Câmara Germicida Portátil

O problema, em maio de 2020

Faltava equipamento de proteção para profissionais de saúde. A máscara descartável, projetada para um uso, estava sendo usada por turnos inteiros. A pergunta prática era: dá para desinfetar e reutilizar, com rapidez suficiente para fazer diferença num plantão?

A radiação ultravioleta na faixa germicida é a resposta conhecida. Ela não deposita resíduo químico, não molha, não deforma o tecido do filtro e age em segundos. O problema deixa de ser "o que usar" e passa a ser como construir um equipamento que entregue a dose certa sem ferir quem o opera.

Por que vapor de mercúrio, e não LED

A fonte é uma lâmpada de vapor de mercúrio a baixa pressão, cuja emissão ressonante ocorre em 253,7 nm — dentro da faixa UV-C. O pico de absorção dos ácidos nucleicos fica em torno de 265 nm, e a proximidade entre os dois valores é o que dá a essa lâmpada sua eficiência germicida: a radiação é absorvida pelo material genético do microrganismo e impede que ele se replique.

Existiam LEDs UV-C em 2020. A escolha pela lâmpada foi técnica: naquele momento os LEDs não entregavam potência radiante por custo compatível com um equipamento que precisava ser construído rápido e em quantidade. Vale o registro porque o nome da marca — LedsLife — levou algumas pessoas a supor que a câmara usasse LED. Nunca usou.

A geometria não é estética

A câmara tem seção transversal parabólica, com a boca voltada para baixo e a lâmpada posicionada no foco da parábola. Essa escolha resolve dois problemas de uma vez.

O primeiro é óptico. A propriedade que define a parábola é que todo raio partindo do foco se reflete paralelo ao eixo. Com a lâmpada no foco e a boca virada para a bandeja, a radiação que bate na parede interna é redirecionada para baixo em feixe organizado, em vez de se espalhar. O objeto a ser desinfetado recebe tanto a radiação direta quanto a refletida.

O segundo é de segurança. O formato lembra uma tampa cobre-bolos, e isso é deliberado: a câmara pousa sobre a superfície e se fecha contra ela. Não se pode olhar diretamente para UV-C — a radiação lesiona córnea e pele sem que se perceba no momento, porque não há sensação de calor nem de brilho. A geometria existe para que a luz não saia.

O intertravamento

Qualquer pessoa consegue juntar uma lâmpada germicida e uma caixa. O que separa um equipamento de uma armadilha é o intertravamento: o mecanismo que impede a fonte de operar quando existe caminho de exposição.

A câmara em alumínio tem um microswitch de apoio. Não é sensor de tampa — é sensor de pouso. A lâmpada só energiza com a câmara assentada sobre a mesa ou bandeja, vedada contra a superfície. Basta erguer o equipamento para que a alimentação seja cortada, antes que a boca se abra e a radiação escape.

A ordem importa: o corte acontece pelo gesto de levantar, não pela abertura consumada. É a diferença entre prevenir a exposição e reagir a ela.

Ozônio: um segundo agente, e um cuidado

Lâmpadas de vapor de mercúrio a baixa pressão também emitem em 185 nm, e essa linha gera ozônio a partir do oxigênio do ar. O ozônio é útil aqui: sendo um gás, alcança frestas, dobras e sombras onde a radiação direta não chega — ele complementa o UV-C justamente onde o UV-C é fraco.

Mas ozônio é irritante respiratório e tem limite de exposição ocupacional definido em norma. Por isso o equipamento sempre veio acompanhado da recomendação de uso em ambiente arejado, e não como precaução genérica: dentro da câmara fechada a concentração é alta, e ao abrir ela se dispersa no ambiente.

A versão em papelão, sem maquiagem

Houve uma segunda versão, em papelão forrado com papel-alumínio, mostrada pela TV Record Campinas. A intenção era ampliar o alcance: divulgar uma construção que qualquer pessoa conseguisse reproduzir com material de mercado, num momento em que a máscara descartável estava sendo tratada como reutilizável de qualquer jeito.

O forro tem função óptica. O alumínio reflete cerca de 75% da radiação ultravioleta — valor do Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook, de Kowalski (2009) — e devolve para dentro da câmara parte do fluxo que se perderia nas paredes. Convém a ressalva: esse número se refere ao alumínio especular. O papel-alumínio doméstico tem microrrugosidade e uma face fosca, e sua reflexão é mais difusa, com valor efetivo menor.

O resto foi improviso declarado. A eletrônica ficou do lado de fora por facilidade de arranjo da fiação e para manter acessível o botão do temporizador. A alça para levantar era um pote de fermento reaproveitado. Nada disso foi decisão de projeto, e não faz sentido apresentar como se fosse.

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Quinze anos antes, pelo caminho oposto

Vale contar de onde isso vem, porque explica por que a fonte é convencional.

Na pós-graduação no DSIF, sob orientação do Professor Vitor Baranauskas, o problema era desinfetar efluentes hospitalares. Ali o ultravioleta é ineficiente: sua transmitância em meio aquoso é baixa, e ele é absorvido nos primeiros milímetros sem alcançar o volume. A hipótese era contornar isso por absorção a dois fótons — 532 nm é exatamente o dobro de 266 nm, sobre o pico de absorção dos ácidos nucleicos. Dois fótons verdes absorvidos simultaneamente equivaleriam a um fóton ultravioleta, e o verde atravessa a água com folga.

O experimento usou LEDs verdes de alta potência sobre células em meio de cultura. Convém o detalhe histórico: eram LEDs de cor pura, com a luz gerada diretamente na junção PN do semicondutor — não a conversão por fósforo excitado por chip azul, técnica que só se popularizou depois.

E não foi uma exposição única. Os tempos foram variados de propósito, num controle sugerido pela Professora Elisabeth Pelosi, da FATEC de Sorocaba, para separar duas hipóteses sobre a ausência de dano: ou o dano ao DNA nunca chegou a ocorrer, ou ocorreu e foi desfeito por fotorreativação — o mecanismo natural de reparo que usa luz visível e ultravioleta próximo. Como nada apareceu em nenhum dos tempos testados, a resposta é a primeira.

O mesmo achado tem uma leitura favorável, que vale registrar: a luz visível incoerente de um LED não induz dano fotoquímico ao DNA em condições normais de operação. É uma garantia de segurança, não um defeito.

A Câmara Germicida é o retorno consciente ao caminho direto, feito por quem já explorou o atalho e entende por que ele não fecha.

Registro e validação

Os testes foram conduzidos pela Professora Clarice Arns e suas colaboradoras, no Laboratório de Virologia Animal da Unicamp — um dos poucos pontos da universidade que seguiram abertos durante o lockdown. Levei o protótipo; o experimento é deles.

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• TV Record Campinas · 22 de maio de 2020 · reportagem de Luiz Crescenzo · assistir
• TV Cultura, Jornal da Tarde · 28 de maio de 2020 · a partir de 1min52 · assistir
• Kowalski, W. Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook. Springer, 2009.
• Sancar, A. Structure and function of DNA photolyase and cryptochrome blue-light photoreceptors. Chemical Reviews, 2003.
• Boyd, R. W. Nonlinear Optics. Academic Press.