通気性のあるヘッドボード | 医療従事者 | CDC

米国国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) は、医療従事者を空気感染病から守りながら患者を隔離する、斬新で効果的なソリューションである換気ヘッドボードを開発しました。

パンデミック発生時に発行される地方自治体および国の防護ガイドラインでは、患者および／または特定の患者処置のために空気感染隔離室（AIIR）の使用が求められることがよくあります。米国の病院では、AIIRは特別な設計機能を備えた患者室であり、感染の可能性のある患者のエアロゾルを隔離し、より迅速に除去することを目的としています。パンデミック時には、AIIRの需要が供給を上回る可能性があります。このような状況が発生した場合、医療施設は、サージAIIRの容量を確保するために、高効率微粒子空気（HEPA）フィルターを備えたポータブルファンシステムを使用することを選択する場合があります。HEPAファン／フィルターユニットの不適切な配置による潜在的な欠陥を示唆する多くの研究が行われていますが、これらのユニットを高度な防護方法で配置する方法に関するガイダンスはこれまでほとんどありませんでした。

NIOSHは、患者を隔離すると同時に医療従事者を空気感染から守る、画期的で効果的なソリューション「換気ヘッドボード」を開発しました。この最新技術は、軽量で頑丈、かつ調整可能なアルミフレームと格納式プラスチックキャノピーで構成されています。換気ヘッドボードはHEPAファン/フィルターユニットと組み合わせて設置することで、従来の病室からトリアージステーション、救急医療シェルター、さらには避難民シェルターの緊急時/臨時支援まで、様々な環境でサージ遮断機能を提供します。また、予期せぬ大規模感染発生時に救急医療シェルターで大量の換気ヘッドボードが必要になるケースにも対応できるよう、地元のホームセンターで入手できる資材を使って自作できるDIYバージョンもご用意しています。

ベンチレーションヘッドボードは、それ自体が濾過システムではなく、対応する高効率微粒子空気（HEPA）ファン/フィルターユニットに戦略的に改善された吸気を提供するように設計された特別な吸気システムです。ベンチレーションヘッドボードとHEPAシステムを組み合わせることで、従来の医療施設でも代替ケア施設でも、サージ遮断能力を提供できます。ベンチレーションヘッドボードの改良された吸気口は、患者が生成したエアロゾルをほぼ瞬時に捕捉する局所制御技術を採用しています。格納式キャノピーは、医療従事者の安全を確保しながら、直接的な医療処置を可能にします。ベンチレーションヘッドボードの直接捕捉機能に加え、HEPAファン/濾過システムは周囲の空気を継続的に浄化します。

NIOSHの研究者は、換気ヘッドボードを2つの一般的な構成で製作し、試験しました。(1) 地元の金物店で入手できる材料を使って製作する木製のDIYモデル、(2) 市販の押し出しアルミフレームと関連部品を使って製作する軽量アルミモデルです。現在、押し出しアルミ製の換気ヘッドボードが市販されています。NIOSHが開発した押し出しアルミ製の換気ヘッドボードは、全国に複数のベンダーを持つ共通製品ラインに基づいて設計されています。さらに、競合するフレーム製品サプライヤーも存在し、彼らも自社の特定のフレーム材料に合わせて設計を変更できる可能性があります。内部または外部の寸法寸法を変更する改造は慎重に評価し、少なくとも封じ込め性能と患者の受容性を確認するための定性試験を実施する必要があります。材料部品リストと詳細な組立説明書が用意されています。説明書は複数の図や写真を含む非常に詳細な内容であることにご注意ください。NIOSHは数名の学生インターンを対象にこれらの説明書のベータテストを実施し、十分に分かりやすいものと考えています。

押し出しアルミニウムモデルは、ほとんどの医療環境で好まれるバリエーションであると考えられます。多数の患者を隔離し、非伝統的な医療環境でトリアージや治療が必要となる状況では、木製のDIY構成の換気ヘッドボードの詳細な手順を以下に示します。これらの手順では、効果的な保護を提供することが実験的に証明されているフード/キャノピーの寸法と流量要件について説明します。代替のフレーム資材を使用することもできます。ただし、結果として得られるフードの設計は、以下に詳述するDIY手順に示されている寸法および機能面から逸脱しないことが重要です。このプロセス中に相談が必要な場合は、NIOSHのエンジニアが対応します。NIOSHへのお問い合わせは、電話800-CDC-INFO（800-232-4636）またはCDC-INFOにお問い合わせください。

以下の手順は、Westcot™ 400 医療用簡易ベッドまたは SurgeCot™ 用に設計および製造された、通気性ヘッドボード システムに適用されます。どちらも 2 インチのマットレスが取り付けられています。これらのブランド/モデルの簡易ベッドは、退役軍人局の設計仕様を満たすように製造されており、戦略的国家備蓄の在庫と一致しています。マットレスを設置した場合、Westcot 400 の寸法は高さ 20 インチ x 幅 32 インチ x 長さ 81 インチ、SurgeCot の寸法は高さ 18 インチ x 幅 32 インチ x 長さ 81 インチです。通気性ヘッドボードの下部は、マットレスの高さより約 4 ～ 6 インチ高くなるように設計されています。ヘッドボードの高さは、Westcot のマットレス傾斜機能を使用できるように、さらに 24 インチ上に延長されます。別のブランド/モデルの医療用簡易ベッドを使用している施設、または通気性ヘッドボードを従来の病院用ベッドで使用できるように改造したい施設では、通気性ヘッドボードの脚の高さの寸法を調整する必要がある場合があります。ヘッドボードの 24 インチ x 48 インチの寸法は、病院ベースの研究から引き継がれたもので、このサイズは、3 フィートのキャノピー (キャノピーの延長部分 = フードの最大寸法の 75%) と組み合わせて、換気されたヘッドボードの全面にわたって毎分 30 ～ 35 フィート (fpm) の最小速度で排気する場合 (体積流量 = 速度 x 面積 = 最小 240 ～ 270 cfm)、呼吸可能なサイズのエアロゾルを制御するのに非常に効果的であることが示されています。確かに、医療用コットの幅が狭いためフードの寸法を狭めることは可能ですが、以前の成功に基づき、またキャノピー領域内に IV バッグやその他の医療機器用の幅を持たせるために、現在の設計では既存の 48 インチの幅が維持されました。フードの寸法を変更しようとしている施設は、「最大寸法の 75%」のキャノピー延長部分の長さと「最小 30 ～ 35 fpm の面速度」の設計基準を適用することが推奨されます。変更された設計の定性的な性能評価は、トレーサー煙を用いて行うことができます。必要に応じて、以下の最初の3つの参考文献に記載されているトレーサーエアロゾル法を用いて定量的な評価を行うこともできます。

1. 48インチ x 24インチのフレームを組み立てる: 1×6のフレームパーツ (E、F、G) を平らな面に置きます。側面 (E) を上部 (F) の各下端に直角になるように突き合わせてから、下穴を開け、1-1/4インチの乾式壁用ネジと建築用接着剤を使用して取り付けます。片側 (E) の下端をフレーム下部 (G) の上端に直角になるように突き合わせてから、下穴を開け、1-1/4インチの乾式壁用ネジと建築用接着剤を使用して取り付けます。もう一方の側面 (E) と下部 (G) でもこの手順を繰り返し、図2に示すような不完全な長方形の24インチ x 48インチのボックスを作成します。

2. 建築用接着剤と 5/8 インチの乾式壁用ネジを使用して、24 インチ x 48 インチのヘッドボード バッキング (N) を 1×6 フレームの片側に取り付けます。

3. フレームを裏側に置き、#8-18 x ½ インチのセルフ ドリリング ネジと建築用接着剤を使用して、12 インチ x 6 インチの垂直 HVAC ダクト ブーツ (M) を 2 つの下部パーツ (G) の間にあるフレームの隙間に設置します (図 3 を参照)。隙間はコーキング材やマスチックで埋めます。[注: この取り付けは難しい場合があり、幅 6 インチのブーツをヘッドボード フレームの 5-1/2 インチ幅に収めるには、若干の修正が必要になります。ブーツの製造元によっては、圧着、オーバーラップ ジョイントの切断、または既存のリベットの取り外しと既存のオーバーラップ ジョイントのオーバーラップの増加によって幅を縮小できます。ネジを配置している間にブーツを適切な幅に絞ってくれる人がもう 1 人いれば、この手順がスムーズになります。

4. フィルター リテーナーを取り付けます。5/8 インチのネジと建築用接着剤を使用して、長さ 48 インチの 5/8 インチ J チャネル (H) (開いた端がフードの中心に向かって内側に向いている) をフレームの上部前面端に取り付けます。フードの下端に沿って 2 つ目の 48 インチ J チャネルに対してこのプロセスを繰り返し、前面側端に長さ 24 インチの 1 つの J チャネルに対しても同じプロセスを繰り返します。しっかりとフィットさせるには、角に切り込みを入れる必要があります (図 4 を参照)。すべてのネジを面一に設定しないと、取り付け/交換中にフィルター フレームに引っかかってしまいます。残りの 24 インチの J チャネルを残りの側面に沿って仮組みします。仮組みした部分はフィルター リテーナーのエンド キャップであり、フィルターの取り付けを容易にするためにフレームに恒久的に取り付けられていません。

5. フィルターを取り付ける前に、コーキング剤を使用して、ヘッドボードの背面とフレームの間、またはフィルター リテーナーとフレームの間の隙間を埋めます。

6. 脚（支柱）を取り付ける：1インチ×4インチの木製支柱（B）の端から24インチの位置に、端に垂直な線を引きます。この線がヘッドボードの高さになります。木製ヘッドボードフレームの外側に沿って、支柱を中央に配置します。先ほど引いた線がフレームの底部と面一になるようにし、8インチの重なりを持たせます。この位置でクランプまたはしっかりと固定しながら、1-1/4インチのネジを使用してフレームの両側に支柱を固定します。支柱がフードフレームの側面と平行になるように注意してください。

7. フィルターの取り付け：フィルター固定具のエンドキャップを外し、フィルターをフィルター固定具（先に取り付けたJチャンネル）に慎重に差し込みます。フィルターを取り付けたら、エンドキャップを元の位置に戻します。2つのフィルター間の縦の継ぎ目と、フィルター固定具のエンドキャップの隙間をダクトテープで塞ぎます。[注：見た目を良くするために、白いダクトテープを使用することをお勧めします。]

8. 2インチ×4インチの木製脚（A）の片方の端から6インチの位置に、縁に垂直な線を引きます。もう一方の端には、端から1.5インチの位置に線を引き、その線の中心に印を付けます。この中心の印に、後でキャノピーフレームのヒンジシャフト（O）を取り付けるために、直径5/16インチの穴を開けます。

9. 脚を取り付ける：ヘッドボードを2本の支柱で支えるように、慎重に垂直に立てます。それぞれの脚を支柱の外側の端に置き、前の手順で測った6インチの線が支柱の後ろの垂直の端と一直線になるようにします。この位置に、建築用接着剤と2インチの木ネジを使ってそれぞれの脚を取り付けます。

10. キャノピーフレームの脚/ヒンジ（¾インチPVC T型継手（K））をそれぞれ用意します。直線部を形成する2本の分岐を水平に、垂直なT型継手を垂直に立てます。直線部の一方の分岐の中心（図5参照）に、水平方向に5/16インチの穴を開けます。外側から内側に向かって、六角ボルトを¼インチワッシャー、キャノピー脚/ヒンジ、2インチ×4インチの木製脚、もう1本の¼インチワッシャー、および¼インチ×20ナットに通します。反対側も同様に、この手順を繰り返します。

11. キャノピーフレームの取り付け：キャノピーフレームのサイドサポート（D）の片端を底部として選び、この端から33インチ（約88cm）上まで測ります。この距離でサポートの円周に沿って線を引き、もう一方のキャノピーフレームのサイドサポートについても同様に行います。各キャノピーフレームのサイドサポートを、指定された底部をそれぞれの脚/ヒンジに挿入して取り付けます。各サイドサポートを、互いに向き合う90度エルボ（J）で覆い、キャノピー上部レール（L）の片端を各エルボに挿入します。

12. 軽量チェーンの取り付け：#8-18 x ½インチのセルフドリルネジを使用して、30インチの軽量チェーン（C）の一方の端を、前の手順で特定した33インチの線にあるキャノピーフレームのサイドサポートの外側の端に取り付けます。5/8インチの木ネジを使用して、チェーンのもう一方の端をヘッドボードフレームの側面に取り付けます。このネジの位置を調整して、キャノピーの上部レールの上部がヘッドボードの上部と同じ高さになるまで、キャノピーを前方に傾けます。反対側でもチェーンの取り付けを繰り返します。[注：これにより、キャノピーの奥行きは、ヘッドボードの最大寸法（2フィート x 4フィートのヘッドボードの場合は36インチ）の約75%に等しくなります。]

13. 下部リアバッフルの取り付け：リアバッフルをヘッドボードフレームの下端、各支柱の前部、そして2本の脚の内側に沿ってホッチキスで留めます。ヘッドボードと支柱の後ろや横からの空気の流れをキャノピーエリアに侵入させないようにするためです。ヒント：ホッチキスの留め具の下に麻紐を通すと強度が増し、ホッチキスがプラスチックを突き抜けるのを防ぐことができます。（図6参照）

14. キャノピーの取り付け: (a) キャノピー フレームを前傾させた状態でヘッドボードの正面を向いて、キャノピーの前端がキャノピーの約 3 インチ前方に位置し、左右の中央に配置され、ヘッドボード フレームの背面を超えて後方に伸びるように配置します。(b) キャノピーの前端を下に引いてキャノピー上部のレールの前端にかぶせ、透明な防水テープを使用してキャノピーの裏側に固定します。(c) ヘッドボードの後ろに立ち、キャノピー上部を後方にゆっくりと引っ張り、キャノピー フレームを引っ込めないようにします。透明テープを使用して、キャノピーをヘッドボードの上部背面に沿って固定し、各側面で繰り返します。(d) キャノピーを配置したら、追加のテープとホッチキスを使用して、キャノピーの後部をヘッドボードの背面にしっかりと固定します。(図 6 を参照)

15. バラストの取り付け：キャノピーの両側には床に接する余分な素材があります。この余分な素材を、両側で約6インチ（約15cm）の長さに切り取ります。余分な素材の半分を縦方向（水平方向）に折り曲げ、折り目を付けます。二重に厚くなった余分な部分をもう一度折り曲げ、下の折り目が床にしっかりと接するまで重ね具合を調整します。折り目の上部をホッチキスと透明な防水テープで密封します。最後に折り曲げたポケットの中に、長さ42インチ（約110cm）の軽量チェーンの1本を挿入します。このチェーンは、キャノピーを前方に倒した際にキャノピーを固定するための格納式バラストとして機能します（図7参照）。

16. 気流要件: 実験室での測定により、これらの仕様に従って構築された換気ヘッドボードでは、250～300 cfm の排気を吸い込むために、フードの静圧が約 -0.2" wg 必要であることが明らかになっています。複数のフード システムを検討している場合 (図 8 を参照)、この設計アプローチでは、フードの静圧設計値が -0.25" wg、フードあたりの排気量が 275 cfm であれば妥当です。患者の快適性を考慮すると、最小目標排気量は 240 cfm ですが、2 フィート x 4 フィートの換気ヘッドボード設計では、排気量の上限として 320 cfm が推奨されます。これにより、平均排気速度は 40 fpm となり、これは従来の室内居住者の快適性の上限許容範囲内になります。また、ポータブル HEPA 濾過システムを使用して排気流を生成する場合、ヘッドボード上のフィルターが HEPA ユニットのプレフィルターとして機能することに注意してください。したがって、余分な静圧損失を避けるために、HEPA ユニットの通常のプレフィルターを取り外す場合があります。

17. 排気排出要件：CDC（米国疾病対策センター）および米国保健省が策定した空気感染隔離室の設計ガイドラインでは、一般的に屋外への完全排気が推奨されており、使用区域への排出または飛散を防止するよう戦略的に設計されています。ただし、これらのガイドラインでは、排気がHEPAフィルターを通過している場合は再循環が認められており、具体的には、空気清浄効果を高めるための代替手段として、携帯型HEPAフィルターの使用が挙げられています。地方自治体によって独自の要件が定められている場合があります。

換気機能付きヘッドボードを緊急医療シェルターなどの環境で使用したい場合は、複数のヘッドボードを配置してそれぞれに専用の HEPA ファン ユニットを設置するのではなく、単一の大型 HEPA/ファン システムで複数の簡易ベッド (またはベッド) システムを構成する方が合理的です。 1 つのシステムに組み込めるヘッドボードの数は、使用可能なファンまたは HEPA ファン/フィルター ユニットと、関連するダクト ワークのサイズによって制限されます。空気を屋外に排出し、建物や人から離れた場所に排出する場合、ファン システムに HEPA フィルターは不要ですが、調節された屋内空間から大量の空気を除去すると、環境快適性と浸入の問題が発生し、追加の介入が必要になる場合があります。 このような戦略は、気象条件がより温暖な地域や季節では、より現実的かもしれません。 HEPA フィルター付きファン システムを使用する利点は、施設内の清浄な空気を再循環できるため、既存の HVAC システムを変更する必要がないことです。さらに、HEPA 排出は、休憩中、PPE の着用中、または管理作業中に作業員が滞在するための「安全な避難場所」であるクリーンな空気を正圧するために使用できます。

クイックコネクトダクトと継手を用いて設計された5台のベビーベッド用換気ヘッドボードシステムの組立説明書例は、こちらをご覧ください：Expedient Airborne Infection Isolation 5 Bed Demonstration Kit Assembly Instructions [PDF – 805 KB]。さらに、複数台のベビーベッド用換気ヘッドボードシステムは、テントまたはキャノピーを用いて2層目の封じ込め層を補強することも可能です。この場合、換気ヘッドボードから排出される空気によってテント内が負圧状態となり、より重症の患者や、ベッド上でうつ伏せ状態を維持する可能性が低い歩行可能な患者のための2層目の封じ込め層となります。Expedient Airborne Isolation Tentの組立説明書例は、こちらをご覧ください：Expedient Airborne Isolation Tent Assembly Instructions [PDF – 740 KB] およびExpedient Airborne Isolation Tent Option 2 Constructed using a 10' X 10' "Pop-Up" Canopy [PDF – 2 MB]。

本文書に記載されている通気性のあるヘッドボードのデザインは、オクラホマ大学公衆衛生学部労働環境衛生学科、健康科学センターとの研究提携中に開発されたプロトタイプから発展したものです。研究製品の開発と評価にご協力いただいたDavid L. Johnson博士、Margaret L. Philips博士、Nurtan A. Esmen博士、Ramkumar N. Parthasarathy博士、Daniel T. Boatright博士、Robert Lynch博士に深く感謝申し上げます。