Коронавирусная пандемия распространилась уже по всему миру, что подталкивает на все большую заботу о своём здоровье, о здоровье своих близких и родных людей. Очень важно в таких условиях обеспечить безопасность себе и другим не только дома, но и на работе, в любом ином месте, где люди могут встречаться или скапливаются в большом количестве.
Все уже давно знакомы и знают о такой процедуре, как стерилизация и дезинфекция, которые выполняются соответствующими жидкостями с определённым содержанием в них спирта. В обязательном порядке обрабатываться должны полностью всё помещение, в котором находится человек, предметы, которые он использует. Но, к сожалению, на практике выполнить качественно данные манипуляции очень трудно, ведь добраться до каждого места очень трудно или же не все поверхности можно обрабатывать в такой способ.
Насколько же современная техника развита на сегодняшний день? Сможет ли она помочь в процессе повышения уровня безопасности вокруг нас? Разбираясь в данном вопросе, была изучена информация, которая была издана ВОЗ и ЦКЗ. Там имелась информация о том, что заразиться Covid-19 можно от прикосновений рукой к заражённым предметам, после которых такой человек далее этой же рукой прикасается к лицу, а именно глазам, носу, рту.
Для того, чтобы минимизировать возможность заражения данным вирусом, в первую очередь, необходимо соблюдать социальную дистанцию, часто и тщательно мыть руки, также следует проводить дезинфекцию часто используемых предметов. В основном это касается тех объектов, которыми мы пользуемся не дома, а также тех, которыми мы прикасаемся к лицу, например, телефон.
Очень радует то, что кроме длительного и не совсем удобного протирания дезинфицируемыми средствами, человек может проводить обеззараживание объектов вокруг себя при помощи источников УФ-излучения.
Отличным примером такой обработки являются УФ лампы для стерилизации. На сегодня УФ лампы — неотъемлемая часть интерьеров больниц, поликлиник и иных частных мед заведений, причем уже достаточно очень длительное время.
Ультрафиолет — основной свет для проведения дезинфекции и стерилизации
Уф-свет отлично справляется с уничтожением патогенов самого различного характера, это и обуславливает их широкое применение в больницах и лабораториях уже первый год. Основное предназначение ультрафиолетовых ламп в данных условиях — это стерилизация инструментов и обеззараживание помещений в больницах.
Устойчивым спросом в последнее время пользуются мини версии данных ламп, устанавливающиеся в офисе небольшого размера, квартире, частном доме, ведь они легко обеспечивают отличный уровень защиты предметов частого и ежедневного пользования от ряда вирусов и бактерий.
Производители данных устройств предлагают вниманию пользователей 3 основных типа УФ-света, где они отличаются друг от друга присущей им длины волны, а именно:
- УФА (315-380Нм);
- УФВ (280-315Нм);
- УФС (100-280Нм).
УФ-свету последнего типа присущи очень короткие волны, в сравнении и иными. Они несут самое больше количество энергии и это свидетельствует о том, что он идеально подходят для уничтожения вирусов и бактерий. Согласно всем проделанным лабораторным испытаниям было доказано, что УФ-свет может убить 99,9% патогенов самого различного происхождения.
Это говорит о том, что процесс дезинфекции и стерилизации в такой способ очень эффективен для проведения обеззараживания инструментов, а также объектов ежедневного использования. Очень важно то, что в данном случае нет необходимости в применении токсичных химических веществ.
Справится ли УФ-лампа с Covid-19?
Как уже известно на сегодняшний день, коронавирус передается в основном воздушно-капельным путём, в процессе чихания или кашля человека. Кроме того, заразиться вирусом covid-19 можно, прикасаясь к предметам, где уже есть вирус, который потом при прикосновении к лицу переносится на человека. Но по мнению специалистов данный вариант распространения вируса не основной.
Свет присущей УФ-лампе проходил лабораторные испытания, где была доказана их эффективность в борьбе с разноплановыми патогенными и вирусами, которые вызывают covid-19, несмотря на то, что данный тип вируса совершенно новый для всех нас.
Окончательных результатов о том, что УФ-свет может справиться с коронавирусной инфекцией нет, но учитывая его способность побороть, например, вирус гриппа, иные микроорганизмы, он имеет все шансы справиться и с ковидом. Именно поэтому использование света с такой волной может помочь не только в процессе поддержания гигиены окружающих нас предметов и среды в целом, но и в процессе одоления Covid-19.
Особенности использования УФ-света
Отличный результат свет УФ-лампы показывает при соприкосновении с поверхностями из стекла, металла, дерева или пластмассы, неотъемлемой частью материала которых является примесь ингибитора УФ-излучения. В данном случае уничтожение вируса выполняется на 99,99%.
Данный тип примеси применяется в процессе изготовления высококачественной пластмассы, что обеспечивает её устойчивость к негативному влиянию солнечных лучей и возможность устанавливать объекты, сделанные из неё на улице. Это не касается дешёвой пластмассы, не имеющей в своём составе таких примесей, а значит объекты, сделанные из неё, теряют свой цвет от влияния УФ-света, а также могут стать ломкими и хрупкими.
УФ-свет — отличный помощник в процессе стерилизации и дезинфекции
Как мы уже выяснили, УФ-свет идеально справляется с уничтожением не только микробов самых различных видов и вирусов, но и идеально подходить для борьбы с бактериями и грибковыми спорами. Это позволяет при помощи данного типа излучения организовать эффективную дезинфекцию.
На сегодняшний день, рынок данных товаров просто переполнен самыми различными стерилизаторами, функционирующими на основе УФ-света. Каждое устройство уникально, может быть использовано в самых различных направлениях и отраслях, от медицины до косметологии, но именно там, где установка такого прибора является необходимостью.
Среди широкого модельного ряда пользователи в основном отдают своё предпочтение люминесцентным лампам УФ, ведь они оснащены специальной подставкой, благодаря которой лампу можно перемещать по обрабатываемому пространству и устанавливать в нужном месте для проведения дезинфекции.
Совершенно иным является прибор с УФ-светом, посредством которого происходит стерилизация разных предметов внутри него (пинцетов, ножниц, иных приборов частого использования в соответствующих заведениях).
Внешне такое оборудование имеет вид коробки или даже камеры, очень похожей на микроволновку. Величина излучений измеряется в джоулях (Дж/м2), где 1Дж равен количеству работы, что выполняется при значении мощности в 1Вт за 1 секунду. Это говорит о том, что чем дольше воздействие УФ-света на обрабатываемый предмет или участок, тем большее количество микробов будет уничтожено.
Учитывая то, что для каждого микроорганизма присущи свои характеристики, то и уровень устойчивости у УФ-излечениям у каждого свой. В основном УФ-света с длиной волн 270-290Нм вполне достаточно для дезинфекции и стерилизации, при этом диапазон УФ-излучения составляет 100-400Нм. Под влиянием УФ-света, в первую очередь, гибнут бактерии, далее эндоспоры, вирусы и грибковые споры. Большая часть патогенов погибает при 8Мдж/см2. Как указано выше, самыми стойкими к УФ-излучению являются грибковые споры.
Уровень необходимого облучения просчитывается как произведение интенсивности и длительности облучения. Достаточное для облучения время рассчитывается при помощи применения интенсивности источника УФ-света. Расчёт дозы излучения с незначительного расстояния, производится по формуле, указанной ниже, а согласно примеру 70 мкВт/см2 — интенсивность облучения, доза излучения соответствует 100 мкДж/см2.
Несмотря на всю пользу УФ-стерилизаторов, их работа может негативно отразиться на здоровье человека, повлиять на его зрение и кожу. Для минимизации возможности негативных последствий от применения УФ-света, а именно в процессе открывания крышки дезинфекционной камеры, он в обязательном порядке должен быть чем-то заслонён или выключен.
В том случае, если источник УФ-света падает только на одну из нескольких сторон обрабатываемого предмета, то спустя определённый период времени дезинфекции его необходимо повернуть иной стороной для уничтожения вирусов и микробов.
Применяя источник УФ-света в закрытом помещении, лучшим и максимально безопасным вариантом будет делать это тогда, когда там никого нет. В некоторых ситуациях допускается включение УФ-света в комнате тогда, когда там есть кто-то, но при этом данный человек должен предпринять все меры индивидуальной защиты (одеть очки с УФ-блокировкой, защитить кожу). Но нахождение там всё равно не должно превышать 30 минут.
Для обеззараживания воды или иных жидкостей идеальным вариантом станет применение внутреннего или внешнего источника. При первом варианте УФ-свет непременно должен заслоняться крышкой, изготовленной из кварцевого стекла, толщина слоя при этом должна превышать 2см (тоже самое касается и второго варианта).
На сегодняшний день нет официально опубликованных результатов исследований, касательно нужной дозы энергии для преодоления вируса Covid-19. Но есть работы, в которых строение данного вируса сравнивают с гепатитом типа А, который устойчивее к УФС лучам и для его преодоления необходимая доза равна 7МДж/см2.
Из этого можно сделать выводы, что для уничтожения коронавируса данный показатель равен примерно 4 МДж/см2.
Процесс дезинфекции смартфонов при помощи камеры
Ранее, когда светоизлучающие диоды были только созданы, основное их предназначение заключалось в возбуждении люминофора, который производил белый свет. На сегодняшний же день они генерируют УФ-излучение.
Ведущие производители отрасли работают над созданием и производством таких светодиодов, интенсивность которых находится в достаточно широком диапазоне, что позволяет внедрять их в самое различное оборудование разнопланового направления. Стремительное развитие технологий полупроводниковой отрасли стало толчком для увеличения мощности светового излучения данных источников, что отразилось на расширении сферы их использования.
Внедрение таких диодов — это отличная возможность создать нестандартное приложение, для функционирования которого обычный источник ультрафиолетового света не подходит. Одним из таких применений может быть установка незначительного по размерам УФС-светодиода в резервуаре кофеварки, где он будет минимизировать вероятность размножения бактерий в воде.
Более рациональным решением в данном случае будет питание светодиода напряжением малого значения, что полностью исключает возможность удара электротоком. Данная особенность очень важна, ведь источник тока будет применяться в условиях высокой влажности. Присущий таким светодиодам длительный срок эксплуатации исключает необходимость в их затратном обслуживании.
Вышеперечисленные свойства изделия будут очень кстати в конструкции очистителей воздуха незначительного размера или дезодораторов. Также их можно устанавливать в холодильники или климат-системы, где они будут выполнять функцию по устранению плохого запаха. Комплексное применение ещё и бактерицидного УФС-света обеспечивает сохранность чистоты и уничтожает патогены, что распространяются по воздуху.
Очищать или даже производить замены таких фильтров придётся намного реже. Среди широкого ассортимента продукции особое внимание непременно стоит уделить торговой марке Liteon, ведь на основе её изделий было принято решение о конструировании дезинфекционной камеры. В роли основных диодов использовали LTPL-G35UVC275GZ, которым присущи:
- max значение мощности 3Вт;
- керамический корпус;
- 120 градусов угол раскрытия луча;
- эффективное уничтожение патогенов;
- 0,35А — значение тока питания;
- 6,2В — показатель напряжения.
Выявить компромисс между углом раскрытия луча и параметрами создаваемой камеры поможет расстояние от объекта дезинфекции до УФ-светодиода. Если за пример взять современный телефон размером 160х80х12мм и который планируется помещать в камеру, то его эскиз будет иметь вид как на рисунке 1. Посредством применения графических объектов можно создать проект УФ-светодиода освещаемого объекта и корректно расположить все компоненты.
Использование масштаба 1:1 позволит создать камеру и объект приемлемого размера. Далее линейкой или при помощи специальной программы делаются соответствующие замеры. Какую именно информацию несёт в себе эскиз?
Процесс установки УФ-диодов имеет свои особенности, в первую очередь, их необходимо устанавливать как можно ближе, но при этом само расстояние должно определяться компромиссом. Ведь одной из основных характеристик диодов является их достаточно большая мощность, что обуславливает их нагревание в процессе функционирования. Учитывая это, используется четыре диода: 2 сверху и 2 снизу.
Если расстояние между диодами составляет примерно 80 мм, то минимальное расстояние между ними и объектом будет около 25 мм. При таком расположении УФ луч будет охватывать весь телефон. Конструируя эргономичную дезинфекционную камеру небольшого размера, не стоит забывать про то, что мощность диодов относительно большая, что предопределяет необходимость обеспечения подачи прохладного воздуха (например, при помощи вентилятора).
Очень важно, чтобы в процессе облучения объекта все его края попадали в зону действия обработки. Для этого необходимо создать некоторое пространство между объектом и внутренней поверхностью корпуса камеры.
Продолжая рассматривать наш пример, где параметры смартфона 160х80х12мм, расстояние между УФ-диодом и изделием 25 мм, а необходимое пространство будет составлять 4 мм, то внутренние параметры камеры будут 168х88х62мм. Особого внимания требует также определение части для установки выключателя безопасности.
Основная задача его заключается в отключении УФ-света, тогда, когда корпус открывает места для крепёжного отверстия, плат УФ-светодиодов, отверстий для кабелей и разъёмов, крепления для электронной платы в том числе кнопок, место для экрана или иного сигнализатора времени и много каких иных элементов. Именно такой вид может иметь корпус камеры, где будет происходить дезинфекция современных телефонов, изготавливаемый на 3D-принтере.
Неотъемлемой частью камеры являются кронштейны в количестве 4-х штук, устанавливаемые внизу данной камеры. Проекты могут выглядеть и иначе, спроектированы и предназначены именно для предметов, которые будут проходить через процедуру дезинфицирования значительно чаще. На рисунке 3 предлагается вариант для контроллера. Наполнение здесь — микроконтроллер AVR типа ATtiny2313.
В данном случае не нужен таймер повышенной точности, что позволяет применять генератор RC для тактирования. Для сделанного в виде выхода вывод PD4 имеется незамысловатый транзисторный ключ, подключающий УФ-диоды. Для каждого диода характерен свой размер (Р1…Р4), но это не 100% необходимость, они могут быть сделаны как точки пайки. Но на практике их применение существенно облегчит процесс установки, демонтажа, запуска камеры. Применение разъёмов не нужно.
Питание УФ-диода осуществляется посредством всем известного чипа типа LM317, работающего в конфигурации стабилизатора тока. Данный вариант по ряду причин является более рациональным, в сравнении с применением резистора.
Причиной тому является то, что он выполняет защитную функцию по отношению к диодам, которые функционируют в условиях стремительно изменяющемся температурном режиме, а также то, что гарантируется питание камеры напряжения в достаточно разнообразном диапазоне. УФ-диоды функционируют при соединении последовательно-параллельного типа, при этом показатель их номинального напряжения равен 6,2В.
На основе данных касательно значения напряжения, обеспечивающего корректное функционирование LM317 и транзисторного ключа, к G1 (разъём питания) нужно подключить 15В источник питания, характеризующийся токовой нагрузкой в 1А или более.
Подача напряжения может быть и выше, но при этом стоит быть очень осторожным, ведь его излишек будет выделяться в виде тепла, нуждающегося в отводе. Напряжения в размере 5В вполне достаточно для питания микроконтроллера, которое поступает от стабилизатора U2 типа 78L05.
Интерфейс оснащён:
- кнопками S1…S3;
- семисегментным дисплеем Seg1
- предохранительным выключателем, выводящим к гнезду Р5.
Процесс программирования микроконтроллера реализуется посредством разъёма Р6, а через порт РВ происходит управление дисплеем. К соответствующим выводам подключаются соответствующие комплектующие: к PD0…PD2 — кнопки, к PD3 — предохранительный выключатель, к PD4 — подключающий УФ-диоды транзисторный ключ.
ПО для микроконтроллера может писаться на любом языке для микроконтроллеров AVR, при этом может быть применён AVR Studio и компилятор AVR GCC.
Поэтапно процесс работы программы, начиная от её включения и до непосредственного процесса действия, может быть таким:
- даже подключая питание, УФ-светодиоды находятся в выключенном состоянии, при этом на экране высвечивается «0» или горизонтальная черточка;
- наличие кнопок «плюс» и «минус» позволяет пользователю выставить период действия излучения. Из-за того, что дисплей только в одном количестве, длительность воздействия необходимо устанавливать с некоторым интервалом (к примеру, каждые 15 минут). Поэтому «1» — может иметь значение 15 минут, «2» — 30 минут и так далее;
- для запуска процесса дезинфекции необходимо нажать кнопку «Старт». Изменение числа на экране осуществляется каждые 15 минут. Когда дезинфекция окончится, на дисплее появится «0» и питание УФ-светодиода отключится;
- ПО осуществляет проверку перед включением питания и в процессе работы, закрыта ли крышка. Питание сразу же отключается от УФ-светодиода, если это не так. Если крышку так и не закрыли при дезинфекции, процесс продолжится сразу после её закрытия.
Выводы
В данной статье была рассмотрена детальная концепция по конструированию дезинфекционной камеры для современных телефонов. Все вышеуказанные решения стоит рассматривать, как возможный план действий, а не уже готовый к реализации проект для самостоятельного изготовления.
Создавая такую камеру, в процессе её можно дополнять необходимыми комплектующими и частями, которые позволят воплотить в жизнь все индивидуальные предпочтения пользователя. Например, нет строгих требований, касательно необходимости изготавливать корпус камеры на 3D-принтере. Для этого также отлично подойдёт уже готовый корпус или изготовленный из дерева. Но при этом не стоит забывать, что применяемый материал должен быть максимально стоек к УФ-излучениям.
Тоже самое касается и базовых выключателей микроконтроллера. Кроме самостоятельного его создания на основе микроконтроллера, можно применить готовое временное реле. При этом написание программы своими силами, согласно рекомендаций, указанных в статье, может превысить все ваши ожидания.
Также вместо светодиодного дисплея отличным вариантом может стать модуль ЖК-дисплея, позволяющий разместить больший объём информации. Кнопки можно заменить энкодером с кнопкой, который содержит в себе все свойства, присущие манипуляторам интерфейса пользователя. Источник тока — основа питания УФ-светодиода.
Уровень подогрева полупроводниковой структуры непосредственно влияет на показатель порогового напряжения разъёмов диода. В результате это отражается на продуктивном сроке эксплуатации диодов, стоимость которых выше, в сравнении со стандартными светодиодами.
RF-C36D0-UTP-AR LED; УФ-В; 120°; 80мА; 800мВт; λd: 305-311нм; 3,6x3,6x1,8мм; SMD
LTPL-C034UVH385 LED; УФ; 3535; 130°; 500мА; λd: 385нм; 3,5x3,5x2,15мм; 3,7В; SMD
