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空気生物工学は、屋内環境における空気中の病原体やアレルゲンを制御するための建物やシステムを設計する科学です。最も一般的な環境としては、商業ビル、住宅、病院などが挙げられます。この研究分野が重要なのは、制御された屋内環境は、一般的に感染性のヒト病原体や特定の種類の真菌や細菌の生存と伝播に有利に働く傾向があるためです。
医療施設における航空生物工学
医療施設には、免疫力が弱っている可能性のあるさまざまなタイプの患者が多数入院することがあるため、病院のエンジニアにとって空気生物学工学は非常に重要です。病院の設計者が関心を持つ空気生物学には、ウイルス、細菌、真菌、およびエンドトキシン、マイコトキシン、微生物揮発性有機化合物（MVOC）などのその他の微生物学的製品が含まれます。細菌やウイルスはサイズが小さいため、細菌エアロゾルとして容易に空気中に浮遊します。密閉空間での空気の上昇速度が、無視できる質量によって決まる粒子の下降速度を超えると、大きなサイズの液滴でも長時間空気中に浮遊する可能性があります。[1]このため、感染症を扱う病院では、室内空気質に関して適切な予防措置と緩和技術を講じる必要があります。
換気システム
換気システムは、少なくとも空気中の汚染物質を希釈・除去する役割を果たし、一般的には室内空気質の改善と居住者の満足度向上につながります。フィルターを点検し、必要に応じて交換することで、空気感染による病気の蔓延を防ぐ免疫系システムの不可欠な要素となることができます。また、建物内の加圧を行うことで汚染制御を行うこともできます。
換気システムにおける生物汚染
換気システムは、屋外の空気から微生物を取り込み、増殖に適した条件を作り出すことで、室内環境の微生物負荷を増加させる可能性があります。微生物が埃を集積していた湿ったフィルターに付着すると、増殖に最適な培地となり、フィルターを通過して増殖すると、エアロゾル化されてHVAC制御システムを介して建物全体に拡散する可能性があります。
希釈率
病院内の細菌は、患者の咳やくしゃみによってエアロゾル化される可能性があり、大量の細菌が発生するため、治療室や手術室では1時間あたりの換気回数（ACH）を高く維持する必要があります。米国暖房冷凍空調学会（ASRHE）は、治療室や手術室では通常12～25ACH 、集中治療室では4～6ACHを推奨しています。結核患者を収容する病室については、米国疾病予防管理センター（ CDC ）はACHを6～12とし、排気は高効率微粒子空気（HEPA）フィルターを通してから屋外に排出することを推奨しています。
加圧隔離室
患者の安全を守るため、病院では空気感染病原体に対抗するさまざまな技術を採用しています。隔離室は、正圧または負圧の空気流を特徴とするように設計できます。正圧室は、HIV患者など、病気に極めてかかりやすい患者がいる場合に使用されます。これらの患者の場合、健康な人には無害な可能性のある一般的な真菌や細菌など、あらゆる微生物の侵入を防ぐことが最も重要です。これらのシステムは、送気前にHEPAフィルターで空気をろ過し、高圧で隔離室に送り込みます。これにより、隔離室の空気は廊下に押し出されます。負圧システムでは、気流を制御し、有害なエアロゾルを医療従事者やその他の占有エリアから遠ざけることで、感染症を隔離することに重点が置かれています。負圧隔離室は、汚染物質や病原体が外部に到達するのを防ぎます。現在、医療業界におけるこれらの部屋の最も一般的な用途は、結核患者の隔離です。これを実現するために、空気は給気速度よりも速い速度で室内から排出されます。これにより、空気は常に室内から排出されるのではなく、室内に吸い込まれていくため、空気感染する病原体が汚染された場所から病院の廊下に広がることが困難になります。
空気殺菌プロセス
医療施設における一般的な濾過方法は、空調ユニットの外側に低効率のエアフィルターを設置し、その後にHEPA（高効率微粒子空気）フィルターを設置するというものです。HEPA認証を取得するには、フィルターは0.3μm径の粒子を99.97%以上の効率で除去する必要があります。エアバーナーは、汚染された隔離室から排出される空気を300℃（572℉）で6秒間加熱することで殺菌します。紫外線殺菌照射（UVGI）は、特殊な空気殺菌のためのもう一つの技術です。UVGIは、微生物を破壊するために使用される約200～320nmの範囲の電磁放射線として定義されています。HEPAフィルターをUV殺菌装置と併用することで、非常に高い効果が得られます。フィルターはより大きく、より頑固な胞子を除去し、残るのは高強度紫外線処理によってより効率的に死滅する小さな微生物だけです。
参照
参考文献
- ^ コール, ユージン C.; クック, カール E. (1998). 「医療施設における感染性エアロゾルの特性評価：効果的な工学的管理と予防戦略への一助」. American Journal of Infection Control . 26 (4): 453– 464. doi :10.1016/S0196-6553(98)70046-X. ISSN 0196-6553. PMC 7132666. PMID 9721404 .
- CSコックス『微生物の気生物学的経路』チチェスター、英国：ジョン・ワイリー・アンド・サンズ27、p.118-119。
- ゴディッシュ、サド著『室内環境の質』ボカラトン、フロリダ州、米国：ルイス出版社、2001年、190頁。
- Kowalski, Wladyslaw Jan. Aerobiological Engineering Handbook . Blacklick, OH, USA: McGraw-Hill Professional Publishing, 2005. p. 6, 185, 231, 260, 528, 530.
