これは、あらゆる実験室環境で最も一般的に使用される溶媒であるため、その水の品質は実験やコアプロセスにとって重要です。 現在、ポイントオブユースの浄化装置は、超高純度の実験用水に関する約4億8000万ドルの世界市場の75％を占めています。 これらのシステムは、蒸留、逆浸透、限外ろ過、脱イオン、UV消毒などの技術を組み合わせて使用し、タイプ1、2、3の水を生成し、大規模な集中システムから小型のベンチトップ研磨ユニットまでさまざまです。
伝統的に、これらのシステムは、消毒のためにUVCエネルギーを供給するために水銀ランプを使用していました。 現在、深紫外線（UVC）LEDは、コンパクトでエネルギー効率の高いグリーンな代替品を提供する実行可能なテクノロジーとして登場しています。 これはランプベースのシステムの単純なプラグアンドプレイの代替品ではないため、必要な電力出力を計算する新しい方法が必要です。 LEDスペクトル発光が微生物の作用スペクトルに与える影響を理解することにより、エンジニアは、プレミアムグレードの実験用水を一貫して生産するための次世代ソリューションを開発できます。
UVCLEDは最適な殺菌波長を提供します
UV消毒では、微生物のDNAを不活性化するのに250 nm〜280nmの範囲の光が最も効果的です。 実験室の水システムの設計者は、通常、253.7nmで単一の出力を放出するこの殺菌範囲にアクセスするために低圧水銀アークランプに依存してきました。 図1は、低圧水銀ランプの輝線が、ピーク吸収の下で典型的なDNA吸収曲線と交差していることを示しています。 これは最適な殺菌波長ではありませんが、DNAを不活性化するのに十分な発光があります。
光源Comparison.png; キャプション：典型的なDNA吸収曲線に関連した低圧水銀ランプとLEDのスペクトル比較。
UVC LEDの連続スペクトル放射は、消毒に最も重要な波長の重なりをより多く提供し、これらのシステムにとってより効率的なUVCエネルギー源になります。 ただし、発光スペクトルのこれらの違いは、消毒の有効性を説明するための新しい方法論を必要とします。
UVCLEDの殺菌力の決定
R& DエンジニアおよびUVCLEDを評価する製品設計者は、有用な消毒出力を指定および比較するための体系的なアプローチを必要としています。 光源から放出される可視光の総量であるルーメンが明るさの普遍的な尺度を提供するのと同じように、消毒アプリケーションの最も有用な仕様は、病原体を不活化するのに役立つ出力を特定することに基づいています。 これは殺菌力として知られています。
殺菌力を特定するための最も正確な方法は、最初に不活化される特定の病原体を知り、次にその作用スペクトル（すなわち、波長による病原体の感度の固有のプロファイル）を決定することを必要とします。 このスペクトルと特定のUV光源の発光スペクトルとの外積により、その殺菌力が決まります。
波長感受性の違い
病原体のUVCエネルギーに対する感受性はさまざまですが、UVCエネルギー吸収のピークは、一般に265〜270nmの範囲にあると理解されています。 図2は、水消毒システムの設計に使用される3つの一般的な標的またはチャレンジ病原体の作用スペクトルを示しています。
水消毒における一般的な標的/チャレンジ微生物の作用スペクトル。 ÖNORM標準で定義されているB.Subtillisの作用スペクトル。 WEF2000のHenkFJIGillerによるUVランプのレビューで概説されている大腸菌。 およびMS2は、「この方法で前進：中圧UVリアクターにおけるアクションスペクトルバイアスの懸念に対処する」、Bryan Townsend、etal。
これらの病原体はすべて約265nmにピーク吸収を示しますが、離散波長に対する感度にはばらつきがあります。 表1は、スペクトル感度に基づく波長感受性のこの違いを示しています。 UVCダイオードの放射に重みを掛けることにより、R& Dのエンジニアは、特定の病原体の消毒に利用できる電力（つまり、光源の殺菌力）の観点から出力を決定できます。
波長 | Bの重み付け。 subtillis | Eの重み付け。 大腸菌 | MS2の重み付け |
250 nm | 0.62 | 0.80 | 0.58 |
253.7 nm | 0.82 | 0.85 | 0.77 |
260 nm | 0.98 | 0.95 | 0.98 |
265 nm | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
270 nm | 0.99 | 0.90 | 0.88 |
275 nm | 0.96 | 0.80 | 0.79 |
280 nm | 0.91 | 0.60 | 0.67 |
285 nm | 0.70 | 0.40 | 0.59 |
商業生産のための殺菌力の応用
UVC LEDの市場での採用が増えるにつれ、プロバイダーの数も増えています。 これにより、OEMにとってより多くの選択肢が提示されますが、メーカーの製品仕様のバリエーションも浮き彫りになります。 製品の開発または設計全体を通じて、最適なパフォーマンス基準をベンチマークするためにディスクリートLEDのスペクトルを観察することがエンジニアの好みかもしれません。 ただし、大量生産メーカーは、殺菌出力の仕様について、より体系的なアプローチを求めています。 この畳み込みのアプローチ（殺菌力の観点からLED出力を正規化する）には、その望ましい効果があります。 複雑な微生物学システムは、すべてのニーズに適合する単一のアプローチを提供しませんが、これは、エンジニアが製造可能性のための持続可能な設計を作成できるようにする簡素化の一歩です。
高性能UVCLEDにより、メーカーは水銀ランプからソリッドステートソリューションに移行できます。 UVC LEDベースのシステムのテストでは、99.99％以上の殺菌効果が確認されており、これらのコンパクトで耐久性のあるエネルギー源が、既存の低圧水銀ランプベースのシステムの正当な代替手段であることに疑いの余地はありません。
ラボの水システムのイノベーターは、UVC LEDを、ラボの水質を犠牲にすることなく、環境に優しく費用効果の高いシステムを開発するための実行可能なソリューションとして認識しています。
製品管理のディレクターであるMarkPizzutoによって書かれました—Disinfection、CrystalIS。
