En nødvendighed for at offentliggøre en fuldstændig beskrivelse af NIST -systemet er, at forskere forestiller sig at bruge denne UV -opsætning til nye eksperimenter, der går ud over undersøgelsen af drikkevand og til desinfektion af faste overflader og luft. De potentielle applikationer kan omfatte bedre UV-desinfektion af hospitalsrum og endda undersøgelser af, hvordan sollys inaktiverer coronavirus, der er ansvarlig for COVID-19.
& quot; Så vidt jeg ved, har ingen kopieret dette arbejde, i hvert fald ikke til biologisk forskning," Sagde Larason." Det er' s derfor, vi ønsker at få dette papir ud nu."
God nok at drikke
Ultraviolet lys har bølgelængder, der er for korte til, at det menneskelige øje kan se. UV varierer fra ca. 100 nanometer (nm) til 400 nm, hvorimod mennesker kan se en regnbue af farve fra violet (ca. 400 nm) til rød (ca. 750 nm).
En måde at desinficere drikkevand på er at bestråle det med UV -lys, som nedbryder skadelige mikroorganismer' DNA og beslægtede molekyler.
På tidspunktet for den oprindelige undersøgelse brugte de fleste vandbestrålingssystemer en UV -lampe, der udsendte det meste af dets UV -lys ved en enkelt bølgelængde, 254 nm. I årevis havde vandværker imidlertid vist stigende interesse for en anden type desinfektionslampe, der var" polykromatisk," hvilket betyder, at det udsendte UV -lys ved flere forskellige bølgelængder. Men effektiviteten af de nye lamper var ikke veldefineret, sagde Karl Linden, miljøingeniør fra University of Colorado Boulder (CU Boulder), der var hovedforsker i 2012 -undersøgelsen.
I 2012 var en gruppe mikrobiologer og miljøingeniører under ledelse af CU Boulder interesseret i at tilføje den vidensbase, som vandværkerne havde om UV -desinfektion. Med finansiering fra Water Research Foundation, en nonprofit -organisation, søgte forskerne metodisk at teste, hvor følsomme forskellige bakterier var for forskellige bølgelængder af UV -lys.
Normalt ville lyskilden til disse forsøg have været en lampe, der genererer en lang række UV -bølgelængder. For at indsnævre frekvensbåndet så meget som muligt, forskerne' planen var at skinne lyset gennem filtre. Men det ville stadig have frembragt relativt brede 10-nm lysbånd, og uønskede frekvenser ville have blødt gennem filteret, hvilket gjorde det svært at bestemme, hvilke bølgelængder der inaktiverede hver mikroorganisme.
Mikrobiologerne og ingeniørerne ønskede en renere, mere kontrollerbar kilde til UV -lyset. Så de opfordrede NIST til at hjælpe.
NIST udviklede, byggede og drev et system til at levere en velkontrolleret UV-stråle til hver prøve af mikroorganismer, der testes. Opsætningen involverede at lægge den pågældende prøve-en petriskål fyldt med vand med en bestemt koncentration af et af prøverne-i et lystæt kabinet.
Det, der gør dette eksperiment unikt, er, at NIST designet UV -strålen til at blive leveret af en afstembar laser." Tunable" betyder, at den kan producere en lysstråle med en ekstremt smal båndbredde - mindre end en enkelt nanometer - over en lang række bølgelængder, i dette tilfælde fra 210 nm til 300 nm. Laseren var også bærbar, så forskere kunne bringe den til laboratoriet, hvor arbejdet blev udført. Forskere brugte også en NIST-kalibreret UV-detektor til at måle lyset, der rammer petriskålen før og efter hver måling, for at sikre, at de virkelig vidste, hvor meget lys der ramte hver prøve.
Der var mange udfordringer for at få systemet til at fungere. Forskere førte UV -lyset til petriskålen med en række spejle. Imidlertid kræver forskellige UV -bølgelængder forskellige reflekterende materialer, så NIST -forskere måtte designe et system, der brugte spejle med forskellige reflekterende belægninger, som de kunne bytte ud mellem testkørsler. De var også nødt til at skaffe en lysdiffusor for at tage laserstrålen - som har en højere intensitet i midten - og sprede den ud, så den var ensartet over hele vandprøven.
Slutresultatet var en række grafer, der viste, hvordan forskellige bakterier reagerede på UV -lys af forskellige bølgelængder - de første data for nogle af mikroberne - med større præcision end nogensinde målt før. Og teamet fandt nogle uventede resultater. For eksempel udviste viraerne øget følsomhed, da bølgelængder faldt under 240 nm. Men for andre patogener som Giardia var UV -følsomheden omtrent den samme, selvom bølgelængderne blev lavere.
& quot; Resultaterne fra denne undersøgelse er blevet brugt ret ofte af vandforsyningsselskaber, tilsynsmyndigheder og andre i UV -feltet, der arbejder direkte på vand - og også luft - desinfektion," sagde CU Boulder miljøingeniør Sara Beck, første forfatter på tre papirer produceret fra dette 2012 -værk." Forståelse for hvilke bølgelængder af lys der inaktiverer forskellige patogener kan gøre desinfektionspraksis mere præcis og effektiv," hun sagde.
Jeg, UV -robot
Det samme system, som NIST designet til at levere et kontrolleret, smalt bånd af UV -lys til vandprøver, kan også bruges til fremtidige forsøg med andre potentielle applikationer.
For eksempel håber forskere at undersøge, hvor godt UV -lys dræber bakterier på faste overflader som dem, der findes i hospitalsrum, og endda bakterier, der er suspenderet i luften. I et forsøg på at reducere hospitalserhvervede infektioner har nogle medicinske centre sprængt lokaler med en steriliserende stråle af UV-stråling båret af robotter.
Men der er endnu ingen reelle standarder for brug af disse robotter, sagde forskerne, så selvom de kan være effektive, er det' svært at vide, hvor effektiv eller at sammenligne styrkerne ved forskellige modeller.
& quot; For enheder, der bestråler overflader, er der mange variabler. Hvordan ved du, at de&fungerer?" Sagde Larason. Et system som NIST' s kan være nyttigt til at udvikle en standardmetode til at teste forskellige modeller af desinfektionsbots.
Et andet potentielt projekt kunne undersøge sollysets indvirkning på det nye coronavirus, både i luften og på overflader, sagde Larason. Og de originale samarbejdspartnere sagde, at de håber at kunne bruge lasersystemet til fremtidige projekter i forbindelse med desinfektion af vand.
& quot; Mikroorganismeres og viruses følsomhed over for forskellige UV -bølgelængder er stadig meget relevant for nuværende vand- og luftdesinfektionspraksis," Beck sagde," især i betragtning af udviklingen af nye teknologier samt nye desinfektionsudfordringer, f.eks. Dem, der er forbundet med COVID-19 og hospitalserhvervede infektioner."
