一種新型遙控紫外線消毒車的研制

牟強善 朱繼軍 孫 濤 李銀葉 曹 磊

紫外線是電磁波譜中波長從10～400 nm輻射的總稱[1]。1801年德國物理學家里特發現在日光光譜的紫端外側一段能夠使含有溴化銀的照相底片感光，因而發現了紫外線的存在[2]。紫外線是位于日光高能區的不可見光線，依據紫外線自身波長的不同，可將紫外線分為3個區域，即短波紫外線(UVC波段)、中波紫外線(UVB波段)和長波紫外線(UVA波段)[3]。移動紫外線消毒車所用紫外線殺菌燈發出的是UVC短波紫外線。短波紫外線波長200～275 nm，又稱為短波滅菌紫外線，其穿透能力最弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑料[4]。實際消毒用的紫外線車上的紫外線殺菌燈管，其系統基于電磁感應的原理，即在燈管兩端的一對電極在接通電源后，在高頻高壓的情況下于放電區產生交流磁場。根據法拉第電磁感應定律，變化的磁場會在燈管內產生感應電流，在含汞的情況下使低壓汞和惰性氣體的混合蒸汽產生放電，輻射出波長為253.7 nm的紫外線，再通過石英玻璃管轉化為所需的紫外線波長[5]。

1 移動式紫外線車的設計初衷

短波紫外線對操作人員的傷害很大。紫外線強烈作用于皮膚時可發生光照性皮炎，皮膚癢并出現紅斑、水皰、水腫等，嚴重者還可引起皮膚癌[6]。紫外線作用于中樞神經系統，可出現頭痛、頭暈、體溫升高等癥狀[7]。作用于眼部，可引起結膜炎、角膜炎，稱為光照性眼炎，還有可能誘發白內障[8]。據報道，過量紫外線照射對操作使用人員身體健康的危害有免疫功能下降、遺傳因子的深度傷害、皮膚癌、白內障發病概率增加、背后和手腳的色斑癌的發病率增加、皮膚暗沉、老化、斑點、皺紋、癌前病變狀態的日光角化癥的增加等等[9]。

移動式紫外線車是醫療及食品等多種行業空氣消毒中常用的關鍵設備，但傳統的紫外線車對操作者存在極大傷害，具體有下述表現。

(1)傳統的移動式紫外線消毒車不能隔室操作，在感染性病房的日常空氣消毒時需要醫護人員多次進出并近臺操作，增加了醫護人員無謂感染的概率。

(2)操作中，打開紫外線車電源后紫外線燈管很快點亮，此時操作人員不可避免地會受到紫外線的照射；紫外線對操作者的眼睛和皮膚構成直接傷害，易引發晶狀體變性，嚴重者導致白內障；紫外線燈管點亮時衍生出的臭氧氣體會對操作者的呼吸道造成傷害，易誘發多種呼吸道疾病；日積月累造成的身體傷害不容輕視。

(3)傳統的紫外線燈管照射時間的計時方式為手工記錄，漏記、錯記、多記不可避免，手工累計的紫外線燈管的照射時間與實際照射時間誤差很大，使很多本不到使用壽命的紫外線燈管被更換，造成紫外線燈管的材料浪費[10]。

圖1 新型遙控延時啟動精密計時紫外線車控制原理圖

2 移動式紫外線車的設計理念

新型遙控延時啟動精確計時紫外線車的研制，其目的為解決傳統紫外線車的弊端，消除對操作者的人身職業傷害，精確計時做到紫外線燈管物盡其用(如圖1所示)。

新型遙控延時啟動精確計時紫外線車涉及到下述主要3大技術改進。

(1)無線射頻遙控紫外線開關具有自動控制、不需要對應方向、不受障礙物影響以及隨意操作的特點[11]。全負載電器完全關閉電源，遙控器與接收器間數字編碼，低功率設計，多臺紫外線車的控制器互不干擾，準確無誤，傻瓜式操作易學易用[12]。操作人員手持的發射器有效距離空曠場地達到25 m，試驗樣品紫外線車經實測普通病房隔門遙控開關功能正常，符合非近臺操作的使用要求。操作人員手持的遙控器有2個按鍵，按下“ON”主控插座打開，指示燈亮，按下“OFF”主控插座關閉工作，指示燈滅；如遙控器丟失或損壞，在主控插座上有一按鍵，按下主控插座打開，再按關閉，重復循環[13]。采用無線射頻遙控開關實現操作人員對紫外線車的免近臺操作，可用于感染科病房、門診等特殊場所的空氣消毒，有效避免交叉感染。

(2)采用延時點亮紫外線燈管的方法，避免紫外線對操作人員的眼睛、皮膚以及紫外線燈管點亮時衍生的臭氧對呼吸道的傷害。新型紫外線車的定時控制電路專門設有延時啟動功能，遙控開關按下或直接近臺控制接通電源5～30 s延時(可調)后紫外線燈管點亮，有足夠時間讓操作者離開消毒房間或區域。

(3)采用微電腦高雙通道精度累積計時器，分別對紫外線車上的燈管精確累積計時，計時精度為1% s，有效節約能源和紫外線燈管，減少臨床科室或生產單位日常消毒材料費支出[14]。

新型遙控延時啟動精確計時紫外線車的研究改進方案已經申請國家專利。該項新型專利產品力爭盡早投入批量生產，以方便醫護人員使用，避免紫外線對身體的傷害。

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