การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวี (UV)

• 

จากการระบาดของโรคโคโรนาไวรัส 2019 (COVID-19) ที่เกิดจากเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ SARS-CoV-2 ในปัจจุบัน ทำให้คนส่วนใหญ่สนใจซื้อหลอดไฟอัลตราไวโอเลต (UVC) เพื่อฆ่าเชื้อในอากาศและบนพื้นผิวมากขึ้น โดย FDA ได้มีการให้ข้อมูลเกี่ยวกับการใช้หลอดไฟเหล่านี้ในการฆ่าเชื้อในช่วงการระบาดของ COVID-19

https://www.iuva.org/IUVA-Fact-Sheet-on-UV-Disinfection-for-COVID-19

เลือกอ่านเฉพาะหัวข้อ..คลิ๊ก!

1. รังสีอัลตราไวโอเลต และเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ SARS-CoV-2 สาเหตุของ COVID-19
2. UVC สามารถยับยั้งเชื้อไวรัสได้อย่างไร?
3. รังสี UVB หรือ UVA สามารถยับยั้ง COVID-19 ได้หรือไม่?
4. ชนิดและความแตกต่างของหลอดไฟที่สามารถปล่อยรังสี UVC มีแบบไหนบ้าง?
5. ปริมาณของรังสี UVC (He,uvc) ที่เหมาะสมสำหรับการทำลายเชื้อ COVID-19 คือ?
6. วิธีการหาการรับรังสียูวีซี (Irradiance, Ee,uvc) ที่ระยะใช้งานสามารถทำได้อย่างไร?
7. ประสิทธิภาพการทำลายเชื้อโรคของรังสี UVC สามารถดูได้จากอะไร?
8. การวัดรังสีด้วยเครื่องวัดยูวีซี (UVC)
9. สรุป

รังสีอัลตราไวโอเลต และเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ SARS-CoV-2 สาเหตุของ COVID-19

รังสี UVC เป็นที่รู้จักกันดีในแง่ของการเป็นสารฆ่าเชื้อในอากาศ น้ำ และพื้นผิวต่างๆ มีการใช้รังสี UVC ในลดการแพร่กระจายของแบคทีเรีย เช่น วัณโรค ได้อย่างมีประสิทธิภาพมานานหลายทศวรรษ ด้วยเหตุนี้หลอด UVC จึงมักถูกเรียกว่า “หลอดฆ่าเชื้อโรค” (germicidal lamps) การใช้รังสี UVC ในการฆ่าเชื้อโรคเป็นวิธีการที่มีความสำคัญทางด้านสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก โดยสามารถลดทั้งการแพร่กระจายของการสัมผัส และการแพร่กระจายของเชื้อโรค (เช่นแบคทีเรีย และไวรัส) โดยช่วงรังสี UVC ที่สามารถนำมาใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัยคือ 200–280 nm โดยจะใช้ที่ความยาวคลื่น 254 nm เป็นหลักมามากกว่า 70 ปี

การใช้รังสี UVC ในการฆ่าเชื้อต้องคำนึงถึงความความปลอดภัยและความเหมาะสมของปริมาณรังสีที่ใช้ เนื่องจากหากปริมาณรังสีที่ปล่อยออกมาหากมีปริมาณไม่เพียงพอจะไม่สามารถฆ่าเชื้อโรคได้ แต่หากมีปริมาณของรังสีมากเกินไป หรือมีการสัมผัสรังสี UVC โดยตรงอาจทำให้เกิดอันตรายกับผิวหนังหรือดวงตาของมนุษย์ได้ มีรายงานเกี่ยวกับอันตรายบริเวณผิวหนังและดวงตาของมนุษย์เกิดการไหม้อันเนื่องจากการติดตั้งหลอด UVC ที่ไม่เหมาะสมในห้อง ดังนั้น วิธีที่ปลอดภัยที่สุดในการใช้รังสี UVC ในการฆ่าเชื้อในอากาศ คือการติดตั้งภายในท่ออากาศ ซึ่งเป็นการลดอันตรายที่จะเกิดจากการสัมผัสกับผิวหนังและดวงตากับรังสี UVC ได้ ในปัจจุบันข้อมูลที่เผยแพร่เกี่ยวกับความยาวคลื่น ปริมาณรังสี และระยะเวลาของรังสี UVC ที่จำเป็นในการยับยั้งไวรัส SARS-CoV-2 ยังมีไม่มากและยังอยู่ในขั้นตอนของการศึกษาวิจัยต่อไป

 

 

รังสี UVB หรือ UVA สามารถยับยั้ง COVID-19 ได้หรือไม่?

รังสี UVB และ UVA จะมีประสิทธิภาพในการยับยั้งเชื้อ COVID-19 น้อยกว่ารังสี UVC

• • UVB: ตามคำนิยามของ CIE รังสี UVB คือรังสีที่มีความยาวคลื่นใสช่วง 280-315 nm ซึ่งมีประสิทธิภาพในการยับยั้งไวรัสซาร์สอื่น ๆ (ไม่ใช่ SARS-CoV-2) น้อยกว่า UVC และเป็นอันตรายต่อมนุษย์มากกว่ารังสี UVC เนื่องจากรังสี UVB สามารถทะลุเข้าถึงชั้นผิวหนังและดวงตาลึกกว่า และเป็นที่ทราบกันดีว่า UVB ก่อให้เกิดความเสียหายต่อ DNA และเป็นปัจจัยเสี่ยงในการเป็นมะเร็งผิวหนังและต้อกระจก
  • UVA: ตามคำนิยามของ CIE รังสี UVA คือรังสีที่มีความยาวคลื่นใสช่วง 315-400 nm อันตรายน้อยกว่ารังสี UVB แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่ารังสี UVB หรือ UVC อย่างมีนัยสำคัญ (ประมาณ 1,000 เท่า) ในการยับยั้งไวรัสซาร์สอื่น ๆ ทั้งนี้ UVA ยังมีผลทำให้อายุของผิวหนังเสื่อมและเกิดเสี่ยงของมะเร็งผิวหนังอีกด้วย

 

 

---

 

ชนิดและความแตกต่างของหลอดไฟที่สามารถปล่อยรังสี UVC มีแบบไหนบ้าง?

หลอดไฟ UVC แต่ละชนิดจะปล่อยความยาวคลื่น UVC ที่เฉพาะเจาะแตกต่างกันออกไป เช่น 254 nm หรือ 222 nm เป็นต้น หรืออาจปล่อยความยาวคลื่นได้เป็นช่วงกว้าง หลอดไฟบางอย่างบางชนิดสามารถปล่อยทั้งรังสีที่มองเห็นได้และรังสีอินฟราเรด ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาจากหลอดไฟอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของหลอดไฟในการยับยั้งไวรัส และอาจส่งผลต่อความเสี่ยงด้านสุขภาพและความปลอดภัย หลอดไฟบางชนิดสามรถปล่อยไอความยาวคลื่นได้หลายช่วง โดยชนิดของหลอดไฟมีดังนี้

• • หลอดไอปรอทแรงดันต่ำ (Low-pressure mercury lamp): ): เป็นหลอดรังสี UVC ที่นิยมใช้มากที่สุด มีการปล่อยรังสี (>90%) ที่ 254 nm ซึ่งเป็นช่วงที่ให้ประสิทธิภาพการกําจัดเชื้อโรคสูงสุด
  • Excimer lamp หรือ Far-UVC lamp: เป็นหลอดรังสี UVC ที่มีปริมาณและความยาวคลื่นต่ำลง (222 nm) แต่ยังคงประสิทธิภาพการทําลายเชื้อได้ โดยไม่เป็นอันตรายต่อเซลล์ผิวหนังและกระจกตาของมนุษย์ ทําให้สามารถใช้ได้อย่างต่อเนื่อง และปลอดภัย
  • แบบเพาส์ซีนอนแลมป์ (Pulsed xenon lamps): หลอดไฟชนิดนี้จะปล่อยคลื่นความถี่กว้างๆ (รวมถึงแสงยูวี แสงที่มองเห็นได้ และอินฟราเรด) โดยจะกรองเพื่อเอาเฉพาะรังสี UVC เป็นหลัก นิยมนำไปใช้ในโรงพยาบาลเพื่อรักษาพื้นผิวสิ่งแวดล้อมในห้องผ่าตัดหรือพื้นที่อื่นๆ
  • ไดโอดเปล่งแสง (light-emitting diodes หรือย่อว่า LEDs): เป็นหลอดผลิตรังสี UV ที่มีจำหน่ายทั่วไป โดยทั่วไปแล้ว ไฟ LED จะปล่อยรังสีแถบความยาวคลื่นที่แคบมาก UV LED ที่มีอยู่ในปัจจุบันมีความยาวคลื่นสูงสุดที่ 265 nm, 273 nm และ 280 nm เป็นต้น ข้อดีอย่างหนึ่งของ LED ที่ดีมากกว่าหลอดปรอทแรงดันต่ำคือไม่มีสารปรอท อย่างไรก็ตาม พื้นที่ผิวขนาดเล็กและทิศทางที่สูงขึ้นของ LED อาจทำให้ประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อน้อยลง

---

ปริมาณของรังสี UVC (H_e,uvc) ที่เหมาะสมสำหรับการทำลายเชื้อ COVID-19 คือ?

เนื่องจากไวรัส COVID-19 (SARS-CoV-2) เป็นไวรัสชนิดใหม่ จึงยังไม่มีงานวิจัยที่เฉพาะเจาะจงต่อปริมาณการของรังสี UVC ที่ใช้ได้ที่แน่นอน แต่จากข้อมูลเบื้องต้นจาก IUVA และ CDC (USA) ได้รวบรวมงานวิจัยเกี่ยวกับการทำลายไวรัสโคโรนา ด้วยรังสียูวีซี และมีข้อสรุปเบื้องต้นว่า ปริมาณรังสียูวีซี (Target UVC Dose/Fluence, He,uvc) ที่แนะนำสำหรับการฆ่าเชื้อไวรัสโคโรนาบนวัสดุหรือในอากาศเป็นดังนี้

• • บนพื้นผิวทั่วไปที่ผิวเรียบ เช่น โลหะผิวเรียบ พลาสติก กระจก แก้ว He,uvc ≥ 400 J/m2 (99.9%)
  • บนผิวของวัสดุที่เป็นพวกสิ่งทอ เช่น หน้ากากทางการแพทย์ He,uvc ≥ 10,000 J/m2 (99.99%), หน้ากากอนามัย He,uvc ≥ 5,000 J/m2 (99.9%)
  • ในอากาศ He,uvc ≥ 90 J/m2 (99.9999%) แนะนำโดย NIMT

---

วิธีการหาการรับรังสียูวีซี (Irradiance, E_e,uvc) ที่ระยะใช้งานสามารถทำได้อย่างไร?

1. หาจาก Specification ของเครื่อง: โดยการคํานวณเบื้องต้นจากสมการของ Keitz (1971) ซึ่งเป็นสมการที่ใช้คํานวณหา UVC Irradiance เบื้องต้นสําหรับหลอดยูวีซี 1 หลอดที่เป็น Linear-shape tube

ตัวอย่างเช่น ถ้า P_uvc= 1.7 W, L = 212.1 mm, D = 15 cm สามารถหา E_e,uvc ได้จาก

2. การตรวจวัดด้วยเครื่องมือที่มีความถูกต้องแม่นยํา: เช่น Spectroradiometer หรือ UVC meter หากใช้วิธีตรวจวัดด้วยเครืองมือที่เหมาะสม ผ่านการสอบเทียบที่ถูกต้องแม่นยํา จะสะดวกกว่าวิธีการคํานวณมาก

ประสิทธิภาพการทำลายเชื้อโรคของรังสี UVC  สามารถดูได้จากอะไร?

เราสามารถประเมินประสิทธิภาพของการทำลายเชื้อโรคของรังสี UVC จากปริมาณรังสี UVC ที่เชื้อโรคสัมผัสหรือที่เรียกว่า “UV dose” ได้ แต่เนื่องจากในปัจจุบันยังไม่มีข้อมูลที่แน่ชัดเกี่ยวกับ UV dose ของหลอดรังสี UVC ในการยับยั้งไวรัส SARS-CoV-2 แต่สามารถประเมินค่าเบื้องต้นได้จาก ความสัมพันธ์

UV dose (J/m2) = UV irradiance (W/m2) x exposure time (seconds)

---

คำนิยามพื้นฐานเกี่ยวกับ UVC

https://blog.xtralight.com/uv-dosage-for-disinfection

• • D90 UV dose: D90 คือ ปริมาณ UV Dose (J/m2) ที่ทำให้เชื้อโรคเป้าหมายลดลง 90% อีก 10% คือยังมีชีวิตอยุ่ (1-log reduction) D90 UV dose จะขึ้นอยู่กับสภาวะที่ใช้ในการทดลอง เช่น ชนิดของหลอดไฟ ตัวกลาง (อากาศ น้ำ หรือพื้นผิว) อุณหภูมิและความชื้นเป็นต้น
  • LOG REDUCTION: คือเปอร์เซนต์ของเชื้อโรคเป้าหมายที่ไม่มีชีวิตแล้ว

---

การวัดรังสีด้วยเครื่องวัดยูวีซี (UVC)

CIE ได้มีการกล่าวถึงการวัดรังสี UVC ไว้ว่า การวัด UVC โดยทั่วไปมักจะใช้เป็นเครื่อง radiometer หรือ UVC meter แบบพกพา ซึ่งในทางอุดมคติเครื่อง radiometer ควรได้รับการสอบเทียบโดยห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองจาก ISO/IEC 17025 (ISO/IEC, 2015) เพื่อให้การสอบเทียบสามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยัง International System of Units (SI) (BIPM, 2019a; BIPM, 2019b) ได้ นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบรายงานการสอบเทียบ และค่าแก้ไข (correction factors) รวมถึงปัจจัยการแก้ไขใด ๆ ที่มีอยู่ในรายงานของเครื่องมือ ซึ่งโดยปกติแล้ว รายงานการสอบเทียบจะใช้ได้เฉพาะกับแหล่งกำเนิด UVC ที่ใช้ในการสอบเทียบเท่านั้น ข้อผิดพลาดส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นมักมาจากแหล่งอื่นๆ ที่มากับเครื่องมือ การสอบเทียบเครื่องมือส่วนใหญ่มักจะใช้หลอดไอปรอทที่การปล่อยรังสีที่ 254 nm หากสอบเทียบแหล่งกำเนิดแสงยูวีที่มีความยาวคลื่น (ช่วง) ที่แตกต่างจาก 254 nm อาจส่งผลให้เกิดค่าผิดพลาดค่าที่ไม่ตรงกันประมาณ 10% เครื่องวัดรังสี UV-C บางรุ่นสามารถสอบเทียบที่ความยาวคลื่นอื่นที่ไม่ใช่ 254 นาโนเมตรได้ เช่น หลอด UV LED หรือหลอด excimer

เมื่อมีการส่งเครื่องวัดรังสี UV ไปสอบเทียบ แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับห้องปฏิบัติการสอบเทียบ คือต้องสอบถามผู้ใช้งานก่อนว่าชนิดของรังสี UV ที่ส่งสอบเทียบเป็นประเภทใด เพื่อประเมินเบื้องต้นก่อน และเพื่อให้เป็นไปตามหลักการ เครื่องมือจะถูกสอบเทียบโดยใช้แหล่งกำเนิดที่มีองค์ประกอบสเปกตรัมคล้ายกับแหล่งกำเนิดที่ผู้ใช้งานต้องการ เพื่อลดข้อผิดพลาดที่ไม่ตรงกันของสเปกตรัมเหล่านี้ CIE 220:2016 (CIE, 2016) ได้มีการให้คำแนะนำสำหรับการกำหนดลักษณะและการสอบเทียบเครื่องวัดรังสี UV ไว้ และยังมีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการวัดอันตรายจากการแผ่รังสี (ICNIRP/CIE, 1998) ในปัจจุบัน CIE และ ICNIRP กำลังมีจัดการสอนออนไลน์เกี่ยวกับการศึกษาผลกระทบของแสงต่อสิ่งมีชีวิตและกระบวนการทางชีวภาพอีกด้วย (CIE/ICNIRP, 2020)

---

กลุ่มสินค้าอุปโภคบริโภค (Consumer products)

จากสถานการรณ์การแพร่ระบาดของ COVID-19 ในปัจจุบัน มีผลิตภัณฑ์ UV-C จำนวนมาก ที่สามารถฆ่าเชื้อบนพื้นผิวและอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพออกสู่ตลาด โดยองค์กรระหว่างประเทศที่มีหน้าที่รับผิดชอบในการให้คำแนะนำเฉพาะเกี่ยวกับความปลอดภัยของสินค้าอุปโภคบริโภค เช่น International Electrotechnical Commission (IEC) ซึ่งไม่ถูกกำหนดโดย CIE ด้วยเหตุนี้ คำแนะนำที่กล่าวมาจึงครอบคลุมประเด็นเฉพาะที่เกี่ยวกับการใช้รังสี UV เพื่อการฆ่าเชื้อที่ปลอดภัยเท่านั้น ผลิตภัณฑ์มีอยู่ในตลาดส่วนใหญ่จะเป็นแบบพกพา ซึ่ง CIE เองมีความกังวลว่าผู้ใช้อุปกรณ์ดังกล่าวอาจได้รับรังสี UV-C ในปริมาณที่เป็นอันตราย นอกจากนี้ ผู้บริโภคอาจใช้/จัดการกับผลิตภัณฑ์ UV อย่างไม่เหมาะสม (ดังนั้นจึงไม่สามารถฆ่าเชื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพ) หรืออาจซื้อผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้ปล่อย UVC ออกมาจริงๆ

---

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติม:

 

แหล่งที่มา

1.  UV Lights and Lamps: Ultraviolet-C Radiation, Disinfection, and Coronavirus.
https://www.fda.gov/medical-devices/coronavirus-covid-19-and-medical-devices/uv-lights-and-lamps- ultraviolet-c-radiation-disinfection-and-coronavirus#lamps

2. IUVA Fact Sheet on UV Disinfection for COVID-19.
https://www.iuva.org/IUVA-Fact-Sheet-on-UV-Disinfection-for-COVID-19

3. CIE Position Statement on Ultraviolet (UV) Radiation to Manage the Risk of COVID-19 Transmission

4. คำแนะนำสำหรับการใช้ “หลอดยูวี” ทำลายเชื้อโควิด 19.
http://www.nimt.or.th/main/wp-content/uploads/2020/06/คำแนะนำ-การเลือกหลอดยูวีทำลายเชื้อโควิด-19-ตอนที่ 1.pdf