C波段紫外线的灭菌作用

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1、C波段紫外线的灭菌作用日尧（北京照明学会）1紫外线1802年德国物理学家里特（Ritte）发现一种人眼看不见的光线，它位于可见光谱紫光区的外侧，被称为紫外光或紫外线。紫外线一般指波长在400nm10nm的电磁辐射线。根据紫外线不同波长的生物性质，紫外线在生物效应方面的波谱划分见表1。1朱鲨诚先的最廿制朮务运i5=*hin-in&mi275nZ75-52UiniAiiU1204AXiiffj.JStW.-k从生物光学的角度国际照明委员会（CIE）把紫外线分成三段。UVA：315400nm；UVB：280350nm；UVC：100280nm。2紫外线的灭菌原理细菌、病菌的脱氧核糖核酸（DNA）和核

2、蛋白最易吸收波长为200300nm（C波段）紫外线，吸收紫外线的最强峰在254257nm之间。菌类吸收了紫外线的能量后，引起DNA与核蛋白之问的链的断裂，造成核酸和蛋白的交联破坏，使细菌死亡。细菌吸收不同波长的紫外线能力不同，因此不同波长的紫外线灭菌能力也不同，由图1可以看出，波长254nm紫外线灭菌能力最强。紫外线灭菌效果不但与波长有关，与照射剂量也有关。照射剂量增加，灭菌量增大，但并不是线性关系，即灭菌率（百分比）不与照射剂量（紫外线照射剂量等于紫外线的辐照度值乘以时间）成正比关系（说明：只有在紫外线剂量很低，细菌量很大时才成正比线性关系）。灭菌率和紫外线剂量的关系如下：A朮中q灭医平：乱

3、一茱外绘煦射疝的细馆秋月Ln變外线眉；的堆闫数tnu紫幼煤判丈小；朮帘敢-j不同菌种对紫外线吸收的敏感性不同，达到同样的灭菌率所需紫外线剂量也不同。表2给出不同菌种灭菌率和紫外线照射剂量、波长的关系。m丸*迪期射II,、遊点和呃世卓Hfl外福更“畦卓Jfll：|.Ws.j/!.nir.j(ft?J10I3MIMrLO59-I0UW34TOr1.0wo-ioaWDO3Td-LOHO-lJJdTOU甜-IQto-lR211.KJ2倍關4473LID110L17电克外脸S1用世的磊世走戊加I紫外线杀菌灯的平均寿命应不低于5000h,在正常燃点2000h和70%额定寿命时，紫外线辐射通量维持率应不低于

4、85%和70%。4紫外线灭菌灯的应用41空气灭菌空气对254nm紫外线吸收很少，即透过率高。所以使用热阴极低压汞灯灭菌效果好。在医院的应用：手术室灭菌,术前室内灭菌防止患者感染,术中继续用低压汞灯照射,会使患者伤口愈合快,减轻术后全身反应,如：术后体温升高比例下降,升高程度下降。术后感染率下降,死亡率也下降等。病房灭菌,如儿科病房、妇产科病房、传染科病房等减少交叉感染,加快患者病愈。传染科病房在门口安装低压汞灯长期照射,形成“紫外线门”,在通风口用紫外线灯灭菌,防止将细菌传播到其他区域,引起交叉传染。太平问及传染病门诊室的灭菌。工厂的应用：药厂的无菌车间、细菌间、食品厂的食品加工车间,贮藏间的

5、灭菌。学校的应用：教室灭菌,预防交叉感染,降低发病率。公共建筑的应用：在公共通风管道内装上适量灭菌紫外灯,可向房间送无菌风,预防交叉感染。接待室、会议室等灭菌。图书馆的阅览室灭菌、藏书馆灭菌、预防书籍霉蚀、虫蛀。地铁站、车厢、地下通道、食品灭菌等空气流动性差的场合的灭菌。42环境对灭菌效果的影响采用热阴极低压汞灯空气灭菌时，要保证取得良好的灭菌效果，应充分注意到周围环境条件对灭菌效果的影响。如：空气的环境温度、湿度、灰尘含量，空气的流动性，灯具和墙壁的反射率，细菌的菌类和菌数。a. 空气环境温度对灭菌的影响热阴极低压汞灯在环境温度20C时，灯管管壁温度在40C时253.7nm紫外线辐射量最大，

6、当环境温度低于10C和高于40C时，均使253.7nm辐射快速下降。当空气温度为10C时，灭菌率下降15%左右，空气温度为40C时，灭菌下降10%左右，因此低压汞灯最适宜的工作的环境温度为205C。环境温度对空气灭菌的影响见图2。b. 空气的湿度和灰尘对灭菌的影响空气中的水分子和尘埃均吸收紫外线，使紫外线的穿透能力减弱，减弱灭菌效果。如当空气相对湿度由25%上升至75%时，灭菌率由93.5%降至76%。又如：空气中灰尘含量达到800900粒/cm3时，灭菌效果下降20%30%。因此，在湿度大，粉尘多的环境中采用紫外线灭菌时效果下降，要适当增加用灯数量。c. 空气的流动性对灭菌的影响空气的流动速

7、度影响紫外线灭菌的效果。和空气静止时相比，空气流动速度加快，紫外灭菌效果减弱。由图3可以看出，在紫外灯功率相同，室温相同的条件下，室内空气静止时（A）比风速0.5m/s时（B）灭菌率高。由图可以看出，在室温20C时，空气静止时灭菌率为100%，而风速0.5m/s时灭菌率为90%,在室温10C时，空气静止时灭菌率为93%,而风速0.5m/s时灭菌率为58%。因此，在空气流动性大的场所使用紫外灯灭菌时，如在向室内提供空气的通风管道内安装紫外灯灭菌时，要使紫外灯的功率与通风管道的空气流量相匹配，确保灭菌效果。室内安有通风机时，紫外灭菌时应关闭通风机，照射后再开启通风，能达到灭菌效果，又可排除紫外灯所

8、产生的臭氧。d. 紫外线照射距离和时间对灭菌的影响当采用直管形线光源低压汞灯灭菌时，当照射距离1/2L（L:低压汞灯的长度）时,紫外辐射强度近似与距离成反比，即：式中：光覗在複聒物处的我外梆肘呱度（rp加也詔）R光課与被照物壬间的JE离M当照射距离1/2L时，紫外辐射强度近似与照射距离的平方成反比，即:即：当尺4L时，辐照度计算误差小于5%。紫外线照射剂量=紫外线辐射强度（E）x照射时问（t）。因此，紫外线照射剂量与照射时间是成正比的。当室内采用低压汞灯灭菌时，灯安装后总功率是固定的，灯位置（即距离）是固定不变的，紫外照射剂量只与照射时间有关。控制照射时问就控制了照射剂量，即控制了灭菌率。e.

9、 灯具反射材料和墙壁材料对灭菌效果的影响灯具加反光罩一是保证灯的紫外线能量集中到被照物上，另一目的是保护不直接照射到该环境下工作的人员，给人员造成损伤。灯具反光罩材料一定要对253.7nm紫外线吸收少,反射多。由表4可以看出，表面氧化抛光处理过的铝对短波紫外线的反射系数最大，所以一般紫外线灯具反光系统均用铝材制成。币罔打具#増时IMs臂卄故H时*:.Kir-sLs?VI有*1牢40-HI4、it4*4在有人工作的无菌室内，如医院的手术室、输血站、制药车间等，墙壁材料要用对紫外线反射率小的的材料，使紫外线照射到墙壁后反射到空间的能量少，以保护工作人员的眼睛，同时应采用无臭氧灭菌灯。从表5可以看出

10、，白磁砖和氧化锌用于墙壁时，反射率均小于10%，在有人工作场所应采用其做壁材。相反，在无人工作的灭菌室，壁材最好用氧化镁喷涂，有利于灭菌。H5不冋里背显邪254草5M#丘射串M.V-4；业页Ilffii-,SHit口密J5M#t4*P?妊4l4Z.Sf. 细菌种类对灭灭菌的影响虽然各种细菌均吸收253.7nm紫外线，使其DNA链断裂而死亡。但至死量相差很多。同时，不同菌种对紫外线波长最大吸收不同，即对不同波长的紫外线敏感性不一样，这在用紫外线灭菌时应充分考虑。表6绘出不同菌种灭菌时所需紫外线剂量。4.3室内空气灭菌注意事项a.短波紫外线对人体的影响6生曲斜萨暉裁州虫甌曲商沟划囱玮:tninn址

11、法轴、席糕倉斥一草朵.KUra电HJi罰璋A2TOC导出，仅世卷啪，过量的短波紫外线会造成人体皮肤损伤(红斑效应)和眼睛损伤，如患结膜炎、角膜炎和彩虹病等。因此，短波紫外灭菌时一定不能直接照射人和限定一定剂量。在设计室内灭菌时应注意紫外剂量符合如下规定。*人在8小时内受短波紫外线照射的安全剂量：240/uWmin/cm2；*工作在紫外线环境下的人员所受紫外线照射强度安全标准：近紫外线(400300nm)照射强度不大于0.1uW/cm2：远紫外线(300200nm)照射强度不大于0.1uW/cm2：臭氧安全标准为：不大于0.3mg/m3；*人眼允许的最大254nm紫外线辐射剂量见表7。Ahr?3

12、hc4jJ2rnxicRICknxx.壬決Ixiia4平帚托4IfNI64wH：4IXUinm人体被照射过量紫外线后经一定潜伏期产生皮肤红斑反应。297nm和254nm是最易对人体产生红斑反应。但短波紫外线254nm所致红斑与中波紫外线297nm所致红斑在性质上有所不同，见表8。真日！董虹QL齟中逹斑軸诅.刖(mn)址BE色:*灯班别沽时P1ZU丘*8?it也254典IHW；明且一般室内空气灭菌的剂量为每立方米空气，用低压紫外线汞灯功率0.81.5W，即可获得很好灭菌效果（每天照射四次，每次一小时）。b.使用热阴极低压汞灯灭菌时，该灯对电源电压要求较高，欠压或过压工作会影响灯寿命和紫外线输出量

13、。因此电源电压最好应保持在220V10V左右。4.4水和其他液体的灭菌液体对紫外线的吸收系数很大，紫外线对这些液体的穿透能力很弱，因此对液体灭菌困难，需要更大剂量的紫外辐射能量。液体对紫外线的吸收系数见表8。由表8看出，液体透明度越小对紫外线的吸收系数越大，如牛奶a=300,液体透明度越大则对紫外线的吸收系数越小，如蒸馏水a0.01。因此，紫外线灭菌剂量也相差很大。一些液体用低压汞灯满足不了需要，要用大功率的高压汞灯或金卤灯才行。a.对水的灭菌r.ED.U2-U.LO.OUT-U.DIfl对水的灭菌一般采用金属卤化物（锑一氖）灯，功率可做到500W、1000W、2000W等。个人用户和集体单位

14、水用量较少的场合，可用低压汞灯灭菌。应用时注意：紫外线灯管应在石英管套内，石英套有很好的透紫外性能，又对灯管起保温作用，不会因水温低而引起灯管紫外线的辐射严重下降。同时应控制水管的直径，限止流过灯管的水层厚度，以保证灭菌效果。水层厚度与灭菌率的关系见表9。3754+2-当水流速250L/h时，水层厚度应不大于2.2cm。当水中含有芽胞细菌时，水层厚度不大于1.4cm，水流速不超过90L/h。b.对其他液体灭菌紫外线对酒、果汁、牛奶、饮料进行灭菌，效果也很好，有利于保持他们当中的维生素果酸、芳香族物质等成分，比其他灭菌方法提高其营养价值。由表8可以看出这些液体对紫外线的吸收系数较大，因此在灭菌时必须注意控制好其流量，才能达到良好的灭菌效果关于紫外吸收系数和液体流量与灭菌率的关系，可参看图4。G.-MUIdDi?水新買首覷常事胃之冋前弟H曲以帧H船別25由图4可以看出，设计某种液体的灭菌装置时，应先测出其紫外线吸收系数(a),选好灯种，在不同流速下测其灭菌效果，最后确定液体流量。这样才能设计出所需装置。45紫外线对物体表面的灭菌在无尘埃的环境中对物体表面进行灭菌，按下面条件进行就可达到灭菌目的。紫外线照射功率：2/m2；灯管与被照射表面距离：1.25-1.50m；照射时间：0a照射有效面积(在灯管垂直下方)：1.52.0m2。