一项由伦敦大学学院（UCL）和伦敦大学学院医院（UCLH）研究人员进行的新研究表明，旨在减少医院内病毒感染传播的通风系统和空气净化器可能会产生不可预测的效果，并可能导致病毒颗粒进一步扩散。
该研究发表在《气溶胶科学与技术》杂志上，研究人员调查了内置机械通风系统和便携式空气净化器（PACs）对空气中颗粒物传播的影响，这些颗粒物类似于患有呼吸道病毒感染（如SARS-CoV-2或流感）的人呼出的颗粒物。
研究团队在伦敦市中心的UCLH医院门诊部使用气溶胶发生器和颗粒计数器追踪空气颗粒物的运动。模拟了多种场景，包括颗粒物从一个房间移动到相邻房间、整个诊所内的传播以及从一个房间移动到诊所另一侧的另一个房间。
研究人员还测试了关闭门、房间内通风系统和便携式空气净化器的位置等因素对颗粒物传播的影响。
研究发现，在某些情况下，使用内置通风系统和便携式空气净化器可以减少颗粒物的传播，但在一些实验中，使用便携式空气净化器使相邻房间之间的气溶胶传播增加了29%。内置通风系统可能使气溶胶在整个诊所内的迁移量增加到不使用通风系统的5.5倍。
UCL外科与介入科学系及UCLH的高级作者劳伦斯·洛瓦特教授表示：“新冠疫情确实突显了在医院内感染空气传播病毒的风险，这自然导致了减少这种风险的努力。许多医院增加了通风系统和便携式空气净化器的使用。
虽然当时情况紧急需要迅速应对，但之后我们一直在研究病毒颗粒在真实空间中的具体运动方式，并对结果感到惊讶。将空气净化器放在房间里有时会导致气溶胶循环意外增加，但我们花了数月才理解我们看到的现象。每个场景都会产生不同的、意想不到的结果，具体取决于涉及的空间和气流来源。
即使在UCLH这样建于不到20年前的现代医院，气流模式也不可预测。在较老的医院中，由于自然气流的存在，情况可能会更加复杂。”
研究结论指出，在医院中使用气流设备来限制空气传播病原体的移动需要仔细考虑气流动力学和设备放置位置，以减少加剧问题的风险。
实验所在的诊室包括一个大型中央候诊室（154立方米，分为A和B用于研究）、八个周边咨询室和一个护士站（均为约35立方米）。诊室通过一条永久开放的通道连接到通向医院其他部分的走廊。实验在夜间和周末进行，当时没有工作人员或患者在场。
研究人员通过在某些房间放置分散生理盐水溶液的气溶胶发生器，并在其他房间设置颗粒检测器，以追踪颗粒物在诊室内的运动。
在一个实验中，研究人员模拟了一位医护人员或患者在一个咨询室内释放颗粒物，然后传播到相邻房间的情况。当所有门都打开且未使用通风系统或便携式空气净化器时，进行了基线测量。
结果发现，关闭含有气溶胶源的房间门显著减少了颗粒物的传播，而关闭两个房间的门则减少了97%的传播。
然而，当打开门并在相邻的候诊室启动大型便携式空气净化器时，颗粒物向相邻咨询室的传播增加了29%。当在两个咨询室和护士站添加小型桌面便携式空气净化器时，传播略低于基线水平，但变化不大。
该研究的第一作者、UCL机械工程系名誉研究员雅各布·萨尔蒙史密斯博士表示：“如果认为更频繁更换房间内的空气可以减少病毒颗粒的传播，那么这个实验的结果可能显得违反直觉。
虽然空气净化器确实可以从空气中去除病毒颗粒并减少整体传播，但也可能带来意想不到的后果。特别是，较大的空气净化器具有较大的排气口，会引入自己的气流，从而导致未过滤的颗粒物传播得更远。
在任何给定的空间中，存在许多不同的气流之间的复杂互动，例如通风、关门和人员移动。我们的研究结果表明，在选择何时何地引入空气净化器时，需要全面考虑整个情况。”
在另一个实验中，当所有咨询室的门都打开时，观察到了高度复杂的颗粒物传播模式。
其中包括一种情景，即在运行便携式空气净化器的咨询室内，最远离气溶胶源的房间检测到的颗粒物浓度最高。最远离气溶胶源的房间的颗粒物水平比平均水平高出184%，而在直接对面的房间则低68%。
最远离咨询室的候诊室内的颗粒物数量比紧邻的候诊室高出247%。护士站的颗粒物浓度高于位于气溶胶发生器所在房间同一侧的任何房间。
UCL机械工程系的安德烈亚·杜奇教授表示：“我们的实验表明，由于气流动力学的作用，大量颗粒物可以被集中在特定区域。这显然不是理想的，尤其是如果那个地方是关键位置，例如护士站，医护人员在值班期间可能会经常访问。
好消息是我们正在迅速扩展对此现象的认识。我们正在进行的项目旨在模拟诊室内的整个气流，并评估不同位置放置不同设备的有效性。
这将使我们能够确定相对简单的干预措施，例如更好地放置通风设备以减少颗粒物的传播，从而降低在医院内感染的风险。”
鉴于气溶胶颗粒在空间中的运动具有不可预测性，且难以测量，研究团队目前正在构建一个人工智能系统来帮助解决这些问题，并希望在未来18个月内开始测试。
作者们表示，这项研究有望为政府采取行动确保NHS通风和感染控制标准适合未来的需求提供重要信息，以预防未来的疫情爆发。
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