紫外线照射杀菌课件

1、紫外线照射杀菌（UVGI）的介绍空气消毒的组成部分提示: 一些物理学概念可见光(对于人类): 从紫色至红色, 也就是波长约380 至 780 nm (纳米)紫外光 380 nm (频率为790 THz)可见光 780 nm 红外线 (频率为380 THz)紫外线能（电磁辐射）不是“光”: 紫外线“灯”不存在!紫外线的频带是可见光光普中X光区域到蓝光区域，波长从100到400nmTHz = 太（拉）赫, 即1012 赫兹紫外线频带紫外线（UV）辐射（紫外线能）被分成3个频带:UV-A: 400-315 nm （长波长）有穿透力, 棕褐色, 用于工业存在于自然光和人工光源中UV-B: 315-28

2、0 nm（中波长）穿透力较弱，但生物学活性较强存在于自然光和人工光源中与UV-A结合可以导致皮肤癌和白内障UV-C: 280-100 nm（短波长）对皮肤和眼睛有极小的穿透力只存在于人工光源中但是UV-C的生物学活性但是对微生物具有高度的生物学活性用于杀菌时，仅使用253.7 nm的UV辐射，因用低压汞蒸气发射灯（25-35% 的输入电能转变为UV-C能，而 253.7 nm的波长最强）容易产生该光波UVGI应用的简短历史UV : 德国物理学家Johann Wilhelm Ritter在1801年发现了UV1903年，由于在光疗法方面的贡献，Niels Finsen获得了诺贝尔生理学奖（188

3、0年使用UV-B治疗皮肤病）在1910年法国（马赛）大规模地用于水净化在1936年用于减少术后感染在1937年用于学校的通风系统中，以降低麻疹的发病率（在1935年Wells证明麻疹是空气传播疾病之后）在20世纪50年代末期和60年代初期，Riley实验证明了 空气管道中高强度的UVGI可以杀灭结核分支杆菌或降低其毒力。UVGI的应用房间上方UVGI装置是一种有效的环境控制措施，可以杀灭由人类产生的或者传染源不明确的空气传播的病原体，例如结核分支杆菌。设计良好、安装正确并维护适当的房间上方UVGI系统可以加强对医务人员的保护，同时也保证了房间下方空间的安全性。影响房间上方UVGI系统效力的因素

4、UVGI辐照微生物对UVGI辐照的敏感度（微生物对紫外线的存活度与它的敏感度有直接的关系，每一个物种各不相同）微生物接受UVGI的辐照量（或者微生物的数量）备注UVGI通过影响核酸（DNA）的分子结构直接或间接地破坏活性细胞光生物反应发生时，UVGI的光子（254nm）碰撞一个细胞，并对细胞或基因产生破坏，这样导致细胞死亡或无法成功复制。影响房间上方UVGI系统效力的因素通风较高的ACH可以清除大量的微生物但是会缩短微生物在辐照区域的停留时间机械通风达到6ACH时，UVGI系统杀灭微生物的比例可以增加。影响房间上方UVGI系统效力的因素垂直的空气混合可以使空气流向房间上方辐照区域，它的影响因素

5、如下（假设空气是均匀地混合）输入空气和房间空气的温度差供气扩散器和排气网的位置机械通风率环境的变化（冬天的暖气、夏天的空调）排气扇的使用影响房间上方UVGI系统效力的因素湿度（相对湿度），相对湿度 60%相对湿度增加，UVGI的功效降低如果相对湿度较高，需要更高的UV辐照强度以达到同等功效相对湿度 80%，修复机制（例如光复活作用 - 微生物对UVGI破坏其DNA的修复能力）温度 (理想范围20 - 24C)UVGI的主要概念容易产生254 nm的UV通过低压汞蒸气发射灯对皮肤/眼睛的穿透力较弱因其很活跃 被外层吸收 保护了核酸容易杀灭微生物微生物体积微小，它的核酸暴露在外UVGI的效力波长（

6、纳米）杀菌性光性角膜炎皮肤癌皮肤红斑相对效力所有空气消毒策略的局限性通风 每小时换气次数（ACH）HEPA过滤 受空气流通量的限制UV空气消毒管道内 受空气流通量的限制房间上方 一次消毒的体积较大飞沫核数UVGI : 感染控制措施的一种补充需要有效的空气混合：理想的空气流动是飞沫核所在的房间下方和房间上方辐照区域之间的对流不会提供新鲜的空气或者改变气流方向当湿度 60% 时，效率大幅下降采取必要的措施防止对皮肤和眼睛的短期影响但是UVGI : 感染控制措施的一种补充但是能够达到10-20 ACH等同的功效eACH 环境控制措施（如房间上方UVGI）杀灭或者灭活空气传播微生物的效力与用ACH衡量

7、的通风清除房间内空气传播微生物的效力相当（相等）。典型杀菌灯由磁或电镇流器调节输入电流使用特殊的紫外线透射玻璃作为灯壳，以最大限度地 增加UV-C的辐照量大约95%的辐照为254nm的UV当更换紫外线消毒灯时，会含有少量的汞（ 187 W/cm2 现有的UVGI固定装置通风管道中的UV(或房间用便携式空气消毒装置)现有房间上方UVGI的使用用于医院的候诊室、门诊、急诊室、隔离室和处置室用于庇护所、监狱、流浪者避难所 (即聚集场所)不能代替负压隔离室或至少有6 ACH的通风环境老式UVGI固定装置房间上方UVGI空气消毒 以整个房间作为管道 污染的热空气上升消毒过的空气置换2.1 m (7ft)

8、浆扇确保良好的空气混合/空气循环不能太快，这样空气中的微粒才有足够的时间被辐照UVGI & 通风室外空气净化区域空调机排气供应回收UV源医务人员患者和探视者阻止TB传播的方案多数房间上方装置的设计目的是阻止结核病的传播，自污染最重的区域至污染最小的区域对流: 同一房间或空间再循环: 通风环路中的任何地方临近处: 被“咳嗽到”如果条件允许，应考虑针对整个建筑物的措施UVGI的效力对于结核病， 10 W/cm2 （房间上方辐照区域最小的注量率）停留时间 120 秒 ，可以杀灭99%的微生物 常规装置: 每18 m2 使用输入功率为30 W的UV灯(这是实际状况下的需求)计算 30%转变为UV-C的

9、能量: 9 W每 m2: 0.5 W/m2每 cm2: 50 W/cm2 UVGI的效力影响UVGI效力的因素：数量、型号、功率、装置的位置 + 保持其清洁寿命: 灯的寿命 = 使用小时1 年 (连续使用) = 8,736小时（24x7x52）+安全因素例如飞利浦9,000小时（使用9,000小时后紫外线灯的输出功率降低20%）温度: 理想的标称温度为21C (70 F)大多数医疗卫生机构的温度为20-24 C湿度: 不要大于60%空气混合: 风扇使空气良好 的混合房间上方UVGI的效力: 24小时/7天模式房间上方的UVGI应连续开启使用（维护时除外）, 白天与黑夜不间断。因为经常开关，尤其

10、间隔时间小于或者等于3小时，会大大地降低灯具的寿命如果使用UVGI测量表时，在1米距离所测量的辐照强度低于以下标准时，应该更换灯具美国标准100 W/cm2中国标准70 W/cm2由于日晒（结霜）、内壁的金属沉积、反复开关灯具，这些会使灯具的寿命逐渐衰减UVGI的效力清洗时，使用70%的酒精（绝不能使用肥皂或洗涤溶剂） - 清洁前务必关闭灯具清洗灯具时，应该戴干净的棉手套避免手上的油的沉淀，以免降低发射功率定期（每月）用布蘸着酒精清洁灯具和装置表面（反光罩），在用柔软的棉布擦干如果比较脏，一个月清洁两次或更多次（如果灰尘较多，使用酒精清洗之前先用纸巾擦拭）如果灯具较脏： 功率会降低5%到10%

11、任何测量之前，应该对其进行清洁潮湿可以保护微生物UV剂量单位W.s/cm2% 微生物存活率相对湿度潮湿可以保护微生物相对湿度%杀菌效力房间上方UVGI的安全性254 nm UV-C的TLV(阈限值)在6 mJ/cm2 下暴露 8 小时（美国职业暴露限值，不应该超过的剂量）连续注视8小时(不眨眼)，辐照强度 0.2 W/cm2 时会导致眼睛刺痛和/或皮肤刺痛让我们做一比较: 在 240 W/cm2 的辐照强度下，你在户外进行2个小时的日光浴！（哪一个是最危险的？）对微生物的剂量 通量 (J/m2)对人类的剂量 辐照强度(W/m2) x 暴露时间剂量 注量 注量率剂量 = 单位体积、器官和人吸收的

12、辐射能量微生物接受UVGI的剂量通常相当于注量，常用单位：J/cm2注量和UV剂量稍有不用。UV剂量指所吸收的UV能量总和，而注量仅仅指辐射（通过平面面积的辐射能量）注量率 = 影响房间上方辐照区域的颗粒的平均UV注量率（常用单位：W/cm2）剂量与辐照强调的关系辐照强度 = 剂量/暴露时间剂量常用单位：mJ/cm2暴露时间（也称为允许的暴露时间）常用单位：小时辐照强度常用单位：W/cm2单位应该一致举例：阈限值 TLV（剂量） = 6 mJ/cm2 = 6,000 J/cm2暴露时间 = 8 小时 = 8 x 3,600 秒辐照强度= 剂量(D)/暴露时间(T) = 6,000 J/cm2

13、/ 8 x 3,600 sec = + 0,2 W/cm2暴露时间的最大值是多少？阈限值TLV（剂量）= 6 mJ/cm2 = 6,000 J/cm2阈限值 TLV= 不要超过阈限值（最大的推荐暴露限值）- 也称为推荐暴露限值（REL）暴露时间 = 剂量/辐照强度举例 测量的辐照强度（254nm） = 1.2 W/cm2我停留的最长时间是多少，不会影响健康？ 暴露时间T = 6,000 J/cm2 / 1.2 W/cm2 = 5,000 sec(for 1 J = 1 W x 1 sec) = + 1 小时 23 分以下案例的可能结果是什么？辐照强度 = 120 W/cm2 （离辐射源1米）暴

14、露时间 = 6,000 J/cm2 /120 W/cm2 = 50秒如果你在很近的距离直接注视UV装置一定时间，将会发生什么情况？（暴露者在距离辐射源0.75 - 2米的范围待5 - 6分钟，直视UV装置约60秒，根据试纸检测结果1米的辐照强度 90 W/cm2，由此假设推算：90 W/cm2 x 60 sec = 5,400 J/cm2 = 5.4 mJ/cm2 低于阈限值TLV）信服 ?2 个输入功率为45瓦的 UV 灯管 / 这不是房间上方的UVGI !房间上方UVGI的安全性阈限值TLV 6 mJ/cm2 8 小时（相当于 0.2 W/ cm2 连续8小时的眼睛暴露水平）房间上方的UV

15、GI装置要高于头部，以便人们不能直接看到UV光源房间上方UVGI的安全性过度暴露的症状一般在暴露后6 12小时内出现，但不会产生持续的生物学影响对皮肤: 类似晒伤的红斑，但不是晒成棕褐色的对眼睛: 角膜炎（角膜发症）和/或结膜炎（结膜发炎）症状会在几天内会减轻，但也可加重症状 : 眼镜里有沙子的感觉、流泪、眼睛（严重）疼痛 类似电焊灼伤的感觉由于穿透力有限，不会引起白内障或皮肤癌由于眼睛对UVGI是最敏感的器官，所以测量应该在眼睛的水平面进行。房间上方UVGI的安全性多数过度暴露的发生是人为错误造成的（主要维护人员的原因）教育与在职培训: 保护性的预防措施、标识系统、安全操作指南等挑选墙面、天

16、花板表面以及涂料，以减少反射（如果需要，可以使用吸收UV的涂料二氧化钛TiO2 ）需要提供所需仪器设备（UV-C测量表, 即辐射计），训练有素的技术人员定期进行测量我们今后的方向UVGI需要:设计更好、更有效的装置专业知识技能、UV技术更广泛的普及和应用用计算机辅助设计（CAD）设计UVGI的安装更深入地了解人类暴 露于254 nm后的影响拐角固定装置 (用于9.4或5.5瓦)顶棚固定装置: 360的照射区应记住(带回家)的UVGI信息老技术以新的成本效益应用科学理论完善可以在各种建筑物（旧的或新的）中使用对居住者安全精心的设计、安装、维护和操作临床试验困难应用不发达国家: TB、流感发达国家: 流感、生物恐怖主义、未来空气传播的威胁目前进行的研究: 空气取样、个体UV监测、使用正在开发的CAD软件改进固定装置的设计不要忘记: 生物安全柜