Hygiene Report 5/2021

wissenschaft
5·21
Die Autoren
M. Eng.
Johannes Knaus
hat an der Technischen
Hochschule
Ulm ein
Masterstudium
der Medizintechnik
absolviert. Mit der vorgestellten
Arbeit zur Reduktion von
Corona-ähnlichen Viren mittels
UVC-Luftdesinfektionssysteme
wurde er sowohl mit dem
Förderpreis von Pro! Technische
Hochschule Ulm als auch mit
dem Förderpreis des Vereins
Deutscher Ingenieure (VDI) ausgezeichnet.
Zuvor wurde bereits
seine Bachelorarbeit zum Thema
Prävention von nosokomialen
Pneumonien mit dem WGKT-
Innovationspreis prämiert.
Dr. Petra Vatter
hat in Tübingen
und Ulm
Biochemie
studiert und
promoviert
und war anschließend
über zehn Jahre als
wissenschaftliche Mitarbeiterin
am Institut für Pharmakologie
und Toxikologie der Universität
Ulm tätig. Seit 2016 arbeitet
sie an der Technischen Hochschule
Ulm an verschiedenen
Forschungs- und Entwicklungsprojekten
zur Anwendung neuer
Desinfektionsansätze. Außerdem
ist sie Lehrbeauftragte für
Grundlagen der Molekularbiologie
im Studiengang Medizintechnik.
Prof. Dr. Martin
Hessling
hat Physik und
Medizintechnik
studiert und ist
seit über 15
Jahren Leiter
des Biotechnologielabors des
Instituts für Medizintechnik und
Mechatronik der Technischen
Hochschule Ulm. Seit über zehn
Jahren beschäftigt er sich in
anwendungsnahen Forschungsprojekten
mit Strahlungsdesinfektion
im Spektralbereich 200-
280 nm (Far-UVC bis zu blauem
Licht). Das Ergebnis sind bisher
ca. 100 Veröffentlichungen zu
verschiedenen Anwendungen von
Licht mit Strahlungsdesinfektion
als großem Schwerpunkt.
nur begrenzt sinnvoll, da in
der Anwendung u.a. noch das
Raumvolumen und die Raumluftzirkulation
eine Rolle spielen.
Wenn man sich als Beispiel ein
UVC-Luftdesinfektionssystem
vorstellt, das bei einer einmaligen
Durchströmung nur 70 %
der Erreger reduziert, aber dies
in einem Raum, der so klein ist,
dass die Luft im Mittel alle
5 min einmal durch das System
strömt, sind bei einer vereinfachten
Betrachtung nach
10 min mehr als 90 % und
nach 30 min mehr als 99,9 %
der Mikroorganismen oder Viren
inaktiviert. Umgekehrt kann ein
Luftdesinfektionssystem, das
bei einer Durchströmung sogar
99 % Reduktionsleistung zeigt,
effektiv zu höheren Keimkonzentrationen
in der Luft führen,
wenn der Raum so groß ist,
dass die Luft weniger als einmal
pro Stunde desinfiziert wird.
Bei der Auslegung eines Desinfektionssystems
spielen daher
das Luftvolumen im Raum
eine Rolle, die Strömungsgeschwindigkeit
durch das
Desinfektionssystem und die
Desinfektionsleistung des UVC-
Systems. Das Raumvolumen ist
in einer konkreten Anwendung
in der Regel bekannt und mit
sogenannten CFD-Programmen
(Computer Fluid Dynamics)
lassen sich Luftströmungen im
Raum simulieren und damit optimale
Aufstellorte für Luftdesinfektionssysteme
ermitteln.
Schwieriger ist die Frage nach
der tatsächlichen Desinfektionsleitung
oder effektiven Bestrahlungsdosis
des UVC-Systems
bei einmaliger Durchströmung.
Die Bestrahlungsstärke im Luftdesinfektionssystem
hängt von
der Entfernung zur UVC-Quelle
und der Fluiddynamik ab. Es
kann passieren, dass Teilströme
deutlich kürzer und mit
geringerer Intensität bestrahlt
werden, als das im Mittel der
Fall ist.
Die Mittelwerte eignen sich immerhin,
um einen Anhaltspunkt
für die erreichbare Desinfektionsleistung
zu erhalten, aber
für verlässlichere Aussagen sind
mikrobiologische Tests notwendig
– und bei diesen Tests
sind verschiedene Aspekte zu
beachten. Die bedeutenden Erreger,
die es zu reduzieren gilt,
sind pathogen und daher dürfen
solche Tests nur in geeigneten
Laboren durchgeführt werden.
Die Anforderungen an Labore,
die mit SARS-CoV-2 arbeiten,
sind sogar besonders hoch:
Arbeiten mit diesen Viren sind
nur in Laboratorien der Sicherheitsstufe
3 zulässig, da es in
der Vergangenheit beim ersten
SARS-Coronavirus zu Laborunfällen
gekommen ist. Die
Gefahr eines solchen Unfalls
steigt, wenn solche Viren oder
andere pathogene Krankheitserreger
nicht nur in begrenzten
Flüssigkeitsvolumen aufbewahrt,
sondern sogar gezielt
für Versuche in der Luft verteilt
werden. Daher ist es praktisch
kaum möglich, alle UVC-Luftdesinfektionssystemen,
die seit
der Corona-Pandemie auf den
Markt gekommen sind oder sich
aktuell noch in der Entwicklung
befinden, mit hochinfektiösen
Coronaviren oder anderen
relevanten Krankheitserregern
in der Luft zu testen.
Teststand für UVC-
Luftdesinfektionssysteme
und Test mit Surrogaten
Eine Abhilfe können hier Tests
mit sogenannten Surrogaten
bringen. Dabei handelt es sich
um biologisch oder strukturell
verwandte Mikroorganismen
oder Viren, die nicht oder zumindest
weniger pathogen sind
und von denen bekannt ist oder
angenommen werden darf, dass
Abb. 3: Schematische Darstellung des entwickelten Teststands für UVC-
Luftdesinfektionssysteme. Nach Verneblung der Mikroorganismen gelangen
diese über eine Aerosolkammer in das UVC-Luftdesinfektionssystem. Durch
Probenahme vor und nach der UVC-Bestrahlung kann auf die Effizienz des
UVC-Luftdesinfektionssystems geschlossen werden. Eine weitere zusätzliche
physikalische Filterung sorgt für Sicherheit im Labor.
sie sich ähnlich verhalten wie
die gefährlicheren Erreger.
Zum Test der Wirkung eines
kommerziellen UVC-Luftdesinfektionssystems
mit einer
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