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;技術矛盾應用“阿奇舒勒矛盾矩陣”的創新方法推出了有效的空氣流通過程消除病毒方案;物理矛盾應用“空間分離原理”的創新方法推出了獲取新鮮空氣循環通風方案;論證了COVID-19病房空氣流通方法的有效性。

關鍵詞：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，應具有切斷病毒和細菌傳播途徑的功能。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菌，減少有害因素對患者和醫護人員的影響;第二，獲得新鮮空氣，補充氧氣含量;第三，滿足適溫條件，有利于患者的身體康復和醫護人員治療。

在2019年末至2020年初，爆發了肺類COVID-19新型冠狀病毒。隨著病毒防控科研的深入，發現了較多的體外環境消除該病毒的方法。目前公開的方法一應用有56℃以上的熱水浸泡30分鐘;方法二應用75%酒精進行噴灑;方法三應用醫用紫外線照射30分鐘等，這些體外環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。

因COVID-19病毒極具傳染性，患者越來越多。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，在冬季如果沒有空調通風，患者和醫護人員冷，就影響治療和護理工作;如果有空調通風，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，成為首要任務之一。

1病房空氣流通的最終理想解

①設計的最終目的是什么？滿足患者和醫護人員正常呼吸空氣的生理需求。②理想解是什么？病房的溫度可調整，病毒和細菌呈減少趨勢，新鮮空氣有補充。③為達到理想解的障礙是什么？患者輸出病毒和細菌，室內空氣無法循環。④出現這種障礙的原因是什么？空氣內含有病毒和細菌，不允許對外排放;外部環境周圍空氣有病毒和細菌，不能吸入。⑤不出現這種障礙的條件是什么？殺滅病毒和細菌，并形成室內外空氣流動。⑥創造這些條件存在的可用資源是什么？針對殺死COVID-19病毒，應用加熱器和醫用紫外線照射燈;針對空氣流動應用風機，針對適溫可調應用已有的空調機;針對新鮮空氣補充應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矛盾

TC-1：如果增強了空氣的流通性，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。確定要解決的技術矛盾為TC-1，它發生在（病毒的消失）與（交叉感染）之間，發生在（空氣流動）的時候。

問題模型對應的39個通用工程參數，改善的參數：NO.23 物質損失;惡化的參數：NO.31物體內部有害因素。

技術矛盾應用“阿奇舒勒矛盾矩陣”得出如下方案：

方案1：依據發明原理10預先作用法，得到解如下：將病房的患者隔離成單獨的封閉空間，避免交叉感染。

方案2：依據發明原理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：依據發明原理34自生自棄法，得到解如下：患者呼出含有病毒的空氣，直接經過75%酒精的霧化器處理，實現殺死病毒。

方案4：依據發明原理29壓力法，得到解如下：患者呼出含有病毒的空氣，直接進入高壓罐，通過高壓破壞其內部結構，實現殺死病毒。

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：病房要連續補充新鮮空氣，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，滿足患者和醫護人員的生理需求;病房的適溫空氣要循環使用，滿足節能的需求。

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

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，均裝有串聯加熱器，區別在于病毒管道的加熱器常開，普通管道的加熱器按需要開閉，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，與循環空氣合并;混合空氣經過醫用紫外線照射，進入病房的進氣口。結構見圖1，病房空氣流通圖。針對COVID-19病毒怕高溫和紫外線的特點，開發的病房空氣流通方法，能有效的殺死病毒，并提供患者和醫護人員舒適的治療環境。

5總結

基于TRIZ理論的最終理想解能夠透過復雜的現象，找到問題的本質，技術矛盾能夠有效導出發明原理的應用，物理矛盾的空間分離原理解決了增補新鮮空氣的問題，基于TRIZ理論研發的適用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難題，加快了感染COVID-19病毒患者的治愈。