Viena iš skubių priežasčių paskelbti išsamų NIST sistemos aprašymą yra tai, kad tyrėjai numato šią UV sąranką naudoti naujiems eksperimentams, kurie neapsiriboja geriamojo vandens tyrimu ir kietų paviršių bei oro dezinfekcija. Galimos programos galėtų apimti geresnę ligoninių patalpų dezinfekciją UV spinduliais ir net tyrimus, kaip saulės šviesa inaktyvuoja koronavirusą, atsakingą už COVID-19.
& "; Kiek žinau, niekas šio darbo nedubliavo, bent jau ne biologiniams tyrimams, &"; - sakė Larasonas.&"& #39; todėl mes norime išleisti šį dokumentą dabar."
Pakanka gerti
Ultravioletinių spindulių bangos ilgiai yra per trumpi, kad žmogaus akys matytų. UV spinduliai svyruoja nuo maždaug 100 nanometrų (nm) iki 400 nm, tuo tarpu žmonės gali matyti vaivorykštės spalvą nuo violetinės (apie 400 nm) iki raudonos (apie 750 nm).
Vienas iš būdų dezinfekuoti geriamąjį vandenį yra apšvitinti jį UV šviesa, kuri skaido kenksmingus mikroorganizmus' DNR ir susijusios molekulės.
Pirminio tyrimo metu daugumoje vandens švitinimo sistemų buvo naudojama UV lempa, kuri skleidė didžiąją dalį UV šviesos vienu bangos ilgiu, 254 nm. Tačiau daugelį metų vandens tiekimo įmonės rodė vis didesnį susidomėjimą kitokio tipo dezinfekavimo lempomis, kurios buvo &, polichromatinės,&". tai reiškia, kad ji skleidė ultravioletinę šviesą keliais skirtingais bangų ilgiais. Tačiau naujų lempų efektyvumas nebuvo gerai apibrėžtas, sakė Kolorado Boulderio universiteto (CU Boulder) aplinkos inžinierius Karlas Lindenas, kuris buvo pagrindinis 2012 m.
2012 m. Mikrobiologų ir aplinkos inžinierių grupė, vadovaujama CU Boulder, buvo suinteresuota papildyti žinių bazę, kurią vandens tiekimo įmonės turėjo apie UV dezinfekciją. Ne pelno siekiančios organizacijos Vandens tyrimų fondo lėšomis mokslininkai siekė metodiškai išbandyti, kaip įvairūs mikrobai yra jautrūs skirtingo ilgio UV šviesai.
Paprastai šiems eksperimentams šviesos šaltinis būtų lempa, sukurianti platų UV bangos ilgių diapazoną. Norėdami kiek įmanoma susiaurinti dažnių juostą, tyrėjai' planas buvo skleisti šviesą per filtrus. Tačiau tai vis tiek būtų sukūrusi gana plačias 10 nm šviesos juostas, o nepageidaujami dažniai būtų pratekėję per filtrą, todėl būtų sunku tiksliai nustatyti, kurie bangos ilgiai inaktyvuoja kiekvieną mikroorganizmą.
Mikrobiologai ir inžinieriai norėjo švaresnio, labiau kontroliuojamo UV šviesos šaltinio. Taigi, jie paragino NIST padėti.
NIST sukūrė, pastatė ir valdė sistemą, skirtą gerai kontroliuojamam UV spinduliui tiekti į kiekvieną tiriamų mikroorganizmų mėginį. Sąranka apėmė atitinkamą mėginį-Petri lėkštelę, pripildytą vandens su tam tikra vieno mėginio koncentracija-į šviesai nepralaidų gaubtą.
Šis eksperimentas yra unikalus tuo, kad NIST suprojektavo UV spindulius, kurie bus perduodami derinamu lazeriu.&"Derinamas &"; reiškia, kad jis gali skleisti itin siauro pralaidumo šviesos spindulį - mažesnį nei vienas nanometras - plačiame bangų ilgių diapazone, šiuo atveju nuo 210 nm iki 300 nm. Lazeris taip pat buvo nešiojamas, todėl mokslininkai galėjo jį atnešti į laboratoriją, kurioje buvo atliekamas darbas. Tyrėjai taip pat naudojo NIST kalibruotą UV detektorių, kad išmatuotų šviesą, patekusią į Petri lėkštelę prieš ir po kiekvieno matavimo, kad įsitikintų, jog jie tikrai žino, kiek šviesos patenka į kiekvieną mėginį.
Kad sistema veiktų, buvo daug iššūkių. Tyrėjai pernešė UV šviesą į Petri lėkštę su daugybe veidrodžių. Tačiau skirtingiems UV bangos ilgiams reikia skirtingų atspindinčių medžiagų, todėl NIST tyrėjai turėjo sukurti sistemą, kurioje būtų naudojami veidrodžiai su įvairiomis atspindinčiomis dangomis, kad jie galėtų pasikeisti tarp bandymų. Jie taip pat turėjo įsigyti šviesos difuzorių, kad paimtų lazerio spindulį, kurio centre yra didesnis intensyvumas, ir paskirstytų jį taip, kad jis būtų vienodas visame vandens mėginyje.
Galutinis rezultatas buvo grafikų serija, kuri parodė, kaip skirtingi mikrobai reagavo į skirtingų bangų ilgių UV šviesą - pirmieji kai kurių mikrobų duomenys - tiksliau nei bet kada anksčiau. Ir komanda rado netikėtų rezultatų. Pavyzdžiui, virusų jautrumas padidėjo, nes bangų ilgiai sumažėjo žemiau 240 nm. Tačiau kitų patogenų, tokių kaip Giardia, jautrumas ultravioletiniams spinduliams buvo maždaug toks pat, net jei bangos ilgiai sumažėjo.
& "; Šio tyrimo rezultatus gana dažnai naudojo vandens tiekimo įmonės, reguliavimo agentūros ir kiti UV srityje dirbantys asmenys, tiesiogiai dirbantys vandens, o taip pat oro dezinfekavimo srityje, &"; sakė CU „Boulder“ aplinkos inžinierė Sara Beck, pirmoji trijų dokumentų, parengtų iš šio 2012 m.&"Supratus, kurie šviesos bangos ilgiai inaktyvuoja skirtingus patogenus, dezinfekavimo praktika gali būti tikslesnė ir efektyvesnė, &"; Ji pasakė.
Aš, UV robotas
Ta pati sistema, kurią NIST sukūrė kontroliuojamai siaurai UV šviesos juostai tiekti į vandens mėginius, taip pat gali būti naudojama būsimiems eksperimentams su kitomis galimomis programomis.
Pavyzdžiui, mokslininkai tikisi ištirti, kaip gerai UV šviesa naikina mikrobus ant kietų paviršių, tokių kaip ligoninės patalpose, ir net ore tvyrančius mikrobus. Siekdami sumažinti ligoninėse įgytas infekcijas, kai kurie medicinos centrai sprogdino patalpas sterilizuojančiu ultravioletinių spindulių pluoštu, kurį nešioja robotai.
Tačiau mokslininkai teigė, kad kol kas nėra realių šių robotų naudojimo standartų, todėl, nors jie gali būti veiksmingi, sunku' žinoti, koks efektyvus, ar palyginti skirtingų modelių privalumus.
& "Įrenginiuose, apšvitinančiuose paviršius, yra daug kintamųjų. Kaip žinoti, kad jie' dirba?" - sakė Larasonas. Tokia sistema kaip NIST&gali būti naudinga kuriant standartinį įvairių dezinfekavimo robotų modelių bandymo būdą.
Kitas galimas projektas galėtų ištirti saulės spindulių poveikį naujam koronavirusui tiek ore, tiek paviršiuose, sakė Larasonas. O pirminiai bendradarbiai teigė, kad tikisi naudoti lazerinę sistemą būsimiems projektams, susijusiems su vandens dezinfekcija.
& "; Mikroorganizmų ir virusų jautrumas skirtingiems UV bangos ilgiams vis dar yra labai svarbus dabartinei vandens ir oro dezinfekavimo praktikai, &"; Beckas sakė: &; ypač atsižvelgiant į naujų technologijų plėtrą, taip pat į naujus dezinfekcijos iššūkius, tokius kaip, pavyzdžiui, susijusius su COVID-19 ir ligoninėje įgytomis infekcijomis."
