紫外线消毒

紫外线属于电磁辐射中的一种，为一种不可见光，所以又称紫外光。根据紫外线的波长，将其分为3个波段即A波段（波长为400.0～315.0nm），B波段（315.0～280.0nm）和C波段（280.0～100.0nm）。在消毒领域内主要使用C波段200～280nm波长范围，而杀菌力较强的波段为280～250nm，紫外线杀菌灯所采用的波长为253.7nm。

早在100多年以前，人们就已发现了紫外线的杀菌作用，而直接将紫外线用于消毒亦有近百年历史。虽然在此后的岁月里发现了许多种消毒方法，但紫外线这种古老的消毒方法至今仍被广泛用于卫生防疫和医院消毒。近年来，由于科学技术的发展，紫外线消毒技术亦有新的进展。研究出了多种新的紫外线消毒器械，改进了紫外线杀菌灯具，进一步研究了紫外线消毒技术合理使用和紫外线消毒效果监测方法。

【作用特点】

1.杀菌谱广　紫外线可以杀灭各种微生物，包括细菌繁殖体、细菌芽孢、结核杆菌、真菌、病毒和立克次体等。

2.抗力差别　不同微生物对紫外线的抗力差异较大，可以相差100～200倍，抵抗力由强到弱依次为真菌孢子＞细菌芽孢＞抗酸杆菌＞病毒＞细菌繁殖体。

3.穿透力弱　因紫外线属于低能电磁辐射，穿透力比较弱，除石英玻璃可以穿透80%之外，大多数物质不能透过或只能透过少量紫外线。紫外线的这种穿透力弱的特性限制了其应用范围，所以紫外线很难用于复杂物品表面的消毒与灭菌。

4.剂量关系　杀菌效果与剂量有直接关系。紫外线的杀菌效果直接与照射剂量有关，照射剂量等于辐射强度与照射时间的积，所以紫外线灯具辐射强度必须符合国家标准。

5.影响杀菌效果的因素

（1）介质：紫外线对不同介质中的微生物杀灭效果不同，对空气中微生物杀灭效果比较好。试验室研究证明，照射剂量在30　000μW.s／cm2以上，能杀灭空气中流感病毒、麻疹病毒、金黄色葡萄球菌、结核杆菌等达99.9%以上，对真菌孢子则需要600　000μW·s／cm2（表4-1）。

表4-1　紫外线对水和表面细菌杀灭99.9%所需剂量（μW·s／cm2）

（2）物体表面因素：紫外线对物体表面消毒受很多因素的影响，首先是粗糙的表面不适宜用紫外线消毒；表面污染有血迹、痰迹、脓迹等严重污染用紫外线消毒效果亦不理想；形状复杂的表面亦不适合用紫外线消毒。

6.协同杀菌作用　采用化学协同作用可提高紫外线杀灭微生物作用，发挥紫外线独特的消毒方式。

（1）紫外线与醇类化合物协同作用：物体表面用75%乙醇湿润后再经紫外线照射，可极大提高杀菌能力。如在紫外线口镜消毒器使用过程中，将口镜用乙醇湿润后再放入消毒器内照射，可将杀灭细菌芽孢的时间由60min缩短为30min。

（2）紫外线与过氧化氢协同作用：单用紫外线或3%过氧化氢作用60min不能破坏HBsAg，但将污染有HBsAg的玻璃片经3%过氧化氢湿润后，再经紫外线照射30min即可完全灭活HBsAg。

【消毒效果】

1.对表面细菌　将不同细菌以105～106cfu／片菌数污染在玻璃片上，用辐射强度为70μW／cm2的30W紫外线灯照射3min，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌平均杀灭率达到99.9%以上；对枯草杆菌黑色变种芽孢照射15min，杀灭率亦可达到99.9%以上；对白色念珠菌杀灭99.9%则需要100μW／cm2照射3min。

2.对空气中细菌　在实验室内安装30W紫外线灯，功率不少于1.5W／m3，照射30～60min，对空气中自然菌杀灭率达到90%以上。

【消毒机制】

经过大量研究，对紫外线杀菌机制已经有比较清楚的认识。紫外线杀菌机制有以下几种观点。

1.破坏细菌核酸　细菌的核酸极容易吸收紫外线，核酸DNA、RNA受到紫外线照射主要使核酸的碱基受到破坏，如使核酸断链成嘧啶二聚体、嘧啶水化物等片段形式从而使核酸失去复制、转录等功能障碍，导致细菌死亡。

2.破坏菌体蛋白　尽管细菌蛋白对紫外线吸收量较少，但由于蛋白质吸收紫外线的主要部位是在氨基酸，使氨基酸的结构受到破坏从而蛋白质失去生物学活性导致细菌死亡。

3.破坏菌体糖　虽然糖对紫外线的吸收量比较少，但有学者发现核酸链中的核糖可以吸收紫外线而使其受到破坏，造成核酸链断裂致细菌死亡。

4.自由基作用　据研究推测，紫外线照射下的化学物质可产生具有氧化性的自由基，如“OH”“O”等，可引起氨基酸的光电离，也能致微生物死亡，但这种推测有待于进一步证实。

【原理】

紫外线发生原理是在石英灯管内注入汞蒸汽，通过在汞蒸汽中放电即可产生紫外线，透过石英玻璃辐射到空间。目前用于消毒的紫外线杀菌灯多为低压汞灯，它所产生的紫外线有95%为253.7nm波长。用于消毒的紫外线杀菌灯分为普通型紫外线灯和低臭氧紫外线灯。普通型紫外线灯除辐射大量253.7nm紫外线之外，还可辐射出部分184.9nm波长的紫外线，该波长紫外线可激发空气中氧（O2）而形成臭氧（O3），所以又称之为高臭氧紫外线灯。若只让其辐射184.9nm波长的紫外线，即可作为臭氧发生器。低臭氧紫外线灯是在石英玻璃中掺入能阻挡184.9nm波长紫外线向外辐射的物质，因而使臭氧产生很少，所以又称之为无臭氧紫外线灯。这两种类型的紫外线灯杀菌能力没有本质区别，因此目前医院多选用低臭氧紫外线灯。

【类型】

根据紫外线杀菌灯具用途分为直管形、H形和U形等，其功率有8W、10W、15W、20W、30W和40W不等。医院使用最多的是30W和40W直管式紫外线杀菌灯。利用紫外线灯用在操作箱内和其他特殊消毒器内，可组装成特殊紫外线消毒器。

1.紫外线杀菌灯

（1）普通型紫外线杀菌灯：用石英玻璃制成的直管型热阴极低压汞灯，在照射过程中可产生一定量的臭氧；在石英玻璃中掺入能阻挡184.9nm波长的紫外线辐射所生产的紫外线灯被称为低臭氧紫外线灯。本书将此两种紫外线杀菌灯均称为普通型紫外线灯，按照2005年以前的标准，出厂的新灯具在灯具下方垂直距离1m处，其辐射强度不低于90μW／cm2，使用寿命不少于1　000h。新颁布的国家标准GB19258-2003《紫外线杀菌灯》规定，新出厂的40W和30W直管式紫外线杀菌灯辐射强度为在灯具下方垂直距离1m处，辐射强度不低于110μW／cm2，使用寿命不少于5　000h。各个输出功率规格相应辐射强度见表4-2。

表4-2　新出厂紫外线灯不同功率灯管辐射强度（≥μW／cm2）

（2）高强度紫外线杀菌灯：高强度紫外线杀菌灯是专门研制的热阴极低压汞紫外线灯，要求在标准条件下辐射253.7nm紫外线强度要比普通型紫外线杀菌灯高将近1倍以上，各输出功率相应辐射强度标准见表4-2。它在距照射表面很近时，照射强度可达5　000μW／cm2以上，5s内可杀灭物体表面上污染的各种细菌繁殖体；照射5～10s，对病毒、真菌和细菌芽孢杀灭率可达99.9%以上。这种灯具适用于光滑平面物体的快速消毒，如工作台面、桌面及一些大型设备表面等。大型高强度（30W的H型）紫外线杀菌灯可用于制造一些特殊紫外线消毒设备。

2.紫外线消毒设备

（1）紫外线消毒箱：在有光滑铝合金内表面的箱体内装上合适光反射的紫外线灯具，使箱体内形成高强度紫外线辐射场，用于光滑物品的消毒。这种消毒箱可根据被消毒物品形状大小来设计，如丁兰英等报道的87型口镜消毒箱和PX-1型票据紫外线消毒器以及理发工具消毒箱等。紫外线消毒器不适合于有孔物品、管状物品、有齿或沟的器械消毒，如牙钻手机等。

（2）移动式紫外线消毒车：为使紫外线消毒器灵活机动，专门设计制造成紫外线消毒车。该车装备有长臂式紫外线灯架（可装30W或40W紫外线灯2支），控制电路，移动轮等，机动性强。适合于地面、物体表面、空气消毒。

（3）风筒式紫外线消毒器：在有光滑金属内表面的圆捅内安装高强度紫外线灯具，在圆桶一端装上风扇，进入风量25～30m3。开启紫外线灯使室内空气不断经过紫外线照射，不间断地杀灭空气中微生物，以达到净化空气，适合于有人在的条件下的消毒。

（4）紫外线循环风消毒器：将高强度紫外线灯管组装在循环风箱内，利用循环风机让室内空气不断经过紫外线照射，将经过的空气中微生物杀灭，如此往复循环达到净化空气的目的。只要紫外线辐射强度与循环风量匹配适当，并与室内空间体积匹配适当，一般启动循环作用30min以上，可使空气中微生物降低到Ⅱ类环境卫生标准。但在有人活动的情况下，很难维持在Ⅱ类环境标准。

【影响因素】

1.电源电压　电源电压可直接影响紫外线灯辐射强度，当电压由220V降到200V时，紫外线辐射强度可降低20%。所以，当电压降低时，应适当延长照射时间，以保证消毒效果。

2.照射距离　紫外线灯辐射强度随照射距离延长而降低，30W紫外线灯照射距离＞1m，对表面消毒即达不到预期效果，照射距离越近消毒效果越好。

3.空气相对湿度和洁净度　紫外线照射环境相对湿度＞60%或灰尘太多均会影响其杀菌效果。多数学者认为，空气中相对湿度＞70%，由于部分紫外线辐射被水雾颗粒吸收，从而使其杀菌效果下降。一般说来，空气中颗粒越少越有利于紫外线消毒。这是因为空气中粒子特别是灰尘颗粒会吸收反射紫外线，降低紫外线能量密度。

4.温度　紫外线对温度的适应范围比较大，在5～37℃范围无明显影响；常温下紫外线辐射强度比较稳定，温度升高紫外线辐射强会稍有升高，但对杀菌能力影响不大。

5.有机物　蛋白胨性有机物如血液污染、分泌物、排泄物污染都可以影响紫外线杀菌效果。这些有机物既可保护微生物免受照射、亦可吸收大量紫外线，所以用紫外线照射有明显污垢的物品将达不到理想的消毒效果。

6.物品材料的性质　紫外线是一种低能量电磁辐射，其穿透力较差；同时紫外线是光，因此对不同材料具有穿透、吸收、反射等不同反应。紫外线除对石英玻璃具有良好的穿透性之外，对其他物质包括普通玻璃都不能或穿透很少。但由于紫外线对金属的良好反射性，可以用金属光滑面如高反射系数的抛光铝制作紫外线灯反光罩，用以加强紫外线照射强度。

【消毒应用】

紫外线消毒是一种有效、经济实用、使用方便、安全的方法，因此在各行各业得到广泛应用。通过近年来研究改进，使得紫外线消毒更加科学合理，使用更加方便，效果更加可靠。

1.室内空气消毒　紫外线消毒是空气消毒最方便的方法。其消毒方式主要三种。

（1）固定式照射法：最常用的方法是将紫外线杀菌灯悬挂在室内天花板上，以垂直向下照射或反向照射方式进行照射消毒。亦可将紫外线灯固定在室内墙壁进行横向照射或安装在过道墙壁形成屏幕式照射。室内安装紫外线灯，按国家卫生部颁布的《消毒技术规范》第3版第2分册〈医院消毒规范〉规定，室内悬吊式紫外线消毒灯安装数量（30W紫外线灯，在垂直1m处辐射强度高于70μW／cm2）为平均每立方米不少于1.5W，如60m3房间需要安装30W紫外线灯3支，并且要求分布均匀、吊装高度距离地面1.8～2.2m，使得人的呼吸带处于有效照射范围。悬吊紫外线灯对室内空气消毒可［直接照射法］，适合于无人条件下，一般从开灯计算，连续照射不少于30min，可使静态空气达到消毒要求。

（2）移动式照射法：紫外线消毒车可对室内某一区域空气进行集中照射，也可用于均匀相对固定照射消毒室内空气。主要是利用其机动性，不受固定位置限制。

（3）间接照射法：采用封闭式紫外线消毒器，如紫外线循环风消毒器，有壁挂式和柜式，对人在条件下室内空气消毒。利用室内空气不断经过消毒器循环照射，达到净化空气的目的。依照相关规范规定，紫外线循环风消毒装置安装在室内，应能使该室内空气循环风量每小时达到室内容积的8倍，即8次／h；装置内必须用高强度紫外线杀菌灯，对照射面上辐射强度应＞5　000μW／cm2。满足上述条件，在额定室内空间内，启动循环风消毒器，在无人条件下循环作用1h，可以使室内空气中细菌总数保持在500cfu／m3以下，达到Ⅲ类环境要求；但对室内空气中尘埃颗粒没有净化作用。

2.污染物体表面消毒　紫外线对表面消毒具有一定效果，特别是对光滑表面消毒效果更好。

（1）室内表面消毒：在医院烧伤病房、产房、婴儿室、ICU、CCU、供应室、手术室、换药室等场所吊装的紫外线灯或移动式紫外线消毒车在使用强度下对室内光滑的墙壁和地面都有一定的消毒效果，但一般达不到卫生学要求。可以在紫外线灯上加合格的反光罩或采用高强度紫外线灯，才能对在距离紫外线灯下1m左右处的工作台面提高消毒效果。

（2）设备表面消毒：用高强度紫外线消毒器进行近距离照射可以对平坦光滑表面进行消毒。如便携式紫外线消毒器可以在距离表面3cm以内进行移动照射，在每处停留照射5s对表面细菌杀灭率可达到99.99%。

（3）特殊器械消毒：针对某些特殊器械消毒需要专门设计制造的紫外线消毒器在医院亦有实际应用，如紫外线口镜消毒器内装3支高强度H形紫外线灯，采用高反射率的内壁和转盘式载物台，一次可插入30余支口镜，照射30min，可有效灭活HBsAg。紫外线票据消毒器不仅可以消毒各种纸币，同时从设计上也考虑了医院化验单等医疗文件的消毒应用。该消毒器采用传送式照射消毒，化验单、病历纸等在传送过程中经紫外线照射8s，可杀灭自然菌99.9%。

【效果监测】

紫外线灯具随使用时间延长辐射强度不断衰减并且其杀菌效果亦会受到诸多因素的影响，因此对紫外线灯做经常性监测是确保其有效使用的重要措施。紫外线消毒效果监测通常采用生物学方法、物理学方法和化学方法，这三种方法均已写入国家消毒技术规范。

1.生物学方法　是用活的微生物作指标来观察紫外线杀灭能力，因而比较直观，在紫外线消毒的研究和应用中都具有实用价值。由于生物学方法技术条件要求严格、技术操作比较复杂并且出结果慢，因此医院执行具有一定的难度。主要有以下几个技术环节。

（1）选定指标微生物：按照国家标准（GB15981－1995）规定指标菌即金黄色葡萄球菌（ATCC　6538）、枯草杆菌黑色变种芽孢（ATCC　9372）等菌株或自然菌。

（2）染菌载体的选择：空气消毒效果监测应直接将细菌喷染在空气中或直接采集空气中自然菌，可参考有关空气消毒效果监测方法。表面消毒效果监测采用玻璃片或光滑金属片在单面染菌，不可采用纸片或布片等多孔表面做染菌载体。

（3）采样或检验方法的选择：按现标准规定可以用平板沉降法做空气样本采样，但使用新型空气采样器采样更准确更科学。紫外线消毒效果监测多用定量方法检验，因为紫外线达不到消毒效果，不必用定性方法。

2.物理学方法　利用某些对紫外线特异敏感元件制作的“紫外线辐射照度计”可直接测定紫外线杀菌灯具的紫外线辐射强度，间接判定紫外线杀菌能力。紫外线辐射照度计在国外从20世纪60年代就已投入使用，我国于80年代亦研制成功并投入使用。国家消毒技术规范将其列入测试仪器序列。下面即介绍紫外线辐射照度计使用的有关情况。

（1）组成：紫外线辐射照度计主要由受光器、信号传输系统、信号放大电路和指示仪等组成。

（2）测试原理：当装有光敏元件的受光器接受紫外线照射时，光信号即被转变成电信号，通过信号传输放大由仪表指示出读值或转变成数字信号直接由仪表窗显示出数字。

（3）分类：按光敏元件的不同目前有两种类型，一类是由日盲型紫外光电管作为光敏元件组成的仪器，代表品种有ZY07-10型紫外线辐射照度计.这类仪器的特点是性能稳定、准确、造价低，但用途单一、量程只适合紫外线杀菌灯的测定。另一类是由硅光二极管作为光敏元件组成的仪器，代表品种有SUV-5型和ZY-09型紫外线辐射照度计，其特点是性能稳定、线性好、灵敏度高、量程宽且可测定多波段紫外线，但受环境影响，造价高。目前紫外线辐射照度计多以数字显示读值，但亦有以表头指针指示读值的仪器存在。

（4）使用方法：开启紫外线灯，调试好紫外线辐射照度计的电压和零点；打开受光器盖，将其置于紫外线灯下垂直1m处接受照射；待照度计数字窗的数字停止变化即可读值；记录当时的读数，结束测试，将照度计各开关回位，盖上受光器盖。

（5）注意事项：①专人保管，专人使用。紫外线强度计需要专人使用保养，定期送指定部门标测校对（国内仪器要求每年标测一次）并制定出使用规程。仪器使用后应存放在干燥的柜内，特别是测定探头要防潮、防震、防霉变。②规范使用。使用前应首先仔细阅读使用说明书，按规定的测定数据使用，如在电源电压合格、于紫外线灯垂直下方1m处、开启紫外线灯5min后进行测定等。③维修保养。若怀疑仪器有故障或失准时，不可自行拆卸、不得随意调整，需要请专业人员或直接与生产厂家联系维修标定。④注意防护。执行测试的人员需要采取一定防护措施，如穿着工作服、戴白纱手套，戴防护眼镜，不将人眼睛、皮肤直接暴露给紫外线即可。

3.化学方法　由于物理监测法需要仪器，一次性投资比较大，因此我国结合国情首创紫外线辐射强度化学测定法。下面即介绍紫外线辐射强度化学指示卡使用有关情况。

（1）监测色块：将某些对紫外线具有特异敏感的化学物质（如含氯高分子化合物）与某些辅料制成印墨，选择特殊纸将印墨均匀涂布在纸上制作成光敏纸，在卡片纸的两端印上标准色块即一端为新出厂灯管最低标准辐射强度和使用中灯管最低允许辐射强度两个标准色块，在卡片中央贴上光敏纸即制成指示卡。

（2）测试原理：当指示卡中的光敏纸块受到紫外线照射时其颜色发生变化，然后与标准色块进行比较即可测知该紫外线灯是否符合要求。

（3）监测标准：根据国家消毒技术规范和相关国家标准规定，医院常用30W紫外线杀菌灯出厂强度应≥110μW／cm2，而使用中的紫外线灯辐射强度应≥70μW／cm2。该指示卡以110μW／cm2和70μW／cm2为依据制定的标准色块，作为测定紫外线灯辐射强度标准。

（4）测定方法：将被测紫外线灯打开5min后，把指示卡的正面朝向紫外线灯，于光源中心点距离1m，照射1min，立即读数。涂料块由淡黄色变成暗紫色，与标准色块比较，记录下紫外线灯辐射强度≥或≤70μW／cm2或≥110μW／cm2。

（5）指示卡特点：特异性强，该指示卡只对紫外线敏感；定标合理，严格按国家有关紫外线杀菌灯的标准和消毒技术规范的规定制定的标准；使用简单，性能稳定，适宜医院紫外线杀菌灯做自我监测。

（6）注意事项：①紫外线辐射强度化学指示卡只适合于常规监测，监测结果只可结论出厂是否合格，使用中的灯管能否继续使用；②指示卡只能在监测当时读值及时记录，随后色块将会褪色并且褪色后不可重复使用；③未用完的指示卡要用黑相纸包好，要避光防潮，最好放入4℃冰箱保存。

（丁兰英　杨华明编　邓小虹审）

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