ربات ضدعفونی‌کننده UVD Robots، محصول شرکت دانمارکی Blue Ocean Robotics، یک دستگاه خودکار است که از نور فرابنفش نوع C (UV-C) برای حذف 99.99% باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر میکروارگانیسم‌های مضر در محیط‌های بسته استفاده می‌کند. این ربات که در سال 2016 پس از همکاری با بیمارستان دانشگاه اودنسه توسعه یافت، برای کاهش عفونت‌های بیمارستانی (HAI) طراحی شد و در بیش از 70 کشور، از جمله بیمارستان‌های چین، اروپا و آمریکا، به‌کار گرفته شده است. UVD Robots با ناوبری خودکار و بدون نیاز به دخالت انسانی، ایمنی و کارایی ضدعفونی را افزایش داده و در دوران همه‌گیری کووید-19 تقاضای جهانی برای آن به شدت افزایش یافت. با بررسی جامع ربات ضدعفونی‌کننده UVD Robots همراه ابرار صنعتی باشید.
UVD Robots چیست؟
UVD Robots یک ربات خودران است که با استفاده از نور UV-C در طول موج 254 نانومتر، سطوح و هوای محیط را ضدعفونی می‌کند. این ربات مجهز به یک پایه متحرک با حسگرهای لیدار و دوربین، و آرایه‌ای از لامپ‌های UV-C است که به‌صورت عمودی نصب شده‌اند. طراحی آن برای ضدعفونی اتاق‌های بیمارستانی، سالن‌های عمل، و فضاهای عمومی مانند فرودگاه‌ها و مراکز خرید مناسب است. برخلاف سیستم‌های دستی UV-C، UVD Robots به‌صورت خودکار حرکت کرده و نقاط حساس به عفونت (مانند تخت بیمار و دستگیره‌ها) را هدف قرار می‌دهد. این فناوری در سال 2019 جایزه IERA Award را از IEEE دریافت کرد.
ساختار و نحوه عملکرد ربات ضدعفونی‌کننده
ربات ضدعفونی‌کننده UVD Robots از یک پایه متحرک با حسگرهای لیدار، اولتراسونیک و دوربین برای ناوبری خودکار تشکیل شده است. آرایه لامپ‌های UV-C با توان 20 ژول بر مترمربع در ثانیه (در فاصله 1 متری) روی ستونی عمودی نصب شده و نور را به‌صورت 360 درجه منتشر می‌کند. ربات ابتدا نقشه محیط را اسکن کرده و مسیر ضدعفونی را برنامه‌ریزی می‌کند. در هر اتاق، ربات در 5-6 نقطه توقف کرده و برای 1-2 دقیقه نور UV-C را تابانده تا 99.99% میکروب‌ها را نابود کند. پس از اتمام، به ایستگاه شارژ بازمی‌گردد. این فرآیند 10-15 دقیقه برای یک اتاق استاندارد طول می‌کشد.
اصول علمی ضدعفونی با اشعه UV-C
نور UV-C با طول موج 200-280 نانومتر، با نفوذ به دیواره سلولی میکروارگانیسم‌ها، DNA یا RNA آن‌ها را تخریب می‌کند و از تکثیرشان جلوگیری می‌کند. در طول موج 254 نانومتر، که توسط UVD Robots استفاده می‌شود، پیوندهای مولکولی نوکلئیک‌اسیدها شکسته شده و دیمرهای پیریمیدین تشکیل می‌شوند که فرآیندهای زیستی میکروب‌ها را مختل می‌کند. این روش برای باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و اسپورها مؤثر است، اما به تابش مستقیم و دوز کافی (حدود 20-40 mJ/cm²) نیاز دارد. UV-C برخلاف مواد شیمیایی، هیچ مقاومتی در میکروب‌ها ایجاد نمی‌کند.
میزان اثربخشی ربات ضدعفونی‌کننده UVD Robots در حذف باکتری‌ها
مطالعات نشان داده‌اند که UVD Robots تا 99.99% باکتری‌ها و ویروس‌ها، از جمله MRSA، VRE و SARS-CoV-2 را در 10-15 دقیقه حذف می‌کند. در آزمایشی در بیمارستان اودنسه، پس از ضدعفونی با ربات، هیچ باکتری بیماری‌زایی روی سطوح باقی نماند، در حالی که تمیزکاری دستی 80% سطوح را آلوده باقی گذاشت. اثربخشی به عواملی مانند دوز UV-C، فاصله (1-2 متر)، و نبود سایه بستگی دارد. برای میکروب‌های مقاوم مانند Candida auris، دوزهای بالاتر (تا 60 mJ/cm²) و زمان طولانی‌تر (20 دقیقه) ممکن است لازم باشد.
هوش مصنوعی در ناوبری UVD Robots
UVD Robots از هوش مصنوعی (AI) برای ناوبری خودکار و بهینه‌سازی مسیر استفاده می‌کند. الگوریتم‌های AI با پردازش داده‌های حسگرهای لیدار و دوربین، نقشه سه‌بعدی محیط را ایجاد کرده و موانع را شناسایی می‌کنند. ربات مسیرهایی را انتخاب می‌کند که حداکثر پوشش UV-C را تضمین کند، به‌ویژه در نقاط پرخطر مانند سینک‌ها و تخت‌ها. سیستم یادگیری ماشین ربات، با هر عملیات، کارایی خود را بهبود می‌بخشد و زمان ضدعفونی را کاهش می‌دهد. نرم‌افزار به‌روزرسانی‌پذیر ربات امکان ارتقاء عملکرد را فراهم می‌کند.
مزایای استفاده از رباتهای ضدعفونی‌کننده
مزایای UVD Robots شامل: 1) کاهش 99.99% میکروب‌ها بدون مواد شیمیایی؛ 2) ایمنی کارکنان با حذف تماس با عوامل بیماری‌زا؛ 3) صرفه‌جویی در زمان (15 دقیقه در مقابل 30-60 دقیقه دستی)؛ 4) کاهش هزینه‌های عملیاتی با حذف خطای انسانی؛ 5) انعطاف‌پذیری در ضدعفونی فضاهای مختلف. این ربات‌ها همچنین با کاهش عفونت‌های بیمارستانی (HAI)، که سالانه 100,000 مرگ در جهان به دنبال دارد، هزینه‌های درمانی را کاهش می‌دهند. استفاده آسان و گزارش‌دهی دیجیتال نیز مزیت دیگر است.
کاربردهای گسترده در مراکز درمانی
UVD Robots در بیمارستان‌ها برای ضدعفونی اتاق‌های بیماران، سالن‌های عمل، ICU، و مناطق انتظار استفاده می‌شود. این ربات همچنین در کلینیک‌های دندانپزشکی، آزمایشگاه‌ها، و آسایشگاه‌ها کاربرد دارد. در دوران کووید-19، بیمارستان‌های ووهان چین از این ربات برای ضدعفونی بخش‌های قرنطینه استفاده کردند. علاوه بر مراکز درمانی، UVD Robots در فرودگاه‌ها (مانند هیترو لندن)، هتل‌ها، و مدارس برای کاهش انتقال بیماری‌های عفونی به‌کار گرفته شده است. توانایی ضدعفونی هوا و سطوح، آن را برای محیط‌های شلوغ ایده‌آل می‌کند.
ربات ضدعفونی‌کننده UVD Robots با حذف میکروب‌های بیماری‌زا، ایمنی بیماران، کارکنان و بازدیدکنندگان را افزایش می‌دهد. عفونت‌های بیمارستانی (HAI) سالانه 5-10% بیماران را تحت تأثیر قرار داده و هزینه‌های درمانی را تا 50 میلیارد دلار در جهان افزایش می‌دهند. این ربات با کاهش این عفونت‌ها، خطر مرگ‌ومیر و بستری طولانی را کم می‌کند. همچنین، با کاهش نیاز به حضور کارکنان در محیط‌های آلوده، خطر ابتلا به بیماری‌های شغلی را تا 90% کاهش می‌دهد. گزارش‌های بیمارستان‌های کرواسی نشان‌دهنده کاهش 97% عفونت‌ها در بخش‌های مجهز به ربات است.
حذف خطای انسانی با استفاده از ربات‌ها
تمیزکاری دستی اغلب به دلیل خطای انسانی، مانند نادیده گرفتن سطوح یا استفاده ناکافی از مواد ضدعفونی‌کننده، تنها 50% سطوح را به‌طور مؤثر تمیز می‌کند. UVD Robots با دنبال کردن مسیرهای برنامه‌ریزی‌شده و تابش یکنواخت UV-C، این خطاها را حذف می‌کند. حسگرهای ربات اطمینان می‌دهند که تمام سطوح در معرض دوز کافی قرار گیرند. در مطالعه‌ای در بیمارستان کرواسی، ضدعفونی با ربات هیچ نمونه مثبت باکتریایی باقی نگذاشت، در حالی که تمیزکاری دستی 8 مورد از 10 نمونه را آلوده نشان داد.
مقایسه روش دستی و خودکار ضدعفونی
روش دستی ضدعفونی زمان‌بر (30-60 دقیقه برای یک اتاق)، پرهزینه (نیاز به مواد شیمیایی و نیروی انسانی)، و مستعد خطا (50% سطوح نادیده گرفته می‌شوند) است. ربات ضدعفونی‌کننده UVD Robots در 10-15 دقیقه یک اتاق را ضدعفونی کرده، مواد شیمیایی مصرف نمی‌کند، و 99.99% میکروب‌ها را حذف می‌کند. با این حال، روش دستی برای حذف آلودگی‌های فیزیکی (مانند خاک) ضروری است، در حالی که UV-C فقط میکروب‌ها را هدف قرار می‌دهد. بنابراین، UVD Robots به‌عنوان مکمل تمیزکاری دستی مؤثرتر است. هزینه اولیه ربات (80,000-90,000 دلار) در برابر صرفه‌جویی بلندمدت (30-40% کاهش HAI) توجیه‌پذیر است.
مصرف انرژی و قیمت ربات ضدعفونی‌کننده UVD Robots چقدر است؟
UVD Robots با 4 باتری لیتیوم-منگنز-نیکل (Li-MNC) تغذیه می‌شود که امکان ضدعفونی 8-10 اتاق را با یک شارژ (2-3 ساعت) فراهم می‌کند. مصرف انرژی حدود 1.5-2 کیلووات‌ساعت برای یک چرخه کامل است، که در مقایسه با سیستم‌های تهویه بیمارستانی ناچیز است. قیمت ربات بین 80,000 تا 90,000 دلار است، که برای تجهیزات پزشکی مقرون‌به‌صرفه محسوب می‌شود. هزینه‌های نگهداری (تعویض لامپ هر 9,000 ساعت) حدود 5,000 دلار در سال است. بازگشت سرمایه در بیمارستان‌ها با کاهش HAI در 2-3 سال محقق می‌شود.
چگونه نور فرابنفش میکروب‌ها را از بین می‌برد؟
نور UV-C با طول موج 254 نانومتر، انرژی فوتون‌های کافی برای شکستن پیوندهای شیمیایی در DNA و RNA میکروارگانیسم‌ها تولید می‌کند. این فرآیند دیمرهای پیریمیدین را تشکیل داده و تکثیر میکروب‌ها را متوقف می‌کند. دوز موردنیاز برای 99.99% غیرفعال‌سازی (log4 reduction) بسته به میکروب متفاوت است: برای E. coli حدود 6 mJ/cm²، برای SARS-CoV-2 حدود 20 mJ/cm²، و برای اسپورها تا 40 mJ/cm². UV-C به دلیل عدم ایجاد مقاومت میکروبی، برتری نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها و مواد شیمیایی دارد، اما به تابش مستقیم نیاز دارد.
ملاحظات ایمنی در استفاده از اشعه فرابنفش
نور UV-C برای پوست و چشم انسان مضر است و می‌تواند باعث سوختگی یا آسیب به قرنیه شود. ربات ضدعفونی‌کننده UVD Robots با حسگرهای حرکتی و حرارتی مجهز شده که در صورت ورود انسان به اتاق، لامپ‌ها را خاموش می‌کند. فاصله ایمن (بیش از 15 سانتی‌متر) از موانع با حسگرهای اولتراسونیک حفظ می‌شود. کارکنان باید آموزش ببینند و علائم هشدار در ورودی اتاق‌ها نصب شود. مواد حساس به UV-C (مانند برخی داروها) باید از اتاق خارج شوند. این ربات برای استفاده در فضاهای خالی طراحی شده است.
طول عمر لامپ‌های UV و تعویض آن‌ها
لامپ‌های UV-C در UVD Robots عمری حدود 9,000 ساعت دارند، که معادل 2-3 سال استفاده روزانه (8 ساعت) است. کاهش شدت نور پس از 7,000 ساعت، اثربخشی را کم می‌کند، بنابراین تعویض منظم ضروری است. هزینه هر لامپ حدود 500-700 دلار است و تعویض توسط تکنسین‌های آموزش‌دیده در 30 دقیقه انجام می‌شود. ربات گزارش‌های تشخیصی ارائه می‌دهد که کاهش عملکرد لامپ را هشدار می‌دهد. بازیافت لامپ‌ها به دلیل وجود جیوه باید مطابق استانداردهای زیست‌محیطی انجام شود.
معرفی دیگر رباتهای بیمارستانی
علاوه بر ربات ضدعفونی‌کننده UVD Robots، رباتهای بیمارستانی دیگر شامل: 1) Xenex LightStrike (آمریکا): ربات UV-C با لامپ‌های زنون پالسی، که نیاز به جابجایی دستی دارد؛ 2) Tru-D SmartUVC (آمریکا): ربات UV-C با اسکن اتاق، اما کندتر (20-45 دقیقه)؛ 3) GoBe Robots (دانمارک): ربات تله‌پرسنس برای ارتباط پزشکان با بیماران؛ 4) PTR Robots (دانمارک): ربات جابجایی بیماران. این ربات‌ها مکمل یکدیگرند، اما UVD Robots به دلیل خودرانی و سرعت (10-15 دقیقه) برتری دارد. بازار رباتهای بیمارستانی تا 2027 به 11 میلیارد دلار خواهد رسید.
چگونگی اجتناب از برخورد با انسان یا اشیاء
UVD Robots با حسگرهای لیدار، اولتراسونیک، و دوربین‌های 360 درجه موانع را شناسایی می‌کند. لیدارها نقشه سه‌بعدی محیط را با دقت 2 سانتی‌متر ایجاد کرده و موانع ثابت یا متحرک (مانند انسان) را تشخیص می‌دهند. حسگرهای اولتراسونیک فاصله 15 سانتی‌متری از اشیاء را حفظ می‌کنند و در صورت نزدیک شدن، ربات متوقف می‌شود. حسگرهای حرارتی حضور انسان را شناسایی کرده و لامپ‌ها را خاموش می‌کنند. این سیستم ایمنی، برخورد را به صفر رسانده و امکان حرکت در فضاهای شلوغ را فراهم می‌کند.
بررسی موردی استفاده از ربات در یک بیمارستان دانمارکی
در بیمارستان دانشگاه اودنسه، دو ربات UVD در سال 2019 آزمایش شدند. ربات‌ها پس از تمیزکاری دستی، اتاق‌های بیماران را ضدعفونی کردند و تعداد باکتری‌های بیماری‌زا را به صفر رساندند، در حالی که تمیزکاری دستی 20% سطوح را آلوده باقی گذاشت. زمان ضدعفونی هر اتاق 12 دقیقه بود، که 50% سریع‌تر از روش دستی بود. چالش لجستیکی در اتاق‌های چندتخته، نیاز به تخلیه بیماران بود. این پروژه، که با بودجه منطقه جنوبی دانمارک تأمین شد، نشان داد که ربات‌ها مکمل مؤثری برای تمیزکاری دستی‌اند، اما برای کاهش HAI نیاز به پروتکل‌های دقیق دارند.
منبع: ابرار صنعتی
