Einer der Hauptgründe für den Einsatz eines automatisierten Raumdesinfektionssystems wie STERISAFE im Gesundheitswesen ist die Reduzierung von Krankenhausinfektionen (Healthcare-Associated Infections, HAIs). Die Fähigkeit eines luftgetragenen Desinfektionsmittels, jeden Winkel eines behandelten Raums zu erreichen, ist ein nicht zu vernachlässigender Vorteil gegenüber der herkömmlichen Reinigung und Desinfektion.

Ein weiterer Grund, der manchmal bedauerlicherweise übersehen wird, aber dennoch kritisch ist, ist die Gesundheit und Sicherheit des Reinigungspersonals. Die berufsbedingte Exposition gegenüber Desinfektionsprodukten kann gefährlich sein. Gründe hierfür sind die Toxizität des Produkts selbst oder flüchtige Desinfektionsnebenprodukte (DBPs), d.h. Substanzen, die aus Reaktionen zwischen Desinfektionsmitteln und natürlichen organischen Stoffen entstehen. Beispielsweise zeigten mehrere Studien, dass Beschäftigte im Gesundheitswesen ein höheres Risiko haben, an arbeitsbedingtem Asthma und anderen Atemwegssyndromen wie chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) zu erkranken (Ioannou et al., 2017 & Dumas, 2019 & LeBouf, 2014).

Diese Studien zeigten einen direkten Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber häufig verwendeten Reinigungsprodukten, einschließlich Bleichmitteln, Wasserstoffperoxid, Alkohol, quaternären Ammoniumverbindungen und schädlichen Auswirkungen auf die Gesundheit der Atemwege. Obwohl die häufige und gründliche Verwendung von Desinfektionsmitteln im Gesundheitswesen unerlässlich ist, kann es daher vorkommen, dass medizinisches Personal wie Krankenschwestern und Reinigungspersonal in überwältigendem Maße schädlichen Substanzen ausgesetzt ist.

Ein wichtiges Merkmal automatisierter Raumdesinfektionssysteme wie STERISAFE ist somit die Garantie, dass niemand, weder Mitarbeiter noch Patient, über einen längeren Zeitraum in direkten Kontakt mit Desinfektionsnebenprodukten kommt.

 

Erzeugung und Entfernung des Wirkstoffs

In einem typischen automatischen Luftdesinfektionssystem wird ein abgedichteter Raum mit einem bioziden Mittel gefüllt. Die Konzentration des Wirkstoffes wird für eine bestimmte Zeit erhöht und stabilisiert, so dass er sich auf jeder exponierten Oberfläche ausbreiten kann. Schließlich wird die Konzentration des bioziden Wirkstoffs auf ein sicheres Niveau abgesenkt und der Zutritt in den Raum wieder gestattet. Beim STERISAFE werden diese 3 Schritte als Aufbau-, Desinfektions– und Reinigungsphase bezeichnet, und der gesamte Prozess wird entsprechend als Full-Depth Disinfection Cycle (FDDC) bezeichnet. Da der gesamte Prozess in einem abgedichteten Raum stattfindet, ist die Reinigungsphasedie entscheidende Phase, wenn es um die potenzielle Exposition gegenüber Biozidprodukten geht. Während die Gesamtzerfallszeit je nach Umgebung (Anfangskonzentration des Ozons, Raumgröße, Luftstrom, Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit) sehr unterschiedlich sein kann, hat Ozon in einem geschlossenen Raum unter normalen Bedingungen eine Halbwertszeit von etwa 12 Stunden (McLurkin et al., 2013). Damit ist die Reinigungsphase die zeitaufwendigste Phase während der automatisierten Raumdesinfektion.

Um einen schnellen, nahezu vollständigen Abbau des Ozons bis hin zu sicheren Werten für die Mitarbeiter zu gewährleisten, verwendet STERISAFE PRO ein katalytisches Verfahren. Die Wirksamkeit des verwendeten Systems ist in Abbildung 1 dargestellt, in der der natürliche Abbau von Ozon in einem geschlossenen Raum mit dem katalysierten Abbau von Ozon während der Reinigungsphase des FDDC verglichen wird. Der von STERISAFE verwendete Katalysator besteht aus einem Manganoxid-Katalysator, der Ozon in Sauerstoff umwandelt. Im Normalbetrieb wird der Katalysator durch die Reaktion nicht verbraucht und ist daher wartungsfrei. Weitere Vorteile dieser Methode sind die Abwesenheit schädlicher Nebenprodukte, da Sauerstoff das einzige Produkt des katalysierten Abbaus von Ozon ist. Es kann auch Aktivkohle verwendet werden, allerdings muss diese Lösung häufig ausgetauscht werden, da Aktivkohle bei der Reaktion mit Ozon verbraucht wird und zusätzlich CO und CO2 freisetzt. Der thermische Abbau von Ozon ist nicht durchführbar, da er einen hohen Energieaufwand erfordert und die Temperatur des Raumes deutlich erhöhen kann. Andere Methoden zur Entfernung von Ozon beinhalten die Injektion von Chemikalien, die durch Ozon oxidiert werden. Während das Ozon entfernt wird, bilden sich viele Reaktionsnebenprodukte, die möglicherweise gesundheitsschädlicher sind als nur Ozon.

Andere Technologien, die alternative Biozidprodukte verwenden, können eine aktive Entfernung ihrer Wirkstoffe beinhalten oder auch nicht. Die Auslassung dieses Schrittes kann zu erheblichen Verlängerungen der erforderlichen Zykluszeit oder zum Kauf von teurem, ergänzendem Zubehör führen. Eine unvollständige Zersetzung von Wirkstoffen kann auch zu spürbaren Unannehmlichkeiten für Mitarbeiter und Patienten führen. So wurde zum Beispiel berichtet, dass neu desinfizierte Räume, in denen ein automatisiertes System auf der Basis von aerosolisierten H2O2/Peressigsäure-Lösungen verwendet wurde, einen unangenehmen Geruch aufwiesen und Reizungen der Augen und oberen Atemwege auslösten (Blazejewski et al., 2015). Für die Sicherheit von Arbeitern und anderen Personen ist es wichtig, stets sicherzustellen, dass ein Raum nach einem automatisierten Desinfektionsprozess sicher zu betreten ist.

 

Partikel, Gefahren und Entfernung

Es gibt ein zweites Element in der FDDC Reinigungsphase, das auf eine andere in der Luft flüchtige Komponente abzielt, die schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit hat: Feinstaub. Partikel oder Feinstaub (PM) bezieht sich auf die Mischung aus festen Partikeln und Flüssigkeitströpfchen, die in der Luft schwebend vorhanden sind. Diese Partikel variieren stark in Größe, Zusammensetzung und Herkunft. Sie werden oft nach ihrer Größe kategorisiert und als Grob- oder Feinpartikel bezeichnet. Grobe Partikel mit einem Durchmesser ≤ 10 µm werden als PM10 bezeichnet, während feine Partikel mit einem Durchmesser < 2,5 µm als PM2,5 bezeichnet werden. PM2,5-Partikel sind aufgrund ihrer geringen Größe leicht einatembar und können potenziell schwerwiegende Gesundheitsprobleme verursachen; eine chronische Exposition gegenüber Partikeln führt zu einem erhöhten Risiko, Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen zu entwickeln. Es gibt derzeit keine festgestellte Mindestkonzentrationsschwelle, bei der Partikel ein Niveau ohne beobachtete schädliche Wirkung (NAOEL) aufweisen (WHO, 2014). Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt derzeit minimale tägliche Expositionswerte, die auf 25 µg m-3 und 50 µg m-3 jeweils für PM2,5 und PM10 festgelegt sind.

Feinstaub kann durch die Erosion eines Materials (Bremsstaub) oder die Anhäufung und Verklumpung von Gasmolekülen (Nukleation in einem Feuer) entstehen. Einige Partikelquellen sind natürliche Ursachen, zum Beispiel Waldbrände, Pollen oder Schimmel. Die Partikelemissionen aus menschlichen Quellen sind zwar geringer als die natürlichen Emissionen, werden jedoch mit der industriellen Tätigkeit und Entwicklung in Zusammenhang gebracht und haben erhebliche Auswirkungen auf die Luftqualität und Gesundheit. PM10 umfassen typischerweise Staub, Sand und Pollen, während PM2,5 aus kleineren Teilchen besteht, die manchmal durch die Wechselwirkung von kondensierbaren Gasen und Keimbildung gebildet werden. Partikel, die direkt in der Luft freigesetzt werden, werden als Primärpartikel bezeichnet; jene, die sich in der Atmosphäre bilden, werden als Sekundärpartikel bezeichnet. Sekundäre Partikel entstehen bei komplexen chemischen Reaktionen mit Gasen und anderen flüchtigen Verbindungen, einschließlich üblicher Desinfektionsmittel (z. B.: Ozon, Wasserstoffperoxid, Bleichmittel, Ammoniak…) (McDonald et al., 2018, Wang et al., 2019). Obwohl die Vorteile einer ordnungsgemäß desinfizierten Umgebung die Nachteile der Partikelerzeugung bei weitem überwiegen, insbesondere im Gesundheitswesen, ist sich STERISAFE der Notwendigkeit bewusst, dieses Problem anzugehen.

Aus diesem Grund sind STERISAFE PRO Geräte mit einem Elektrofilter (ESP) ausgestattet, einer Filtervorrichtung, die während der Reinigungsphasedes FDDC kleine Partikel entfernt Das Grundprinzip einer ESP besteht darin, dass sie Teilchen auflädt, so dass sie durch elektrostatische Anziehung aufgefangen werden können. Diese Art der Partikelsammlung ist bei kleineren Partikeln effektiver als alternative Technologien, die ausschließlich auf Schwerkraft oder Zentrifugation basieren (Muralikrishna & Manickam).

Um die Notwendigkeit der Sammlung von Partikeln nach einem Desinfektionsprozess zu veranschaulichen, wurde ein Vergleich zwischen zwei automatisierten Desinfektionssystemen unter gleichwertigen Bedingungen durchgeführt. Die PM-Konzentration wurde während der regelmäßigen Desinfektionszyklen eines STERISAFE PRO (FDDC-Zyklus) und eines Konkurrenzprodukts (H2O2 als biozides Mittel) überwacht, und das Ergebnis wird in Abbildung 2 dargestellt. Es ist wichtig zu beachten, dass die Erzeugung von Sekundärpartikeln durch ein Desinfektionsmittel stark von den Anfangsbedingungen der Umgebung abhängig ist. Aus diesem Grund wird die PM-Konzentration in Abbildung 2 als willkürliche Einheit angegeben. Es zeigt sich, dass beide Methoden zu Beginn einen starken Anstieg der PM1– und PM2,5-Konzentration auslösen, aber nur der FDDC-Zyklus schafft es, die PM-Konzentration wieder deutlich auf den Ausgangszustand zu senken.

 

STERISAFE

Die vollautomatische FDDC-Lösung von STERISAFE PRO bietet somit eine komplette Desinfektionslösung, von der Erzeugung des bioziden Wirkstoffs über die Desinfektion selbst bis hin zur Entfernung sowohl des Wirkstoffs als auch potenziell schädlicher Verbindungen. Mit STERISAFE PRO sind keine externen Produkte oder zusätzliches Material erforderlich, um eine sichere Umgebung für Mitarbeiter und alle am Desinfektionsprozess Beteiligten zu gewährleisten.

Abbildung 1

Natürlicher Zerfall von Ozon in einem geschlossenen Raum vs. katalysierter Ozonabbau durch STERISAFE. Interne Daten.

Abbildung 2

Feinstaubkonzentration (PM) über einen vollständigen Desinfektionszyklus mit STERISAFE PRO (FDDC, links) und mit Wasserstoffperoxid (H2O2, rechts). Interne Daten.