基于定波段紫外光催化耦合技术适用于医院呼吸道疾病的消杀设备研发

20241222

定波段紫外光催化耦合技术适用于医院呼吸道疾病的消杀设备是动态循环杀菌消杀装置，可持续对室内空气进行精华杀毒、除甲醛、苯等有害气体，并向环境释放对人体有益的负氧离子，提升室内环境质量。以下详细介绍该装备的技术特点和作用。 （1）定波段紫外杀毒技术 本项目尝试将LED灯与紫外线照射技术结合，以发光二极管为光源，使用UVC半导体。该组合比起传统的光源波长更为集中，极大提高了发光效率和杀菌能力。同时，由于采用了发光二极管为光源，降低了杀菌灯的功耗，在提高杀菌能力的同时，更为节能。系统包括智能控制和空气循环消杀净化子系统，噬菌phiX174杀灭率范围为99.95%~99.98%，白色葡萄球菌杀灭率高于99.9%等。 （2）紫外光触媒消杀技术 光触媒是光与触媒的合成词，是一种以二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称。光触媒可以有效地降解甲醛、硫化氢、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效广谱的消毒性能，能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。在反应过程中，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断的消杀污染物，具有时间持久、持续性强等优点。同时，消杀过程最终的反应产物为二氧化碳、水和其他无害物质，不会产生二次污染，对人体安全可靠。本项目将紫外光LED技术与光触媒技术结合，在紫外LED光源的激发下，光触媒通过光催化氧化反应产生具有极强氧化能力的自由基活性物质，可有效净化硫化氢、甲醛、苯、氨气、二甲苯等有害污染物。 （3）高效负氧离子发生 通过专用设计电路和负氧离子发生材料组合，持续产生负氧离子，提升室内环境质量。

根据中华人民共和国卫生部发布的文件《医院分级管理办法》，三级综合医院住院床位总数应在500张以上。因此，以中国三甲医院病房区域为例，可以初步预测本项目设备的潜在市场规模。 截至2021年12月，中国共有三甲医院1441所；其中，北京市有三甲医院91所。根据《医院分级管理办法》，病房每床净使用面积不少于6平方米，那么北京市病房净使用区域应不少于27.3万平方米。根据独立空气消杀设备可服务面积估算，北京市三甲医院仅病房区域对于此类设备的需求量至少为1万台。根据国家卫计委通知，要严格控制公立医院建设标准，公立医院病房建设每间应以3-6人为主。因此，一般情况下，普通病房面积在1836平方米，这意味着北京市三甲医院仅病房区域对于此类设备的实际需求量至少为12万台。将这一数据拓展至全国三甲医院，可以发现全国三甲医院仅病房区域对于此类设备的实际需求量至少为15~30万台。本技术及设备不仅可用于医院病房，在其他区域也具有较为广阔的使用前景。根据2020年全国卫生健康事业发展统计公报，截至2020年底，全国医院数目为35394所，其中公立医院11870所，民营医院23524所。2021年11月底，全国医疗卫生机构数为104.4万个，医院3.6万个。由此，全国潜在市场对设备的需求量应不少于100万台。 当前行业应用化学消毒、紫外灯直接照射等设备都存在资源能源效率低、安全隐患、工作杀毒不能同时进行等问题，本技术装备在克服以上瓶颈问题的基础上，还提升了环境质量与安全指数。

初步设计并生产设备的关键消杀模块，主要是针对不同的需求,团队自2019年开始研发空气杀毒与综合净化设备，先后推出了适用于一款大型中央空调系统用的杀毒设备，三款小型空间用的杀毒设备。所研发和生产的小型设备通过了专业检测机构认证，并获得了净化与医疗器械生产许可证，相关产品已经于2022年6月首批应用在上海市崇明区政府，用于新冠疫情防控。 项目按工作进度，计划时间为2024年07月-2026年07月，具体内容如下所示： 2024.07-2024.09 医院建筑室内空气环境中微生物现状的分析调研，消杀需求分析，并完成调研报告； 2024.10-2024.12 针对现有微生物情况确定对应核心技术的基本原理，并确定对应技术及设备的材料调研； 2025.01-2025.05 初步设计并生产设备的关键消杀模块，主要是针对不同的需求，进行第一步的产品实验整合；申请1-2项发明专利； 2025.06-2025.10 调整设备整体设计，对设备的性能进行测试，并发表相关论文。 2025.11-2025.12 产品第一次试生产10-30台，产品试运行。同时，设备将被送往专业检验机构，以此评估设备的安全性、杀菌效率、杀毒效率。 2026.01-2026.02 在医院环境中进行为期2个月的实际消杀效果验证；完成相应的检验报告1份； 2027.03-2027.07 实现设备批量生产，达到每月生产50-100台；同期，有针对性地宣传本技术及设备，批量销售，完成目标。 重要时间节点——核心技术及原理确定 本项目涉及的核心技术为：LED紫外集中波段辐照技术和紫外光催化吸附技术。 重要时间节点——关键设备模块生产 本项目采用多模块或多功能组合的消杀系统。每一个核心技术独立构成一个模块，以此克服现有消杀方式中的过程缓慢、操作复杂、化学残留等缺点。 模块化技术是基于集成理论而开发适合该系统的应用技术。 重要时间节点——设备集成设计 设备集成设计不仅仅是将上述的模块化设备进行拼接，而是要根据不同模块采用的核心技术，进一步优化该组合。通过集成设计，使得本设计及设备中紫外光线的利用率最大化，避免功能类似的模块重复使用的现象。此外，在满足使用要求的基础上，实现机械结构优化，致力于工艺、材料、联接方式、形状、顺序、方位、数量、尺寸等结构设计的整体完善，进一步的设计出更好的机械结构。 重要时间节点——设备验收 设备验收首先需要通过第三方实验室的安全检测、杀菌效果检验以及杀毒效果检验。预计该设计将通过对白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌噬菌体、溶血性链球菌、流感病毒H1N1的消杀效果，来评估 重要时间节点——本技术及设备的实验室消杀效果及使用安全性。 进一步的，该产品将应用于医院建筑室内环境中，应用现场检测完成自然菌消杀效果实际使用效果检测。 重要时间节点——设备销售及成果转化 本项目推出的空气消杀技术及设备，针对医院建筑室内空间空气中微生物全面管控和优化。同时面向行业市场和区域市场的特点，制定销售策略。对于产品进行了适应性开发，在市场推广上也将采取不同的做法。设备在经过两方面检测后，本团队将紧密结合一线城市的三甲医院，实现成果转化和市场推广。

医院获得性感染（HAIs）造成的死亡人数超过HIV、癌症和交通事故之和，做到完全消杀，保护就医人员安全,目前，医院获得性感染（HAIs）造成的死亡人数超过HIV、癌症和交通事故之和。随着人口老龄化和住院治疗变得越来越普遍，与医疗保健相关的感染现状，正变得越来越严峻。 在医院中出现如此大规模的获得性感染主要是由于医院环境的特殊性：大量患者聚集在封闭的医疗空间内，传染源浓度较高，而且易感人群密度大。在医院环境中，主要病原体为细菌、病毒和真菌。其中，常见细菌包括：不动杆菌属（Acinetobacter）、拟杆菌属（Bacteroides）、产碳青霉烯酶肠杆菌科（CPE）和甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌（MRSA）；主要的病毒包括：流感病毒、诺如病毒、人类免疫缺陷病毒（HIV）和单纯疱疹病毒（HSV）；主要真菌包括：曲霉、白色念珠菌和隐球菌。此外，医院还有大量的免疫功能低下患者、新生儿、孕妇、烧伤患者以及重症监护室（ICU）病人，均属于高度易感染人群。鉴于医院环境中传染源浓度高和易感人群密度大的现状，相关空气环境中微生物浓度问题需要引起足够的重视，并采用适当的手段加以控制。 在医院环境内，造成感染危害性最大的微生物是流感病毒。流感病毒主要通过气溶胶飞沫传播，它独特的生理特性，包括高复制率和高突变率使得其耐药性和治疗难度较高。目前，针对于病毒感染并未开发出行之有效的手段。尤其是针对于低免疫力群体来说，感染流感病毒以后，将出现多种并发症将，导致死亡率大幅度上升。因此，致力于降低室内微生物浓度才是防治流感病毒的最佳方式。 通过打断传播途径，可以有效地预防院内感染的发生，保护易感人群。然而，现在医院内采用的消杀手段都存在一定的缺陷，如：消杀效果较差、无法保持持续消杀、较难实现人机共存等。因此，本研究针对于空气传播这一路径，拟研究相应的空气消杀技术并研发相应消杀设备，以期将空气中的流感病毒、CPE等微生物杀灭，长时间保护医院内大规模的易感人群。 首次将多种消杀技术结合使用，有效提升净化空气的效率和能力。