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本會期刊
台灣急診醫學通訊

第三卷第四期
刊登日期:2020/08/24
Taiwan Emergency Medicine Bulletin 3(4) : e2020030418回上頁

防疫第一線守護醫護 — 正壓式檢疫亭簡介

洪敏郎  康育豪 陳廷碩
工業技術研究院

目標

新冠狀病毒(COVID-19)又稱嚴重特殊傳染性肺炎,其所引發的全球大流行疫情,最初於2019年12月於中國湖北省武漢市被發現,隨後在2020年初迅速擴散至全球多國,並形成一場全球性大瘟疫,被許多國際組織及媒體形容為自第二次世界大戰以來全球面臨的最嚴峻的危機。年初台灣也身陷其中,為有效防範新冠狀病毒於社區內大流行,衛福部疾病管制署,即於2020(今)年農歷年後立刻進行各項防疫措施之超前佈署,包含邊境管制、旅遊史調查、人員體溫量測、檢體採檢、隔離、接觸史追蹤、公共場域強制配載口罩與保持社交距離等建議。其中傳統的採撿方式,出現了三大癥結問題:第一,防護衣消耗量大:在一般環境下,醫師採撿必須穿著全套式防護衣,穿脫耗費20-30分鐘,且動作不便護目鏡面亦容易起霧,再加上防護衣一套約耗費2000-3000元左右,相對墊高採檢成本。第二,風吹日曬雨淋不便:若是在夏季氣候,高溫隨時皆有超過35℃以上的機會,穿上防護衣不用20分鐘,裡頭的衣服全部濕透,成為醫護採撿的夢靨。第三,感染風險高:現行採檢站有些與建築物相連,若感染源外洩,亦造成風險較高。

為了貼近醫療人員的需求,工研院研發團隊設計之初,主動召集臨床醫師專家群進行會議討論,從急診醫師的需求與痛點出發,進而設計出具五大特色的「正壓式檢疫亭」。其中正壓設計及潔淨度,均需藉風機濾網組件發揮功效;關鍵在於如何讓亭內正壓值、溫度控制、潔淨度、節能彼此不衝突,達成最佳化智慧調控。本團隊於17年前SARS期間,即有打造過負壓隔離病房的豐富經驗,因此藉由相關知識能量與經驗,迅速完成具有恆溫、正壓、節能、淨化與舒適的採檢環境,讓在亭內採撿的醫師不穿防護衣,也能安心採檢,大幅降低疫情對急診室第一線醫護所造成的衝擊。


檢疫亭之設計與製作

正壓式檢疫亭(如圖一)的設計,主要是參考馬偕急診室曾毓淇醫師所提出「壓克力採檢屏風以及正壓採檢艙」的概念而創新打造,具有獨立冷暖空調、高效率濾網風機、LED照明系統、紫外線殺菌燈、隔離式生物採檢手套、雙向式對講機與電子式環境監控系統,讓被採檢者處於採檢亭外部空間以稀釋病毒濃度,降低醫病感染或被採檢者群聚感染,而採檢醫師則位於具有正壓功能的檢疫亭內,如此醫師可以省去穿著防護衣的時間,同時也可節省防護衣的消耗成本。另外正壓式檢疫亭也具備機動性,非常適合應用於邊防、偏鄉地區與社區衛生所之快速檢疫部署。最終工研院打造的正壓式檢疫亭,規格資料如圖二所示。亭內正壓差大於8Pa,可防止任何污染性氣膠或病毒擴散進來,潔淨等級達Class1000優於醫院外科手術室,大幅降低亭外污染性病毒入侵,而亭內換氣率大於20次/時,能確保醫師處於侷限空間內的換氣量足夠,避免二氧化碳濃度過高而影響採檢品質與效率降低。其他特色如圖三說明。


圖一 工研院-正壓式檢疫亭設計



二 工研院正壓式檢疫亭技術規格



圖三 工研院-正壓式檢疫亭特色



檢疫亭牽涉通風、空調、空氣淨化、機械、醫療結構設計等跨領域的專業;既然是正壓式檢疫亭得需有壓差產生,選擇的風機力道要夠強,風量強,並引入一定比例外氣,與此同時,又須滿足24小時恆溫恆濕,若換氣量大,空調恐怕會不夠冷又增加耗能;若引入外氣比例小,內循環量大,冷氣雖然較冷,但又無法符合換氣率與潔淨度要求,因此,在設計時必須要同步考量。而為了保障採撿醫師安全所採用的正壓設計,其關鍵設計為檢疫亭上的風機濾網組(Fan-Filter Unit, FFU),透過送風機產生的風壓把外界髒污空氣,經過初效率網(PRE-Filter)與高效濾網(HEPA Filter)的除污淨化後引入亭內,使亭內達到Class 1000的潔淨度,其內外部氣流之循環示意圖如圖四所示,藉由亭身的排氣閥門微調控制,建立起亭內正壓值,讓污染源被隔離在亭外;然而,全外氣式的空氣循環會使亭內的冷氣流失,造成冷氣壓縮機不停地運轉,徒增電量消耗。因此,關鍵技術就在於適當的調整風機濾網組外氣補充量與排氣閥門的排氣量,使亭內換氣模式維持在30%的迴風循環,與70%的外氣補充比例,達到冷氣夠冷,正壓值又能維持的節能省電動態平衡。

四 正壓式檢疫亭內外部氣流循環示意圖



正壓式檢疫亭應用

正壓式檢疫亭除了可單獨使用於登錄、採檢、問診等功能應用外,亦可將上述不同的正壓亭串聯使用,以達成登錄→問診→採檢→檢體收取等全功能應用,示意圖如圖五所示, 同時亭身強化玻璃材質的採檢面,可依據各個醫院的功能需求進行客製化設計。目前工研院所開發之「正壓式檢疫亭」已實際應用於臺大醫院新竹分院、臺大醫院竹北分院以及新竹馬偕醫院等處所,並獲得副總統以及經濟部長等人的肯定(圖六),臺灣受惠於十餘年來IC半導體晶圓廠及光電廠無塵室的豐沛製造經驗,相關廠商更能迅速接單製造,再加上正壓式檢疫亭牽涉無塵室製造業、空調業、風機與濾網製造業、手套業、玻璃業、電子零件等六大關鍵產業,中下游供應鏈完整,因此工研院希望以跨領域整合的防疫科技攜手產業輸出海外,發揮「Taiwan Helps, ITRI Helps」的精神,給予國際社會支援,為世界盡一份心力。

圖五 正壓式檢疫亭串聯全功能應用



圖六 副總統與經濟部長參觀正壓式檢疫亭技術照片



特色

工研院建造的正壓式檢疫亭具有五大特色,如圖三所示。詳述如下,(1)「安全設計」,檢疫亭運用專利正壓設計,讓空氣只能由亭內往外送,使受污染的空氣進不去檢疫亭內,醫護採檢零風險。(2)「採檢量高」,檢疫亭雙面採檢設計,一小時至少可採12位,在疫情緊張時,扣除消毒時間,一天可採檢數達240位。(3)「節能舒適」,檢疫亭內裝冷暖氣機,無論是酷暑或寒冬,24小時維持亭內舒適溫度,運用智慧節能科技,1天電費也不超過60元。(4)「獨立潔淨」,檢疫亭內潔淨度為Class 1000等級,優於醫院外科手術室;而類似電話亭的獨立亭身設計可減少相互感染疑慮。(5)「組裝迅速」,檢疫亭組裝僅需兩天,利於快速佈建。

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