Aktuální vydání

celé číslo

02

2023

Amper 2023

Propojená výroba, průmyslový internet věcí a analýzy dat

celé číslo

Optimální využití komerční dezinfekční jednotky UV-C

Mezi metody, jimiž lze zabránit šíření různých nakažlivých nemocí, patří dezinfekce UV zářením. Jeho výhodou, na rozdíl od chemické dezinfekce, je to, že nezanechává žádné stopy nebo zápach. Běžné stacionární zdroje záření však vyžadují dlouhou dobu expozice, aby i na vzdálené povrchy působily dostatečnou dávkou záření. U blízkých povrchů to však způsobuje přeexpozici, na niž některé materiály reagují změnou barvy (zežloutnutí) nebo mechanických vlastností (zkřehnutí plastů). Zařízení UVHammer dokáže tento problém vyřešit a navíc zajistit, aby UV záření působilo na povrch pod optimálním úhlem.

 

Pandemie covidu-19 lidstvo hned tak neopustí: dostupné léky jen omezují projevy nemoci, ale virus nezastaví, distribuce a aplikace očkování, které je zatím jediným účinným prostředkem proti pandemii, se rozbíhá pomalu, a proto má obrovský význam efektivní dezinfekce všech obývaných a pracovních prostor. Během druhé poloviny minulého roku narůstal na trhu počet dezinfekčních zařízení využívajících germicidní účinky ultrafialového záření v pásmu UV-C. Tato zařízení, mnohdy alespoň zčásti robotizovaná, se doporučují k dezinfikování např. v nemocnicích a lékařských ordinacích. Většinou však jsou jejich UV trubice ve vertikálním uspořádání. Takové řešení má velkou nevýhodu: velká část emitovaného záření nezasahuje vrchní nebo šikmé plochy předmětů v ošetřované místnosti. Pouze vývojáři kalifornské společnosti Dimer použili pro svůj nejnovější produkt zkušenosti z vývoje a prvních aplikací svého GermFalconu, zařízení pro dezinfekci palubních prostorů letadel, jejichž charakteristikou jsou dvě naklopitelná „křídla“ s výbojkami UV-C, které tak efektivně ozáří všechny prostory sedadel nebo vnitřních prostor trupu letadla.

Výsledkem je nové zařízení UVHammer (obr. 1), přes metr vysoká skříň na kolech s velkým výklopným křídlem vybaveným několika trubicemi UV-C. Zařízení je vhodné k dezinfikování komerčních prostor při manuálním řízení operátorem (obr. 1).

V následujícím textu najdou čtenáři vysvětlení koncepce výrobku druhé generace a doporučení pro nejefektivnější použití v komplexních prostorech, které denně vyžadují pečlivou dezinfekci.

 

Seznámení se s dezinfikovaným prostředím pro dosažení maximální efektivity

Současná nabídka tradičních UV systémů zahrnuje široce napodobovaný stojan s výbojkami UV-C ve tvaru vertikální věže, a to mnohdy za přemrštěnou cenu. Před tím, než společnost Dimer uvedla svůj UVHammer, byla na trhu všudypřítomná právě jen zařízení s vertikální věží. Stroje první vlny dezinfekčních „robotů“ však nezohledňují základní fyzikální vlastnosti světla a trápí je neefektivita a konstrukční chyby, které znemožňují jejich úspěšné zavedení mimo prostředí zdravotnictví.

Fyzikální omezení, která ovlivňují základní účinnost germicidního záření UV-C, lze rozdělit do těchto klíčových parametrů:

  • vzdálenost,
  • přímá viditelnost,
  • úhel dopadu.

 

Vzdálenost

Vzdálenost od zdroje UV světla k cílovému povrchu je kritickým faktorem při určování doby potřebné k dosažení dostatečné dávky záření. Ozářenost klesá s druhou mocninou vzdálenosti. Například zářič, který je třikrát daleko, bude vyžadovat zhruba devětkrát delší dobu expozice, aby bylo dosaženo ekvivalentní dávky. Stacio­nární UV systémy jsou typicky umístěny v jedné pozici v místnosti a standardní provoz vyžaduje několik cyklů – každý z nich je obvykle dlouhý 5 až 15 min. Doporučuje se několik cyklů s následnou změnou pozice zdroje, aby se umožnilo zvýšení dávek UV záření, ale to samo o sobě nemůže překonat kvadratický pokles účinnosti UV-C s rostoucí vzdáleností.

Ukázalo se, že expozice UV záření způsobuje změnu barvy některých cílových povrchů. Příčinou zabarvení povrchu jsou opakované a dlouhé doby každého cyklu, které jsou nutné, když stacionární zdroje světla cílí na vzdálené povrchy. Stacionární UV systémy jsou totiž kalibrovány na takovou dobu svitu, aby dodaly požadované dávky záření i cílům, které jsou nejvzdálenější. To ale vede k tomu, že bližší cíle dostávají mnohonásobně větší dávku záření, než je třeba. V průběhu času se ošetřené povrchy mohou znatelně měnit – nejen zabarvením, ale i poškozením materiálu.

Díky cílené aplikaci plochu po ploše dodává UVHammer společnosti Dimer požadované ověřené dávky pokaždé a konzistentně po celém povrchu. Minimalizace vzdálenosti zkracuje doby cyklů a tím také zamezuje přesycení – a potenciálnímu poškození – jakéhokoliv povrchu cíle.

 

Přímá viditelnost a stíny

Hlavním omezením germicidního záření UV-C je požadavek na přímou expozici nebo přímou viditelnost mezi zdrojem UV světla a cílem. V makroměřítku jsou problematické stíny způsobeny různými objekty (nábytek, záclony atd.), které brání šíření světla od zdroje k cíli. V mikroskopickém měřítku jsou podobné mikrostíny způsobeny mikroskopickými nerovnostmi v povrchu materiálu. V obou případech je nutná pohyblivá a nastavitelná UV-C výbojka, aby bylo zajištěno, že všechny cílové oblasti, včetně vnitřních prostorů povrchových trhlin, byly přímo vystaveny záření UV-C.

V prostředí operačních sálů o rozloze 50 m2 by tradiční systém UV-C vyžadoval pětiminutový až patnáctiminutový cyklus na nejméně třech místech, zatímco nábytek a další předměty jsou mezi cykly přeskupovány ve snaze zmenšit plochu zastíněných povrchů.

V případě přístroje UVHammer je možné zdrojem světla pohybovat ve více osách. Křídlo s lampami se klene v nastavitelném úhlu, s rychlostí ovládanou tempem chůze, aby rychle dodalo potřebnou dávku germicidního záření na každý povrch v jakémkoliv prostředí. Národně uznávaná zkušební laboratoř v USA (NRTL) prokázala schopnost zařízení od firmy Dimer vydezinfikovat operační sál o ploše 50 m2 za méně než 5 min.

 

Úhel dopadu (efekt „stěny kaňonu“)

Dokonce i nejhladší povrchy mají mikroskopické nerovnosti. To poskytuje patogenům „úkryty“ před vertikálním zdrojem UV světla. Tento jev, známý jako efekt „stěny kaňonu“, popsal během vývoje zařízení Elliot Kreitenberg, spoluzakladatel firmy.

Povrchy jako podlahy, židle nebo desky vždy pokrývají mikroskopické textury. Je proto obzvláště důležité pochopit efekt stěny kaňonu v souvislosti s tím, jakou orien­taci má zdroj UV světla k textuře na povrchu, protože to ovlivňuje míru usmrcení patogenů (obr. 2 ukazuje, proč vertikální UV zdroj není vhodný pro ošetření vodorovných povrchů).

Pro co nejvyšší účinek musí být zdroje záření UV-C nakloněné tak, aby trubice byly rovnoběžné s cílovým povrchem, což zaručuje kolmý dopad záření a úplné vystavení všech patogenů jeho účinku. Nová patentovaná řešení společnosti Dimer zajišťují, že produkty Dimer jsou jedinými mobilními řešeními schopnými dosáhnout této vylepšené funkce. Stojí za zmínku, že většina vysoce kontaminovaných povrchů je vodorovná. Podle studie Georgijského technického institutu v Atlantě je pravděpodobné, že vzduchem přenášené bakterie přistanou spíše na vodorovném než na svislém povrchu.

 

Výhody ovládání systému operátorem

Autonomní roboty jsou obvykle uváděny na trh jako optimální řešení pro efektivní dezinfekci zářením UV-C, jenže zvyšují složitost systému a souvisejí s nimi speciální požadavky na kvalifikovanou pracovní sílu.

Takové roboty jsou nejen drahé, ale ve skutečnosti vytvářejí další zátěž. Každá „autonomní“ jednotka vyžaduje, aby určený pomocník otevíral a zavíral dveře pro přístup do každé oblasti. Musí být k dispozici softwarový inženýr, který bude programovat požadovanou trasu robotu v každé místnosti, a to pokaždé, ačkoliv se rozvržení místnosti změní jen nepatrně. Navíc autonomní roboty mívají krátkou dobu provozu z baterie a dlouhou dobu nabíjení, což komplikuje jejich celodenní využití.

 

Navrženo s ohledem na bezpečnost

Ultrafialové záření může způsobit podráždění kůže a očí. Zvláště záření UV-C může být nebezpečné, není-li správně využito. Nebezpečí expozice osob lze snadno zmírnit pomocí správné ochrany a protokolů pro bezpečné využití zdrojů UV záření.

Je důležité si uvědomit, že záření UV-C má malou schopnost penetrace: to znamená, že není schopné projít většinou materiálů, jako jsou sklo nebo tvrdé plasty, jimiž viditelné světlo prochází. Dimer to výhodně využívá ve svém patentovaném štítu, který je pro UV-C nepropustný, a tak chrání obsluhu před expozicí. Rozsáhlé testování ukázalo, že skrz průhledný štít opravdu neproniká žádné (0,00 %) záření UV-C.

Pro uživatele jsou doporučena další bezpečnostní opatření zajišťující bezpečnost ostatních v okolí, jako jsou alarmy otevření dveří nebo operátorova dotyková madla, která okamžitě vypnou zdroj záření, nedrží-li obsluha ovládací prvky v rukou. Kompletní certifikační kurz společnosti Dimer dále zajišťuje, že operátoři jsou připraveni bezpečně a efektivně provozovat UVHammer před tím, než obdrží svůj osobní klíčový kód operátora.

V každém případě si pokročilé řešení firmy Dimer zajistilo široký zájem trhu. Je pravděpodobné, že licenční výrobci navrhnou vizuálně přitažlivější konstrukční řešení pro UVHammer a že ve světě vzniknou podobná zařízení. Důležité je, že právě pokročilé metody dezinfekce používající záření UV-C najdou široké uplatnění po celém světě a stanou se běžnými ve všech prostorech, které lidé využívají. Výsledkem za několik let snad bude, že cestující po osmi- až dvanáctihodinovém letu mezi kontinenty „nechytí“ chřipku nebo nepříjemné kožní onemocnění, protože letadla a jiné dopravní prostředky budou pravidelně a korektně dezinfikované.

Petr V. Liška

 

Obr. 1. Zařízení UVHammer pro dezinfikování ploch zářením UV-C (odkaz na video: https://youtu.be/C00Ja-UuoAU)

Obr. 2. Efekt kaňonu

Obr. 3. Použití zařízení UVHammer (video: https://vimeo.com/428304386)

Obr. 4. UVHammer v průběhu dezinfikování

Obr. 5. UVHammer z pohledu operátora