להרוג חיידקים עם נורות UVC!
המאבק האנושי נגד וירוסים נמשך כבר זמן רב. חומרי חיטוי כימיים מוגבלים רק ביכולתם להרוג מכיוון שמיקרואורגניזמים, כגון וירוסים וחיידקים, יכולים לפתח עמידות. אור אולטרה סגול (UV) הוא שיטה יעילה יותר לחיטוי וחיטוי מים, אוויר ומשטחים, מה שהופך אותו לנשק יעיל יותר נגד נגיף הקורונה.
על מנת לחטא את ביגוד המגן של הצוות הרפואי בבית החולים ווהאן Huoshenshan כדי למנוע את התפשטות נגיף הקורונה החדש מבחוץ, אוהל חיטוי עם נורות UVC נבנה באופן מקומי, המהווה שיטת חיטוי חדשה לגמרי. בחדר עם שטח של 1.5 מ 'x 0.75m x 2m, קיר סיבים סינתטיים רב שכבתי מותקן, ואת המשטחים רפלקטיביים של התקרה, הקיר והרצפה מצוידים פולטי UVC מהספק האמריקאי Bolb. במהלך תהליך החיטוי של 30 שניות, נורית UVC במינון של 6mJ / cm2 והבהירות הייתה תמיד 200μW / cm2. אורך הגל של 265 עד 280 ננומטר של אור הורס מידע גנטי, ובכך מנתק את התפשטות הנגיף או מונע ממנו להדביק תאים אחרים.
מקור UV מלאכותי
מקורות קרינה מבוססי כספית שימשו זמן רב לייצור אור UV, כגון גז באמצעות בלחץ נמוך ובלחץ בינוני מנורות אדי כספית (Hg), המייצרות אור בספקטרום 185 עד 405nm על ידי פריקה גז אור UV. פריקה זוהר יכול לשמש גם כדי ליצור אור אולטרה סגול בטווח הספקטרלי של 185 עד 405 ננומטר באמצעות צינורות קתודה קרה אולטרה סגולה (UV-CCL או UV מנורות).
נוריות UV פולטות קרני UV בטווח הספקטרלי בין 227 ל -405 ננומטר באמצעות אלקטרולומינציה. כאשר נעשה שימוש בנורות UVC, אורכי הגל קצרים במיוחד (בין 260 ל -270 ננומטר) כדי לספק את אפקט החיידקים החזק ביותר. איור 1 ממחיש את הדוגמה של Cryptosporidium, טפיל שרגיש במיוחד להעברה במי שתייה לא מפורשים. פתוגנים אחרים, חיידקים ווירוסים מציגים מאפיינים דומים מאוד.
נורות LED מספקות גם פלט ספקטרלי יציב מעולה בתנאי טמפרטורה ספציפיים עם מספר כמעט בלתי מוגבל של מחזורי מיתוג, מה שהופך אותם לאידיאליים לפתרונות ניידים הדורשים תפוקת אור מלאה ללא דיחוי.
כלי נשק מרובים
לאור אולטרה סגול יש טווח אורך גל של 100 עד 400 ננומטר והוא בלתי נראה לעין בלתי. התדרים שלהם מחולקים להקות UVA, UVB ו UVC, ולהקות שונות יש השפעות שונות על אורגניזמים.
נורות LED מאפשרות לנו פחות או יותר להחליט באיזה אורך גל לבחור. בהשוואה לקרני UVB ו- UVC, נוריות UVA עם אורכי גל של 315 עד 400 ננומטר יש חדירה חזקה יותר ברקמות ביולוגיות מפוזרות כגון עור אנושי. נוריות UVA ניתן להשתמש בתחומים כגון רפואת שיניים וקוסמטיקה, כגון אולפני שיזוף ואולפני ציפורניים. בתעשייה, נוריות UVA משמשות לריפוי שרפים, דבקים וצבעים.
קרני LED UVB יש אורכי גל של 280 עד 315nm ויש להם חדירה חלשה יחסית של רקמה ביולוגית מפוזרת, אבל הם מפוזרים יותר. קרני UVB מקדמות היווצרות של ויטמין D בגוף, ולכן נוריות UVB משמשות בעיקר בפוטותרפיה ובטיפולים דרמטולוגיים.
אין הגנה מפני קרני UVC
אור בעל אנרגיה גבוהה מנורות UVC מפוזר יותר ויותר ברקמה ביולוגית. קרניים אלה, אשר יש אורכי גל של 100 עד 280 ננומטר, לא לחדור רקמות עמוק במיוחד, אבל יכול לשרוף עור לא מוגן. מכיוון ששכבת האוזון באטמוספרה של כדור הארץ סופגת את קרינת ה-UVC הטבעית של אור השמש, שום דבר בכדור הארץ לא בנה מנגנון הגנה מפני קרני UVC, וגם לא וירוסים וחיידקים. פגיעות זו הופכת הקרנת אור UVC מלאכותית לשיטה יעילה במיוחד של עיקור וחיטוי.
איור 1: קריפטוספורידיום וחיידקים ווירוסים אחרים רגישים ביותר לקרני LED UVC, כך שאורכי הגל של נוריות UVC הם היעילים ביותר. מקור: סטנלי
נורות UVC בפועל
כל מיקרואורגניזם מגיב באופן שונה לקרינת UVC, ולכן יש להתאים את עוצמת הקרינה לשיעור ההכחדה הרצוי, שהוא מספר המיקרואורגניזמים שנהרגו. עוצמת קרינת UV היא ביחס הפוך לריבוע המרחק, מה שאומר שקרינת UV מאבדת את יעילותה במהירות ככל שהמרחק ממקור הקרינה גדל, ולכן אובייקטים שצריכים להיות מעוקרים צריכים להיות קרובים ככל האפשר לפולט.
וירוסים, כולל נגיף הקורונה החדש, נישאים לעתים קרובות באוויר, ולכן נוריות UVC מומלצות לשימוש במערכות מיזוג אוויר. בנוסף לקצב ההכחדה הרצוי, יש לקחת בחשבון גם את זרימת האוויר ואת גיאומטריית זרימת האוויר.
אור אולטרה סגול עם אורך גל של 254nm הוכח כיעיל במיוחד בהריגת מיקרואורגניזמים, אם כי זה יכול להזיק לעור ולעיניים כאשר מוחל ישירות. מצד שני, אור "אולטרה סגול" (207 עד 222 ננומטר) יכול גם להשבית באופן כללי את רוב הפתוגנים המוטסים מבלי לפגוע ברקמה אנושית חשופה.
חיטוי משטחים
וירוסים וחיידקים אחרים יכולים להתפשט גם דרך משטחים, כולל שפעת, norovirus, rotavirus, סטרפטוקוקוס, סלמונלה. אם יש לחטא משטחים גדולים יותר, נורית ה-PU35CL1.0 UVC בהספק נמוך של Lextar תהיה מוצר מתאים עם תפוקה של 2-4mW ו-20mA; זה יכול לשמש גם כדי לפסטור משקאות, לאריזת מזון אנטיבקטריאלי, וחיטוי מברשות שיניים.
עבור התקנות בקנה מידה קטן יותר, Bolb מציג את S3535-DR100-W272-P40 נוריות UVC קומפקטיות בגודל 3.5 x 3.5 x 0.9mm3. עם צריכת חשמל DC של 40mW וזרם של רק 100mA, זה בולט עם צריכת החשמל הנמוכה ביותר ותפוקת החום הנמוכה ביותר בעולם.
במגזר הספק גבוה, Bolb הציג את S6060-DR250-W272-P100 UVC LED, הרכיב החזק ביותר עם צריכת חשמל DC של 100mW ב 250mA.
נוריות UVC של Bolb מתאימות במיוחד לטיפול במי שתייה וחיטוי מים בבריכות שחייה או קרוואנים, כמו גם יישומים הכוללים דרישות מחמירות יותר של עוצמת קרינה (W/m2), כגון מערכות סינון תעשייתיות, מטהרי אוויר, תיבות חיטוי רפואיות ושואב אבק.
איור 2: תפוקה גבוהה - נוריות UVC בהספק גבוה של Bolb מכילות צריכת חשמל של 100mW ב-250mA (עם ובלי הרכבה)
קריטריוני בחירה עבור נוריות UV
קריטריון בחירה מרכזי עבור נוריות UV הוא זווית הקרן, אשר נדרש ביישומים מסוימים. נוריות UVC של Bolb בעלות זווית קרן של 150° וניתן למקד אותן עוד יותר באמצעות העדשות של לדיל כנדרש. מכיוון שזה מפחית את פני השטח להיות מוקרן, זה גם מגדיל את האנרגיה הקורנת למ"ר, כלומר פחות זמן חשיפה נדרש בעת החלת אותה תפוקת אנרגיה. עדשות UV שונות עם זכוכית תואמת מאפשרות התאמה קלה של פלט ההקרנה למטרות שונות. עבור עדשות UV, לדיל משתמש בציון מיוחד של סיליקון התואם במיוחד לאורכי גל UVC, כמו גם מראות אלומיניום עם רפלקטיביות גבוהה עבור כל אורכי הגל UV, במיוחד עבור יישומי חיטוי.
קריטריוני בחירה אחרים עבור נורות UV כוללים תקני UV לאומיים, רפלקטיביות של חומרים שונים (איור 3), ניהול תרמי, מנהלי התקנים, צריכת חשמל, והחוק ההפוך הריבועי, הקובעים כיצד עוצמת הקרן פוחתת ככל שהיא מתרחקת מהמקור.
איור 3: לחומרים שונים יש רמות שונות של השתקפות UV שיש לקחת בחשבון במהלך שלב התכנון.
פולטי פני השטח של בלייזר של בולב עומדים ברבים מהקריטריונים הללו. מודול UVC זה כולל 25 נוריות LED (5×5) ורפלקטור של 55° כדי להשיג תפוקה יעילה של 2W בעוד צריכת החשמל היא רק 1.25A.
מפתחת כעת מוצרי LED מרובי UV. הם משתמשים בשבבי אורך גל כפול המספקים אורכי גל UV מרובים, כגון UVA ו- UVC, מה שהופך אותם לנשק רב-תכליתי נגד וירוסים, חיידקים ופתוגנים אחרים.
