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UVC Desinfektion von Oberflächen

Seit Menschengedenken wird dem Sonnenlicht die Kraft zugeschrieben, Krankheiten bzw. der Ausbreitung von Infektionen entgegenzuwirken. Ohne eine ernsthafte Erklärung für diese Tatsache zu haben bewiesen spätere Forschungen, dass der bakterizide Effekt vom unsichtbaren Anteil der Sonnenstrahlung unterhalb von 320 nm ausgeht.

Bereits Ende des 19ten Jahrhunderts wurden erste künstliche UVC-Strahlenquellen entwickelt und eingesetzt.

Der eigentliche Aufschwung dieser Entkeimungstechnik begann jedoch erst mit dem zweiten Weltkrieg, als die amerikanische Firma Westinghouse mit der Entwicklung der Kaltkathodenröhre eine Möglichkeit gefunden hatte preiswerte und leistungsfähige UVC-Strahlenquellen zu produzieren. In der Folge wurde in fast allen Bereichen versucht mit UVC-Strahlen Oberflächen, Waren, Wasser und Luft zu desinfizieren.

Aktuell führt der teilweise maßlose Einsatz von Antibiotika und die übermäßige Nutzung chemischer Desinfektionsmittel zu einer ganzen Reihe von Problemen. Multiresistente Keime und menschliche Unverträglichkeiten sind bekannte Folgen des Einsatzes chemischer Mittel. Hier kann die UVC-Desinfektion einen wirksamen Ersatz bieten, da Mikroorganismen gegen Strahlungen keine Immunität aufbauen können.

Mit der Ausgrenzung chemischer Desinfektionsmittel in bestimmten (auch klinischen) Bereichen erfährt die UVC Technik daher heute eine Renaissance.

Die bakterizide Wirkung von UV-Licht

Die Forscher Arthur Downes und Thomas P. Blunt entdeckten 1878, dass sich Mikroorganismen unter stärkerer Sonnenbestrahlung nicht weiter vermehrten. Viel später erkannte man, daß diese Wirkung insbesondere für Strahlungen in den Wellenlängenabhängigkeit im Bereich 250 bis 270 nm auftritt, einem Teil der UV Strahlung aus dem kurzwelligen C-Band (UVC).

Als UV-Strahlen bezeichnet man den Wellenlängenbereich, der zwischen der Röntgenstrahlung und dem des sichtbaren Lichts liegt. Aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften zählt man UV-Strahlen zu den optischen Strahlen, auch wenn man sie nicht sehen kann.

Man unterteilt UV-Strahlen in drei Bereiche:

  • UVA (langwellig) 400 - 315 nm
  • UVB (mittelwellig) 315 - 280 nm
  • UVC (kurzwellig) 280 - l00 nm und darunter

Die kurzwelligen und energiereichen UVC Strahlen werden Bereichen der Erbsubstanz (DNS) absorbiert und führen zu einer photochemischen Veränderung. Vereinfacht dargestellt, werden zwei nebeneinander liegende Informationsträger (Basen) durch die Strahlung verkettet oder sie verkleben . Durch das Verketten werden die Basen für den Kopierprozess des Helixstrangs bei der Zellteilung unbrauchbar; die notwendige Informationsweitergabe unterbleibt.

Überschreitet die Zahl der Schädigungen ein bestimmtes Niveau, kann die Zelle sich nicht mehr reproduzieren. Die Keime werden durch die UVC-Bestrahlung nicht abgetötet, sie werden lediglich daran gehindert sich durch Zellteilung bis zu einem kritischen Niveau zu vermehren.

Einfach strukturierte Mikroorganismen weisen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber der UVC Bestrahlung auf. Sie lassen sich in kürzester Zeit neutralisieren. Komplexe Organismen wie Schimmel oder Algen benötigen dagegen eine deutlich höhere UVC-Strahlungsdosis.

Die Wirksamkeit einer UV Entkeimung steht in direktem Zusammenhang mit der angewendeten Dosis. Hohe Intensitäten während einer kurzen Zeit oder geringe Intensitäten über einen längeren Zeitraum sind nahezu gleichwertig in der Desinfektionswirkung.

Wie wird UVC Strahlung produziert?

UVC Strahlung wird technisch durch Quecksilber- Niederdrucklampen erzeugt, wahlweise auch durch Hoch- oder Mitteldrucklampen. Dabei sind Niederdruckröhren mit einem Wirkungsgrad von über 90% im bakteriziden Wellenlängenbereich in ihrer Effizienz bis heute unübertroffen.

Die übrige Strahlung einer Niederdruckröhre verteilt sich auf die Ausstrahlung von Licht (oberhalb 400nm) und Wärme, die für die Desinfektionswirkung keine Bedeutung haben. Das bläuliche Glimmen einer UV-Röhre lässt also keine Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit einer Strahlenquelle zu.

UV-Desinfektion mit dem Saugrobotern

Der erste Saugroboter mit einem UVC-Strahler war de Metapo Cleanmate 365 QQ1, mittlerweile werden die UVC-Strahler bei einer ganzen Reihe asiatischer Saugroboter angeboten. Die kleine Strahlungsquelle in Form einer Kathodenröhre strahlt mittels eines Reflektors UVC-Strahlung auf den Boden.

Der Lichtaustrittsöffnung ist selten größer als 4x4cm und ermöglicht so nur die Bestrahlung eines schmalen Streifens unter dem Saugroboter mit dem nur eine lückenhafte Flächenabdeckung erreicht wird. Da der Saugroboter sich relativ schnell bewegt, bleibt die ausgestrahlte UVC-Dosis vermutlich eher gering. Eine Wirkung auf einfach strukturierte Mikroorganismen sollte damit zu erreichen sein, um Schimmel, Algen oder andere komplexere Organismen zu bekämpfen wird die Strahlungsdosis wohl nicht ausreichen.


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