紫外線消毒燈方案開發(fā)

一、紫外線的消毒原理

目前，消毒方法可分為兩大類，即化學消毒法和物理消毒法?；瘜W消毒法有加氯消毒和臭氧消毒等；物理消毒法有紫外線消毒等。紫外線殺菌消毒原理是利用適當波長的紫外線能夠破壞微生物機體細胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結構，造成生長性細胞死亡和(或)再生性細胞死亡，達到殺菌消毒的效果。經試驗，紫外線殺菌的有效波長范圍可分為四個不同的波段：UVA(400—315nm)、UVB(315—280nm)、UVC(280—200nm)和真空紫外線(200—100nm)。其中能透過臭氧保護層和云層到達地球表面的只有UVA和UVB部分。就殺菌速度而言，UVC處于微生物吸收峰范圍之內，可在1s之內通過破壞微生物的DNA結構殺死病毒和細菌，而UVA和UVB由于處于微生物吸收峰范圍之外，殺菌速度很慢，往往需要數小時才能起到殺菌作用，在實際工程的數秒鐘水力停留(照射)時間內，該部分實際上屬于無效紫外部分。真空紫外光穿透能力極弱，燈管和套管需要采用極高透光率的石英，一般用半導體行業(yè)降解水中的TOC，不用于殺菌消毒。

因此，給排水工程中所說的紫外光消毒實際上就是指UVC消毒。紫外光消毒技術是基于現代防疫學、醫(yī)學和光動力學的基礎上，利用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的UVC波段紫外光照射流水，將水中各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死，達到消毒的目的。

研究表明，紫外線主要是通過對微生物(細菌、病毒、芽孢等病原體)的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死，從而達到消毒的目的。紫外線對核酸的作用可導致鍵和鏈的斷裂、股間交聯和形成光化產物等，從而改變了DNA的生物活性，使微生物自身不能復制，這種紫外線損傷也是致死性損傷。紫外線消毒是一種物理方法，它不向水中增加任何物質，沒有副作用，這是它優(yōu)于氯化消毒的地方，它通常與其它物質聯合使用。

紫外線是一種肉眼看不見的光波，存在于光譜紫外線端的外側，故稱之為紫外線，依據不同的波長范圍，被割分為A、B、C三種波段，其中的C波段紫外線波長在240—260nm之間，為最有效的殺菌波段。

現代紫外線消毒技術是基于現代防疫學、光學、生物學和物理化學的基礎上，利用特殊設計的高效率，高強度和長壽命的C波段紫外光發(fā)生裝置，產生的強紫外C光照射空氣或物體表面，當空氣或固體表面中的各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的紫外C光輻射后，其細胞中的DNA結構受到破壞，從而在不使用任何化學藥物的情況下殺滅細菌、病毒，以及其它致病體，達到消毒和凈化的目的。它具有高效、廣譜、價廉、長壽、操作簡便、運行費用低、不產生任何二次污染的優(yōu)點。

紫外線是一種比可見光波長還短的光線，它可以根據波長分為三種：A光：短期效應會造成曬紅、曬黑、光敏感反應，長期則會產生皺紋、黑斑、皮膚老化。B光：短期效應是曬紅、曬黑、曬傷，長期影響會長皺紋、黑斑、皮膚癌。C光：因臭氧層無法到達地表，短期看不出來，但長期會產生皮膚癌。

我們可以清楚了解，容易造成曬傷的是B光；也就是說，當你興高采烈的到海灘去曬得又紅又痛，還脫了一層皮回來，就是紫外線B光的短期作用。“室內紫外線曬黑法”就是利用“趨吉避兇”的原理，避開紫外線B光，只用紫外線A光，這樣短期內就可以達到曬黑的效應，卻沒有曬傷的顧慮。也就是在裝設有許多紫外線A光燈管的機器內，循序漸進的增加曝曬的時間，來達到逐漸變黑的目的。

二、紫外線消毒的優(yōu)點

紫外線消毒無需化學藥品，不會產生THMs類消毒副產物。殺菌作用快，效果好。無臭味，無噪聲，不影響水的口感。容易操作，管理簡單，運行和維修費用低。

大多數紫外線裝置利用傳統(tǒng)的低壓紫外燈技術，也有一些大型水廠采用低壓高強度紫外燈系統(tǒng)和中壓高強度紫外燈系統(tǒng)，由于產生高強度的紫外線可能使燈管數量減少90％以上，從而縮小了占地面積，節(jié)約了安裝和維修費用。

三、紫外線消毒適用范圍及條件

（1）紫外線可以殺滅各種微生物，包括細菌繁殖體、芽胞、分支桿菌、病毒、真菌、立克次體和支原體等，凡被上述微生物污染的表面，水和空氣均可采用紫外線消毒。

（2）紫外線輻照能量低，穿透力弱，僅能殺滅直接照射到的微生物，因此消毒時必須使消毒部位充分暴露于紫外線下。

（3）用紫外線消毒紙張、織物等粗糙表面時，要適當延長照射時間，且兩面均應受到照射。

（4）紫外線消毒的最適宜溫度范圍是20一40℃，溫度過高過低均會影響消毒效果，可適當延長消毒時間，用于空氣消毒時，消毒環(huán)境的相對濕度低于80％為好，否則應適當延長照射時間。

（5）用紫外線殺滅被有機物保護的微生物時，應加大照射劑量。空氣中的懸浮粒子也可影響消毒效果。

四、紫外線消毒燈使用方法

智能控制器預先設定組合密碼，盡量簡單工作人員易記，此時未輸入密碼，按開關鍵紫外線燈不通電，以防患者及家屬誤按開關誤開。

照射時，各類人員離開消毒場所，關房門。輸入預設組合密碼，設定照射時間，開關閉合，計時器開始計時，紫外線消毒燈亮，屏幕顯示照射時間，累計計時器啟動開始工作。照射時間到，定時開關閉合。照射過程中，若推開門入室，紫外線開關將自動關閉消毒燈，并發(fā)出警報聲。此時，先合上室門，后在面板上按LCD屏幕上的提示操作重新開啟紫外線燈(按剩余時間繼續(xù)消毒)或徹底關閉紫外線燈方能結束報警。

（1）對物品表面的消毒方法：照射方式最好使用便攜式紫外線消毒器近距離移動照射，也可采取紫外燈懸吊式照射。對小件物品可放紫外線消毒箱內照射。

照射劑量和時間不同種類的微生物對紫外線的敏感性不同，用紫外線消毒時必須使用照射劑量達到殺滅目標微生物所需的照射劑量。殺滅一般細菌繁殖體時，應使照射劑量達到10000uW．s/em2；殺滅細菌芽胞時應達到100000uW．s/Cm；病毒對紫外線的抵抗力介于細菌繁殖體和芽胞之間；真菌孢子的抵抗力比細菌芽胞更強，有時需要照射到以對600000uW．s/Cm2；在消毒的目標微生物不詳時，照射劑量不應低于100000uW．s/Cm2。輻照劑量是所用紫外線燈在照射物品表面處的輻照強度和照射時間的乘積。因此，根據紫外線光源的輻照強度，可以計算出需要照射的時間。例如，用輻照強度為70uW/Cm2的紫外線表面消毒器近距離照射物品表面；選擇的輻照劑量是一100000uW．s/Cm；則需照射的時間是：100000uW．s/Cm2÷70uW/Cm2=24分鐘。

（2）對室內空氣的消毒方法：間接照射法首選高強度紫外線空氣消毒器，不僅消毒效果可以，而且可在室內有人活動時使用，一般開機消毒．30rain即可達到消毒合格。直接照射法在室內無人條件下，可采取紫外線燈懸吊式或移動式直接照射。采用室內懸吊式紫外線消毒時，室內安裝紫外線消毒燈(30W紫外線燈，在1．0米處的強度>70uW/Cm)的數量為平均每立方米不少于1．5W照射時間不少于30min。

五、使用紫外線消毒燈的注意事項

（1）在使用過程中，應保持紫外線燈表面的清潔，一般每一周用95％無水酒精棉球擦拭一次，發(fā)現燈管表面有灰塵、油污時，應隨時擦拭。
（2）用紫外線燈消毒室內空氣時。房間內應保持清潔干燥，減少塵埃和水霧，溫度低于2O℃或高于4O℃，相對濕度大于60％時應適當延長照射時間。
（3）用紫外線消毒物品表面時，應使照射表面受到紫外線的直接照射，且應達到足夠的照射劑量。不得使紫外線光源照射到人，以免引起損傷。

六、紫外線消毒燈設計實現

紫外線消毒燈是國內許多醫(yī)院進行空氣消毒的常用工具，是最方便、經濟的消毒方法，亦是控制醫(yī)院感染的重要設施。紫外線可以殺滅各種微生物，包括細菌繁殖體、細菌芽孢、結核桿菌、真菌、病毒和立克次氏體等，在醫(yī)院及其他公共場所，特別是基層醫(yī)院被廣泛應用。但紫外線有殺死正常細胞的不良反應，故人體不宜直接照紫外線燈。調查多家醫(yī)院發(fā)現，紫外線燈開關與普通日光燈開關相同并相鄰，患者或家屬有誤開誤照紫外線燈致傷害人體事件發(fā)生。此外，護理人員使用紫外線燈消毒時要控制消毒時間，記錄燈管累計照射時間等，針對以上情況，我們研制了紫外線消毒燈智能控制器，介紹如下。

紫外線消毒燈智能控制器設計功能為防誤開、照射時入室報警并自動關閉、設定照射時間、記錄燈管累計照射時間等。該開關面板設計大小與國標86型開關相同，采用單火線方式供電，可在普通開關上改裝。開關面板上有LED燈和LCD屏幕。外觀如圖1所示，有以下幾個功能：

(1)定時照射設計。設計計時開關，照射開始后半小時或一小時(可設置選擇多個照射時間)，計時結束自動關閉;也可通過面板上的開關手動關閉。開關面板上有LED燈和LCD屏幕指示紫外線消毒燈的工作狀態(tài)。

(2)自動記錄紫外線燈管累計使用時間。紫外線燈點亮后將自動累計計時，關燈時停止計時，斷電時原有計時數據不丟失，通電后在原有計時數據上繼續(xù)計時;計時精度小于15min，計時范圍為0～6000h(一般紫外線燈管使用壽命為4000h)，可設置清零(更換燈管);紫外線燈管的累計使用小時數(h)能實時顯示在開關面板的LCD屏幕上。

(3)安全自動保護功能。在消毒室門上安裝磁片和磁敏傳感器以檢測門的開關狀態(tài)，防止紫外線燈消毒過程中，人員誤入造成傷害。當門處于關閉狀態(tài)下，才能通過紫外線開關(設計安裝在消毒室外)打開室內的紫外線消毒燈。紫外線燈開啟消毒過程中，若有人誤開門，紫外線開關將自動關閉消毒燈，并發(fā)出警報聲。此時，先合上室門，后在面板上按LCD屏幕上的提示操作重新開啟紫外線燈(按剩余時間繼續(xù)消毒)或徹底關閉紫外線燈方能結束報警。

(4)開關密碼防誤開功能。為防止平時非工作人員在室外誤開消毒燈對室內患者造成傷害，設計開關具有開機密碼功能。即打開開關電源后，需先輸入預設的組合鍵，才能進入功能使用界面，使用開關功能。系統(tǒng)框架圖如圖2所示。

七、紫外消毒燈控制器優(yōu)點

（1）防止患者及家屬誤開紫外線燈開關：傳統(tǒng)紫外線消毒開關是置于室內的普通開關裝置，易被患者或家屬誤操作而受傷害，紫外線對人體皮膚及眼睛均有傷害，可致皮膚燒傷、角膜發(fā)炎、皮膚癌等;紫外線產生的臭氧催人老化，其氣味使人難以接受，吸入過多會使人中毒。臭氧進入血液與血紅蛋白競爭氧氣，故只能在無人的狀態(tài)下進行空氣消毒。

本裝置開關具有開機密碼功能，即打開開關電源后，需先輸入預設的組合鍵，才能進入功能使用界面，使用開關功能。防止平時患者或家屬在室外誤開紫外線消毒燈對室內患者造成醫(yī)源性和職業(yè)性傷害。

（2）自動保護人體免受紫外線照射：在門和門框的對應位置上安裝磁片和磁敏傳感器以檢測門的開關狀態(tài)。紫外線燈消毒過程中，如人員誤入照射區(qū)，紫外線開關將自動關閉消毒燈，并發(fā)出警報聲。合上室門，在面板上按LCD屏幕上的提示操作重新開啟紫外線燈(按剩余時間繼續(xù)消毒)或徹底關閉紫外線燈方能結束報警。

（3）自動定時和累時照射時間，確保消毒質量，方便工作人員記錄：傳統(tǒng)紫外線消毒模式為手控式開關，人工計時，從開燈－計時－關燈－記錄，每根燈管逐日登記消毒時間、累計使用時間，增加護士工作量。這種完全人工機械操作的模式，不僅過程繁瑣，而且護理人員要兼顧其他工作，開燈后常忘記計時致紫外線照射時間過長或過短，隨意性大，影響消毒質量。安裝智能控開關后，設置照射時間完成后自動關閉并自動累計，計時范圍為0～6000h(一般紫外線燈管使用壽命為4000h)，更換燈管后可設置清零，重新計時。紫外線燈管的累計使用小時數(h)能實時顯示在開關面板的LCD屏幕上，實現完全自動化。只需記錄安裝或更換紫外線燈管的時間設計定時開關。

總結

綜上所述，本研究紫外線消毒燈智能控制器可提高紫外線燈消毒的安全性，減輕人的工作量，提供一種安全、有效、簡便消毒工作方式。

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