Untersuchung der UV-C-LED-Technologie zur Desinfektion in der Tür in der Tür: eine wirksame Quecksilber- und ozonfreie Methode zur Bestrahlung von Mikroorganismen in der Luft, die in der Luft bestrahlt werden

Abstrakt

Ziel dieser Studie war es, die Wirksamkeit eines neuartigen Luftsterilisationssystems auf Luftmikroorganismen sowohl im Labor-Umfeld als auch im Büroumfeld zu bewerten. Hier haben wir eine UV-C-LED-basierte Technik verwendet, um die Luft kontinuierlich zu reinigen. Es wurde beobachtet, dass die Desinfektionsrate des UV-C-LED-Systems in 2 Stunden in 2 Stunden 99,94% gegen Staphylococci Albus (8032) gegen Staphylococci Albus beträgt, während 99,6%, 99,02% und 98,65% gegen natürliche Mikroorganismen in 2 Stunden innerhalb von 100 M3, 150 M3 und 210 M3 M3-Räumen in 2 Stunden. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse für eine 5-tägige Prüfung vor Ort, die in normalerweise operativen Büros durchgeführt wird, eine Desinfektionsrate von bis zu 92% gegen natürliche in der Luft befindliche Mikroorganismen. Die Ergebnisse zeigen auch keine Ozonemission von Null aus den UV-C-LED-Basis-Luftsterilisations-De-Vices. Diese Studie zeigt eine vielversprechende Rolle für diese von UV-C-LED-basierte neuartige Technologie bei der Kontrolle und Prävention von Infektionen, indem die Ausbreitung von Luftpathogenen effektiv und effizient entworfen wird, ohne gefährliche Quecksilber oder Chemikalien einzuführen.

CCS -Konzepte

Hardware → Neue Technologien∼Neue optische und photonische Technologien.

Schlüsselwörter: UV-C-LED, Luftsterilisation, quecksilberfrei, ozonfrei, Infektionskontrolle und -prävention

In dieser Studie wurde der zum Test verwendete Luftsterilisator von MASSPHOTON Limited, Hongkong, entwickelt und hergestellt. Im Gegensatz zu den in früheren Studien verwendeten und berichteten UV-Luftsterilisatoren auf Quecksilberlampenbasis verwendet der MASSPHOTON®-Luftsterilisator UV-C-LED als keimtötende Lichtquelle. Abbildung 1 zeigt eine Vorderansicht des Sterilisators (links) und eine Explosionsansicht seines Innenaufbaus (rechts). Wie in den orangefarbenen Pfeilen dargestellt, wird die unbehandelte Raumluft von den Ventilatoren (4) angesaugt und strömt dann durch den Einlass (6) und die Vorfiltration (5), um große Partikel und Staub aus der Luft herauszufiltern. Anschließend strömt die Luft durch den kritischsten Teil des Luftsterilisators, den stark UV-reflektierenden Luftkanal (2) und das UV-C-LED-Modul (10). Der Luftkanal (2) ist speziell für UV-C-LEDs mit hoher UV-C-reflektierender Innenbeschichtung konzipiert. Wir haben UV-C-LEDs mit schmaler Strahlform ausgewählt, die dazu beitragen, das Licht entlang des Luftkanals zu bündeln, wie in Abbildung 2 (a) dargestellt. Abbildung 2 (b) zeigt die Raytracing-Simulation, bei der von UV-C-LEDs emittiertes Licht vom Reflektor kollimiert wird und direkt in den Luftkanal gelangt, während das Licht mit großem Winkel von seiner reflektierenden Innenfläche zurück in den Luftkanal reflektiert wird. Daher wird das keimtötende UV-C-Licht effizient genutzt und für eine effektive Sterilisation gleichmäßig im Luftkanal verteilt.

Dank des kleinen Formfaktors von UV-C-LEDs hat ein solcher Luftkanal ein viel niedrigeres Profil im Vergleich zu den Kammern der Merkur-Lampe im Gegenstück. Das UV-C-LED-Modul (10) besteht aus 45 UV-C-LEDs mit Spitzenwellenlänge bei 275 nm. Diese UV-C-LEDs haben ein langes Lebensdauer von über 10.000 Stunden. Daher ist durch seine Lebensdauer von 3 Jahren kein Ersatz erforderlich. Wenn die Luft durch den Luftkanal (2) durchläuft, wird Keimbeleuchtung aus dem UV-C-LED-Modul (10) in den Kanal emittiert, weshalb Luft sterilisiert wird. Zuletzt kommt sterilisierte Luft (als grüne Pfeile dargestellt) durch den Ausgang (9) zurück in den Raum heraus. Für diese Studie ist das von uns verwendete Modell mit einer Panelbeleuchtung (7) ausgestattet. Die Sterilisatoreinheiten sind alle in dieser Studie montiert.

Ozonfreiheit gehört zu den attraktivsten Eigenschaften der UV-C-LED-Technologie. In dieser Studie haben wir die Ozonkonzentration 1 Stunde lang im 5-Minuten-Intervall in einer 30 m3 großen Testkammer mit einem 106-L-Ozonmonitor während des Betriebs des Luftsterilisators gemessen.

Um die Wirksamkeit des Luftsterilisators gegen Mikro-Ganismen in der Luft zu bewerten, haben wir zunächst den Sterilisator in einer Laborumgebung auf Staphylococci albus in einer 20 m3-Testkammer getestet. Frische, schrägige Kulturen der Staphylococcus aureus der 4. Generation (8032) wurden 18 Stunden bei einer konstanten Temperatur von 36 ° ± 1 ° ° C kultiviert und unter Verwendung von Nährstoffbrühe -Medium auf die erforderliche Konzentration verdünnt. Die Tests werden unter 25 ° C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 bis 70% durchgeführt. In der Testkammer der Kontrollgruppe und der Ex-per-Perimentalgruppe wird Staphylococci Albus Aerosol in die Kammer gesprüht, wobei gleichzeitig ein Lüfter rührt. Nach dem Sprühen der Bakterien und der Ruhe von 5 Minuten wurden die Proben vor der Desinfektion für die Kontrollgruppe und die experimentelle Gruppe entnommen, die vor Beginn der Kontrollgruppe und vor der Desinfektion der Versuchsgruppe als positive Kontrollen verwendet wurden. Der Massphoton® -Luftsterilisator wird dann 2 Stunden lang eingeschaltet. Nach dem Sterilisationszyklus werden sowohl für die Kontrollgruppe als auch für die Versuchsgruppen Proben entnommen. Luftproben werden in Nähragar gesammelt und inkubiert. Der Test wurde dreimal wiederholt.

Nach den Wirksamkeitstests gegen Staphylococci albus testeten wir den Sterilisator gegen natürliche in der Luft befindliche Mikroorganismen in größeren Labortestkammern, 100 m3, 150 m3 bzw. 210 m3. Vor der Sterilisation wird die Luftprobe in ausgewählter Testkammer mit einem Sieb-Luftaufschlagstichter mit sechs Ebenen gesammelt. Der Luftsterilisator ist während des Sterilisationszyklus 2 Stunden eingeschaltet. Nach der Sterilisationsluftproben werden in Nähragar gesammelt und inkubiert. Der Test wurde auch dreimal wiederholt.

Als wir das Wirksamkeitsdatum aus einer kontrollierten Labortestumgebung gesammelt haben, ist es wichtig zu verstehen, wie der UV-C-LED-Luftsterilisator unter einer komplexeren realen Umgebung wie normalerweise operatives Büro mit Belegung funktioniert. Daher haben wir eine Wirksamkeitsstudie vor Ort im Büroumfeld durchgeführt. Für den Test werden vier einzelne Büros mit einem Platz von ca. 100 m3 SE-angehalten. Die Details und das Layout der Büroräume finden Sie in Tabelle 1 und Abbildung 3. Ein Massphoton® -Luftsterilisator ist für jeden Raum in der Decke installiert. Im Verlauf der Tests werden keine zusätzlichen Luftfiltrations- oder Desinfektionsgeräte als Massphoton® -Luftsterilisator verwendet. Es wird keine Unterbrechung der normalen Büroroutine eingeführt. Erwarten Sie, dass während des Tests eine Reinigung pro Cedure und Desinfektionsmittel verwendet wird. Vor- und Nach-Sterilisation-Luftproben werden aus jedem Raum mit einem Sieb-Luftaufprallprobenehmer mit sechs Ebenen entnommen. Der Sterilisationszyklus dauert 3 Stunden. Luftproben werden in Nähragar gesammelt und inkubiert.

Abbildung 2: (a) UV-C-LED-Strahlform und (b) Raytracing-Simulation des stark UV-reflektierenden Luftkanals.

Tabelle 1: Büros für Luftsterilisationstests vor Ort.

Dabei ist Nt die natürliche Zerfallsrate von Bakterien in der Luft, %. V0, Vt ist der Bakteriengehalt in der Luft zu verschiedenen Zeitpunkten vor und nach Beginn des Kontrollgruppenversuchs (während des Versuchs), gemessen in Einheiten der Koloniebildung pro Kubikmeter (KBE/m³). Kt ist die Desinfektionsrate von Bakterien in der Luft, %. V1, V2 ist der Bakteriengehalt in der Luft zu verschiedenen Zeitpunkten vor und nach der Desinfektionsbehandlung (während des Prozesses) in der Versuchsgruppe, gemessen in Einheiten der Koloniebildung pro Kubikmeter (KBE/m³). Die Ergebnisse zeigen, dass der UV-C-LED-Luftsterilisator die Bakterien in der Luft deutlich reduzierte, mit einer durchschnittlichen Desinfektionsrate von 99,93 % nach 2 Stunden Sterilisation in einer 20 m3 großen Testkammer. In ähnlicher Weise zeigte der UV-C-LED-Luftsterilisator bei Labortests gegen natürliche Bakterien in der Luft, die in Tabelle 4 aufgeführt sind, eine hocheffiziente Desinfektionsrate von 99,6 %, 99,02 % bzw. 98,64 % für Kammergrößen von 100 m3, 150 m3 und 210 m3.

Die zuvor beschriebenen Wirksamkeitstests vor Ort, werden in 4 Einzelbüros 5 Tage lang durchgeführt. Aufgrund der Zugänglichkeit wurden die Daten am Tag 03.01.5 für Office 3 nicht gesammelt, und am Tag 1 für Amt 4. Es ist wert, dass dieser Test unter der normalerweise operativen Büroumgebung mit unterschiedlichem Belegung und Echtzeitverkehr durchgeführt wird, der mikrobielle Inhalt in der Luft vor der Sterilisation von Büro und Tag von Tag zu Tag von 77 CFU/M3 bis 1343 CFU/M3. Tabelle 5 zeigt den mikrobiellen Gehalt vor und nach der Sterilisation. Die gemessene Desinfektionsrate variiert von 21% bis zu 92%, wobei 95% Konfidenzintervall von 54,9% auf 79,3% variiert. Abbildung 4 zeigt die Änderung des mikrobiellen Gehalts vor und nach der Sterilisation. Die Variation kann auf mehrere Faktoren zurückzuführen sein, wie z. B. Büroverkehr, Belegung, Wetter, Luftqualität und usw., obwohl die Desinfektionsrate im Vergleich zum Labortest -Ergebnis variiert, beobachten wir eine signifikante Verringerung der Mikroorganismen in der Luft nach 3 Stunden sterilisieren.

Tabelle 2: Messung der Ozonkonzentration während des Betriebs des UV-C-LED-Luftsterilisators.

Tabelle 4: Desinfektionsrate des UV-C-LED-Luftsterilisators gegen natürliche Bakterien in der Luft.

Tabelle 5: Ergebnisse der UV-C-LED-Raumluftsterilisation für OP-Büros.

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