CN103790218A - 一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法，其特征在于，在便器水封表面覆盖一层平均直径为0.001～3mm，厚度大于5mm的泡沫，在冲水时该泡沫能够在冲水过程的至少前70％时间段完全覆盖在污水水面上。

Description

一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法

技术领域

本发明涉及一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法，属于疾病防控领域。 

背景技术

人的粪便含有大量潜在的致病菌和病毒，人在如厕时，这些病菌就大量存在于便器的水封和便器内部的表面。2005年，英国阿斯顿大学的Barker J，和Jones MV在应用微生物学杂志发表了冲水导致生物气溶胶传播的实证文章，文章结论是第一次给马桶冲水后，空气中的细菌浓度上升到1370CFU m^-3，病毒浓度上升为2420PFU m^-3。第二次和第三次冲水尽管产生的微生物数量变少，但是同样进一步导致了空气中微生物的增加和扩散。很多专业人士指出盖上马桶盖子会明显减低这种气溶胶传播的风险，然而研究表明无论盖于不盖马桶盖，都在卫生间产生了同样多的生物气溶胶。同时，盖上马桶盖子更会使大量气溶胶粒子沾满整个马桶内腔，马桶内盖板和坐垫，这似乎也并不是一个完好的解决方案。由于几乎所有的便器都是敞口的，当冲水时有病菌飞散出来并沉降在牙刷，毛巾上这一事实已确认无疑。尤其是当人患痢疾等肠道或者通过肠道传播的呼吸道疾病时，这些飞散出来的病菌对易感人群是个潜在威胁。如何能减少这些病菌的扩散，降低卫生间内疾病传播的风险就是本发明所要解决的问题。 

研究如何减低病菌传播风险的首要任务是了解这种细菌是在何种动力下进入空气的。病菌往往不是单独存在的个体，而是与水，粪便中其他的有机物，空气构成了一个能够在空气中较长时间漂浮的具有胶体性质的聚集体，即生物气溶胶。 

很多人错误地认为现有的很多马桶都是具有很强吸力的，能把所有的东西通过虹吸吸入马桶，而不会产生细菌外喷的现象，其实这是误解。气溶胶能够扩散是以空气流动作为动力的。冲水时，在猛然进入冲水水道的水力推挤作用下，导致马桶内腔空气从马桶上沿口冲水孔喷发出来。溶解在水封中的细菌和病毒在冲洗水流和这股空气的作用下就会从污水表面脱离，从而形成向各个方向喷射的生物气溶胶。 

所以防止生物气溶胶在马桶中产生的方法无非两种：一是采用真空负压的方式，以最小的上向流空气扰动减少病菌气溶胶的飞散；二就是将污水和空气隔离，让猛然喷发的空气无法接触到污水表面。因为真空便器普及程度低，显然第二种方法更加现实。 

泡沫是水，表面活性剂，气体组成的水膜气泡，泡沫颗粒之间具有一定的粘性，互相结合使得泡沫层具有密闭性，当粪便穿透泡沫层时，形成的孔能够在张力和泡沫粘性的作用下迅速密封起来，所以无论粪便是漂浮在水封表面还是沉入水封内，都能够将其进行较好的覆盖。这样当冲水开始，快速流动的空气席卷而来的时候，空气接触不到污水，从而也就无法产生并带动病菌流动。 

迄今为止，对便器冲水过程所产生的气溶胶扩散仍知之甚少，对其潜在危害程度仍处于研究之中，更没有任何一种明确的解决这种气溶胶扩散的方法。将泡沫应用于便器的技术和专利仅针对其节水，防止溅水等宏观层面。对于其如何控制病菌气溶胶扩散则没有任何涉及。本发明通过实验首次明确了能够阻隔细菌扩散的泡沫所应具备的特征和使用方法。 

由于泡沫平均直径的大小、在水面上覆盖的厚度以及冲水时泡沫停留时间这几个因素对泡沫阻隔气溶胶具有直接的影响，所以发明人进行了大量的测试。发明人使用经过链霉素标记的大肠杆菌作为测试菌种，模拟人痢疾时产生的细菌数量将其倒入便器水封进行测试。这种链霉素标记的大肠杆菌在自然界并不存在，可以明显地区分出空气中自然存在的细菌和模 拟的从马桶中扩散到空气中的细菌。发明人在马桶水封中倒入测试细菌浓度为10⁹CFU/ml，所有测试使用的便器为马桶，马桶水封高度50mm，水封面积100mm×85mm，水封存水体积1.2L。测试使用沉降法计数，冲完马桶后30min结束取样，用于截获细菌的平板放置在距离马桶座圈正上方30cm处。 

为了清晰表明泡沫对细菌的隔离效果，发明人用如下实验展示有、无泡沫覆盖两种状态下气溶胶携带病菌扩散的结果，见附图1，测试在5平方米的模拟卫生间中进行，附图2示出装有泡沫发生装置的马桶。该马桶正常安装在地面的排水管道上，在马桶座圈的正上方30cm处放置一支架，能摆放10个培养皿。测试结果见附图3，马桶在没有泡沫覆盖的情况下五次冲水都截获了较高的细菌数量，马桶上方30cm处的细菌数量30～75CFU(CFU，菌落形成单位，可粗略理解为单位，个)不等。培养皿是直径90mm的圆盘，这也就意味着，在一个5平方米的卫生间里，每冲一次马桶将有超过50000CFU的细菌冲入到卫生间。在50mm厚度泡沫覆盖情况下只零星检测到菌落，表明泡沫覆盖对细菌扩散具有极好的阻隔性能。 

发明内容

本发明提供了一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法，其特征在于，在便器水封表面覆盖一层平均直径为0.001～3mm，厚度大于5mm的泡沫，在冲水时该泡沫能够在冲水过程的至少前50％时间段完全覆盖在污水水面上。 

所述泡沫为水，表面活性剂，泡沫稳定剂，空气构成的的水膜气泡聚集体。所述泡沫在便器内体积自行减少一半的时间大于1小时。 

所述泡沫在便器冲水过程的前50％时间时间段能够完全覆盖在污水表面，并且能够在冲水结束前完全被冲出便器。 

作为另一种形式的泡沫使用方法，所述泡沫在便器冲水过程的全部时间内都能覆盖在污水表面，但残留在便器内的泡沫能在1小时内自行破解。 

所述泡沫还含有广谱杀菌剂，广谱杀菌剂包括但不限于碘酊，戊二醛，三氯异氰尿酸。 

本发明的优点 

本发明首次实证了泡沫对马桶冲水导致生物气溶胶的阻隔作用，并且对能够阻隔生物气溶胶扩散的泡沫特征和使用方法进行了详尽的研究。这对于医疗卫生部门控制便器传播传染病具有重要的意义。 

附图说明

图1示出装有泡沫发生装置的座便器 

图2示出测定病菌气溶胶数量的卫生间和便器 

图3示出有、无泡沫覆盖状态下马桶冲水时细菌扩散数量的对比 

图4示出不同厚度的泡沫对冲水时细菌扩散的影响 

图5示出不同平均直径的泡沫对冲水时细菌扩散的影响 

图6示出不同泡沫停留时间对冲水时细菌扩散的影响 

具体实施方式

具体实施例，见图1，示出泡沫进入便器的状态。使用气泵1将气体压入60目的曝气头2，该曝气头置于混有表面活性剂的水溶液中，从而产生本发明所规定直径的泡沫4。在泡沫源与便器的水封之间安置专门的输送管道3，该管道单独在便器盆腔上开孔，连接泡沫源与该孔。通过该管道泡沫被输送并覆盖在便器水封5表面，由于泡沫生成量与气泵工作时间成正比，设置一个固定的时间，当泡沫达到一定高度时就停止气泵工作，从而实现每次使用都 一致高度的泡沫。 

本实施例还测试了不同厚度泡沫覆盖下，细菌扩散的数量，见图4。测试表明，当泡沫厚度在12mm以上时就能起到很好的阻隔效果，而当厚度低于5mm时，阻隔效果较低。考虑到实际使用马桶时，泡沫自身的消泡损耗，选取最优的厚度为50mm。 

本实施例还采用不同目数的微孔曝气石制作不同粒径的泡沫，如采用500目的曝气石制作0.025mm的极为细腻的泡沫，采用40目制作1mm以上的泡沫。将不同细腻程度的泡沫布置在倒入测试菌液的马桶水封上，厚度50mm。当分别冲水，采集落入培养皿中的细菌数量时，得到结论：泡沫越细腻，隔绝细菌的效果越好，而平均粒径大于5mm的泡沫基本丧失了对细菌的隔离作用。考虑到制备孔径越细的泡沫能耗越高，时间越长，所以综合考虑确定本发明较佳泡沫平均直径的范围为0.35mm～1mm。 

本实施例还在6L冲水的情况下，将同等体积的泡沫注入到冲水时间不同的马桶中。在冲水时，泡沫在各个马桶中停留的时间均不相同，但都能被完全冲出马桶。细菌扩散测试结果表明：泡沫在马桶内停留时间越长，泡沫隔绝病菌扩散的作用就越明显，当泡沫在整个冲水过程的30％时间以内就冲出的，基本起不到隔绝细菌的作用，50％停留时间内，细菌仍有一定的扩散量。当泡沫停留时间超过冲水过程70％时，细菌数量明显降低，所以本发明优选的泡沫停留时间不低于整个冲水过程70％的时间。 

Claims (6)

1.一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法，其特征在于，在便器水封表面覆盖一层平均直径为0.001～3mm，厚度大于5mm的泡沫，在冲水时该泡沫能够在冲水过程的至少前50％时间段完全覆盖在污水水面上。

2.根据权利要求1所述的一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法，其特征在于，所述泡沫为水，表面活性剂，泡沫稳定剂，空气构成的的水膜气泡聚集体。

3.根据权利要求1所述的一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法，其特征在于，所述泡沫在便器内体积自行减少一半的时间大于1小时。

4.根据权利要求1所述的一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法，其特征是，所述泡沫在便器冲水过程的前50％时间时间段能够完全覆盖在污水表面，并且能够在冲水结束前完全被冲出便器。

5.根据权利要求1所述的一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法，其特征是，所述泡沫在便器冲水过程的全部时间内都能覆盖在污水表面，并且残留在便器内的泡沫能在1小时内自行破解。

6.根据权利要求2～5所述的一种减少便器冲水时病菌气溶胶扩散的方法，其特征是，所述泡沫还含有广谱杀菌剂成分。

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