一種新型遙控紫外線消毒車的研制

牟強(qiáng)善 朱繼軍 孫 濤 李銀葉 曹 磊

紫外線是電磁波譜中波長(zhǎng)從10～400 nm輻射的總稱[1]。1801年德國(guó)物理學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)在日光光譜的紫端外側(cè)一段能夠使含有溴化銀的照相底片感光，因而發(fā)現(xiàn)了紫外線的存在[2]。紫外線是位于日光高能區(qū)的不可見光線，依據(jù)紫外線自身波長(zhǎng)的不同，可將紫外線分為3個(gè)區(qū)域，即短波紫外線(UVC波段)、中波紫外線(UVB波段)和長(zhǎng)波紫外線(UVA波段)[3]。移動(dòng)紫外線消毒車所用紫外線殺菌燈發(fā)出的是UVC短波紫外線。短波紫外線波長(zhǎng)200～275 nm，又稱為短波滅菌紫外線，其穿透能力最弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑料[4]。實(shí)際消毒用的紫外線車上的紫外線殺菌燈管，其系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)的原理，即在燈管兩端的一對(duì)電極在接通電源后，在高頻高壓的情況下于放電區(qū)產(chǎn)生交流磁場(chǎng)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，變化的磁場(chǎng)會(huì)在燈管內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，在含汞的情況下使低壓汞和惰性氣體的混合蒸汽產(chǎn)生放電，輻射出波長(zhǎng)為253.7 nm的紫外線，再通過石英玻璃管轉(zhuǎn)化為所需的紫外線波長(zhǎng)[5]。

1 移動(dòng)式紫外線車的設(shè)計(jì)初衷

短波紫外線對(duì)操作人員的傷害很大。紫外線強(qiáng)烈作用于皮膚時(shí)可發(fā)生光照性皮炎，皮膚癢并出現(xiàn)紅斑、水皰、水腫等，嚴(yán)重者還可引起皮膚癌[6]。紫外線作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，可出現(xiàn)頭痛、頭暈、體溫升高等癥狀[7]。作用于眼部，可引起結(jié)膜炎、角膜炎，稱為光照性眼炎，還有可能誘發(fā)白內(nèi)障[8]。據(jù)報(bào)道，過量紫外線照射對(duì)操作使用人員身體健康的危害有免疫功能下降、遺傳因子的深度傷害、皮膚癌、白內(nèi)障發(fā)病概率增加、背后和手腳的色斑癌的發(fā)病率增加、皮膚暗沉、老化、斑點(diǎn)、皺紋、癌前病變狀態(tài)的日光角化癥的增加等等[9]。

移動(dòng)式紫外線車是醫(yī)療及食品等多種行業(yè)空氣消毒中常用的關(guān)鍵設(shè)備，但傳統(tǒng)的紫外線車對(duì)操作者存在極大傷害，具體有下述表現(xiàn)。

(1)傳統(tǒng)的移動(dòng)式紫外線消毒車不能隔室操作，在感染性病房的日?？諝庀緯r(shí)需要醫(yī)護(hù)人員多次進(jìn)出并近臺(tái)操作，增加了醫(yī)護(hù)人員無謂感染的概率。

(2)操作中，打開紫外線車電源后紫外線燈管很快點(diǎn)亮，此時(shí)操作人員不可避免地會(huì)受到紫外線的照射；紫外線對(duì)操作者的眼睛和皮膚構(gòu)成直接傷害，易引發(fā)晶狀體變性，嚴(yán)重者導(dǎo)致白內(nèi)障；紫外線燈管點(diǎn)亮?xí)r衍生出的臭氧氣體會(huì)對(duì)操作者的呼吸道造成傷害，易誘發(fā)多種呼吸道疾病；日積月累造成的身體傷害不容輕視。

(3)傳統(tǒng)的紫外線燈管照射時(shí)間的計(jì)時(shí)方式為手工記錄，漏記、錯(cuò)記、多記不可避免，手工累計(jì)的紫外線燈管的照射時(shí)間與實(shí)際照射時(shí)間誤差很大，使很多本不到使用壽命的紫外線燈管被更換，造成紫外線燈管的材料浪費(fèi)[10]。

圖1 新型遙控延時(shí)啟動(dòng)精密計(jì)時(shí)紫外線車控制原理圖

2 移動(dòng)式紫外線車的設(shè)計(jì)理念

新型遙控延時(shí)啟動(dòng)精確計(jì)時(shí)紫外線車的研制，其目的為解決傳統(tǒng)紫外線車的弊端，消除對(duì)操作者的人身職業(yè)傷害，精確計(jì)時(shí)做到紫外線燈管物盡其用(如圖1所示)。

新型遙控延時(shí)啟動(dòng)精確計(jì)時(shí)紫外線車涉及到下述主要3大技術(shù)改進(jìn)。

(1)無線射頻遙控紫外線開關(guān)具有自動(dòng)控制、不需要對(duì)應(yīng)方向、不受障礙物影響以及隨意操作的特點(diǎn)[11]。全負(fù)載電器完全關(guān)閉電源，遙控器與接收器間數(shù)字編碼，低功率設(shè)計(jì)，多臺(tái)紫外線車的控制器互不干擾，準(zhǔn)確無誤，傻瓜式操作易學(xué)易用[12]。操作人員手持的發(fā)射器有效距離空曠場(chǎng)地達(dá)到25 m，試驗(yàn)樣品紫外線車經(jīng)實(shí)測(cè)普通病房隔門遙控開關(guān)功能正常，符合非近臺(tái)操作的使用要求。操作人員手持的遙控器有2個(gè)按鍵，按下“ON”主控插座打開，指示燈亮，按下“OFF”主控插座關(guān)閉工作，指示燈滅；如遙控器丟失或損壞，在主控插座上有一按鍵，按下主控插座打開，再按關(guān)閉，重復(fù)循環(huán)[13]。采用無線射頻遙控開關(guān)實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)紫外線車的免近臺(tái)操作，可用于感染科病房、門診等特殊場(chǎng)所的空氣消毒，有效避免交叉感染。

(2)采用延時(shí)點(diǎn)亮紫外線燈管的方法，避免紫外線對(duì)操作人員的眼睛、皮膚以及紫外線燈管點(diǎn)亮?xí)r衍生的臭氧對(duì)呼吸道的傷害。新型紫外線車的定時(shí)控制電路專門設(shè)有延時(shí)啟動(dòng)功能，遙控開關(guān)按下或直接近臺(tái)控制接通電源5～30 s延時(shí)(可調(diào))后紫外線燈管點(diǎn)亮，有足夠時(shí)間讓操作者離開消毒房間或區(qū)域。

(3)采用微電腦高雙通道精度累積計(jì)時(shí)器，分別對(duì)紫外線車上的燈管精確累積計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)精度為1% s，有效節(jié)約能源和紫外線燈管，減少臨床科室或生產(chǎn)單位日常消毒材料費(fèi)支出[14]。

新型遙控延時(shí)啟動(dòng)精確計(jì)時(shí)紫外線車的研究改進(jìn)方案已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家專利。該項(xiàng)新型專利產(chǎn)品力爭(zhēng)盡早投入批量生產(chǎn)，以方便醫(yī)護(hù)人員使用，避免紫外線對(duì)身體的傷害。

[1]母國(guó)光，戰(zhàn)元齡.光學(xué)[M].北京∶高等教育出版社，2009∶51-53.

[2]王之江.現(xiàn)代光學(xué)應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)[M].北京∶機(jī)械工業(yè)出版社，2010∶202-203.

[3]鐘錫華.現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)[M].北京∶北京大學(xué)出版社，2003∶33-35.

[4]梁銓廷.物理光學(xué)簡(jiǎn)明教程[M].北京∶電子工業(yè)出版社，2010∶50-51.

[5]石惠秀.紫外線消毒在臨床上的應(yīng)用[J].安慶醫(yī)學(xué)，1994(6)∶63.

[6]杜鳳芹，王占國(guó)，張瑞芳，等.介紹一種紫外線燈管輻照度監(jiān)測(cè)車[J].中國(guó)消毒學(xué)雜志，2009，26(3)∶317-318.

[7]唐立颯.紫外線對(duì)人體的危害[J].國(guó)外醫(yī)學(xué)∶社會(huì)醫(yī)學(xué)分冊(cè)，1998，15(4)∶180-181.

[8]唐建，劉誼.紫外線對(duì)晶狀體上皮細(xì)胞損傷的研究進(jìn)展[J].眼視光學(xué)雜志，2003，5(3)∶187-189.

[9]田潤(rùn)，唐羅生.防紫外線人工晶狀體[J].國(guó)際眼科雜志，2005，5(4)∶703-707.

[10]黃少君，于青，黃菊.移動(dòng)式紫外線燈日常消毒存在問題及改進(jìn)措施[J].護(hù)理實(shí)踐與研究，2010，7(5)∶74-75.

[11]梁廷貴，王裕琛.現(xiàn)代集成電路實(shí)用手冊(cè)[M].北京∶科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2002∶356-357.

[12]李智群.射頻集成電路與系統(tǒng)[M].北京∶科學(xué)出版社，2008∶57-67.

[13]菲特(美).射頻和無線技術(shù)[M].北京∶電子工業(yè)出版社，2009∶102-110.

[14]熊家鈺.DL電子計(jì)時(shí)器[J].機(jī)械與電子，1992(3)∶15-16.