，當t=50 s時，呼吸區(qū)域的咳嗽液滴數(shù)目明顯比其余3 種送風(fēng)形式的少，到t=1 000 s時，呼吸區(qū)域基本無咳嗽液滴。而其余3種送風(fēng)形式在t=10 s 后，呼吸區(qū)域的咳嗽液滴數(shù)目還在增加，其液滴數(shù)目及其增加量最多的是雙條縫異側(cè)上送下回送風(fēng)形式。

圖6 單條縫對側(cè)上送下回送風(fēng)液滴擴散圖Fig.6 Droplet diffusion diagrams at air supply mode of up-supply and down-return on opposite side of single seam

圖7 雙條縫異側(cè)上送下回送風(fēng)液滴擴散圖Fig.7 Droplet diffusion diagrams at air supply mode of up-supply and down-return on opposite side of double seam

圖8 百葉對側(cè)上送下回送風(fēng)液滴擴散圖Fig.8 Droplet diffusion diagrams at air supply mode of up-supply and down-returnon opposite side of louver

圖9 格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)液滴擴散圖Fig.9 Droplet diffusion diagrams at air supply mode of down-return and up-supply on opposite side of grille

圖10所示為4種送風(fēng)形式下的MSDR分析圖，由圖10可知：當t<10 s 時，格柵對側(cè)下送上回和雙條縫異側(cè)上送下回送風(fēng)形式下，醫(yī)護人員的感染風(fēng)險值明顯比其余2種送風(fēng)形式的高。但是當t=10～1 000 s時，格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式下的醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的感染風(fēng)險值基本不變而其余3種送風(fēng)形式增加幅度比較大。隨時間的延長，其余3種送風(fēng)方式與格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式下的感染風(fēng)險差值變大。當t=600 s時，4種送風(fēng)形式下的感染風(fēng)險值都基本維持穩(wěn)定，其余3種送風(fēng)形式的感染風(fēng)險值是格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式下醫(yī)護人員呼吸區(qū)域感染風(fēng)險值的6.7～12.5倍。這與咳嗽液滴在呼吸區(qū)域分布規(guī)律相符，因此，用MSDR模型計算醫(yī)護人員呼吸區(qū)域感染風(fēng)險值是準確的、可行的。

圖10 不同送風(fēng)形式的MSDR分析Fig.10 MSDR analysis of different air supply forms

出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因為格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式的回風(fēng)口在呼吸區(qū)域上方，送風(fēng)口在呼吸區(qū)域下方，又因為咳嗽液滴粒徑越小，其重力就越小，在醫(yī)護人員肺泡區(qū)域的沉積分數(shù)就越大，傳染性越強。所以，當t=0～20 s時，在格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式下，患者剛噴出的較小粒徑咳嗽液滴大部分被裹挾到醫(yī)護人員的呼吸區(qū)域，其感染風(fēng)險值也就最大。但是，隨通風(fēng)時間變長，格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式下的病房內(nèi)較小粒徑咳嗽液滴大部分已被排出室外，懸浮在呼吸區(qū)域內(nèi)的小粒徑咳嗽液滴已經(jīng)很少，且較大咳嗽液滴基本沉降至地面，所以，醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的感染風(fēng)險值趨于平緩。而其余3種送風(fēng)方式回風(fēng)口均在房間下部，氣流總體方向與咳嗽液滴擴散方向相反，所以，咳嗽液滴到達醫(yī)護人員呼吸區(qū)域所需時間較長。因此，咳嗽液滴入射初期，其感染風(fēng)險值較小；隨室內(nèi)流場的攪動，咳嗽液滴容易被氣流裹挾到病房醫(yī)護人員的呼吸區(qū)域，不易被排出室外，從而導(dǎo)致感染風(fēng)險值不斷增大。

因為本研究只對隔離病房進行一次咳嗽液滴的入射，所以，在咳嗽液滴基本被排出室外及沉降到地面后，醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的咳嗽液滴數(shù)趨于零，因此，當t=1 000 s 時，醫(yī)護人員感染風(fēng)險值也趨于平穩(wěn)，基本不變。

3.2 溫濕度對MSDR影響分析

選用感染風(fēng)險值較小的格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式為例，分別模擬分析30%，40%，50%，60%和70%相對濕度環(huán)境下及18，20，22，24 和26 ℃送風(fēng)溫度下醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的感染風(fēng)險值。不同送風(fēng)濕度和溫度的MSDR 分析結(jié)果分別如圖11和圖12所示。

由圖11和圖12可知：溫度和濕度送風(fēng)條件的變化對醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的感染風(fēng)險值影響較小。雖然溫度和濕度送風(fēng)條件對咳嗽液滴蒸發(fā)的影響較大，但是對咳嗽液滴擴散的影響較小。本文的感染風(fēng)險評價實質(zhì)是對醫(yī)護人員呼吸區(qū)域內(nèi)的咳嗽液滴數(shù)目以及咳嗽液滴的粒徑、感染性等相關(guān)特性進行綜合分析。其中，咳嗽液滴的擴散相對咳嗽液滴因蒸發(fā)效應(yīng)引起的粒徑變化對醫(yī)護人員感染風(fēng)險值的影響較大。這是因為咳嗽液滴本身粒徑較小，蒸發(fā)時間較短，所以，溫度和濕度引起咳嗽液滴蒸發(fā)時間及粒徑變化值差異非常小，溫度和濕度送風(fēng)條件對醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的感染風(fēng)險值影響較小。

圖11 不同濕度條件下的MSDR分析Fig.11 MSDR analysis at different humidity conditions

圖12 不同溫度條件下的MSDR分析Fig.12 MSDR analysis at different temperatures

但在患者咳嗽后1 000 s 內(nèi)，濕度變化引起感染風(fēng)險值的變化明顯比溫度的變化大，而且濕度與感染風(fēng)險值有著明顯的對應(yīng)關(guān)系：醫(yī)護人員呼吸區(qū)域的感染風(fēng)險值隨濕度的減小而增大。因為病房內(nèi)濕度越小，咳嗽液滴蒸發(fā)速度就會越快，咳嗽液滴粒徑變小的速度也就越快，在某種程度上增加了病房內(nèi)較小粒徑咳嗽液滴的占比，而較小粒徑咳嗽液滴在肺泡區(qū)域有著較大的沉積分數(shù)與傳染性。因此，在患者發(fā)生咳嗽后1 000 s 內(nèi)，濕度越低，醫(yī)護人員的感染風(fēng)險值越大。

3.3 換氣次數(shù)對MSDR影響分析

通過調(diào)節(jié)送風(fēng)風(fēng)速以及風(fēng)口尺寸以實現(xiàn)每小時換氣次數(shù)的改變，其模擬結(jié)果分別如圖13和圖14所示。

圖13 定風(fēng)速下的MSDR分析Fig.13 MSDR analysis at constant wind speed

由圖13可知：在定風(fēng)速下，隨每小時換氣次數(shù)增多，液滴排除能力不斷增強，但是當每小時換氣次數(shù)過多時，氣流組織對咳嗽液滴的影響不再明顯增大，當每小時換氣次數(shù)增大到16次/h后，咳嗽液滴排除能力不再隨每小時換氣次數(shù)的增多有明顯變化。但是，較多的換氣次數(shù)排除液滴的能力較強，時效性較好，所以，當t=100 s 時，醫(yī)護人員感染風(fēng)險值基本已達到峰值并保持穩(wěn)定。而較少的換氣次數(shù)的咳嗽液滴排除液滴的能力較弱，因此，在t=100 s時感染風(fēng)險值仍有顯著增加。在t=1 000 s 時，每小時換氣次數(shù)為24 次/h 的感染風(fēng)險值是8次/h的47%。

由圖14可知：在定風(fēng)口條件下，增大風(fēng)速對排除液滴效果的增益不明顯，甚至?xí)兴陆?，每小時換氣次數(shù)為12 次/h 的風(fēng)險值明顯比其他情況的高。這是因為風(fēng)速增大加劇了液滴在病房內(nèi)的四處擴散，因此，感染風(fēng)險值沒有隨之減小，反而有所增加。

圖14 定風(fēng)口下的MSDR分析Fig.14 MSDR analysis at fixed tuyere

4 結(jié)論

1)送風(fēng)形式對醫(yī)護人員呼吸區(qū)域感染風(fēng)險值影響較大，當感染風(fēng)險值穩(wěn)定時，其余3種送風(fēng)形式醫(yī)護人員呼吸區(qū)域感染風(fēng)險值為格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式下的6.7～12.5倍。

2)在格柵對側(cè)下送上回送風(fēng)形式下，患者咳嗽后1 000 s 內(nèi)，濕度與感染風(fēng)險值呈負相關(guān)，而溫度與感染風(fēng)險值間無明顯的規(guī)律；在定風(fēng)速條件下，醫(yī)護人員感染風(fēng)險值隨每小時換氣次數(shù)的增加而增大；在定風(fēng)口條件下，每小時換氣次數(shù)(風(fēng)速)過少或者過多都會使感染風(fēng)險值增大。