紫外線はパンデミック中に屋内空間をより安全にすることができる

コロラド大学ボルダー校環境工学教授および持続可能な開発のモーテンソン教授

カール リンデンは、UV 研究に対して国立科学財団から資金提供を受けています。 彼は国際 UV 協会 (IUVA) に所属しています。

コロラド大学は、The Conversation US のメンバーとして資金を提供しています。

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紫外線には消毒剤としての長い歴史があり、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の原因となる SARS-CoV-2 ウイルスは紫外線によってすぐに無害化されます。 問題は、人々が屋内で仕事、勉強、買い物をする際に、ウイルスの蔓延と闘い、人間の健康を守るために紫外線をどのように利用するのが最善かということです。

ウイルスはいくつかの方法で広がります。 主な感染経路は、感染者の呼吸、会話、歌唱、咳などの際に放出されるエアロゾルや飛沫を介した人から人への接触です。 このウイルスは、感染者によって汚染された表面に触れた直後に顔に触れた場合にも感染する可能性があります。 これは、医療現場、カウンターや商品に頻繁に触れる小売スペース、バス、電車、飛行機内などで特に懸念されます。

紫外線を研究する環境技術者として、私は紫外線を利用して両方の経路による感染リスクを軽減できることを観察してきました。 UV ライトは、ロボットであれ人間制御であれ、表面を消毒するモバイル機械のコンポーネントとして使用できます。 また、暖房、換気、空調システムに組み込んだり、室内の空気を消毒するために気流内に配置したりすることもできます。 しかし、人々が屋内空間に入るときに消毒することを目的とした UV ポータルは、おそらく効果がなく、潜在的に危険です。

電波、可視光線、X 線などの電磁放射線は、ナノメートル、つまり 100 万分の 1 ミリメートル単位で測定されます。 UV 照射は 100 ～ 400 ナノメートルの波長で構成され、これは可視光スペクトルの紫部分のすぐ上にあり、人間の目には見えません。 UV は UV-A、UV-B、UV-C 領域に分けられ、それぞれ 315 ～ 400 ナノメートル、280 ～ 315 ナノメートル、200 ～ 280 ナノメートルです。

大気中のオゾン層は 300 ナノメートル未満の UV 波長を除去し、太陽からの UV-C が地表に到達する前にブロックします。 UV-Aは日焼けする範囲、UV-Bは日焼けする範囲だと思います。 十分な量の UV-B が皮膚病変や皮膚がんを引き起こす可能性があります。

UV-C には、病原体を殺すのに最も効果的な波長が含まれています。 UV-C は目や皮膚にも有害です。 消毒用に設計された人工 UV 光源は、UV-C 範囲内の光、または UV-C を含む広いスペクトルの光を放射します。

200 ～ 300 ナノメートルの UV 光子は、DNA および RNA を構成する核酸によってかなり効率的に吸収され、240 ナノメートル未満の光子もタンパク質によってよく吸収されます。 これらの必須生体分子は吸収されたエネルギーによって損傷を受け、ウイルス粒子または微生物内の遺伝物質が複製できなくなったり、感染を引き起こしたりして病原体を不活化します。

通常、病原体を不活化するには、この殺菌範囲の非常に低線量の紫外線が必要です。 UV 線量は、光源の強度と露光時間によって決まります。 所定の必要な線量の場合、高強度の光源ではより短い露光時間が必要ですが、低強度の光源ではより長い露光時間が必要になります。

UV 消毒装置には確立された市場があります。 病院では、病室、手術室、その他細菌感染が広がる可能性のあるエリアの消毒に、UV-C 光を放射するロボットを長年使用してきました。 Tru-D や Xenex を含むこれらのロボットは、患者の間の空き部屋に入り、遠隔から高出力の UV 照射を行いながら表面を消毒します。 UV 光は、特別な UV 暴露ボックス内の医療器具の消毒にも使用されます。

UV は、バス、電車、飛行機の消毒に使用またはテストされています。 使用後は、車両や飛行機に搭載するように設計された UV ロボットまたは人間制御の機械が移動し、光が届く表面を消毒します。 企業は倉庫や小売スペースを消毒する技術も検討している。

UVを使用して空気を消毒することも可能です。 学校、レストラン、店舗などのある程度の空気の流れがある屋内スペースでは、UV-C ランプを頭上に設置し、天井に向けて空気が循環するときに殺菌することができます。 同様に、HVAC システムには、ダクト内を通過する空気を消毒するための UV 光源を含めることができます。 航空会社は、機内の空気を消毒するために UV 技術を使用したり、使用の合間にトイレで UV ライトを使用したりすることもできます。

誰もが UV-C 光に囲まれて継続的に歩き回ることができたらと想像してみてください。 周囲の紫外線ゾーンに入ったエアロゾル化ウイルスや、感染していてウイルスを排出している場合に鼻や口から出てきたエアロゾル化ウイルスを殺します。 光は、手が顔に触れる前に皮膚を消毒することもできます。 このシナリオは近いうちに技術的に可能になるかもしれないが、健康リスクが重大な懸念となっている。

UV 波長が短くなるにつれて、光子が皮膚に浸透する能力が低下します。 これらの短波長の光子は皮膚の最上層に吸収され、その下で活発に分裂している皮膚細胞への DNA 損傷を最小限に抑えます。 225 ナノメートル未満の波長 (遠 UV-C 領域) では、国際非電離放射線防護委員会によって定義された暴露レベル未満の線量であれば、UV は皮膚暴露に対して安全であると考えられます。

研究ではマウスモデルを使用してこれらの数値を確認しています。 しかし、これらの遠 UV-C 波長での目への曝露や損傷した皮膚についてはあまり知られていないため、安全限界を超える直接曝露を避ける必要があります。

Far UV-C は病原体を安全に消毒できると期待されており、UV 用途に多くの可能性をもたらします。 また、時期尚早で潜在的に危険な使用にもつながりました。

一部の企業は、人々が歩き回るときに照射する UV ポータルを設置しています。 この装置は、ポータルを通過する数秒間では大きな危害や皮膚損傷を引き起こすことはないかもしれませんが、送達される低線量と衣服を消毒する可能性があるため、ウイルス感染を阻止するのには効果的ではない可能性があります。

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最も重要なことは、目の安全性と長期曝露については十分に研究されていないため、この種の機器は公共の場で使用する前に規制され、有効性が検証される必要があるということです。 継続的な殺菌剤の照射曝露が環境全体のマイクロバイオームに及ぼす影響も理解する必要があります。

遠 UV-C に関するさらなる研究により、人間の皮膚への曝露は危険ではないことが証明されており、眼への曝露に関する研究で害が見られない場合、公共の場所に設置された検証済みの遠 UV-C ライト システムがウイルス感染を制御する試みを支援できる可能性があります。現在および将来にわたって、SARS-CoV-2 およびその他の潜在的な空気感染ウイルス病原体に対応します。