astratto: secondo la dose letale di ultravioletti di coronavirus beta-coronavirus, come le sars e mers in letteratura, la dose ultravioletta letale del 99,99% di coronavirus nc del 2019-ncp con una concentrazione iniziale di tcid50 di circa 105,8 / ml è stata data a 1085 mj / cm2 e il modello base di led ultravioletti profondi con riferimento all'antivirus di superficie e alla purificazione dell'aria è stato previsto lo sviluppo di varie forniture.

1. informazioni di sfondo

sono passati più di due mesi dall'esplosione del nuovo coronavirus. una grande quantità di risorse mediche è stata investita nel trattamento dei pazienti, nello sviluppo di metodi di trattamento, nello screening del farmaco di efficacia e nella prevenzione e controllo della diffusione dell'epidemia. la commissione sanitaria nazionale della repubblica popolare cinese ha pubblicato il "piano di trattamento per la polmonite infettata dal nuovo coronavirus (quarta edizione)" [1], in cui si afferma che "la comprensione delle caratteristiche fisiche e chimiche del coronavirus deriva principalmente dallo studio di sars-cov e mers-cov. il virus è sensibile ai raggi ultravioletti e al calore, 56 ℃ 30 minuti, etere, ecc., inattiva efficacemente il virus. questa proprietà fisico-chimica del coronavirus rende possibile l'uso della tecnologia di disinfezione a ultravioletti per uccidere il coronavirus su varie superfici, aria e acqua e un gran numero di apparecchiature a ultravioletti è stata utilizzata in ambienti ad alta concentrazione di virus, come gli ospedali [2,3 ]. le notizie dell'industria guidata dai raggi ultravioletti menzionano anche che il dong xiaoping, un esperto dell'istituto per la prevenzione e il controllo delle malattie virali del centro cinese per il controllo e la prevenzione delle malattie, ha scoperto che il coronavirus esposto a uvc con intensità superiore a 90 uw / cm2 potrebbe uccidere il virus sars in 30 minuti [4]. al momento, non sono stati disponibili ulteriori dati quantitativi sull'espressione o sui dati sperimentali della dose ultravioletta letale del nuovo coronavirus ncp 2019-ncov. nell'applicazione pratica della tecnologia a ultravioletti, l'ambiente di applicazione, il tasso di abbattimento target, l'intensità e la dose di ultravioletti sono gli indici tecnici che devono essere considerati. la mancanza di dati sperimentali quantitativi farà rimanere l'applicazione del tubo della lampada uv o uv led a livello qualitativo o empirico.

ovviamente, limitato da risorse sperimentali limitate, è difficile studiare la dose di uccisione uv e la cinetica del nuovo coronavirus ncp 2019-ncov. pertanto, durante l'epidemia di sars, la ricerca sul virus dell'epatite di topo (mhv) ha fornito una base scientifica molto valida per la scoperta, l'identificazione e la comprensione delle caratteristiche fisico-chimiche delle sars. è noto [5] che il coronavirus contiene quattro generi di virus, vale a dire alfa-coronavirus, beta-coronavirus, delta-coronavirus e gamma-coronavirus. il coronavirus altamente patogeno sara-cov e mers-cov, nonché il virus modello mhv utilizzato per studiare la virologia molecolare del coronavirus, sono beta-coronavirus. il genoma di questo virus è un singolo filamento positivo di rna, la lunghezza di circa 30.000 acidi nucleici, appartiene al genoma dei più grandi virus di rna. mhv, sars-cov, mers-cov e ncp 2019-ncov hanno un'elevata omologia e omogeneità strutturale, quindi la loro resistenza alle radiazioni ultraviolette ha somiglianza e riferimento reciproco.

sulla base dei fatti di cui sopra, questo documento ha riassunto i dati di ricerca sull'uccisione ultravioletta di vari coronavirus, come sars-cov, mhv-cov, in parte della letteratura, e ha sintetizzato la dose ultravioletta e influenza le condizioni di uvc necessarie per uccidere virus la superficie e nell'aria, in modo da guidare lo sviluppo di forniture a led in uvc. il processo specifico della cultura del virus e dell'esperimento non è al centro di questo documento, si prega di fare riferimento al riferimento, qui non si ripete. allo stesso tempo, considerando che quando i riferimenti sono stati pubblicati, il deep uv-led-pvc non era una tecnologia popolare, quindi la sorgente di luce utilizzata erano tutte lampade al mercurio ultravioletto, il che non significa che non abbia alcun significato di riferimento per il design del progetto di led uvc profondo ultravioletto. inoltre, l'efficienza di uccisione di Led ultravioletti profondi 275nm è lo stesso di quello del tubo della lampada ultravioletta da 254 nm.

2. la quantità di radiazione ultravioletta necessaria per uccidere il coronavirus su una superficie

Figura. 1, relazione tra sopravvivenza e tempo di esposizione del coronavirus sars-cov sotto irradiazione di uvc e uva [6]

il team di taylor del centro per la valutazione e la ricerca biologica della somministrazione di alimenti e droghe negli Stati Uniti nel 2004 [6] e 2006 [7] ha dimostrato che sotto l'irradiazione di una sorgente di luce ultravioletta profonda con la lunghezza d'onda caratteristica di 254 nm e l'intensità della radiazione di 4016 × p / cm, il campione di virus sars - cov con la concentrazione iniziale di tcid50 di circa 105,8 / ml è stato parzialmente ucciso dopo 1 minuto e il numero di sopravvivenza dopo 6 minuti era ~ 10 / ml, con il tasso di uccisione superiore al 99,99%. dopo 10 minuti ≤ 1,0 tcid 50 (log 10) / ml, il tasso di abbattimento può essere considerato come 99,99%. si può anche vedere dalla tabella che il valore di registro del tasso di uccisione è positivamente correlato con la dose di esposizione cumulativa (qui è il tempo di esposizione) e si forma una relazione lineare prima che il valore di registro sia inferiore a 4. quindi, a 105,8 / ml di concentrazione di virus, la dose uv richiesta per il tasso di uccisione del 99,99% era di 1445 mj / cm2. in base alla relazione lineare tra il valore del registro del tasso di uccisione e la dose, non è difficile ottenere che la dose richiesta del tasso di uccisione del 99,9% sia di 722 mj / cm2. mentre l'uva può distruggere la catena rna del virus combinandosi con il fotocatalizzatore per produrre specie reattive dell'ossigeno, l'uva ultravioletta (365 nm, 2133 kb / cm2) non ha alcun effetto letale sul coronavirus di sars-cov. xiao-ping dong team [8] ha riportato forza & gt; 90 mu nel 2003 con coronavirus di irradiazione uvc al quadrato di cm2, 60 minuti per uccidere il virus sars (si noti che l'originale è 60 min 30 min) piuttosto che quanto detto in precedenza nelle notizie, la conversione della dose cumulativa 324 mj / cm2, inferiore a quella di Taylor il team 1445 mj / cm2, probabilmente a causa della condizione dell'esperimento, o una fonte di esempio di virus, e il team xiao-ping dong non ha fornito valori specifici dei dati del registro, quindi c'è una differenza cinque volte (riflessa nel registro sulla percentuale di uccisioni il valore è solo 0,5). dal punto di vista della ridondanza delle prestazioni, si suggerisce che i produttori di applicazioni necessitino di una dose di 1085 mj / cm2 in base al tasso di uccisione del 99,99% nella progettazione dello schema.

all'inizio di questo mese, l'epidemia si è diffusa. secondo la revisione della letteratura in patria e all'estero, la dose letale di nuovo coronavirus è stata stimata in 1445 mj / cm2 con la concentrazione iniziale di circa 105,8 / ml di nuovo coronavirus e il tasso di uccisione del 99,99%. la dose è imprecisa e necessita di correzione. questa è la dose calcolata moltiplicando la densità della potenza ottica per tempo. questa inferenza manca di un dettaglio, ovvero che lo scenario di test di sars era una soluzione di acqua alta 1 cm e non è accurato calcolare la dose di radiazione dell'intera soluzione con una resistenza superficiale di 4016 km / cm2. l'intensità dell'irradiazione è inversamente proporzionale al quadrato della distanza. quindi l'intensità della radiazione nella parte inferiore della soluzione non è la stessa della parte superiore. se si calcola la dose cumulativa, si dovrebbe prendere una media lineare. il led è una piccola dimensione della luce, circa una sorgente di luce spot, la distribuzione della superficie irradiata non è uniforme, considerando che la gamma di fluttuazioni di 1 cm è piccola, poco impatto, qui può essere approssimativamente nella media. inoltre, l'assorbimento di uvc da parte di una soluzione acquosa, studi precedenti hanno indicato che l'assorbimento di acqua pura a 275 nm è relativamente piccolo, e anche la densità di dispersione del virus è limitata, quindi l'assorbimento di acqua può essere ignorato qui. dopo il punteggio di profondità, con la presente revisioniamo solennemente la dose letale del nuovo coronavirus a 1085mj / cm2 come riferimento.

il virus sars-cov nell'esperimento di uccisione sopra è stato disperso in soluzione di fosfato, che può essere paragonato alla situazione della superficie dell'oggetto e dell'acqua. naturalmente, i coronavirus nei tessuti come il sangue hanno dimostrato di non poter essere uccisi direttamente dalle radiazioni ultraviolette [7].

fig.2 capacità di uccisione di sars-cov da raggi gamma a diverse dosi [6]

notevolmente, i raggi gamma (fino a 15.000 rad) che distruggono le normali cellule umane e le cellule tumorali hanno scarso effetto sul virus sars.

3. dose necessaria per la distruzione del coronavirus nell'aria

Figura. 3 tasso di sopravvivenza degli aerosol di coronavirus sotto radiazione ultravioletta e sua relazione con l'umidità [9]

nel condotto a singola circolazione 50 * 260 * 455 mm (l * w * h) con una portata di 12,5 l / min, è stata alimentata aria con una concentrazione di virus aerosol di 104 ~ 105 pfu / ml e un'umidità del 50% rh . usando una lampada al mercurio ultravioletto da 36 w (isolamento dell'ozono) per illuminare il tubo dall'interno 455 mm, l'intensità della radiazione ultravioletta nella finestra vicina è stata regolata a 599 w / cm2. dopo un funzionamento stabile per 15 minuti, il tasso di uccisione del mhv coronavirus campionato dall'uscita a ciclo singolo era dell'87,8%, rispetto al gruppo di controllo. i dati di fig.2 hanno anche mostrato che il tasso di uccisione dell'aerosol virale era elevato in presenza di umidità elevata.

la data mostrata sopra fornisce supporto dati per lo scenario di disinfezione dell'aria. può sostanzialmente convertire che nella modalità del vento ciclico, il tasso di uccisione del mhv coronavirus nell'aria di 30 metri cubi in 2 ore è dell'87,8%, che deve usare 320 pezzi di Perline leggere a led in uvc da 10mw 275nm , è di gran lunga superiore al numero di microsfere nella scena batterica naturale (il risultato del calcolo teorico è di 2 ~ 4 pezzi [10], a seconda della struttura del prodotto). la dose di uccisione superficiale del 99,99% di escherichia coli è di circa 13,2 mj / cm2. nella seconda sezione di questo articolo, la dose richiesta dal virus sars è 110 volte quella dell'escherichia coli, che è sostanzialmente coerente con la relazione multipla dose richiesta dalla purificazione dell'aria. per applicarlo nello scenario reale, è necessario modificare l'orario di lavoro di uvc portato ad apertura continua di 24 ore, in modo che il numero di led uvc necessario per essere configurato per 30 metri cubi di spazio sia 27 pezzi, che può soddisfare i requisiti di costo dell'applicazione commerciale. presumibilmente, questa relazione dose può anche essere indicata in acqua statica e fluente.

4.il significato di riferimento per la dose di uccisione uv uv di ncp 2019-ncovnovel coronavirus uvc

Figura. 4 la relazione tra sopravvivenza e tempo di riscaldamento di sars-cov dopo il trattamento termico a diverse temperature [6]

i dati sperimentali hanno mostrato che il trattamento con sars-cov a 56 ° C per 20 minuti potrebbe raggiungere un tasso di uccisione di oltre il 99,99% e il tempo richiesto a 65 ° C potrebbe addirittura essere ridotto di 10 minuti. anche se ci sono informazioni che ncp 2019-ncov può essere ucciso se riscaldato a 56 ℃ per 30 minuti, non esiste analogia tra resistenza termica e resistenza uv, quindi le caratteristiche fisico-chimiche delle sars non possono essere dedotte scientificamente per la resistenza uv di ncp 2019-ncov , che può essere utilizzato solo come riferimento. kurt bedell, bs, dell'università di lowa, stati uniti d'america, ha riferito che a una distanza di 1,22 metri, mhv-a59 e mers-cov alla concentrazione di 8,9 * 105 pfu / ml, anch'esso appartenente al genere beta-coronavirus, hanno impiegato 10 minuti e 5 minuti rispettivamente, con una differenza di dose letale doppia [11]. tuttavia, come accennato in precedenza, la differenza di una dose di 2 volte riflessa nel tasso di abbattimento è solo un valore di registro di 0,3, che è la differenza tra il 99,9% e il 99,95% nel caso di una base di tronchi alta, che può essere ignorata nella produzione.

5. conclusione

il virus è dilagante, profonde imprese del settore guidate da ultravioletti, spetta all'efficace sviluppo del programma e al livello di fornitura dei dispositivi di base per andare oltre. si spera che la dose letale di 1085 mj / cm2 tasso battericida del 99,99% (la concentrazione iniziale di tcid50 virale è di circa 105,8 / ml) e i corrispondenti modelli di disinfezione superficiale e di purificazione dell'aria possano aiutare a sviluppare vari tipi di prodotti a led ultravioletti profondi.

6.references

[1] commissione sanitaria nazionale. Trattamento della polmonite da parte di un nuovo coronavirus (prova 4) [z] ．2020．

[2] ledinside．under the epidemic, sulla sterilizzazione ultravioletta di questi punti di conoscenza da sapere!

[Eb / ol] .https: //www.ledinside.cn/news/20200204-46872.html

[3] cosa possiamo imparare da Sars contro un nuovo coronavirus

[Eb / ol] .https: //news.china.com/socialgd/10000169/20200121/37728369_all.html#page_2

[4] darnell m e r, subbarao k, feinstone s m, et al. inattivazione del coronavirus che induce una grave sindrome respiratoria acuta, sars-cov [j]. diario dei metodi virologici, 2004,121: 85-91.

[5] darnell m e, taylor d r. valutazione dei metodi di inattivazione per la sindrome respiratoria acuta grave coronavirus nei prodotti sanguigni non cellulari [j]. trasfusione, 2006,46 (10): 1770-1777.

[6] duan s m, zhao x s, wen r f, et al. stabilità del sars coronavirus negli esemplari umani e nell'ambiente e sensibilità al riscaldamento e all'irradiazione UV [j]. biomed environment sci, 2003,16 (3): 246-255.

[7] walker c m, ko g. effetto dell'irradiazione germicida ultravioletta sugli aerosol virali [j]. scienze ambientali & amp; tecnologia, 2007,41 (15).

[8] kurt bedell b, buchaklian a h, stanley perlman m. efficacia di un sistema automatizzato di disinfezione a raggi ultravioletti a camera intera con emettitore multiplo contro coronavirus mhv e mers-cov [j]. controllo delle infezioni e amp; epidemiologia ospedaliera, 2016,37 (5): 598-599.

[9] riferimenti da duvtek

come misurare la potenza e l'intensità uv?

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