光纤光谱仪——奥密克戎来势汹汹，消毒手段少不了

2021年11月，世卫组织（WHO）将B.1.1.529变异株定性为高级别的“值得关切的变异株”（VOC），命名为“奥密克戎”（Omicron）。

同时，据新冠病毒数据库GISAID信息显示，奥密克戎变异株的突变位点数量明显多于近2年流行的所有新冠病毒变异株。

突变能力强，

传染速度快，

是Omicron变异株的特点，

面对如此凶猛的奥密克戎变异株，

我们该怎么做呢？

戴口罩仍是阻断病毒传播的有效方式，对于奥密克戎变异株同样适用。加拿大多伦多综合医院（University Health Network）的Lothar Lilge等人研究了7款不同过滤式口罩传播的数值模拟，以确定紫外线杀菌灭活的适用性。

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实验背景

常见的消毒方法有物理法和化学法两大类。紫外线消毒法属物理法，原理是通过紫外线破坏细菌病毒中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞死亡或再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。

值得一提的是，紫外线分为短波紫外线UVC(200～280nm)、中波紫外线UVB(280～320nm)及长波紫外线UVA(315-400nm)，只有UVC能达到消毒的效果。

除波长外，紫外线辐射到每个口罩的剂量也决定了消毒效果。因此，对于紫外辐照过程中的监测很有必要。模块化光谱仪是实时监测紫外灯辐照过程的良好工具。在此应用中，我们将介绍如何应用光谱仪来检测紫外消毒灯。

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实验测量

为验证紫外线杀菌灭活的实用性，基于7款3M口罩(1805, 9105s , 1860, 8110s, 8210，1870+和9210)，使用海洋光学USB4000光纤光谱仪、CC-3-UV余弦矫正器、XSR系列光纤搭建实验测试系统。

在测量紫外灯前首先需对光谱仪进行绝 对辐射校准。因为未校准的光谱纵坐标为Counts计数值，校准过后的光谱纵坐标为μW/nm可计算其能量值，如下图所示。

在紫外光谱250-300nm范围内，基于蒙特克罗光衰减建模，对口罩每层的光吸收和光散射系数量化，仿真模拟以确定辐照时间及剂量。下图为3M 1870+（左列）和3M 9105s（右列）N95口罩在波长254nm、260nm、280nm 和 290 nm处的光散射和吸收系数。

 圆形、三角形和正方形分别代表外层、内层和过滤层。

实验建立了 4 个测试模型，不同型号的N95口罩对其适用性差异较大。然而，为实现一致、快速和完全的杀菌，光源位置需要与呼吸器形状配对，且需在紫外波长处确定要照射的口罩模型的光学特性，以根据此处所述的光子分布模拟确定所需的最短曝光时间。

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参考文献

[1] Lilge L , Manalac A , Weersink M , et al. Light propagation within N95 Filtered Face Respirators: A simulation study for UVC decontamination[J]. Journal of Biophotonics.