XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Малогабаритное карманное устройство обеззараживания защитных масок и гаджетов с использованием ультрафиолетового излучения
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В настоящее время, острые респираторные инфекции, вызванные как вирусами (грипп, парагрипп, респираторно-синцитиальный вирус, коронавирус и др.) так и бактериями (стрептококк, стафилококк, гемофильная палочка и др.), занимают одну из лидирующих позиций среди всех причин заболеваемости, как взрослых, так и детей. Особенно, заслуживают внимания вирус гриппа и коронавирус. Эти вирусы способны вызывать пандемию, одну из которых, вызванную коронавирусной инфекцией, мы наблюдаем в настоящее время. Ученые всего мира продолжают работать над созданием новых лекарственных препаратов и вакцин для лечения и профилактики инфекционных заболеваний. Однако сложность создания новых вакцин и медикаментов заключается в том, что их действие, зачастую, направлено на один вариант интересующего вируса, в то время как последний обладает способностью менять свою структуру (мутировать). Это приводит к тому, что вновь образованный, в результате мутации, вирус не попадает под действие вакцины и медикаментов и способен вновь поражать человека.
Все вирусные инфекции протекают, как правило, легко, но все же может быть и тяжелое течение. Тяжесть заболевания зависит от целого ряда факторов: во-первых, от общего состояния организма, во-вторых, от возраста, в третьих, от состояния иммунной системы конкретного человека, и, конечно, от самого вируса. Симптомы инфекции, зачастую, похожи: кашель, насморк, подъем температуры, слабость.
Одним из эффективных средств индивидуальной защиты от инфекций является медицинская маска. Эффективность ее связана с тем, что она препятствует попаданию вирусов и бактерий, которые передаются воздушно-капельным путем, на слизистые оболочки дыхательных путей. Медицинские маски для защиты органов дыхания используют:
- при посещении мест массового скопления людей, поездках в общественном транспорте в период роста заболеваемости острыми респираторными вирусными инфекциями;
- при уходе за больными острыми респираторными вирусными инфекциями;
- при общении с лицами с признаками острой респираторной вирусной инфекции;
- при рисках инфицирования другими инфекциями, передающимися воздушно-капельным путем.
Одноразовые маски необходимо менять каждые два-три часа, так как при более длительном использовании маски, ее защитная функция снижается. Однако при длительном нахождении человека в общественных местах или на рабочем месте такая частая смена масок является неудобной и экономически невыгодной. Можно предположить, что если бы существовало устройство, которое могло обеззараживать уже использованные маски и за короткое время делать их пригодными для повторного использования, то это могло бы быть интересным и удобным многим людям, а также организациям, которые обеспечивают защиту своих работников. Например, известно, что в медицине давно используются ультрафиолетовые излучатели, при помощи которых проводится дезинфекция медицинских инструментов, перевязочного материала, а также масок.
Вполне вероятно, что существующую технологию можно применить и для экстренного обеззараживания масок, мобильных телефонов и прочих мелких предметов постоянного пользования, которые являются настоящими накопителями бактерий и вирусов.
В результате этого возникла идея разработки небольшого карманного обеззараживателя небольших предметов для постоянного пользования. Работа такого прибора, вероятно, будет основана на использовании ультрафиолетового излучения, оказывающего губительное воздействие на большинство распространенных бактерий и вирусов.
Цель и задачи работы
Целью представленной работы является: разработка небольшого карманного обеззараживающего бокса для обеззараживания мелких предметов повседневного пользования (в том числе и защитных масок), основанного на использовании ультрафиолетовых излучений губительных для бактерий.
Поставленная в работе цель предполагала решение следующих задач:
- изучение литературы и интернет-источников о природе и воздействии на организмы физических излучений;
- на основе изученных источников разработку концепции карманного обеззараживателя, для защитных масок и небольших предметов постоянного пользования;
- разработку и создание автоматизированной системы ультрафиолетовых обеззараживателей в закрытом пространстве бокса;
- в качестве исследовательских задач предполагалась проверка эффективности работы системы с помощью проведения бактериологических анализов и проверка безвредности системы для человека. Решение поставленных задач позволило разработать эффективную малогабаритную систему обеззараживания небольших предметов постоянного использования, основанную на воздействии ультрафиолетового излучения.
Природа и бактерицидное действие ультрафиолетового излучения [1,4-6,8,11]
Мощным бактерицидным фактором является ультрафиолетовое излучение. Свет, воспринимаемый глазом человека, составляет лишь часть спектра электромагнитных волн. Волны с меньшей энергией, чем красный свет, называются инфракрасным (тепловым) излучением. Волны с большей энергией, чем фиолетовый свет, называют ультрафиолетовым излучением. Этот вид излучения обладает энергией, достаточной для воздействия на химические связи, в том числе и в живых клетках. Ультрафиолетовое излучение — это излучение, занимающее спектральную область между рентгеновским излучением и видимым светом в пределах длин волн от 100 до 380 (нм). (Приложение лист I, рис.1, таблица 1). Всю область ультрафиолетового излучения можно разделить на дальнюю (100нм - 200нм) и ближнюю (200нм - 380нм).
Ультрафиолет различают трех типов:
- Ультрафиолет «А»;
- Ультрафиолет «B»;
- Ультрафиолет «С».
Озоновый слой предотвращает попадание на поверхность земли ультрафиолета «С». Свет в спектре ультрафиолета «А» имеет длину волн от 320 до 400 (нм), свет в спектре ультрафиолет «В» имеет длину волн от 290 до 320 (нм). Солнечные ожоги вызываются воздействием ультрафиолета «В». Ультрафиолет «А» проникает гораздо глубже, чем ультрафиолет «В» и способствует преждевременному старению кожи. Кроме того, воздействие ультрафиолета «А» и «В» приводит к раку кожи. Свет — это комбинация электромагнитных волн различной частоты. Следовательно, научившись создавать источники видимого света, можно таким же образом создавать и источники ультрафиолетового излучения. Толчком к развитию индустрии источников ультрафиолетового излучения послужили результаты многочисленных экспериментов, доказавшие факт временной нестабильности характеристик солнечного излучения; открытия ученых о незаменимости ультрафиолетового излучения при производстве жизненно важного для организма витамина Д3. Обеззараживающий эффект УФ излучения, в основном, обусловлен фотохимическими реакциями, в результате которых происходят необратимые повреждения ДНК. Помимо ДНК ультрафиолет действует и на другие структуры клеток, в частности, на РНК и клеточные мембраны. Ультрафиолетовое излучение, имеющее бактерицидную длину волны 260 (нм.) или близкую длину волны проникает сквозь стенку клетки микроорганизма и поглощается ДНК, называемой генетической цепочкой микроорганизма, в результате чего процесс воспроизводства микроорганизма прекращается. Ультрафиолет как высокоточное оружие поражает именно живые клетки, не оказывая воздействие на химический состав среды, что имеет место для химических дезинфектантов. Последнее свойство исключительно выгодно отличает его от всех химических способов дезинфекции. Ультрафиолет эффективно обезвреживает микроорганизмы, например такого вида, как известный индикатор загрязнения Е. Coli. Другие известные специалистам возбудители: Proteus Vulgaris, Salmonella typhosa, Salmonella enteridis, Vibrio cholerae обладают еще меньшей устойчивостью к ультрафиолету (Приложение лист I, таблица 2). Ультрафиолетовое излучение является губительным так же и для большинства вирусов группы ОРВИ.
Способы получения ультрафиолетового излучения [4,6,11]
Первые ультрафиолетовые лампы, созданные в 1908 году, были кварцевые. Свое название они получили от кварцевого стекла, используемого для их изготовления. Излучение, полученное от таких ламп, имело необходимую мощность, но, в то же время, имело спектральные характеристики, сдвинутые в область коротковолнового излучения. В современное время используют два типа ультрафиолетовых ламп. В них, для получения, комбинированного УФА + УФВ ультрафиолетового излучения, используют два различных метода. Лампы высокого давления, использующие дуговой разряд (зарубежное название "ND" (Nieder Drucken); Лампы низкого давления, использующие тлеющий разряд (зарубежное название"HD" (Hoсhe Drucken). К основным характеристикам ультрафиолетовых ламп относят: мощность излучения, спектральный состав излучения (коэффициент излучения диапазона В), баланс между излучаемой мощностью и спектральным составом излучения, стабильность выходных параметров в процессе эксплуатации, минимально необходимое количество паров ртути в лампе. Номенклатура ультрафиолетовых ламп (Приложение лист II, рис. 2) весьма широка и разнообразна: так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных ламп, ультрафиолетовые источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного фотобиологического процесса. Помимо ламп, источником ультрафиолетового излучения со строго селективными свойствами являются светодиоды на основе нитрида алюминия, которые излучают свет в ультрафиолетовом диапазоне с длиной волны 210 (нм) - самой короткой длиной волны в ультрафиолетовом диапазоне. Принцип работы светоизлучающих диодов (LED) основан на p-n переходе между двумя типами полупроводников: полупроводника n-типа, в котором ток переносится электронами, и полупроводника p-типа, в котором ток переносится положительно заряженными дырками. При прохождении электрического тока через p-n переход электроны и дырки рекомбинируют, излучая свет с определённой волновой характеристикой. Светодиоды серии BioUV позволяют получить поток ультрафиолетового излучения с длиной волны от 255 до 340 (нм) (UV-A, UV-B, UV-C). При этом светодиоды отличаются от традиционных источников ультрафиолетового излучения небольшими габаритами и потребляемой мощностью, низким напряжением питания, механической прочностью. Ультрафиолетовые светодиоды UPEC относятся к достаточно мощным источникам ультрафиолетового излучения и также нашли широкое применение в медицинской технике (Приложение лист II, рис. 3-4, таблица 3). Чем короче длина волны, тем сложнее производство светодиодов. Серийное производство новых UVC-светодиодов для широкого применения началось только во второй половине 2010-х годов. Для UVC-светодиодов используются полупроводники с увеличенной шириной запрещенной зоны. Наиболее распространенным материалом для таких светодиодов является нитрид галлия с добавлением алюминия (AlGaN). Например, светодиоды на его основе выпускает компания California Eastern Lab (CEL) (Приложение лист III, рис. 5). На данный момент, производством ультрафиолетовых светодиодов широкого применения, занимается значительное количество азиатских фирм (Япония, Китай, Филиппины) (Приложение лист III, рис. 6). Возрастает и мощность светодиодов, например ультрафиолетовый светодиод BLD-HP050UV1-E45 обладает мощностью 50(Вт.) (Приложение лист III, рис. 7). УФ-светодиоды диапазона UVC пока что уступают разрядным лампам по КПД и стоят значительно дороже. Они могут дать выигрыш при создании обеззараживающих установок, умещающихся в кармане.
Разработка конструкции обеззараживающего карманного бокса
Пандемия коронавируса COVID-19 уже успела оказать большое влияние на светотехническую отрасль. ДНК нового вируса также разрушается ультрафиолетом. Каких-либо особенностей, отличающих в этом плане COVID-19 от других вирусов, пока не установлено. Замена разрядных ламп светодиодами в установках для обеззараживания может дать следующие основные преимущества:
- благодаря малым размерам светодиодов можно более точно сфокусировать излучение на обеззараживаемый объект;
- регулировка мощности излучения в широких пределах (диммирование);
- возможность создания источника с наиболее эффективной длиной волны 265 (нм.); высокая механическая прочность, значительное уменьшение массы установки;
- отсутствие ртути.
Используя светодиоды в конструкции обеззараживающего бокса, мы получим компактное обеззараживающее устройство, с точной фокусировкой излучения. Таким образом, предполагаемая конструкция карманного обеззараживающего устройства, должна содержать в своём составе следующие элементы:
- закрывающийся бокс – коробку, предохраняющий организм человека от ультрафиолетового излучения;
- наличие в нём ультрафиолетовых светодиодов, достаточной мощности и расположенных таким образом, чтобы происходило равномерное воздействие, на помещённый внутри предмет;
- система включения излучателей при закрывании крышки бокса;
- система формирования определённого периода работы излучателей, достаточного для обеззараживания предмета, с целью экономии энергии источников питания.
Изготовление малогабаритного обеззараживающего устройства [3,7,9,10]
Основным элементом стерилизатора является коробчатый бокс с открывающейся крышкой, в котором расположены все элементы обеззараживающей системы. Для его изготовления применили подходящую по размерам закрывающуюся коробку, изготовленную из непрозрачного пластического материала. Подобные коробки можно приобрести в магазинах, торгующих пластмассовыми изделиями. В коробчатом корпусе, изготовили двойное дно, под которым расположили все основные элементы системы. По бокам основного корпуса расположили ультрафиолетовые светодиоды для дезинфекции, таким образом, чтобы излучение их, покрывало поверхность всего помещённого внутри корпуса предмета. Общая мощность источника излучения, для эффективной стерилизации, должна составлять не менее 2-2,5 Вт (справочные данные). Исходя из этого можно применить несколько вариантов светодиодных излучателей. Например:
- светодиод УФ 265(нм) 200мВт для стерилизации TO-3535BC-UVC265-30-6V-E (стоимость 80-130 рублей) – таких светодиодов необходимо 10-15 штук, для устройства системы обеззараживателя (Приложение лист IV, рис. 8);
- светодиод УФ 1W 295 (нм) (Mitsuhiro-1W-UV-295nm HL-MT01UV45-295-3-4) – обладает минимальными размерами и высокой мощностью, и низкой ценой (91 рубль). Таких светодиодов, для системы обеззараживателя необходимо 2-3 штуки, расположенных по противоположным краям бокса. У светодиодов данной группы достаточно мощный ультрафиолетовое излучение, поэтому не следует направлять его в сторону глаз (Приложение лист IV, рис. 9, таблица 4).
Исходя из экономических предпосылок и удобства монтажа, для изготовления устройства, был выбран второй вариант. В корпусе бокса били размещены два светодиода HL-MT01UV45-295-3-4 на одной из сторон корпуса. Обосновать такое размещение можно, с точки зрения, удобства монтажа излучателя и его достаточной мощностью. Времязадающее устройство изготовлено на основе миниатюрного таймера задержки отключения или включения, формирующий логический уровень, с максимальным током нагрузки до 300 мА, вес около 2 грамм, размер 18.7×18.7мм, диапазон задержки от 10 секунд и до 24 часов. Настройка временного диапазона осуществляется дип-переключателями (Приложение лист V, рис. 9-10).
Характеристики таймера:
1. Автоматический сброс при подаче питания;
2. Время задержки (диапазон регулировки) от ~10 секунд до 24 часов;
3. Максимальный выходной ток в зависимости от напряжения питания: 3 В/300mA; 5 В/200mA; 9 В/100mA
4. Входное напряжение: 3.3-18 В
5. Может управлять реле (или иной нагрузкой, например светодиодами) 3 В / 5 В / 12 В.
6. Функция: переключатель задержки, таймер.
Запуск таймера осуществляется кнопкой при закрывании крышки бокса. Вторая кнопка обеспечивает сброс таймера при открывании крышки в случае работы обеззараживающего устройства. Схема подключения таймера в составе обеззараживающего устройства приведена в приложении (Лист VI, рис. 11). Источник питания таймера и ультрафиолетового излучателя стабилизированный 5 вольт. В качестве стабилизатора применяется микросхемный стабилизатор LM7805 (2А.) (Приложение лист VI, рис. 12). Непосредственно, источник питания, состоит из двух литий-полимерных батарей (800 мА/ч) с контроллером заряда на TP4056 и с USB-разъёмом (Приложение лист VII, рис. 13-14). Общая схема блока питания обеззараживающего устройства приведена в приложении (Лист VII, рис. 15).
Сколько нужно ультрафиолета для дезинфекции [2, 11-12]
Интенсивное бактерицидное действие на микроорганизмы оказывает жесткий ультрафиолет – UVC, и в меньшей степени ультрафиолет средней жесткости – UVB. На графике в приложении (Лист VIII, рис. 16-17) по кривой бактерицидной эффективности видно, что явное бактерицидное действие оказывает только узкий диапазон 230 - 300 (нм) (четвёртая часть от всего ультрафиолетового диапазона). Высокая эффективность обеззараживания в этом диапазоне зависит от того, что кванты с этими длинами волн активно поглощаются нуклеиновыми кислотами, что приводит к разрушению структуры ДНК и РНК. Аналогично проявляется обеззараживающий эффект по отношению к вирусам и грибкам, а также их спорам. В том числе, убивается вызвавший пандемию 2020 г. РНК-содержащий вирус SARS-CoV-2. Количество выживших микроорганизмов на поверхностях и в воздухе при увеличении дозы ультрафиолета снижается в линейной зависимости. Как пример, можно привести экспоненциальную зависимость (линейная зависимость) гибели большинства бактериальных клеток при энергии 10 Дж/м2 (90%). При двойной дозе происходит гибель 99% бактериальных клеток, а при тройной 99,9% (Приложение лист IX, рис. 18). Среди перечисленных в [CIE 155:2003] патогенных микроорганизмов наиболее устойчива к ультрафиолету сальмонелла. Доза, убивающая 90% ее бактерий — 80 Дж/м2. По данным обзора [Kowalski2020] среднее значение дозы, убивающей 90% коронавирусов – 67 Дж/м2. Но для большей части микроорганизмов эта доза не превышает 50 Дж/м2. Для практических целей можно отметить, что стандартная доза, дезинфицирующая с эффективностью 90%, – это 50 Дж/м2. По действующей утвержденной Минздравом России методике использования ультрафиолета для обеззараживания воздуха [Р 3.5.1904-04] максимальная эффективность дезинфекции 99,9% требуется для операционных. Для штатной дезинфекции достаточно 90% уничтоженных микроорганизмов (от одной до трех стандартных доз 50 - 150 Дж/м2). Исходя из мощности светодиодов устройства и внутренней площади бокса, можно оценить дозу излучения. Вся внутренняя поверхность бокса составляет 0,0462 м2. Паспортная мощность светодиодов 2Вт. На практике, как правило, примерно половина мощности потока излучения рассеивается и используется неэффективно, следовательно примем за реальную мощность 1 Вт. В среднем на поверхности бокса (и предметы, лежащие в нём) попадёт полезный ультрафиолетовый поток 1Вт/0,0462 м2 = 21,6 Вт/м2. За один час, то есть за 3600 секунд на эти поверхности придется доза 21,6 Вт/м2 x 3600 с = 77760 Дж/м2. За 1 минуту энергия ультрафиолетового потока составит 77760 Дж/м2/60 мин. = 1296 Дж/м2. Эта величина составит в среднем 26 стандартных доз облучения. Таким образом, работа устройства в течение пяти – десяти минут практически уничтожит все виды бактерий и вирусов внутри бокса. К сожалению, провести определённые бактериологические исследования эффективности обеззараживающего устройства не явилось возможным в этом году (сложности договорится с бактериологическими лабораториями из-за пандемии коронавируса). Однако аналогичные исследования проводились школьной лабораторией совместно с бактериологической лабораторией г. Верхнего Уфалея несколько лет тому назад. Проверялась эффективность воздействия ультрафиолетовых светодиодов диапазона 240 – 350 (нм) на бактериальную среду пылевых частиц. По данным этих исследований можно привести следующие результаты:
- бактериологические исследования пыли проводились с целью определения видового и количественного состава микрофлоры до и после облучения УФ;
- в результате проведенных бактериологических исследований было установлено, что общее микробное число пыли составляет от 9 до 12 колоний, что значительно выше нормы;
- обнаружены бактерии грам (-) и грам (+) флора, а также Escherichia Coli. В пробах обнаружены кокки, к которым относятся стафилококки, стрептококки, микрококки, диплококки, тетракокки, плесневые грибы. Общее микробное число (ОМЧ) составило от 3500 до 4200 (Приложение лист IX, таблица 5, рис. 18);
- после обработки ультрафиолетовым излучением общее микробное число пыли составляет от 2 до 4 колоний и менее (в зависимости от времени и интенсивности обработки), что является нормой (Приложение лист X, рис. 19);
- в пробах практически отсутствует грам (-) и грам (+) флора (стафилококки, стрептококки, микрококки, диплококки, тетракокки). Общее микробное число (ОМЧ) составило от 1100 до 250.
Выводы
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
- в ходе работы изучена доступная литература и интернет-источники о природе и воздействии на организмы физических излучений, в частности ультрафиолетовое излучение;
- на основе изученной литературы была разработана концепция создания автоматизированной системы ультрафиолетовых обеззараживателей в закрытом пространстве бокса;
- на основе теоретических разработок изготовлена рабочая модель компактного обеззараживающего бокса для проведения дезинфекции небольших предметов повседневного пользования;
- обосновано и рассчитано эффективное обеззараживающее действие разработанной системы исходя из теоретических предпосылок и проведённых бактериологических исследований.
УФ-излучение как метод дезинфекции имеет ряд преимуществ - процесс дезинфекции прост и не трудоемок, является более экономически выгодным, чем применение химических дезинфицирующих средств. Устройства обеззараживателей с применением современных УФ – светодиодов компактны и обладают малой энергоёмкостью.
Список литературы и интернет - источников
1. Абрамова И.М., Стерилизация изделий медицинского назначения [Текст] / И.М. Абрамова// Медицинский Бизнес № 9-10 - 2003
2. Асонов М.Р., Микробиология [Текст] / М.Р. Асонов – М.: Колос, 2002 – 352 с. - ISBN 5-10-001140-8
3. Виды УФ светодиодов [Электронный ресурс], - 2020. - Режим доступа: https://q-11.ru/led-diods/hl-mt01uv45-295-3-4. – Загл. с экрана.
4. Гадзюк М.П., Желиба Е.П., Халимовский М.О., Ультрафиолетовое излучение [Электронный ресурс]. / М.П. Гадзюк, Е.П. Желиба, М.О. Халимовский// Основы охраны труда - Электрон.дан.- 2008. - Режим доступа: http://uchebnikirus.com/bgd/osnovi_ohoroni_pratsi_-_gandzyuk_mp/ ultrafioletove_viprominyuvannya.htm. – Загл. с экрана.
5. Жорина Л.В., Змиевский Г.Н., Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами [Текст] / Л.В. Жорина, Г.Н. Змиевский – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014 – 374 с. - ISBN 978-5-7038-3937-9
6. Мейер А., Зейтц Э., Ультрафиолетовое излучение: Получение, измерение и применение в медицине, биологии и технике Пер. с нем. [Текст] / А. Мейер., Э. Зейтц - М.: Наука, 1982 – 575 с.
7. Миниатюрный таймер задержки [Электронный ресурс], - 2020. - Режим доступа: http://avrobot.ru/product_info.php?products_id=4514. - Загл. с экрана.
8. Покровский А.Г., Новая стерилизационная техника от «Ферропласт Медикал» [Текст] / А.Г. Покровский// Медицинский Бизнес № 9-10 - 2003
9. Светодиоды UV УФ (Ультрафиолетовые) мощные [Электронный ресурс], - 2020. - Режим доступа: http://www.beeled.ru/svetodiodi-moshhnie-UV/. - Загл. с экрана.
10. Ультрафиолетовые светодиоды и лампы [Электронный ресурс], - 2020. - Режим доступа: https://planar.spb.ru/catalog/uvleds. - Загл. с экрана.
11. Шаракшанэ А. Ультрафиолет: эффективная дезинфекция и безопасность [Электронный ресурс], - 2020. - Режим доступа: https://habr.com/ru/post/500942/. – Загл. с экрана.
12. Шлегель Г., Общая микробиология [Текст] / Г. Шлегель, пер. с нем. Л. В. Алексеевой – М.: Мир, 1987 – 566 с.
П риложение
Рис.1. Области светового излучения
Таблица 1. Области ультрафиолетового излучения
Таблица 2. Энергия ультрафиолетового излучения необходимая для инактивации микроорганизмов
Рис. 2. Современные ультрафиолетовые бактерицидные лампы
Рис. 4. Светодиод UPEC
Рис.3. Ультрафиолетовые модули
Таблица 3 Характеристики ультрафиолетовых светодиодов серииBioUV
Рис. 5. Современный УФ-светодиод Everlight компании компания California Eastern Lab (CEL)
Рис. 6. Мировые лидеры в производстве ультрафиолетовых светодиодов
Рис. 7. Мощный ультрафиолетовый светодиод 50Вт - BLD-HP050UV1-E45
Рис. 8. Светодиод TO-3535BC-UVC265-30-6V-E
Рис. 9. Светодиод Mitsuhiro-1W-UV-295nm HL-MT01UV45-295-3-4
Таблица 4. Характеристики светодиода HL-MT01UV45-295-3-4
Рис. 9. Миниатюрный таймер задержки отключения или включения, формирующий логический уровень, с максимальным током нагрузки до 300 мА, диапазон задержки от 10 секунд и до 24 часов
Установка таймера DIP-переключателями:
1. При разомкнутой перемычке "М" на печатной плате:
00000: 10 секунд 01000: 4 минут 10000: 14 минут 11000: 30 минут
00001: 20 секунд 01001: 5 минут 10001: 16 минут 11001: 35 минут
00010: 30 секунд 01010: 6 минут 10010: 18 минут 11010: 40 минут
00011: 60 секунд 01011: 7 минут 10011: 20 минут 11011: 45 минут
00100: 90 секунд 01100: 8 минут 10100: 22 минут 11100: 50 минут
00101: 120 секунд 01101: 9 минут 10101: 24 минут 11101: 55 минут
00110: 150 секунд 01110: 10 минут 10110: 26 минут 11110: 60 минут
00111: 180 секунд 01111: 12 минут 10111: 28 минут 11111: 75 минут
Рис. 10. Установка времени работы таймера
Рис. 11. Схема подключения таймера в составе обеззараживающего устройства
Максимальный ток нагрузки, А – 2,0
Диапазон допустимых входных напряжений, В - 40
Выходное напряжение, В - 5
Рис. 12. Микросхемный стабилизатор LM7805
Технические параметры
Типоразмер 3x50x60
Ёмкость, мА*ч 800
Напряжение, В 3.7
Тип электролита li-pol
Вес, г 26
Рис. 13. Литий-полимерная батарея
Рис. 14. Контроллер заряда на TP4056 с USB-разъёмом
Рис. 15. Схема блока питания обеззараживателя
Рис. 16. Кривые бактерицидной эффективности из [CIE 155:2003]
Рис. 17. Сравнение кривой бактерицидной эффективности, спектра лампы UVB, спектра лампы UVA «для загара» и спектра диода 365 (нм.). Спектры ламп взяты с сайта американской ассоциации производителей красок [Paint]
Рис. 17. Зависимость доли выживших бактерий от дозы ультрафиолетового излучения на длине волны 254 (нм.)
Таблица 5. Бактериологический анализ пылевых частиц
Рис.18. Выращенные колонии бактерий
Рис. 19 Зависимость значения общего микробного числа от времени обработки и интенсивности облучения УФ - 240 – 350 (нм)