;

Количка

0 артикула

Полезно

Вижте всички статии

ТЕХНИЧЕСКИ ДОКЛАД ULTRAVIOLET AIR DISINFECTION УЛТРАВИОЛЕТОВА ДЕЗИНФЕКЦИЯ НА ВЪЗДУХА

COMMISSION INTERNATIONALE DE L'ECLAIRAGE
INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION
INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION

TECHNICAL
REPORT

 
ТЕХНИЧЕСКИ
ДОКЛАД

 

 

ULTRAVIOLET AIR DISINFECTION

УЛТРАВИОЛЕТОВА ДЕЗИНФЕКЦИЯ НА ВЪЗДУХА
 
РЕЗЮМЕ

През 1870 г. използвайки слънчевата светлина като източник на ултравиолетово лъчение (UVR), са започнати изследвания, за да се разберат молекулярните промени в живите организми, получени от поглъщането на UVR. През 20-ти век, с изобретяването на електрическите живачни разрядни лампи, се предлага контролируем, икономичен източник на бактерицидно късовълново 253,7 nm UVR. Започва систематично изследване на влиянието на UVR върху биологичните системи в няколко дисциплини, като се използват бактерицидни UVR лампи. Влиянието на UVR върху биологичните системи се проучва, за да осигури знания за защита на хората от опасно излагане на UVR и да ограничи разпространението на инфекциозни заболявания чрез дезактивиране на микроорганизмите в храната, водата и въздуха. Глобалните инциденти с биотероризма ескалират в края на 20 век  и 21-ви век и намаляването на биологичните заплахи в обществените сгради придобива допълнително значение за дезинфекцията и дезактивацията на въздуха и повърхностите с UVR. Увеличават се  устойчивите на много лекарства щамове на въздушно-инфекциозни агенти. Mycobacterium tuberculosis (TB) е най-изявеният от тях. С 2 милиарда души, заразени от туберкулоза и 2 милиона умиращи годишно, това е най-големият убиец сред инфекциозните заболявания. Необходимо е по-дълбоко изследване на потенциала на UVR дезинфекцията на въздуха. Този доклад обобщава настоящото състояние на познанията за UVR дезинфекция на въздуха и дава препоръки за бъдеща работа в процедурите за изследвания, стандартизация и тестване.

 

 

ВЪВЕДЕНИЕ

 

В исторически план определянето на термините, метода на измерване, спектралните граници и полезните приложения на ултравиолетовото лъчение (UVR) и ултравиолетовото бактерицидно облъчване (UVGI) започват в рамките на CIE в началото на 30-те години на миналия век (CIE, 1935). Дезинфекцията на въздух от патогени обикновено се осъществява чрез вентилация (за разреждане и отстраняване на инфекциозни частици), високоефективна филтрация на прахови частици (HEPA - за улавяне на инфекциозни частици, достатъчно малки за вдишване) и ултравиолетово бактерицидно облъчване (UVGI) (за увреждане на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) на микроорганизма, с цел да го направи безвреден) (CDC, 1994; Harm, 1980). Атентатите от биотероризма през XXI век водят до интензивен преглед на литературата за прилагане на UVR дезинфекция (въздух, както и повърхности и вода) за защита на общественото здраве (Glanz et al., 2001; Gerberding et al., 2002; CDC, 2001b; Drazen, 2002; Комисия по наука и технологии за борба с тероризма, 2002). За третиране на някои сгради (обществени сгради като приюти за бездомни, училища, аудитории, офис сгради и транспортни центрове) UVGI може да има важно предимство пред високата степен на вентилация или филтрация (Brickner et al., 2000; First et al., 1999b). Като екологична форма на контрол UVGI се прилага за деактивиране на инфекциозни агенти в закрити помещения (чрез дезинфекция на въздуха в горната им част); върху повърхности (както в закрити, така и в открити помещения) и във вентилационни системи (системи от канали). Проучванията от 30-те години на миналия век (Wells, 1935; Wells, 1955; Riley et al., 1976; Riley et al., 1989; Luckiesh, 1946) показват, че UVGI в горната част на помещението намалява концентрацията на инфекциозни пренасяни по въздуха микроорганизми в долната част на помещението. Медицинската професия е първата, която одобрява UV лампите за дезинфекция (CPM, 1948). Лекарите в операционните зали използват UVGI за стерилизиране на операционното поле, за контрол на инфекцията при пациенти, както и за почистване на повърхностите в залите (Hart, 1960a, Hart, 1960b). Лаборантите, които боравят с инфекциозни материали, продължават да използват техники на UVR стерилизация (Phillips et al., 1955). Някои хранително-преработващи предприятия използват ултравиолетово лъчение, за да запазят храните. Бактерицидните ултравиолетови лампи, стратегически поставени в горната част на помещението, излъчват късовълново лъчение с дължина на вълната 253,7 nm (UV-C лъчение), което уврежда бактериите и вирусите в конвекционните въздушни потоци в помещенията, като ги прави безобидни. По подобен начин, бактерицидните лампи се поставят във въздухопроводи, както и в преносими, самостоятелни устройства за конвекция на въздух за почистването му от микроорганизми. Бактерицидният ефект предотвратява възпроизвеждането на тези инфекциозни агенти. По този начин предаването на болестта се прекъсва. Някои от инфекциозните агенти, причиняващи респираторни заболявания при хората и които са податливи на UVR дезинфекция на въздуха,са: туберкулоза, морбили, аденовирус, грип и вероятно едра шарка.

Събитията от 2001 г. в Съединените щати създават нов интерес към възможността за използване на бактерицидно UVR за унищожаване на спори на антракс, освободени в околната среда. Тези спори са с аеродинамичен размер, което им позволява да плават по въздушните потоци и да се пренасят през въздуховодите. Контролът на предаването изисква повърхностно и въздушно обеззаразяване, за което понастоящем няма установена основа за прилагане на UVR. В откритата литература има малко информация за чувствителността на спорите на антракс към UVR. Съществуващата информация е по-приложима за повърхностна дезинфекция. Изследване на Knudson (Knudson, 1986) предполага, че спорите са около 20 пъти по-устойчиви на UVR, отколкото вегетативната форма на Bacillus anthracis. Спорите на антракс се деактивират от UVR по същия начин като другите микроби, т.е. количеството оцелели спори намалява като експоненциална функция на енергийната плътност на UVR. Следователно, за да се разработи смислена процедура за дезинфекция, е необходимо да се определят приемливи норми за количеството на оцелелите спори. Такъв референтен стандарт все още не е установен. По-важното е, че UVR инактивирането е като видимата светлина. Това означава, че UVR е лош дезинфектант на повърхности. Всяко засенчване, дори на микроскопична основа, може да предотврати ефективната дезинфекция. Като предположение за UVR устойчивостта на споровата форма, експеримент с UVR стерилизация върху повърхности от алуминиеви, керамични и дървени повърхности от Dietz et al. (Dietz et al., 1980) заключават, че в редки случаи стерилността може да бъде получена чрез доза 2 х 104 J/m2. Въпреки това, като цяло дозата над 2 х 106 J/m2 не е достатъчна. Необходимо е по-нататъшно проучване, за да се определи потенциала на деактивиране чрез UVR на аерозолизирани спори на антракс. UVR е значително по-ефективен за контрол на инфекцията, пренасяна във въздуха, в сравнение с пренасяната от повърхностите.

 

Проучванията за предаване на Mycobacterium tuberculosis (MTB) могат да дадат насоки как да се подходи към ефективна защита на обществените пространства от широк спектър от инфекции, причинени от въздуха. От средата на 80-те години на миналия век с възобновяване на туберкулозата и до наши дни съществува засилена грижа за глобализираното разпространение на щамове на мултирезистентна туберкулоза (MDR TB) (CDC, 2002a; CDC, 2002b; Farmer et al., 1999; Walton et al., 2000). Докато ефективното лечение на пациенти с туберколоза в развитите страни и в страни с ограничени ресурси,  чрез пряко наблюдаван кратък курс на терапия (DOTS-плюс) (Frieden, 2000), е съществена намеса за спиране на разпространението му, има друг критично важен аспект на проблема, който е получил малко внимание от страна на правителствените и неправителствените агенции: контрол на инфекцията в общи условия. Всеки случай на туберкулоза, MDR или по друг начин е резултат от въздушно предаване от човек на човек. Предаването в общи условия не само води до по-ефективно разпространение на туберкулоза в общността, но също така заплашва много здравните работници (ЗР), които са от съществено значение за лечението на пациентите. Молекулярният отпечатък демонстрира предаване на мултирезистентна туберкулоза (MDR TB) в болници в Южна Африка и Аржентина, страни с ограничени ресурси, където късната диагноза, неефективното лечение, продължителната хоспитализация и липсата на изолационни съоръжения се комбинират, за да се получи разпространение между пациентите и между пациентите и здравните работници. Пациентите, лекувани за ТБ, чувствителни към наркотици в руските затвори, дори са се заразили от MDR щамове, доказано чрез молекулярен отпечатък. Медицинските работници, особено тези, които са заразени с ХИВ, заразяват с мултирезистентна туберкулоза (MDR TB) в райони с високо разпространение и много от тях са починали (Espinal et al., 2001; CDC, 2001c; Friedman, 2001).

 

1. ОБХВАТ

 

Техническото задание за CIE TC 6-35 е: Преглед на текущото състояние на използване на формите на ултравиолетово лъчение (UVR) за дезинфекция на въздуха. Поради нарастващия интерес е включен кратък раздел за дезинфекция на повърхности.

 

2. УЛТРАВИОЛЕТОВО ЛЪЧЕНИЕ (UVR)

 

2.1 Свойства

 

Ултравиолетовото лъчение (UVR) е всяка излъчена енергия с дължина на вълната между 100 nm и 400 nm (виж фиг. 1). Ултравиолетът (UV) е част от електромагнитния спектър и излъчването в този диапазон на дължината на вълната се произвежда от Слънцето и създадени от човека източници. Фотобиолозите често използват разделянето на ултравиолетовия спектър, предложено от CIE:

 

UV-A: 315 nm - 400 nm;

UV-B: 280 nm - 315 nm;

UV-C: 100 nm - 280 nm.

 

Терминът UVGI (дефиниран като ултравиолетово бактерицидно облъчване) се отнася до излъчването на ултравиолетови бактерицидни лампи и системите, които разпределят UVGI енергията, т.е. UVGI облъчватели.

 

 

Фиг. 1. Електромагнитен спектър. Източник: IESNA Lighting Handbook 9th Edition (IESNA, 2000b). Използва се с разрешение

 

Всички UVR са съставени от фотони енергия. Енергията на един UV фотон варира в зависимост от дължината на вълната и се увеличава от дълги вълни към по-къси дължини на вълната. Във фотохимията един фотон взаимодейства с една абсорбираща молекула; следователно теоретично един фотон може да повреди една молекула на ДНК (Harm, 1980; Sliney, 2000).

 

2.2 Лъчисти дефиниции и количествено определяне

 

Силен компонент в работата на CIE е определянето и стандартизацията на лъчистите термини. Накратко тук са обобщени следните CIE лъчисти величини, адаптирани от наръчника на CIE MORH (ICNIRP / CIE, 1998) и използвани за измерване на опасностите от оптично лъчение във фотобиологията:

 

А. Облъчването и лъчистата експозиция са величини, определящи мощност или енергия, падащи върху равнина. Както е показано на фиг. 2, тези величини са дозата (облъчване) и експозицията (лъчиста експозиция), които са най-основните величини, използвани във всички фотобиологии. Най-често използваните единици са съответно W/cm2 и J/cm2. SI единиците са W/m2 и J/m2.

1 W = 1 J/s.

 

В. Скоростта на обемното облъчване и лъчиста експозиция се използват в усъвършенствани проучвания, където е включена вътрешната повърхностна доза с обратна разградка. Тези величини се използват правилно най-често при теоретични проучвания на разпределението на дозата и когато фотохимията на молекулно ниво в тъканите е засилена в резултат на множество събития на разсейване в тъканите (Вижте Раздел 2.4.). За съжаление, тези термини често се използват неправилно, за да означават облъчване и излъчване, тъй като единиците W/m2 и J/m2 са еднакви.

 

С. Лъчистата яркост е характеристика, често използвана от физиците при определяне на източниците. Тъй като лъчистата яркост е постоянна за всяка оптична система, тази характеристика е ограничаващ фактор за постигане на високо излъчване от светлинен източник, през всякакви лещи и светлоотразителна оптика. Например, лампа с ксенонова дъга има много висока яркост и нейната енергия може да бъде фокусирана, за да се получи много високо облъчване върху прицелната тъкан. За разлика от нея, луминесцентната лампа има много по-ниска яркост и енергията й не може да бъде фокусирана до висока концентрация. Лъчистата яркост е важна, от гледна точка на уточняване на рисковете за ретината и за безопасността на лампата. Единиците са W/(m2·sr).

 

 

Фиг. 2. Илюстрация на лъчисти и облъчващи концепции. Източник: CIE MORH (ICNIRP / CIE, 1998).

 

D. Интензитетът на лъчението се използва за обозначаване на излъчваната мощност в даден пространствен ъгъл от малък източник, при който разстоянието е много по-голямо от размера на източника. Въпреки, че е полезна характеристика за прожектори, той обикновено има много ограничена употреба във фотобиологията. Единиците са W/sr.

 

Е. Спектралните разпределения (единици за дължина на вълната) се използват за определяне на енергията, мощността или облъчването за интервал от дължини на вълната. При изчисляване на фотобиологично ефективна доза спектралното количество трябва да се умножи по спектъра на действие. Примери: спектрална лъчева мощност, спектрално облъчване, спектрално излъчване и др. Единиците за всяко количество се променят чрез добавяне на „за нанометър“, например W/m2 става W/(m2.nm).

 

F. Фотонните (Quantum) величини (единици във фотони) се използват главно в теоретичните изследвания и във фотохимията. В този случай лъчевата експозиция е посочена във photons/m2, а облъчването е посочено във photons/(m2·s).

 

 

 

2.3 Дозиметрия и концепцията за фотобиологичната доза

 

Ултравиолетовото бактерицидно облъчване следва основните концепции на фотобиологията и фотохимията, включително следните закони:

 

Законът за квадратичното отдалечаване (закон на обратните квадрати)

Както е вярно и за видимата светлина, облъчването, произведено от UVR точков източник, е обратно пропорционално на квадрата на разстоянието до мястото на облъчване.

 

Закон за реципрочност на Bunsen-Roscoe

Тъй като ефектът на UVGI следва закона на Bunsen-Roscoe за взаимност на фотохимичните реакции, времето на експозиция е обратно пропорционално на силата на излъчване за същия ефект на деактивация върху дадена част от организмите, пренасяни във въздуха. С други думи, количеството на дезактивираните или „убити“ във въздуха микроорганизми зависи от експозицията на UV и не се влияе от реципрочни промени в облъчването и продължителността на експозиция. Следователно, 0,1Wm2 (10μW/cm2) за 10 s е еквивалентно на мощността на убиване от 0,05W/m2 (5μW/cm2) за 20 s.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. Обобщение на основната терминология, използвана за количествено определяне на оптичното лъчение.

 

 

2.4 Измерване (облъчване, експозиция)

 

Радиометър за измерване на облъчване

 

Различни физически инструменти, наречени радиометри, могат да бъдат използвани за измерване на величини на лъченията, като облъчване в ултравиолетовата област. Тези инструменти са широко достъпни като ръчни устройства за наблюдение на полето, използвани за проверка на UVGI инсталации в горната част на помещението (Vincent, 1998) и като по-сложни спектрорадиометри за точно измерване на лампи и лампови системи. Подробни техники за измерване на облъчване са описани в стандарта CIE за фотобиологична безопасност на лампите и ламповите системи (CIE, 2002).

 

Актинометър и биодозиметър за измерване на облъчването

 

Тъй като физичните (за разлика от химичните или биологичните) инструменти за измерване на облъчването не са широко разпространени в търговската мрежа, химичните инструменти, наречени актинометри, се използват за измерване на експозицията и скоростта на обемното облъчване в ултравиолетовата област. Актинометърът се дефинира като химическа система (Rahn et al., 1999) или устройство, което определя броя на фотоните в лъча изцяло или за единица време. Този термин обикновено се прилага за устройства, използвани в ултравиолетовия и видимия диапазон на дължината на вълната. Например разтворите на фериоксалат могат да се използват като химични актинометри, докато болометри, термодвойки и фотодиоди са физически устройства, които дават показание, което може да бъде свързано с броя на откритите фотони. Актинометрия е процесът, чрез който се определя броят на фотоните, излъчвани от източник на лъчение, с помощта на актинометър.

 

Ако падащата мощност попадне в точка от няколко източника и от различни посоки, скоростта на обемно облъчване може да бъде измерена с помощта на суперпозиция, при условие че излъчването от всеки източник идва под разумно малък ъгъл. Измерва се индивидуалното максимално облъчване, дължащо се на всеки източник, т.е. в равнина, перпендикулярна на падащото лъчение, без принос на другите източници. Коефициентът на обемно облъчване е алгебраичната сума на отделните облъчвания. Това е валидно дори когато лъчението е от противоположни посоки. Ако обаче някой източник е голям в сравнение с неговото разстояние, така че лъчистият поток пристига през голям пространствен ъгъл, измерването на облъчването като компонент на скоростта на обемно облъчване не е валидно, поради косинусовото тегло при измерването на облъчването.

Друг подход за разработване на триизмерно измерване на общата доза на UV, получена от микроорганизъм във въздуха, е биодозиметърът. Този подход, използван за калибриране на ефективната доза на UV-C, получена от микроорганизъм по време на облъчване за водна обработка (Cabaj et al., 1996), може да бъде полезен за приложение и във въздуха.

 

Скорост на oбемно облъчване

По същия начин като облъчването, скоростта на обемното облъчване може да бъде изразена в същите единици, но геометричната интерпретация е различна от тази на облъчването. Скоростта на oбемното облъчване е по-обща и в най-простия случай се свежда до облъчване. Скоростта на обемното облъчване Ee,o в дадена точка в пространството е многопосочният лъчист поток, външно падащ върху елементарна сфера, на единица площ на напречното сечение на сферата.

Ee,o = dΦ/dA W/m2

Φ е общият лъчист поток (W), падащ върху сферата, а A (m2) е площта на напречното сечение на сферата. Плътността на енергията е експозиция He,o, плътността на мощността е обемното облъчване. За нашите цели единицата от μW/cm2 често е по-удобна от единицата W/m2. Всичко това следва стандартните определения, свързани с лъчението.

 

Обяснение на физическата интерпретация на обемнотo облъчване

Обемните обекти не реагират пространствено на падащата мощност по същия начин като равнинните обекти. Да разгледаме облъчването върху малък плосък елемент, произведен от излъчващ източник на голямо фиксирано разстояние. Завъртете източника около плоския елемент директно над елемента през 90° до точка в равнината на елемента. Облъчването и мощността, получени от равнинния елемент, намаляват от максимум до нула. Сега заменете плоския елемент с малка сфера и повторете същото движение на източника през 90°. Мощността, получена от сферата, не се променя. Скоростта на Обемното облъчване е показателят, свързан с мощност, получена от обемен елемент от множество посоки.

 

Да разгледаме един малък източник на разстояние, така че падащото лъчение да бъде разумно успоредно. Мощността, падаща върху равнина, перпендикулярна на посоката на лъчението, разделена на тази зона, е облъчване. Сега ако една сфера беше поставена на едно и също място, тя би прихванала същата мощност, както и кръгъл диск, равен на напречно сечение на сферата. Разделянето на тази мощност на площта на напречното сечение на сферата дава същата стойност като измерването на облъчването; облъчването и скоростта на обемното облъчване са еднакви. Ако мощността на излъчване не е перпендикулярно падаща върху плоскост, по-малка мощност се получава от тази област. Облъчването ще варира като косинус на ъгъла между посоката на падане и перпендикуляра към зоната и е нула за ъгли, по-големи от 90°. Въпреки това сферата приема мощност от всички посоки с еднаква тежест. Това е причината скоростта на обемното облъчване да е подходящият показател за облъчване на обемни приемащи елементи.

По принцип скоростта на обемното облъчване е необходимата единица за оценка на плътността на мощността в точка (1) в близост до източник, т.е. където източникът попада в голям ъгъл в точката, или (2), където множество източници са разположени в различни посоки около точката. В противен случай облъчването (като ограничаващ случай на скоростта на обемното облъчване може да се използва за оценка на плътността на мощността в точката.

В заключение, скоростта на обемното облъчване е скоростта на дозата на биологична експозиция, която може да бъде измерена само с актинометър или биодозиметър. Облъчването всъщност може да бъде измерено и чрез физични инструменти. Докато и двете количества имат еднакви единици: традиционните единици μW·s/cm2 и                                 SI единиците J/m2, те имат различно приложение. Обемното облъчване включва и обратното разсейване (множество „попадения“), за да се отчитат триизмерните подходи за деактивиране на микроорганизмите, пренасяни във въздуха.

 

2.5 Преобразуване на единици за падаща енергия

 

Най-често в биологичните експерименти се измерва енергията, падаща на единица площ, перпендикулярна на UV лъча в посока към биологичния материал.  Терминът за това количество е експозиция, която в миналото се измерва в erg·mm-2 или erg·cm-2. Днес експозицията се измерва в (J·m-2). Следното съотношение може да се използва за преобразуване на тези единици:     

                                                      1 J·m-2 = 10 erg·mm-2 = 103 erg·cm-2.

 

3. МИКРООРГАНИЗМИ

 

3.1 Видове, характеристики и предаване на болестта

 

Микроорганизмите (наричани още микроби) са толкова малки, че изискват микроскоп, за да се видят. Някои микроби могат да причинят заболяване при растения, животни и хора. Четирите основни групи микроорганизми, които са от интерес за УВ дезинфекция на въздуха, са: бактерии, вируси, гъбички и протозои. От края на 19 век се знае, че инфекциозните заболявания са причинени от микроби; обаче едва в началото на 20 век се установи, че предаването на някои инфекциозни причинители става през въздуха (Wells, 1955). Бактериите са съставени от една клетка, която съдържа ДНК, може да съществува във вегетативна форма и като спори и да варира в размер от 0,2 µm до 1,5 µm. Вирусите са най-малките микроби (по-малки от бактериите), не са клетки, съдържат една или повече молекули ДНК или рибонуклеинова киселина (РНК) (съдържаща гените на вируса) и са заобиколени от протеинова обвивка. Гъбичките са примитивни организми, които могат да бъдат намерени във въздуха, почвата, по растенията и във водата. Някои видове гъбички причиняват заболявания при хората, напр. Aspergillus fumigatus, който може да причини аспергилоза - гъбична инфекция на дихателната система (NIH, 2001; Philips Lighting, 1992).

 

3.2 Капково ядро - значение на размера на частиците при предаване на болестта

 

Предаването на инфекциозно заболяване зависи от концентрацията на инфекциозни частици във въздуха, които могат да се вдишат от човек. Wells (Wells, 1934) определя, че капчици с различни размери, изхвърлени във въздуха, когато инфектиран човек кашля или киха, образуват аеродинамични капкови ядра с диаметър 1-5 μm. Тези капкови ядра могат да съдържат инфекциозни частици и са достатъчно леки, за да останат във въздуха продължителни периоди от време. Човешкото тяло има йерархия на защитните сили за защита на дихателната система от болести. При изследвания на вдишването на частици е установено, че горният дихателен път почти изцяло спира частици с размер над 10 μm и 80% от частиците с размер 5 μm. По-късно е установено, че частици с размери <5 μm се отлагат в белодробните алвеоли (Hatch, 1961). Ако инфекциозни микробни аерозоли се вдишат в белодробните алвеоли, те могат да причинят респираторна инфекция (Wells, 1955). Riley открива, че пациентите, инфектирани с туберкулоза, произвеждат капчици, съдържащи туберкулозни бацили, когато кашлят, кихат или говорят, които образуват капкови ядра. Неговите изследвания на морски свинчета установяват, че едно капково ядро ​​е способно да инициира белодробна туберкулоза при силно чувствителни гостоприемници. Това означава, че няма специфична прагова концентрация на въздуха, под която да не се извършва предаване (Riley et al., 1959).

Проучванията на жизнеспособността на микроорганизмите във въздуха и следователно потенциалната им инфекциозност установяват, че те са естествено засегнати от изсушаване; следователно, високите проценти на относителна влажност позволяват по-голяма жизнеспособност. Физичните агенти, като кислород, озон и ултравиолетово лъчение и продуктите от реакцията, които произвеждат, намаляват жизнеспособността на микроорганизмите чрез физична и биологична модификация на липиди, протеини и нуклеинови киселини (Cox, 1989). Обичайният критерий за жизнеспособността на микробите е способността им да образуват колония.

Контролираните изследвания на микроорганизмите във въздуха отчитат най-малко следните основни въпроси:

- Може ли да се генерира жизнеспособно аерозолно капсулно ядро ​​за изследване?

-Остават ли капковите ядра жизнеспособни достатъчно дълго, за да бъдат епидемиологично значими?

- Достатъчно малки ли са частиците, за да стигнат до алвеолите на белия дроб?

- Могат ли да бъдат унищожени?

 

4. СТАНДАРТНИ ТЕХНОЛОГИИ ЗА ДЕЗИНФЕКЦИЯ НА ВЪЗДУХ

 

4.1 История

 

От втората половина на ХІХ век до ранните десетилетия на 20-те години, разработването на стандарти за обществено здраве се фокусира върху намаляването на най-съществената причина за смърт: туберкулозната болест. В този предантибиотичен период лекари като Billings (Janssen, 1999) коментират минималното количество вентилационен въздух (1 кубически метър в минута на обитател) в сградите с цел контрол на болестта, въпреки че не е окончателно доказано, че предаването на респираторно заболяване става чрез въздуха.

През 30-те години C. P. Yaglou от Harvard School of Public Health (HSPH) разработва научната основа за задоволителна вентилация на закрито, като обектите в контролна камера откриват миризма на тялото (Nardell, 2000). Работата на William Firth Wells, хигиенист на въздуха, се развива от участието на HSPH във вентилационните проучвания на професор Yaglou (Wells, 1955). Работата на Wells го предизвиква да препоръча принцип на хигиена на въздуха: проветряване за комфорт и контрол на миризмата; облъчване за контрол на въздушната инфекция (Riley, 1991). Richard L. Riley, лекар, започва продължителното си сътрудничество с Wells от Харвард и Johns Hopkins, след взаимния им интерес от прилагането на UVGI за прекъсване на предаването на болестта, пренасяна от въздуха (Wells, 1955).

Съвременният контрол на източниците чрез идентифициране и бързо лечение на инфекциозни случаи е основната стратегия за контрол, но както в случая с глобалната туберкулоза, той не е съвсем ефективен за целите на контрола на предаването (Frieden et al, 1996). При липса на имунизация и ефективно откриване и лечение, предаването по въздух може да бъде предотвратено чрез незабавно елиминиране на инфекциозните организми чрез изместване (принудителна вентилация), чрез филтриране на въздуха или чрез убиване или деактивиране на организмите с бактерицидно облъчване, след като са били освободени във въздуха.

Когато въздухът в стаята се замърси от инфекциозен източник, микробите с аеродинамичния размер, описани по-горе, могат да останат във въздуха, да присъствуват дълги периоди от време и да се преместят в други части на сградата, понякога подпомагани от рециркулиран въздух от механични вентилационни системи. Преди разработването на високоефективни техники за филтриране на прахови частици (HEPA), хигиенистите на въздуха разчитат на естествената вентилация, за да разреждат източника на замърсяване, докато не настъпи естествено отмиране на микроорганизмите. Началната точка за изследване на деактивирането на микроорганизми е логаритмичен график на естественото отмиране. С изобретяването на механични вентилационни системи, в помещението е въведен свеж, външен въздух, който заменя замърсения въздух чрез разреждане и изпускане на въздуха от помещението навън. Техниките за вентилация и филтриране имат важна роля, както е описано по-долу. Не съществува свързваща методология за проектиране, която да обедини еднакво важната способност за очистване на въздуха с ултравиолетово облъчване. За постигането на тази цел са необходими бъдещи изследвания.

 

4.2 Изграждане на вентилация и насочен въздушен поток като защита срещу въздушна инфекция

 

Стандартният инженерен подход за контрол на въздушната инфекция вътре в сградите се състои от вентилация и насочен въздушен поток. В болничните изолационни помещения например се използват високи нива на вентилация за разреждане и отстраняване на инфекциозни частици и насочен въздушен поток, за да се предотврати навлизането им в коридори или съседни помещения. По-високите скорости обаче консумират повече енергия, причиняват по-висок шум и течения чрез ефектa на вятърeн тунел. Строителните стандарти изискват диапазон на вентилация за различни сгради за обществен достъп, което например води до по-високи цени за училищата, отколкото за универсалните магазини.

Настоящите стандарти за вентилация също се преразглеждат поради проблеми с качеството на въздуха в закрити помещения, които произтичат от намаленото рециклиране на въздуха за час, с цел да се спести енергия. Резултатът е нарастваща загриженост за качеството на въздуха в помещенията. Сега всички сградни системи се преглеждат поради опасенията за сигурността при потенциално злонамерено въвеждане на инфекциозни агенти. Архитектите, мениджърите на съоръжения и здравните специалисти търсят методи за подобряване на качеството на въздуха и намаляване на потенциала за разпространение на въздушна инфекция в обществени сгради и приюти за бездомни (Wheeler, 1999; AIA, 2001).

Вентилацията на сградите се определя количествено като обем на външния въздух за единица време на човек или като промяна на въздуха в помещението за час (ACH), независимо от заетостта. След като обемът на въздуха, който влиза в помещението, се равнява на обема на помещението, се казва, че е извършен един обмен на въздуха. В старите сгради естествената вентилация се осъществява чрез отворени прозорци и течове по дограмата. Коефициентите на естествена вентилация варират от едва една четвърт от обмена на въздуха за час (0,25 ACH) в много плътно изградена сграда до няколко въздушни обмена за час в една от по-малко уплътнените конструкции.

Обществените сгради в развитите страни осигуряват системи за отопление, вентилация и климатизация, които обикновено кондиционират и рециркулират по-голямата част от върнатия въздух, за да спестят енергия, изчерпват някои и го заменят с външен въздух, за да контролират миризмите, натрупването на CO2, и замърсители на въздуха като дим (ASHRAE, 2001). Тъй като разработчиците, архитектите и инженерите са най-запознати с тези технологии, разбираемо е, че често се предлага повишена вентилация, за да се намали пренасянето на болести във въздуха в сградите (CDC, 1994).

 

4.3 Изграждане на вентилация с външен въздух - количествени съображения

 

В помещение само с механична вентилация въздухът, замърсен от заразна кашлица или кихане, ще се изчисти със скорост, пропорционална на количеството вентилация в ACH. Когато се подава въздух с фиксирана скорост, ефектът е еквивалентен на постоянно намаляване на замърсителя с течение на времето чрез разреждане и отстраняване; т.е. всеки прираст на подавания въздух допълнително разрежда замърсителя и изхвърля равен обем замърсен въздух през изпускателния отвор в помещението. Следователно, дори и след като през помещението е преминало количество подаван въздух, равно на обем на една стая (една смяна на въздуха), някои замърсявания остават. В действителност, след като замърсеният въздух се смеси добре и се приеме перфектно смесване на входящия въздух с вече наличния въздух, 37% от замърсяването остава (ACGIH, 1992). След две промени на въздуха, 37% от 37% от първоначалното замърсяване на въздуха (14%) остава във въздуха в помещението. Нивото на замърсяване намалява с равна част след всяка смяна на въздуха в помещението. По този начин са необходими около три обновявания на въздуха в помещението, за да се намали началната концентрация на замърсяване с 95% и около пет обновявания, за да се намали началната концентрация с 99%, като се предполага, че през този период не е добавен нов замърсител. За повечето цели 6 ACH представлява добра вентилационна практика и може да се счита за еквивалентна на приблизително 99% скорост на разчистване за един час. Това показва, че пречистването на замърсяването на въздуха чрез конвенционални вентилационни системи е бавен процес при идеални обстоятелства, като вероятно ще са необходими много повече от шест обмена на въздуха за намаляване на нивата на замърсяване с 99%. Освен това е обичайно появяване на допълнителното замърсяване преди елиминирането на предходното. След биологичните атаки с антракс срещу Съединените щати, степента на вентилация на изолационните помещения преминава през критично изследване. Преглед на CDC 2001 на Насоки за контрол на инфекциите в здравните заведения изисква епидемиологични доказателства в подкрепа на препоръките за специфични стойности на смяна на въздуха на час (CDC, 2001a). Насоките за CDC и AIA за настройките на здравеопазването отчитат 12 ACH спрямо нормалната степен на вентилация от 6 за помещенията за изолация на ТБ (CDC, 1994). Дори при 12 ACH пречистването на замърсители на въздуха чрез разреждане е бавен процес, труден за контрол и е малко вероятно да защитава напълно, когато източникът е силен и експозицията е дълга.

В средата на 20 век лабораторните изследвания на ефикасността на UVGI сравняват броя на допълнителните въздушни обмени, необходими за производството на същата скорост на отстраняване на микроорганизмите, както тази, произведена само от инсталирания UVGI (Riley et al., 1989; Wells, 1942; Riley, 1988). UVGI в горната част на помещението за контрол на пренасянето на ТБ (въз основа на действителни експерименти в помещението с нормална вентилация) води до деактивиране на микроба при еквивалентна скорост на разреждащата вентилация в диапазона от 10-20 промени на въздуха на час. За други микроорганизми тази скорост ще бъде по-голяма или по-малка в зависимост от неговата устойчивост на дезактивиране на UVGI, както е описано по-долу.

Необходимо е допълнително проучване за тестване на ефективността на UVGI в комбинация с различни вентилационни системи. Например в Съединените щати новите енергийно ефективни сгради често използват системи с променлив обем, а не системи с постоянен обем. В тези сгради подаването на въздух в помещението не се въвежда с фиксирана скорост. Сега най-новата тенденция в САЩ е да следва европейския подход, използващ вентилация за въздухообмен.

Въпреки че все още се изискват експериментални тестове, ефективността на UVGI в горната част на помещението, когато се използва с вентилационни системи за изместване, може да се прецени въз основа на два фактора: (1) колко добре UVGI убива микроби във въздуха, който се извлича от помещение и впоследствие се връща и (2) каква част от въздуха в долната заета част на помещението е минала по-рано през облъчената горна част на помещението, без да излиза от помещението.

UVGI в горната част на помещението вероятно ще бъде изключително ефективна за убиване на микроби в изведения от помещението въздух, тъй като целият въздух трябва да премине през горната облъчена част на помещението, преди да бъде изведен. От друга страна, UVGI в горната част на помещението не би бил ефективен за убиване на микроби в долната част на помещението, освен ако вентилацията на преместване не е по-малко от перфектна, тоест част от облъчения въздух в горната част да се връща в долната част поради вертикално смесване.

 

4.4 Филтриране на въздуха

 

Висококачествените въздушни (HEPA) филтри премахват над 99,97% от частиците във въздуха, които постъпват във филтърната среда (Първо, 1991). HEPA филтрите, често използвани за контрол на инфекцията, се тестват с аерозол, съдържащ монодисперсни частици с диаметър 0,3 μm, най-проникващият размер на частиците. Филтрираният рециркулиран въздух може да бъде заместен частично от външния въздух, като се избягват разходите за отопление, охлаждане и обезводняване на външния въздух. Ограниченията на HEPA филтрацията за дезинфекция на въздуха са подобни на тези на увеличаващите се скорости на вентилация в сградите за контрол на предаването на инфекциозни заболявания, т.е. необходимостта от високи нива на прогресивно по-малко ефективни промени на въздуха. Също така, HEPA филтрите генерират устойчивост на въздушния поток, което изисква по-мощни вентилатори, които произвеждат шум и вибрации. Филтрите са скъпи и трябва периодично да се сменят. За да бъдат напълно ефективни, филтриращите системи HEPA не трябва да имат дупки или уплътнения. Те изискват внимателна рутинна поддръжка (DHHS, 2002), както и всички системи, на които е възложено да изпълняват критична функция. Друго ограничение, особено за преносимите филтриращи устройства за въздух, е потенциалът за повторно поемане на вече филтрирания въздух, тъй като местата на устройствата за всмукване и изпускане обикновено са сравнително близо едно до друго. Това „късо съединение“ намалява ефективността на дезинфекция на въздуха чрез HEPA филтрация.

 

4.5 Облъчване на въздуха

 

След откритието си за предаване на болестта от инфекциозни капкови ядра, Wells започва проучвания на методи за деактивиране на микроорганизмите. Класическият експеримент на Wells (1934 г.) е първият, който излага бактерии от въздуха на ултравиолетово бактерицидно облъчване при внимателно контролирани условия. Той открива бързо (в рамките на минута) разрушаване на аерозолизиран бульон от B. сoli, когато е изложен на бактерицидно ултравиолетово облъчване (Wells, 1935). Тези изследвания са в основата на облъчването на въздуха за контрол на инфекцията.

 

 

5. БИОЛОГИЧНИ ЕФЕКТИ НА UVR

 

Няколко фактора влияят на чувствителността на микроорганизма към деактивиране чрез UV лъчение. Обикновено нивото на ефективност на UV дозата се определя от оцеляването на колонии (CFU) от микроорганизми, изложени на различни тестови среди (аерозоли, плаки, вода). Резултатите от една среда до друга не са сравними. Този доклад е ограничен преди всичко до дискусии за аерозоли, като някои повърхностни (плака) изследвания са от значение за стратегиите за деактивация от скорошен интерес. Проучванията за оцеляване на микробите при излагането на UV изследват естествените процеси на възстановяване (фотореактивация и възстановяване на тъмнина), размера на частиците и бариерите за влага срещу проникването на UV-C, както и структурата на микроорганизма.

 

5.1 Спектри на действие за ДНК UVR  поглъщане

 

Фотобиологичният спектър на действие в най-простата му форма е диаграма на ефекта (биоотговор) като функция от дължината на вълната. Gates съобщава за бактерицидното действие на ултравиолетовата „светлинна“ енергия още през 1929 г. (Gates, 1929). Той показа, че клетъчната смърт на бактерии следва спектъра на поглъщане за нуклеинови киселини (виж фиг. 3). Поглъщането е пренос на енергия от електромагнитно поле към една молекулна единица. Въз основа на тези ранни експерименти, през 1935 г. Комитет 41 на CIE предлага спектърът на бактериално действие, показан на фиг. 4 (CIE, 1935). Няколко десетилетия по-късно категорично е доказано, че спектрите на поглъщане в обхвата на UV дължината на вълната следват поглъщането на ДНК. Тези изследвания установяват бактерицидния ефект на ултравиолетовите лъчи. Съществуват колекции от спектри на действие за различни организми (Calkins et al., 1979) под формата на редица леко различаващи се криви и няма международен консенсус за стандартна крива на спектъра на UV бактерицидно действие за микроорганизмите, тъй като всеки микроорганизъм може да има свой собствен. CIE TC 6-46 преглежда данните, за да разработи препоръка за приемане на стандартен спектър на UV бактерицидно действие. Фиг. 5 (базирана на табл. 2) илюстрира спектрите на бактерицидно действие, които се използват понастоящем, където относителната ефективност на бактерицидите е определена при ограничен брой дължини на вълната. Гладките криви са получени чрез интерполация. Кривата на IESNA (IESNA, 2000b) е от работата на Coblentz и Stair от 1934 г. на базата на Escherichia coli, а кривата на DIN е от DIN 5031-10: 1979-11 (DIN, 1979).

Докато нашата дискусия е предимно за влиянието на UV върху ДНК,  то UV работи по подобен начин върху едноверижната РНК, която е неразделна част от жизнеспособността на микроорганизми като вируси. Достатъчното поглъщане на кванти от UV фотони от ДНК и РНК на микроорганизмите води до фотохимично увреждане. В РНК са наблюдавани хидрати и урацилови димери, които могат да причинят деактивиране на РНК (Schechmeister, 1991). ДНК представлява  двуверижна спирала (виж фиг. 6), съставена от последователност от четири азотни бази (аденин, цитозин, гуанин и тимин), които са сдвоени (аденин с тимин и цитозин с гуанин) и се държат заедно с водородни връзки. Тези водородни връзки държат двойната спирала на ДНК. От четирите азотни бази, тиминът претърпява уникална фотохимична реакция. Поглъщането на UV лъчение произвежда различни фотопродукти чрез фотохимичен процес, който причинява образуването на тимидин-тимидин димери, ДНК-протеин и протеин-протеин кръстосано свързване, както и фрагментиране и реакции на полимеризация на Майлард на аминокиселини и захари. Тиминовите димери се образуват, когато една от две молекули тимин, разположени в непосредствена близост една до друга, поглъща UV фотон. Това води до образуване на химична връзка между двете тиминови молекули (наречена тиминов димер). Това химично свързване нарушава структурата на ДНК, така че ако се образуват достатъчно димери на тимин, ДНК не може да се репликира при клетъчна митоза (клетъчно делене). Това е основният механизъм на UV дезинфекцията (Harm, 1980; Bolton, 1999). Значението на тези открития е, че UV-облъчването може да убие или потисне растежа на много микроби (включително бактерии, вируси, гъбички и най-различни протозои), за които е известно, че причиняват заболяване при хора и животни.

Фиг. 3. Спектри на UV поглъщане на ДНК (плътна линия) и протеин (пунктирана линия). Клетъчната смърт на неуточнени бактерии (точки от данни) следва поглъщането на ДНК, а не поглъщането на протеин. Източник: CIE MORH (ICNIRP / CIE, 1998).

 

Фиг. 4. Предложен от CIE 1934 спектър на бактерицидно и еритемно действие. Източник: CIE Compte Rendu (CIE, 1935).

 

Фиг. 5. Стандартни криви на бактерицидна ефективност (по данни от таблица 2).

 

Фиг. 6. Две верижни ДНК двойни спирали и изграждащите ги азотни бази. Достатъчното UV поглъщане разрушава водородните връзки между лентите, което прави микроорганизма безвреден.

 

UV-C облъчването или елиминира, или ограничава способността на организма да се възпроизвежда или възстановява. Пикът на бактерицидната ефективност е в UV-C близо до 265 nm, както е показано на фиг. 5. Бактерицидните лампи с ниско налягане произвеждат около 85% от излъчването си в UV-C (с дължина на вълната 253,7 nm), която е близка до пика на бактерицидна ефективност при 265 nm. Много форми на микроби са сериозно проучени в лабораториите, за да се определи дозата на UV-C, необходима за деактивиране на дадена фракция за всеки патоген. Често се съобщават данните за 90% смъртност (или деактивиране) и 10% оцеляване, което е за улесняване на сравненията.

 

 

 

 

Таблица 2. Стандартизирани функции на бактерициден отговор (DIN, 1979; IESNA, 2000b). Използва се с разрешение

 

 

 

 

5.2 Фотореактивиране (възстановяване и поправка)

 

Възстановяването е възвръщане на способността на микроорганизмите да растат и да образуват колония след взаимодействие с физически агент, например с UV облъчване (Kelner, 1949).

Фотореактивацията е широко дефинирана като намаляване на отговора на биологичната система на UV облъчване, в резултат на едновременна експозиция или излагане след третиране на нейонизиращо лъчение (Harm, 1980). Някои микроорганизми (особено бактерии) имат механизъм за фоторепарация (възстановяване при наличие на светлина), който разделя ДНК фотопродуктите (тиминови димери) в резултат на експозиция на UVR. Този процес се задейства от поглъщането на видима светлина. Ремонтният механизъм може да бъде инхибиран, но това изисква по-висока UV доза (Bolton, 1999). Близкото UV и видимата светлина от 330 nm до 480 nm може да доведе до 80% поправяне на фотохимични увреждания, причинени от UV-лъчение, при много микроорганизми (бактерии, гъбички, вируси), както и клетки на животни и растения. Този процес на фотореактивация може да се дължи на недостатъчен пренос на енергия от UV фотони в организма (Kelner, 1949; David et al., 1971; Dulbecco, 1955).

Поради значението на микобактериите (например Mycobacterium tuberculosis) за предизвикване на инфекциозно заболяване, са проведени проучвания за фотореактивация на тези микроорганизми след облъчване с UV-C, за да се определи ефективността на деактивирането чрез UV-C. David заключава, че промените в чувствителността към UV при микобактериите (включително ефективността на поправяне както при видима светлина, така и при тъмни условия) не трябва да влияят върху практиката на използване на ултравиолетово облъчване за контрол на микобактериални инфекции във въздуха (David, 1973). Отдавна е известно, че за някои микроорганизми, съхранявани на тъмно, се извършва биологично възстановяване от UV увреждане. Няколко механизма са групирани под заглавието на тъмно възстановяване. За някои щамове на E.coli, в зависимост от нивото на погълнато  UV лъчение, възстановяването може да достигне 99% (Harm, 1980; Jagger, 1967; Schechmeister, 1991).

Потенциалната UV податливост на микробите включва също структурни, клетъчни и други фактори на околната среда, които могат да променят фотохимичните процеси на поглъщане на UV енергия. Биологичните характеристики включват стадий на растеж на бактериите, струпване, размер на генома и пигментация, както и суспендиране на средата и условията на околната среда (Ko et al., 2000). Относителната влажност е един от по-важните фактори на околната среда, които трябва да се контролират при проектирането на UVGI приложения. Beggs разработи модел, който да отчита понякога бързите ефекти на фотореактивацията (Beggs, 2002). Подходът му включва както еднократни, така и мулти-хит модели на дезактивация. Той предлага на изследователите да определят не само скоростта на облъчване на UV лъчите, но и скоростта на осветявне с видимата светлина.

 

5.3 Относителна влажност

 

Експерименталните проучвания на казуси през 70-те години показват, че микроорганизмите, изложени на UV, са по-малко податливи на увреждане, когато относителната влажност (RH) е над 65-75% (Riley et al., 1976; Riley et al., 1972). Тъй като късовълновият UV-C е най-малко проникващ от всички форми на UV, той лесно се отслабва от стъкло, дрехи и други вещества. UV затихването може да се дължи и на повишено съдържание на влага или покритие на микробите, което би могло да обясни експерименталната констатация за по-голяма преживяемост на организмите, изложени на UV при високи нива на RH. Тези по-ранни изпитвателни експерименти наскоро бяха възпроизведени за количествено определяне на изходното ниво на въздействието на RH върху чувствителността на организма към UV лъчение, като се използват налични в търговската мрежа бактерицидни лампи (Ko et al., 2000). Аерозоли, съдържащи Serratia marcensens и Bacillus Calmette-Guerin (BCG) с размери на частиците 1,1 µm - 4,7 µm са изследвани при различни UV дози и нива на RH. Този диапазон на размера на частиците се счита за важен, тъй като това е размерът на ТБ бактериите (както и други потенциални инфекциозни микроорганизми, т.е. спори на антракс), за които е доказано, че преминават през защитния механизъм на дихателната система, за да достигнат до алвеолите на белия дроб, където се извършва инфекция. Установено е, че BCG е по-устойчив от S.marcensens, вероятно поради разликите в тяхната биологична структура. Настоящите фактори на чувствителност към UV са по-ниски от съобщаваните по-рано от Райли, вероятно поради използвания щам, разликите в размера на частиците и различни диапазони на UV дозите (Ko et al., 2000). Тези изследвания, взети заедно, показват важното влияние, което RH може да окаже върху ефикасността на стратегиите за дезинфекция на въздух с UV-C. Например, по-високи дози UV-C могат да се изискват при по-влажен климат, за да се осигури еквивалентна защита на по-сухата среда. В момента се провеждат проучвания за разширяване на работата на RH чрез използване на камера със стайни условия (Ko et al., 2002).

 

5.4  Чувствителност на микроорганизми към UV лъчение и UV доза

 

При недостатъчно погълната UV-C доза, организмите могат да останат невредими. За да обобщим, настоящите данни предполагат, че инцидентното количество лъчи, необходими за спиране на образуването на колония на микроорганизми и фотореактивация, зависи от:

- структурата на микроорганизмите и присъщата им способност да се възстановяват от поражения, причинени от UVGI;

- наличие на достатъчно висока лъчиста експозиция във времето;

- степен на относителна влажност.

 

5.5 Криви на експоненциален разпад (оцеляване) на микроорганизмите

 

Като се имат предвид изискванията за експозиция на UVGI за практически приложения за ограничаване пренасянето на болести във въздуха в закрити помещения, убиването или дезактивирането на всяка една инфекциозна частица чрез експозиция на UVGI не е реалистично, тъй като отделните частици, дори от една и съща култура, показват променлива устойчивост на атмосферни условия (First et al., 1999b). Поради това са разработени криви на отговор на дозата. Уравнение 1 е решението на диференциално уравнение, разработено на теоретични основания. То представлява фракционната преживяемост на микроорганизмите, изложени на UV. Фиг. 7 показва диаграмата на уравнение 1 за Mycobacterium tuberculosis, изложена на лъчение с дължина на вълната 254 nm във въздуха (Riley et al., 1976).

                                                                                                                               (1)

където N0 = брой на откритите бактерии;

Ns = брой бактерии, оцелели след експозиция на UVGI;

Ho = експозиция,  J/m2;

K = константа на скоростта на разпад, m2/J (K е мярка за чувствителност на микробите към UVGI).

 

Докато уравнение 1 дава права линия в полулогаритмичното представяне (виж примера с MTB на фиг. 7), известно е, че много микроорганизми оцеляват (при два етапа на деактивиране), което може да се получи с по-бавен разпад при много дълги времена на експозиция (Beggs, 2002; Cerf, 1977; Kowalski et al., 2000a).

 

 

Фиг. 7. Оцеляване на туберкулозни бацили, изложени на различни дози от 254 nm                   UV-C облъчване във въздуха.

 

Експозицията  е съответната „доза“ за микроорганизмите, пренасяни във въздуха (бактерии, вируси и гъбички), тъй като те са еднакво податливи на лъчение от всички посоки, докато например за по-плоска повърхност като човешката кожа е необходима корекция на косинус за лъчение, падащо не перпендикулярно на кожата. Съответната единица за „доза“ лъчиста експозиция е  (J/m2).

Някои микроби се нуждаят от по-висока доза UVGI  в сравнение с други, за да бъдат убити или деактивирани; например, причинителят на туберкулоза - Mycobacterium tuberculosis (MTB), изисква по-голяма UVGI доза в сравнение със стафилококите (First et al., 1999a). Преглед на общата повърхност на микроба (в cm2), изложен на излъчването, позволява да се изчисли общата енергия, погълната от микроорганизма в микроджаули (μJ), мярка за общата UV доза, когато е известно средното облъчване. Изчисляването на енергията, погълната от микроорганизма, е трудна задача, тъй като коефициентите на поглъщане и хомогенността на поглъщането в частицата не са добре известни. Следователно инцидентното лъчение почти винаги се използва като мярка за "доза" за микроорганизми, а не за погълнатата енергия.

Както е посочено по-горе, бактерицидната експозиция е общото количество енергия, на което е изложен въздушен микроорганизъм, изразена като произведение на скоростта на обемното облъчването с UVGI на микроба (обикновено в единици ват на квадратен метър [W/m2] и времето).

Бактерицидно претеглената експозиция Ho,g се определя от:

където sg(λ) е относителната спектрална чувствителност на микроорганизма. Ако нормализирането на функцията sg(λ) се извършва по такъв начин, че sg(254) = 1, стойността на Ho,g дава същото при активиране като флуид Ho на излъчване при 254 nm със същата стойност.

Ho,λ(λ) е спектралната експозиция (спектърът на излъчване) в J/(m2nm).

По практически причини интегрирането може да бъде заменено със сумиране:

 

 

5.6 Константа на скоростта на затихване, K

 

Резултатите от различни проучвания, проведени върху много микроорганизми, за да се определи фракционната преживяемост на изложените клетъчни популации спрямо внимателно измерена UVGI доза, дават константа на разпад като мярка за чувствителността на микроорганизмите. Докато Kethley и други изследователи използват символа Z, за да определят тази константа на скоростта на разпад (Kethley, 1978), за целите на този доклад ще се използва символът K, който се определя като отрицателен от наклона на получените логаритмични криви на оцеляване. K е мярка за присъщата податливост (чувствителност) на микроорганизма към излагане на UV. Колкото по-голяма е числовата стойност на K, толкова по-голяма е чувствителността на микроорганизма (или по-лесно се убива), а колкото по-малка е стойността на K, толкова е по-устойчив на убиване (или деактивиране) от UV. K може да се изчисли от уравнение 1, както следва:

където K = постоянна скорост на разпад, m2/J (K е мярка за чувствителност на микробите към UVGI)

ln = естествен логаритъм (към основа e);

Ns = брой бактерии, оцелели след излагане на UVGI;

Не = брой изложени бактерии;

Ho = експозиция , J/m2.

Конкретна смъртоносна доза (LD90 е дозата за 10% оцеляване) може да се изчисли, като се знае стойността K за конкретен микроорганизъм и се преобразува уравнение 4, както следва:

Тези математически връзки са използвани за получаване на Таблица 3 за чувствителност на микроорганизмите към UV.

 

5.7 Таблица за чувствителност на микроорганизми

 

За CIE Aydinli и Krochmann (Aydinli et al., 1985) са проведени няколко проучвания на дозите за 10% оцеляване при UV-C 254 nm лъчение и фактор на чувствителност на микроорганизми К. Тази компилация трябва да се счита за приблизителна ефективност (вижте заглавието на забележката в таблица 3).

 

Таблица 3. Актиновата лъчиста експозиция H при 253,7 nm, необходима за инхибиране на образуването на колонии при 90% от микроорганизмите (10% оцеляване) [Таблична информация, адаптирана от Aydinli и Krochmann (Aydinli et al., 1985) и Kowalski (Kowalski et al., 2000а). Използва се с разрешение.]

 

Забележка: Въпреки че данните от експозицията на въздух и повърхност (плоска) са смесени в тази таблица, дозите LD90 за всяка от тях не могат да се сравняват директно. По принцип е много по-лесно да се деактивират микробите във въздуха, отколкото върху повърхностите. Както във въздуха, така и върху повърхности LD90 зависи от точните условия на всеки експеримент. Различията на чувствителност във въздуха между видовете могат да отразяват разликите в условията на изследването, както и разликите, подходящи за вида.

 

 

 

 

 

 

 

5.8 Разработване на алгоритми на потенциала за UVGI дезинфекция на въздух

 

Riley посочва, че значението на константата на скоростта на разпад, K, се разбира най-добре по аналогия с вентилация, при която свеж въздух, който влиза в помещението, отстранява замърсен въздух по логаритмичен начин. Когато обемът на входящия чист въздух (и връщащия се въздух) в помещение е равен на обема на помещението, настъпва една смяна на въздуха (AC), като 63% от замърсения въздух се отстранява. Това оставя 37% замърсен въздух. Бактерицидното облъчване намалява концентрацията на жизнеспособни във въздуха микроби по подобен логаритмичен начин. Например, ако намалението на жизнеспособните във въздуха бактерии, дължащо се само на UV през всеки период, се установи чрез измерване, че е 63%, тогава съотношението Ns/N0 би било 0,37 и отрицателният логаритъм би бил 1,0 (Kundsin, 1988a). Riley разработва концепцията за еквивалентни промени на въздуха на час (ACHeq) чрез поредица от експерименти при стайни условия. ACHeq се определя като броят на теоретичните промени на въздуха в добре проветрена стая, които биха били необходими за намаляване на броя на жизнеспособните бактерии, пренасяни във въздуха, до същата степен като самото UV облъчване. Проведени са експерименти, при които микробите се аерозолизират във въздуха на затворено помещение с площ от 18,6 m2 и височина на тавана 3,7 m. Определя се скоростта на намаляване на жизнеспособните микроорганизми по естествен път и от инфилтрация на чист въздух. След това се повтаря експеримента с включена бактерицидна лампа. Използването на UVGI позволява безпрепятствено облъчване над 2,3 m, но липсва бактерицидно облъчване под това ниво. UVGI в горните части на заетите помещения се поставя над главите на обитателите, за да се елиминира експозицията, която може да причини дразнене на очите и кожата. Резултатите от него (фиг. 8) показват потенциалния ефект на пречистване на въздуха при ултравиолетово облъчване в горната част, при което ефективното отстраняване на замърсители се увеличава с 10 ACHeq (Riley et al., 1976).

 

Фиг. 8. Отстраняване на аерозолизиран бацил Calmette-Guérin (BCG) от въздуха в помещението с и без ултравиолетово (UVGI) облъчване в горната част, като се използва едно окачено крепежно устройство с една лампа от 17 W, ACH = смяна на въздуха/час. Y-ос = жизнеспособни колонии, останали във въздуха. X-ос = продължителност на излагане на UVGI. Адаптиран от Райли (Riley et al., 1976) и използван с разрешение на Journal of the American Thoracic Society.

 

Riley предполага, че ако се използва същата експозиция на UV, скоростта на убиване на организмите във въздуха в горната част на стаята трябва да бъде пряко свързана с константата на разпад, K, като ACHeq на въздуха долната част на стаята е по-малко корелирано поради промени в смесването на въздуха между горната и долна част на стаята. Той провежда серия експерименти в стаята, за да провери тази хипотеза, използвайки серия от микробни аерозоли, изложени при еквивалентни условия на UVGI в горната част на стаята. Райли преобразува резултатите от експозицията в помещението в ACHeq и начертава резултатите (фиг. 9) един по един за същия микроорганизъм, изложен на UV в малка камера на експозиция. Тези два метода дават индикация за количествените резултати на това, което може да се постигне от прилагането на UVGI.

Фиг. 9. Относителна чувствителност на различни организми към ултравиолетово бактерицидно облъчване, определено чрез два метода: деактивиране в малка експозиционна камера (кръгове, Z единици х 104 (Z съвпада с константата на скоростта на разпад, K) и деактивиране на аерозолизирани организми чрез надземно облъчване, както е определено в помещение от 18,6 m2 с 30 W UV лампа (x's, ACHeq). Адаптиран от Riley (Riley, 1988) и използван с разрешение на Journal of American Thoracic Society.

 

UVGI в горната част на помещението унищожава микроорганизмите във въздуха, когато те се издигнат и влязат в облъчената зона под тавана. По този начин, всеки път, когато въздушните потоци в помещението вкарват 63% от микробите във въздуха в зоната на UVGI лъча, достатъчно дълго, за да предизвика смъртоносна доза на лъчение, това е еквивалентно на промяна на един обем въздух по отношение на бактерициден ефект. Когато може да се покаже, че 99% от въздушните инфекциозни частици се убиват само от UVGI за 15 минути, може да се каже, че UVGI осигурява бактерициден еквивалент от 18 ACH. В същото време нормалната механична вентилационна система в помещението ще очисти замърсяването чрез разреждане и изместване по обичайния начин, а ефектите ще бъдат допълнителни. Това означава, че вентилацията в помещението, която обикновено се използва за осигуряване на отопление, охлаждане и елиминиране на застоял въздух, може да бъде проектирана за още една услуга, а именно да увеличи потока и по този начин да увеличи бързото унищожаване на инфекциозни частици, излъчвани във въздуха в помещението.

Чрез използване на експерименти с двойни камери, които измерват разпада на идентифицираните жизнеспособни бактерии във въздуха с течение на времето, когато UVGI тела са включени и изключени, става възможно да се използва коефициентът на изключване, с K-стойности като тези, показани в таблица 3, за да се реши уравнение 5 за средна UVGI експозиция (H0) в помещението. Числата, получени от сдвоените експерименти, представляват (1) намаляването на жизнеспособните бактерии само с известната скорост на обмен на въздух (UVGI изключено) и (2) намаляването чрез въздушен обмен плюс лъчение (включено UVGI). Намалението е причинено само от лъчение, като еквивалентна скорост на въздушен обмен. По този начин се подчертава познатото на специалистите по HVAC спестяване, което може да се получи при използване на UVGI за пречистване на стайния въздух от жизнеспособни бактерии, а не при използване на увеличен брой действителни смени във въздуха в помещението. За илюстриране на тази точка уравнение 1 може да бъде променено в следната форма:

 

 

Тъй като процесът на преминаване на въздух стабилно от долната замърсена зона в горната пречистваща зона от UVGI, където някаква част от засегнатите бактерии са убити или деактивирани, следва същата функция на логаритмично разпадане, каквато се осъществява само при промяната на вентилационния въздух, уравнение 3 може да бъде допълнено както следва:

Например, ако намалението на жизнеспособните във въздуха бактерии, дължащо се само на ултравиолетово лъчение през всеки период, се установи, чрез измерване, че е 63%, съотношението Ns/N0 би било 0,37, а отрицателният логаритъм би бил 1,0, което показва, че UVGI системата увеличава бактериалното прочистване със същото количество, което би било наблюдавано, ако скоростта на вентилация се увеличи само с една смяна на въздуха. Ако намалението само поради UVGI е 95%, отрицателният логаритъм ще бъде 0,05, което показва, че този ефект е същият като увеличаването на скоростта на въздуха с три промени. Ако намалението на UVGI с 95% се случи за 15 минути, скоростта на въздушния обмен ще бъде еквивалентна на (3 × 4) = 12 AC. Способността да се изразява разрушаващият бактериите ефект на UVGI в горната зона като еквивалентни промени на въздуха дава възможност да се сравнят разходите за закупуване, инсталиране и експлоатация на UVGI в горната зона с еквивалентно количество отопление, вентилация и климатизация (HVAC ) капацитет за осигуряване на същото ниво на пречистване на въздуха.

Използвайки аерозолизирани сурогатни микобактерии, изложени на внимателно контролирани дози UVGI, експериментите са екстраполирани, за да се прецени, че 63% от туберкулозните бактерии във въздуха се деактивират (бактерицидният еквивалент на една смяна на въздуха в стая), когато се излага за 24 секунди в облъчена зона в горната част със средна стойност бактерицидно ефективно облъчване от 10 μW / cm2. Следователно 99% ще бъдат убити за 2 минути (еквивалент на пет смени на въздуха в помещението) (Riley et al., 1976). Това означава, че зоната на облъчване в горната част се изчиства от бактерии със скорост, равна на 150 ACH (което е непрактична степен на вентилация), като се предполага перфектно смесване на остатъчни микроби и перфектно смесване на входящия въздух с остатъчния въздух. Когато обемът на въздуха в горната, облъчена част на помещението, е приблизително една пета от цялото помещение, времето, необходимо за производството на една и съща степен на дезинфекция на въздуха в долното, заето пространство, е приблизително пет пъти по-дълго, приемайки перфектно смесване на въздуха между горната и долната част на стаята. Реалната скорост на дезинфекция на въздуха в долната част зависи от скоростта на вертикално смесване на въздух между горната и долната част на стаята, но това често е значително поради голямата площ на напречното сечение на помещението. Следователно оптималната UV инсталация в горната част на помещението има потенциал да произведе бактерициден еквивалент от 20 ACH или повече в заетата долна част на помещението. В допълнение към смесването, произведено от нормални системи за механична вентилация, вертикалното движение на въздуха може да се подобри с помощта на вентилатори, както и чрез добавяне на топлина в долната част на помещението или студен въздух в горната част, в зависимост от сезонните изисквания (Riley и Permutt, 1971 г.).

 

 


 

5.9 Ефикасност на UVR

 

Проучвания на приложението в реалния свят

 

В първоначалните си припокриващи се изследователски цели Wells се стреми да демонстрира способността на UVGI да ограничи разпространението на инфекция, пренасяна във въздуха в отделни помещения; да се проследи инфекцията в сградата; и в крайна сметка да се контролира разпространението на инфекция, пренасяна във въздуха в сградата (Wells, 1955). Той успява недвусмислено да постигне първите си две цели; обаче контролът на инфекцията, пренасяна във въздуха в сградата, е бил ограничен. През 40-те години Wells и колегите му  успяват да покажат, че разпространението на морбили сред децата в училище може да бъде прекъснато от ултравиолетовото облъчване в горната част на помещението (Wells et al., 1942). Други изследователи, които се опитват да повторят работата му, не постигат този успех, главно защото децата споделят общ въздух в училищните автобуси, които не са защитени от UVGI (MRC, 1954). Riley се опита да ограничи предаването на туберкулоза по време на двугодишно проучване в активно туберкулозно отделение. Той не само доказва пренасяне на туберкулоза във въздуха, но и успява да покаже защитния ефект на UVGI за колония от морски свинчета, настанени в специализирана камера. Разработени са две различни камери за животни, които получават отработен въздух от отделение за туберкулоза през камерите. Едната камера получава UVGI облъчен въздух, докато другата не. По време на двугодишния курс на изследването морските свинчета, дишащи облъчен въздух, не са се заразили от туберкулоза, докато тези, които дишат необработен въздух, са се заразили (Riley et al., 1959; Riley et al., 1957). Macher  проучва ефективността на UVGI в чакалня в клиника, но не доказва, че UVGI е ефективен, вероятно поради прекомерна естествена (отворени прозорци) и механична вентилация (Macher, 1993). Това проучване показва значението на разбирането на моделите на вентилация в дадено пространство при поставяне на UVGI. Проучванията на Kethley в моделна стая за пациенти потвърждават важността на въздействието върху цялостното ефективно пречистване на въздуха от поставянето на UVGI в комбинация с вентилация в стаята (Kethley, 1978). Ако пренасяните по въздуха микроорганизми са ограничени в излагането на UVGI поради бързата циркулация и отстраняването им чрез вентилация, UVGI може да няма времето, необходимо за деактивиране на микроорганизма. Има текущи инициативи за моделиране на тези въздействия с помощта на усъвършенствана компютърна техника, известна като изчислителна динамика на флуидите (CFD) (Memarzadeh, 2000; Kowalski et al., 2000b). Епидемиологичното полево изпитване, както е описано по-долу е най-новият опит за определяне на ефикасността на UVGI.

Използването на UVGI в операционни стаи се оказва ефикасно за намаляване на броя на следоперативните инфекции. UVGI единиците се използват в ортопедичните операционни зали (OR) на Университета на Дюк (OR) от 1934 г. Преди инсталирането на UVGI в OR, честотата на постоперативната инфекция на раната е била 10% от случаите. Впоследствие тази скорост спада до по-малко от 0,5% в експлоатационни зони, оборудвани с UVGI и вентилация (Goldner et al., 1980). Kundsin съобщава за 50% намаление на инфекциите на раната, в резултат на ортопедични интервенции, при използване на директен UVGI, в сравнение с подобни обслужващи зони в същата болница, но без UVGI (Kundsin, 1988b).

 

Епидемиологични изследвания: Ултравиолетово проучване на туберкулоза

 

Преди широкото признаване на завръщането на туберкулозата в Съединените щати, Brickner, лекар в Ню Йорк, забелязва много нови случаи на туберкулоза в голям приют за бездомни мъже и се учудва защо не се окачват UV тела. Той припомня, че като стажант през 50-те години на миналия век те са били общо използвани във въздушната вентилация. Проучванията му показват, че въпреки че регулаторните органи вярват, че данните за UV лъчението са солидни, остава скептицизъм относно ефикасността за ниговото приложение. Това довежда до изследване на ултравиолетовата защита от туберкулоза (TUSS).

Епидемиологично полево изпитване за ефикасност на UVGI, TUSS е продължаващ многогодишен, многоцентров, плацебо контролиран, двойно сляпо кръстосан дизайн (Brickner et al., 2000). Започнато през 1997 г. и сега се събира данни в 4 града на САЩ, в 12 различни сгради (с вентилация от естествена до модерна конструкция), ръководството на TUSS се надява да установи дали UVGI е ефективен за контрол на разпространяването на болести, пренасяни по въздуха. Монтирани са над 1 200 UVGI тела, покриващи                  ~70 000 m3  приюти за бездомни в градове с висока степен на туберкулоза, избрани чрез проучване на физичните характеристики, както и оползотворяване на пространството, за да се планира ефективно поставяне на UVGI оборудване в горната част на помещението, като същевременно се следи за безопасността на обитателите на помещенията. Избраните помещения обикновено имат височина на тавана от 2,3 m (8 ft) или по-голяма. В помещенията с по-ниски тавани се използват самозатворени UV-вентилаторни системи (монтирани на стени или свободно стоящи на пода). Тези UV-вентилаторни устройства съдържат прахови филтри и UVGI лампи, но не HEPA филтри, така че се използва само UVGI и вентилация. Сега тази работа се разширява, за да определи ролята на UVGI   в мерките срещу биотероризма чрез широко приложение на UVGI във високорискови условия.

 

6. ПРИЛОЖЕНИЕ НА УЛТРАВИОЛЕТОВОТО БАКТЕРИЦИДНО ОБЛЪЧВАНЕ (UVGI)

 

6.1 Критерии за определяне на разположението на UVGI

 

В предишните раздели бяха обсъдени различните степени на чувствителност на микроорганизмите към деактивация. При разглеждането на използването на UVGI за контрол на разпространяваните чрез въздуха инфекциозни микроби трябва да се обърне внимание на източника на замърсяване. След като бъде установен източникът на замърсяване, могат да се прилагат подходящи мерки. Например, при нормално предаване между хора (от човек на човек) на инфекциозни частици, например в здравни заведения, UVGI се поставя в чакални, болнични стаи и специални зони за лечение. За туберкулоза в много случаи именно недиагностицираният човек несъзнателно предава инфекциозни частици, когато говори и кашля. Както при други инженерни приложения, трябва да се определи предварително определеното ниво на риск, за да се осигури покритие там, където потенциалът на заразяване може да бъде най-голям. Това ще помогне да се определи къде да бъде поставен стратегически UVGI облъчвател и с какво ниво на деактивиране, за да се постигне търсената скорост на убиване на микроорганизмите.

 

6.2 Модели за оценка на потенциала на предаване на инфекциозно заболяване

 

Разработени са математически модели, които помагат да се определи потенциала на инфекция при нормално предаване на инфекциозно заболяване при хора. Класически модел е този на Wells-Riley, разработен за оценка на вероятността от предаване във въздуха на инфекциозен агент на закрито:

където P е вероятността от инфекция за чувствителни, D е броят на случаите на заболяване, S е броят на чувствителните, I е броят на заразените, p е скоростта на дишане на човек (m3/s), q е квантовата генерация процент от заразен човек (quanta/s), t е общото време (s), а Q - скоростта на подаване на външен въздух (m3/s). Изследователите усъвършенстват тези модели и ги използват за оценка на въздействието на различни стратегии за контрол на околната среда (Ko et al., 2001; Nicas, 1996).

 

6.3 Цялостно покритие на сградите

 

Поради неизвестния инфекциозен случай, високорисковите институции могат да следват предложението на Riley за облъчване на цялата сграда в комбинация със стратегии за вентилация и филтриране (Riley, 1994). Cole проучва инфекциозните аерозоли в здравните заведения, за да осигури основа за оценка на тези инженерни стратегии (Cole et al., 1998). Необходими са по-нататъшни изследвания, за да се осъзнае максимално ползата от системен интегриран подход.

 

6.4 UVGI дезинфекция на въздух в горната част на помещението

 

Целта на UVGI в горната част на помещението е да се понижат концентрациите на микроорганизми във въздуха в зоната на дишане и рециркулиран въздух и по този начин да се контролира разпространението на инфекцията сред обитателите на помещения и сгради. Ефективността на UV дезинфекцията на въздуха зависи от следните фактори: (1) бактерицидна експозиция; (2) чувствителност на микроба към UVGI; и (3) влажност (незначителен фактор). За UV деинфекцията на въздуха в горната част съществен фактор е скоростта на въздушния поток между горната и долната част на стаята, която определя продължителността на излагане на микроба на UV облъчването. Експозицията, необходима за убиване на микроорганизма, е интегралът по времето от скоростта на обемното облъчване Ee,o в дадена точка за дадена продължителност Δt в J/m2.

Всички тези фактори изискват внимателно планиране на поставянето на облъчватели за UVGI във връзка с геометрията на помещението и режима на вентилация за максимална ефективност на унищожаването на микробите. Планирането на UVGI инсталация за оптимизиране на ефикасността и безопасността е изправено пред практически ограничения. При преоборудване на съществуваща сграда, височините от пода до тавана и съществуващата вентилация (естествена и/или механична) могат да ограничат възможностите. Понякога таваните могат да бъдат повдигнати и да се монтират допълнителни вентилатори. Ако височината на пода до тавана е по-малка от 2,3 m, опасенията за излагане на очите на UV-C се увеличават. Освен това, ако вертикалната циркулация на въздуха е недостатъчна за издигане на инфекциозни частици в зоната на облъчване, ефективността намалява. Новото строителство трябва да интегрира тези изисквания в началото на процеса на проектиране на сградата.

Енергийната ефективност (на UVGI с нормална вентилация спрямо самата вентилация) може да бъде доказана и количествено определена чрез изчисляване на броя на допълнителните смени на въздуха, необходими за производството на една и съща скорост на разчистване на жизнеспособни микроби, облъчени с UVGI. За помещение, което обикновено се проветрява с 6 ACH, инсталирана UVGI система в горната част на помещението може да се постигне 10 до 20 допълнителни еквивалента ACH.

 

 

 

 

6.5 Планиране, инсталиране и пускане в експлоатация на UVGI система в горната част на помещението

 

Riley заключава, че обитателите на сгради биха могли да бъдат значително защитени от респираторна инфекция (99,97% смъртност на микроорганизмите), използвайки UVGI дезинфекция на въздуха, при условие че: (1) излагането на инфекция е предимно в сградата; (2) таваните са достатъчно високи,за да позволяват надземно облъчване с UVGI; (3) относителната влажност на сградата е под 70% и (4) скоростта на размножаване на патогените във въздуха не е прекалено голяма. Неговите принципи на UVGI дезинфекция на въздуха са настоящата основа за поставяне на UVGI (Kundsin, 1988a). Докато Riley основава заключенията си върху туберкулозата и нейните сурогати, всяко приложение на UVGI в горната част на помещението ще трябва да разработи ниво на убиване въз основа на оценка на риска от анализ на обхвата на микроорганизмите, които трябва да бъдат контролирани. Това би било началото на критериите за проектиране по отношение на облъчването, необходимо за дезактивиране, например на най-устойчивите видове.

За да планират UVGI инсталация, инженерите/архитектите получават строителни планове (или ги генерират на място, като физически измерват пространствата и въвеждат резултатите в програма за проектиране). Извършва се физическо проучване на съоръжението, за да се определи използването и заетостта на помещенията. Изследванията на Riley показват, че броят на необходимите UVGI тела може да се оцени за големи помещения с височина на таваните от 4 m до 4,7 m въз основа на условията за ползване. Една 30 W UVGI лампа ще бъде необходима за всеки 7 души или за други помещения, тя ще бъде една 30 W UVGI лампа на всеки 18,6 m2. За големи помещения над 4,7 m Riley препоръча да се изчисли броя на тела на базата на Ho, тъй като обемът на въздуха в горната част, който ще се третира, ще бъде по-голям (Riley, 1988). Общите части са от първостепенно значение за покритие. Инженерът определя окончателното поставяне, крепежа и спецификациите на оборудването, както и електрическите схеми за монтаж. Цялото UVGI оборудване трябва да отговаря на единни критерии за приемане и да премине процес на предварителна оценка. Инженерът изучава ефективността на UVGI оборудването, за да определи къде то ще бъде най-ефективно в плана за UVGI. Техническите решения на UVGI облъчвателите за горна част на помещението изключват директното излъчване в долната част на помещението. Някои части от UV лъчението, насочено в горната част на помещението, ще бъдат отразени от горните повърхности на помещението към долната част на помещението. Обикновено това отразено излъчване е незначително както от гледна точка на бактерицидно действие, така и от опасности от експозиция, тъй като почти всички бои и други покрития на стайната повърхност имат много нисък коефициент на отражение при 254 nm (обикновено от порядъка на 5%). Въпреки това, металните повърхности, незавършената мазилка и някои тавански плочки могат да имат значително отражение на UV. Данните за отражение на UV на архитектурни материали и облицовки често не са достъпни. Освен ако не е налична такава информация, която да потвърди, че разпръснатото UV няма да представлява опасност, трябва да се направят измервания на последната инсталация, за да се потвърди, че опасните нива на излагане на UV не съществуват. Очаква се бъдещата работа да намали неопределеностите в този аспект на дизайна на системата.

 

 

 

 

 

6.6 Указания и стандарти за UVGI в горната част на помещението

 

Разработени са временни указания за прилагането на UVGI оборудване (First et al., 1999b). Международните и американските национални организации за осветление работят за създаването на стандарти за характеризиране на UVGI оборудване от независими лаборатории за изпитване. Освен това те работят за създаването на съвременни доклади за приложението на UVGI. Ултравиолетовата дезинфекция на въздуха се приема като допълнение към вентилацията и филтрацията от Центровете за контрол и профилактика на заболяванията (CDC) на САЩ и Медицинския съвет за изследвания (MRC) на Южна Африка (Coker et al., 2001). CDC описва три форми на екологичен контрол за предаване на туберкулоза: (1) разреждане с външен въздух; (2) HEPA филтрация и (3) ултравиолетово бактерицидно облъчване (CDC, 1994).

 

6.7 Ръководство за UVGI в страни с ограничен ресурс

 

В някои климатични условия или в определени високорискови райони, използването на естествена и механична вентилация може да не е възможно. В тези ситуации ултравиолетовото бактерицидно облъчване (UVGI) или преносимите HEPA филтриращи устройства могат да осигурят по-евтина алтернатива на по-скъпите екологични мерки, които изискват структурни изменения на съоръжението. Тези мерки могат да бъдат особено полезни за защита на здравните работници в отделенията за туберкулоза, чакалните в клиники за туберкулоза или стационарни зони, като зали с телевизия или стаи за отдих, където пациентите с туберкулоза се събират. Проучванията показват, че М. tuberculosis се убива, ако микроорганизмите са изложени достатъчно дълго на UVGI. Основните опасения относно UVGI са нежеланите реакции (например остри и хронични кожни и очни промени) при здравните работници и пациентите, ако UVGI не е инсталиран и поддържан правилно. Ако трябва да се използва UVGI, трябва внимателно да се консултират указанията, дадени в препратките Coker et al., 2001 и WHO/CDS, 1999, както и инструкциите на производителя относно инсталирането, почистването, поддръжката и текущия мониторинг. UVGI може да се прилага в няколко форми:

  • ако здравните работници и пациентите са в стаята, може да се използва непрекъснато облъчване на въздуха в горната част на помещението, при което екранирането, поставено под източниците на UVGI, предотвратява облъчването на обитателите;
  • могат да се използват и преносими UVGI подове, стени или тавани;
  • допълнителна по-скъпа опция включва използването на UVGI в комбинация със затворена механична система.

Непрекъснатото облъчване на въздуха в горната част на помещението е най-подходящият метод в повечето страни с ограничени ресурси. Предимството на тази технология е, че този въздух непрекъснато се облъчва. По този начин тя осигурява известна защита на HCW, докато инфектираният пациент е в стаята. Това изисква добро смесване на въздуха, за да има ефективност. Конструктивните характеристики, като ниската височина на тавана, обаче, могат да ограничат възможностите и полезността на UVGI. Ако се използват преносими UVGI елементи за подове, стени или тавани, трябва да се обърне внимание на поставянето, тъй като ъглите на стаята може да не се обработят. Качеството на UVGI лампите е много важно. Обикновено добрата лампа ще издържи 5 000 до 10 000 часа  (7-14 месеца). След това облъчването спада бързо. Следва да бъде възложена отговорността да се гарантира, че лампите се почистват и подменят своевременно (WHO/CDS, 1999).

 

 

 

6.8 Въвеждане в експлоатация, наблюдение и поддръжка на UVGI системи в горната част на помещението

 

Полевите измервания на безопасността на UV в обитаемата зона трябва да се извършват с UV измерителен уред, калибриран за откриване на 253,7 nm лъчение (фиг. 10). Налице е общата липса на търговски тестове за излъчването на UVGI устройства. Разработват се стандартизирани методи за характеризиране на излъчването на UVGI устройства, които да се използват като основа за процедурите за изпитване на бактерицидно оборудване (Dumyahn et al., 1999; Ryer, 1992; Stead, 1984).

Понастоящем, когато UVGI системите се използват като част от плана за контрол на инфекциите в болницата, е необходим редовен мониторинг, за да се определи колко често трябва да се почистват лампите и облъчвателите, за да се поддържа ефективността (фиг. 11). Ежегодната групова смяна на лампите със замяна на място се препоръчва като необходима. Вижте раздела за бактерицидните лампи за допълнителни проблеми с поддръжката.

Фиг. 10. Измерване на излъчване на UVGI арматура за осигуряване на ефективно ниво на UVGI с помощта на радиометър, снабден с 254 nm сензор. Източник: Болницата на TUSS Saint Vincent's, Манхатън, Ню Йорк. Използва се с разрешение.

 

Фиг.11. Почистване и ежегодна смяна на лампите на UVGI висящи облъчватели. Източник: Болницата на TUSS Saint Vincent's, Манхатън, Ню Йорк. Използва се с разрешение.

 

 

 

 

6.9 Модели за оценка на ефективността на UVGI и вентилационни конструкции в горната част на помещението

 

В САЩ, TUSS изследователите предприемат разработка на производен физически модел - индекс на ефективността на UVGI (Rudnick et al., 2002), който прилага информация като тази, показана на фиг. 7. Този индекс определя точната връзка между излагането на UVGI и оцеляване на микроорганизмите, комбинира броя, местоположението и мощността на UVGI тела със стайни въздушни течения и изчислява фракционния потенциал за убиване на микроорганизмите във въздуха. Тази работа по моделиране, част от по-голямото TUSS епидемиологично проучване, ще бъде потвърдена чрез експерименти в камера с размери на помещението, плюс полеви измервания. Количественото въздействие на RH се интегрира в модела на индекса на ефективността на UVGI.

 

6.10 Пасивни UVGI тела за горна част на помещенито

 

Ултравиолетовото бактерицидно облъчване се използва по няколко начина за предотвратяване на предаване на въздушно-преносими заболявания. Най-широко използваното приложение за UVGI е под формата на пасивни тела за горна част на помещението, съдържащи UVGI лампи, които облъчват хоризонтален слой въздушно пространство над обитателите и под тавана. UVGI е предназначен да убива или деактивира микроби, които влизат в горната облъчена зона. UVGI системите са силно зависими от вертикалните въздушни течения в помещението, за да внесат чувствителни микроорганизми в облъчената зона. Дори и в помещения с липса на механична вентилация, често има достатъчно естествено конвективно смесване, за да бъде UVGI в горната част на помещението ефективна бариера срещу разпространяването на инфекции. Всъщност липсата на модерни системи за механична вентилация е един от основните проблеми за много ранното използване на пасивните UVGI в горната част на помещението в болничните отделения за пациенти със заразни заболявания.

Съвременните ултравиолетови тела (фиг. 12) са разработени за контрол на лъча на UV енергия, използван в горната част на помещенията (Nardell et al., 1992). Специални конструкции на жалузи и параболични отражатели насочват успореден лъч UV светлина през горната част на помещението. Тези тела работят най-добре в области, където височините от пода до тавана са от 2,5 m до 2,8 m (8 ft до 9 ft) или повече. Когато височините на тавана са по-големи от 2,8 m (9 ft), могат да се използват окачени висящи тела или косвени (частично отворени към тавана) единици. Необходими са допълнителни изследвания, за да се разработят системи за доставяне на UVGI в помещения, които да оптимизират излъчването на UV лампи в помещенията (Dumyahn et al., 1999; Rudnick et al., 2002).

 

Фиг. 12. Висящ и монтиран на стена UVGI облъчвател (лампи с моментален старт). Източник: Atlantic Ultraviolet Corp. Използва се с разрешение.

 

Причините за предпочитане на UVGI в горната част на помещението (фиг. от 13 до 16) пред другите методи за пречистване на въздуха са:

  • Те са пасивни устройства (нямат подвижни части), лесно се монтират на съществуващи стени и тавани, лесно достъпни за проверка и поддръжка, тихи и незабележими, евтини, енергийно ефективни (сравними с луминесцентни осветителни тела). Те са приложими за всички области, където се събират хора;
  • Те имат предимства пред други начини на приложение, свързани с ефективността за предотвратяване на пренасянето на инфекциозни заболявания във въздуха в помещенията. Най-важните инфекциозни микроби се убиват незабавно, защото се облъчват в горната част на помещението, много близо до местата, където те се излъчват във въздуха от заразен човек. UVGI в горните помещения елиминира зависимостта от микробите, които попадат във въздуха, в кабината на вентилатора или в тръбата за връщане на въздуха, съдържащ UVGI лампи, процеси, зависими от реалната скорост на смесване на въздуха (за разлика от теоретичната скорост на смяна на въздуха). UVGI в горната част нa помещението има уникалните характеристики да убиват микроби, причиняващи болести, почти толкова бързо, колкото те попадат във въздуха и се пренасят в горната част на помощонието, и осигуряват скоростта на обезвреждане на инфекциозни микроорганизми във въздуха далеч над възможностите на скоростта на самата вентилация.

 

Фиг. 13. Линейни бактерицидни лампи с моментален старт  като UVGI висящи и стенни тела. Източник: Болницата на TUSS Saint Vincent's, Манхатън, Ню Йорк. Използва се с разрешение.

Фиг. 14. UVGI тела, насочващи енергията нагоре и надолу при лабораторно приложение за намаляване на инфекциозните организми. ВНИМАНИЕ: Работещите в тази обстановка трябва да носят защитно облекло и очила, за да предпазят всички открити повърхности на очите и кожата от прекомерно излагане на UV-C. Източник: Philips Lighting. Използва се с разрешение.

Фиг. 15. Окачено UVGI приспособление за прилагане на висок отсек (> 3 m от височина на пода до тавана). Използва компактни бактерицидни лампи. Източник: Болницата на TUSS Saint Vincent's, Манхатън, Ню Йорк. Използва се с разрешение.
Фиг. 16. Обща спалня с използване на висящи (компактни) бактерицидни тела, осигуряващи UVGI на 360°. Източник: Болницата на TUSS Saint Vincent's, Манхатън, Ню Йорк. Използва се с разрешение.

 
Въпреки че увеличаването на смесването на въздуха в стаята повишава ефективността на UVGI в горната част на помещението, ясно е, че резултатният поток е най-важната характеристика, тъй като това е потокът, който незабавно вкарва микроорганизмите във въздуха в зоната на убиване. Понастоящем се изучават методи за оценка или прогнозиране на времето на експозиция на UVGI, като се използват съвременни ултразвукови анемометри за определяне на вертикалните скорости на въздуха, създадени от вентилационната система. Може да се разбере, че много бързото преминаване на въздуха в долната част на помещението през облъчената зона на горната част на помещението може да осигури недостатъчно време за облъчване, за да се убие значителна част от инфекциозните микроорганизми, но бързата вертикална циркулация на въздуха предполага също бързо връщане на същия въздух до горната облъчена зона на помещението за допълнителна експозиция.
В идеалния случай човек иска бързо движение на въздуха нагоре, плюс достатъчно UV лъчение, за да убие всички инфекциозни микроби по време на първото им преминаване през облъчената зона, за да не се въведат отново в зоната на дишане на обитателите като жизнеспособни (и заразни) микроорганизми. Това е недостижимо в закритите помещения на практика, тъй като UV облъчването е ограничено поради ограниченията за експозиция на очите, а смесването на въздух е ограничено поради съображения за комфорт. Следователно само част от микроорганизмите във въздуха, които влизат в горната облъчена зона, ще бъдат деактивирани по време на едно преминаване. Въпреки това, дори когато унищожаването на инфекциозни микроорганизми е непълно по време на еднократно преминаване през горната облъчена зона, низходящият поток на обработен въздух осигурява разреждане на заразата в долната, обитаема зона. Теоретичното моделиране показва, че най-голямото намаляване на инфекциозните микроорганизми в зоната на дишане ще се случи, когато настъпи най-голямата скорост на смяна на въздуха между горната и долната част на помещението. За помещения, в които липсва адекватно движение на въздуха, използването на смесителни вентилатори е задоволително решение (Riley, Permutt и Kaufman, 1971).

 
6.11 Преносими самостоятелни UVR вентилаторни шкафове 

 
Друго приложение е използването на отделни вентилаторни шкафове, които рециркулират въздуха в стаята през вътрешните UVGI лампи. Защитният ефект на помещенията на вентилаторните шкафове е ограничен от броя на пълните смени  на въздуха в помещението, които могат да се получат, тъй като капацитетът на вентилатора трябва да бъде ограничен, за да се избегне прекомерен шум, вибрации и течения (виж фиг. 17).
                   

 
Фиг. 17. Затворени стайни дезинфектанти за въздух, които облъчват получения въздух с UV-C енергия преди връщането му в помещението. На снимката са стенно устройство (вляво) и самостоятелно мобилно устройство (вдясно). Тези единици често се поставят в области, където UVGI в горната част на помещението не може да се използва поради ограничени височини от пода до тавана. Източник: Atlantic Ultraviolet Corp. (горе), NQ Environmental (вдясно). Използва се с разрешение.  

 


 
6.12 Облъчване на въздуховоди с UVR

 
Като функция за пестене на енергия в сгради, оборудвани с отоплителни, вентилационни и климатични системи, голяма част от въздуха се рециркулира преди да се изхвърли навън. Добре е документирано, че системите за въздуховоди могат да пренасят инфекциозни капкови ядра през сгради (ASHRAE, 2001; Nardell, 2000; Nardell, 1998). При епидемия от шарка в начално училище, оборудвано с централен въздух,  е доказано, че първият заразен (най-ранният документиран случай)  е заразил двадесет и осем ученици в четиринадесет различни класни стаи. Първият заразен никога не е споделял същото пространство с тези, които развиват вторични инфекции, каето показва, че вирусът на морбили пътува през вентилационната система (Riley et al., 1978).
Фиг. 18. Поставяне на линейни UVGI лампи за моментален старт във въздухопровода (изглед на сечение) с UVGI лампи, поставени перпендикулярно на въздушния поток. Източник: South African Medical Research Center. Използва се с разрешение.

 

 
Фиг. 19. UVGI облъчване на въздуховодите с използване на компактни лампи за предварително подгряване. Отляво: вмъкване на единица; в средата: оглед на вътрешното облъчване на канала и вдясно: изглед на портал за проверка на бактерицидни лампи. Източник: Lumalier. Използва се с разрешение.

 
В тръбите за връщане на въздух (фиг. 18-19) могат да бъдат монтирани лампи с достатъчна мощност на ултравиолетовото лъчение (фиг. 18-19), за да дезинфекцират въздуха, напускащ закрити помещения, особено когато обитателите могат да имат неподозирани заболявания, прехвърлени по въздушен път (например болнични чакални за пациенти). Този режим на приложение може да е важен, когато е необходимо да се рециркулира въздух (фиг. 20) от тези зони, вместо да се изхвърля директно в атмосферата. Въпреки това, дезинфекцията на въздухопровода не позволява да се защитят обитателите, които са в една и съща стая с инфекциозен източник.
Докато ръководствата за осигуряване на UVGI дезинфекция на въздуховодите съществуват от 40-те години, едва в последно време се подновява интересът към прилагането на съвременни изследвания на постижими нива на пречистване на въздуха (Luckiesh, 1946; Kowalski et al., 2000a; Kowalski съч., 2000b). Настоящите проучвания се стремят да актуализират дезинфекцията на въздуховодните системи чрез дефиниране на полето за интензивност на UVGI, типа и разположението на лампата, фактори, които да отчитат интензитета на базата на отклонения в отразяващата способност на повърхността. Няма методи, които да отчитат точно влиянието на относителната влажност, въпреки че други изследвания на експозиция на аерозол биха могли да дадат насоки (Ko et al., 2000; Kethley, 1978; Riley et al., 1976). Точно както при другите технологии за дезинфекция на въздуха, времето на експозиция е от решаващо значение при облъчването на въздуховодите. Предимство на затворените системи е, че могат да се използват по-високи нива на UVGI. Използват се изчислителни динамични програми за течности за изследване на различните взаимодействия (Kowalski et al., 2000b). Необходими са текущи проучвания на комбинации от стратегии за горната част на помещения и за инсталиране на проводи.

 
Фиг. 20. Облъчване на въздухопровода (система Lumalier ™ ExStream), проектиран за монтаж в хотелски комплекс Willard, Вашингтон, окръг Колумбия. Дезинфекциране на над 30 000 м3/мин и 8 м (25 фута) охлаждаща намотка. Източник: Lumalier Inc. Използва се с разрешение.

 
6.13 UVR обеззаразяване на повърхности

 
Много по-трудно е да се обеззаразят повърхностите с UV-C, в сравнение с UV дезинфекциране на въздух, поради ниското ниво на проникване на UV-C. Микроорганизмите на повърхностите могат да бъдат защитени от UVGI въз основа на константата на разпада на микроорганизма, K, влага, струпване с други частици или от сенки, осигурени от типа повърхностен материал (Dietz et al., 1980). Може да са необходими по-високи нива на облъчване, за да се постигне дадена степен на убиване и може да се наложи специално защитно покритие, ако помещението е заето, както когато се използва в лабораторни или клинични условия (Hart, 1960a; Hart, 1960b; Phillips et al., 1955).

 

 

 
7. БАКТЕРИЦИДНИ ЛАМПИ И БАЛАСТИ

 
7.1 Характеристики на бактерицидни лампи и баластни комбинации за тях

 
Изследванията на спектърa на действие показват, че дължина на вълната от 265 nm е оптимална за поглъщане и разрушаване на микробната ДНК. На практика за генериране на UV-C, обикновено се използва дължина на вълната 253,7 nm, която лесно се получава в живачни лампи. В бактерицидните лампи  ниско налягане живачните пари произвеждат около 85% от излъчваната си енергия при 253,7 nm (виж фиг. 21). Живачните лампи с висок интензитет произвеждат около 15-20% от излъчването си в бактерицидно ефективния диапазон под 300 nm. Тези бактерицидни лампи се използват за стерилизация на въздух, повърхности и вода.
Аналогично на луминесцентните лампи, бактерицидните лампи ниско налягане се произвеждат в колби от кварц или увиолево стъкло, което е прозрачно за лъчението с дължина на вълната UV-C 253,7 nm. Лампи се произвеждат в озонов или безозонов вариант и се използват за дезинфекция на въздуха и повърхностите. Лампи с живачни пари ниско налягане се произвеждат в различни дължини, форми и диаметри и изискват различни спомагателни средства, необходими за запалване на лампата и поддържане на  излъчването в работен режим. Най-често използваните бактерицидни лампи са тръбни Т-8 (26 mm) и Т-5 (16 mm) (съответно с диаметър 8/8 или 5/8 inch) с предварителено подгряване на катодите, с баласт за бързо стартиране, със стартер, с единични или двойни цокли, с нормални или високи характеристики на добива. Компактните бактерицидни лампи се предлагат в двойни тръби с интегрирани стартери. Компактните бактерицидни лампи работят със стартова баластна комбинация. Нашето проучване показва някои налични в търговската мрежа лампи (Таблица 5).
Фиг. 21. Спектрални криви на разпределение на мощността за бактерицидни газоразрядни живачни лампи ниско налягане. Източник: Наръчник за осветление IESNA 9-ти изд. (IESNA, 2000b) Използва се с разрешение.

 
7.2 Видове газоразрядни лампи с живачни пари

 
Съществуват два типа бактерицидни газоразрядни лампи: с живачни пари ниско налягане и живачни газоразрядни лампи с висок интензитет (HID). Живачните лампи за първи път са разработени през 1901 г. HID живачни лампи се появяват чак след 30 години. Луминесцентните лампи, които са живачни лампи с ниско налягане, се появяват като търговски продукти през 1937-38 г. (The New Building Institute, 2001). През 21 век дезинфекцията на въздуха, повърхността и водата се осъществява до голяма степен чрез живачни лампи ниско налягане и HID живачни лампи. Технически живачната лампа  ниско налягане е тази, при която парциалното налягане на живака по време на работа не надвишава 100 Pa, докато HID живачната лампа е тази, в която живачната дъга има натоварване на стената на колбата над 3 W.cm-2. Живачната лампа ниско налягане обикновено работи при налягане на живака от порядъка на 1 Pa, докато HID живачната лампа обикновено работи при налягане на живака от порядъка на 105 Pa. Живачната лампа HID отговаря на определението за живачна лампа високо налягане (CIE, 1987), но понякога се нарича живачна лампа средно налягане, тъй като има други живачни лампи, които работят при налягания от порядъка на 107 Ра. Практическо значение за използването им имат някои параметри, които значително се различават за двата типа лампи, както е показано в табл. 4. Въпреки че HID живачната лампа има недостатъци като: по-високата температура на стената на колбата и по-ниската ефективност на преобразуване в сравнение с живачната лампа с ниско налягане, системите от тип HID могат да се използват за достигане на по-високи абсолютни нива на облъчване, поради по-силното излъчване на дъгата.

 
Таблица 4. Типични характеристики на бактерицидни газоразрядни живачни лампи 
 †  Широколентовото HID излъчване се оценява въз основа на спектралното разпределение на мощността от фиг. 30.

 


 
7.3 Живачни лампи ниско налягане

 
Луминесцентните лампи са живачни лампи ниско налягане, които имат много общи свойства с бактерицидните лампи ниско налягане. Луминесцентните системи следват най-добрите технологични достижения в осветителната индустрия, и основните достижения за по-висока ефективност могат да се използват и при бактерицидните лампи. Някои от тези достижения включват: високочестотни електронни баласти, лампи с по-малък диаметър и безелектродни лампи. Производителите трябва да следват бързите темпове на технологичните иновации, за да определят кои от тях могат да се използват и при бактерицидните лампи.

 
Характеристики
Всички живачни лампи ниско налягане се състоят от стъклена или кварцова колба, електроди и живак. Работата на лампата изисква помощни компоненти (баласти и в някои случаи стартери), които да осигурят необходимото запално напрежение и да поддържат работният ток на лампата. При достатъчна потенциална разлика в напрежението между електродите, електрическият ток преминава през живачни пари в рамките на колбата. Когато токът преминава през парите, електроните на живачните йони променят нивата си на енергия и генерират видима светлина и ултравиолетово лъчение.
В луминесцентната живачна лампа ниско налягане луминофорът от вътрешната страна на стъклената колба се възбужда от UV и в резултат излъчва видима светлина. Колбите на луминесцентните лампи са изработени от стъкло, което блокира излъчването на вълната 253,7 nm, която се поглъща от луминофора. Температурата на стената на лампата и по-специално температурата на най-студената точка определя налягането на живака вътре в лампата, което от своя страна управлява нейното излъчване. Следователно е важно да се вземе предвид температурата на стената на колбата при всеки тип лампа (с предварително подгряване, бърз старт, студен или горещ катод), описани по-долу. Типичната единична мощност за луминесцентни лампи е от порядъка на половин ват на сантиметър дължина на дъгата.
Бактерицидната лампа ниско налягане е аналогична на луминесцентната лампа с две изключения. Първо, колбата е направена или от кварц, или от специално увиолево стъкло, което пропуска резонансната линия на живака 253,7 nm. Второ, няма луминофор. В бактерицидните лампи ниско налягане около 60% от електрическата мощност на лампата се преобразува в лъчиста енергия. От тази мощност приблизително 85% се излъчва в живачната резонансна линия 253,7 nm, която е много близко до дължината на вълната за пикова бактерицидна ефективност. Бактерицидните живачни лампи ниско налягане излъчват и четири слабо видими живачни линии. Те се намират във виолетовата, синята и жълто-зелената части на видимия спектър, поради което бактерицидната лампа излъчва слаба синкаво-бяла видима светлина. Спектралното разпределение на мощността на типична бактерицидна лампа  ниско налягане е показано на фиг. 21.

 
Видове живачни лампи  ниско налягане и работа им

 
Типове катоди

 
Принципите на работа за всички луминесцентни и бактерицидни лампи са еднакви, но съществуват такива с различни катоди: топли или студени (Gordon et al., 1995).

 
Лампи със студен катод

 
Фиг. 22. Бактерицидна лампа със студен катод. Източник: Atlantic Ultraviolet Co. Използва се с разрешение.

 
В лампите със студен катод (фиг. 22), които моментално се запалват, за катоди се използват цилиндри с набраздена форма от меко желязо вместо волфрамова нишка. Те позволяват често стартиране, без това да се отразява неблагоприятно на живота на лампата. Този тип лампа поддържа висока производителност през целия си живот. Спадът на напрежението при катода е по-висок, отколкото при лампите с подогреваеми  катоди; това води до по-голяма загуба на мощност и следователно по-ниска ефективност. Въпреки, че лампите със студен катод са с по-ниска ефективност от тези с горещ катод, по-дългият им живот ги прави добър избор при труднодостъпни места, където подмяната на лампата е трудна и където е необходимо често превключване. Те бързо потъмняват. Използват се широко в хладилници и за повърхностна дезинфекция на открити места. С течение на времето излъчването им намалява поради соларизация на стъклото. Поддържаното ниво на облъчване изисква мониторинг и смяна на лампата, когато енергийната мощност падне под определено ниво на УВ излъчване.

 

Фиг. 23. Миниатюрна Т-5 бактерицидна лампа с предварително подгряване. Източник: Philips Lighting. Използва се с разрешение.


 
В лампите с горещ катод (фиг. 23) катодите се състоят от навита волфрамова нишка във всеки край на колбата, импрегнирана с електрон-излъчващи материали. Лампите с горещ катод работят с по-висока мощност на единица дължина и с по-висока обща ефективност от лампите със студен катод, което води до по-ниски разходи при равна мощност. Превъзходната ефективност и по-голямата мощност правят лампата с горещ катод по-подходяща в почти всички приложения за дезинфекция на въздуха в помещението.
Лампите с горещ катод се използват в повечето луминесцентни и бактерицидни системи с ниско налягане. В настоящите приложения за въздух и повърхности се използват четири типа живачни лампи с ниско налягане, които се отличават с пускови и експлоатационни характеристики и обозначение (тръбни или компактни).

 
Лампи с предварително подгряване (тръбни)

 
Фиг. 24. Линейна бактерицидна UV-C лампа (бърз старт или с предварително подгряване). Източник: OSRAM Sylvania. Използва се с разрешение.

 
Бактерицидните лампи с предварително загряване (фиг. 24-25) следват историческото развитие на луминесцентните лампи. В лампите с предварително подгряване катодите се нагряват електрически, за да излъчат електрони и йонизират газа в тръбата. Този процес прави лампите за предварително подгряване по-проводими и понижава напрежението, необходимо за запалване на дъгата. Тъй като токът загрява катодите преди да се запали дъгата, се казва, че са предварително загряти.
Фиг. 25. 2 и 4-пинови бактерицидни лампи с предварително подгряване. Източник: Atlantic Ultraviolet Corp. Използва се с разрешение.

 
Стартерът контролира процеса на предварително подгряване, който отнема няколко секунди. Той контролира и времето, необходимо на тока за предварително подгряване на катодите на лампата и след това се изключва. Когато стартерът се изключи, напрежението се прилага директно между катодите, запалвайки дъгата. По време на работа дъгата поддържа температурата на катода.

 
Лампи с незабавен старт (линейни или огънати)

Фиг. 26. Еднопинова бактерицидна лампа с незабавен старт. Източник: Philips Lighting. Използва се с разрешение

 

 

Фиг. 27. Еднопинова бактерицидна лампа с незабавен старт. Източник: Atlantic Ultraviolet Corp. Използва се с разрешение.

 
Лампите с моментален старт (фиг. 26-27), известни също като лампи със студен старт и понякога наричани тънки бактерицидни лампи, могат да работят при няколко плътности на тока в рамките на своята проектна граница, от 120 mA до 240 mA, в зависимост от баластите, с които те оперират. Това води до диапазон от номинални стойности на мощността на лампата. Тъй като моменталните лампи са проектирани да работят без стартер, това опростява осветителната система и нейната поддръжка. Баластът осигурява достатъчно напрежение, за да се запали моментално дъгата и това изисква катоди, които стартират без засилено електронно излъчване. Тъй като предварителното нагряване е ненужно, във всеки край на лампата е разположен еднопинов цокъл. Някои лампи за незабавен старт имат двупинови цокли, но в тези лампи щифтовете са свързани помежду си накъсо.
Лампите с моментален старт могат да работят при повече от един ток и мощност. Поради тази причина те се идентифицират по дължина, а не по мощност на лампата и обикновено работят при нива на ток от 300 mA до 420 mA. При по-големи токови натоварвания температурата на стената на лампата се повишава над нормалната стойност за оптимално излъчване, като по този начин се налага допълнително охлаждане на стената на колбата. Тези лампи са много подходящи за монтаж в тръби за климатизация поради добрата поддръжка, високата първоначална UV мощност и високата виброустойчивост на връзката между цоклите и фасунгите.

 
Лампи с бърз старт (тръбни)

 
Стандартните бактерицидни лампи с бърз старт съчетават характеристиките на лампите с предварително подгряване и тези с моментален старт. Стартери не са нужни. Баластите имат отделни намотки, които непрекъснато нагряват катодите; лампите стартират почти мигновено след включването им, но за стартиране е необходимо по-малко напрежение, отколкото при лампите с незабавен старт при съпоставима дължина. Баластите с бърз старт са по-евтини, по-малки и имат по-малка загуба на мощност в сравнение с баластите с незабавен старт. Тъй като катодите на лампите за бърз старт се нагряват непрекъснато по време на работа, те могат да бъдат затъмнени или да мигат.

 
Бактерицидните лампи с висок добив (HO) работят при 800 mA в сравнение с 300 mA до 425 mA за повечето стандартни лампи за бързо стартиране. Те произвеждат около 45% повече добив от тънките лампи със съответния физически размер, защото черпят значително по-голям ток от стандартните лампи. Лампите с висок добив се идентифицират по дължината на лампата, диаметъра на колбата и надписа HO.
Излъчването на бактерицидните лампи намалява по време на експлоатацията им. За това има различни причини, като например: промени в катодите, почерняване на стените на колбата поради отлагане на изпарени катодни материали и девитрификация на стената на колбата от ултравиолетово облъчване. Девитрификацията е промяна на материала на колбата от стъкловидното състояние в кристално състояние.

 
Компактни бактерицидни лампи

 
През 1970 г. се появяват компактните луминесцентни лампи (CFL). По тази технология са произведени и бактерицидни лампи.
Компактните бактерицидни лампи са едноцокълни и се произвеждат за режими на предварително подгряване и с бърз старт. Много от тях имат стартери, интегрирани в цокъла на лампата. Както при всички бактерицидни лампи, компактните лампи изискват баласт, за да стартират и работят правилно.
<>(1)

 
Фиг. 28. Едноцокълна двупинова компактна бактерицидна лампа. Източник: Philips Lighting. Използва се с разрешение.

 
<>(2)
Фиг. 29. Едноцокълна 4-пинова дълга компактна бактерицидна лампа. Източник: Philips Lighting. Използва се с разрешение.

 

 
Лъчист добив

 
Повечето от бактерицидните лампи работят най-ефективно в неподвижен въздух при температура 25°C. При това условие температурата на студената точка ​​на колбата е при или близо до оптималната стойност от 42°C, при която повечето видове лампи произвеждат максимална UV емисия. Излъчването на ултравиолетово лъчение трябва да се измерва при температура на околната среда 25°C (IESNA, 1999; IESNA, 2000a). Както при конвенционалните луминесцентни лампи, температурата над или под тази оптимална стойност ще намали значително излъчването на ултравиолетово лъчение, когато температурната разлика е голяма. Когато лампите работят в затвореното пространство на устройство за бактерицидно облъчване, температурата на лампата (най-студената точка) е вероятно да бъде по-висока от оптималната, с последващо намаляване на излъчването на UV-лампата под тази на номиналната лампа. Когато е възможно трябва да се контролира околната среда на лампата в устройството за облъчване, например чрез въздушен поток, за да се увеличи максимално излъчването на лампата. Изборът на подходящия тип бактерицидна лампа трябва да включва влиянието на температурата върху UV-C излъчване.

 
Таблица 5. Характеристики на бактерицидни лампи за дезинфекция
* (1) В осветителната индустрия номиналният диаметър на тръбата често се дава като T-x, където x е в осми от inch. Номиналните диаметри са 16 mm ~ T-5, 19 mm ~ T-6, 26 mm ~ T-8 и 38 mm ~ T-12.                              (2) Широчината на двете крачета на тръбата е дадена за компактни тръби.

 
Бактерицидните лампи обикновено се идентифицират по номинална мощност, форма, дължина и диаметър на колбата. Обозначението на мощността на лампата не показва   UV-C излъчването. Номинално UV-C излъчване е дадено в информационния лист на производителя. Наличните в търговската мрежа бактерицидни лампи показват набор от различни видове (с горещ и студен катод) и разлики по мощност. (Вижте таблица 5) Всички те се управляват или с магнитни, или с електронни баласти.

 

 
7.4 Живачни лампи средно налягане

 
HID живачните лампи се използват, когато се изискват по-големи плътности на UV мощност като: като фотолечение и дезинфекция на водата. Високата единична мощност и високата температура на стената характеризират високото излъчване на HID живачните лампи. Тези лампи са по-малко чувствителни към изменение на температурата на околната среда. Често краищата на лампата трябва да се охлаждат чрез принудителна конвекция, за да се постигне по-дълъг живот. Тези лампи са изработени от кварц, а спектралното излъчване се разпространява в по-широк диапазон от дължини на вълните поради високото живачно налягане (виж фиг. 30). Средното UV-C излъчване е 10-15% от лъчистия поток на лампата в зависимост от абсорбцията на озон. Ефективността на бактерицидно действие възлиза на 80% от общото UV-C излъчване.
Фиг. 30. Типично спектрално разпределение на мощността на източник с живачни пари   средно налягане.

 
Фиг. 31. Серия от бактерицидни лампи средно налягане. Източник: Jelight Co. Използва се с разрешение.

 

 
7.5 Озон

 
Газоразрядните живачни лампи ниско налягане, както и много HID живачни лампи, генерират слаба линия при 185 nm, както и силна линия при 253,7 nm в UV-C. 185 nm лъчение преобразува атмосферния кислород в озон, мощен окислител, който е токсичен за хората и е силно корозивен. Поради токсичността са установени норми за безопасност на нивата на озон (ACGIH, 2003). Въпреки че озонът има и благоприятно бактерицидно действие, например в процесите при пречистване на вода, той се счита за биологична опасност при използване за дезинфекция на въздуха; изисква се внимателно обмисляне на подходящо техническо решение, за да се поддържат безопасни концентрации на озон на работното място. Бактерицидните лампи се предлагат в два типа. Лампите, генериращи озон, имат колби обикновено от кварц, който пропуска 185 nm. Безозоновите лампи имат колби, изработени от увиолево стъкло или кварц, легирани за блокиране на лъчение под 200 nm. За дезинфекция на въздуха трябва да се използват само безозоновите бактерицидни лампи.

 

 
7.6 Поддръжка

 
Тъй като повечето дезинфекции на въздуха и повърхностите са критично важни условия за контрол на заболяванията, пренасяни по въздуха, те се извършват 24 часа/7 дни в седмицата. За да се поддържа оптимален добив за UV дезинфекция, трябва да има система за мониторинг на добива. В лечебните заведения това може да е част от плана за контрол на инфекциите с необходимото обучение по време на работа и назначен персонал, който да следи лъчистия добив през редовни интервали. Други варианти са обучение на персонала за поддръжка (или привличане на квалифицирана фирма за поддръжка на облъчването). Ще е необходим радиометър, предназначен да измерва добива на UV-C. Поддръжката включва: почистване на облъчвателите и на лампите или смяна на лампите. Трябва да се спазват препоръките на производителите за повторно включване.

 

 
7.7 Въпроси, свързани с енергетиката и околната среда – Hg живак 

 
Може да се твърди, че ползата от дезинфекцията на бактериите е двукратна за околната среда. Използваната технология на базата на живак (Hg) няма известен заместител. Това е ниско енергоемка технология (UV потенциал за дезинфекция спрямо еквивалентни количества кондициониран въздух за разреждане). Енергията, необходима за производството на кондициониран външен въздух в сравнение с дезинфекционния потенциал на бактерицидното UV лъчение, би генерирала далеч по-големи количества живак в атмосферата от горивата, използвани днес за производство на електроенергия. Осветителната индустрия постепенно намалява нивото на живака в луминесцентните лампи и тази тенденция се наблюдава и при някои бактерицидни лампи. Въпреки това, известно количество живак винаги ще е необходимо за производство на бактерицидни лампи и трябва да бъде разрешено. Изисква се правилното събиране и утилизация на излезлите от употреба лампи.

 

 
7.8 Баласт

 
Баласт за живачни лампи ниско налягане

 
Тенденциите при технологията на луминесцентното осветление се променя в посока към лампи с по-малък диаметър [16 mm, (T-5)] и към използването на електронни баласти. Има високочестотни електронни баласти с усъвършенствана схема за проследяване на промените в лампата през живота  за постигане на по-добри показатели. Някои от тези аспекти се появяват и при бактерицидните лампи: регулируеми схеми, удължаващи живота на лампата, схеми за поддържане на  постоянно UV лъчение, схеми с регилиране с цел предотвратяване на нежелано облъчване. Има тенденция за преминаване към електронни баласти и в наличните в търговската мрежа UVGI облъчватели.

 

 
Характеристики

 
Видове баласти

 
С бактерицидни лампи могат да се използват три вида баласти. (1) електромагнитни: нискоефективни устройства, които използват електромагнитен дросел за изпълнение на минималните функции, необходими за стартиране и работа на лампата. (2) хибриден или „нискочестотен електронен“: по същество електромагнитен баласт с няколко електронни компонента, които изключват напрежението към намотките на лампата за бързо стартиране, след като лампата е запалила. Минимално увеличаване на ефективността се получава чрез по-скъп материал за магнитната сърцевина и липсата на мощност към електродите на лампата по време на работа. (3) електронен с висока честота: баласт, който управлява лампи при честоти над 20 000 Hz. Максималната ефективност се постига чрез използването на електронна схема и оптимални работни характеристики на лампата.
Баластите имат две основни функции: (1) запалване на лампата и (2) контрол на работата на лампата, след като тя е запалила. Високочестотните електронни баласти работят по-ефективно с лампи (30-40% от магнитните баласти при еквивалентна светлинна мощност) и премахват пулсациите и видимото трептене, обикновено свързано със стандартните магнитни баласти. Електронните баласти също имат по-добро качество на мощността от елетромагнитните баласти: по-висок коефициент на мощност и по-ниско общо хармонично изкривяване. Строги процедури за изпитване и стандарти, специално за комбинации от UV лампи и баласти, понастоящем не са налични, но процедурите за тестване на луминесцентни лампи са приложими за бактерицидни лампи ниско налягане.

 
Незабавен старт срещу бърз старт

 
Незабавен старт (високо напрежение се прилага върху цялата лампа без предварително подгряване на катодите) е най-енергийно ефективния стартов метод за луминесцентна лампа. Баластите за незабавно стартиране използват 1,5W до 2W по-малко на лампа, отколкото баластите за бързо пускане (ниско напрежение се прилага към катодите преди запалването на лампата и се поддържа по време на работа). Други предимства на баластите с незабавен старт обикновено включват паралелна схема на лампата, по-дълъг дистанционен проводник на кабелите, по-лесна инсталация поради по-просто окабеляване, възможност за стартиране на лампи при –18°C (0°F) срещу 10°C (50°F) за бързо стартиране.

 
Баластни фактори (коефициент на мощност) - определения на термини

 
Баластен фактор BF (коефициент на мощност): Отношението на мощността на лампата към реално потребяемата мощност. Например баластният коефициент 0,90 означава, че мощността на лампата е само 90% от общата мощност на веригата. Баластният фактор може да се използва при живачни лампи с ниско налягане, като се използва UV-C добив вместо светлинен дoбив.

 
Коефициент на ефективност на баласта (BEF): Баластният фактор (изразен в проценти), разделен на входната мощност към баласта. Коефициентът на ефективност на баласта се използва за измерване на нивото на ефективност на подобни баластни модели. Например баласт с баластен коефициент 90 и входни ватове 59 (BEF = 1,53) е по-ефективен от друг баласт с баластен коефициент 87,5 и входни ватове 62 (BEF = 1,41). Този фактор е приложим и за системите с бактерицидни лампи.

 
Живот на баласта: За да се увеличи животът на баласта, околната температура трябва да се поддържа възможно най-ниска. Важно е също така да се поддържа ефективно разсейване на топлината, като се използва бактерицидния облъчвател като радиатор. Някои баласти са проектирани така, че да имат продължителност на живота 60 000 часа.

 
Загуби в баласта: Консумирана от баласта енергия, която се разсейва като топлина, вместо да бъде предадена към лампите. Електронните баласти работят по-ефективно от електромагнитните или хибридните баласти.

 
Баласти за живачни лампи с висок интензитет (HID): Баластите за HID лампи с живачни пари високо налягане обикновено имат същите цели както и при живачните лампи  ниско налягане. Основните им задачи са запалването на лампата и контролирането на мощността  в работен режим. Процедурите за тестване на HID живачни лампи за осветление могат да се използват и при бактерицидните лампи, ако се вземат подходящи предпазни мерки за защита от UV и от озона.

 
8. РЪКОВОДСТВА ЗА ЗДРАВЕТО И БЕЗОПАСНОСТТА ПРИ ИЗЛАГАНЕ НА ХОРА НА UVR

 
През последните три десетилетия служителите по трудова медицина и безопасност изготвят правила и насоки за излагане на работниците в среда на ултравиолетова радиация (NIOSH, 1972 г.). Прекомерното излагане на UV-C може да доведе до преходно дразнене на конюнктивата (фотоконюнктивит) и дразнене на кожата (еритема), които изчезват в рамките на 24-48 часа без трайно биологично увреждане (CIE, 2002).

 
8.1 Мониторинг на ежедневната експозиция от разсеяното UVR

 
Времето за излагане на очите и кожата ограничава практическото използване на UVGI по време на обитаване на жизнените пространства от човека. Пределно допустимите стойности на прага (TLV) са препоръчани от Американската конференция на правителствените индустриални хигиенисти (ACGIH) и се съдържат в много насоки, стандарти и разпоредби (Sliney, 2000; ACGIH, 2003). В момента се предприемат международни усилия за хармонизиране, за да се отчетат опасенията относно фотобиологичния потенциал на електрическите лампи (CIE, 2002). Това е възможно поради наскоро издадени препоръчани практики за количествено определяне на безопасното използване на светлинни източници (Sliney, 1991; ANSI / IESNA, 2000; ANSI / IESNA 1996a; ANSI / IESNA, 1996b; IESNA, 1996; Drop, 1998; Landry et al., 1998; Левин, 1998). Балансирането на необходимостта от защита на обитателите на помещенията и максимално увеличаване на UVGI в горната част на помещението повдига въпроси относно прилагането на TLV. Има потенциално преекспониране на    UV-C за обитатели на помещения, третирани с UVGI в горната част на помещението, чрез разсеяно излъчване в долната част на помещението или директно излагане на обслужващ персонал, работещ в горната част на помещението. Необходимо е подходящо обучение на персонала. Специални ключови прекъсвачи предпазват от нерегламентирано активиране или деактивиране на системите. Границата на експозиция на ACGIH (TLV) за 253,7 nm UV е 6 mJ/cm2 за всеки 8 h период. Това се равнява на 8 часа непрекъсната експозиция на очите при 0,002 W/m2 (0,2 μW/cm2). Инженерите по прилагане на UVGI използват това ниво на облъчване като максимален разрешен UV поток на нивото на очите (172,7 cm) на всяко място в помещението. Предполага се, че индивидът е непрекъснато изложен и с ориентация да получава този 0,002 W/m2 (0,2 µW/cm2) върху повърхността на очите. Това ръководство за проектиране и пускане в експлоатация води до много консервативни инсталации. В TUSS (Brickner et al., 2000) до момента не са описани автентични инциденти с фотоконюнктивит или кожен еритем (1997-2002).
Учените от TUSS сега използват 0,004 W/m2 (0,4 µW/cm2) на нивото на очите като техни критерии за проектиране. Те вземат предвид защитните сили на тялото: засенчване на горните клепачи и вежди, завъртане на главата и множество други фактори, които ограничават излагането на човешкото око на максималното UVGI облъчване в долната част на помещението до малка част от времето, което човек прекарва в помещението. В HSPH се провеждат експерименти за тестване на различни мониторингови среди за определяне на моделите на излагане на UV в динамичен режим, за да се разбере кумулативната 8 h доза (Rahn et al., 1999; Nardell et al., 2002). (Вижте фиг. 32)

 
Фиг. 32. Актинометри, монтирани на очила за определяне на динамичното излагане на очите на UVGI системи. Източник: Кент Дейтън / Harvard School of Public Health, Harvard Review 1999. Използва се с разрешение.

 
8.2 Мутация на вируса на HIV

 
Използването на UV-C крие ли риск за активиране на HIV/ХИВ или UV-експозицията причинява мутантни щамове на ХИВ? Този въпрос е поставен от Valerie (Valerie et al., 1999), който посочи, че UV-C е много по-мощен за активиране на ХИВ в клетъчната култура, отколкото йонизиращото лъчение. Въпреки това, ако ХИВ мутациите се появяват in vivo, те вероятно се доказват при лица, изложени на слънчевия спектър с неговите далеч по-големи нива на биологично мощни (UV-A и UV-B) дължини на вълните, а не сравнително тривиални количества от UV-C, позволени в долната част на помещението < 0,002 W/m2 (< 0,2 μW/cm2). Saah и колектив (Saah et al., 1997) не откриват никакви епидемиологични доказателства, че слънчевата ултравиолетова експозиция изостря статуса на ХИВ в група от 1155 бели мъже. Те разработват UV индекс на чувствителност (очи, цвят на косата и тип кожа), записа история на UV експозицията (слънчева светлина, солариум, време за плаж и използване на слънцезащитен екран) и съставен резултат както за UV чувствителност, така и за експозиция. След това те се сравняват със скоростта на спадане и прогресия на CD4 със AIDS/СПИН. Не е намерена корелация. Всъщност тези, които търсят слънце, обикновено са били по-здрави. Gelfand (Gelfand et al., 1998) в контролирано проучване, оценява терапевтичното излагане на             UV-B, като дължината на вълната най-вероятно би предизвикала безпокойство, тъй като произвежда по-голямо проникване от UV-C и по-голяма биологична активност от UV-A. Лекувани са дванадесет ХИВ-позитивни пациенти с кожни проблеми, реагиращи на ултравиолетово лъчение, като както вирусното натоварване, така и броя на CD4 се проследяват в продължение на 8 седмици. Няма промени, въпреки нивата на пряко излагане на UV, които са многократно по-големи от тези в долната част на помещението, когато в горната стая е инсталиран UV-C, който е по-малко проникващ от UV-B.

 
8.3 Защитни мерки за работниците, ако UV източниците се използват на открито

 
Когато работят в облъчена зона, работниците трябва да носят промишлено облекло (тежка тъкан) и индустриална защита на лицето (например щитове за лице).                            Респираторите за цялото лице също служат за тази цел.

 
Безопасна и ефективна употреба
Правилната облъчвателна уредба и използването й са от решаващо значение както за безопасността, така и за ефикасността. Неправилните уредби водят до инциденти с болезнено дразнене на очите (фотокератит) и еритема на кожата (Murray, 1990). Важно е да се използват правилно проектирани облъчватели, за да се насочи UV лъчението далеч от лицето и очите. Други фактори за безопасност включват:
Защита на очите и лицето - изчистени пластмасови щитове за лице и очила без защита на лицето;
Филтриращи материали - обикновеното стъкло поглъща UV-C и UV-B, кварцовото и увиолевото стъкло пропуска UV-C, повечето прозрачни пластмаси поглъщат UV-C и UV-B и обикновено съдържат UV стабилизатори за ограничаване на стареенето.

 
8.4 UV въздействия върху растения и материали

 
Облъчването в горната част на помещението може да доведе до увяхване и умиране на някои видове растения. Висящите растения трябва да бъдат отстранени от тези дезинфекционни зони. Освен това, както и при другите форми на UV, UV-C може да доведе до избледняване и разграждане на бои и други материали.

 
8.5 Канцерогенни ефекти

 
Дългосрочното излагане на слънчево UV лъчение е признато като основна причина за немеланомния рак на кожата (NMSC) при човека, но излагането на което и да е UV лъчение на теория може да допринесе за този риск. Базалноклетъчният карцином (BCC) представлява повече от 70% от всички NMSC, а епизодичните тежки слънчеви изгаряния в детска възраст могат да бъдат важен рисков фактор (Humphreys, 2001).
Плоскоклетъчният карцином (SCC) представлява оставащата честота на NMSC, а хроничното кумулативно излагане на UV е важно за неговото развитие (Humphreys, 2001). От животински модел, използвайки разумни предположения (CIE, 2000), е разработен опитен UV спектър на действие за SCC. Този спектър на действие показва, че канцерогенността на UV лъчението при 254 nm е приблизително два порядъка по-малка, отколкото при максималната чувствителност, т. е. в основния слънчев тен, близо до                300 nm. Излагането на UVGI при или под препоръчителната доза за безопасна експозиция е малко вероятно да бъде измерим фактор за честотата на NMSC.

 

 
8.6 Предупреждения

 
Задължително е да се предупреди обслужването и обслужващия персонал на съоръженията за потенциални опасности от пряко излагане на UVGI, когато се работи в горната част на помещението, където са монтирани UVGI тела. IEC е разработил международен символ, показан на фигура 33, който трябва да бъде предоставен на                  UV-C лампата или непосредствената  опаковка или контейнер.

 
Фиг. 33. Международен символ на бактерицидни лампи © IEC: 1996, 61549-IEC-04-1.

 
Поставянето на този символ не се изисква, ако е предоставено писмено предупредително известие. Необходимо е да бъдат разработени многоезични табели.
Предложеното писмено предупреждение може да бъде следното:

 
ВНИМАНИЕ! Опасност от излагане на UV-C! Излагането на бактерицидно ултравиолетово облъчване може да причини нараняване на очите и кожата. Това са предимно остри ефекти (конюнктивит, кератит и еритема), които се появяват часове след експозиция, латентността намалява с увеличаване на дозата. Тъй като няма непосредствена индикация по време на експозиция, е важно да се предпазят очите и кожата от пряко излагане на бактерицидна лампа.

 
9. ЗАКЛЮЧЕНИЯ И ПРЕПОРЪКИ

 
Тревогите за обществената безопасност и здравето предизвикват нов интерес за актуализиране на информацията за приложението на UVGI с проучвания за ефикасност, окончателно тестване за необходимата UV доза за убиване на инфекциозни микроорганизми, дозиметрия, лични UV монитори, стандартизирани методи за тестване на UVGI системи и компоненти (лампи, тела, баласти и др.) и разработване на насоки за проектиране и компютърни програми за приложение във високорискови случаи. Няколко комисии на CIE обработват входящата информация, която ще допринесе за тази група знания. В момента се работи за определяне на реалната ефективност на ултравиолетовите лъчи чрез епидемиологично проучване, което има за цел да разработи най-съвременния модел на UV дезинфекция на въздуха.
Нови предизвикателства стоят пред човечеството през 21 век, тъй като микробите продължават да развиват резистентност към антибиотици (CDC, 2002c). Призракът на „дизайнерските“ микроби, които може да бъдат създадени за злонамерена употреба също съществува (Whitehouse, 2002). За да се разработи проверима защита на въздуха и повърхностите от заразни микроби, е необходимо допълнително научно проучване. Важно е да се разработи обща база данни за константите на скоростта на умиране за редица вируси, бактерии (вегетативни и спори) и гъбички, базирани на генериране на аерозол, размери и концентрации на частици, жизнеспособност на организма, заразност и вирулентност, въздушен поток и климат (температура и относителна влажност). Това ще позволи оценка на инженерните стратегии за контрол за предотвратяване на въздушното предаване, където вентилацията, филтрацията и UVGI могат да бъдат оптимизирани. Големите инженерни фирми използват изчислителна динамика на течности (CFD) за разработване на вентилационни проекти. Следователно, модерните инженерни модели, включващи облъчване на горната част на помещението и въздуховодите в CFD, трябва да бъдат валидирани като инструменти, за да могат специалистите по проектиране и експлоатация на сгради да създадат и проверят инсталациите. Необходимо е по-широко сътрудничество между клоновете по микробиология, архитектура и инженерство (специалисти по вентилация, филтрация и осветление) за разработване на междудисциплинарни насоки за приложение. Необходими са изследвания и разработки, за да се осигурят нови отворени тела, които оптимизират облъчването в горната част на помещението, като същевременно ограничават разсеяното излъчване в обитаемите зони. Това може да изисква различни типове бактерицидни лампи (миниатюрни или кръгли) за оптимизиране на облъчвателите. Настоящите процедури за изпитване на луминесцентни лампи могат да бъдат адаптирани към стандартизирано измерване на излъчването и за UV-C. Необходима е по-нататъшна работа за валидиране на UVGI облъчването на въздуховодите. Има много информация, която може да бъде адаптирана за употреба днес. Целта е да се издигне науката за UV технологиите до ново ниво на приложение.

 

 

 

 
ТЕРМИНОЛОГИЧЕН РЕЧНИК

 
За целите на този технически доклад са приспособени и приложени следните определения, символи и съкращения (CDC, 1994; CDC, 2001a; CIE, 1987; Serpone et al., 2002; Braslavsky et al., 1996).

 
Поглъщане [виж ILV 845-04-74 (CIE, 1987)]
Процес, чрез който лъчистата енергия се преобразува в различна форма на енергия чрез взаимодействие с материята.
Поглъщането (на електромагнитното излъчване) е пренос на енергия от електромагнитно поле към друг обект (молекулно или по друг начин).
Приемливо качество на въздуха на закрито
Въздух, в който няма известни замърсители при вредни концентрации, определени от компетентните органи, и от който значително мнозинство (≥ 80%) от изложените хора не изразяват недоволство.

 
ACGIH - Американска конференция на държавните индустриални хигиенисти

 
Киселинно-бързи бацили (AFB)
Бактерии, които задържат определени оцветители след измиване в кисел разтвор. Повечето киселинни организми са микобактерии. Когато AFB се наблюдават върху петна от намазка с храчки или други клиничен образец, трябва да се подозира диагноза на туберкулоза (ТБ). Въпреки това диагнозата за ТБ не се потвърждава, докато културата не се отгледа и не се идентифицира като M. tuberculosis.

 
Актинизъм [виж ILV 845-06-02 (CIE, 1987)]
Свойство на оптичните излъчвания, което им позволява да причинят химични промени на определени живи или неживи материали.

 
Актинометър
Химична система или физическо устройство, което определя броя на фотоните в лъча интегрално или за единица време. Това име обикновено се прилага за устройства, използвани в ултравиолетовия и видимия диапазон на дължината на вълната. Например разтворите на фериоксалат могат да се използват като химичен актинометър, докато болометри, термодвойки и фотодиоди са физически устройства, които дават показание, което може да бъде свързано с броя на откритите фотони.

 
Aктинометрия
Процесът, при който се определя броят на фотоните, излъчвани от източник на лъчение, с помощта на актинометър.

 
Спектър на действие
График на относителен биологичен или химичен фотоотговор на брой падащи фотони на монохроматично излъчване спрямо дължина на вълната или енергия на фотона при една и съща мощност на излъчване. Тази форма на представяне често се използва в проучванията на биологични или твърди системи, където естеството на поглъщащите видове е неизвестно. Спектърът на действие понякога се нарича спектрална чувствителност или спектър на чувствителност. Прецизният спектър на действие е диаграма на спектралната (фотонна или квантова) ефективност. За разлика от тях, графикът на биологичната или химичната промяна или реакция на абсорбиран фотон (квантова ефективност) спрямо дължина на вълната е спектърът на ефективност.

 
Аерозол
Частици с респираторни размери, генерирани както от хора, така и от източници на околната среда и които имат способността да останат жизнеспособни и във въздуха за продължителни периоди в закрита среда.

 
AlA
Американски институт на архитектите. Професионална група, отговорна за публикуването на „Насоки за проектиране и изграждане на болници и здравни заведения“, консенсусен документ за проектиране и изграждане на здравни заведения, одобрен от Министерството на здравеопазването и човешките услуги в САЩ, здравните специалисти и професионалните организации.

 
Промяна на въздуха на час (ACH)
Съотношението на обема на въздуха, преминаващ през дадено пространство за определен период от време (т.е. скоростта на въздушния поток), към обема на това пространство (т.е. обемът на помещението); това съотношение обикновено се изразява като броя на промените на въздуха на час (ACH). Вижте Еквивалентна смяна на въздуха 
(ACHeq).

 
Въздушно смесване
Степента, в която въздухът, доставен в помещение, се смесва с въздуха, който вече е в стаята, обикновено се изразява като коефициент на смесване. Този коефициент варира от 1 (за перфектно смесване) до 10 (за лошо смесване) и се използва като множител за определяне на действителния необходим въздушен поток (т.е. препоръчителният ACH, умножен по коефициента на смесване, е равен на действително необходимия ACH). За ефективна дезинфекция на горната част на помещение, от съществено значение е смесването между горната и долната част на помещението. Смесването е необходимо и за ефективна дезинфекция на въздуха чрез вентилация или филтриране.

 
Климатизиране
Процесът на пречистване на въздуха да отговаря на изискванията на кондиционираното пространство чрез контролиране на неговата температура, влажност, чистота и разпределение.

 
Въздушно предаване
Средство за разпространение на инфекция, когато ядрени капчици във въздуха (остатък с малки частици от изпарени капчици с размер ≤ 5 μm, съдържащи микроорганизми, които остават суспендирани във въздуха за дълги периоди от време) се вдишват от чувствителния гостоприемник.

 
Система за почистване на въздух
Устройство или комбинация от устройства, използвани за намаляване на концентрацията на замърсители във въздуха (т.е. микроорганизми, прах, пари, аерозоли, други прахови частици, газове).

 
Въздушен дифузор
Плоча на решетката, която разпръсква въздушния поток, постъпващ в кондиционираното въздушно пространство.

 
Алвеоли
Малките въздушни торбички в белите дробове, които се намират в края на бронхиалното дърво. Това е мястото, където въглеродният диоксид в кръвта се заменя с кислород от белите дробове и откъдето обикновено започва туберкулозната инфекция.

 
Околен въздух
Въздухът около обект.

 
Анемометър
Уред, който измерва скоростта на въздуха. Анемометърът често се използва като средство за определяне на обема на въздуха, който се вкарва в затворено помещение.

 
ASHE - Американско дружество на болничните инженери, асоциация, свързана с Американската болнична асоциация.

 
ASHRAE - Американско дружество на инженерите за отопление, охлаждане и климатизация Inc.

 
Базално-клетъчен карцином (BCC) (вижте онлайн речника на рака на Националния раков институт на САЩ)
Вид рак на кожата, който възниква от базалните клетки, малки кръгли клетки, намиращи се в долната част (или основа) на епидермиса, външния слой на кожата.

 

Ваксина срещу Bacillus на Calmette и Guerin (BCG)
Ваксина срещу туберкулоза, използвана в много части на света.

 
Ниво на биологична безопасност
Комбинация от микробиологични практики, лабораторни съоръжения и оборудване за безопасност, определени за достатъчни за намаляване или предотвратяване на професионална експозиция на лабораторния персонал на микробиологичните агенти, с които работят. Има четири нива на биобезопасност, базирани на опасностите, свързани с различните микробиологични агенти.

 
Закон на Bunsen-Roscoe  [виж CIE 106-1993 (CIE, 1993)]
Фотохимичната реакция също показва реципрочност между облъчването (скорост на експозиция) и продължителността на експозиция. Законът на Bunsen-Roscoe гласи, че за да се получи дадена реакция, независимо от продължителността на експозицията в широк диапазон, е необходимо дадено излъчване в J/m2. Ремонтните механизми, рекомбинацията за дълги периоди и наситеността на фотоните за изключително кратки периоди могат да бъдат причина за липса на реципрочност. Продуктът на облъчване E в W/m2 и продължителност на излагане t е лъчистата експозиция H в J/m2, т.е. H = E · t
Въпреки че и E, и H могат да бъдат определени за целия оптичен спектър, е необходимо само да се претеглят тези количества в рамките на обхвата на спектъра на действие за фотохимични ефекти.

 
CFU/m3
Единици образувани колонии на кубичен метър (въздух).

 
Въвеждане в експлоатация (помещение)
Тестване на уредба или устройство, за да се гарантира, че тя отговаря на предварително  зададените спецификации, както е посочено от производителя или в предварително определен стандарт.

 
Условно пространство
Тази част от сграда, която се отоплява или охлажда, или и двете, за комфорт на обитателите.

 
Замърсител
Нежелана въздушна съставка, която може да намали приемливостта на въздуха.

 
Конвекция
Преминаването на топлина или други атмосферни свойства в атмосферата или във въздушното пространство на заграждение чрез циркулация на въздушни течения от едно пространство в друго, в частност от такова движение, насочено нагоре.

 
Константа на скоростта на затихване (чувствителност към микроби) (K)
Константата K е мярка за присъщата чувствителност на микробите към UVGI.                Единица за измерване: m2/J.

 
Директно предаване
Включва пряк контакт между повърхността и тялото и физически трансфер на микроорганизми между чувствителен гостоприемник и заразен/„колонизиран“ човек, или излагане на облак от инфекциозни частици в рамките на 3 фута; частиците са с размер > 5 μm.

 
Дезинфекция
Като цяло по-малко смъртоносен процес на деактивиране на микроби (в сравнение със стерилизацията), който елиминира практически всички разпознати патогенни микроорганизми, но не непременно всички микробни форми (например бактериални спори). При дезинфекция концентрацията на микроорганизми (с изключение на спорите) се намалява с коефициент между 10-3 до 10-5.

 
ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина)
Един от два вида молекули, които кодират генетична информация. Другият вид молекули е РНК. При хората ДНК е генетичният материал. РНК се преписва от него. При някои други организми РНК е генетичният материал и обратно, ДНК се преписва от него.
ДНК е двуверижна молекула, поддържана от слаби водородни връзки между базови двойки нуклеотиди. Молекулата образува двойна спирала, в която две нишки от ДНК спирала са една около друга. Двойната спирала прилича на невероятно дълга стълба, усукана в спирала или намотка. Страните на „стълбата“ са образувани от гръбнак от захарни и фосфатни молекули, а „стъпалата“ се състоят от нуклеотидни основи, съединени слабо в средата от водородните връзки.
В ДНК има четири типа нуклеотиди. Всеки нуклеотид съдържа азотна база: аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) или тимин (Т). Основните двойки се образуват естествено само между А и Т и между G и С, така че основната последователност на всяка отделна верига от ДНК може да бъде просто изведена от тази на партньорската верига.
Генетичният код в ДНК е съставен от тройки нуклеотиди (триплети) като ATG. Следователно основната последователност на този триплет в партньорската верига е TAC.
Първото доказателство, че ДНК е наследственият материал, е предоставено през 1944 г. от Oswald Avery, Maclyn McCarty и Colin MacLoed. Двойната спирална структура на ДНК е открита през 1953 г. от James D. Watson и Francis H.C. Crick с безценното сътрудничество на рентгенографския кристалограф Rosalind Franklin. Watson и Crick Крик споделят Нобеловата награда за физиология или медицина през 1962 г. с Maurice H.F. Wilkins (Източник: www.medterms.com 4/23/02).

 
Доза (на оптично лъчение със зададено спектрално разпределение) [виж ILV 845-06-21 (CIE, 1987)]
Термин, използван във фотохимията, фототерапията и фотобиологията за количествена лъчиста експозиция.
Единица за измерване: J·m-2
Допълнително обяснение: С други думи, енергията (в J) или количеството фотони (в mols), погълнати в единица площ или единица обем от обект, облъчен през дадено време на експозиция. В медицината и в някои други области на научните изследвания терминът доза се използва в смисъл на експозиция, т.е. енергията или количеството фотони на единица площ или единица обем, получени от облъчен обект по време на определено време на експозиция. Вижте също бактерицидна доза.

 
Капчици
Частици от влага, които се генерират когато човек кашля или киха или когато водата се превръща в фина мъгла от устройство като аератор или душ. Междинни по размер между капки и капкови ядра, тези частици, въпреки че все още могат да съдържат инфекциозни микроорганизми, са склонни бързо да се отстранят от въздуха, така че всеки риск от предаване на болестта обикновено е ограничен до хората в непосредствена близост до източника на капчици.

 
Капкови ядра
Изпаряването на капчици с различна големина, изхвърлени във въздуха, когато инфекциозен човек кашля или киха или разпространява злонамерено, образуват аеродинамични капкови ядра (1 µm - 5 µm в диаметър), които могат да съдържат инфекциозни частици, които могат да останат във въздуха за дълъг период от време. Тези капкови ядра, ако се вдишат в авеолите на белите дробове, могат да причинят респираторна инфекция. Например капчиците, произведени от инфекциозен туберкулозен пациент когато кашля, киха или говори, могат да носят туберкулозни бацили и могат да останат суспендирани във въздуха за дълги периоди от време и да се пренасят при нормални въздушни течения в помещението.

 
Резистентност към лекарства, придобита
Резистентност към едно или повече противотуберкулозни лекарства, която се развива, докато пациентът получава терапия и която обикновено е резултат от неспазването от пациента на терапията или от предписването на неадекватен режим от страна на доставчик на здравни грижи.

 
Резистентност към лекарства, първична
Резистентност към едно или повече противотуберкулозни лекарства, съществуваща преди пациентът да бъде лекуван с лекарството(лекарствата). Първичната резистентност се проявява при лица, изложени на и заразени с лекарствено-устойчив щам на M. tuberculosis.

 
Ефективна доза на експозиция
Интеграл по времето на ефективно облъчване.

 
Еквивалентна промяна на въздуха (ACHeq)
Броят на теоретичната промяна на въздух в стаята при добро смесване, който би бил необходим, за да се намали броят на жизнеспособните бактерии във въздуха до същата степен, както при самото UV облъчване.

 
Еритема (актинична) [виж ILV 845-06-15 (CIE, 1987)]
Зачервяване на кожата без възпаление, причинено от актиничния ефект на слънчевoтo лъчение или изкуственото оптично лъчение.
Забележка: Неактинова еритема може да бъде причинена и от различни химични или физични агенти.

 
Отработен въздух
Въздухът се отстранява от място и не се използва повторно в него.

 
Експозиция
Условието да бъдете подложени на нещо (например инфекциозни агенти, облъчване, прахови частици или химикали), които биха могли да имат вредно въздействие. Например човек, изложен на M. tuberculosis, не е задължително да се зарази (вж. Предаване).

 
Доза на експозиция
Лъчиста експозиция (J/m2) падаща на биологично значима повърхност.

 
Фиксирани HEPA системи за рециркулация на въздуха в помещението 
Немобилни устройства или системи, които отстраняват замърсителите във въздуха чрез рециркулация на въздуха през HEPA филтър. Те могат да бъдат вградени в стаята и трайни канали или могат да бъдат монтирани към стената или тавана в помещението. И в двете ситуации те са фиксирани на място и не са лесно подвижни.

 
Експозиция (в точка за дадена продължителност) (He,o) [виж ILV 845-01-45 (CIE, 1987)]
Интеграл по времето от сферичното облъчване (обемното облъчване) Ee,o в дадената точка за дадена продължителност.
По-нататъшно обяснение: Когато се прилага към енергия, тя е общата лъчиста енергия, преминаваща през малка прозрачна въображаема сферична цел, съдържаща разглежданата точка, разделена на напречното сечение на тази цел. Продуктът на скоростта на обемното облъчване и продължителността на облъчването (∫Ee,odt  опростен израз: He,o = Ee,o·t, когато скоростта на обемното облъчване е постоянна през разглежданото време). SI единицата за измерване е J/m2. Енергийната експозиция е идентична със сферичната лъчиста експозиция и се свежда до лъчиста експозиция (Н) за успореден и нормално падащ лъч, не разсеян или отразен от целта или нейната околност. Вижте също дозата.

 
Скорост на обемно облъчване ( в точка) (Eo) [виж ILV 845-01-40 (CIE, 1987)]
Отношението на лъчистия поток от цялото лъчение падащо върху външната повърхност на безкрайно малка сфера, центрирана в дадената точка, към областта на диаметричното напречно сечение на тази сфера.
Допълнително обяснение: Когато лъчистият поток е постоянен в пространствен ъгъл  се смята, че скоростта на експозицията He,o е четирикратно съотношението на лъчистия поток Φe, падащ върху малък прозрачен въображаем сферичен обемен елемент, съдържащ разглежданата точка, разделен на повърхността на тази сфера, АК. (∫4πL dω / AK, опростен израз: Ee,o = 4 Φe / AK.) Единицата SI за измерване на скоростта на лъчистото обемно облъчване е W/m2. Тя се свежда до облъчване Е, за паралелен и перпендикулярно падащ лъч, който не е разсеян или отразен от целта или нейната околност. Вижте интензитет на лъчение, лъчиста яркост и сферичното облъчване.

 
Поток (енергиен поток)
Вижте лъчист енергиен поток, лъчиста мощност/мощност на лъчение.

 
Причинители на вируса
Неодушевен предмет (бельо, книги, съдове или други предмети, използвани или докоснати от пациент), който може да бъде замърсен с микроорганизми и да служи за предаването им.

 

 
Бактерицидна ефективност
Капацитетът на различни части от ултравиолетовия (UV) спектър да унищожават бактерии, гъбички и вируси.

 
Относителна бактерицидна ефективност на лъчист поток
Съотношението на бактерицидната ефективност на тази дължина на вълната спрямо дължината на вълната 265,0 nm, която е оценена като единица.

 
Бактерицидна експозиция (доза)
Продуктът на плътност на бактерициден поток върху повърхност за време. Обикновено се измерва в бактерицидно μW·min/cm2 или бактерицидно W·min/ft2.

 


 
Бактерицидна експозиция 
Експозицията He,o се претегля със спектъра на бактерицидно действие sg (λ), съгласно уравнение (1).
Бактерицидно претеглена експозиция Ho,g се определя от:

където sg(λ) е относителната спектрална чувствителност на микроорганизма. Ако нормализирането на функцията sg(λ) се извършва по такъв начин, че sg(254)=1, стойността на Ho,g дава същата деактивация като експозицията Ho на лъчение при 254 nm със същата стойност.

Ho,λ (λ) е спектралната експозиция (спектърът на излъчване) в J/m2nm.

По практически причини интегрирането може да бъде заменено със сумиране:

скоростта на експозиция не трябва да се използва за микроорганизми, вместо това трябва да се използва скорост на обемното облъчване (W/m2).

Единица за измерване: J/m2.

 

Бактерицидна спектрална скорост на обемно облъчване

Скоростта на обемното облъчване Ee,o се претегля със спектъра на бактерицидно действие sg (λ).

Единица за измерване: W/m2.

 

Бактерициден поток

Лъчистият поток се оценява според способността му да произвежда бактерицидни ефекти. Обикновено се измерва UV лъчение в microwatts, претеглено в съответствие с неговата бактериална ефективност. Такава величина бактерициден поток би била в бактерицидни microwatts.

Забележка: Ултравиолетовото лъчение с дължина на вълната 253,7 nm обикновено се нарича "UV microwatts" или "UV watts."

 

Бактерицидна облъченост

Бактерицидният поток на единица площ от облъчваната повърхност. Той е равен на мощността на падащия бактерициден поток, разделен на площта на повърхността, когато потокът е равномерно разпределен. Обикновено се измерва в μW/cm2 или W/ft2 от бактерицидно претеглено UV лъчение (бактерицидна μW/cm2 или бактерицидна W/ft2).

 

Бактерицидни лампи

Лампи с живачни пари, които излъчват значителна част от лъчистата си мощност в                    UV-C диапазона (100 nm до 280 nm). Бактерицидните лампи излъчват ултравиолетово бактерицидно лъчение (UVGI), (предимно с дължината на вълната 253,7 nm, в рамките на лентата на UV-C), за да убият или деактивират микроорганизмите. Бактерицидни лампи могат да се използват в таванни или стенни тела или във въздуховоди на вентилационни системи.

 

Бактерицидно лъчение [виж ILV 845- 06-20 (CIE, 1987)]

Оптично лъчение, способно да убива патогенни микроорганизми.

 

HEPA филтрация

Филтрация с високоефективни частици (HEPA).

 

HEPA филтър

Високоефективни въздушни филтри, способни да отстраняват 99,97% от частиците с диаметър 0,3 μm (и имат по-висока ефективност за по-големи частици), които могат да помогнат за контролиране на разпространяването на причинители на болести чрез въздуха. Тези филтри могат да се използват във вентилационни системи за отстраняване на частици от въздуха или в лични респиратори за филтриране на въздуха, преди той да бъде вдишван от лицето, което носи респиратор. Използването на HEPA филтъра във вентилационните системи изисква опит в инсталирането и поддръжката. За да се тества този тип филтър, през филтъра се изтеглят 0,3 μm частици или диоктилфталат  (DOP). Ефективността се изчислява чрез сравняване на броя на частиците по и срещу течението. Оптималният HEPA филтър позволява преминаване на максимум три частици с диаметър 0,3 μm на всеки 10 000 частици с диаметър 0,3 μm, които се подават във филтъра.

 

HEPA рециркулационни агрегати

Свободно стоящи преносими устройства, които премахват замърсителите във въздуха чрез рециркулация на въздуха през HEPA филтър.

 

Инфекция с човешки имунодефицитен вирус (HIV/ХИВ)

Инфекция с вируса, който причинява синдром на придобита имунодефицитност (AIDS/ СПИН). HIV инфекцията е най-важният рисков фактор за преминаването на латентна туберкулозна инфекция към активна туберкулоза.

 

HVAC

Абревиатура от Heating (Отопление), Ventilation (Вентилация), Air Conditioning (Климатизация).

 

Имуносупресирани /имунопотиснати/

Лицата са изложени на силно повишен риск от развитие на активна туберкулоза, след като са били заразени с M. tuberculosis.

 

Инфекция

Състоянието, при което микроорганизмите навлизат в тялото и или причиняват заболяване, или увеличават вероятността от заболяване в бъдеще.

 

Инфекциозен

Способен за предаване на инфекция. Например когато лица, които имат клинично активна белодробна или ларингеална туберкулозна болест, кашлят или кихат, те могат да изхвърлят капчици (които могат да се изпарят и да се превърнат в капкови ядра, съдържащи М. tuberculosis) във въздуха.

 

Инфекциозни частици

Достатъчно малки частици (1 µm - 5 µm в диаметър), въведени в околната среда чрез естествени или злонамерени източници, които могат да останат във въздуха за неопределено време и да причинят инфекция, когато чувствителният човек е изложен на разстояние от или над 1 m (3 feet) от източника на частици.

 

Инсталационна плътност на потока (за вътрешно осветление) [виж ILV 845- 09-48 (CIE, 1987)]

Коефициент на сумата от отделните общи потоци на облъчвателите тела на осветителната уредба, към площта на пода.

Единица за измерване: lm . m-2

 

Облъчване (в точка на повърхността) (Ee; E) [виж ILV 845-01-37 (CIE, 1987)}

Отношението на лъчистия поток dΦe, падащ върху елемент от повърхността, който съдържа точката, към площта dA на този елемент.

Еквивалентно определение. Интеграл, взет над полусферата, видима от дадената точка, на израза Le · cosθ · dΩ, където Le е сиянието/яркоста в дадената точка в различните посоки на падащите елементарни лъчи с пpoстранствен ъгъл dΩ, а θ е ъгълът между който и да е от тези лъчи и нормалата към повърхността в дадената точка.

Единица за измерване: W·m-2

Допълнително обяснение: Когато лъчистият поток или мощността на лъчението, Φe пада върху безкрайно малък елемент на повърхността, съдържащ разглежданата точка и е постоянен над повърхността, след това разделен на площта на елемента, води до облъчване (dΦe/dA, опростен израз: E = Φe/A). SI единицата за измерване е W m-2. Обърнете внимание, че E = ∫Eλdλ, където Eλ е спектралното облъчване при дължина на вълната λ. За успореден и перпендикулярно падащ лъч, който не е разсеян или отразен от целта или нейната околност, скоростта на обемното облъчване (Eo) е еквивалентен термин. Вижте също спектрално облъчване.

 

Изониазид (INH)

Орално лекарство от първа линия, използвано самостоятелно като превантивна терапия или в комбинация с няколко други лекарства за лечение на туберкулозно заболяване.

 

Ламинарен поток

HEPA филтриран въздух, който се издухва в помещение със скорост 30±3 m/min                         (90±10 ft/min) в еднопосочен модел със 100 ACH - 400 ACH.

 

М. туберкулозен комплекс

Група от близко свързани микобактериални видове, които могат да причинят активна туберкулоза (например, M. tuberculosis, M. bovis и M. africanum); повечето случаи на заболяване от туберкулоза в САЩ се причиняват от М. tuberculosis.

 

Мултирезистентна туберкулоза (MDR - TB)

Активна туберкулоза, причинена от М. tuberculosis, които са резистентни към повече от едно противотуберкулозно лекарство; на практика често се отнася до микроорганизми, които са резистентни както към INH, така и към рифампин със или без резистентност към други лекарства (вж. Резистентност към лекарства, придобита и лекарствена резистентност, първична).

 

Естествена вентилация

Движението на външния въздух в пространство чрез умишлено предвидени отвори (т.е. прозорци, врати, вентилатори без захранване).

 

Отрицателно налягане

Относителната разлика на въздушното налягане между две зони в здравно заведение. Помещението, което е под отрицателно налягане, има по-ниско налягане от съседните зони, което предпазва въздуха от изтичане от помещението в съседни помещения или зони.

 

Немеланомен рак на кожата (NMSC) (вижте онлайн речника на рака на Националния раков институт на САЩ)

Рак на кожата, който възниква в базални клетки или плоскоклетъчни клетки, но не и в меланоцити (клетки, произвеждащи пигмент на кожата).

 
Нозокомиален
Поява на инфекция, която се придобива в болница или в резултат на медицинска помощ.

 
Външен въздух
Въздух, поет от външната атмосфера и следователно не е циркулирал по-рано през системата.

 
Оптично излъчване [виж ILV 845- 01-02 (CIE, 1987)]
Електромагнитно излъчване на дължини на вълната между областта на рентгеновите лъчи (λ ≈ 1 nm) и областта на радиовълните (λ ≈ 1 mm).

 
Прахова материя (частици)
Състояние на материята, при което съществуват твърди или течни вещества под формата на агрегирани молекули или частици. Праховите частици във въздуха обикновено са в диапазона на размерите от 0,01 µm - 100 µm в диаметър.

 
Фотокератит [виж CIE S009: 2002 (CIE, 2002)]
Дефиниран в CIE 106/2 (Фотокератит, препечатка на CIE-Journal, Vol. 5/1, pp. 19-23, 1986) като: възпаление на роговицата, след прекомерно излагане на ултравиолетово лъчение.

 
Фотоконюнктивит [виж CIE S009: 2002 (CIE, 2002)]
Определен в CIE 106/3 (Photoconjunctivitis, препечатване на CIE-Journal, Vol. 5/1, pp. 24-28, 1986) като: болезнено възпаление на конюнктивата, което може да възникне при случайно излагане на окото на ултравиолетово лъчение.

 
Фотокератоконюнктивит [виж CIE S009: 2002 (CIE, 2002)]
Възпалителен отговор на роговицата и конюнктивата след излагане на ултравиолетово (UV) лъчение. Дължините на вълната, които са по-къси от 320 nm, са най-ефективни за причиняване на такова състояние. Пикът на спектъра на действие е приблизително при                270 nm.
Забележка: Публикувани са различни спектри на действие за фотокератит и фотоконюктивит [CIE 106/2 и CIE 106 / 3–1993 (CIE, 1993)]. Въпреки това най-новите проучвания подкрепят използването на единен спектър на действие и за двата очни ефекта [CIE 106 / 1-1993 (CIE, 1993)].

 
Фотон

Елементарна частица на лъчението, чиято енергия (квант) е равна на произведението от константата на Планк h и честотата на електромагнитното лъчение, ν.

 


 
Фотореактивиране
Ензимно-медиирано обръщане на биологичните ефекти на UV-C или UV-B лъчение, медиирано от излъчване с по-голяма дължина на вълната и свързано с реверсията на пиримидинови димери от циклобутанов тип към мономерни пиримидини.

 
Положително налягане
Разликата в налягането на въздуха между две съседни въздушни пространства, така че въздушният поток се насочва от помещението към коридора (т.е. въздухът от коридорите и съседните помещения не може да навлезе в помещението).

 
Яркост (в дадена посока, в дадена точка на реална или въображаема повърхност) (Le; L) [виж ILV 845- 01-34 (CIE, 1987)]
Величина, определена по формулата , където dΦe е лъчистият поток, предаван от елементарен лъч, преминаващ през дадената точка и разпространяващ се в пространствения ъгъл dΩ, съдържащ дадената посока; dA е площта на сечението на този лъч, съдържаща дадената точка; θ е ъгълът между перпендикуляра към това сечение и посоката на лъча.
Единица за измерване: W · m-2 · sr -1
Бележки 1 до 5.
В следващите пет бележки символите за величините са без индекси, тъй като формулите са валидни и за термините 845-01-35 и 36.
<>1., форма, използвана най-вече в осветителната техника.
<>2., форма, полезна, когато източникът няма повърхност (например небето, плазма на разряд).
<>3.4.5.
    със системата за означение, дадена тук и на 845-01-33.
Допълнително обяснение: За паралелен лъч това е лъчист поток Φe на всички дължини на вълната, напускащи или преминаващи през безкрайно малък елемент на повърхността в дадена посока от източника, разделен на ортогонално проектираната площ на елемента в равнина, перпендикулярна към дадената посока на лъча, θ, [(dΦe/dA)/cos θ, опростен израз: L = Φe/(A cos θ), когато лъчистият поток е постоянен над разглежданата повърхностна площ]. SI единицата е W · m-2. Обърнете внимание, че L = ∫Lλ, където Lλ е спектралната яркост при дължина на вълната λ.

 
Лъчиста енергия (Qe; Q) [виж ILV 845- 01-27 (CIE, 1987)]
Интеграл по времето на лъчистия поток Φe за дадена продължителност Δt.

 
Единица за измерване: J = W · s
Допълнително обяснение: С други думи, това е общата енергия, излъчвана, пропусната или получена като лъчение на всички дължини на вълната за определен период от време                (Qe = ∫ dλ). Това е произведение на лъчисит поток, Φe и време, t: Qe = Φet, когато лъчистият поток е постоянен през разглежданото време. SI единицата за измерване е J.

 
Лъчист (енергиен) поток (Φe)
Въпреки че потокът обикновено се използва по смисъла на „скоростта на пренос на течност, частици или енергия през дадена повърхност“, потокът на излъчвана енергия е приет от IUPAC като еквивалент на лъчист поток, Φe. (Φe = dQe / dt, опростен израз: Φe = Qe / t, когато лъчистата енергия, Qe, е постоянна през разглежданото време.

 
Лъчиста експозиция (в точка на повърхността, за дадена продължителност) (He; H) [виж ILV 845- 01-42 (CIE, 1987)]
Отношението на dQe, лъчиста енергия, падаща върху елемент от повърхността, съдържащ точката за дадената продължителност, към площта на този елемент.
Еквивалентно определение: Интеграл по времето на Ee, облъчване в дадената точка, през дадената продължителност Δt.
Единица за измерване: J·m-2 = W·s m-2
Забележка: Определената тук величина експозиция не трябва да се бърка с величината, също наречена експозиция, която се използва в областта на X и γ лъчите, чиято единица за измерване е кулон на килограм (C · kg-1).
Допълнително обяснение: Когато излъчената енергия, доставена в дадена зона (J/m2), е постоянна над площта, тогава излъчващата се експозиция е Qe/A.
Когато облъчването е постоянно през разглежданото време, тогава H = E·t. За паралелен и перпендикулярно падащ лъч, който не е разсеян или отразен от целта или заобикалящата го среда, експозицията (He,o) е еквивалентен термин.

 
Лъчист поток; лъчиста мощност (Φe; Φ; P) [виж ILV 845- 01-24 (CIE, 1987)]
Мощност, излъчвана, предавана или получена под формата на лъчение.
Единица за измерване: W
Вижте лъчиста мощност.

 
Интензитет на лъчение (на източник в дадена посока) (Т.е.; I) [виж ILV 845-01-30 (CIE, 1987)]
Коефициент на лъчистия поток, който напуска източника и се разпространява в елементарен пространствен ъгъл dΩ, съдържащ дадената посока, към елемента на пространствения ъгъл. 

 
Единица за измерване: W·sr-1
Допълнително обяснение: I=Φe, когато лъчистият поток е постоянен в разглеждания пространствен ъгъл. Обърнете внимание, че I=∫Iλ, където Iλ, е спектралният интензитет на лъчение при дължина на вълната λ.

 
Лъчиста мощност (Φe; Φ; P)
Същото като лъчист (енергиен) поток. Мощност, излъчвана, предавана или получена като лъчение. SI единицата за измерване е J·s-1 = W.

 
Лъчиста сферична експозиция; лъчиста експозиция (в точка, за дадена продължителност) (He,o; Ho) [виж ILV 845-01-45 (CIE, 1987)]
Интеграл по времето от сферичното облъчване Ee,o в дадената точка през дадената продължителност Δt.
Единица за измерване: J·m-2 = W·s·m-2
Забележка: Аналогичните количества светлинна сферична експозиция Hv,o и фотонна сферична експозиция Hp,o се определят по подобен начин, заменяйки сферичното облъчване Ee,o чрез сферично осветление Ev,o или фотонно сферично облъчване Ep,o.

 
Радиометър [виж ILV 845- 05-06 (CIE, 1987)]
Уред за измерване на лъчисти величини.

 
Рециркулация
Вентилация, при която целият или по-голямата част от въздуха, който се изчерпва от дадена зона, се връща в същия район или в други зони на съоръжението.

 
Относителна влажност
Съотношението на количеството водна пара в атмосферата и количеството, необходимо за насищане при същата температура. Относителната влажност се изразява в проценти и измерва процента на насищане. При 100% относителна влажност въздухът е наситен. Относителната влажност намалява при повишаване на температурата без промяна на количеството влага във въздуха.

 
Респираторни частици
Тези частици, които проникват навътре и се отлагат в непокритата с реснички част на белия дроб. Частиците > 10 µm в диаметър не са респираторни.

 
Възвратен въздух
Въздухът се отстранява от дадено място, като след това се рециркулира или изхвърля.

 
HEPA системи и агрегати за рециркулация на въздуха в помещението 
Устройства (фиксирани или преносими), които премахват замърсителите във въздуха чрез рециркулация на въздуха през HEPA филтър.

 


 
Еднопроходна вентилация
Вентилация, при която 100% от въздуха, подаван в дадена зона, се изхвърля навън.

 
Сферично облъчване (в точка) (Ee,o; Eo); скорост на лъчистото обемно облъчване (виж ILV 845- 01-40 (CIE, 1987))
Величина, определена с формулата
,
където dΩ е пространственият ъгъл на всеки елементарен лъч, минаващ през дадената точка, и Le неговата лъчиста яркост в тази точка.                     
Единица за измерване: W · m-2
Бележки:
<>1.Аналогичните величини сферична осветеност Ev,o и фотонно сферично облъчване Ep,o се определят по подобен начин, заменяйки лъчистата яркост Le с яркост Lv или фотонна яркост Lp.
  • Терминът „сферично облъчване“, или скаларна осветеност, или подобни термини може да се намери в литературата, в определението на които площта на напречното сечение понякога се заменя с площта на сферичния елемент, която е четири пъти по-голема.

 

Източник

Източник е инфекциозно лице, което е предало инфекциозна частица на друго лице или лица.

 

Контрол на източника

Контрол на замърсител на източника и на неговото генериране, който предотвратява разпространението на замърсителя в общото работно пространство.

 

Спектрално облъчване (Eλ)

Облъчване Е при дължина на вълната λ за единица интервал на дължина на вълната. SI единицата за измерване е W·m-3, но често използвана единица е W·m-2 nm-1.

 

Плоскоклетъчен карцином (SCC) (вижте онлайн речника на рака на Националния раков институт на САЩ)

Рак, който започва в плоскоклетъчни клетки, които са тънки, плоски клетки, които приличат на рибни люспи. Плоскоклетъчните клетки се намират в тъканта, която образува повърхността на кожата, лигавицата на кухите органи на тялото и проходите на дихателните и храносмилателните пътища. Нарича се още епидермоиден карцином.

 

Стерилизиране

Използването на физична или химична процедура за унищожаване на микробите, включително голям брой високо устойчиви бактериални ендоспори.

 

Доставяне на въздух

Въздухът се доставя в кондиционираното пространство и се използва за вентилация, отопление, охлаждане, овлажняване или обезводняване.

 

Туберкулозна инфекция

Състояние, при което в организма присъстват живи туберкулозни бацили, но болестта не е клинично активна. Заразените обикновено имат положителни туберкулинови реакции, но нямат симптоми, свързани с инфекцията и не са инфекциозни. Въпреки това, заразените лица остават с риск за цял живот за развитие на заболяване, освен ако не се назначава превантивна терапия.

 

TLV - TWA - Гранична стойност на прага

Среднопретеглена средна стойност: среднопретеглената средна концентрация за нормален 8-часов работен ден и 40-часова работна седмица, на която почти всички работници могат да бъдат изложени многократно, ден след ден, без неблагоприятни ефекти.

 

Гранична стойност на прага на TLV

Ниво на експозиция, при което повечето хора могат да работят последователно по 8 часа на ден, ден след ден, без неблагоприятни ефекти. Използва се от ACGIH за определяне на степента на излагане на замърсители. TLV може да се изрази като приблизителни милиграми частици на кубичен метър въздух (mg/m3). TLV са посочени като 8-часов като TWA (time weighted average - средно претеглена за времето) или 15-минутна STEL (short term exposure limit - краткосрочна граница на експозиция).

 

Трансмисия

Разпространението на инфекциозен агент от един човек на друг. Вероятността за предаване е пряко свързана с продължителността и интензивността на експозиция на                 M. tuberculosis (виж експозиция).

 

Туберкулозни бацили

Микроорганизми от вида Mycobacteria tuberculosis.

 

Туберкулоза (ТВ)

Клинично активно, симптоматично инфекциозно заболяване, причинено от микроорганизъм от групата Mycobacteria tuberculosis.

 

TWA - Time Weighted Average /Средно претеглено по време

Средна експозиция за дадено лице за даден работен период, определена чрез вземане на проби в определени моменти през периода. TWA обикновено се представя като средна концентрация за 8-часов работен ден за 40-часова работна седмица.

 

Ултравиолетово лъчение [виж ILV 845-100-05 (CIE, 1987)]

Оптично лъчение, при което дължините на вълната са по-къси от тези за видимото лъчение.

Забележка. За ултравиолетовото лъчение обхватът между 100 nm и 400 nm обикновено се разделя на:

UV-A             315 ........ 400 nm

UV-B             280 ........ 315 nm

UV-C             100 ........ 280 nm

 

Ултравиолетово бактерицидно облъчване (UVGI)

Използването на ултравиолетово лъчение за убиване или деактивиране на микроорганизми. UVGI се генерира от бактерицидни лампи, които убиват или деактивират микроорганизмите чрез излъчване на ултравиолетово бактерицидно лъчение, предимно при дължина на вълната 253,7 nm.

 

Вегетативни бактерии

Бактериите, които активно растат и се метаболизират, за разлика от бактериално състояние на спокойствие, което се постига, когато определени бактерии                                         (т.е. грам-положителни бацили) се превръщат в спори, когато околната среда вече не може да поддържа активен растеж.

 

Вентилация

Процесът на подаване и отвеждане на въздух с естествени или механични средства към и от всяко пространство. Такъв въздух може или не може да бъде кондициониран. Използва се като инженерна контролна техника за разреждане и отстраняване на замърсители във въздуха чрез потока на въздух в и извън зоната. Въздухът, който съдържа капкови ядра, се отстранява и се заменя с въздух без замърсители. Капковите ядра и инфекциозните частици се разпръскват и концентрацията им във въздуха намалява.

 

Вентилационен въздух

Тази част от подавания въздух, който е външен въздух плюс всеки рециркулиран въздух, който е обработен с цел поддържане на приемливо качество на въздуха в помещението.

 

Вентилация, разреждане

Инженерна техника за контрол за разреждане и отстраняване на замърсители във въздуха чрез притока на въздух в и извън района. Въздухът, който съдържа капкови ядра, се отстранява и се заменя с въздух без замърсители. Ако потокът е достатъчен, капковите ядра се разпръскват и концентрацията им във въздуха намалява.

 

Вентилация, локална изпускателна тръба

Вентилация, използвана за улавяне и отстраняване на замърсители, пренасяни във въздуха, чрез затваряне на източника на замърсители (т.е. пациента) или чрез поставяне на изпускателна преграда близо до източника на замърсители.

 

Virulence/Вирулентност

Степента на патогенност на микроорганизма, която е показател за тежестта на предизвиканата болест и способността му да нахлува в тъканите на пациент. Mycobacteria tuberculosis е вирулентен организъм.

 

Остави мнение/коментар

Код за сигурност
    Все още няма коментари