摘要
2019 年底，在中国武汉出现的一种由新型冠状病毒引发的严重急性呼吸综合征（SARS-CoV-2），世界卫生组织将其定义为“大流行”。截至 2023年 3日，根据世界卫生组织公开数据，全球总感染病例已超过76亿，超过680万人丧生。疫情期间，医患之间的交叉感染对疫情的防控造成极大困扰。患者在就医诊治以及转诊过程中将病毒传播给医务人员或其他医院患者。所以，自2019年新冠肺炎疫情爆发后，疾病的气溶胶传播再次引起人们的广泛关注。负压隔离病房作为收治患者的主要场所，同时也保障医护人员的人身安全。所以，探索生物气溶胶在负压隔离病房内的迁移规律并提出相应的控制策略尤为重要。 首先，本研究通过全尺寸实验研究了典型负压隔离病房中气溶胶液滴的时空分布。实验中，采用人工唾液模拟呼吸产生的气溶胶，可以反映蒸发对气溶胶液滴的影响。同时，利用数值计算比较三种呼吸行为（呼吸、说话和咳嗽）释放的气溶胶的迁移和扩散规律。结果表明，咳嗽和说话产生的飞沫气溶胶可以更快地被排出或沉积。因为其单位时间内沉降速度比呼气的情况要快得多。在送风口下方，气溶胶在地面上的沉积更明显。而且，在医护人员的呼吸高度，存在较高的气溶胶浓度。当医务人员频繁前往这些位置时，气溶胶再悬浮和潜在的感染风险可能增加。 根据已获得研究结果，本研究提出了一种在负压隔离病房内安装局部隔档的设计方法，并证实了其对生物气溶胶扩散的阻断作用。生物气溶胶实验中，以粘质沙雷菌为生物气溶胶释放材料，研究负压隔离病房内生物气溶胶分布情况。采用计算流体力学方法进一步探讨了四种局部隔档策略对隔离病房内气溶胶扩散的阻断效应。获得并分析了负压隔离病房内的气流流动模式和气溶胶的时空分布。结果表明，设置局部隔档后，生物气溶胶去除效果指数从 0.578 提高到 0.765，加速了生物气溶胶的去除。在房间内没有病人的一侧，相对生物气溶胶暴露风险和气溶胶浓度均显著降低。然而，只有选择合理的尺寸和安装位置，局部隔档才能对气溶胶扩散的中断起到积极的作用。此外，研究发现小面积的局部分区也可以实现对生物气溶胶扩散的有效控制。
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