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DIY-UV-Light-Box-Workshop

防疫時尚,救國也要有型!紫外燈消毒口罩盒工作坊

同場加映:微生物測試實驗

文章連結:https://clab-cetm.github.io/DIY-UV-Light-Box-Workshop/bacteria-test/

前言

如果你參加《防疫時尚,救國也要有型! 紫外燈消毒口罩盒工作坊》的時候已經完成了 UVC LED 的消毒模組(如下圖)

你應該可以開始掛上口罩,然後進行口罩消毒。

註:此圖為了示意口罩安裝方式而放在沒有屏蔽的地方,實際上應該將整個消毒模組放入保冰袋中隔絕光線再上電,避免直視 UVC 光源或使光源照射到人體。

使用時你可能會有這樣的疑問 – 到底要消毒多久?怎樣知道是否真的有效?

有個簡易的方式可以讓你找出答案 – 使用工作坊所發的「菌盤」進行測試。

實驗想法與方法

菌盤實際上就是培養細菌用的培養皿,我們會在實驗中採集細菌/微生物放入菌盤中培養。並且對菌盤做不同的環境條件改變來當作對照組 – 以這個實驗來說,就是照射 UVC LED,然後觀察細菌的繁殖狀況。

菌盤的製作方式就不在這邊說明了,網路上可以找到許多做法。一般來說內容物就是洋菜粉、酵母粉…簡單說就是一些細菌愛吃的東西。當你把採菌抹上菌盤的時候,概念上就像把細菌丟到一間舒適的吃到飽餐廳一樣 XD

為什麼要使用細菌呢?

每一種微生物都有其特定 UVC 殺菌劑量標準,其劑量是照射強度與照射時間的乘積

UV dose μWs/cm² = UV intensity μW/cm² × exposure time (seconds)

所以高強度配合短時間與低強度和長時間的照射效果是相同的。參考資料:WiKi: Ultraviolet germicidal irradiation

註:COVID-19 是單鏈 RNA 病毒,一些研究指出 2-5mJ/cm² 的 UVC 照射量 (UVGI) 可以使單鏈 RNA 病毒失效 (*1)。如果你手上有專業的 UVC 照度計可以測量 UVC 的強度,會讓你能更精確地計算出需要照射的時間。

*1) Tseng, C. C., & Li, C. S. (2007). Inactivation of viruses on surfaces by ultraviolet germicidal irradiation. Journal of Occupational and Environmental Hygiene, 4(6), 400-405.

由於我們(A.k.a. 普通老百姓)沒有能力和設備取得 COVID-19 病毒做實驗,也不會特別買一台專業的 UVC 照度計來測量 UVC 強度。但如果你有仔細聽工作坊的分享(直播來源:點我)。”一般來說” 以 UVC 殺死細菌所需要的時間,會比殺死病毒所需的時間還久。所以這個實驗假設「能殺死或抑制細菌的 UVC 照射量,也幾乎能抑制或殺死病毒。」

以下的實驗使用三個菌盤,分別採集三種不同的來源,然後將菌盤分為左右兩邊,一邊照射 UVC 光,另一邊不照射,然後觀察細菌繁殖的狀況。

採菌

採菌時使乾淨的棉花棒,稍微沾一點水(最好用煮沸過後的水,確定無菌,這個實驗中使用的是飲水機煮沸過的熱水)。

樣本一:鍵盤按鍵

聽說鍵盤是個很髒的地方,根據一些研究指出鍵盤上最髒的是 Enter 鍵,因為它最常被使用到(我猜空白鍵會是第二名)。所以第一個採集的對象是鍵盤。採集的時候要稍微滾動棉花棒。

然後左右來回並滾動棉花棒,將鍵盤上的菌抹在整片菌盤上。

樣本二:門把

門把每天被人摸來摸去的,上面應該也很精彩吧!來採集試試看。

樣本三

這個樣本比較特別,我準備要使用這個菌盤時,發現上面已經有幾個像發霉一樣的點。有可能是水氣跑進去造成的(當初拿到時的確上蓋有些水珠)。

所以我想直接使用這個 “現成的菌”。操作方式是把(如圖左半邊)現有的菌點抹開,平均抹開在整片菌盤上。

照射 UVC 的時候,會照射有來源菌點的那半邊,藉此觀察 UVC 有沒有能力抑制或殺死它。

UVC 照射

對照組

因為實驗要有對照組,所以用鋁箔紙包覆另一半,這樣照射 UVC 的時候,就只有(如圖)左邊那一半會被照射到。

照射距離

因為 UVC 的照度跟 UVC 與被照物之間距離有關。工作坊所製作的「曬罩架」若勾上口罩,照射距離幾乎是架子的高度。為了實驗方便,所以我直接將它翻轉面向下照射菌盤。因為保冰袋裡面有一些反射材質,為了去除這些實驗的變因,所以我不使用保冰袋,直接在淨空的桌上測試(記得做好簡單的屏蔽,不要照射到人)。

關燈照射中…

因為上圖那個反射令人害怕。後來我把錫箔紙弄皺一點,讓光線盡量不要集中反射。

照射時間

為了一併比較不同照射時間的效果。除了門把上的採菌以 UVC 照射 5 分鐘,其餘的都照射 10 分鐘。

封裝與保存

記得在菌盤的上下蓋闔上後,旁邊用膠帶封起來,避免水氣或微生物跑進去。為了隔絕光線,使用鋁箔紙包起來。

寫上一些描述,以免不知情的人發現,還以為是什麼生化攻擊 XD

如果你有仔細聽工作坊的分享(直播來源:點我),比較適合的溫度是 35℃ 左右(一般在 30-35℃ 的培養箱中培養 24-48 小時後可以觀察結果)。一開始我把它丟在螢幕和辦公室隔板的中間,因為螢幕使用的時候會從後方散熱。後來剛好遇到連續假日要開車回家,就把它丟在後車廂。剛好連假那幾天的天氣超級熱,應該很適合細菌生長。

開箱

大概在後車箱放了超過 48 小時後,開箱!效果看起來很不錯~

首先是鍵盤上的菌(看吧!鍵盤真的很髒啊~),可以發現照射 10 分鐘 UVC 的那半邊只出現一個小點,幾乎沒有菌繁殖。

再來是門把上的菌(看吧!門把也很髒啊~),可以發現雖然只照射了 5 分鐘的 UVC,但效果還是很不錯。

最後是把原本左邊的菌點抹開到右邊,然後照射原本有菌點的左邊,照射時間 10 分鐘。你可以看到右邊已經開始繁殖了,左邊還是有一些,但是有被抑制的感覺。尤其是左邊原本的菌點,似乎顏色變焦灰,並且沒有再往外擴散。

處理廢棄物

實驗結束後,記得要處理好廢棄物喔!一般會建議將培養皿放入一個大的拉鍊袋中隔絕,然後往裡面噴上漂白水後(我使用手邊的 75% 酒精),再用更大的垃圾袋包覆才丟棄。

結論

從生物實驗可以發現,照射 5 分鐘的時間應該就足夠了。或許時間還可以更短,但就交給各位做實驗囉~

另外,工作坊所製作的殺菌設備不只能用在口罩的殺菌,還可以使用在像是化妝刷的殺菌喔。

其它改裝想法

工作坊所製作的殺菌模組是為了口罩的大小而設計的。如果想消毒更大件的物體,可能需要更大的照射範圍。如果買個餐桌罩,將四邊做好隔絕,頂端做個開口。然後把工作坊的模組朝下固定於餐桌罩的頂端。再加上一個簡單的提把,是不是就可以方便用來消毒鍵盤、玩具?

歡迎各位發揮巧思,改裝自己手上的設備。改裝完記得在臉書上跟 空總臺灣當代文化實驗場 C-LAB 炫耀一下喔~

ps: 看完了這個實驗,你是不是想用酒精消毒一下鍵盤和門把?如果你手邊有菌盤,也建議你試試看遙控器 (;゚Д゚)!

~ END ~