Badania skuteczności dezynfekcji powietrza metodą ozonowania oraz promieniowaniem UV-C, zastosowanych w urządzeniu Sterylis®

Studies on the effectiveness of air disinfection by ozone treatment and UV-C radiation used in the Sterylis® device

Anna Różańska1 | Agnieszka Chmielarczyk1 | Zuzanna Tokarz1 | Monika Pomorska-Wesołowska2 | Agnieszka Gniadek3 | Miłosz Włodarczyk4 | Łukasz Kołaszewski4 | Marcin Kowacz4

ORCID*: 0000-0002-6855-1357 | 0000-0002-0814-8638 | 0000-0002-2958-4412 | 0000-0002-8954-288X | 0000-0003-4179-6730 | 0000-0002-7657-5690 | 0000-0002-7204-9722 | 0000-0003-4978-1672

1 Katedra Mikrobiologii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie
2 Korlab Laboratoria Medyczne w Rudzie Śląskiej
3 Instytut Pielęgniarstwa i Położnictwa Wydziału Nauk o Zdrowiu Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie
4 Miloo-Electronics Sp. z o.o. w Nowym Wiśniczu

Anna Różańska
Zakład Kontroli Zakażeń i Mykologii,
Katedra Mikrobiologii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie,
ul. Czysta 18, 31-121 Kraków,
e-mail: a.rozanska@uj.edu.pl

Wpłynęło: 14.02.2021

Zaakceptowano: 25.02.2021

DOI: dx.doi.org/10.15374/FZ2021006

Forum Zakażeń 2021;12(1):1–10

Streszczenie: Wszechobecnymi zanieczyszczeniami powietrza wewnątrz budynków są bioaerozole, stanowiące mieszaninę różnych cząstek, w tym materiałów biologicznych, takich jak: wirusy, pierwotniaki, komórki bakteryjne, zarodniki grzybów, fragmenty grzybni, a także endotoksyny, enterotoksyny, mykotoksyny. Szczególne ryzyko dla zdrowia ludzi, personelu i pacjentów może stwarzać kontaminacja drobnoustrojowa powietrza pomieszczeń w oddziałach szpitalnych. W przypadku szpitali standardy EU-WHO wskazują wartości graniczne, zróżnicowane w zależności od rodzaju pomieszczenia. Dla sal operacyjnych ortopedycznych i kardiochirurgicznych, oddziałów przeszczepiania szpiku i oparzeniowych koncentracja bakterii w powietrzu nie powinna przekraczać 10 CFU/m3, dla innych sal operacyjnych, oddziałów ratunkowych, sal przedoperacyjnych, korytarzy na bloku operacyjnym, pediatrycznych OIT, chirurgicznych oraz mieszanych OIT – 50 CFU/m3, a dla kardiologicznych OIT, oddziałów położniczych z traktem porodowym, pozostałych oddziałów, radiologii, pomieszczeń pomocniczych, sal badań, kuchni i pralni – 200 CFU/m3. Rozwiązaniem, pozwalającym minimalizować liczbę bakterii i grzybów w powietrzu np. sal operacyjnych, może być zastosowanie systemów dodatniego ciśnienia – wyższego w sali niż poza nią. Zachowaniu czystości powietrza sprzyja też instalacja drzwi przesuwnych, ponieważ w pomieszczeniach z drzwiami uchylnymi mieszanie się powietrza przy wejściu jest o wiele intensywniejsze. Częste wietrzenie pomieszczeń sal chorych i innych także sprzyja utrzymaniu liczby i składu drobnoustrojów w bezpiecznych granicach. Jednak coraz częściej w pomieszczeniach szpitalnych stosowane są bezdotykowe urządzenia do dekontaminacji, stanowiące z jednej strony uzupełnienie standardowego czyszczenia i dezynfekcji, a jednocześnie umożliwiające usuwanie drobnoustrojów z powietrza. Celem niniejszego badania była ocena skuteczności redukcji liczby bakterii i grzybów z powietrza dla dwóch różnych metod dezynfekcji, tj. ozonowania oraz promieniowania UV-C w metodzie przepływowej, w warunkach rzeczywistych. Badania prowadzono w trzech różnych pomieszczeniach. Do oznaczenia liczby bakterii i grzybów wykorzystano metodę hodowlaną na podłożach wzrostowych, na których zbierano objętość powietrza równą 200 l, z wykorzystaniem metody zderzeniowej stosowanej w urządzeniu MAS-100. W celu identyfikacji gatunkowej wyhodowanych drobnoustrojów wykorzystano metodę MALDI-TOF. Średnia liczba CFU bakterii w 200 l powietrza, przed zastosowaniem dezynfekcji metodą ozonowania lub UV-C, wyniosła 55 w pomieszczeniu nr 1, 62 w pomieszczeniu nr 2 oraz 100 w pomieszczeniu nr 3. Średnia liczba CFU grzybów (wyhodowanych na podłożu Sabourauda) przed procesem dezynfekcji w pomieszczeniach nr 1, 2 oraz 3 wyniosła odpowiednio 4, 22 oraz 7. W pomieszczeniach nr 1 oraz nr 2 do dezynfekcji powietrza zastosowano metodę ozonowania, dzięki której uzyskano odpowiednio 89% i 90% redukcję CFU bakterii oraz 100% i 73% redukcji CFU grzybów. Skuteczność dezynfekcji metodą przepływową UV-C sprawdzono dla dwóch czasów ekspozycji, tj. 3,5 godziny oraz 8 godzin (czas dezynfekcji, po którym pobierano próbki powietrza). W przypadku bakterii po 3,5 godzinie działania urządzenia stwierdzono 52% redukcję CFU, a po 8 godzinach – 95%. W przypadku grzybów stopień redukcji wyniósł dla obu czasów po 86%. Uzyskane wyniki potwierdzają skuteczność badanych metod dezynfekcji. Metoda ozonowania może być stosowana tylko w pustych pomieszczeniach, a metoda UV-C w wersji przepływowej może mieć zastosowanie także w salach, w których przebywają chorzy i personel. Rozwiązania te są warte rozważenia w praktyce ochrony zdrowia.

Słowa kluczowe: bioaerozol, dezynfekcja, ozonowanie, środowisko szpitalne, UV-C

Abstract: Bioaerosols are ubiquitous indoor air pollutants which are mixtures of various particles, including biological materials such as viruses, protozoa, bacterial cells, fungal spores, mycelial fragments, as well as endotoxins, enterotoxins, and mycotoxins. Microbial contamination of the air in hospital rooms may pose a particular risk to human health in both staff and patients. In the case of hospitals, EU-WHO standards specify contamination threshold values, which vary according to the type of room. Thus, for orthopedic and cardiac surgery operating rooms, bone marrow transplantation units and burn units, the concentration of bacteria in the air should not exceed 10 CFU/m3; for other operating rooms, emergency wards, pre-operation rooms, corridors in the operating suite, pediatric ICUs, surgical and mixed ICUs – 50 CFU/m3, and for cardiology ICUs, maternity wards with delivery room, other wards, radiology, ancillary rooms, examination rooms, kitchens and laundry rooms – 200 CFU/m3. A solution to minimize the number of bacteria and fungi in the air of, for example, operating rooms may be the use of positive pressure systems – generating higher pressure in the room than outside it. Installing sliding doors also helps to keep the air clean, because in rooms with hinged doors air mixing at the entrance is much more intense. Frequent ventilation of patient rooms and other rooms also helps to keep the number and composition of microorganisms within safe limits. However, non-contact decontamination devices are increasingly being used in hospital rooms as a complement to standard cleaning and disinfection on the one hand, and as a means of removing microorganisms from the air on the other. The aim of this study was to evaluate the effectiveness of reducing the number of bacteria and fungi from the air for two different disinfection methods, i.e., ozonation and UV-C radiation in a flow-through method, under actual conditions. The study was conducted in three different rooms. To determine the number of bacteria and fungi, the culture method was used on growth media where the equivalent volume of 200 L of air was collected using the collision method applied in the MAS-100 device. The MALDI-TOF method was used to identify the species of cultured microorganisms. The average number of CFU of bacteria in 200 L of air before disinfection by ozonation or UV-C was 55 in room no. 1, 62 in room no. 2 and 100 in room no. 3. The mean number of CFU of fungi (grown on Sabouraud medium) before disinfection in rooms 1, 2 and 3 was 4, 22 and 7, respectively. Ozone disinfection was used in rooms 1 and 2, resulting in 89% and 90% reduction in CFU of bacteria and 100% and 73% reduction in CFU of fungi, respectively. The disinfection efficiency of the UV-C flow-through method was verified for two exposure times, i.e., 3.5 h and 8 h (the duration of disinfection, after which air samples were collected). In the case of bacteria, a 52% reduction in CFU was observed after 3.5 h of exposure, and a 95% reduction after 8 h. In the case of fungi, the reduction rate was 86% for both times. The obtained results confirm the effectiveness of the tested disinfection methods. The ozone method can be used only in empty rooms, while the UV-C method in the flow-through version can also be applied in rooms where patients and staff are present. These are solutions worth implementing in health care practice.

Key words: bioaerosols, disinfection, hospital environment, ozonisation, UV-C