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Fluenza UV (Dose) raccomandata per la disinfezione al 90% o al 99% da Virus, Batteri, Protozoi e Alghe
- By Lumistrips IT Professionale a LED
- 21 apr 2021
Quando si progetta, si costruisce o si installa una luce UVC, bisogna prima rispondere a queste domande chiave:
"Quale livello di irraggiamento è efficace?"
"Qual è il tempo di esposizione richiesto?"
Mentre ci sono molti studi che dimostrano l efficacia della luce UV nella disinfezione o nella sterilizzazione, esiste un alta varianza dei risultati, che rappresenta una sfida per trovare una risposta a queste domande.
Presenteremo le nostre raccomandazioni analizzando i risultati di 413 articoli di ricerca, come si trova nella compilazione "Fluence (UVC Dose) Required for up to 99% disinfection from Viruses, Bacteria, Protozoa and Algae" che può essere scaricata ai link qui sotto:
The research studies present the fluence required to achieve a log reduction from 1 to 5, for different types of UVC sources.
The effectiveness of sterilization or disinfection with UV light depends on the exposure, time, wavelength and irradiance.
- Exposure or fluence (sometimes called dose) is measured in mJ/cm2 (where 1 mJ/cm2 = 10 J/m2)
- Exposure time is measured in seconds (s), minutes (m) or hours (h)
- Irradiance is the flux of radiant energy per unit area, in other words how much of the UV radiation power (measured in W = 1000 “miliwatts” mW = 1.000.000,00 “microwatts” μW ) reaches the surface. Irradiance is measured in mW/cm2 or W/m2 (1 mW/cm2 = 10 W/m2) and is dependent on the radiant power, distance and dispersion of the radiation emitted by the lamp source.
"Log reduction" spiegato
"Log reduction" è un termine matematico (come "log increase") che indica il numero relativo di patogeni vivi eliminati da una superficie con la disinfezione. Per esempio, una "riduzione di 5 log" significa abbassare il numero di microrganismi di 100.000 volte, cioè, se una superficie ha 100.000 microbi patogeni su di essa, una "riduzione di 5 log" ridurrebbe il numero di microrganismi a uno, pari al 99,999% di tasso di uccisione.
- "1 log reduction" means the number of germs is 10 times smaller (101)
- "2 log reduction" means the number of germs is 100 times smaller (102)
- "3 log reduction" means the number of germs is 1000 times smaller(103)
- "4 log reduction" means the number of germs is 10,000 times smaller(104)
- "5 log reduction" means the number of germs is 100,000 times smaller(105)
| Log Reduction | Kill rate of microorganisms |
| 1 | 90% |
| 2 | 99% |
| 3 | 99.9% |
| 4 | 99.99% |
| 5 | 99.999% |
Compilation of results from 431 disinfection experiments with UVC radiation
The tables in the PDF are a compilation of Log reduction from 431 experiments on the effects of UV disinfection on Bacteria, Protozoa, Viruses and Algae. These studies and similar others, must be the science behind the design and deployment of a UV lamps system for sterilization or disinfection.
For each pathogen the fluence (dose) required to achieve the given "log reduction" is written in mJ/cm2, when exposed to the UV radiation of the test lamp. Lamps used for the tests, as detailed for each result are:
- LP: low-pressure (LP) monochromatic mercury arc lamp or filtered polychromatic UV light is used to achieve a narrow band of irradiation around 254 nm
- MP: polychromatic medium pressure (MP) mercury arc lamps
- UVC LED
Le tabelle 1-5 presentano una sintesi dei dati pubblicati sulla fluenza-risposta agli ultravioletti (UV) per vari microorganismi che sono patogeni, indicatori o organismi. Le tabelle riflettono lo stato delle conoscenze, ma includono la variazione della tecnica e della risposta biologica che esiste attualmente in assenza di protocolli standardizzati. Gli utilizzatori dei dati per i loro scopi sono invitati ad esercitare un giudizio critico su come utilizzare i dati.
La fluenza massima (dose) per un tasso di disinfezione del 90% (riduzione log 1) può essere inferiore a 20 mJ/cm2
Una fluenza di 20 mj/cm2 o inferiore è stata trovata sufficiente per un tasso di uccisione del 90% nell'81,90% dei 431 studi della compilazione, pari a " 1 riduzione log" dei virus, batteri, protozoi o alghe analizzati. Nell'8,82% degli studi la dose doveva essere aumentata a 30 mJ/cm2 mentre nel restante 9,28% era necessaria una dose da 30 a 50+ mJ/cm2.
| Maximum Fluence (dose) for 90% kill rate (log 1 reduction) | Number of studies | % of total studies |
| 0.1-5 | 202 | 46.67% |
| 5-10 | 76 | 17.83% |
| 10-20 | 75 | 17.40% |
| 20-30 | 38 | 8.82% |
| 30-40 | 17 | 3.94% |
| 40-50 | 9 | 2.09% |
| >50 | 14 | 3.25% |
A fluence of 20 mJ/cm2 can be reached with an irradiance of 10W/m2 (1mW/cm2) in an exposure time of 20 seconds, in 66 seconds at 3W/m2 (0. 33mW/cm2) and in 200 seconds at 1W/m2(0.1mW/cm2 = 100 µW/cm2).
6 mJ/cm2 was found to be enough in 51% of the studies for a 90% kill rate. This will require an exposure of only 60 seconds at 1W/m2.
Viruses are much more resistant to UV than bacteria
All the research made on bacteria has found that a fluence of less than 12 mJ/cm2 will achieve 90% inactivation, from 164 studies. In 82% of cases, as low as 5 mJ/cm2 is required. These results show that disinfection from bacteria can be much easier to achieve with UV light, very good news for hospitals fighting with drug-resistant strains.
Viruses are significantly more resistant, requiring a fluence of up to 20 mJ/cm2 in 75% of the studies and up to 80mJ/cm2 in 22%.
| Pathogen | Number of studies | Maximum Fluence (dose) for 90% kill rate (log 1 reduction) | % of total studies |
| Viruses | 149 | 20 mJ/cm2 | 75% |
| Bacteria | 112 | 5 mJ/cm2 | 82% |
il tasso di disinfezione del 90% dovrebbe essere l'obiettivo di progettazione del sistema UV
Quando si progetta un sistema di disinfezione UV può essere molto utile considerare l'aumento di fluenza necessario per ottenere una riduzione dei microrganismi superiore al 90%, soprattutto se il valore obiettivo è il 99,9% (log 3). Dalla compilazione, l'aumento medio di fluenza richiesto per ottenere una disinfezione del 99,9% invece del 90% è superiore al 200%, in media, mentre il tasso di uccisione del 99% può essere possibile con un aumento del 95%.
In termini pratici un aumento in media del 95-200% per il tempo di esposizione o l'irraggiamento per m2 , quindi costi di installazione e operativi, può migliorare il risultato di massimo il 10%.
È nostra opinione che un tasso di disinfezione del 99,9%, sebbene ideale, non può essere raggiunto con la tecnologia UV nel modo pratico ed economico necessario per renderla abbastanza diffusa per combattere una pandemia.
Se il 99,9% non è possibile la disinfezione del 90% dovrebbe essere l'obiettivo, esoprattutto considerando che questa tecnologia può essere aumentata comprare altri mezzi, come la pulizia o l'igiene personale.
Per un budget fisso, l'obiettivo di design del 90% di disinfezione potrebbe significare 3 volte più strutture sanitarie dotate di un sistema di disinfezione continua.
As our analysis of the compilation shows, the UVC disinfection system is recommended to achieve a fluence of 20 mJ/cm2 in the time planned for it to function.
