遠くまで照射するエキシマランプ

Scientific Reports volume 13、記事番号: 381 (2023) この記事を引用

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3 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ダイニングテーブルは細菌やウイルスを媒介するリスクを引き起こす可能性があります。 現在、一緒に座っているときに食事を守るための環境に優しく便利な手段が不足しています。 この研究では、ダイニングテーブルの表面を消毒するために遠紫外線Cエキシマランプを構築しました。 ランプをさまざまな高さと方向に取り付け、テーブル表面の放射照度を測定しました。 大腸菌 (E. coli) に対するさまざまな不活化効率を得る照射線量が提供されました。 さらに、放射照度とその結果として生じる不活化効率について数値モデリングを実施しました。 表面間 (S2S) モデルは、測定された放射照度を使用して検証されました。 遠UVC照射の殺菌性能、客が曝露された遠UVC線量、生成されたオゾンへの曝露リスクが評価された。 その結果、12.8 mJ/cm2 の照射線量で表面上の大腸菌を 99.9% 殺菌できることが明らかになりました。 ランプの照射出力、ランプの数と位置を変えることにより、遠UVC照射は5分間の食事時間で3対数の減少を達成できます。 さらに、遠 UVC ランプは効果的な不活化率を達成する際に、客に損害を与えるリスクが低くなります。 さらに、機械換気されている食堂では、オゾン暴露のリスクは事実上ありません。

ダイニングテーブルは微生物によって簡単に汚染されます1,2。 食卓の表面に存在する微生物は細菌またはウイルスのいずれかです3,4。 この細菌は、(1) 汚染された雑巾やスポンジでテーブルを拭く、(2) 浮遊微生物の堆積、および (3) 汚染された食品との接触によって、食卓の表面に伝染します5、6、7。 食卓の表面上の細菌は数時間、場合によっては数週間生存することがあります8。 ウイルスは、感染した客から放出された飛沫とともに食卓に定着する可能性があります9。 宿主細胞から分離された場合でも、ウイルスは適切な条件下では食卓の表面で 2 ～ 7 日間生き続ける可能性があります4。 ダイニングテーブル上の微生物の消毒は、表面接触経路による人への感染を最小限に抑える効果的な方法となり得ます。

化学消毒剤は、表面の微生物を殺すために長い間使用されてきました。 食卓の消毒剤には、塩素系溶剤、エチルアルコール、ペルオキシ酢酸、第四級アンモニウム塩溶剤10などが含まれます。これらの消毒剤は、酸化によって生体タンパク質を変性させるか、表面張力の力によって生体からの水分の損失を促進することによって微生物を不活化します11,12。 。 化学消毒剤は、大部分の微生物を殺すのに非常に効果的です13。 しかし、ほとんどの化学消毒剤は環境に優しいものではありません。 さらに重要なことに、化学消毒剤は、許容上限を超えると人間の健康に有害となる可能性があります。 2014年のエボラ出血熱流行時に残留塩素消毒剤への過剰曝露による呼吸器症状や皮膚症状が報告されたことは、化学消毒の欠点を浮き彫りにしている14。 したがって、ダイニングテーブルでは化学消毒を慎重に行う必要があります。

紫外線 C (UVC) 放射も微生物を不活化するのに非常に効果的であり 15、表面に残留物は生成されません。 波長 254 nm の従来の UVC は、通常、蒸発した水銀を通る電気アークによって生成されます。 放出された光子は微生物の体に深く浸透し、リボ核酸 (RNA) またはデオキシリボ核酸 (DNA) を破壊する可能性があります16。 したがって、照射された微生物の複製と増殖の両方が防止されます。 ただし、UVC254nm は人体への照射には安全に使用できません。 UVC254nm への過度の曝露により、結膜炎、紅斑、さらには皮膚がんが発生する可能性があります17。 したがって、食事中のUVC254nm消毒は禁止される場合があります。

近年、波長 207 ～ 222 nm の範囲の遠 UVC が大きな注目を集めています18。 遠紫外光線は、内部で希ガスが高電圧によってイオン化されるエキシマランプによって生成できます。 Far-UVC は細菌細胞やウイルスに対して同様の殺菌効果があり、UVC254nm19 よりも細菌の内生胞子を殺すのに強力であると報告されています。 特に、放出された光子は角質によって優先的に吸収され、その後細胞質タンパク質によって同化されるため、人間の細胞における遠UVC光線の浸透深さは非常に限られています20。 したがって、高エネルギー光子が原子核に入るのが妨げられます。 したがって、遠UVCは人の存在下での消毒に適していると考えられます。