Die Pandemie der Coronavirus-Krankheit (COVID-19) hat die Suche nach Umweltkontrollen beschleunigt, um die Ausbreitung des für die Krankheit verantwortlichen Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) mit schwerem akutem respiratorischem Syndrom einzudämmen oder zu mildern. SARS-CoV-2 wird normalerweise von Person zu Person durch Kontakt mit großen Atemtröpfchen übertragen, entweder direkt oder durch Berühren von viruskontaminierten Oberflächen (auch als Fomites bezeichnet) und anschließendes Berühren von Augen, Nase oder Mund. Wichtig ist, dass es zunehmend Hinweise auf eine Virusübertragung über die Luft gibt, da die großen Atemtröpfchen austrocknen und Tröpfchenkerne bilden, die mehrere Stunden in der Luft bleiben können. Abhängig von der Art der Oberfläche und den Umweltfaktoren können Fomiten mehrere Tage lang infektiös bleiben (van Doremalen, 2020). Die Verwendung von keimtötender UV-Strahlung (GUV) ist eine wichtige Umweltmaßnahme, die sowohl die Kontaktausbreitung als auch die Übertragung von Infektionserregern (wie Bakterien und Viren) in die Luft verringern kann. GUV im UV-C-Bereich (200 nm - 280 nm), hauptsächlich 254 nm, wird seit über 70 Jahren erfolgreich und sicher eingesetzt. GUV muss jedoch sachkundig unter angemessener Berücksichtigung von Dosis und Sicherheit angewendet werden. Eine unangemessene GUV-Anwendung kann Probleme für die menschliche Gesundheit und Sicherheit aufwerfen und zu einer unzureichenden Deaktivierung von Infektionserregern führen. Die Anwendung zu Hause ist nicht ratsam und GUV sollte niemals zur Desinfektion der Haut verwendet werden, es sei denn, dies ist klinisch gerechtfertigt.
Was ist GUV?
Ultraviolette Strahlung ist der Teil des optischen Strahlungsspektrums, der mehr Energie (kürzere Wellenlängen) hat als sichtbare Strahlung, die wir als Licht erfahren. GUV ist ultraviolette Strahlung, die für keimtötende Zwecke verwendet wird.
Basierend auf dem biologischen Einfluss ultravioletter Strahlung auf biologische Materialien wird das ultraviolette Spektrum in Bereiche unterteilt: UV-A wird von CIE als Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 315 nm und 400 nm definiert; UV-B ist Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 280 nm und 315 nm; und der UV-C-Wellenlängenbereich liegt zwischen 100 nm und 280 nm. Der UV-C-Teil des UV-Spektrums hat die höchste Energie. Während es möglich ist, einige Mikroorganismen und Viren mit dem größten Teil des ultravioletten Strahlungsspektrums zu schädigen, ist UV-C am effektivsten und daher wird UV-C am häufigsten als GUV verwendet.
Die Strahlenexposition, die für die Deaktivierung eines Infektionserregers um 90% (in der Luft oder auf einer Oberfläche) erforderlich ist, hängt von den Umgebungsbedingungen (wie der relativen Luftfeuchtigkeit) und der Art des Infektionserregers ab. Sie liegt typischerweise zwischen 20 J / m2 und 200 J / m2 für Quecksilberlampen, die überwiegend Strahlung bei 254 nm emittieren (CIE, 2003). Zuvor wurde gezeigt, dass ein GUV von 254 nm bei der Desinfektion von mit dem Ebola-Virus kontaminierten Oberflächen wirksam ist (Sagripanti und Lytle, 2011; Jinadatha et al., 2015; Tomas et al., 2015). Andere Studien haben die Wirksamkeit von GUV während eines Influenza-Ausbruchs im Livermore Veterans Hospital (Jordan, 1961) gezeigt. Trotz laufender Forschung liegen derzeit keine veröffentlichten Daten zur Wirksamkeit von GUV gegen SARS-CoV-2 vor.
Anwendung von GUV zur Desinfektion
UV-C wird seit vielen Jahren erfolgreich zur Wasserdesinfektion eingesetzt. Darüber hinaus wird die UV-C-Desinfektion routinemäßig in Lüftungsgeräte integriert, um die Bildung von Biofilmen zu steuern und Luft zu desinfizieren (CIE, 2003).
Bis zur Einführung von Polymermaterialien im Gesundheitswesen und der Verfügbarkeit von Antibiotika und Impfstoffen wurden in mehreren Ländern häufig UV-C-Quellen verwendet, um Operationssäle und andere Räume über Nacht zu sterilisieren. In jüngster Zeit hat das Interesse an der Verwendung von UV-C-Belichtungsgeräten für den gesamten Raum für Gesundheitsumgebungen zur Desinfektion der Luft und zugänglicher Oberflächen im Raum wieder zugenommen. Solche Geräte können entweder für einen bestimmten Zeitraum an einem bestimmten Raum platziert werden oder es können Robotereinheiten sein, die sich in der Umgebung bewegen, um Schatteneffekte zu minimieren. Für die Flächendesinfektion ist es zusätzlich zu der Option, eine UV-C-Quelle im Raum zu platzieren, möglich, eine UV-C-Quelle in der Nähe einer Oberfläche zu platzieren.
In einigen Ländern wurde die begrenzte Verwendung von UV-C zur Desinfektion persönlicher Schutzausrüstung während Pandemien untersucht (Jinadatha et al., 2015; Nemeth et al., 2020).
Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass die Verwendung von UV-C als Ergänzung zur standardmäßigen manuellen Reinigung in Krankenhäusern in der Praxis effektiv sein kann, obwohl noch spezifischere Anwendungsrichtlinien sowie Standardtestverfahren entwickelt werden müssen.
Desinfektion der oberen Luft UV-C-Quellen werden normalerweise in Räumen über Kopfhöhe montiert und arbeiten kontinuierlich zur Desinfektion der Umluft. Solche Quellen wurden erfolgreich eingesetzt, um die Übertragung von Tuberkulose zu begrenzen (Mphaphlele, 2015; Escombe et al., 2009; DHHS, 2009). Basierend auf einer systematischen Überprüfung der Literatur empfahl die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Verwendung von GUV im oberen Raum als Mittel zur Prävention und Kontrolle von Tuberkulose-Infektionen (WHO, 2019).
Einige Laborstudien haben gezeigt, dass die Wirksamkeit der UV-C-Desinfektion in der oberen Luft von der relativen Luftfeuchtigkeit, den Temperaturbedingungen und der Luftzirkulation abhängt (Ko et al., 2000; Peccia et al., 2001). Escombe et al. (2009) untersuchten das GUV im oberen Raum in einer nicht klimatisierten Krankenstation in Lima, Peru, und fanden trotz der hohen relativen Luftfeuchtigkeit von 77% eine deutliche Verringerung des Risikos einer Übertragung von Tuberkulose in der Luft.
Risiken bei Verwendung von UV-C
Die meisten Menschen sind UV-C nicht auf natürliche Weise ausgesetzt: UV-C der Sonne wird auch in großen Höhen hauptsächlich durch die Atmosphäre gefiltert (Piazena und Häder, 2009). Die Exposition des Menschen gegenüber UV-C erfolgt typischerweise aus künstlichen Quellen. UV-C dringt nur in die äußersten Hautschichten ein und erreicht kaum die Grundschicht der Epidermis. Es dringt auch nicht tiefer ein als die Oberflächenschicht der Hornhaut des Auges. Wenn das Auge UV-C ausgesetzt wird, kann dies zu einer Photokeratitis führen, einer sehr schmerzhaften Erkrankung, die sich anfühlt, als wäre Sand auf das Auge gerieben worden. Es dauert bis zu 24 Stunden nach der Exposition, bis sich die Symptome einer Photokeratitis entwickeln, und es dauert weitere 24 Stunden, bis sie abgeklungen sind.
Wenn die Haut einem hohen UV-C-Gehalt ausgesetzt wird, kann sich ein Erythem (eine sonnenbrandähnliche Hautrötung) entwickeln (ISO / CIE, 2019). Normalerweise ist ein Erythem weniger schmerzhaft als die Wirkung von UV-C auf die Augen. Das UV-C-induzierte Erythem kann jedoch fälschlicherweise als Dermatitis diagnostiziert werden, insbesondere wenn nicht bekannt ist, dass kürzlich eine UV-C-Exposition aufgetreten ist. Es gibt Hinweise darauf, dass eine wiederholte Exposition der Haut gegenüber UV-C-Spiegeln, die Erytheme verursachen, das Immunsystem des Körpers beeinträchtigen kann (Gläser et al., 2009).
Ultraviolette Strahlung wird allgemein als krebserregend angesehen (ISO / CIE, 2016). Es gibt jedoch keine Hinweise darauf, dass UV-C allein beim Menschen Krebs verursacht. Der Technische Bericht CIE 187: 2010 (CIE, 2010) erörtert die Frage und kommt zu dem Schluss: „Während die UV-Strahlung von Niederdruck-Quecksilber-UVGI-Lampen als potenzielles Karzinogen identifiziert wurde, ist das relative Risiko für Hautkrebs erheblich geringer als das Risiko aus anderen Quellen (wie der Sonne), denen ein Arbeiter routinemäßig ausgesetzt ist. UV-keimtötende Bestrahlung kann sicher und effektiv zur Desinfektion der oberen Luft eingesetzt werden, ohne dass ein erhebliches Risiko für langfristige verzögerte Wirkungen wie Hautkrebs besteht. “
Die Internationale Kommission für den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (ICNIRP, 2004) hat Leitlinien für die berufliche Exposition gegenüber UV-Strahlung einschließlich UV-C-Strahlung bereitgestellt: Die UV-Strahlenexposition auf ungeschützten Augen / Haut sollte 30 J / m2 bei einer Strahlung von 270 nicht überschreiten nm, die Spitzenwellenlänge der spektralen Gewichtungsfunktion für die aktinische UV-Gefahr für Haut und Auge. Da die Gefahrenwirkung von UV-Strahlung von der Wellenlänge abhängt, beträgt die maximale Expositionsgrenze für Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm 60 J / m2. Bei Strahlung von 222 nm ist die maximale Expositionsgrenze (aktinische UV-Gefahr) mit 240 J / m² sogar noch höher. Diese Wellenlänge wurde für keimtötende Zwecke in (Buonanno et al., 2017; Welch et al., 2018; Narita et al., 2018; Taylor et al., 2020; Yamano et al., 2020) untersucht. Die vorstehenden (täglichen) UV-Expositionsgrenzwerte sind in der IEC / CIE-Norm für die photobiologische Sicherheit von Produkten (IEC / CIE, 2006) angegeben.
Typische UV-C-Quellen emittieren häufig auch Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen außerhalb des UV-C-Bereichs. Einige UV-C-Produkte können zusätzlich UV-B oder UV-A emittieren, und einige als UV-C-Quellen deklarierte UV-Desinfektionsquellen emittieren möglicherweise nicht einmal UV-C. Da die UV-Exposition solcher Produkte das Hautkrebsrisiko erhöhen kann, müssen Schutzmaßnahmen getroffen werden, um dieses Risiko zu minimieren. Bei normaler Verwendung sollten UV-Quellen, die in Rohrleitungen für Umluft gesichert oder zur Wassersterilisation verwendet werden, kein Risiko für die Exposition von Personen darstellen. Bei Arbeiten in einer UV-bestrahlten Zone müssen die Arbeitnehmer persönliche Schutzausrüstung wie Industriekleidung (z. B. schweres Gewebe) und industriellen Gesichtsschutz (z. B. Gesichtsschutz) tragen (ICNIRP, 2010). Atemschutzmasken (CIE, 2006) und Handschutz durch Einweghandschuhe (CIE, 2007) schützen ebenfalls vor UV-Strahlung.
Messung von UV-C
Die In-situ-Messung von UV-C wird normalerweise mit handgehaltenen UV-C-Radiometern durchgeführt. Idealerweise sollte jedes Radiometer von einem Labor kalibriert werden, das nach ISO / IEC 17025 (ISO / IEC, 2015) akkreditiert ist, damit die Kalibrierung auf das Internationale Einheitensystem (SI) zurückgeführt werden kann (BIPM, 2019a; BIPM, 2019b). . Darüber hinaus ist es wichtig, den Kalibrierungsbericht zu überprüfen und alle im Bericht enthaltenen Korrekturfaktoren anzuwenden, wenn das Gerät verwendet wird. Der Kalibrierungsbericht gilt normalerweise nur für die bei der Kalibrierung verwendete UV-C-Quelle. Bei der Messung anderer Quellentypen mit dem Gerät können erhebliche Fehler auftreten. Die meisten Instrumentenkalibrierungen werden typischerweise unter Verwendung der 254-nm-Emissionslinie einer Niederdruck-Quecksilberquelle durchgeführt. Wenn das kalibrierte Instrument dann zur Messung einer UV-Quelle mit einer Wellenlänge (Bereich) verwendet wird, die sich erheblich von 254 nm unterscheidet, kann dies zu spektralen Fehlanpassungsfehlern von mehreren zehn Prozent führen. Einige UV-C-Radiometer können kalibriert werden, um andere Wellenlängen als 254 nm zu berücksichtigen, beispielsweise zur Verwendung mit UV-LED-Quellen oder Excimer-Lampen.
Wenn ein UV-Radiometer kalibriert wird, empfiehlt es sich für das Kalibrierungslabor, den Benutzer zu fragen, welcher Quellentyp mit dem Instrument bewertet wird, damit das Instrument idealerweise mit einer Quelle mit einer ähnlichen spektralen Zusammensetzung wie die Quellen kalibriert wird vom Benutzer gemessen werden, um diese spektralen Fehlanpassungsfehler zu reduzieren. CIE 220: 2016 (CIE, 2016) bietet Anleitungen zur Charakterisierung und Kalibrierung von UV-Radiometern. Weitere Informationen zur Messung der Gefährdung durch optische Strahlung finden sich in (ICNIRP / CIE, 1998). Derzeit organisieren CIE und ICNIRP ein Online-Tutorial zur Messung optischer Strahlung und ihrer Auswirkungen auf photobiologische Systeme (CIE / ICNIRP, 2020).
Verbraucherprodukte
Mit der Ausbreitung der gegenwärtigen COVID-19-Pandemie werden viele UV-C-Produkte auf den Markt gebracht, die eine effiziente Desinfektion von Oberflächen und Luft versprechen. Spezifische Leitlinien zur Sicherheit von Verbraucherprodukten liegen in der Verantwortung internationaler Organisationen wie der International Electrotechnical Commission (IEC) und werden von der CIE nicht bereitgestellt. Daher behandelt diese Stellungnahme nur das umfassendere Problem der sicheren Verwendung und Anwendung von UV-Strahlung zur keimtötenden Desinfektion. Produkte, die Verbrauchern zur Verfügung stehen, werden in der Regel als Handheld-Geräte vermarktet. CIE befürchtet, dass Benutzer solcher Geräte schädlichen Mengen an UV-C ausgesetzt sein könnten. Darüber hinaus können Verbraucher UV-Produkte unangemessen verwenden / handhaben (und daher keine wirksame Desinfektion erzielen), oder sie kaufen Produkte, die tatsächlich kein UV-C emittieren.
Zusammenfassende Empfehlungen
Produkte, die UV-C emittieren, sind äußerst nützlich bei der Desinfektion von Luft und Oberflächen oder der Sterilisation von Wasser. CIE und WHO warnen vor der Verwendung von UV-Desinfektionslampen zur Desinfektion von Händen oder anderen Hautpartien (WHO, 2020), sofern dies nicht klinisch gerechtfertigt ist. UV-C kann für Menschen und Tiere sehr gefährlich sein und kann daher nur in ordnungsgemäß konstruierten Produkten verwendet werden, die den Sicherheitsbestimmungen entsprechen, oder unter sehr kontrollierten Umständen, bei denen die Sicherheit an erster Stelle steht und die angegebenen Expositionsgrenzen eingehalten werden in ICNIRP (2004) und IEC / CIE (2006) werden nicht überschritten. Für eine ordnungsgemäße UV-Bewertung und ein Risikomanagement sind geeignete UV-Messungen unerlässlich.
