UV-C-LEDの深い紫外線がNCPの新型の冠状ウイルスの線量を殺す調査概要

本文の作者：陳景文^a梁仁瓅^a王昊さん^b

a湖北深紫科技有限公司、湖北省鄂州市梁子湖区東湖ハイテク創意城B 08棟

b華中科技大学武漢光電子国家研究センター、湖北省武漢市洪山区兪喩路1037号

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要約:文献によると、Betacoonavirusウイルスは、SARS、MERSなどの紫外線殺傷線量に属し、TCIDを与えた。₅₀初期濃度は約10^5.8mLの2019-nCoVの新型冠状ウイルスNCPの99.99%紫外線致死量は1445 mJ/cmです。²表面のウイルス対策と空気浄化のために参考になる深紫外線LEDの基礎モデルを提供しています。

1、背景紹介

武漢の新型の冠状ウイルスの疫病状況が暴露されてからもう二ヶ月以上が経ちました。大量の医療資源が患者の治療、治療手段の開発、薬物の有効性選別、疫病の伝播予防と治療などに投入されました。国家衛生健康委員会が発表した「新型冠状ウイルス感染の肺炎治療方案（試行第四版）」^[1]について言及した。ウイルスは紫外線や熱に敏感で、56℃30分、エーテル…生きたウイルスを効果的に殺すことができます。冠状ウイルスのこの理化特性は紫外線殺菌消毒技術を各類の物体の表面、空気、水中の冠状ウイルスの殺戮に応用して実現可能性があります。大量の紫外線設備及び病院などの高ウイルス濃度の環境で使用します。^{[2, 3]}。紫外LED業界のニュースも言及しています。中国疾病予防コントロールセンターのウイルス病予防コントロール所の専門家、董小平研究チームが発見しました。強度が90μW/cm²を超えるUVCは冠状ウイルスを照射して、30分でSARSウイルスを殺すことができます。^[4]。これまで、新型の冠状ウイルスNCP 2019-nCovに関する紫外線致死量に関するより定量的な表現や実験データは見られませんでした。実際の紫外線技術の応用には、環境や目標殺戮率、紫外線強度、線量などを考慮しなければならない技術指標があります。定量的な実験データの欠如は，紫外ランプまたは紫外LEDの応用を定性的または経験的なレベルにとどめるであろう。

もちろん、限られた実験資源に制限されており、新型の冠状ウイルスNCP 2019-nCoVに対する紫外殺傷線量と動力学研究を実際に展開することは大きな困難がある。したがって、SARSが流行している間に、マウス肝炎の冠状ウイルス（Mouse Hepatis Virus、MHV）の研究はSARSの発見、鑑定及びその理化特性の理解に非常に良い科学的基礎を提供しています。知るところによれば^[5]冠状ウイルスには4つのウイルス属が含まれており、それぞれアルフォロナウーヴィス、ベタコロンavirus、デルタナヴィル、およびガmmacionavirusです。高発病性の冠状ウイルスSARS-CooVとMERS-CooV、および冠状ウイルス分子の病毒学を研究するモードウイルスMHVは、いずれもBetacoonavirusに属しています。このウイルスのゲノムは単一の正鎖RNAで、長さは約30、0000個の核酸で、ゲノム最大のRNAウイルスの一つです。MHV、SARS-CoV、MERS-CoV、およびNCP 2019-nCoVは高い同源性と構造性を持っていますので、紫外線に対する耐性は類似性と相互参照があります。

以上の事実に基づいて、本論文はいくつかの文献資料の中で多種類の冠状ウイルス、例えばSARS-Coov、MHV-Cov、の紫外線殺戮研究データを総括し、表面、空気中のウイルスを殺戮するために必要なUVC紫外線量と影響条件を整理して述べ、UV-LED用品の開発を指導するために用います。具体的なウィルスの育成と実験の過程は本文の重点ではありませんて、参考文献を調べることができて、ここでもう詳しく述べません。また、参考文献の発表当時の深紫外UV-C-LEDは普及した技術ではないことを考慮して、使用した光源は皆紫外水銀ランプであり、これは深紫UV UV-LEDの設計に参考にならないという意味ではない。さらに、275 nmの深い紫外LEDと254 nmの紫外ランプの殺戮効率は同じで、ここでもランプの殺戮データ類比を深い紫外LEDにすることができます。

2、物体の表面が冠状ウイルスを殺すために必要な紫外線量

図1 UVCとUVA紫外線照射SARS-Coovの冠状ウイルスの生存量と照射時間の関係^[6]

米国食品薬品監督管理局生物評価・研究センターテーラーチームの2004年[6]と2006年[7]の研究によると、特徴波長254 nm、放射強度4016μW/cm²の深紫外光源を照射したところ、TCID₅₀初期濃度は約10^5.8 /mLのSARS-Covウイルスサンプルは1 min後に部分的に殺され、6 min後に生存数が10/mL、殺菌率が99.99%以上、10 min後≦1.0 TCID₅₀ (log₁₀)/ml、殺戮率は>99.999%と考えられます。殺戮率LOG値は、累積照射線量（ここでは照射時間）と正の相関関係を示し、LOGが4以下である前に線形関係を示していることも表から見られた。では10で^5.8 /mLウイルス濃度下、99.99%の殺菌率に必要な紫外線量は1445 mJ/cm²。殺戮率LOG値と線量が線形関係にある規則により、99.9%の殺戮率に必要な線量は722 mJ/cmです。²。UVAは光触媒と結合して活性酸素を発生させてウィルスのRNA鎖を破壊することができますが、UVA紫外線（365 nm、2133μW/cm²）はSARS-CoVコロナウイルスに対して殺傷作用がありません。

董小平チーム[8]は2003年に強度gt;90μW/cm²のUVCが冠状ウイルスを照射すると、60分でSARSウイルスを殺すことができます。²テーラーチームの1445 mJ/cm以下²実験条件やウイルスサンプルの出所に違いがあるためか、ドン小平チームのデータは具体的なLOG値を与えていないため、5倍の違いがある（殺戮率に反映されるLOG値は0.5のみ）。性能冗長性の観点から、アプリケーションメーカーが方案設計を行う時に99.99%の殺戮率で対応することを提案します。1445 mJ/cmが必要です。²用量

殺傷実験として以上用いられたSARS-CoVウイルスはリン酸塩溶液中に分散し，物体表面と水中の状況を類比することができる。もちろん、組織液や血液中の冠状ウイルスは、直接紫外線からの放射線では殺せないことが確認されました。^[7]。

図2線量の異なるガンマ線のSARS-CoVの殺戮能力^[6]

ちなみに、人間の正常細胞やがん細胞に対して破壊作用があるガンマ線はSARSウイルスに対してはほとんど殺傷されていません。

3、空気中の冠状ウイルスの殺戮に必要な紫外線量

図3冠状ウイルスエアロゾルの紫外線照射下の生存率と湿度の関係^[9]

50×260×455 mm（高×幅×長）で、流速は12.5 L/minの単循環ダクトにおいて、エアロゾルウイルス濃度は10⁴~10⁵ PFU/mL、湿度50%Rhの空気。36 W紫外水銀ランプ（オゾン遮断）を用いて配管455 mmから内部に照射し、窓に密着した紫外線放射強度を599に調整するμW/cm²，15 min安定運転後、単循環換気口によるMHVコロナウイルスのサンプリングは対照群と比較して87.8%であった。Table 2のデータはまた、高湿度ではウイルスエアロゾルの殺菌率が高いことを示している。

以上のデータは空気対策シーンにデータサポートを提供しており、基本的に循環風モードに換算して、2時間、30立方メートルの空間空気中のMHV冠状ウイルスの殺戮率は87.8%で、10 mW 275 nmのUVC-LEDビーズ320 pcsを使用する必要があり、これは自然菌シーンのランプビーズ数よりはるかに多いです。^[10]製品の構造に関係があります。大腸菌99.99%の表面殺傷量は約13.2 mJ/cmです。²本論文の第二節ではSARSウイルスに必要な線量はその110倍であり，空気浄化に必要な線量倍数関係と基本的に一致している。実際のシーンで応用するためには、UV-LEDの稼働時間を24 hに変更して継続的にオープンする必要があり、このように30立方メートルの空間に配置する必要があるUV-LEDの数は27 pcsであり、商用化アプリケーションのコスト需要を満たすことができる。静水量と流動水もこの線量関係を参考にできると大胆に推測した。

4、NCP 2019-nCoVの新型冠状ウイルスUVC紫外線殺傷量に対する参考意義

図4 SARS-CoVは、異なる温度で加熱処理後の生存量と加熱時間の関係を示しています。^[6]

実験データによると、SARS-CoVは56℃で加熱処理20 minで99.99%以上の殺戮率を実現でき、65℃で所要時間は10分まで短縮できる。NCP 2019-nCoVという情報がありますが、56℃で加熱処理30 minが殺傷可能です。しかし、熱耐性と紫外耐性には類比性がないので、SARSの理化特性はNCP 2019-nCoVの紫外耐性を科学的に導出することができず、参考にするしかない。米国のアイオワ大学Kurt Bedellは、BSが1.22メートルの距離で、同じくBetacoonavirusの冠状ウイルスに属する8.9×10を与えた。⁵ pfu/mL濃度のMHV-A 59とMERS-CoVの殺滅に要する時間はそれぞれ10 minと5 minであり、致死量には2倍の差があった^[11]。前に述べたように、2倍の線量の違いは殺戮率に反映されるLOG値は0.3だけで、LOG基数が高い場合、つまり99.9%と99.95%の違いで、生産においては無視できます。

5、結論

ウイルスの大流行、深紫外線LED業界企業は有効な方案の開発と核心の部品の供給の方面でもっと遠いです。レンガを投げて玉を引いて、本文の述べる1445 mJ/cmを望みます。²/cm²15 minを安定的に運転した後、単独循環送風口サンプリングMHV冠状ウイルスは対照グループに比べて殺戮率は87%である。.₅₀初期濃度は約10^5.8 /mL)及び対応する表面消毒と空気浄化モデルは各種類の深紫LED対応品を開発します。湖北深紫科技は自主的な知的財産権を持つ深紫外LEDエピタクシー、チップ、パッケージ核心技術の有限会社です。

6、参考文献

[1] 国家衛生健康委員会.新型冠状ウイルスに感染する肺炎治療法（試行第4版）[Z].2020.

[2] LEDinside.疫病の状況下で、紫外線殺菌消毒に関するこれらの知識点を知りたいです。[EB/OL]https://wwww.ledinside.cn/news/20400-4872...

[3] 湖北深紫科技有限公司は湖北新型の冠状ウイルス肺炎の発生状況を助けてくれました。深紫科技はUVC紫外線方案評価ツールを発表しました。https://www.duvtek.com/article/121/．

[4] 専門家は-Emma.人体防衛戦-UVC対戦の新型冠状ウイルス[EB/OL]と言います。http://www.hangjianet.com/v 5/topicDetail？id=159666952308..

[5] 新型の冠状ウイルスに対抗して、新型肺炎からどんな経験を吸収できますか？[EB/OL]https://news.china.com/socialgd/1000169/20221/37728369_all.菷page_.2.

[6] Darnell M E R, Subbarao K, Feinstone S M, et al. Inactivation of the coronavirus that induces severe acute respiratory syndrome, SARS-CoV[J]. Journal of Virological Methods, 2004,121:85-91.

[7] Darnell M E, Taylor D R. Evaluation of inactivation methods for severe acute respiratory syndrome coronavirus in noncellular blood products[J]. Transfusion, 2006,46(10):1770-1777.

[8] Duan S M, Zhao X S, Wen R F, et al. Stability of SARS coronavirus in human specimens and environment and its sensitivity to heating and UV irradiation[J]. Biomed Environ Sci, 2003,16(3):246-255.

[9] Walker C M, Ko G. Effect of Ultraviolet Germicidal Irradiation on Viral Aerosols[J]. Environment Science & Technology, 2007,41(15).

[10] 湖北深紫科技有限公司.深紫UV-LED空気殺菌効果評価ツール[EB/OL]https://www.duvtek.com/solution/6/．

[11] Kurt Bedell B, Buchaklian A H, Stanley Perlman M. Efficacy of an Automated Multiple Emitter Whole-Room Ultraviolet-C Disinfection System Against Coronaviruses MHV and MERS-CoV[J]. infection control & hospital epidemiology, 2016,37(5):598-599.