提高UVC照度的PTFE塗層

位於美國Altanta的POREX filtration group近日發表了以鐵氟龍塗層(PTFE)，提高深紫外線UVC在腔壁上的反射率，近而提高了在滅菌箱內的照度，可以更有效達到滅菌的效果；或許也可以減少UVC LED的配置，從而降低成本。

該公司的PTFE塗層的反射率為98%，較鋁的平均反射率90%高出不少，由該影片顯示採用該公司的塗層後，在一長方型腔體上各個面的UVC照度，很明顯的提高了10倍。

POREX® Virtek™ Reflectivity Demonstration



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新興新冠肺炎病毒 (COVID-19)—衛生與水資源考量

澳洲水資源研究中心發表對新興的新冠肺炎病毒的介紹，與其可能透過水傳播，提出憂慮與警告。

文章重點：
  1. 冠狀病毒是RNA(去氧核醣核酸)族類的病毒，會感染給人類及其他哺乳類動物。
  2. 大部分冠狀病毒對於人類感染的症狀是和緩的，在過去二十年間，僅有SARS及MERS造成了較大的流行，而有數千人遭到感染。
  3. 目前已知新冠肺炎病毒(COVID-19)會透過飛沫及空氣傳播，但是也有少量個案發現在供水管路及水庫中，有新冠肺炎病毒存在。這使得澳洲的水資源專家憂心當染疫病患的排泄物，是否會有新冠肺炎病毒，在未處置情況下，污染了環境水源。因此提出對於廢水排放的處理建議。
  4. 水中加氯可以減除新冠肺炎病毒的活性。
  5. 對於衛教實務上建議：
  • a. 如廁後以肥皂清洗雙手，若無法取得，應以酒精類乾洗手擦拭。
  • b. 在未經處制的廢水環境下，應穿戴適當個人防護裝備(PPE)，例如眼罩、面罩、手部防護…等。
  • c. 不應以未清潔的手，接觸眼、口、鼻等部位。
  • d. 避免接觸有感冒症狀的其他人。
  • e. 清潔並消毒可能的接觸面。
  • f. 用手肘遮掩咳嗽及噴嚏。
  • g. 若感不適，請待在家中。

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UVC LED在空氣殺菌中的應用探討

中國彩虹藍光是UVC LED應用發展廠商，2020年3月發表了” UVC LED在空氣殺菌中的應用探討”的文章。

文章重點：
  1. 歸納整理UVC LED在不同環境下的滅菌機制，並且以LED輕薄短小的特性，在可攜性及狹小空間限制時，較之傳統UV 汞燈有更多可能應用。
  2. 初步估算對於一般病毒細菌的UVC劑量，並推測在經濟與技術允許的範圍下，做為新冠肺炎病毒(COVID-19)有效的滅菌工具。
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深紫外線UVC滅菌機制

深紫外線UVC可以用於滅菌，已經為大眾所熟知，然而要如何應用於日常生活及醫療環境中，就先要分析A. UVC光源與分佈，B. 細菌病毒對UV吸收範圍，以及C. 滅菌效果的確認。

 

A.     紫外線UV照度、劑量、與劑量分佈

紫外線UV照度是紫外線的基本性質，其單位是瓦特/平方公尺(Watt/m2)，也就是在單位面積上有多少光通量落在上面的概念。

而劑量是照度乘上照射的時間，單位是焦耳/平方公尺 (J/m2, Watt x sec/ m2)也就是在單位面積上有多少光能量落在上面的概念。

這可以用下雨做比方：

照度就相當於時雨量，譬如下大雨，表示時雨量就高；下小雨，時雨量就低；沒下雨，時雨量就是零。

劑量就相當於總雨量，也就是單位面積上落下的雨量，是時雨量乘上小時數。

而劑量分佈是在不同位置的劑量狀態，例如台北下大雨，時雨量100mm/m2.hr，下了10小時，總雨量是1000mm/m2 ；台中下小雨，時雨量30mm/m2.hr，下了5小時，總雨量是150mm/m2。

而滅菌的機制，主要決定在劑量。

 

B.     細菌病毒對UV吸收範圍

 細菌病毒對於UV光，並不是全部都可以吸收的，科學家為了瞭解細菌病毒對於UV光吸收情況，以決定哪個波長範圍的UV光，可以達到最佳滅菌效果，做了相對的實驗。

UV absorbance

上圖是以發出254nm的汞燈做為基準，觀察在215-300nm波長的UVC，病毒細菌的DNA吸收情況，可以看到兩段光波(波長在220-240nm以及250-280 nm)都有比254nm好的吸收效果。

然而在220-240 nm段，光源的取得有難度，例如在汞燈中參入其他氣體，以改變發光波長，造成生產成本上昇；同時，在UV LED部分也無法在經濟條件下，生產符合這段UV的產品。

因此，業界對於UVC LED產品的開發，基本上以260-280nm，做為主要波段開發目標。

 

C.     滅菌效果的確認

 不同的病毒細菌，對於深紫外線的劑量耐受度也不同。

 UV Dose Requirement


上表列出了部分病毒細菌對於深紫外線(UVC)劑量，可以達到的滅菌效果。

以其中常見的Escherichia coli 大腸桿菌 (E. Coli)為例，當劑量達到1.5 mJ/cm2，滅菌率可達90%；當劑量達到5.6 mJ/cm2，滅菌率可達99.99%。

由上表也可以歸納出，當劑量以1、2、3、4倍數增加時，滅菌率可以以1個9、2個9、3個9、4個9的趨勢增加。

一般在考慮滅菌效果時，通常會以LOG 3，做為基本標準；而以LOG 5，做為高級標準。

 

 

 


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Seoul Viosys & SETi發表在30秒內滅除99.9%新冠病毒(COVID-19)的方法

Seoul Viosys與SETi發表以UVC LED產品技術，對於新冠肺炎病毒(COVID-19)，能夠在30秒的照射後，有效滅除99.9%的病毒。
該報告指出，若是將UVC光源靠近預備消毒的物件，或是延長照射的時間，都可以提高滅菌率。
在相同條件下，也進行對於其他病毒與細菌的實驗，如大腸桿菌，金黃色葡萄球菌，銅綠假單胞菌，肺炎克雷伯菌和鼠傷寒沙門氏菌，也是有效的。

文章重點：
  1. 該報告表示達到99.9%滅菌率(LOG 3，也就是病毒殘存率 0.1%)，其實不算高。比較完整的實驗報告，通常會有LOG 4 (病毒殘存率 0.01%)或是 LOG 5 (病毒殘存率 0.001%) 的資料。
  2. 該報告是將光源放置在被照物件3公分 (3 cm)處，照射30秒，可以達到LOG 3。這並不很實際，因為病毒或細菌散佈，其範圍是以民眾社交距離 Social Distance來估計的，一般是1-3公尺。若是以他實驗的結果作為實際使用，則需要相當多數量的LED，才能達成。以目前一般效能的2W (6V, 350mA) UVC LED，大約10-20美元，若做成面光源，將所費不貲!!

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UVC LED能有效減除物件表面的新冠病毒，對水及空氣的消毒亦是有潛能的。

加州大學聖塔芭芭拉分校(UC Santa Barbara)的固態照明與能源電機中心(Solid State Lighting & Energy Electronics Center, SSLEEC) 2020年4月14日發表指出，人造的UVC LED光源，可以有效去除物體表面的新冠病毒汙染。
該中心材料博士研究員Christian Zollner 指出，以UVC LED做為光源，在醫療院所內進行對於個人醫療配備(PPE)、物體表面、地板、及空調系統(HVAC)內部的消毒，是目前主要的一項應用。

文章重點：
  1. 以UVC LED所產生的深紫外線(UVC)，是具備消毒能力的，甚至對於難纏的新冠病毒，也是有效的。
  2. 目前以固態物理手法製成的UVC LED，發光波長在260-285nm之間，波長愈短，發光效率愈差。  原因是波長愈短，所需要材料間的能階差愈大，在生產製造時的良率也下降。因此，業界多選擇270nm做為主要波長，以兼顧發光強度及經濟效益。
  3. 一樣是紫外線(UV)，波長不同，效果大大不同。UV-A (315-400 nm)及UV-B (285-315nm)在相同的照射強度下，對於滅菌是無法與UV-C(100-285nm)相比的。  原因在於細菌與病毒的DNA，是會吸收UVC，而不會吸收UVA及UVB。
  4. 傳統的UVC多半是以汞氣體放電燈做為光源，UVC LED的光電轉換效率雖然仍不及汞燈，但是LED輕薄短小的特性，在做為滅菌消毒應用時，可以利用光學手法，可以達到比汞燈更高的照度(mw/sq.cm)。
  5. 該中心與首爾半導體合作，以氮化鋁鎵(aluminum gallium nitride (AlGaN))薄膜附著在碳化矽(silicon carbide (SiC))基板上，藉由晶格上的契合(相較於藍寶石基板)，以達到產出高品質UVC輻射的目的。
  6. 以UVC光源做為消毒滅菌的工具，可以減少化學藥劑在環境中的應用，畢竟化學產品在使用過程中除了滅菌之外，殘留及使用後對於環境的影響，可能是長期積累而容易被忽略的。


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緣起與目標

這是我在網誌上發表的第一篇文章。

希望能藉由這個平台，與大家進行交流並分享UVC LED相關技術及市場訊息。

遠揚行銷 WeYoung Marketing & Engineering Inc. 的名稱，中文是取用父親名中的"揚"字，有傳承之意。取遠字，是希望公司能穩步致遠。而英文名稱 WeYoung 一方面是取其中文諧音，而另一方面，也是期望在我所介紹的UVC LED技術與應用，能使得我們周遭的環境變得更好，大家都能享受年輕健康的生活。

謹以為誌!!
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