紫外線照射殺菌課件

1、紫外線照射殺菌（UVGI）的介紹空氣消毒的組成部分提示: 一些物理學(xué)概念可見(jiàn)光(對(duì)于人類): 從紫色至紅色, 也就是波長(zhǎng)約380 至 780 nm (納米)紫外光 380 nm (頻率為790 THz)可見(jiàn)光 780 nm 紅外線 (頻率為380 THz)紫外線能（電磁輻射）不是“光”: 紫外線“燈”不存在!紫外線的頻帶是可見(jiàn)光光普中X光區(qū)域到藍(lán)光區(qū)域，波長(zhǎng)從100到400nmTHz = 太（拉）赫, 即1012 赫茲紫外線頻帶紫外線（UV）輻射（紫外線能）被分成3個(gè)頻帶:UV-A: 400-315 nm （長(zhǎng)波長(zhǎng)）有穿透力, 棕褐色, 用于工業(yè)存在于自然光和人工光源中UV-B: 315-28

2、0 nm（中波長(zhǎng)）穿透力較弱，但生物學(xué)活性較強(qiáng)存在于自然光和人工光源中與UV-A結(jié)合可以導(dǎo)致皮膚癌和白內(nèi)障UV-C: 280-100 nm（短波長(zhǎng)）對(duì)皮膚和眼睛有極小的穿透力只存在于人工光源中但是UV-C的生物學(xué)活性但是對(duì)微生物具有高度的生物學(xué)活性用于殺菌時(shí)，僅使用253.7 nm的UV輻射，因用低壓汞蒸氣發(fā)射燈（25-35% 的輸入電能轉(zhuǎn)變?yōu)閁V-C能，而 253.7 nm的波長(zhǎng)最強(qiáng)）容易產(chǎn)生該光波UVGI應(yīng)用的簡(jiǎn)短歷史UV : 德國(guó)物理學(xué)家Johann Wilhelm Ritter在1801年發(fā)現(xiàn)了UV1903年，由于在光療法方面的貢獻(xiàn)，Niels Finsen獲得了諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)（188

3、0年使用UV-B治療皮膚?。┰?910年法國(guó)（馬賽）大規(guī)模地用于水凈化在1936年用于減少術(shù)后感染在1937年用于學(xué)校的通風(fēng)系統(tǒng)中，以降低麻疹的發(fā)病率（在1935年Wells證明麻疹是空氣傳播疾病之后）在20世紀(jì)50年代末期和60年代初期，Riley實(shí)驗(yàn)證明了 空氣管道中高強(qiáng)度的UVGI可以殺滅結(jié)核分支桿菌或降低其毒力。UVGI的應(yīng)用房間上方UVGI裝置是一種有效的環(huán)境控制措施，可以殺滅由人類產(chǎn)生的或者傳染源不明確的空氣傳播的病原體，例如結(jié)核分支桿菌。設(shè)計(jì)良好、安裝正確并維護(hù)適當(dāng)?shù)姆块g上方UVGI系統(tǒng)可以加強(qiáng)對(duì)醫(yī)務(wù)人員的保護(hù)，同時(shí)也保證了房間下方空間的安全性。影響房間上方UVGI系統(tǒng)效力的因素

4、UVGI輻照微生物對(duì)UVGI輻照的敏感度（微生物對(duì)紫外線的存活度與它的敏感度有直接的關(guān)系，每一個(gè)物種各不相同）微生物接受UVGI的輻照量（或者微生物的數(shù)量）備注UVGI通過(guò)影響核酸（DNA）的分子結(jié)構(gòu)直接或間接地破壞活性細(xì)胞光生物反應(yīng)發(fā)生時(shí)，UVGI的光子（254nm）碰撞一個(gè)細(xì)胞，并對(duì)細(xì)胞或基因產(chǎn)生破壞，這樣導(dǎo)致細(xì)胞死亡或無(wú)法成功復(fù)制。影響房間上方UVGI系統(tǒng)效力的因素通風(fēng)較高的ACH可以清除大量的微生物但是會(huì)縮短微生物在輻照區(qū)域的停留時(shí)間機(jī)械通風(fēng)達(dá)到6ACH時(shí)，UVGI系統(tǒng)殺滅微生物的比例可以增加。影響房間上方UVGI系統(tǒng)效力的因素垂直的空氣混合可以使空氣流向房間上方輻照區(qū)域，它的影響因素

5、如下（假設(shè)空氣是均勻地混合）輸入空氣和房間空氣的溫度差供氣擴(kuò)散器和排氣網(wǎng)的位置機(jī)械通風(fēng)率環(huán)境的變化（冬天的暖氣、夏天的空調(diào)）排氣扇的使用影響房間上方UVGI系統(tǒng)效力的因素濕度（相對(duì)濕度），相對(duì)濕度 60%相對(duì)濕度增加，UVGI的功效降低如果相對(duì)濕度較高，需要更高的UV輻照強(qiáng)度以達(dá)到同等功效相對(duì)濕度 80%，修復(fù)機(jī)制（例如光復(fù)活作用 - 微生物對(duì)UVGI破壞其DNA的修復(fù)能力）溫度 (理想范圍20 - 24C)UVGI的主要概念容易產(chǎn)生254 nm的UV通過(guò)低壓汞蒸氣發(fā)射燈對(duì)皮膚/眼睛的穿透力較弱因其很活躍 被外層吸收 保護(hù)了核酸容易殺滅微生物微生物體積微小，它的核酸暴露在外UVGI的效力波長(zhǎng)（

6、納米）殺菌性光性角膜炎皮膚癌皮膚紅斑相對(duì)效力所有空氣消毒策略的局限性通風(fēng) 每小時(shí)換氣次數(shù)（ACH）HEPA過(guò)濾 受空氣流通量的限制UV空氣消毒管道內(nèi) 受空氣流通量的限制房間上方 一次消毒的體積較大飛沫核數(shù)UVGI : 感染控制措施的一種補(bǔ)充需要有效的空氣混合：理想的空氣流動(dòng)是飛沫核所在的房間下方和房間上方輻照區(qū)域之間的對(duì)流不會(huì)提供新鮮的空氣或者改變氣流方向當(dāng)濕度 60% 時(shí)，效率大幅下降采取必要的措施防止對(duì)皮膚和眼睛的短期影響但是UVGI : 感染控制措施的一種補(bǔ)充但是能夠達(dá)到10-20 ACH等同的功效eACH 環(huán)境控制措施（如房間上方UVGI）殺滅或者滅活空氣傳播微生物的效力與用ACH衡量

7、的通風(fēng)清除房間內(nèi)空氣傳播微生物的效力相當(dāng)（相等）。典型殺菌燈由磁或電鎮(zhèn)流器調(diào)節(jié)輸入電流使用特殊的紫外線透射玻璃作為燈殼，以最大限度地 增加UV-C的輻照量大約95%的輻照為254nm的UV當(dāng)更換紫外線消毒燈時(shí)，會(huì)含有少量的汞（ 187 W/cm2 現(xiàn)有的UVGI固定裝置通風(fēng)管道中的UV(或房間用便攜式空氣消毒裝置)現(xiàn)有房間上方UVGI的使用用于醫(yī)院的候診室、門診、急診室、隔離室和處置室用于庇護(hù)所、監(jiān)獄、流浪者避難所 (即聚集場(chǎng)所)不能代替負(fù)壓隔離室或至少有6 ACH的通風(fēng)環(huán)境老式UVGI固定裝置房間上方UVGI空氣消毒 以整個(gè)房間作為管道 污染的熱空氣上升消毒過(guò)的空氣置換2.1 m (7ft)

8、漿扇確保良好的空氣混合/空氣循環(huán)不能太快，這樣空氣中的微粒才有足夠的時(shí)間被輻照UVGI & 通風(fēng)室外空氣凈化區(qū)域空調(diào)機(jī)排氣供應(yīng)回收UV源醫(yī)務(wù)人員患者和探視者阻止TB傳播的方案多數(shù)房間上方裝置的設(shè)計(jì)目的是阻止結(jié)核病的傳播，自污染最重的區(qū)域至污染最小的區(qū)域?qū)α? 同一房間或空間再循環(huán): 通風(fēng)環(huán)路中的任何地方臨近處: 被“咳嗽到”如果條件允許，應(yīng)考慮針對(duì)整個(gè)建筑物的措施UVGI的效力對(duì)于結(jié)核病， 10 W/cm2 （房間上方輻照區(qū)域最小的注量率）停留時(shí)間 120 秒 ，可以殺滅99%的微生物 常規(guī)裝置: 每18 m2 使用輸入功率為30 W的UV燈(這是實(shí)際狀況下的需求)計(jì)算 30%轉(zhuǎn)變?yōu)閁V-C的

9、能量: 9 W每 m2: 0.5 W/m2每 cm2: 50 W/cm2 UVGI的效力影響UVGI效力的因素：數(shù)量、型號(hào)、功率、裝置的位置 + 保持其清潔壽命: 燈的壽命 = 使用小時(shí)1 年 (連續(xù)使用) = 8,736小時(shí)（24x7x52）+安全因素例如飛利浦9,000小時(shí)（使用9,000小時(shí)后紫外線燈的輸出功率降低20%）溫度: 理想的標(biāo)稱溫度為21C (70 F)大多數(shù)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的溫度為20-24 C濕度: 不要大于60%空氣混合: 風(fēng)扇使空氣良好 的混合房間上方UVGI的效力: 24小時(shí)/7天模式房間上方的UVGI應(yīng)連續(xù)開(kāi)啟使用（維護(hù)時(shí)除外）, 白天與黑夜不間斷。因?yàn)榻?jīng)常開(kāi)關(guān)，尤其

10、間隔時(shí)間小于或者等于3小時(shí)，會(huì)大大地降低燈具的壽命如果使用UVGI測(cè)量表時(shí)，在1米距離所測(cè)量的輻照強(qiáng)度低于以下標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)該更換燈具美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)100 W/cm2中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)70 W/cm2由于日曬（結(jié)霜）、內(nèi)壁的金屬沉積、反復(fù)開(kāi)關(guān)燈具，這些會(huì)使燈具的壽命逐漸衰減UVGI的效力清洗時(shí)，使用70%的酒精（絕不能使用肥皂或洗滌溶劑） - 清潔前務(wù)必關(guān)閉燈具清洗燈具時(shí)，應(yīng)該戴干凈的棉手套避免手上的油的沉淀，以免降低發(fā)射功率定期（每月）用布蘸著酒精清潔燈具和裝置表面（反光罩），在用柔軟的棉布擦干如果比較臟，一個(gè)月清潔兩次或更多次（如果灰塵較多，使用酒精清洗之前先用紙巾擦拭）如果燈具較臟： 功率會(huì)降低5%到10%

11、任何測(cè)量之前，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行清潔潮濕可以保護(hù)微生物UV劑量單位W.s/cm2% 微生物存活率相對(duì)濕度潮濕可以保護(hù)微生物相對(duì)濕度%殺菌效力房間上方UVGI的安全性254 nm UV-C的TLV(閾限值)在6 mJ/cm2 下暴露 8 小時(shí)（美國(guó)職業(yè)暴露限值，不應(yīng)該超過(guò)的劑量）連續(xù)注視8小時(shí)(不眨眼)，輻照強(qiáng)度 0.2 W/cm2 時(shí)會(huì)導(dǎo)致眼睛刺痛和/或皮膚刺痛讓我們做一比較: 在 240 W/cm2 的輻照強(qiáng)度下，你在戶外進(jìn)行2個(gè)小時(shí)的日光?。。囊粋€(gè)是最危險(xiǎn)的？）對(duì)微生物的劑量 通量 (J/m2)對(duì)人類的劑量 輻照強(qiáng)度(W/m2) x 暴露時(shí)間劑量 注量 注量率劑量 = 單位體積、器官和人吸收的

12、輻射能量微生物接受UVGI的劑量通常相當(dāng)于注量，常用單位：J/cm2注量和UV劑量稍有不用。UV劑量指所吸收的UV能量總和，而注量?jī)H僅指輻射（通過(guò)平面面積的輻射能量）注量率 = 影響房間上方輻照區(qū)域的顆粒的平均UV注量率（常用單位：W/cm2）劑量與輻照強(qiáng)調(diào)的關(guān)系輻照強(qiáng)度 = 劑量/暴露時(shí)間劑量常用單位：mJ/cm2暴露時(shí)間（也稱為允許的暴露時(shí)間）常用單位：小時(shí)輻照強(qiáng)度常用單位：W/cm2單位應(yīng)該一致舉例：閾限值 TLV（劑量） = 6 mJ/cm2 = 6,000 J/cm2暴露時(shí)間 = 8 小時(shí) = 8 x 3,600 秒輻照強(qiáng)度= 劑量(D)/暴露時(shí)間(T) = 6,000 J/cm2

13、/ 8 x 3,600 sec = + 0,2 W/cm2暴露時(shí)間的最大值是多少？閾限值TLV（劑量）= 6 mJ/cm2 = 6,000 J/cm2閾限值 TLV= 不要超過(guò)閾限值（最大的推薦暴露限值）- 也稱為推薦暴露限值（REL）暴露時(shí)間 = 劑量/輻照強(qiáng)度舉例 測(cè)量的輻照強(qiáng)度（254nm） = 1.2 W/cm2我停留的最長(zhǎng)時(shí)間是多少，不會(huì)影響健康？ 暴露時(shí)間T = 6,000 J/cm2 / 1.2 W/cm2 = 5,000 sec(for 1 J = 1 W x 1 sec) = + 1 小時(shí) 23 分以下案例的可能結(jié)果是什么？輻照強(qiáng)度 = 120 W/cm2 （離輻射源1米）暴

14、露時(shí)間 = 6,000 J/cm2 /120 W/cm2 = 50秒如果你在很近的距離直接注視UV裝置一定時(shí)間，將會(huì)發(fā)生什么情況？（暴露者在距離輻射源0.75 - 2米的范圍待5 - 6分鐘，直視UV裝置約60秒，根據(jù)試紙檢測(cè)結(jié)果1米的輻照強(qiáng)度 90 W/cm2，由此假設(shè)推算：90 W/cm2 x 60 sec = 5,400 J/cm2 = 5.4 mJ/cm2 低于閾限值TLV）信服 ?2 個(gè)輸入功率為45瓦的 UV 燈管 / 這不是房間上方的UVGI !房間上方UVGI的安全性閾限值TLV 6 mJ/cm2 8 小時(shí)（相當(dāng)于 0.2 W/ cm2 連續(xù)8小時(shí)的眼睛暴露水平）房間上方的UV

15、GI裝置要高于頭部，以便人們不能直接看到UV光源房間上方UVGI的安全性過(guò)度暴露的癥狀一般在暴露后6 12小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)，但不會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的生物學(xué)影響對(duì)皮膚: 類似曬傷的紅斑，但不是曬成棕褐色的對(duì)眼睛: 角膜炎（角膜發(fā)癥）和/或結(jié)膜炎（結(jié)膜發(fā)炎）癥狀會(huì)在幾天內(nèi)會(huì)減輕，但也可加重癥狀 : 眼鏡里有沙子的感覺(jué)、流淚、眼睛（嚴(yán)重）疼痛 類似電焊灼傷的感覺(jué)由于穿透力有限，不會(huì)引起白內(nèi)障或皮膚癌由于眼睛對(duì)UVGI是最敏感的器官，所以測(cè)量應(yīng)該在眼睛的水平面進(jìn)行。房間上方UVGI的安全性多數(shù)過(guò)度暴露的發(fā)生是人為錯(cuò)誤造成的（主要維護(hù)人員的原因）教育與在職培訓(xùn): 保護(hù)性的預(yù)防措施、標(biāo)識(shí)系統(tǒng)、安全操作指南等挑選墻面、天

16、花板表面以及涂料，以減少反射（如果需要，可以使用吸收UV的涂料二氧化鈦TiO2 ）需要提供所需儀器設(shè)備（UV-C測(cè)量表, 即輻射計(jì)），訓(xùn)練有素的技術(shù)人員定期進(jìn)行測(cè)量我們今后的方向UVGI需要:設(shè)計(jì)更好、更有效的裝置專業(yè)知識(shí)技能、UV技術(shù)更廣泛的普及和應(yīng)用用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）設(shè)計(jì)UVGI的安裝更深入地了解人類暴 露于254 nm后的影響拐角固定裝置 (用于9.4或5.5瓦)頂棚固定裝置: 360的照射區(qū)應(yīng)記住(帶回家)的UVGI信息老技術(shù)以新的成本效益應(yīng)用科學(xué)理論完善可以在各種建筑物（舊的或新的）中使用對(duì)居住者安全精心的設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)和操作臨床試驗(yàn)困難應(yīng)用不發(fā)達(dá)國(guó)家: TB、流感發(fā)達(dá)國(guó)家: 流感、生物恐怖主義、未來(lái)空氣傳播的威脅目前進(jìn)行的研究: 空氣取樣、個(gè)體UV監(jiān)測(cè)、使用正在開(kāi)發(fā)的CAD軟件改進(jìn)固定裝置的設(shè)計(jì)不要忘記: 生物安全柜