紫外线灯能杀死新型冠状病毒吗?

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2月8日更新,新增两点:

1、很多人问到用酒精喷涂口罩是否可以,我文中提到不建议的原因是会影响过滤效率,最近央视新闻又更新了一条用酒精消毒的风险:酒精挥发可能带走口罩中的水分,从而将其中包含的病毒剥离出来,下次使用时就有吸入的风险。

2、我文中给出的紫外线照射时间计算公式得出的是最短消毒时间,大家使用时可以适当延长,或者将口罩正反面都照射消毒,来确保消毒效果。


【第一次写科普文,如果觉得有帮助,还请帮忙点个赞同,你的鼓励对我很重要 ^_^】

【以下原文】:

答案是可以的,紫外线可以杀死新冠病毒,但是更重要的是如何操作,以下是我的一篇文章,介绍了一种家庭自制紫外线消毒灯的方法和原理,希望能有帮助:

微信原文链接:

【先上结论和注意事项】

  1. 口罩在一定时间内是可以重复使用的,适当的重复使用可以大幅缓解口罩紧缺问题,但是一定要严格遵守安全、有效的使用和消毒方法。
  2. 这里我分享给大家自己觉得可靠且目前依然可行的消毒方案:自制紫外线消毒箱。
  3. 紫外线对人眼和皮肤有害,臭氧也对人体不利,一定要在封闭空间内消毒,消毒后要通风换气。
  4. 消毒过程中请小心取放口罩,注意避免口罩外侧接触人体或其他消毒箱之外的地方。
  5. 条件允许的情况下,可定期用75%酒精给消毒箱内侧和支架消毒。
  6. 我并非医学专业,只是多花了些时间查资料,本文如有任何疏漏烦请专业人士指正,多谢!

为了大家阅读方便,我把制作过程放在前半部分,背后依据的资料和数据的查阅推算过程放在后半部分,感兴趣的可以后面继续阅读。

以下为前半部分:

这段时间口罩已经成为十分紧缺的防护设备,疫区的医生们供给尚不足,我们普通人手中可用的口罩更是十分有限,据估算现在口罩的紧缺短期内可能难以解决,甚至影响到企业的复工时间【1】。

所以在保证安全有效的前提下,口罩的重复使用就十分关键,操作得当就可大幅的延长我们的安全使用时间,用的更安全更节约要比盲目的搜刮囤积更有意义。

我通过一段时间的查阅资料和尝试,找到了现在物资紧缺条件下一种可行的方法,来尽可能保证口罩重复使用的安全性和有效性,也就是“自制紫外线口罩消毒箱”,这里跟大家分享下我的制作方法。

其实制作原理很简单,就是买个合适的紫外线光源,然后给它一个合适的使用环境。我的过程如下:

第一要考虑的就是买什么样的光源,因为我发现在疫情阴霾的笼罩下,民众的抢货能力真是疯狂,听说紫外线能杀毒,网上直接搜的紫外线灯就基本都脱销了,或者是要很久才能发货。网上的大部分紫外线光源要不动辄几百块,要不就是那种很长的灯管,还都没货,如下图:



但是对于给口罩消毒来讲,我认为,其实用小体积紫外线灯,近距离照是最合适的,因为很多紫外线灯同时也包含185nm的紫外线,是会产生臭氧的,对人体有一定的不良影响,能在小的封闭空间内照射是最好的,比如小箱子里。所以说小体积的光源操作起来既方便,同时照射强度又有保证。

经过一番搜寻,我找到一个接近完美的光源,那就是原本用来鞋子除臭的:

紫外线除臭器!

它大概长这个样子:



这种除臭器本质上就是个小型紫外线灯,体积小,功率不低,经过查阅和询问店家,在贴近使用下,照射强度可以达到650μw/cm2

根据我对文献的查阅,照射量达到 2700μw·min/cm2 时,就可以消灭冠状病毒,简单计算一下

2700μw·min/cm2 除以 650μw/cm2 约等于4.15分钟

也就是4分钟左右就可以干掉病毒了

最关键的是,这种灯现在还能买到。

于是我果断京东物流下单,第二天就收到了:

下面开始制作消毒箱:

1、因为紫外线对人眼和皮肤是有伤害的,产生的臭氧同样对人体有伤害,所以要在密闭空间内操作,于是我征用了媳妇儿的置物箱:

2、将箱子一侧开口,把紫外线灯插进去,在用纸板做一个托架,来固定灯泡:

3、然后就需要一个放置口罩的地方,于是我又征用了媳妇儿的寿司卷帘:

4、拆下来四根竹签

对媳妇儿的无私贡献表示鸣谢(●ω●)

5、在纸箱两边测量好位置,戳八个孔:

6、拿出刚才的四根竹签,上烤架!

7、一个病毒烧烤箱…呸…消毒箱就做好了!

8、放上新鲜的口罩,点火!

9、等下!千万要注意,一定要先盖上盖子再启动,紫外线和臭氧对人体有害!

消毒多久呢?记得刚才的数据么:

2700μw·min/cm2 除以 650μw/cm2 约等于4.15分钟

所以这款灯需要4分钟左右,安全起见,我要5分钟全熟的!

合盖启动后念一句咒语,五分钟后所有病毒就形神俱灭了。

消完毒箱子里是有大量臭氧的,味道有点像雨天的空气,略有刺激性,记得拿到通风处散气,口罩也要抖一抖再用。

总结一下:

物资紧缺情况下口罩的可使用时间:

  • 医用外科口罩:6-8小时
  • N95口罩:24小时

在此时间内我的消毒方式:

  • 自制紫外线消毒箱

最短消毒时间:

  • 最短消毒分钟数 = 2700 / 贴近时的照射强度
  • 例如,假设贴近情况下的照射强度是500μw/cm2,那最短照射时间就是2700/500=5.4分钟。建议买灯时跟商家问清楚贴近情况下的照射强度。

消毒频率:

  • 我认为也不必每次都消毒,毕竟还是对过滤效率有一点影响的,可以在较长时间使用或在公众密集区域使用后再消毒。

消毒箱使用地点:

  • 因为过程中会产生臭氧(有轻微刺激性味道),对人体不利,建议在阳台或其他通风处使用,消毒后开盖散气,同时口罩也要抖一抖没有味道了再继续使用。

关于紫外线灯的购买:

  • 想买灯的朋友在购物网站上搜索 “紫外线除臭”“紫外线消毒灯”关键字就能找到类似的产品,我用的那款叫“小而美鞋子除臭器”。
  • 我没有放链接是因为在本文写完后我发现我京东的那家已经没货了,我如果再去搜索其他店家,放新链接的话可能也会很快卖光,时效性很差,所以我建议大家自己去搜索。
  • 我大概看了下还是有不少店家有货的,有些即使没货的可以主动跟店家客服问,说不定还有存货没有挂上去,市场上类似产品的存货现在应该还是比较多的。毕竟我不是导购,不能给大家实时更新哪里有现货,还请见谅。
  • 只要本身是这种小体积紫外线灯就可以,但是要跟店家确认好是否为253nm的短波紫外线灯,同时问清楚近距离的照射强度,用来确认最短照射时间。

最后,祝大家一切平安顺利,向奋战在前线的医务人员、指挥抗疫的国士们、后方的科研人员、无私的自我隔离的感染者、支援疫情的公益人、抗疫物资生产和运输的保障者、和为保障民众疫情时期正常生活供给而依然加班加点工作的各行业英雄们致敬!

【第一次写科普文,如果觉得有帮助,还请帮忙点个赞同,你的鼓励对我很重要 ^_^】

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下面跟大家分享下我为什么选紫外线和

背后的查阅和推算过程:

首先,我们要了解正常情况下口罩可以使用多久:

医用外科口罩 :

  • 官方的意见是2-4个小时 【2】
  • 后期考虑到口罩的稀缺性,医生的建议是可以延长到6-8个小时,在口罩没有破损或污染且鼻条依然可用的情况下可以再适当延长【3】

N95口罩:

  • 根据一篇对医用防护口罩的研究【4】N95口罩的过滤效率和使用时间的关系如下表:
注:表内的时间(d)是按照一天8小时计算
  • 可以看出,使用三天(累计佩戴24小时)后,过滤效率在94.7%左右,仍然满足欧标EN149:2001-FFP2的要求。
  • 所以对于我们普通人来讲,累计佩戴24小时是一定可以的,之后再额外使用24小时,过滤效率依然能达到90%以上,而全新的医用外科口罩的过滤效率也只是30%+。

了解了口罩的有效使用时间,接下来需要解决的就是在这段时间内如何安全且有效的反复使用口罩,这包含两方面:

一、口罩的安全使用:

这里我就不赘述了,网上已经有很多科普,这里我觉得值得一提的有一篇文章,里面强调了“只有戴口罩+做好手卫生”同时做到才有效果,否则容易适得其反,“比如很多人戴口罩前不洗手,戴之前口罩就已经被手污染了。戴好后不适应,总是用手去摸口罩的外面,摘口罩后不洗手,口罩上收集的病毒传到手上,手又去摸手机或其它地方,比如家里的门把手,口罩反而成了一个污染源。”【5】

二、口罩的消毒:关于口罩消毒的方案,有两个因素要考虑:消毒效果和对口罩过滤性的影响,我们需要的是找到可以消灭病毒的前提下尽量减少过滤效率的损失,经过查阅,目前可行的四种消毒方案是:

  • 高温蒸煮
  • 酒精喷涂
  • 热烘干
  • 紫外线

通过多项研究和实验测试的结果来看【6】【7】【8】,四种方案中高温蒸煮和酒精喷涂对过滤效率的影响都比较大(降低10-30%左右),对过滤效率影响最小的就是热烘干和紫外线,这两种处理后过滤效率依然能保持至少90%以上。

但对于我们普通家庭来讲,考虑现在设备的可获得性和操作的便捷性,我认为紫外线优于热烘干,因为大部分家庭没有烤箱而且不便于购买安装烤箱,即使有烤箱,每次都要60-70度烘干30分钟以上,还容易二次污染,相比之下,紫外线消毒的器材更容易获得,操作和时间上都要便捷很多。

接下来就是重头戏:紫外线消毒要怎么做?

首先,要知道紫外线(UV)分三种:UVA(长波),UVB(中波)和UVC(短波),其中能够有效杀毒的是短波UVC,所以大部分紫外线消毒灯都是波长为254nm的短波紫外线。

其次,有句名言叫“抛开剂量谈毒性都是耍流氓”,同理,即使有254nm的紫外线,我们也要知道消灭冠状病毒需要多强的照射强度和多久的照射时间,否则剂量不够无法杀毒,剂量过高又浪费资源和时间,这一点十分关键,确定有效的杀毒剂量是占用我查阅时间最大的一部分。

可惜的是,即使很多地方都说了紫外线能消灭冠状病毒,目前基本没有可靠的指导来告诉我们怎么做,网上现有的大部分科普都没有明确给出紫外线杀毒的操作方法和所需剂量多少,即便是中国疾控中心最新出版的抗病毒指南也只是说“紫外线可以灭活人冠状病毒”,并没有提到紫外线多强多久可以灭活。

要我们随意选购紫外线灯的话,各种不同功率不同类型紫外线杀毒工具就给我们确定杀毒有效性带来很大困难,有的说要30秒,有的说15分钟,还有的说30分钟,找不到可靠的数据,我们前面的各种努力就没有意义了

于是我仔细查阅了许多文献,最终找到两篇我认为能作为可靠参考的研究【9】【10】,以此来帮助我确保我做的消毒箱能够足以杀灭病毒。这两篇研究分别是研究了紫外线对Ebola(埃博拉病毒)、2012年肆虐的MERS(中东呼吸综合症冠状病毒)和2003年的SARS非典冠状病毒这三种病毒的灭活效率,我根据这两个研究的数据大致推算出我制作的消毒箱所需杀灭病毒的时间为5分钟

以下是推算的依据和过程:

首先,我们要知道紫外线杀毒要考虑的三个参数是:照射强度(μw/cm2)、照射时间(s)和照射距离(cm),其中照射距离和强度是负相关的,即同一个紫外线光源距离越近,接触面的照射强度就越高【11】。另一种杀毒剂量的表述方式是用单位面积的照射量(J/cm2),含义就是只要病毒单位面积的照射量累积到一定程度,病毒就会失去活性,该照射量就可以通过调节照射强度和时间来达到。

两项研究中,杀灭病毒所需的紫外线照射剂量分别是:

第一项研究中,Duan et al.所用的UVC紫外线灯的照射强度是90μw/cm2,照射距离为80cm,实验显示SARS病毒在不同照射时间下的活性为:

可以看出,60分钟后SARS病毒就检测不到感染性了。最后研究者给出的SARS病毒灭活所需的照射量约为162000μw·s/cm2,记住这个关键数据,后面会用到。

第二项研究中,Erikmann et al.研究的是紫外线对Ebola病毒和MERS病毒的灭活效率,他们直接用照射量展示的实验结果:

注:Log RF大于4.5和3.7代表已经检测不到病毒感染性

可以看出,当照射量达到0.15J/cm2时,两种病毒就都失去传染性了。另外本研究的作者在今年新发表的一项研究同样得出照射量在0.1-0.15J/cm2的紫外线足以使SARS病毒失去传染性【12】

好,现在我们知道了162000μw·s/cm2和0.15J/cm2的照射量是可以杀死冠状病毒的,为了方便比较,我们把第二个数据单位换算下:

0.15J/cm2 = 150000μw·s/cm2

所以我们有信心认为:

“照射量达到 162000μw·s/cm2 时,冠状病毒就可以归西了”

有了这个关键数据,我们就可以计算消毒最短照射时间了,因为大部分紫外线灯是有标注照射强度(单位就是μw/cm2)的。为方便大家使用,换算成分钟:

162000μw·s/cm2 = 2700μw·min/cm2

于是,我们最需要知道的公式就是:

最短消毒分钟数 = 2700 / 贴近时的照射强度

假设贴近情况下的照射强度是500μw/cm2,那最短照射时间就是2700/500=5.4分钟。我前面的制作过程和消毒方法的核心依据就是这个公式当我们知道具体如何操作才能达到消毒效果时,“紫外线可以消毒”这句话才有实用价值。

致此,就是我个人在口罩紧缺的情况下,为了安全有效的延长口罩使用时间所做的努力,希望对大家能有所帮助,我也不是医学专业的,查阅和制作过程很可能有疏漏和不严谨的地方,如果有误还请专业人士指正,我定及时修正。

参考文献:

[1] 《疫情之下:口罩问题可能导致2月10日无法开工》饭局见闻. mp.weixin.qq.com/s/XQSI

[2]《新型冠状病毒感染的肺炎公众防护指南》中国疾病预防控制中心. 人民卫生出版社. 2020年1月

[3] weibo.com/5861348901/Ir

[4] 杜建,岳淑敏,谢忠尧,马艳,姜晓颖,弭凤玲,高静韬,高微微,李琦,李亮.(2012).医用防护口罩防护效率及佩戴时间的研究.结核病与胸部肿瘤(4),301-304.

[5] 《疫情以来,最重要的那个防控措施一直没被重视》裴洪岗mp.weixin.qq.com/s/bL_z

[6] 于台珊, 何雨芳, 黃盛修, 莊啟佑, & 陳春萬. (2008). 拋棄式防塵口罩滅菌再使用之可行性探討. 勞工安全衛生研究季刊, 16(2), 197-203.

[7] 独家测试 | 口罩告急,用过的口罩如何重复再用?- HomeTest家庭实验室的文章 - 知乎 zhuanlan.zhihu.com/p/10

[8] N95口罩使用有什么限制?可以重复使用吗?能用多久?能否清洗?- 梁川的回答 - 知乎 zhihu.com/question/3675

[9] Duan, S., Zhao, X., Wen, R., Huang, J., Pi, G., Zhang, S., . . . Dong, X. (2003). Stability of SARS coronavirus in human specimens and environment and its sensitivity to heating and UV irradiation. Biomedical and Environmental Sciences: BES, 16(3), 246-255.

[10] Eickmann, M., Gravemann, U., Handke, W., Tolksdorf, F., Reichenberg, S., Müller, T., & Seltsam, A. (2018). Inactivation of Ebola virus and Middle East respiratory syndrome coronavirus in platelet concentrates and plasma by ultraviolet C light and methylene blue plus visible light, respectively. Transfusion, 58(9), 2202-2207.

[11] 陈宋义,孙汝.紫外灯辐射强度与电压、温度及距离的关系.《上海预防医学》(7期),309-311.

[12] Eickmann, M., Gravemann, U., Handke, W., Tolksdorf, F., Reichenberg, S., Müller, T. H., & Seltsam, A. (2020). Inactivation of three emerging viruses–severe acute respiratory syndrome coronavirus, Crimean–Congo haemorrhagic fever virus and Nipah virus–in platelet concentrates by ultraviolet C light and in plasma by methylene blue plus visible light. Vox Sanguinis.

更: 波段问题 254nm指的是主要的发光波段,目前的光源都是这个样子,一个主波段,带臭氧的多是双波段

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先说结论,2019新型冠状病毒,即“2019-nCoV”是通过RNA复制的,所以紫外线灯对其有用。

紫外线灭菌作用主要作用于核酸,使蛋白质受到影响从而失活,所以无论是皮肤,细菌,还是病毒,真菌,大多都有效果。通常用到的紫外线灯都是UV-C的类型,主要波段为253.7nm,可以作用于生物体的遗传物质DNA, 使DNA遭到破坏从而导致细菌死亡;还有一种波段为185nm,也就是我们常说的臭氧紫外线灯,与空气作用可以产生有强氧化作用的臭氧,也可以有效消灭细菌。

紫外线灯可以作为家用的一种简单的杀菌工具,但对于这种人-人传播能力比较强的病毒,做到这几点更重要:

1.日常防护应选择医用外科口罩,定期更换。

2.日常注意个人卫生习惯,勤洗手。

3.少去人多的地方(×)

ps:常用紫外线都是低压汞灯,工艺成熟,目前情况是国内生产供全球,支持国货完全OK。

更多UV灯知识:知乎 安全中心跳转

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