空气消毒机原理及应用研究进展

马东梅 邓红霞 天津市滨海新区中医医院；天津中医药大学第四附属医院 （天津 300450）

内容提要： 医院人员较为密集，室内通风不畅，并且污染源较多，在这种情况下仅依靠自然风难以将室内空气污染程度降至安全水平，需要借助空气消毒机进行杀毒灭菌处理。在医院中合理使用空气消毒机对于减少细菌菌落数量，降低呼吸道疾病发生率以及其他疾病感染率具有重要意义。本文基于工作原理的不同，将常见的空气消毒机整体分为物理因子空气消毒机、化学因子空气消毒机以及其他因子空气消毒机三种类型。需要注意的是，不同类型空气消毒机具有不同的特点和适用条件，在实际应用过程中应该基于环境因素以及需求进行综合考虑，选择合适的空气消毒机，在部分情况下为了提升空气消毒效果，可以联合采用两种及以上类型空气消毒机。

空气是最为常见的呼吸道感染传播媒介，医院感染与空气污染程度之间具有密切关系。因此提升室内空气质量，避免发生空气污染，有助于避免感染的发生。对于医院来说，人员较为密集，室内通风不畅，并且污染源较多，在这种情况下仅依靠自然风难以将室内空气污染程度降至安全水平[1]。为了促进医院中空气的流通，基本上所有医院均加强了机械通风，但是机械通风并不能起到有效的消毒作用，一方面机械通风的设计不是针对空气传播感染，另一方面机械通风在换气次数方面达不到控制空气传播感染的要求。因此，为了提升医院空气质量，避免感染发生，还需要借助空气消毒机进行杀毒灭菌处理。在医院中合理使用空气消毒机对于减少细菌菌落数量，降低呼吸道疾病发生率以及其他疾病感染率具有重要意义[2,3]。经过多年发展，空气消毒机在原理以及应用方面已较为成熟，已经成为医院不可或缺的医疗设备。本文重点对不同类型空气消毒机的原理以及应用进展进行分析，以期为空气消毒机的应用提供借鉴。

1.物理因子空气消毒机

该种类型空气消毒机主要是采用物理方式进行消毒杀菌，包括静电吸附、过滤以及紫外线杀毒等，其基本上不会对人体产生负面影响，因此可在有人环境下进行消毒。

1.1 静电吸附式空气消毒机

静电吸附式空气消毒机主要是通过持续生成高浓度正离子来起到消毒杀菌的作用，正离子可以有效穿透空气中细菌的细胞壁，并对其细胞膜以及电解质产生破坏作用。在静电吸附式空气消毒机基础上配置相应的过滤系统，可以实现对空气的循环过滤，有效清除空气中的各种尘埃以及微生物，此外还可以对空气中的一氧化碳、苯类以及臭氧等有害物质进行吸附[4]。通常来说，静电吸附式空气消毒机在静态工作环境下工作1h便可以将呼吸道隔离区以及产房等室内空气质量达到Ⅱ类环境卫生要求，即菌落数量低于200cfu/m3。

1.2 空气高效过滤器

空气高效过滤器主要是采用过滤方式来清除空气中的有害物质，其在具体工作中应用GB/T6165计数法对有害物质进行计数。在额定风量情况下，空气高效过滤器过滤效率需要超过99.95%，不管是在消静电处理还是在未消静电处理条件下均需要达到该要求，只有这样才能够有效发挥其消毒作用[5]。在实际应用中，可以将空气高效过滤器作为其他过滤系统的末端设备。

1.3 紫外线空气消毒机

紫外线空气消毒机主要是利用紫外线杀毒原理研发的空气消毒机，其构成主要包括紫外线灯、过滤网以及镇流器等。众所周知，紫外线照射具有良好的灭菌作用。紫外线波长在200～280nm，空气中的病原微生物在吸收紫外线能量之后，其遗传物质会遭受破坏，导致细胞丧失繁殖能力或者死亡，进而起到杀灭病原微生物的目的。相关研究表明不同类型细菌对紫外线具有不同的抵抗能力，整体来说细菌抵抗能力从强到弱依次为霉菌孢子、细菌芽孢、革兰杆菌。在具体应用时，紫外线空气消毒机在流动空气环境下具有更好的杀菌效果，在流动的空气环境下可以扩大紫外线空气消毒的范围，特别是对于各个角度的细菌病毒等起到杀灭作用。但是风机速度不能过大，风速过快会导致病原微生物被紫外线照射时间较短，进而影响杀菌效果，提示在应用紫外线空气消毒机时需要将风机速度控制在一定范围，进而起到更好的消毒效果[6]。

2.化学因子空气消毒机

该种类型空气消毒机主要基于化学原理进行消毒杀菌，但是这种类型空气消毒机通常对人体具有副作用，需要在无人环境下工作，并且消毒作用时间通常＜1h。下面本文对常见的四种类型化学因子空气消毒机进行分析。

2.1 臭氧空气消毒机

臭氧具有良好的消毒杀菌作用，能够有效杀灭空气的病原微生物。臭氧空气消毒机正是基于臭氧的杀菌原理而研发的。臭氧空气消毒机在各个医院中较为常见，其应用简单，并且具有良好的效果。常见的臭氧生成技术主要有介质阻档放电技术、紫外线辐射技术以及电解技术等[7]。臭氧空气消毒机主要是应用紫外线辐射技术以及电解技术将空气转变为臭氧来进行消毒的。通常来说，臭氧对于细菌、真菌以及多种病毒等均具有较好的杀灭作用，但是其浓度需要控制在5～30mg/m3范围内，并且相对湿度需要超过70%。在实际使用过程中，为了起到更为有效的消毒效果，需要对空间进行密闭，然后打开臭氧空气消毒机，让其工作60min，然后再继续密闭30min，空间中的各种病菌数量便会大幅降低。刘莎等[8]分析了臭氧空气消毒机在河北省张家口市第一医院床单位终末消毒中的作用，结果显示臭氧空气消毒机工作60min，并密闭30min后，床单位菌落数量由原来的21减少至4，可见其在床单位消毒中具有较高的应用价值。

2.2 过氧化氢空气消毒机

基于工作原理的不同，过氧化氢空气消毒机可以进一步分为雾化型和汽化型两种。雾化型过氧化氢空气消毒机主要是基于物理原理，采用高压喷嘴或者超声波对过氧化氢溶液进行处理，将其转变为大量的气溶胶液体微粒，这些气溶胶液体微粒可以在空气中悬浮，并以布朗运动方式不断向周边空间扩散[9]。气溶胶液体微粒具有非常强的氧化作用，其与空气中的病菌接触后可以对其产生破坏作用，进而起到消毒的目的。汽化型过氧化氢空气消毒机主要采用加热方式，将过氧化氢溶液转变为蒸汽颗粒，蒸汽颗粒尺度通常为0.1～2µm，显著小于气溶胶液体微粒的50µm，因此其以气态的形式在空气中扩散。通常来说，汽化型过氧化氢空气消毒机消毒效果要显著优于雾化型过氧化氢空气消毒机，但是高浓度高流量的雾化型过氧化氢空气消毒机也具有良好的消毒效果。在过氧化氢空气消毒机应用过程中，需要注意过氧化氢气溶胶液体微粒以及蒸汽颗粒与病菌的接触程度在很大程度上决定了消毒效果，而这受到空间中温度、湿度等因素的影响，因此在具体应用过程中应该避免空间中温度过低以及湿度过大[10]。过氧化氢蒸汽颗粒具有良好的扩散性，无残留，在消毒之后基本上会被完全分解为氧气以及水蒸气，因此对室内的金融物品以及纺织品等不会产生损坏。

2.3 二氧化氯空气消毒机

二氧化氯是较为常见的强氧化剂，其在气态条件下具有良好的扩散能力和穿透能力，在与病菌接触之后可以快速对病菌结构造成破坏，进而起到消毒杀菌的作用。二氧化氯空气消毒机便是基于二氧化氯的杀菌原理所研发的，其通过加热将二氧化氯溶液转变为分子态的二氧化氯气体，通过气体在室内的扩散来杀灭空间中的病菌。二氧化氯气体的消毒效果与其相对湿度具有密切关系，通常来说二氧化氯气体的相对湿度越大，其消毒效果越好。但是如果二氧化氯气体的相对湿度达到90%之后，其会在光滑物体表面结露，如果光滑物体为金融物体，那么会受到一定的腐蚀[11]。因此，在应用二氧化氯空气消毒机进行消毒时，应该注意二氧化氯气体的相对湿度不能超过90%，避免对室内物体造成腐蚀，通常以75%的相对湿度为最佳。

2.4 过氧乙酸空气消毒机

该类型空气消毒机工作原理与雾化型过氧化氢空气消毒机基本一致，其通过雾化装置将过氧乙酸溶液转变为过氧乙酸气溶胶液体微粒，然后将其扩散到空气中，基于其强大的氧化作用来杀灭空气中的病菌。过氧乙酸气溶胶液体微粒消毒效果与其浓度以及室内温度具有密切关系，通常来说浓度越高其氧化作用越强，消毒效果越好；温度越高，其在空气中的扩散能力越强，消毒效果越好[12]。同时在应用过氧乙酸空气消毒机进行消毒时，应该控制室内相对湿度在60%～80%区间范围内。过氧乙酸空气消毒机在病房环境下工作30min，便可以将病房中的自然菌杀灭超过90%。

3.其他因子空气消毒机

3.1 等离子体空气消毒机

该类型空气消毒机主要通过生成等离子体来发挥消毒作用，其构成主要包括正负电极板以及高压电源，通过在正负电极板之间产生高电压，对空间中的气体分子进行电离，生成离子、电子、原子以及中性分子等离子体。等离子体具有非常强的化学活性，能够对细菌以及病毒等产生严重的破坏作用，还可以对有毒气体进行降解，发挥消毒和净化的双重作用。基于产生等离子体的温度不同，可以将其分为高温等离子体和低温等离子体，高温等离子体产生温度通常在4000～7000°C，低温等离子体产生温度低于50°C。两种类型的等离子体空气消毒机均具有较好的消毒效果。有研究显示低温等离子体空气消毒机对于空气中的病菌以及封闭实验室中的人工染菌具有良好的效果。此外，等离子体空气消毒机还可以显著改善病房中空气的洁净度，大幅减少空气中沉降菌的数量，主要原因在于其能够有效去除空气中0.3～0.5µm的颗粒。郑威等[13]选取温州医科大学附属第三医院妇幼分院为研究对象，对比分析了等离子体空气消毒机与紫外线空气消毒机的应用效果，结果显示等离子体空气消毒机可以起到更好的消毒效果，不仅能够有效杀灭空气中的各种病原微生物，还能够滤除空气中的毛发、粉尘以及微尘等，对于医院分娩室以及手术室等较为适用。

3.2 光触媒空气消毒机

这是近些年研发的一种较为先进的空气消毒机，其核心构成为光催化反应器，成分为二氧化钛，在光反应器内部安装紫外灯，在外部空气经过光催化反应器时，在紫外光的作用下空气消毒机中的光触媒将会被激活，生成大量的超氧离子自由基以及羟基自由基等，这些自由基均具有非常强的氧化作用，能够在短时间内将空气中的有机物进行分解，因此可以快速破坏细菌以及病毒的细胞膜结构，起到消毒杀菌的作用。光触媒空气消毒机对于多种致病菌均有良好是杀灭作用，同时对于医院中的病原微生物以及化学污染物也具有良好的消毒和净化效果。吴一凡等[14]通过实验分析了光触媒空气消毒机对于实验室空气的消毒效果，结果显示光触媒空气消毒机工作30min后，实验室中白色葡萄球菌的杀灭程度超过99.9%，光触媒空气消毒机工作60min后，实验室中自然菌的杀灭程度超过98.6%，可见光触媒空气消毒机具有显著的消毒杀菌效果。

4.结束语

综上所述，不同类型空气消毒机工作原理不同，适用条件也存在明显差异。特别是不同地区医院，在温度、湿度以及人员密度等方面存在较大差异，导致同一类型空气消毒机在不同医院具有不同的应用效果。整体来说，动态空气消毒机在消毒效果以及持续时间方面优势更为明显，但是也会受到空间中人员活动的影响。具体到各个医院来说，应该基于具体环境特点以及消毒需求，选择合适的空气消毒机，部分情况下为了进一步提升空气消毒效果，还可以采用不同类型的空气消毒机进行联合使用。