不同紫外線殺菌燈輻照強(qiáng)度及其作用范圍研究

徐飛飛，代林林，陳曉紅，曲學(xué)華，趙 倩

（哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院,黑龍江150000）

近年來，人們生活以及工作方式改變，逗留于室內(nèi)的時(shí)間越來越長(zhǎng)，肺結(jié)核病毒、中東非典病毒以及禽流感病毒等通過空氣傳播的病原體對(duì)人類身體健康威脅增大[1?2]。世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦室內(nèi)辦公環(huán)境的空氣細(xì)菌濃度應(yīng)≤500 cfu/m3，而醫(yī)院則應(yīng)≤200 cfu/m3[3?4]。因此，尋求科學(xué)、有效的方法控制室內(nèi)空氣中的細(xì)菌數(shù)量，預(yù)防細(xì)菌傳播，成為需要廣泛關(guān)注的問題。紫外線是公認(rèn)的室內(nèi)空氣殺菌的有效手段之一，根據(jù)波長(zhǎng)可分為長(zhǎng)波紫外線、中波紫外線、短波紫外線。中短波紫外線是波長(zhǎng)為200～275 nm 的紫外線，其作為發(fā)揮殺菌作用的主力，可通過改變微生物體內(nèi)脫氧核糖核酸（DNA）化學(xué)鍵的方式破壞DNA，且研究顯示：波長(zhǎng)為250～270 nm 的中短波紫外線殺菌效果最明顯[5?7]。紫外線殺菌、消毒效果的影響因素較多，包括環(huán)境溫度、紫外線燈和受照射物體距離以及相對(duì)濕度等，其中又以紫外線殺菌燈的照射強(qiáng)度最為關(guān)鍵[8?10]。因不同型號(hào)的紫外線殺菌燈功率以及使用功能、使用方式不盡相同，使得其輻照強(qiáng)度和作用范圍存在明顯差別，故本研究對(duì)不同醫(yī)用紫外線殺菌燈的輻照強(qiáng)度和作用范圍進(jìn)行對(duì)比研究，以期為紫外線殺菌燈的科學(xué)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器 選用醫(yī)用式、懸掛式、便攜式以及直立式4 種紫外線殺菌燈進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。①醫(yī)用紫外線殺菌消毒車：燈具型號(hào)為雙盛HZSC?I；功率為2×30 W；輸出波長(zhǎng)為253.7 nm；尺寸為離地高度106 cm，等比長(zhǎng)度91.5 cm。②室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈：燈具型號(hào)為雪萊特ZYX?8821?HJI4；功率為2×15 W；輸出波長(zhǎng)為253.7 nm；尺寸為49 cm×7 cm×27 cm。③直立式家用紫外線殺菌燈：燈具型號(hào)為PHILIPS TUV?PL?L；功率為36 W；輸出波長(zhǎng)為253.7 nm；尺寸為18 cm×18 cm×4 cm。④便攜式手持紫外線殺菌燈：燈具型號(hào)為PHILIPS TK?K40W BL；功率為20 W；輸出波長(zhǎng)為254 nm；尺寸為64 cm。4 種紫外線殺菌燈輸出的紫外線波長(zhǎng)均為254 nm，輻照強(qiáng)度測(cè)試通過紫外輻射照度計(jì)U?20 進(jìn)行測(cè)量。

1.2 測(cè)試環(huán)境 測(cè)試在長(zhǎng)×寬×高為7.0 m×3.9 m×2.6 m 的房間內(nèi)進(jìn)行，房間設(shè)置一扇門，但不設(shè)置窗戶。測(cè)試過程中保持房間門緊閉，關(guān)閉房間內(nèi)照明燈，以避免測(cè)試過程中受其他光源干擾。房間墻壁光滑，放射方式為漫反射，反射光線對(duì)試驗(yàn)影響較小，可忽略不計(jì)。

1.3 測(cè)試方式 以房間地面中心位置為原點(diǎn)，以房間長(zhǎng)、寬、高的方向分別為X 軸、Y 軸、Z軸建立三維坐標(biāo)系。于距離地面50 cm、100 cm、150 cm、200 cm、250 cm 的高度分別鋪設(shè)平行于X 軸和Y 軸的直線，形成用以標(biāo)記距離的定位網(wǎng)格。設(shè)置一個(gè)垂直于地面的標(biāo)尺，標(biāo)尺上設(shè)置高度為50 cm、100 cm、150 cm、200 cm 的測(cè)量點(diǎn)。測(cè)量過程中可通過移動(dòng)標(biāo)尺位置達(dá)到測(cè)量同一高度下，不同X 值與Y 值交點(diǎn)位置紫外線燈輻照強(qiáng)度的目的；可通過選擇標(biāo)尺上不同高度測(cè)試點(diǎn)作為紫外輻射照度計(jì)探頭位置達(dá)到測(cè)量同一X 值與Y 值交點(diǎn)位置下，不同高度紫外線燈輻照強(qiáng)度的目的。為減小測(cè)量誤差，研究者采取以下措施進(jìn)行質(zhì)量控制：①保證紫外輻射照度計(jì)探頭朝向紫外線殺菌燈，探頭測(cè)試截面始終正對(duì)紫外線燈發(fā)光部位。②測(cè)量時(shí)將紫外輻射照度計(jì)探頭固定于測(cè)量點(diǎn)，直至其數(shù)據(jù)穩(wěn)定后進(jìn)行讀數(shù)，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)均測(cè)量3 次，以平均值作為最后結(jié)果。③紫外線殺菌燈于密閉房間內(nèi)的使用時(shí)間需≥30 min，待其輸出功率處于穩(wěn)定狀態(tài)后，開始測(cè)量其輻照強(qiáng)度。

2 結(jié)果

2.1 醫(yī)用紫外線殺菌消毒車測(cè)試結(jié)果 測(cè)試時(shí)將醫(yī)用紫外線殺菌消毒車放置在房間三維坐標(biāo)系原點(diǎn)，保持紫外線燈管軸線與地面垂直，測(cè)量高度為150 cm 時(shí)燈管四周不同位置的紫外線燈輻照強(qiáng)度，結(jié)果顯示：在X 值為50 cm 的平面上，紫外線燈輻照強(qiáng)度在高度為150 cm 處達(dá)到最大值；從紫外線燈輻照強(qiáng)度分布情況來看，以三維坐標(biāo)系原點(diǎn)為中心，6 m3區(qū)域內(nèi)輻照強(qiáng)度平均為199 μW/cm2。

2.2 室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈測(cè)試結(jié)果 測(cè)試時(shí)將室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈懸掛在房間三維坐標(biāo)系原點(diǎn)上方，底部距離地面191 cm，保持燈管軸線和Y 軸平行，測(cè)量高度分別為100 cm、150 cm、200 cm、250 cm時(shí)紫外線燈輻照強(qiáng)度，結(jié)果顯示：在X 值為50 cm 的平面上，室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈輻照強(qiáng)度在高度為200 cm 處達(dá)到最大值，即245.8 μW/cm2；面對(duì)室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈且在距其<50 cm 處，輻照強(qiáng)度均>70 μW/cm2，是殺菌效果較佳區(qū)域；在距離室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈<100 cm 處輻照強(qiáng)度則無法達(dá)到殺菌效果；測(cè)量高度250 cm 以及150 cm 時(shí)，僅在面對(duì)室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈且距其<50 cm 處輻照強(qiáng)度能達(dá)到殺菌效果。

2.3 直立式家用紫外線殺菌燈測(cè)試結(jié)果 測(cè)試時(shí)將直立式家用紫外線殺菌燈放置在高度為58 cm 的支架上，將支架放置于房間三維坐標(biāo)系原點(diǎn)位置，于高度為50 cm、100 cm、150 cm 以及200 cm 水平面測(cè)量紫外線燈輻照強(qiáng)度，結(jié)果顯示：在同一X 值與Y 值交點(diǎn)位置下，在高度50～150 cm 處紫外線燈輻照強(qiáng)度較高。

2.4 便攜式手持紫外線殺菌燈測(cè)試結(jié)果 測(cè)試時(shí)將便攜式手持紫外線殺菌燈豎立放置在58 cm 高的支架上，將支架放置于房間三維坐標(biāo)系原點(diǎn)位置，于高度為50 cm、100 cm、150 cm 以及200 cm 處測(cè)量紫外線燈輻照強(qiáng)度，結(jié)果顯示：在同一X 值與Y 值交點(diǎn)位置下，高度為100 cm 處紫外線燈輻照強(qiáng)度較高，且僅在面對(duì)便攜式手持紫外線殺菌燈并距其<50 cm 處，輻照強(qiáng)度能≥70 μW/cm2；距便攜式手持紫外線殺菌燈150 cm 處，輻照強(qiáng)度<40 μW/cm2。

3 討論

傳統(tǒng)的紫外線殺菌燈消毒是國(guó)內(nèi)大部分醫(yī)院所采用的環(huán)境、物體表面主要消毒方式[11?12]。但研究表明，我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生資源配置存在差異，如城鄉(xiāng)之間醫(yī)療衛(wèi)生資源配置不同，農(nóng)村醫(yī)療衛(wèi)生資源配置較少，城市醫(yī)療衛(wèi)生資源配置較好；地區(qū)之間醫(yī)療衛(wèi)生資源配置科學(xué)性、合理性欠佳，醫(yī)療衛(wèi)生資源相對(duì)集中于我國(guó)東南沿海地區(qū)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，西部地區(qū)衛(wèi)生資源較少；醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域內(nèi)部衛(wèi)生資源配置平衡性有待提高，人、財(cái)、物集中在較大型的醫(yī)院，基層醫(yī)療單位衛(wèi)生資源占有量相對(duì)不足[13?14]，可能造成各地區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的紫外線殺菌燈配備情況不一。此外，不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用的紫外線殺菌燈型號(hào)不盡相同，也可能造成不同醫(yī)院空氣、環(huán)境消毒效果存在差異。紫外線殺菌效果主要取決于波長(zhǎng)以及照射劑量，為保證紫外線殺菌燈的殺菌作用，對(duì)紫外線殺菌燈輻照強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)試顯得尤為重要[15?17]。與此同時(shí)，由于具有殺菌作用的紫外線波長(zhǎng)和對(duì)人體有危害的紫外線波長(zhǎng)相近，紫外線燈殺菌過程中極易損傷眼睛以及皮膚，甚至可能誘導(dǎo)癌癥發(fā)生[18?20]，為了有效減少或避免紫外線殺菌燈對(duì)人的輻照傷害，也需要明確紫外線燈輻照強(qiáng)度及作用范圍。

醫(yī)用紫外線殺菌消毒車被廣泛用于空氣和器具表面殺菌，本研究對(duì)醫(yī)用紫外線殺菌消毒車的研究結(jié)果顯示：以三維坐標(biāo)系原點(diǎn)為中心的6 m3區(qū)域，醫(yī)用紫外線殺菌消毒車的輻照強(qiáng)度平均為199 μW/cm2。因此，建議在使用醫(yī)用紫外線殺菌消毒車時(shí)，應(yīng)將消毒物體放置于紫外線殺菌燈中心6 m3范圍內(nèi)，以獲得良好的殺菌效果。本研究對(duì)室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈的研究結(jié)果顯示：在X=50 cm 的平面上，室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈輻照強(qiáng)度在高度為200 cm 處達(dá)到最大值，為245.8 μW/cm2；面對(duì)室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈且與其距離<50 cm 時(shí)，輻照強(qiáng)度的殺菌效果較佳，而室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈的距離>100 cm，輻照強(qiáng)度無法達(dá)到殺菌效果；測(cè)量高度為250 cm 以及150 cm 時(shí)，面對(duì)室內(nèi)懸掛式紫外線殺菌燈且與其距離<50 cm 時(shí)，輻照強(qiáng)度才能達(dá)到殺菌效果。因此，建議在采用該類型紫外線殺菌燈時(shí)，盡量將需滅菌物品放置在面對(duì)紫外線殺菌燈的50 cm 區(qū)域內(nèi)。本研究對(duì)直立式家用紫外線殺菌燈的研究結(jié)果顯示：當(dāng)處于同一X 值與Y 值交點(diǎn)時(shí)，在高度50～150 cm 處，直立式家用紫外線殺菌燈的輻照強(qiáng)度較高。因此，建議在使用直立式家用紫外線殺菌燈時(shí)，注意紫外線燈高度。本研究對(duì)便攜式手持紫外線殺菌燈的研究結(jié)果顯示：當(dāng)處于同一X 值與Y 值交點(diǎn)時(shí)，高度為100 cm 處便攜式手持紫外線殺菌燈的輻照強(qiáng)度較高；在面對(duì)便攜式手持紫外線殺菌燈且距燈<50 cm 處，輻照強(qiáng)度≥70 μW/cm2；而距便攜式手持紫外線殺菌燈150 cm 處，輻照強(qiáng)度<40 μW/cm2。因此，建議在使用便攜式手持紫外線殺菌燈時(shí)，物品應(yīng)距其<50 cm。

總之，不同的紫外線殺菌燈有不同的輻照強(qiáng)度和作用范圍，在采用上述紫外線殺菌燈的過程中，應(yīng)將需要消毒殺菌的物品放置于紫外線殺菌燈的有效輻射范圍內(nèi)，工作人員則應(yīng)遠(yuǎn)離有效輻射范圍，以避免受到輻射傷害。