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-新型紫外线脉冲光机器人的特殊生物效应

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-新型紫外线脉冲光机器人的特殊生物效应

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新型紫外线脉冲光机器人的特殊生物效应

 

 

2019年12月中上旬武汉发现首例新型冠状病毒肺炎患者以来,确诊规模不断增加,波及区域从武汉扩散到全国,也从国内向海外蔓延。世界卫生组织已经将新型冠状病毒疫情列为国际关注的突发公共卫生事件(PHEIC,Public Health Emergency of International Concern)。2019新型冠状病毒(2019-nCoV),因2019年武汉病毒性肺炎病例而被发现,2020年1月12日被世界卫生组织命名。新型冠状病毒感染的肺炎已纳入《中华人民共和国传染病防治法》规定的乙类传染病,并采取甲类传染病的预防、控制措施;现在疫情进入比较严峻复杂的时期,疫情防控正处于防控关键期,全国人民都在关注新型肺炎发展态势。

 

那么,紫外线消毒能消灭病毒吗?
2020年2月5日,国家卫生健康委员会医政医管局发布《关于印发新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)的通知》(国卫办医函〔2020〕103号)(简称方案),方案明确,新型冠状病毒对紫外线和热敏感56℃30分钟、乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒,氯已定不能灭活病毒。
那么,紫外线消毒是通过什么原理实现的呢?

基于此问题,蓝谱里克公司作为从事紫外线研发和生产20多年的专业机构,特别整理此资料, 《紫外杀菌灯在防护2019新型冠状病毒传播中的应用》,希望藉此为行业提学习借鉴的素材资料!

 

一、紫外灯和紫外辐射的概念

      紫外灯和日常照明用台灯、吸顶灯和路灯一样,属于电光源产品,主要功能是产生光辐射。紫外杀菌灯和日常照明用灯的不同之处在于,日常照明用灯的光辐射是可见光,光辐射波长通常在400nm-780nm,紫外杀菌灯的光辐射处于紫外波段。

      紫外(ultraviolet,简称UV)辐射是指波长在100nm-400nm的光辐射,其中波长范围在315-400nm的紫外辐射称为UVA、波长范围在280-315nm的紫外辐射称为UVB、波长范围在100-280nm的紫外辐射称为UVC[1]。不同波长的紫外辐射用途不同,UVC是用于杀菌消毒的紫外辐射波段通常所指紫外杀菌灯主要指光辐射中心波长为253.7nm的紫外灯[2],[3]。实际工业和医疗使用的紫外线光源包括以下几种型式:

1, 低压汞灯  电功率瓦级,杀菌效率不超过70%

2, 中压汞灯  电功率百瓦级 杀菌效率超过90%

3, 高压汞灯  电功率千瓦级 杀菌效率超过99%

4, 激光紫外线 电功率瓦级 点光源 无法用来杀菌

5, 脉冲紫外线 理论电功率兆瓦级  杀菌效率超过99.99%

6, LED紫外线  从瓦级到千瓦级,杀菌效率取决于集成度

紫外线杀菌   

1 – 紫外光在光辐射中的分布

 

1:波长为185nm的紫外辐射在杀菌消毒领域也有相关应用研究和案例。国家标准所指紫外杀菌灯的紫外辐射中心波长为253.7nm,实际杀菌效率最高,DNA吸收波峰为 367nm

2:如无特殊说明,下文中“紫外辐射”特指“UVC紫外辐射”。

 

二、紫外辐射的广谱杀菌消毒作用

       研究表明,紫外线主要是通过对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体)的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死,从而达到消毒的目的[4]。紫外辐射对细菌和病毒的杀灭作用在常见细菌和病毒上得到验证,细菌类例如结核(分枝)杆菌、霍乱弧菌、假单胞杆菌属、沙门氏菌属、肠道发烧菌属、鼠伤寒杆菌、志贺氏菌属、葡萄球菌属、链球菌属、大肠肝菌,病毒类例如流感病毒、脊髓灰质炎病毒、轮状病毒、烟草华叶病毒、乙肝病毒,霉菌孢子例如软孢子、青霉素菌属、产毒青霉、青霉其它菌类,水藻类例如草履虫属、绿藻、原生动物属类[5],因此,紫外辐射是一种广谱类杀菌消毒方式

不同于普通杀菌紫外线灯,脉冲紫外线光源,发出全波段光谱,以太阳光十万倍的光强,可以瞬间彻底杀灭细菌和病毒,而且由于脉冲光含有较强的红外线波段,强红外可以瞬间对细菌和病毒进行灼伤,使其失去抵抗力,造成细胞壁损伤,同时强紫外线光再对其DNA分子链切断,彻底杀灭细菌和病毒。

紫外线杀菌


    2 – 紫外辐射可杀灭的部分病毒图例

    

紫外线杀菌

三、2019新型冠状病毒的感染防护

      从传染病学角度,2019新型冠状病毒的传染主要通过呼吸道飞沫传播这种途径从病原体携带者传播到易感人群并感染[6]。从传播渠道角度,对2019新型冠状病毒的传染防护从以下三个方面考虑:

· 传染源角度:隔离。

· 传播途径角度:物理防护或杀灭。

· 易感人群角度:提高免疫力。

 

       佩戴口罩、用酒精/消毒液/紫外辐射对环境和物品进行杀菌消毒均是切断传播途径的措施,其中,口罩等方式属于隔断防护,酒精擦拭、喷洒消毒液和紫外杀菌灯杀菌消毒等方式属于杀灭病毒的方式。

      就杀灭病毒而言,紫外杀菌灯杀菌消毒和酒精擦拭、喷洒消毒液灯消毒方式相比:

· 相同点:都属于广谱类杀菌消毒方法。

· 不同点:使用方式和操作便利性存在差异。


紫外线杀菌

3 – 病毒传染途径示意

 

四、冠状病毒及紫外杀菌灯的有效性

       冠状病毒种类繁多,引起普通感冒的病毒、引起2003年的非典SARS病毒(SARS-CoV)、以及此次所发现2019新型冠状病毒(2019-nCoV)均属于冠状病毒,不同种类冠状病毒的致病力和临床表现也不尽相同[7]。此次所发现2019-nCoV是目前已知的可感染人的第7种冠状病毒[8]

       病毒对紫外线和热敏感[6]上文提到了紫外辐射基于核酸破坏作用对病毒的广谱杀灭作用, 2003年非典期间也有研究表明证实了紫外辐射对体外SARS冠状病毒的杀灭作用[9]因此,2019新型冠状病毒作为一种(冠状)病毒,理论上可被紫外辐射杀灭。

       可杀灭病毒的紫外辐射剂量与以下因素有关:

· 紫外辐射总量,有赖于辐射时间和辐射强度;

· 病毒所处于的体外环境条件,包括环境温度和湿度;

· 病毒与体外的附着体及紫外辐射穿透性。

脉冲紫外线光是目前已知扩散光光源中具有最强光输出的方式,冠状病毒同其他病毒一样在强紫外线和强红外线的作用下,同样可以瞬间致死。

五、紫外辐射的使用注意事项和建议

       紫外辐射在杀灭细菌和病毒的同时,其辐射对人体皮肤和眼睛等也有所伤害,因此,在安装使用紫外辐射,确保其辐射剂量可达到杀菌消毒作用的同时,应确保:在无人条件下使用(避免照射到人体)

       

 基于紫外辐射的杀菌消毒作用及人体影响,对其安装使用提出如下建议:

· 可考虑使用紫外杀菌灯对可能携带病原体的物品做灭菌消毒;

· 可考虑在无人条件下使用紫外杀菌灯对环境消毒,杀灭可能附着于空气悬浊物和物体表面的病原体;

· 咨询专业人员提供安装建议,以保证紫外消毒灯的空间布置情况可达到杀菌消毒的剂量。

 

六、小结

       以中心波长253.7nm为代表的传统紫外光源辐射对细菌和病毒具有广谱杀灭作用,其有效性在SARS病毒上得到了试验验证,理论上,基于紫外辐射的核酸破坏作用,一定剂量的紫外辐射可杀灭2019新型冠状病毒,在无人条件下使用紫外杀菌灯,其杀菌消毒作用可通过破坏传播途径的方式达到传染防护目的。蓝谱里克脉冲紫外线光源不同于传统的中低压汞灯光源,其可以瞬间达到兆瓦级的光输出,彻底杀灭病毒和细菌。

      由于紫外辐射对人体的伤害性,从2019新型冠状病毒传染防护实践有效性角度,还应考虑其他现实情况,例如病原体在环境中因隐匿遮挡而不能被紫外辐射杀灭的情况;多人进入已完成杀菌消毒的环境,个别人体携带病原体并进而传播给其他人员、持续污染环境的情况等。对于广大日常人群,还需综合考虑紫外辐射杀菌消毒与酒精、消毒液等其他消毒方式的操作现实性对比等。

 

[1] IEC 60050-845 InternationalElectrotechnical Vocabulary (IEV) - Part 845: Lighting.

[2] GB/T19258-2012 紫外线杀菌灯.

[3] GB 28235-2011 紫外线空气消毒器安全与卫生标准.

[4] 杨华明,易滨.现代医院消毒学[M]. 北京:人民军医出版社,2002:55-60.

[5] 张福云,况凡.紫外线灯杀菌效果影响因素实验观察[J]. 中国消毒学杂志,2005,22(3):318-319.

[6] 新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版).

[7] 新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版)解读.