COVID-19の制限によりラボへのフルアクセスを待っている間、米国国立標準技術研究所（NIST）の科学者は、このまれな機会を利用して、紫外線を使用した飲料水の消毒について行った先駆的な研究の技術的詳細を報告しました（ UV）光。
2012年に、NISTの科学者とその共同研究者は、水道事業会社に潜在的な利益をもたらすいくつかの基本的な調査結果に関するいくつかの論文を発表しました。 しかし、これらの記事は、作業を可能にした照射設定を完全には説明していませんでした。
現在、NISTの研究者は、ポータブルレーザーを使用して、さまざまな波長のUV光が水中のさまざまな微生物をどれだけうまく不活性化するかをテストする独自の実験の技術的詳細を初めて公開しています。 この作品は本日、The Review of Scientific Instruments（RSI）に掲載されました。
NISTシステムの完全な説明を公開するための1つの緊急性は、研究者が飲料水の研究を超えて固体表面と空気の消毒に至る新しい実験にこのUVセットアップを使用することを想定していることです。 潜在的なアプリケーションには、病室のより良いUV消毒、さらには日光がCOVID-19の原因となるコロナウイルスを不活化する方法の研究が含まれる可能性があります。
& quot;私が知る限り、少なくとも生物学的研究のために、この研究を複製した人は誰もいません。& quot; ララソンは言った。"その&＃39;それが私たちが今この論文を出したい理由です。"
飲むのに十分
紫外線の波長は短すぎて人間の目では見えません。 UVの範囲は約100ナノメートル（nm）から400 nmですが、人間は紫（約400 nm）から赤（約750 nm）までの色の虹を見ることができます。
飲料水を消毒する1つの方法は、有害な微生物を分解するUV光を飲料水に照射することです&＃39; DNAおよび関連分子。
最初の研究の時点では、ほとんどの水照射システムは、単一波長254nmでほとんどのUV光を放出するUVランプを使用していました。 しかし、何年もの間、水道会社は、& quot;多色、& quot;である別のタイプの消毒ランプへの関心の高まりを示してきました。 つまり、複数の異なる波長でUV光を放出しました。 しかし、新しいランプの有効性は明確に定義されていなかったと、コロラド大学ボルダー校（CUボルダー）の環境エンジニアで2012年の調査の主任研究員であるカールリンデン氏は述べています。
2012年、CU Boulderが率いる微生物学者と環境エンジニアのグループは、水道会社がUV消毒に関して持っていた知識ベースに追加することに関心を持っていました。 科学者たちは、非営利団体であるWater Research Foundationからの資金提供を受けて、さまざまな波長の紫外線に対してさまざまな細菌がどれほど敏感であるかを系統的にテストしようとしていました。
通常、これらの実験の光源は、広範囲のUV波長を生成するランプでした。 周波数帯域を可能な限り狭めるために、研究者&＃39; 計画はフィルターを通して光を照らすことでした。 しかし、それでも比較的広い10 nmの光の帯域が生成され、不要な周波数がフィルターを通過して、各微生物を不活性化している波長を正確に特定することが困難になります。
微生物学者とエンジニアは、UV光のためのよりクリーンでより制御可能な光源を望んでいました。 それで、彼らはNISTに助けを求めました。
NISTは、テスト対象の微生物の各サンプルに適切に制御されたUVビームを照射するシステムを開発、構築、運用しました。 セットアップでは、問題のサンプル（標本の1つが一定濃度の水で満たされたペトリ皿）を遮光エンクロージャーに入れました。
この実験をユニークなものにしているのは、NISTが波長可変レーザーによって供給されるUVビームを設計したことです。"調整可能& quot; つまり、この場合は210nmから300nmまでの広い波長範囲にわたって、非常に狭い帯域幅（1ナノメートル未満）の光線を生成できます。 レーザーは持ち運び可能で、科学者は作業が行われている研究室にレーザーを持ち込むことができました。 研究者はまた、NISTで校正されたUV検出器を使用して、各測定の前後にペトリ皿に当たる光を測定し、各サンプルに当たる光の量を実際に把握していることを確認しました。
システムを機能させるには多くの課題がありました。 研究者たちは、一連の鏡を使って紫外線をペトリ皿に運びました。 ただし、UV波長が異なれば、必要な反射材料も異なるため、NISTの研究者は、テスト実行間で交換できるさまざまな反射コーティングを施したミラーを使用するシステムを設計する必要がありました。 また、中央の強度が高いレーザービームを取り、水サンプル全体に均一になるように広げるために、光拡散板を調達する必要がありました。
最終結果は、さまざまな細菌がさまざまな波長の紫外線にどのように反応したかを示す一連のグラフでした。これは、一部の微生物の最初のデータであり、これまでにない精度で測定されました。 そして、チームはいくつかの予期しない結果を発見しました。 たとえば、波長が240 nm未満に減少すると、ウイルスは感度の増加を示しました。 しかし、ジアルジアなどの他の病原体の場合、波長が低くなってもUV感度はほぼ同じでした。
& quot;この研究の結果は、水（および空気）の消毒に直接取り組んでいるUV分野の水道会社、規制当局、その他によって非常に頻繁に使用されています& quot; CUボールダー環境エンジニアのサラベックは、この2012年の研究から作成された3つの論文の筆頭著者であると述べました。"どの波長の光がさまざまな病原体を不活化するかを理解することで、消毒方法をより正確かつ効率的にすることができます。& quot; 彼女は言いました。
私、UVロボット
制御された狭帯域のUV光を水サンプルに供給するためにNISTが設計したのと同じシステムを、他の潜在的なアプリケーションでの将来の実験にも使用できます。
たとえば、研究者は、紫外線が病室で見られるような固体表面の細菌、さらには空気中に浮遊している細菌さえもどれだけうまく殺すかを調査したいと考えています。 院内感染を減らすために、一部の医療センターでは、ロボットによって運ばれる紫外線の滅菌ビームで部屋を爆破しています。
しかし、これらのロボットの使用に関する実際の基準はまだないため、効果的である可能性はあるものの、&＃39;どれほど効果的かを知ることや、さまざまなモデルの長所を比較することは困難です。
& quot;表面を照射するデバイスには、多くの変数があります。 彼らが&＃39;働いていることをどうやって知っていますか？" ララソンは言った。 NIST &＃39; sのようなシステムは、消毒ボットのさまざまなモデルをテストするための標準的な方法を開発するのに役立つ可能性があります。
別の潜在的なプロジェクトは、空気中と表面の両方で、新しいコロナウイルスに対する日光の影響を調べることができるとララソン氏は述べた。 また、当初の共同研究者は、水の消毒に関連する将来のプロジェクトにレーザーシステムを使用することを望んでいると述べました。
& quot;さまざまなUV波長に対する微生物とウイルスの感受性は、現在の水と空気の消毒方法に依然として非常に関連しています。& quot; ベック氏は、& quot;特に、COVID-19や院内感染などに関連するものなど、新しい技術の開発や新しい消毒の課題を考えると、次のように述べています。"
