负压隔离器内病毒空气传播影响因素的研究

吴松林 刘秋新, 高春雪 鄢小虎 龙一飞

(1.武汉科技大学城市建设学院 武汉 430070； 2. 武汉科技大学城市学院 武汉 430083)

0 引言

多种传染性疾病的病毒可依附在飞沫气溶胶中进行传播[1-3]，如SARS、结核分枝杆菌、汉坦病毒等。当进行病毒空气传播实验时，实验设备环境中的温度、湿度对病毒活性的影响以及气溶胶颗粒粒径均是实验过程中的重要影响因素。研究表明，不同粒径颗粒物进入呼吸道的部位不同，<3.0 μm的颗粒物可以深入到次级支气管，<2.0 μm的颗粒物可以到达终末支气管，<1.0 μm的颗粒物可以到达肺泡[4]。AL-SHAMI H M H等[5]研究了洁净手术室内的气流分布和颗粒运动，发现了ACH(每小时换气次数)影响手术室内速度、温度和颗粒浓度分布。安朴燕[6]对空调房间内的气流组织和颗粒分布进行了研究，研究发现小于5 μm的颗粒气流跟随性强，主要受气流力和热浮生力作用。李磊[7]研究发现通风房间内的微生物气溶胶具有较强的气流跟随性。李佳明[8]指出粒径范围为0.3～5.0 μm的颗粒会进入呼吸道深处,对人和动物造成严重危害。

负压隔离器是高等级生物实验室中开展高致病性病毒感染动物的饲养、实验等操作时必不可少的的实验设备[9]。本文基于武汉大学ABSL-3级实验室中的猴负压隔离器建立三维模型，运用ANSYS软件模拟负压隔离器不同运行工况对内部气溶胶颗粒的浓度及粒径分布的影响，得到负压隔离器内部气溶胶颗粒粒径的分布规律，为进行病毒空气传播实验时的设备运行控制策略提供一定参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究中所采用的负压隔离器实物图如图1所示，图2为合理简化后的三维模型结构示意图。该负压隔离器模型分为内外两部分，外隔离器上有两个送风口、一个回风口以及与之对应的送、回风道。内隔离器上部无面板，内部设置有用长方体表示的实验对象，并且模型上有一出口(inlet-particle)用于表示其鼻子和口腔。模型内送、回风板皆为孔板结构。各部分尺寸如表1所示。

图1 负压隔离器实物

图2 模型结构示意

表1 负压隔离器各部分尺寸

1.2 研究方法

1.2.1 实验测……