اصول روشنایی و ضد عفونی با لامپ UV-C چگونه است؟

ن

ور فرابنفش (UV) نوعی پرتوهای الکترومغناطیسی طبیعی است که در نور خورشید قرار دارد و در واقع تقریباً 10٪ از کل نور تولید شده توسط خورشید را تشکیل می دهد. نور UV انرژی الکترومغناطیسی با طول موج کوتاهتر از نور مرئی اما طولانی تر از اشعه ایکس است (تصویر زیر را ببینید).

طول موج این نور از 10 نانومتر تا 400 نانومتر است و به سه زیر باند طبقه بندی می شود. UV-A (نزدیک)، UV-B (وسط) و UV-C (دور).

نور فرابنفش با طول موج کمتر از 290 نانومتر دارای خواص "میکروب کش" در نظر گرفته می شود (در زیر در این مورد بیشتر توضیح می دهیم). جو زمین تشعشعات فرامغناطیسی با طول موج های کمتر از 290 نانومتر را جذب می کند، به این معنی که بیشتر UV-C و UV-B تولید شده توسط خورشید توسط ازن سیاره ما مسدود می شود. نور UV چه زمانی اختراع شد؟

خواص ضد عفونی نور ماوراء بنفش بیش از 140 سال است که از زمانی که داونز و بلانت اثرات ضد باکتریایی طول موج های کوتاه تر نور خورشید را کشف کردند، شناخته شده است. مدت کوتاهی پس از آن، ثابت شد که بخش‌های UV طیف نور می‌توانند میکروارگانیسم‌ها را از بین ببرند.

پس از تایید توانایی اشعه ماوراء بنفش در کشتن پاتوژن ها، گام بعدی یافتن راهی برای تکرار طول موج های UV بود که منجر به ضدعفونی سطوح، هوا و آب می شد. اولین لامپ کوارتز UV در سال 1904 اختراع شد و منجر به تولید لامپ میکروب کش شد. لامپ‌های میکروب‌کش نوعی لامپ هستند که طول موج‌های نور فرابنفش (UV-C؛ 200 نانومتر تا 280 نانومتر) را تولید می‌کنند که دارای خواص ضدعفونی‌کنندگی هستند، مانند مواردی که در این مطالعه برای استفاده مجدد از ماسک‌های N95 در طول همه‌گیری ویروس کرونا استفاده شده است.

نور ضد عفونی UV چیست؟

همانطور که گفته شد، اشعه ماوراء بنفش با طول موج کمتر از 290 نانومتر دارای خواص "میکروب کش" است، به این معنی که می تواند میکروب ها را از بین ببرد. این نوع نور معمولاً برای از بین بردن میکروب ها روی سطوح، هوا و آب استفاده می شود.

نور ضد عفونی UV چگونه کار می کند؟

اشعه ماوراء بنفش با آسیب رساندن به DNA سلول ها را از بین می برد. قرار گرفتن در معرض تابش الکترومغناطیسی (نور) در طول موج های خاص UV، ماده ژنتیکی میکروارگانیسم ها را تغییر می دهد و توانایی آنها را برای تولید مثل از بین می برد. انرژی UV باعث تشکیل دیمرهای خاص تیمین یا سیستوزین در DNA و دایمرهای اوراسیل در RNA می شود که با ایجاد جهش و/یا مرگ سلولی و همچنین عدم تولید مثل باعث غیرفعال شدن میکروب ها می شود. (منبع)

بر اساس این مقاله از مرکز کنترل بیماری (CDC)، "UV می تواند همه باکتری ها، از جمله باکتری های مقاوم به دارو را از بین ببرد، زیرا نور UV در واقع به DNA و RNA میکروب ها حمله می کند. در حالی که مقدار UV مورد نیاز برای از بین بردن یک میکروب ممکن است متفاوت باشد زیرا بین اندازه مولکول‌های DNA و تأثیر اشعه ماوراء بنفش رابطه وجود دارد، هیچ گزارشی از میکروب‌ها وجود ندارد که توانایی ایجاد مصونیت در برابر روش‌های مبتنی بر نور را نشان دهد. ”

تابش میکروب کش فرابنفش (UVGI) چیست؟

به طور خلاصه، UVGI یک روش ضد عفونی است که از نور فرابنفش با طول موج کوتاه (UV-C) برای غیرفعال کردن یا از بین بردن میکروارگانیسم ها و پاتوژن ها استفاده می کند. اساساً، ضدعفونی UVGI استفاده از نور UV با طول موج به اندازه کافی کوتاه برای ضد عفونی کردن سطوح، هوا و آب است.UVGI توسط ارتش ایالات متحده ، CDC و آژانس مدیریت فوریت های فدرال (FEMA ) برای جداسازی بیماری ها و سیستم های دفاع زیستی برای ساختمان ها توصیه یا استفاده شده است. اثربخشی اشعه ماوراء بنفش میکروب کش به مدت زمانی که یک میکروارگانیسم در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرد و همچنین شدت و طول موج اشعه UV بستگی دارد.

درک تفاوت بین عقیم سازی، ضدعفونی و ضد عفونی کردن بسیار مهم است، زیرا این اصطلاحات اغلب به اشتباه به جای یکدیگر استفاده می شوند، که می تواند باعث سردرگمی در مورد اثربخشی UVGI (و همچنین اجتناب از عواقب قانونی بالقوه) شود.

عقیم سازی

طبق CDC، عقیم‌سازی فرآیندی را توصیف می‌کند که تمام اشکال حیات میکروبی را از بین می‌برد یا از بین می‌برد و با روش‌های فیزیکی یا شیمیایی انجام می‌شود.

ضد عفونی

طبق CDC، گندزدایی فرآیندی را توصیف می‌کند که بسیاری یا همه میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا را روی اجسام بی‌جان از بین می‌برد.

آلودگی زدایی

ضد عفونی کردن به معنای ایمن کردن یک شی یا منطقه با حذف، خنثی کردن یا از بین بردن هر ماده مضر است.

اساساً آلودگی زدایی نتیجه پس از فرآیندهای استریلیزاسیون یا ضدعفونی است.

طبق CDC، ضدعفونی و استریل کردن برای اطمینان از اینکه ابزار پزشکی و جراحی پاتوژن های عفونی را به بیماران منتقل نمی کنند ضروری است. از آنجایی که استریل کردن تمام اقلام مراقبت از بیمار ضروری نیست، سیاست های مراقبت های بهداشتی باید اساساً بر اساس کاربرد مورد نظر اقلام مشخص شود، آیا تمیز کردن، ضد عفونی کردن، یا استریلیزاسیون نشان داده شده است.

آیا نور UV می تواند هوا، سطوح و آب را ضد عفونی کند؟

آره! بیایید هر کدام را به صورت جداگانه در زیر در نظر بگیریم.

هوا - نور UV می تواند هوا را به روش های مختلفی ضد عفونی کند. معمولاً لامپ‌های UV-C در وسایل سقفی یا سیستم‌های HVAC برای تمیز کردن مداوم هوای در گردش استفاده می‌شوند. خود لامپ دارای محافظی است به طوری که تابش فقط به سمت بالا هدایت می شود تا به مردم آسیب نرساند (در اینجا بیشتر در مورد ایمنی و نور UV). همچنین، آنها به اندازه کافی از زمین دور هستند که مردم از پرتوهای دور آسیب نبینند و نتوان آنها را لمس کرد.

سطوح- مانند استفاده از نور ماوراء بنفش برای از بین بردن پاتوژن ها بر روی مواد، اشیاء و سطوح، و همچنین PPE و سایر تجهیزات مراقبت های بهداشتی است. در حالی که واحدهای روشنایی ضد عفونی UV در حال کار هستند، هیچ کس در اتاق نیست. مانند این مطالعه دانشگاه دوک، که ثابت می‌کند نور فرابنفش می‌تواند پاتوژن‌ها را حتی در گوشه‌ها و کشوهای اتاق بیمارستان از بین ببرد.

آب - نور فرابنفش یک روش رایج برای از بین بردن عوامل بیماری زا در آب، به ویژه در شهرداری ها است. شهرداری ها از این فناوری در تصفیه خانه های آب و فاضلاب خود استفاده می کنند. مردم حتی از نور لامپ UV ضد عفونی در لوله کشی خانه های خود استفاده می کنند. ساده است - یک واحد روشنایی UV برای ضدعفونی کردن در آب قرار داده می شود.

چه نوع لامپ هایی نور ضد عفونی UV-C را ارائه می دهند؟

دو نوع اساسی از لامپ های تجاری قابل دوام وجود دارد که UV-C لازم برای میکروب کش بودن را فراهم می کنند. ما از نظر تجاری قابل دوام را به عنوان سیستم‌ها یا لامپ‌هایی تعریف می‌کنیم که شدت و دوز نور UV-C لازم را ارائه می‌کنند که در واقع قادر به ضد عفونی کردن مناطق و سطوح بزرگ‌تر هستند. منابع نوری دیگری از UV-C مانند LED وجود دارد که نور ماوراء بنفش را در طول موج‌های لازم میکروب‌کشی از 100 نانومتر تا 280 نانومتر ارائه می‌کنند، اما در حال حاضر قادر به ارائه شدت نور مورد نیاز برای ضدعفونی سطوح نیستند.اکثر این لامپ ها به عنوان اجزاء در یک سیستم ضد عفونی کامل یا به عنوان لامپ های خطی / فشرده فروخته می شوند. انواع عبارتند از:

لامپ های جیوه ای با فشار پایین

این لامپ ها از نظر شکل و فرم بسیار شبیه لامپ های فلورسنت معمولی هستند، با این حال، لامپ های UV-C فاقد فسفر فلورسنت هستند و اغلب از کوارتز ذوب شده ساخته می شوند، برخلاف شیشه بوروسیلیکات. این اجازه می دهد تا نور تولید شده توسط قوس جیوه درون لامپ بدون تغییر از شیشه خارج شود و نوری در طول موج فرابنفش میکروب کش تولید کند.

زنون پالسی

لامپ های قوس زنون نوعی لامپ تخلیه گاز هستند که با عبور برق از گاز زنون یونیزه شده نور تولید می کنند.

اغلب از فلاش هایی با طول چند میلی ثانیه نور فرابنفش میکروب کش هر شش ثانیه یا بیشتر استفاده کنید.

سیستم‌های نور UV پالسی مانند زنون پالسی می‌توانند اثرات میکروب‌کشی نور UV-C را با متلاشی شدن حرارتی دیواره‌های سلولی از شدت و سرعت انتقال فوتونیک ترکیب کنند.

تفاوت بین لامپ های جیوه ای با فشار پایین و زنون پالسی چیست؟

جیوه کم فشار در مقابل زنون پالسی

اگرچه لامپ‌های جیوه فشار پایین (LPM) نور میکروب‌کش UV-C را ارائه می‌کنند، مگر اینکه لامپ‌هایی با وات بالاتر (100 وات یا بیشتر) باشند، برای ضدعفونی مؤثر سطوح از فواصل بیشتر مشکل خواهند داشت.

آنها همچنین به سرعت کارایی خود را از دست می دهند (لومن بر وات) و در صورت استفاده مکرر هر شش ماه یکبار باید تعویض شوند.

لامپ‌های L PM UV-C را در طول موج 253.7 نانومتر تولید می‌کنند، که اگرچه محدوده طول موج موثری برای اهداف میکروب‌کشی است، اما برخی از اثرات نامطلوب در رابطه با مدت زمان لازم برای ضدعفونی در طیف وسیع‌تری از باکتری‌ها و ویروس‌ها وجود دارد.

لامپ‌های LPM همچنین دوز ثابتی از نور UV-C را ارائه می‌کنند، به این معنی که در طول یک چرخه ضدعفونی با قدرت کامل روشن هستند. این می تواند منجر به سطوح بالاتر آسیب به پلاستیک و سایر مواد نسبت به سایر منابع نور ضد عفونی کننده UV شود.

لامپ‌های زنون پالسی نور را با ضریب شکل بسیار کوچک‌تری تولید می‌کنند و در نتیجه قادرند نور UV را با دقت بیشتری بدون از دست دادن شدت هدایت کنند. این بدان معنی است که آنها می توانند دورتر از اشیا و مواد قرار گیرند و مناطق بزرگ تری را بدون از دست دادن کارایی پوشش دهند.

لامپ های زنون پالسی نیز کارایی خود را تقریباً به همین سرعت از دست نمی دهند، بسته به سازنده لامپ، اغلب تا 2.5 میلیون پالس دوام می آورند.

علاوه بر این، لامپ‌های زنون پالسی طیف طول موج وسیع‌تری از نور ماوراء بنفش میکروب‌کش تولید می‌کنند (200 نانومتر تا 315 نانومتر). این طیف از نور UV دارای خواص میکروب کشی اضافی است. به عنوان مثال، نور UV-C در 222 نانومتر نشان داده است که باکتری های تشکیل دهنده هاگ را سریعتر از طول موج 253.7 نانومتری تولید شده توسط لامپ های جیوه ای با فشار کمتر کاهش می دهد.

با توجه به آسیب احتمالی به سطوح یا مواد، از آنجایی که زنون پالسی از نور UV-C ثابت برای ضدعفونی استفاده نمی کند، نشان داده شده است که زنون پالسی طی یک مطالعه 12 ساله منجر به تخریب مواد در محیط های بیمارستانی نمی شود.

یک راه خوب برای مقایسه دو منبع نور UV-C ...

تصور کنید که لامپ های جیوه ای کم فشار مانند شلنگ باغ هستند، در حالی که زنون پالسی مانند یک واشر برقی است. واشر برقی آب کمتری مصرف می کند، اما آب را با PSI بسیار بالاتر خارج می کند. لامپ هایی که از پالس در مقایسه با جریان ثابت استفاده می کنند، نور شدیدتری تولید می کنند. خازن های موجود در لامپ های زنون پالسی بارهای الکتریکی خود را ذخیره می کنند و سپس نور UV-C را در پالس های میلی ثانیه ای آزاد می کنند. نور زنون پالسی فوتون‌های قوی‌تری نسبت به لامپ‌های LPM آزاد می‌کند و باعث می‌شود پاتوژن‌ها قادر به تولید مثل یا ترمیم خود نباشند و در نتیجه نتایج ضدعفونی سریع‌تری به همراه دارد.

منبع