NIST sisteminin tam bir tanımını yayınlamanın aciliyetlerinden biri, araştırmacıların bu UV kurulumunu içme suyu çalışmasının ötesine geçen ve katı yüzeylerin ve havanın dezenfeksiyonuna giden yeni deneyler için kullanmayı öngörmeleridir. Potansiyel uygulamalar, hastane odalarının daha iyi UV dezenfeksiyonlarını ve hatta güneş ışığının COVID-19'dan sorumlu koronavirüsü nasıl devre dışı bıraktıklarına dair çalışmaları içerebilir.
Larason, "Bildiğim kadarıyla, hiç kimse bu çalışmayı çoğaltmadı, en azından biyolojik araştırmalar için" dedi. "Bu yüzden bu gazeteyi hemen çıkarmak istiyoruz."
İçecek kadar iyi.
Ultraviyole ışığın dalga boyları insan gözünün görebileceği kadar kısadır. UV yaklaşık 100 nanometre (nm) ila 400 nm arasında değişirken, insanlar menekşeden (yaklaşık 400 nm) kırmızıya (yaklaşık 750 nm) kadar bir renk gökkuşağı görebilirler.
İçme suyunu dezenfekte etmenin bir yolu, zararlı mikroorganizmaların DNA'sını ve ilgili molekülleri parçalayan UV ışığı ile ışınlamaktır.
Orijinal çalışma sırasında, çoğu su ışınlama sistemi, UV ışığının çoğunu tek bir dalga boyunda, 254 nm'de yayan bir UV lambası kullandı. Bununla birlikte, su hizmetleri şirketleri yıllarca "polikromatik" olan farklı bir dezenfeksiyon lambası türüne artan ilgi göstermişti, yani birden fazla farklı dalga boyunda UV ışığı yayıyordu. Ancak 2012 çalışmasında baş araştırmacı olan Colorado Boulder Üniversitesi (CU Boulder) çevre mühendisi Karl Linden, yeni lambaların etkinliğinin iyi tanımlanmadığını söyledi.
2012 yılında, CU Boulder liderliğindeki bir grup mikrobiyolog ve çevre mühendisi, su hizmetleri şirketlerinin UV dezenfeksiyonu ile ilgili bilgi tabanına eklemekle ilgilendi. Kar amacı gütmeyen bir kuruluş olan Su Araştırma Vakfı'nın finansmanıyla, bilim adamları çeşitli mikropların farklı UV ışık dalga boylarına karşı ne kadar hassas olduğunu metodik olarak test etmeye çalışıyorlardı.
Normalde, bu deneylerin ışık kaynağı çok çeşitli UV dalga boyları üreten bir lamba olurdu. Frekans bandını mümkün olduğunca daraltmak için araştırmacıların planı ışığı filtrelerden parlatmaktı. Ama yine de bu nispeten geniş, 10-nm ışık bantları üretirdi ve istenmeyen frekanslar filtreden kanayarak her mikroorganizmaları tam olarak hangi dalga boylarının etkisiz hale getirdiğini belirlemeyi zorlaştırırdı.
Mikrobiyologlar ve mühendisler UV ışığı için daha temiz ve kontrol edilebilir bir kaynak istediler. Nist'i yardıma çağırdılar.
NIST, test edilen her mikroorganizma örneğine iyi kontrol edilmiş bir UV ışını sunmak için bir sistem geliştirdi, inşa etti ve çalıştırdı. Kurulum, söz konusu numuneyi - örneklerden birinin belirli bir konsantrasyonuna sahip suyla dolu bir petri kabını - hafif sıkı bir muhafazaya koymayı içeriyordu.
Bu deneyi benzersiz kılan şey, NIST'in UV ışınını ayarlanabilir bir lazerle teslim edilecek şekilde tasarlamasıdır. "Ayarlanabilir", çok çeşitli dalga boylarında, bu durumda 210 nm'den 300 nm'ye kadar son derece dar bir bant genişliğine sahip bir ışık demeti üretebileceği anlamına gelir . Lazer aynı zamanda taşınabilirdi ve bilim adamlarının çalışmanın yürütüldüğü laboratuvara getirmelerini sağladı. Araştırmacılar ayrıca, her ölçümden önce ve sonra petri kabına çarpan ışığı ölçmek için NIST kalibreli bir UV dedektörü kullandılar, her numuneye ne kadar ışık çarptığını gerçekten bildiklerinden emin olmak için.
Sistemin çalışması için birçok zorluk vardı. Araştırmacılar UV ışığını bir dizi ayna ile petri kabına götürdüler. Bununla birlikte, farklı UV dalga boyları farklı yansıtıcı malzemeler gerektirir, bu nedenle NIST araştırmacıları test çalışmaları arasında değiştirebilecekleri çeşitli yansıtıcı kaplamalara sahip aynalar kullanan bir sistem tasarlamak zorunda kaldılar. Ayrıca lazer ışınını almak için hafif bir difüzör temin etmek zorunda kaldılar - ki bu merkezde daha yüksek bir yoğunluğa sahip - ve tüm su örneğinde düzgün olacak şekilde yaymak zorunda kaldılar.
Sonuç, farklı mikropların farklı dalga boylarındaki UV ışığına nasıl tepki verdiğini gösteren bir dizi grafikti - bazı mikropların ilk verileri - daha önce hiç ölçülenden daha fazla hassasiyetle. Ve takım beklenmedik sonuçlar buldu. Örneğin, dalga boyları 240 nm'nin altına indikçe virüsler artan hassasiyet gösterdi. Ancak Giardia gibi diğer patojenler için UV duyarlılığı dalga boyları alçaldıkça bile yaklaşık aynıydı.
Bu 2012 yılındaki çalışmadan elde edilen üç makalenin ilk yazarı cu Boulder çevre mühendisi Sara Beck, "Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, doğrudan su ve hava dezenfeksiyonu üzerinde çalışan su hizmetleri şirketleri, düzenleyici kurumlar ve UV alanındaki diğerleri tarafından oldukça sık kullanılmıştır." dedi. "Işığın hangi dalga boylarının farklı patojenleri etkisiz hale getirebileceğini anlamak, dezenfeksiyon uygulamalarını daha hassas ve verimli hale getirebilir." dedi.
I, UV Robot
NIST'nin su numunelerine kontrollü, dar bir UV ışığı bandı sunmak için tasarladığı sistemin aynısı, diğer potansiyel uygulamalarla gelecekteki deneyler için de kullanılabilir.
Örneğin, araştırmacılar UV ışığının hastane odalarında bulunanlar gibi katı yüzeylerdeki mikropları ve hatta havada asılı kalan mikropları ne kadar iyi öldürdüğünü araştırmayı umuyorlar. Hastane kaynaklı enfeksiyonları azaltmak amacıyla, bazı tıp merkezleri odaları robotlar tarafından taşınan sterilize edici bir UV radyasyonu demeti ile patlatıyor.
Ancak araştırmacılar, bu robotların kullanımı için henüz gerçek standartlar olmadığını, bu nedenle etkili olmalarına rağmen, ne kadar etkili olduklarını bilmenin veya farklı modellerin güçlü yönlerini karşılaştırmanın zor olduğunu söyledi.
"Yüzeyleri ışınlayan cihazlar için birçok değişken vardır. Çalıştıklarını nereden biliyorsun?" Larason dedi ki. NIST'ler gibi bir sistem, farklı dezenfeksiyon bot modellerini test etmek için standart bir yol geliştirmek için yararlı olabilir.
Larason, başka bir potansiyel projenin güneş ışığının hem havada hem de yüzeylerde yeni koronavirüs üzerindeki etkisini inceleyebileceğini söyledi. Ve orijinal işbirlikçileri, lazer sistemini su dezenfeksiyonı ile ilgili gelecekteki projeler için kullanmayı umduklarını söylediler.
"Mikroorganizmaların ve virüslerin farklı UV dalga boylarına duyarlılığı, mevcut su ve hava dezenfeksiyon uygulamaları için hala çok önemlidir," diyen Beck, "özellikle yeni teknolojilerin geliştirilmesinin yanı sıra, örneğin COVID-19 ve hastane kaynaklı enfeksiyonlarla ilişkili olanlar gibi yeni dezenfeksiyon zorlukları göz önüne alındığında" dedi.
