2008 年颁布的美国标准《卫生保健设施通风标准》（ASHE2008-170）规定除保护性隔离房间需采用高效过滤外，全部手术室和医疗保健设施的其疗保健设施的其他房间可采用二级或一级过滤即可（表5）。

美国政府环保署在2008 年颁布的《家用空气净化器指南》中指出：过滤效率为 MERV7（相当于我国中效过滤）和 MERV13（相当于我国高中效过滤）之间的过滤器可以达到与高效过滤器几乎同样的空气尘粒滤除效果。2010 年颁布的美国《医疗保健设施设计与建造指南》亦规定三类手术室采用二级过滤。

笔者在 2009 年设计的世界第一个二级过滤（F7+F8/F9）加管道紫外线的 5 间无菌病房，其过滤器设计为 F7+F8/F9，等同于 MERV13-16，是中效和高中效过滤结合。上海药检所和疾病控制中心对3间病房的洁净度测试均表明14 m²的无菌病房，空气洁净度全部达到 10000 级，空气菌落数达到100 级（表6）。2010 年 1 月又进行了洁净度检测，检测结果相同。这一高中效过滤器空气处理系统达到10000级房间空气净化的结果证实美国政府环保署在 2008 年颁布的《家用空气净化器指南》指出的过滤效率为 MERV7（相当于我国中效过滤）和 MERV13（相当于我国高中效过滤）之间的过滤器可以达到与高效过滤器几乎同样的空气尘粒滤除效果的论点。本文后面的工程实例介绍也证实了这一论点。这一实际检测结果打破了传统的洁净技术的 30 万级洁净室需要采用亚高效过滤器，100000 级以上洁净室需要采用高效过滤器的规定。

所以根据胯关节置换手术之父—英国约翰查恩利医生发明的世界第一个中效过滤手术仓的极好的无菌效果，以上对空气微生物气溶胶微粒的粒径分析，美国标准和指南对医疗保健设施空气过滤的规定和美国指南对家用空气净化器过滤效率的意见，笔者对上海肺科医院无菌病房二级过滤的空气洁净度和菌落数测定，可以认为对以空气的微生物气溶胶为控制目的应用领域，二级中高效过滤，足以达到控制目的，不一定必须采用高投资高运行费的高效过滤洁净技术。

文献[21]中提到：2008 年美国ASHRAE170《标准医疗保健设施的通风标准》规定高级手术室末端过滤器为高效，一般手术室末端为亚高效的说明和ASHRAE170规定的一般手术室参数与我国《规范》Ⅲ级一般洁净手术室类似的说法，对美国标准的严重误解。美国ASHE2008-170标准没有高级手术室或净化手术室之说，更没有对手术室采用高效过滤器。文献[ 2 1 ] 的作者在其后的再议ASHRAE170-2008《医院设施的通风标准》文献[22]中把美国标准《医疗保健设施的通风空调》的非标准参考附录中的如手术室采用高效过滤器需给予适当维护的说明，解释为这是证明美国标准规定手术室采用高效过滤的观点已经脱离了正常的不同学术观点的争论范围。

市场上的各类过滤器绝大多数只能除菌，不能杀菌，过滤器表面可能因微生物粒子的累计和滋生被污染，是医院防止空气污染的潜在隐患。不包括消毒杀菌功能的过滤技术不是真正意义上的空气卫生技术。将过滤技术与消毒杀菌技术结合，才能真正实现安全可靠的空气卫生。

将紫外线空气消毒杀菌技术引入到医疗保健设施的空气卫生控制是目前世界上大多数医院普遍采用的空气卫生技术。紫外线（UV）对微生物的作用是在 17 世纪后期首先被注意到的。自 19世纪晚期以来，短波紫外线（UVC）已经成功用于对水和设备的消毒。从20世纪 30年代起开始用于对气流的消毒，并在20世纪 90 年代获得一定的成功。在这段时间里，紫外线灯的主要问题是效率低、输出低，且加之流动的冷热空气会干扰灯的等离子区温度，改变灯的汞蒸汽压力，进一步减少了原本就低的254 nm波长光子的输出量（C段包括200 nm到 280 nm 的短波）。UVC空气杀菌技术在 21 世纪前 9 年获得了长足的发展，在今天，水消毒、空气消毒、表面消毒都是再平常不过的技术了。2008年新版的美国ASHRAE 《HVAC 系统与设备》手册首次把紫外线照射杀菌技术作为独立篇章列入该手册的16 章，这表明紫外线知识已经是暖通空调领域基本工程技术知识。表7给出了UV（紫外线）发展历史中的关键性事件。

紫外线（UV）按波长范围分为 A、B、C（又称为 UVC）、D 四个波段。A 波段 320 nm~400nm，B 波段 275 nm~320 nm，C 波段 200 nm~275nm，D 波段 100 nm~200 nm。消毒杀菌用的是Ｃ波段紫外线。光量子理论认为，光是物质运动的一种特殊形式，是一粒粒不连接的粒子流。每一粒波长 253.7 nm 的紫外线 C 波段光子具有 4.9eV（电子伏特）的能量。当C波段紫外线照射到微生物时，便发生能量的传递和积累，积累结果造成微生物的灭活，从而达到消毒灭菌的目的。

2000年发展起来的管道高强度流动空气紫外线空气杀菌技术，采用 C 波段高强度紫外线，可瞬间杀灭流动空气中的微生物。许多研究文献报道，对霉菌，芽孢，病毒和细菌，具有99.9%以上的杀灭率。我国生物防护中心对加拿大光洁公司的管道紫外线装置进行了我国首例无过滤流动空气一次通过杀菌效率的测试，实验结果表明对典型的空气细菌（白色葡萄球菌）具有 99.82% 以上杀菌效率。管道紫外线杀菌装置对于直径小于 0.01 μm的微生物具有优良的杀灭率，可以弥补微小粒径的生物微粒可以穿透中效过滤器的弱点，同时对过滤器拦截微生物微粒的进风表面进行消毒。管道空气紫外线空气杀菌技术与空气过滤器结合，是过滤阻菌技术和消毒杀菌技术结合，可以达到比单独采用紫外线或单独采用过滤器更好的空气无菌效果。如前所述的二级过滤对 1 μm 生物气溶胶微粒可达到99.5% 的过滤效率，再与杀菌效率达到 99% 以上的管道高强度紫外线结合，对空气微生物的综合杀菌过滤效率的理论分析应当高于单纯的H14高效过滤洁净技术，达到 99.95% 以上杀菌滤除效率。满足医疗保健设施手术部的空气卫生要求。

采用二级过滤与管道紫外线杀菌装置结合的复合杀菌卫生技术的通风空调，解决了送入手术室空气的无菌卫生和其它空气品质控制要求，避免了外部空气和空调通风系统内部的污染可能对手术感染的影响。对空调送排风采取一定的换气和气流组织，稀释源于室内的主要是手术组人员产生的空气污染，是室内污染控制的间接治理方法，对控制局部污染效果有限。如对于源于手术台周围的手术人员散发的空气微生物对手术切口的污染，通过加大换气次数，增加稀释效果，结果是增加了空气流速，导致手术切口区上风向的污染微粒更容易落入手术切口，增加感染。所以包括源污染隔离和室内空气动态杀菌的直接治理技术方法才是最有效的污染控制方法。因此需要开发既可保证送入的空气无菌品质，又可在手术中动态杀菌的新的空气卫生工程技术。这也是几十年来世界范围内还未解决的关系到手术室切口感染控制的通风空调技术难题。

3 手术中动态空气离子杀菌技术

离子空气净化器已经受到普遍欢迎，人们也越来越常用这种净化器去除各种环境的室内空气中的粉尘、有机挥发物、气源性致敏源和空气中所携带的微生物。尽管对商用的离子空气净化器的性能仍然存在争议（有利的和不利的），现有的研究表明具有较高离子输出率的装置则提供较高的微粒去除效率、杀菌效果和去除气味和挥发物的作用。

对空气离子的物理性能描述，已经跨越三个世纪，最早可追溯到1899年（Wilson，C.T.R.,elster,J.和 Geitel,H.）。上一世纪末空气离子对室内空气质量的物理和生物效应、以及各种健康益处和空气离子化的含义已经在一些文献中进行了讨论（Daniell等1991年；Kondrashova等2000 年；Krueger 与 Reed 1976 年；Soyka与Edmonds 1977年）。满足卫生标准要求的离子发射器（例如：不产生高于标准所规定极限的臭氧）已经被纳入采用双极或者单极离子排放的商业 /工业空气净化装置中。

空气电离是自然界普遍存在的物理化学现象。电离是一个过程，或者说是过程的结果；通过电离，电中性原子或分子获得正电荷、或负电荷。当原子吸收超过离化能的能量时，会释放自由电子与正离子，这就是电离。小的离子与离子团有众多的机会与任何空气中的杂质和气体发生碰撞与反应，结果发生化学反应和使较小的微粒凝结成较大的气溶胶微粒，容易被高中效过滤器拦截，或在重力的作用下随着自由落体运行而沉淀，由此达到去除有机挥发物、消除尘粒、净化空气的目的。同时，被HOO离子包围的微生物微粒，会因其内部的氢原子被离子转换为水分子，DNA或 RNA被破坏而死亡。广东CDC对一款产自于美国的商用离子发生器的杀菌效果按消毒杀菌产品的注册规定在标准的杀菌仓中进行了空气微生物杀灭率标准检测，检测结果见表8。生产该产品的厂家给出了独立实验室对该离子空气净化器的杀菌、去除气溶胶微粒和TVOC的检测结果（表9和表10）。

一些离子发生器会产生臭氧，并且清洁空气的输出率（CADR）相对较低。以上测试结果的美国科玛的离子空气净化器不仅净化效果好，而且几乎不产生臭氧。广东 CDC 的臭氧浓度检测表明该空气净化器的臭氧浓度在1h的连续检测中最高为0.003 mg/m³（表11）。我国室内空气质量标准GB/T 18883-2002规定的市内空气臭氧浓度标准为≤0.16 mg/m³，该离子发生器在10 m³标准密闭实验仓连续1 h运行所产生的最高0.003 mg/m³臭氧浓度仅为国家标准的1/53，故对离子发生器可产生有害健康的臭氧的担心，应该是某些不同技术的离子发生器的问题，如光触媒离子装置。

一项受到台湾科技研究部门支助的离子空气与去除微细气溶胶尘粒的研究表明，高浓度的负离子空气可以大大降低中效过滤器对0.3 μm粒子的穿透率。在空气离子发生器未运行时，中效过滤器的 0.3 μm 粒子穿透率为92%，当空气离子发生器运行时，穿透率最低减少到39%。中效过滤器与离子发生器结合，可以减少 0.3 μm 粒子的穿透率，有助于提高过滤效率和改善手术室空气的洁净度。美国堪萨斯大学的实验表明，采用离子空气净化器

可以在 12 h 后使密闭房间的空气洁净度达到 ISO 4级（等同我国标准 10 级洁净室）的洁净度，24h 后密闭房间空气洁净度达到 ISO3 级（等同我国标准 1 级洁净室）的洁净度。这两项在实验仓的研究大大推进了将离子空气具有明显除尘效果的理论向洁净室领域的实际应用转化，但到目前为止还没有检索到离子空气替代高效过滤洁净技术在洁净室的应用研究。

随着送风气流均匀地分布在手术室空间的离子空气，可在手术中动态杀灭手术组人员散发到空气中的微生物，同时对与空气接触的墙地顶表面和器械台杀菌，减少手术切口污染，这是洁净技术不具备的技术特点。

由于离子空气发生器的能耗极小、即插即用、安装灵活，尺寸微小，不需机房空间，处理5000m³/h 空气的能耗只有十几瓦，比增加一级过滤的综合费用和能耗小得多，值得深入研究。

4 组合空气卫生技术工程实例

根据以上对近 10 年来发展起来的新的空气卫生技术的分析和研究，我们将以上高中效过滤、管道高强度紫外线辐照和手术中动态空气离子杀菌技术组合应用，研发了世界上第一个将三种空气卫生工程技术组合应用的手术部：广西医科大学外科手术部，替代传统的采用空气洁净技术的手术部。这是一个有 13 个手术室的手术部的改造工程，包括 13 间不同空气无菌标准的手术室，内外走廊，无菌物品间、药品间、一次性用品间、准备间和其它辅助房间。原手术部为1997年建成的空气净化手术部，采用高效过滤空气洁净技术，13间不同净化级别的手术室，包括100级、1000级和10000级。使用后发现空气污染严重，感染率高和噪声大，主走廊仅2 m 宽，影响交通等问题，医院痛下决心停掉手术，彻底改造原手术部。图6是原手术室走廊图，图7为原100级手术室照片。原设计墙体太厚，造成内走廊太窄和手术室面积小，通过合理设计修改，大大提高了手术室的实际使用面积。原 13 间手术室总有效面积为：330.5 m²，现提高到：419.5 m²，有效使用面积提高比例为 26.9%。新的手术部设计将走廊加宽到2.4 m。手术部的平面布置图见图8。

改造后的手术部走廊照片见图9，最高无菌标准（一类环境）手术室（等同于特级洁净手术室）照片见图10。

我国《洁净手术部建筑技术规范》将 4 种空气洁净度的手术室强制对应不同类型的手术，没有任何医学科学研究依据，也违反了卫生部关于三类手术切口的规定。因此在本项目中将手术室的空气无菌度按三类切口和国标医院消毒卫生标准（GB15982-1995）对医院空气环境的规定划分。

13个不同空气无菌等级的手术室空气消毒杀菌卫生标准见表 12。手术室均采用独立空气处理系统，采用F7和F9二级过滤，加拿大光洁管道紫外线杀菌装置，机组紫外线消毒装置和美国科玛负离子空气发生器。新风系统为三级过滤，分别为G4、F7 和 H11，空气处理系统组合加拿大光洁机组紫外线消毒装置和美国负离子空气发生器。走廊和辅房采用新风、风机盘管加紫外线的空调系统，这一最普通的无过滤空调系统结合紫外线的空气无菌效果优良，广东CDC对采用同样系统的广东省中医院二沙岛分院手术室的检测证明了它同样可以达到标准洁净手术室的空气微生物指标。空气换气次数和其他参数参照美国《卫生保健设施通风标准》和我国《洁净手术部建筑技术规范》确定。

5 组合空气卫生技术检测结果

广西医科大学第一附属医院和广西疾病预防和控制中心于2010年10月和11月依据《洁净手术部建筑技术规范》、国标医院消毒卫生标准（G B15982-1995）对按新的空气卫生组合技术改造的手术部进行了严格检测。检测状态为空态。其中医院进行的空气菌落数检测将培养皿放置在房间空气细菌浓度最高的地面上，存在一定的操作污染，检测结果见表13。广西疾病预防和控制中心对该手术部的洁净度、菌落数、房间压差、温湿度、噪声和照度，均按《洁净手术部建筑技术规范》进行了严格检测，部分检测结果见表14和表15。空气洁净度、菌落数、压差、噪声和温湿度全部达到规范指标规定，其中各级别手术室空气静态菌落数几乎全部达到一类环境最严格指标，三类环境手术室的空态洁净度分别达到比100级，1000级和10000级更好的洁净度。核工业工程实验室于2010年11月24日对刚投入运行的该手术部进行了静态检测，检测依据是《洁净手术部建筑技术规范》，洁净度、噪声和压差检测结果见表16。对未采用高效过滤的三类环境手术室的静态检测表明：洁净度分别达到了100000 级、10000 级和 1000 级洁净度。由于该手术部刚刚投入使用，有关动态的空气无菌效果和感染率的变化需要大量的手术例数和统计数据，其检测和研究预计需要 1 年的时间。

这是一种新的洁净技术，新的技术发现。不需要采用高效过滤洁净技术，离子空气技术在一定条件下也可以达到高度的洁净室空气洁净度。

有关本项目采用无菌卫生技术的手术室的风机，紫外线和离子的运行能耗与采用高效过滤洁净技术的运行能耗比较见表17和表18。由于采用三种卫生新技术组合使用，不需要洁净技术的高换气次数和高阻力高效过滤器就可达到更好的空气无菌品质，节能效果明显。

6 结果和分析

以上检测结果表明，高中效过滤组合紫外线杀菌和手术中动态空气离子杀菌组合空气卫生技术具有优良的空气无菌效果，其中医院与广西疾病预防和控制中心的检测表明全部手术室和走廊与辅房的空气菌落数完全达到《洁净手术部建筑技术规范》规定的各类级别的规定。

广西 CDC 的检测还表明不仅一类环境手术室空气菌落数全部达标，其他手术室中心区均达到一类环境（100 级）手术室空气菌落数标准，各手术室的周边区空气菌落数也几乎全部达到最高无菌要求的一类环境指标。仅采用风机盘管加紫外线的二类环境走廊和辅房（等同于 100000 级），除内走廊空气菌落数为0.4 cfu/min皿，其它辅房空气细菌数全部为零，均达到了一类环境手术室的空气细菌标准。极好的空气菌落数检测证明了组合空气卫生新技术的强大杀菌过滤效果。

中国核电工程有限公司实验室的静态空气细菌检测表明除7#手术室手术区检测结果略高于规范要求，其他手术室和辅房的检测结果均达到规范要求。其7#手术室中心区检测结果略高于规范的原因是中国核电工程有限公司实验室利用手术的空隙时间进行检测，部分手术室仍有手术状态，全部手术室在手术完毕后还没有进行清洁卫生就进行了检测。因此，如果将检测状态放到手术区无手术并彻底清洁后进行，检测效果应该与医院与广西疾病预防和控制中心的检测类同。

空气洁净度的极其出色的检测结果是出人预料的，但也是合理的。广西疾病预防和控制中心的检测表明所有手术室的空气洁净度均达到1~10级。这是在实际领域内首次验证了美国堪萨斯大学对采用离子空气的实验仓可达到1~10级洁净度的研究结果。我们自己的空气洁净度的检测表明未采用高效过滤的二级过滤手术室，同样具有优良的空气洁净度，各手术室的空气洁净度也全部在 100 级到100000 级之间，甚至进入了百级洁净度范围。中国核工业工程实验室在手术完毕未进行清洁卫生的静态条件下的检测表明，二类和二类加环境手术室全部达到 1000 级和 10000 级洁净度，一类环境手术室达到 1000 级洁净度；各手术室空气菌落数全部达标，这一大样本多单位的检测结果告诉我们以空气无菌卫生为控制目标的医院，不一定要使用高效过滤器，高中效过滤加负离子同样可以实现空气尘粒有效控制，且投资和运行成本大大降低。表17和表18 给出了采用新的空气卫生组合技术的手术室与采用洁净技术的手术室运行能耗的比较，其中一类环境（等同100 级）的能耗降低了 50%，二类环境（等同1000 级）的能耗也降低 50% 以上，节能效果非常显著。节能显著的原因是达到相同的空气菌落数控制，采用空气卫生技术不需要按洁净技术确定的换气次数，只需要按手术室的冷热负荷和舒适性要求确定，可减少换气次数。同时由于不采用高效过滤器，风机的出口静压减少，风机的功率相应减少，能耗自然减少。例如：对于一类环境40 m²手术室，要达到 10 cfu/m³空气细菌数控制，采用洁净技术需100 级，送风量可达10000 m³/h，但采用二级过滤加动态杀菌，25次换气3000 m³/h就可达到同一目标，并具有洁净技术没有的手术中动态空气杀菌和表面杀菌的优点，风量减少50% 以上，风机静压减少 300 Pa 以上，节能 50% 是意料中的。

我国的《洁净手术部建筑技术规范》限定了只能采用空气洁净技术实现空气卫生，对通风参数的下限和上限均做了严格规定，对细菌和尘粒提出双控制指标和将手术室净化扩大到整个手术部，是一个目前该领域全世界最特殊的标准，比发达国家的现代化手术室的标准还要严格。手术室的可比造价也将大大高于不规定必须采用空气洁净技术的美国医院。采用《洁净手术部建筑技术规范》要求，大大提高了我国现代化医疗手术室的建造、应用和维护成本，无形中也加重了患者的负担，脱离了我国的客观现状。所以，《洁净手术部建筑技术规范》发布8年来，除了中大医院外，几乎所有的小医院和卫生院都无经济能力执行这一标准。

新型的组合空气卫生技术为我国医院普及空气卫生工程提供了可明显降低造价，节约设备占用空间，减少能耗和运行费和降低噪声的新的选择，也将推动我国已发行了8年的《洁净手术部建筑技术规范》的修改。洁净是手段，卫生是目的。洁净技术只是实现空气卫生的一个技术，不能用洁净的概念替代卫生概念。那种认为只有洁净技术才能实现手术室卫生的观点实际上是否定被医学理论和实践早已证明的行之有效并不断发展的医院空气卫生主流技术：卫生消毒杀菌技术。将卫生消毒杀菌技术与工程技术结合，改变单一的净化技术是我国医疗保健事业健康发展的必由之路。科学没有国界，没有政治、文化、体制、权威和非权威之分。我们需要向美国的暖通界学习，他们早就突破传统的空气净化技术的局限，将消毒杀菌卫生技术与过滤技术结合，把紫外线技术和离子空气净化器技术编入暖通空调技术人员必读的工程手册，并不断依据新的技术快速修改标准，使通风空调和空气品质先进技术的普及应用处于世界领先水平。