基于TRIZ理论的COVID-19病房空气流通方法

孟凡义 李铁鑫 王海颖

摘 要：阐述了COVID-19病房空气流通存在的问题;论述了基于TRIZ理论消除病毒和获得新鲜适温空气的最终理想解;技术矛盾应用“阿奇舒勒矛盾矩阵”的创新方法推出了有效的空气流通过程消除病毒方案;物理矛盾应用“空间分离原理”的创新方法推出了获取新鲜空气循环通风方案;论证了COVID-19病房空气流通方法的有效性。

关键词：COVID-19;病房;空气;流通性

0新型冠状病毒COVID-19病房空气流通的问题

病房按照功能分为传染病房和非传染病房，传染病房避免交叉感染，应具有切断病毒和细菌传播途径的功能。传染病房的空气流通性，包括三方面：第一，减少和消除病毒和细菌，减少有害因素对患者和医护人员的影响;第二，获得新鲜空气，补充氧气含量;第三，满足适温条件，有利于患者的身体康复和医护人员治疗。

在2019年末至2020年初，爆发了肺类COVID-19新型冠状病毒。随着病毒防控科研的深入，发现了较多的体外环境消除该病毒的方法。目前公开的方法一应用有56℃以上的热水浸泡30分钟;方法二应用75%酒精进行喷洒;方法三应用医用紫外线照射30分钟等，这些体外环境消除病毒的方法为解决病房空气的流通性提供了重要依据。

因COVID-19病毒极具传染性，患者越来越多。在传染病房饱和的情况下，启用了非传染病房接诊感染COVID-19病毒的患者。非传染病房不具备有效的空气流通性，在冬季如果没有空调通风，患者和医护人员冷，就影响治疗和护理工作;如果有空调通风，就加剧了病毒的传染。因此，高效治疗感染COVID-19病毒的患者，改善非传染病房空气流通方法，成为首要任务之一。

1病房空气流通的最终理想解

①设计的最终目的是什么？满足患者和医护人员正常呼吸空气的生理需求。②理想解是什么？病房的温度可调整，病毒和细菌呈减少趋势，新鲜空气有补充。③为达到理想解的障碍是什么？患者输出病毒和细菌，室内空气无法循环。④出现这种障碍的原因是什么？空气内含有病毒和细菌，不允许对外排放;外部环境周围空气有病毒和细菌，不能吸入。⑤不出现这种障碍的条件是什么？杀灭病毒和细菌，并形成室内外空气流动。⑥创造这些条件存在的可用资源是什么？针对杀死COVID-19病毒，应用加热器和医用紫外线照射灯;针对空气流动应用风机，针对适温可调应用已有的空调机;针对新鲜空气补充应选择病毒飘逸不到的位置，作为选择新鲜空气的入气口。

2病房空气流通的技术矛盾

TC-1：如果增强了空气的流通性，那么减少了病房病毒的浓度，但是增加了相邻患者的交叉感染性;TC-2：如果减少了空气的流通性，那么降低了病房相邻患者的交叉感染性，但是提高了病房病毒的濃度。确定要解决的技术矛盾为TC-1，它发生在（病毒的消失）与（交叉感染）之间，发生在（空气流动）的时候。

问题模型对应的39个通用工程参数，改善的参数：NO.23 物质损失;恶化的参数：NO.31物体内部有害因素。

技术矛盾应用“阿奇舒勒矛盾矩阵”得出如下方案：

方案1：依据发明原理10预先作用法，得到解如下：将病房的患者隔离成单独的封闭空间，避免交叉感染。

方案2：依据发明原理1分离法，得到解如下：将患者的吸气与呼气分离，吸气和呼气管路有单向阀门，患者呼出含有病毒的空气集中处理。

方案3：依据发明原理34自生自弃法，得到解如下：患者呼出含有病毒的空气，直接经过75%酒精的雾化器处理，实现杀死病毒。

方案4：依据发明原理29压力法，得到解如下：患者呼出含有病毒的空气，直接进入高压罐，通过高压破坏其内部结构，实现杀死病毒。

3病房空气流通的物理矛盾

病房空气流通存在的物理矛盾：病房要连续补充新鲜空气，满足患者的生理需求;病房空气要加热到56℃以上，满足杀死病毒的需求;病房要适温，满足患者和医护人员的生理需求;病房的适温空气要循环使用，满足节能的需求。

选择物理矛盾的“空间分离原理”解法：风路一，将含有病毒的空气从病房的出风口排出，在排风管路中串联加热器，病毒在高温的管路里被杀死，常温空气变成高温气体;风路二，在病毒飘逸不到的高空位置，作为吸风口，形成新鲜空气管路;将风路一与风路二的管路并联，两种气体混合形成新鲜无病毒的暖空气，在管路内壁安装医用紫外线照射灯，完成二次杀毒后，无病毒的适温新鲜空气从吸风口进入病房。

4病房空气流通方法

病房的排气口包括普通空气排出通道和病毒空气排出通道，均装有串联加热器，区别在于病毒管道的加热器常开，普通管道的加热器按需要开闭，在两管路合并的末端分支出排气口，排气口末端装单向阀，该支路用于排出多余空气;在病毒飘逸不到的高处选取新鲜空气，与循环空气合并;混合空气经过医用紫外线照射，进入病房的进气口。结构见图1，病房空气流通图。针对COVID-19病毒怕高温和紫外线的特点，开发的病房空气流通方法，能有效的杀死病毒，并提供患者和医护人员舒适的治疗环境。

5总结

基于TRIZ理论的最终理想解能够透过复杂的现象，找到问题的本质，技术矛盾能够有效导出发明原理的应用，物理矛盾的空间分离原理解决了增补新鲜空气的问题，基于TRIZ理论研发的适用COVID-19病房空气流通方法，破解了消除病毒、提供适温新鲜空气的技术难题，加快了感染COVID-19病毒患者的治愈。