助力防控病毒传播：一种动态空气消毒组件的构想（一）

　　（一）、背景知识与基本构想
　　2020年的新冠病毒“大流行（pandemic）”仍在全球范围内肆虐，并且有可能还将持续一段时间。我国当前的应对措施已逐步向稳定国内防控形势、逐步恢复经济秩序、严防国外输入病例的方向发展；而在国外一些疫情较为严重的地区，公众的预防措施却仍然很不到位：无论在室内外的公共场所，仍有许多人不佩戴口罩。尽管随着天气转暖和各国防控力度的升级，本轮疫情有望在北半球夏季到来时得到有效缓解，然而此次新冠病毒的感染者中，有相当一部分属于无症状轻微症状患者，这些隐性感染者同样具有传播病毒的能力，若未及时进行筛查，有可能使病毒在人群中持续潜伏扩散（尤其是在气温逐渐降低的南半球），到2020年底北半球再入冬季时，可能又会导致新一轮的疫情高峰，这都给全球范围的疫情防控带来了更多的困难与不确定性。
　　在仍未找到针对性治疗药物的前提下，各国都将应对疫情的重点集中到了相关疫苗的研发上，然而这需要足够的时间。即使疫苗即刻研制成功，乐观估计至少也得大约一年之后才能实现量产上市。另外还需注意的是，新冠病毒同流感病毒一样属于RNA病毒，这类病毒在复制增殖时较容易发生遗传物质的重组，从而产生新的变异，这也给疫苗的研发工作带来了困难。病毒灵活的变异性让人们很难找到一条一劳永逸的对抗策略，为了严防2020年底至次年初可能出现的第二波疫情高峰，在这有限的半年时间里需要探索出多种应对方案，以便让公众可以在日常生活中实施常态化预防，并确保无论病毒如何变异，均能够实现无差别消灭。
　　此次新冠病毒侵袭人体的路径可简单概括为：通过接触、飞沫、气溶胶等方式侵入呼吸道，首先攻击肺，再转而破坏其它器官和免疫系统，造成人体内大范围受损。因此，预防感染的重点之一就是尽量阻止病毒侵袭呼吸道。通过对此次疫情的部分热点地区进行流行病学调查发现，有相当一部分感染案例发生在同处一室（生活、工作）的人员之间。除了洗手和佩戴口罩，对于有条件的室内场所，经常开窗通风可以降低室内空气中的病毒和污染物浓度；而对于条件有限的封闭空间，可以选用具有新风功能的空调系统，以及经过专业检测认可的净化设备实施空气消毒。根据工作原理不同，空气消毒可分为静态和动态两种方式，其中动态消毒是通过循环风将空气引入到仪器内部，在相对封闭的环境中采用各种手段消灭悬浮于空气中的有害微生物，而非只像一般的空气净化器那样，简单地将空气中的有害物质吸附并富集在高效过滤网（HEPA）上而已。
　　当前需要设计一款动态空气消毒组件，能够简单、有效、经济、快速地对室内空气进行循环消毒，使得室内空气中的有害微生物含量维持在不足以致病的低浓度以下，从而可以让人们在正常生活（比如不佩戴口罩）的同时进行常态化预防。该组件的结构应当尽量简洁，以确保其在制造和使用过程中的成本可控，并能够以相对低廉的价格进行推广普及；另外还可以通过加装等方式，对现有的管道通风设备实施改造升级，以便尽可能地助力疫情防控。
　　根据以上要求，构想了一种动态空气消毒组件，该组件大致可分为三部分（如图一）：1、进气部分：空气被吸入，从较宽敞的入口流向狭窄的通道内；2、狭窄通道部分：在较小空间内，对进入的空气实施消毒，该通道不限于图中的直线路径，而是可以根据实际需要，设计成折线、弯曲、螺旋等不同线路；3、出气部分：消毒后的空气从狭窄通道扩散到较宽敞的出口排出，以此循环实现室内空气消毒。
　　图一、一种动态空气消毒组件示意图
　　其中，1、进气部分，2、狭窄通道部分，3、出气部分，4、消毒部分。
　　
　　当前普通空气净化器的工作原理大致如图二所示，只是简单地利用过滤网（如HEPA）拦截吸附空气中的杂质微粒。HEPA中文译为“高效空气过滤器”，要求对于直径在0。1～0。3微米的颗粒，其有效去除率能达到99。7以上，但由于价格较高且不可清洗，使用一段时间后就需要更换新品。因此，一些厂商通过加装过滤效果略逊，但清洗后可重复使用的初效中效滤网，提前将粒径较大的杂质过滤掉，以此来提高HEPA的工作寿命，降低空气净化器的实际使用成本。
　　图二、普通空气净化器工作原理示意图
　　其中，1、进气部分，3、出气部分，5、过滤网。
　　
　　然而采用HEPA过滤，只是将空气中可能存在的病原体随着杂质微粒一起吸附到过滤网上，并未起到真正的消灭作用，随着动态空气过滤的持续进行，还会导致活性病原体富集在过滤网上，为预防可能发生的二次污染，将不得不提高过滤网的清洗与更换频率。其实对于此次新冠疫情而言，预防的重点不在于使室内空气一尘不染，而是寻找那些简单有效、成本可控，且能够在较短时间内推广普及的消毒方法，来及时预防病毒的扩散传播。
　　新冠病毒同流感病毒一样喜寒畏暖，在寒冷干燥的环境下更具传播性，并且主要以飞沫、气溶胶等作为载体进行传播（这也是冬春季节流感传播的最主要方式）；然而病毒本身对外界的抵抗力很弱，高温、日光紫外照射、调节酸碱盐度，以及使用化学消毒剂等手段，均可有效地对其进行抑制和消灭。相对于酒精、臭氧、次氯酸、双氧水等化学试剂而言，紫外线和高温是两种快速有效且比较“干净环保”的消毒方式。