Новий УФ-Д-біодозиметр

12 квiт | 2021

Розробник проф. Ірина Теренецька

На відміну від ультрафіолетових вимірювачів, наявних на ринку, що вимірюють потенційно небезпечне (еритемне та мутагенне) УФ-випромінювання, УФ-D-біодозиметр призначений для безпосереднього вимірювання корисної активності сонячного світла та штучних джерел УФ-випромінювання. Такий пристрій є важливим для збалансування ризиків для здоров'я та переваг впливу сонячного світла для подолання пандемії дефіциту вітаміну D, а також відкриває нові галузі застосування УФ-ламп для технологій охорони здоров'я, харчової промисловості та приватних користувачів.

D-біодозиметр заснований на тій самій фотореакції in vitro, яка починає синтез вітаміну D у шкірі людини шляхом дуже мінливого сонячного опромінювання УФ-Б. Отже, мішенями для УФ-Б-фотонів у біодозиметрі є молекули провітаміну D, вбудовані в спеціально розроблену прозору та стабільну УФ-матрицю. Для дотримання курсу фотореакції в режимі реального часу було розроблено три режими роботи різної складності (Proc. SPIE, 2016, том 9887 doi: 10.1117 / 12.2229756).

РЕЖИМ 1. Спектрофотометричний аналіз із використанням оригінального програмного забезпечення (для досвідченого професіонала)

РЕЖИМ 2. УФ-біодоза визначається зменшенням пропускання зразка (для загального використання).

РЕЖИМ 3. Візуальне виявлення УФ біодози за допомогою 7-DHC у рідкокристалічній матриці (для особистого використання).

Крім того, в результаті детальних досліджень фотосинтезу вітаміну D з використанням перестроюваної лазерної та УФ-спектроскопії було розроблено надійний алгоритм та програмне забезпечення для безпосереднього розрахунку накопичення провітаміну D3 з використанням сонячних УФ-спектрів як вхідних даних у модель фотореакції для демонстрації критичної залежності накопичення провітаміну D3 від стратосферного озону, забруднення повітря, сезону, широти тощо (Int. J. Remote Sensing, 2011, V. 32, № 21, pp. 6205-6218).

Опис технології

У розробленому персональному УФ-D-біодозиметрі в якості світлочутливого матеріалу використовується плівка (полімер або гідрогель) із вбудованими молекулами провітаміну D3 (7-DHC). Пропускання цієї плівки в спектральному діапазоні, що відповідає максимальному поглинанню в спектрі 7-DHC, залежить від кількості синтезованих молекул провітаміну D, а її зміна при λ≈280 нм (в результаті впливу УФ) вимірюється портативним оптоелектронним пристроєм 'VitaD'.

Зовнішній вигляд біодозиметра 'Vita-D' (зліва) та його блок-схема (внизу праворуч): 1 - світлодіод, 2 - джерело живлення, 3 - світлочутливий матеріал, 4 - фотодіод, 5 - підсилювач, 6 - мікроконтролер, 7 - панель індикатора РК, 8 - панель клавіатури, 9 - електрична батарея, 19 - порт USB.

Угорі праворуч показано смугу випромінювання світлодіодів щодо спектрів поглинання провітаміну D, трансформованих під час дії УФ. Конкретну «антирахітичну» УФ-біодозу можна розрахувати на основі зміни пропускання плівки, виміряної до та після впливу сонячного світла, за допомогою калібрувальної діаграми, яка встановлює залежність між зміною пропускання та прийнятою дозою УФ.

Технічні характеристики

Розмір світлочутливої плівки	1x2 cm²
Динамічний діапазон дозових характеристик плівки	0-1000 J/m²
Керована смуга передачі	280 ± 10 nm
Похибка вимірювання	0.4 mJ/cm²
Кількість збережених вимірювань	200
Споживана напруга	+9 V
Час роботи акумулятора без підзарядки	38 hours
Розміри одиниці	18x5x3 cm³
Вага одиниці	400 g

Застосування

ЗДОРОВ'Я, МЕДИЦИНА: послуги з догляду та охорони здоров'я; Клінічні дослідження та випробування; Лабораторне обладнання, біомедична інженерія, фізіотерапія (фототерапія), електронне здоров’я та освіта; Інформація про стан здоров’я

ЕКОЛОГІЯ: УФ-індекс D, показник забруднення повітря та води, клімат, структурні дані для прийняття рішень.

БІОЛОГІЯ / БІОТЕХНОЛОГІЯ: Біохімія / Біофізика; Молекулярна біологія; Машинобудування; Тестування in vitro, випробування

СІЛЬСЬКЕ ГОСПОДАРСТВО / ХАРЧУВАННЯ: Збагачена вітаміном D їжа (гриби, дріжджові продукти) завдяки дозованому УФ-опроміненню