简易空气加热消毒方法来了！（王乐宇）

为何要用加热消毒？

新型冠状病毒肺炎已经成为当下全球最大的公共健康危机。其病毒有传染性强（15秒无防护接触即可传染，眼睛可以传染，平均一个患者传染三到五人），传染方式多样（空气，气溶胶，粪口），潜伏期长（14日，个别可达24日），病程初期症状多样但无特异性症状（干咳，腹泻，低热，疲乏，或者无症状），诊断困难（试剂和CT都无法单次检验确诊），潜伏期患者有传染性，危重病人致死率高，无特效药等特性。令人防不胜防，谈虎色变。一旦新型冠状病毒肺炎在一个地区流行性爆发，公共卫生资源往往无法及时收纳所有患者和感染者。居家隔离和集中隔离虽然可以抑制疫情向区域外扩散但隔离范围内无法彻底区分健康人和患者，健康人感染风险任然很大。

在隔离范围内口罩作为基本防护是有用的但是也有其不足。其一，医用防护服，N95口罩和护目镜可以做到阻断传染，但是由于成本的原因不可能配备所以隔离人员24小时使用。一般民众也不具备正确使用这些防护器材的知识。不正确使用一样会感染。其二，普通医用口罩在隔离密闭空间中效果有限，患者会不断通过呼吸释放病毒，环境中的病毒浓度会不断上升。新型冠状病毒在体外存活时间又较长。在如此高浓度的病毒环境中，普通口罩很难保证过滤效果。在穿脱口罩和就餐过程中高浓度的病毒也会造成感染。这就是为什么经常新型冠状病毒经常一感染就是一家人的原因，不是他们没有带口罩防护，而是在密闭空间内普通外科口罩防护效果有限。

补足口罩的不足关键问题是如何降低密闭空间内的病毒浓度。方法有三种：

1.HEPA13级以上空气净化器。冠状病病毒直径约为0.12微米，刚好在HEPA 13级设计的0.1微米范围内。但是中国国内主流空气净化器是过滤PM 2.5（2.5微米）的，无法过滤新型冠状病毒。美国主流空气净化器是HEPA级的是过滤花粉和细菌的，也无法过滤新型冠状病毒。如果在密闭空间内使用这种低等级净化器反而会造成病毒的均匀扩散，加大被感染机会。HEPA 13级空气净化器的滤芯就像一个大的N95口罩，也是要定时更换的。N95四小时换一个。如果针对过滤新型冠状病毒，空气净化器多长时间换滤芯还不好说，两个月一换是针对普通使用情况的不是针对病毒的。换滤芯时也必须全部防护否则会造成病毒的二次扩散。如果滤芯没有更换或者滤芯质量有问题，使用空气净化器反而会加大被感染的概率。

2. 紫外光。紫外光灯可以破坏病毒的遗传物质 造成病毒失去生物活性。需要注意的是：必须选择 UVC波段（~265纳米）的紫外灯，别的波段杀菌效果不好。UVC波段紫外灯不能直接或间接照射皮肤或眼睛，否则会致癌。UVC波段的紫外灯会电离空气产生臭氧，臭氧是一种室内空气污染物，会刺激呼吸系统所以必须通风。紫外灯必须持续照射十分钟以上才能灭活细菌病毒，对于SARS 病毒要60分钟1。总的来说这种方式不大适用。

3. 加热：市面上以这种原理杀灭细菌病毒的净化器有但是较少。细菌病毒都可以通过加热灭活，一般研究的都是较低温度下长时间的活性，大概的意思是研究70摄氏度到120摄氏度范围内病毒存活时间。其中较耐热的小儿麻痹poliovirus 病毒120摄氏度下可以存活20秒.在飞沫中的H1N1病毒在110摄氏度可存活1秒.

为了避免讨论新型冠状病毒的灭活温度。我们设定病毒灭活的最低温度在200摄氏度，理想状态下250摄氏度，笔者假设在这个温度新型冠状病毒可以瞬时灭活。如果温度还需提高，从原理上这个装置也没问题。

简易空气加热消毒方法

我们利用家庭炉灶作为热源，将一截黄铜管子盘好放在炉灶上（铜管外径6.35 毫米, 长度609毫米）。铜管的一端接一个鱼缸用气泵（流量每分钟60升，压力0.02 兆帕）往里吹气。用温度计测量铜管出口气体温度可以持续达到200-250摄氏度。气泵的进气口接塑料管子（9.525 mm 内径，3米长）通到传染病人口鼻附近。理想情况下，病人呼出的空气中的病毒经过200-250摄氏度的高温就不能传染别人了。图中气泵和炉灶开启时温度计探针处的气体温度可以持续达到 217摄氏度。

 

实际使用中，铜管子上面要放一口加了水的锅。 用处有三：

1.水100摄氏度蒸发，可以避免铜管子过热。

2.锅底和铜管之间可以形成一个半闭合的区域，有利于加热。

3.水面有白色的水汽时，铜管子出口就达到200摄氏度了，没有温度计时可以作为指示。要把铜管盘成两层，进气口接上层，出气口在下层。因为下层直接接炉子，温度较高。上层温度低， 要先让冷空气在上层加热，加热后再到下层继续加热，这样出口气体温度高。

气泵进气口的塑料管子接一个塑料漏斗。放到患者口鼻附近。患者呼出的污染的空气经漏斗，塑料管被抽到泵中再经过在铜管中200摄氏度的加热其中病毒可以灭活。这个装置的进气口也可以连接正规的医用氧气面罩作为患者呼出废气的处理装置。笔者正在设计连接机构但还未完成。从开动炉子到铜管出口处排出的200摄氏度的热空气大概需要五分钟。

实验中出口空气温度最高可超过 250摄氏度。尽管理论上其中的病毒已经灭活，但为了保险起见，建议这个废气通管子排放到室外。如果没有条件，也可以把管子通到一个装了84消毒水的盆里。让消毒液再处理一遍空气。或者直接把管子通到放在管子上的锅里已经沸腾的水中。让湿热的水蒸气再杀灭病毒一次。也可以把铜管出口通到一个空的暖水瓶底端。让处理过的高温空气尽量保温一段时间再排到空气中。实际使用中可以使用更大的气泵或更长的管道来增加空气处理效率。计算表明家用炉灶的功率是足够的。使用中最好配合温度计以便保证排气温度大于200 摄氏度。

这个铜管子大概15美元，气泵40美元，温度计大约28美元，塑料管子6美元，漏洞1美元。锅和炉子谁家都有。这是一种应急情况下简易空气处理消毒手段。设计的初衷是作为口罩防护的补充而不是替代。所以请配合口罩使用。本文只提供一个原理模型供有兴趣的人参考，笔者并未临床使用过这套设备，使用者必须自己判断这个方案的可行性和对自己的安全和健康负责。笔者不对使用这套设备的有效性和安全性付任何责任。笔者也呼吁有条件的实验室利用类似原理开展受新型冠状病毒污染空气的巴氏消毒法的研究。

笔者感谢王大壮先生对我的启发和协助。他的建议对实验成功起到了关键性的作用。

王乐宇

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阎老师：我是George Mason大学, College of Scinece, Center for Collision Safety and Anlaysis 的王乐宇。请问短时高温（200 摄氏度）可以杀灭冠状病毒吗？病毒灭活如果要瞬时，需要多少温度？如果只能达到200摄氏度，需要多少时间? 我设计了一个简易空气消毒装置，请您提提意见。把一截铜管放在家用炉子上加热，用一个气泵（流量950Gallon/hour）往里吹气。用温度计测量铜管出口气体温度可以持续达到200-220摄氏度。气泵的进气口接管子通道传染病人口鼻附近。理想情况下，病人呼出的带病毒空气经过200摄氏度的高温就不能传染别人了。这个铜管子大概15美元，气泵40美元，炉子谁家都有。这是一种紧急情况下低成本的空气处理消毒手段。家用空气净化器滤芯（HEPA）到不了过滤病毒的程度。如果您觉得原理还可行，我准备放到网上供需要人士参考。就当为防疫做点贡献了。

润涛阎：这温度杀死冠状病毒无悬念。

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