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Caja de esterilización UV para reutilizar máscaras desechables

Recientemente, ha habido un gran interés en el uso de la radiación ultravioleta como un método potencial para esterilizar equipos de protección para su reutilización, como, por ejemplo, las máscaras costosas "N95".

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En este artículo, me gustaría describir el ensamblaje de una caja para la desinfección de objetos con radiación ultravioleta y un pequeño análisis de los métodos de esterilización ultravioleta.

Minuto de atención ovni


La pandemia COVID-19, una infección respiratoria aguda potencialmente grave causada por el coronavirus SARS-CoV-2 (2019-nCoV), se ha anunciado oficialmente en el mundo. Hay mucha información sobre Habré sobre este tema; recuerde siempre que puede ser confiable / útil, y viceversa.

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Fuentes oficiales

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Descripción del tema del artículo.


Nuke Box es una caja diseñada para esterilizar las superficies de los objetos colocados en esta caja. En primer lugar, me refiero a las máscaras médicas, que parecen faltar en todas partes. Y aunque las máscaras restauradas no son perfectas, pero cuando tienes que elegir entre esto y la falta de protección en general, es mejor tener al menos algo que nada.

Stanford Medicine acaba de lanzar un estudio de métodos de esterilización con aire caliente seco, vapor y esterilización UV y cómo afectan el rendimiento de las máscaras N95 esterilizadas por dichos métodos.

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Teoría de la esterilización UV.


La desinfección ultravioleta es una forma de dañar los patógenos del ADN para que pierdan su capacidad de reproducción y, por lo tanto, los hagan estériles.

Los virus son especialmente sensibles a esto porque no tienen paredes celulares o una membrana celular. Usando fotones de alta energía en el corto rango UV, el ADN de los microorganismos patógenos puede dañarse.

La radiación ultravioleta generalmente se divide en tres rangos de longitud de onda.

La radiación ultravioleta de onda larga (UV-A) con una longitud de onda de 315-400 nm es familiar para muchos de las lámparas negras en las discotecas, cuya radiación produce camisetas blancas, trenzas, pulseras, ojos e incluso sonrisas de los bailarines que brillan en el crepúsculo de la pista de baile. Las mismas lámparas se pueden encontrar en los detectores de billetes.

El ultravioleta medio (UV-B con una longitud de onda de 280-315 nm) es lo que le provoca quemaduras solares y, a la larga, cáncer de piel.

Y finalmente, el ultravioleta de onda corta (UV-C con una longitud de onda de 100-280 nm) es bactericida y es completamente absorbido por la capa de ozono en nuestra atmósfera, lo que también significa que esta radiación no se encuentra en la naturaleza que nos rodea. Podemos obtener este ultravioleta artificialmente usando lámparas especiales que contienen mercurio y modernos LED UV-C.

Tenga en cuenta esta información cuando trabaje con radiación ultravioleta. Es importante usar equipo de protección y proteger su cuerpo, ojos y cualquier herida abierta de la radiación ultravioleta, ya que puede dañar el ADN en las células humanas ( es decir, causar cáncer)

La capacidad de dañar los patógenos no depende de la intensidad de la lámpara UV, sino de la dosis que reciben. Este es un efecto acumulativo, muy similar a la radiación, por lo que si irradia la superficie durante mucho tiempo, puede hacerlo estéril. También significa que puede controlar la tasa de esterilización del equipo, ya que aumentar la intensidad de la radiación aumentará la tasa de dosis recibida por los microorganismos patógenos.

La dosis se mide en μW * s / cm 2 (microwatt segundo por centímetro cuadrado) o, a veces, se usa μJ / cm 2 (microjulio por centímetro cuadrado). Aunque las unidades inusuales dan miedo, la fórmula para calcular la dosis es bastante simple:

Dosis = (Intensidad de radiación en este punto específico) x (tiempo de exposición)

Por ejemplo, en mi caso uso una lámpara bactericida de 10 W con una potencia nominal de 2.7 W en un espectro UV con una longitud de onda de 254 nm. Esta radiación en un punto a 7 cm de la lámpara teóricamente da una intensidad de 1364 μW / cm 2 . Los cálculos serán un poco más tarde. La desinfección con

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fuente

UV es bastante fácil de usar. Toma una lámpara ultravioleta de onda corta y la ilumina sobre la superficie que desea desinfectar.

En la práctica, el cálculo de la intensidad de radiación en un punto particular depende de la forma de la fuente de radiación utilizada. Si hacemos algunas suposiciones obvias, calcular la intensidad puede ser bastante simple. Asumir que:

  1. .
  2. ( r ) , , (L) ( r << L).

Usando tales suposiciones, podemos calcular la intensidad teórica distribuida en una superficie cilíndrica a una distancia r de la lámpara ultravioleta.

Intensidad = Potencia total de la fuente de radiación ultravioleta) / (Área de superficie del cilindro),

es decir
Intensidad = P / (2 * PI * r * L) , donde
P es la potencia radiada por la lámpara, L es la longitud de la lámpara, r es la distancia al punto donde queremos medir la intensidad.

Traté de hacer un hermoso dibujo de computadora para ilustrar esto, pero me decepcioné y en su lugar lo pinté manualmente de alguna manera así:

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Por lo tanto, en condiciones ideales, cuando se utiliza una lámpara con una longitud de 45 cm y que emite una potencia de 2.7 W en ultravioleta, la intensidad será de 1364 μW / cm 2 en un punto a una distancia de 7 cm de la lámpara. Estos son los valores reales para este diseño. Además, podemos usar el valor de intensidad obtenido y calcular el tiempo teóricamente necesario para esterilizar la superficie de un virus específico.

Es posible que haya notado que mencioné que aunque uso una lámpara de 10 W, su potencia en un ultravioleta corto es de solo 2.7 W. Esta es una de las características clave de las lámparas, ya que la energía restante se emite en otros rangos espectrales de radiación electromagnética: una hermosa luz azul, que podemos ver, y en forma de calor.

Por supuesto, nuestras suposiciones son muy perfectas y estamos tratando con un sistema real. En los extremos de la lámpara, se observarán efectos secundarios, la potencia de radiación se puede distribuir de manera desigual, las lámparas necesitarán tiempo para calentarse, etc. Por lo tanto, podemos tomar nuestro modelo ideal del esterilizador y diseñarlo con un margen tal que sin duda nos sentiremos seguros. Es por eso que toma 3.67 segundos teóricamente en condiciones ideales para neutralizar el SARS-CoV-2, y en la investigación médica práctica, se llaman números de 300 segundos (5 minutos) a 1800 segundos (30 minutos). Cualquier error será trágico, por lo que todos los investigadores son muy cuidadosos al evaluar el tiempo de esterilización requerido.

Antes de comenzar a construir Nuke Box, haremos dos declaraciones sobre:

  • : , , Covid-19. , Covid-19, . , , .
  • : (https://definitions.uslegal.com/g/good-samaritans/). , - . , .

Nuke Box


A continuación se describirá paso a paso cómo construiré una caja de esterilización en la que las máscaras se ubicarán a una distancia de no más de 7 cm de las fuentes superior e inferior de radiación ultravioleta.

En primer lugar, es SEGURIDAD! Cubra con ropa gruesa las áreas expuestas de la piel de su cuerpo, cualquier daño existente en su piel y use anteojos de seguridad de la radiación ultravioleta. También trate de no pasar demasiado tiempo cerca de fuentes de radiación mientras están encendidas.

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En este manual, usaré lámparas ultravioleta de fábrica ( los balastos electrónicos para encender lámparas bactericidas pueden diferir en alta corriente de las lámparas para lámparas estándar) Las luminarias se pueden comprar fácilmente y se suministran con los componentes necesarios (balasto, arrancador, tamaño de lámpara T8) y cables. También usaré lámparas bactericidas ultravioletas. En las lámparas de fabricación japonesa, esta será la serie GL (en este caso, la Toshiba GL-10), que representa una lámpara bactericida y está fabricada por Panasonic, NEC y Toshiba. Están disponibles en potencias de 10 W a 40 W y en varios tamaños. En Estados Unidos, será la serie TUV (Tubular UltraViolet) de Philips Lighting.

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Estas son lámparas fluorescentes especiales de mercurio de baja presión. Debido a la emisión de electrones termiónicos de los electrones, el cátodo calentado ioniza los átomos de mercurio, obligándolos a emitir luz con diferentes frecuencias, una de las cuales tiene una longitud de 254 nm. Esto está muy cerca del pico de absorción de ADN a una longitud de onda de 260 nm y la energía de los fotones que chocan con el ADN, dañándolo y privando a los patógenos de la capacidad de multiplicarse.

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Las lámparas también emiten algo de luz visible y calor. Eso es lo que les da un brillo genial y ciberpunk ...

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Montar una caja de esterilización en realidad será bastante simple. Tomaré dos cajones de plástico sólido y los colocaré uno encima del otro. También arreglaré el cable de alambre en el interior y usaré clips de papel de papelería de acero de resorte para fijar las máscaras al cable.

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Comienzo perforando agujeros en una de las dos cajas de plástico a intervalos que corresponden al ancho de la máscara N95, que es de unos 15 cm.

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Luego, instale luces fluorescentes dentro de cajas de plástico. Decidí perforar un agujero y cortar el cable para poder instalar las luces en el interior y dejar su interruptor en el exterior. Lo hice principalmente para mi propia conveniencia y porque puedo trabajar con electricidad y soldadura. En verdad, no necesita seguir esta parte de las instrucciones, y simplemente puede dejar los cables intactos y sacarlos a través de la unión de las cajas para que no tenga que cortar o soldar los cables.

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Taladré varios agujeros en cajas de plástico y fijé las lámparas fluorescentes en su lugar con tuercas y tornillos.

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Luego, jale el cable a través de los agujeros perforados para hacer una especie de tendedero para sujetar dentro de la caja de máscaras esterilizadas. Hice un tendedero doble, porque es importante que la máscara esté orientada para que las lámparas brillen desde arriba y desde abajo.

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Adjunté la segunda lámpara al fondo de la segunda caja de plástico. No hay necesidad de montar el cable.

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Ahora podemos conectar los dos cajones, agregar un temporizador de cocina y tenemos una Nuke Box.

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Espero que esta sea una instrucción útil. Personalmente estoy interesado en esterilizar máscaras para su reutilización. La madre y la hermana de mi esposa son enfermeras que trabajan en hospitales y clínicas en Melbourne y Londres. La clínica de mi suegra no tiene máscaras suficientes, y probablemente lo mismo sucede en el Reino Unido. Espero que si finalmente tienen que reutilizar sus máscaras, entonces hay una manera de hacerlo seguro para ellos y sus pacientes.



Mejoras


Estas son algunas de las mejoras que haría:

Más potencia de la lámpara : esto es solo un prototipo. Si quisiéramos esterilizar masivamente las máscaras, usaríamos lámparas de 40 W. El esterilizador podrá colocar máscaras y esterilizarlas más rápido.

Más potencia de radiación : también podemos colocar varias fuentes de radiación arriba y abajo. Al instalar dos fuentes de radiación y una fila de máscaras, puede duplicar la intensidad de irradiación de cada máscara. Esto reducirá a la mitad el tiempo de esterilización.

Caja grande: También trataría de colocar la mayor cantidad de máscaras posible sin oscurecernos. Aquí hay un diagrama de ejemplo con dos filas de máscaras. Si se usa algo como esto para la esterilización en masa, debe optimizar el tiempo y la cantidad de máscaras que se pueden esterilizar en cada ciclo. Aquí hay un ejemplo aproximado de cómo probé insertando dos filas de máscaras en un prototipo de Nuke Box. Puedes poner 6 máscaras en este prototipo.

Si preparó un esterilizador con una lámpara fluorescente de tamaño completo de 40 W con varias lámparas arriba y abajo, entonces podría procesar muchas más máscaras cada vez que comience el ciclo de esterilización.

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Un comentario sobre el artículo mío: hace dos años compré una lámpara UV de este tipo en Aliexpress.



Es similar a la utilizada en este diseño, pero el kit tiene un temporizador conveniente para 5.15.30, 60 minutos con un inicio retrasado. Y la lámpara tiene la capacidad de construir consistentemente una cadena de varias de estas lámparas.

También recomiendo un artículo reciente sobre Habré Coronavirus 2019-nCoV. Preguntas frecuentes sobre protección respiratoria y desinfección .

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