สถาบันต่างๆเช่นโรงพยาบาลและระบบขนส่งใช้การฆ่าเชื้อโรคด้วยรังสียูวีมานานหลายปีแล้ว Sergei Bobylev \ TASS ผ่าน Getty Images

แสงอัลตราไวโอเลตมีก ประวัติศาสตร์อันยาวนานในฐานะยาฆ่าเชื้อ และไวรัสซาร์ส - โควี -2 ซึ่งเป็นสาเหตุของโควิด -19 คือ ไม่เป็นอันตรายจากแสง UV. คำถามคือวิธีที่ดีที่สุดในการควบคุมแสงยูวีเพื่อต่อสู้กับการแพร่กระจายของไวรัสและปกป้องสุขภาพของมนุษย์ในขณะที่ผู้คนทำงานศึกษาและซื้อของในบ้าน

ไวรัส แพร่กระจายได้หลายวิธี. เส้นทางหลักของการแพร่เชื้อคือการติดต่อระหว่างบุคคล ผ่านละอองลอยและละออง ปล่อยออกมาเมื่อผู้ติดเชื้อหายใจพูดร้องเพลงหรือไอ ไวรัสยังสามารถแพร่เชื้อได้เมื่อผู้คนสัมผัสใบหน้าของพวกเขาไม่นานหลังจากสัมผัสพื้นผิวที่ปนเปื้อนจากผู้ติดเชื้อ นี่เป็นข้อกังวลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตั้งค่าการดูแลสุขภาพพื้นที่ค้าปลีกที่ผู้คนสัมผัสเคาน์เตอร์และสินค้าบ่อยๆและในรถประจำทางรถไฟและเครื่องบิน

ในฐานะที่เป็น วิศวกรสิ่งแวดล้อม ผู้ศึกษาเกี่ยวกับแสง UV ฉันสังเกตเห็นว่า UV สามารถใช้เพื่อลดความเสี่ยงในการแพร่กระจายผ่านทั้งสองเส้นทาง แสง UV สามารถเป็นส่วนประกอบของเครื่องจักรเคลื่อนที่ได้ไม่ว่าจะเป็นหุ่นยนต์หรือที่ควบคุมโดยมนุษย์ที่ฆ่าเชื้อบนพื้นผิว นอกจากนี้ยังสามารถรวมเข้ากับระบบทำความร้อนระบายอากาศและระบบปรับอากาศหรือวางตำแหน่งอื่น ๆ ภายในช่องลมเพื่อฆ่าเชื้อในอากาศภายในอาคาร อย่างไรก็ตามพอร์ทัล UV ที่มีไว้เพื่อฆ่าเชื้อผู้คนเมื่อเข้าสู่พื้นที่ภายในอาคารมักไม่ได้ผลและอาจเป็นอันตรายได้

แสงอัลตราไวโอเลตคืออะไร?

การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งรวมถึงคลื่นวิทยุแสงที่มองเห็นได้และรังสีเอกซ์มีหน่วยวัดเป็นนาโนเมตรหรือหนึ่งในล้านของมิลลิเมตร การฉายรังสี UV ประกอบด้วยความยาวคลื่นระหว่าง 100 ถึง 400 นาโนเมตรซึ่งอยู่เลยส่วนสีม่วงของสเปกตรัมแสงที่มองเห็นและมองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ UV แบ่งออกเป็นบริเวณ UV-A, UV-B และ UV-C ซึ่งมีขนาด 315-400 นาโนเมตร 280-315 นาโนเมตรและ 200-280 นาโนเมตรตามลำดับ

ชั้นโอโซนในชั้นบรรยากาศจะกรองความยาวคลื่น UV ที่ต่ำกว่า 300 นาโนเมตรซึ่งปิดกั้น UV-C จากดวงอาทิตย์ก่อนที่จะมาถึงพื้นผิวโลก ฉันคิดว่า UV-A เป็นช่วงการอาบแดดและ UV-B เป็นช่วงที่ถูกแสงแดดเผา UV-B ในปริมาณที่สูงเพียงพออาจทำให้เกิดแผลที่ผิวหนังและมะเร็งผิวหนังได้

UV-C ประกอบด้วย ความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการฆ่าเชื้อโรค. UV-C ก็เช่นกัน เป็นอันตรายต่อดวงตาและผิวหนัง. แหล่งกำเนิดแสง UV เทียมที่ออกแบบมาสำหรับการฆ่าเชื้อโรคจะปล่อยแสงภายในช่วง UV-C หรือสเปกตรัมกว้างที่มี UV-C

UV ฆ่าเชื้อโรคได้อย่างไร

โฟตอน UV ระหว่าง 200 ถึง 300 นาโนเมตรถูกดูดซึมได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยกรดนิวคลีอิกที่ประกอบเป็น DNA และ RNA และโฟตอนที่ต่ำกว่า 240 นาโนเมตรก็ดูดซึมโปรตีนได้ดีเช่นกัน สารชีวโมเลกุลที่จำเป็นเหล่านี้ได้รับความเสียหายจากพลังงานที่ดูดซับทำให้สารพันธุกรรมภายในอนุภาคของไวรัสหรือจุลินทรีย์ไม่สามารถทำซ้ำหรือทำให้เกิดการติดเชื้อได้ทำให้เชื้อโรคหยุดทำงาน

โดยทั่วไปจะใช้แสงยูวีในปริมาณที่ต่ำมากในช่วงการฆ่าเชื้อโรคนี้เพื่อยับยั้งเชื้อโรค ปริมาณรังสียูวีถูกกำหนดโดยความเข้มของแหล่งกำเนิดแสงและระยะเวลาในการเปิดรับแสง สำหรับปริมาณที่กำหนดแหล่งที่มาที่มีความเข้มสูงจะต้องใช้เวลาในการรับแสงที่สั้นลงในขณะที่แหล่งที่มาที่มีความเข้มต่ำต้องใช้เวลารับแสงนานขึ้น

ทำให้ UV ทำงาน

การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวีซึ่งหุ่นยนต์สามารถทำได้จะช่วยลดการติดเชื้อในโรงพยาบาล. Marcy Sanchez / William Beaumont Army Medical Center Public Affairs Office

มีตลาดที่จัดตั้งขึ้นสำหรับอุปกรณ์ฆ่าเชื้อโรคด้วยรังสียูวี โรงพยาบาลใช้หุ่นยนต์ที่ปล่อยแสง UV-C มาหลายปีเพื่อฆ่าเชื้อในห้องผู้ป่วยห้องผ่าตัดและพื้นที่อื่น ๆ ที่สามารถแพร่เชื้อแบคทีเรียได้ หุ่นยนต์เหล่านี้ซึ่งรวมถึง ทรู-ดี และ Xenexเข้าไปในห้องว่างระหว่างผู้ป่วยและเดินเตร่ไปรอบ ๆ ฉายรังสี UV กำลังสูงจากระยะไกลเพื่อฆ่าเชื้อพื้นผิว นอกจากนี้ยังใช้แสงยูวีเพื่อฆ่าเชื้อเครื่องมือทางการแพทย์ในกล่องรับรังสียูวีพิเศษ

UV กำลังถูกใช้หรือทดสอบเพื่อฆ่าเชื้อ รถเมล์รถไฟ และ เครื่องบิน. หลังจากใช้งานแล้วหุ่นยนต์ UV หรือเครื่องจักรที่มนุษย์ควบคุมได้รับการออกแบบมาเพื่อให้พอดีกับยานพาหนะหรือเครื่องบินเคลื่อนที่ผ่านและฆ่าเชื้อพื้นผิวที่แสงสามารถเข้าถึงได้ ธุรกิจต่างๆกำลังพิจารณาเทคโนโลยีสำหรับ ฆ่าเชื้อโกดังและพื้นที่ค้าปลีก.

หน่วยงานการขนส่งมหานครนิวยอร์ก (MTA) กำลังทดสอบการใช้แสงอัลตราไวโอเลตเพื่อฆ่าเชื้อรถใต้ดินที่ไม่ได้ให้บริการ เอ็มที, CC BY-SA

นอกจากนี้ยังสามารถใช้ UV เพื่อ ฆ่าเชื้อในอากาศ. พื้นที่ในร่มเช่นโรงเรียนร้านอาหารและร้านค้าที่มีอากาศถ่ายเทได้ ติดตั้งหลอด UV-C เหนือศีรษะ และมุ่งเป้าไปที่เพดานเพื่อฆ่าเชื้อในอากาศที่ไหลเวียน ในทำนองเดียวกันระบบ HVAC สามารถมีแหล่งกำเนิดแสง UV เพื่อฆ่าเชื้อในอากาศขณะเดินทางผ่านท่อ สายการบินยังสามารถใช้เทคโนโลยี UV ในการฆ่าเชื้อในอากาศในเครื่องบินหรือใช้ไฟ UV ในห้องน้ำระหว่างการใช้งาน

UV-C ไกล - ปลอดภัยต่อมนุษย์จริงหรือ?

ลองนึกภาพดูว่าทุกคนสามารถเดินไปรอบ ๆ อย่างต่อเนื่องท่ามกลางแสง UV-C มันจะฆ่าไวรัสละอองลอยใด ๆ ที่เข้าสู่โซน UV รอบตัวคุณหรือออกจากจมูกหรือปากของคุณหากคุณติดเชื้อและกำจัดไวรัส แสงจะฆ่าเชื้อผิวหนังของคุณก่อนที่มือของคุณจะสัมผัสใบหน้า สถานการณ์นี้อาจเป็นไปได้ในทางเทคโนโลยีในเร็ว ๆ นี้ แต่ความเสี่ยงต่อสุขภาพเป็นปัญหาสำคัญ

เมื่อความยาวคลื่น UV ลดลงความสามารถของโฟตอนในการซึมเข้าสู่ผิวหนังจะลดลง โฟตอนที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าเหล่านี้จะถูกดูดซึมในชั้นผิวด้านบนซึ่งจะช่วยลดความเสียหายของ DNA ต่อเซลล์ผิวที่แบ่งตัวอยู่ด้านล่าง ที่ความยาวคลื่นต่ำกว่า 225 นาโนเมตร - บริเวณ Far UV-C - UV ดูเหมือนจะปลอดภัยสำหรับการสัมผัสทางผิวหนังในปริมาณที่ต่ำกว่า ระดับการเปิดรับ กำหนดโดยคณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยการป้องกันรังสีที่ไม่ทำให้เกิดไอออน

การวิจัยคือ ยืนยันตัวเลขเหล่านี้ การใช้ แบบจำลองเมาส์. อย่างไรก็ตามไม่ค่อยมีใครรู้จัก การสัมผัสกับดวงตาและผิวหนังที่ได้รับบาดเจ็บ ที่ความยาวคลื่น UV-C ไกลเหล่านี้และผู้คนควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงเกินขีด จำกัด ที่ปลอดภัย

การวิจัยชี้ให้เห็นว่าแสง UV-C ที่ไกลออกไปอาจสามารถฆ่าเชื้อโรคได้โดยไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์:

พื้นที่ สัญญาของ Far UV-C สำหรับการฆ่าเชื้อโรคอย่างปลอดภัยเปิดโอกาสมากมายสำหรับการใช้งาน UV นอกจากนี้ยังนำไปสู่การใช้ก่อนกำหนดและอาจมีความเสี่ยง

บางธุรกิจนั้น การติดตั้งพอร์ทัล UV ที่ฉายรังสีผู้คนเมื่อพวกเขาเดินผ่าน แม้ว่าอุปกรณ์นี้อาจไม่ก่อให้เกิดอันตรายหรือความเสียหายต่อผิวหนังมากนักในเวลาไม่กี่วินาทีที่เดินผ่านพอร์ทัล แต่ปริมาณที่ส่งน้อยและมีศักยภาพในการฆ่าเชื้อเสื้อผ้าก็น่าจะไม่มีผลในการยับยั้งการแพร่กระจายของไวรัส

สิ่งสำคัญที่สุดคือความปลอดภัยของดวงตาและการสัมผัสในระยะยาวยังไม่ได้รับการศึกษาเป็นอย่างดีและอุปกรณ์ประเภทนี้ จำเป็นต้องมีการควบคุม และตรวจสอบประสิทธิภาพก่อนนำไปใช้ในการตั้งค่าสาธารณะ ต้องเข้าใจผลกระทบของการได้รับการฉายรังสีฆ่าเชื้อโรคอย่างต่อเนื่องต่อจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อมโดยรวมด้วย

จากการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Far UV-C พบว่าการสัมผัสกับผิวหนังของมนุษย์ ไม่เป็นอันตราย และหากการศึกษาเกี่ยวกับการสัมผัสดวงตาไม่เป็นอันตรายเป็นไปได้ว่าระบบแสง Far UV-C ที่ผ่านการตรวจสอบแล้วซึ่งติดตั้งในสถานที่สาธารณะเช่นร้านค้าปลีกและศูนย์กลางการขนส่งสามารถสนับสนุนความพยายามในการควบคุมการแพร่กระจายของไวรัสสำหรับ SARS-CoV-2 และไวรัสในอากาศ เชื้อโรคในปัจจุบันและอนาคต

เกี่ยวกับผู้เขียน

คาร์ลลินเดนศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมและศาสตราจารย์มอร์เทนสันด้านการพัฒนาอย่างยั่งยืน มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอ

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือ_วิทยาศาสตร์