UV LED紫外線殺菌效果該怎么評估

根據(jù)2020年1月28日，國家衛(wèi)健委和國家中醫(yī)藥管理局公布的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行）第四版》描述：病毒對紫外線和熱敏感。也就是說：紫外線能殺死新型冠狀病毒（2019-nCoV）。隨著紫外線LED的功率提升與技術(shù)精進，在市場上已經(jīng)借由安全、環(huán)保、小巧等性能以及無化學(xué)殘留等優(yōu)勢逐步取代了較低功率的紫外線水銀燈管。金鑒實驗室通過以往的UV LED殺菌測試案例總結(jié)發(fā)現(xiàn)品牌、燈珠燈具類型、波長、發(fā)光效率、照射距離、照射時間、輻射強度、穿透性率、應(yīng)用領(lǐng)域等是UV-LED不同于紫外汞燈的消毒與滅菌鑒定實驗結(jié)果的影響因素。

在本文中，我們列舉三個實驗說明其中幾個因素的重要性，并建議客戶根據(jù)產(chǎn)品性能和應(yīng)用領(lǐng)域的不同科學(xué)的設(shè)計實驗條件，評估UV-LED紫外燈的殺菌效果。

一、同一產(chǎn)品對不同菌種的殺菌效果對比某客戶委托金鑒實驗室對UV LED燈具進行殺菌測試。金鑒工程師測試此款燈具中心波長為275nm，在照射距離1m時其輻射強度為98μW/cm 2，垂直照射15min后對比空白組評價對白色念珠菌、金黃色葡萄球菌及大腸桿菌的殺菌效果。本次試驗中試驗結(jié)果顯示同種UV LED雖然輻射強度相同，但對不同菌種的殺菌效果不同。

二、同一產(chǎn)品不同照射時間的效果對比某客戶委托金鑒實驗室對UV LED燈珠進行不同條件的殺菌對比測試。金鑒工程師測試送樣款UV LED燈珠中心波長為280nm，距離培養(yǎng)基上方垂直照射30s、40s、50s后評價其對大腸桿菌的殺菌效果。本次試驗顯示在相同照射距離下，UV LED隨照射時間的增加，殺菌效果明顯增強，本款UV LED紫外線燈對大腸桿菌照射50s后有較好的殺菌效果。測試效果如下所示：

三、同一產(chǎn)品不同照射距離的效果對比某客戶委托金鑒實驗室對UV LED燈珠進行殺菌測試，金鑒工程師測試此款UV LED燈珠中心波長為 275nm。距離培養(yǎng)基上方垂直5cm、7cm、10cm照射60s后評價其對金黃色葡萄球菌的殺菌效果。本次試驗中UV LED紫外線燈在相同的照射時間下，隨著距離的增加，殺菌效果明顯降低；在距離5cm時對金黃色葡萄球菌有較好的殺菌效果。測試效果如下所示：

相對于傳統(tǒng)紫外線燈，金鑒實驗室認(rèn)為設(shè)計UVLED殺菌實驗需考慮以下差異：1. 波段：不同波段紫外線對于細(xì)菌，病毒的殺滅效果不同。傳統(tǒng)用的紫外汞燈以放電產(chǎn)生以波長為253.7nm為主的紫外輻射，但根據(jù)目前最新的研究結(jié)果，在264納米附近，紫外線的殺菌效果可能會更高。在深紫外UVC LED殺菌消毒方面，標(biāo)準(zhǔn)化面臨著一系列的挑戰(zhàn)，如紫外汞燈殺菌主要在253.7nm，而UVC LED波長主要分布在200-280nm，這為后續(xù)應(yīng)用解決方案帶來了一系列差異。2. 紫外線劑量：殺菌需要足夠的照射強度、足夠的時間及合適的波段。紫外輻射強度取決于紫外光源中有效光譜的發(fā)光強度、燈具的光輸出角度（光束集中度）、燈具與被輻射物體之間的距離等因素。一般來說，輻射強度越高效果越好；光束越集中于被輻射物體表面殺菌效果越好；距離被輻射物體越近效果越好；累積輻射時間即被照物體在紫外線燈具下的總輻射時間越長效果越好。3. 發(fā)光效率：目前紫外LED在發(fā)光效率等方面還無法完全取代汞燈。UVA  LED技術(shù)已比較成熟，EQE可達到50-60%，針對UVA的產(chǎn)品未來更多的工作會聚焦于應(yīng)用系統(tǒng)層面的開發(fā)。UVB和UVC波段深紫外LED的外量子效率還比較低，EQE普遍在10%以下，商業(yè)化產(chǎn)品基本在1%~3%。4. 應(yīng)用領(lǐng)域：紫外LED還具有小巧便攜、環(huán)保安全、易于設(shè)計等優(yōu)點，可以催生出一些不同于傳統(tǒng)汞燈的應(yīng)用需求。比如目前已經(jīng)出現(xiàn)的便攜式的電子消毒產(chǎn)品、電梯扶手殺菌機、掃地機器人等。這是傳統(tǒng)紫外光源很難應(yīng)用的地方。

5. 紫外線穿透性：UV LED對直接照射的物體表面具有良好的滅活效果，但穿透性不強，對光線穿透不了的物體內(nèi)部和被覆蓋的部分，沒有明顯的效果，而傳統(tǒng)紫外線燈可利用產(chǎn)生的臭氧的彌散性彌補由于紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點。6. 殺菌差異：不同品牌、不同規(guī)格的紫外線燈殺菌差異性大，選購時要確認(rèn)其光源輻射波長、輻射強度、防護設(shè)計、工作要求等，選擇合適的燈具。

附錄：

一、深紫外UV LED殺菌消毒優(yōu)勢：

1. 高效率殺菌：對細(xì)菌、病菌的殺菌滅活一般是幾秒內(nèi)完成，幾乎是瞬時發(fā)生。

2. 殺菌廣譜性：對幾乎所有細(xì)菌病毒都能高效率殺滅。

3. 無二次污染：沒有其他化學(xué)污染物產(chǎn)生。

深紫外光對常見細(xì)菌病毒的殺菌效率如下表：

二、紫外波段分類  

根據(jù)波長劃分紫外波段：

UVA：315-400nm（近紫外NUV365-400nm），應(yīng)用包括固化、光催化凈化、防偽等領(lǐng)域。

UVB：280-315nm，應(yīng)用包括光健 康/醫(yī)療、植物生長光照調(diào)節(jié)等。

UVC：200-280nm（solar blind——“日盲”紫外線），應(yīng)用于如水、空氣等的殺菌消毒。

三、紫外線消毒原理

紫外線消毒技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學(xué)、醫(yī)學(xué)和光動力學(xué)的研究基礎(chǔ)，利用專門設(shè)計的高效率、高強度和長壽命的UVC波段紫外光燈具來實現(xiàn)的。紫外線通過對微生物（細(xì)菌、病毒、芽孢等病原體）的輻射損傷和破壞核酸的功能，從而使微生物致死，達到消毒和殺菌的目的，滅活效果取決于紫外輻射劑量。

微生物結(jié)構(gòu)與紫外線滅活機理：

四、第一、二類消毒產(chǎn)品

國家衛(wèi)生和計劃生育委員會（衛(wèi)生計生委）出臺相應(yīng)政策，要求第一、二類消毒產(chǎn)品首次上市前需要自行或委托第三方進行衛(wèi)生安全評價，評價合格的消毒產(chǎn)品方可上市銷售。即上市前需委托第三方檢測評價機構(gòu)進行衛(wèi)生安全評價，出具專業(yè)檢測報告，政府備案，產(chǎn)品方可上市銷售。

第一類消毒產(chǎn)品是指具有較高風(fēng)險，需要嚴(yán)格管理以保證安全、有效的消毒產(chǎn)品。包括用于醫(yī)療器械的高水平消毒劑和消毒器械、殺菌劑和殺菌器械，皮膚黏膜消毒劑，生物指示物、殺菌效果化學(xué)指示物。

第二類消毒產(chǎn)品是指具有中度風(fēng)險，需要加強管理以保證安全、有效的消毒產(chǎn)品，包括除第一類產(chǎn)品外的消毒劑、消毒器械、化學(xué)指示物，以及帶有殺菌標(biāo)識的殺菌物品包裝物、抗（抑）菌制劑。

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