DESINFECTIE MET ROBOT

Hoe mooi zou het zijn om met één druk op de knop, een met UV-C licht uitgeruste robot een hele ruimte te laten desinfecteren zonder dat er nog een medewerker bij nodig is?

Micro-organismen vormen een groot risico in ziekenhuizen. Deze organismen kunnen zorgen voor infecties bij patiënten doordat bijvoorbeeld lichaamsvreemde maar ook lichaamseigen bacteriën in een wond terechtkomen. Om te zorgen voor een veilige omgeving waar micro-organismen vanuit de omgeving geen risico vormen of een beperkt risico vormen is reinigen, desinfectie en/of steriliseren een belangrijke stap, voordat bijvoorbeeld een ingreep kan plaatsvinden.

Het desinfecteren van een omgeving kan op verschillende manieren gebeuren. Een van deze manieren is het gebruik van UV-C licht en wel met een golflengte van 254 nm. Reeds meerdere onderzoeken hebben aangetoond dat het gebruik van UV-C licht een effectieve desinfectie geeft van oppervlakken, alleen is de methodiek die wordt gebruikt om te desinfecteren veelal dezelfde. Het betreft een stationair manueel bediend apparaat dat na verloop van tijd dient te worden verplaatst om uiteindelijk een hele ruimte te kunnen desinfecteren. Hoe mooi kan het dan zijn dat met één druk op de knop, geheel automatisch een met UV-C licht uitgeruste robot een hele ruimte kan desinfecteren zonder dat er nog een medewerker bij nodig is. Om te kijken of zo’n geautomatiseerd desinfectieproces met UV-C licht effectief is en of wandmaterialen de effectiviteit van het UV-C licht bevorderen, zijn metingen uitgevoerd met een UV-C licht robot in combinatie met twee verschillende wandmaterialen.

Micro-organismen

Wanneer men praat over micro-organismen dan bedoelt men meestal bacteriën, virussen en fungi. Wat vaak niet beseft wordt is dat protozoën, genetisch gemodificeerde varianten, prionen en zelfs dode stoffen of structuren die afkomstig zijn van levende organismen hier ook onder vallen. Voor dit onderzoek beschreven we even in het kort wat een bacterie, virus en fungi is.

Bacterie

Bacteriën vormen kolonies van eencellige levende micro-organismen. Een bacterie heeft geen celkern en is dus een prokaryoot (het erfelijke materiaal ligt los in het cytoplasma).

Het DNA bestaat meestal uit één enkel ringvormig chromosoom, vaak vergezeld van een of meer plasmiden. Bacteriën kunnen onderling plasmiden uitwisselen waardoor zij recombineren. Op deze wijze kunnen voortdurend nieuwe bacteriestammen ontstaan. Bacteriën zijn overal te vinden. De meeste bacteriën zijn 1 – 5 µm lang. De meeste bacteriën zijn niet schadelijk maar juist onmisbaar voor het leven op aarde en onontbeerlijk voor de gezondheid van plant, dier en mens. Bacteriën vermenigvuldigen zich door te delen. Dit is een binaire deling die bij gunstige omstandigheden iedere 20 minuten kan plaatsvinden. De gunstige omstandigheden waarbij een bacterie kan vermenigvuldigen zijn voor elk soort bacterie anders. De bacteriën die voor de mens pathogeen kunnen zijn, vermenigvuldigen zich het snelst bij een temperatuur tussen de 30 en 40 °C. De meeste bacteriën gaan dood als de temperatuur boven de 70 °C komt.

De wijze waarop bacteriën zich verspreiden is niet veel anders dan andere micro-organismen. In alle gevallen hebben zij een vector nodig.

In de lucht kunnen ze zich via deeltjes (huidschilfers of stof) of druppeltjes/aerosolen verspreiden. Dit is niet de enige mogelijkheid waarop bacteriën zich verspreiden. Bacteriën kunnen zich ook verspreiden middels contact van de vector met een oppervlak waar de bacterie zich bevindt.

Virus

Een virus is een klein stukje organisch materiaal dat zich uitsluitend kan vermenigvuldigen in cellen van levende wezens. Wanneer een virus een levende cel binnendringt, zal deze cel duizenden kopieën van het oorspronkelijke virus gaan produceren. Virussen hebben een relatief eenvoudige structuur. Een individueel virusdeeltje bevat aan de binnenzijde het genetisch materiaal. Dit bestaat uit een lang DNA of RNA molecuul dat instructies bevat voor het maken van eiwitten.

Virussen zijn 20 – 300 nm groot en dus ongeveer 100 x kleiner dan bacteriën. Virussen verspreiden zich net als bacteriën via deeltjes, druppelkernen of contactoppervlakken.

Schimmel

Schimmels bestaan uit cellen met één of soms twee celkernen, mitochondriën en een cytoskelet. Eencellige schimmels zijn gisten en meercellige schimmels zijn bijvoorbeeld paddenstoelen. Schimmels planten zich zowel geslachtelijk als ongeslachtelijk voort. Geslachtelijke voortplanting vindt plaats door middel van sporen. De ongeslachtelijke voortplanting vindt plaats op vegetatieve wijze met schimmeldraden.

De manier van verspreiden van de verschillende micro-organismen is afhankelijk van grootte en gewicht van het micro-organisme.

Als voorbeeld zijn bacteriën groter dan virussen dus hebben zij een ander verspreidingspatroon in de lucht dan virussen. In dit onderzoek hebben we vier verschillende bacteriestammen gebruikt, namelijk Escherichia coli, Acinetobacter baumanii, Staphylococcus aureus en Enterococcus hirea. 

Desinfectie

DOOR UV-C ROBOT

-vervolgSteriliseren wordt toegepast bij instrumentarium. Steriliseren is het doden of inactiveren van micro-organismen totdat de kans op levende organismen kleiner is dan 1 : 1.000.000.

Deze bacteriën kunnen worden onderscheiden door de zogeheten gramkleuring, uitgevonden door Hans Christian Gram (1853 – 1938) en is de bakermat van de bacteriologie. Escherichia coli en Acinetobacter baumanii behoren tot de groep gramnegatieve bacteriën. Dit zijn bacteriën met een dunne wand van peptidoglycaan en kleuren in het grampreparaat rood, wat zichtbaar is onder de microscoop. Staphylococcus aureus en Enterococcus hirea behoren tot de groep grampositieve bacteriën. Dit zijn bacteriën met een dikke wand van peptidoglycaan en kleuren in het grampreparaat blauw/paars, wat zichtbaar is onder de microscoop.

Reinigen, desinfectie en sterilisatie Reinigen, desinfecteren en steriliseren zijn verschillende technieken met uiteindelijk een doel, het reduceren van micro-organismen. Het reducerend vermogen hangt af van welke techniek gekozen wordt waarbij er gebruik moet worden gemaakt van een opsomming van technieken. Afhankelijk van het aantal microorganismen die moeten worden gereduceerd, kan er minimaal één techniek gekozen worden. Meestal is het een opsomming van in ieder geval twee technieken als er veel microorganismen dienen te worden gereduceerd.

Reinigen is het verwijderen van verontreiniging van een oppervlak, of deeltjes verwijderen uit de lucht. Het gaat dus niet om het verplaatsen van verontreiniging zoals mensen doen met het doekje op het aanrecht. Het gaat bij reinigen om het verwijderen. Desinfectie wordt vaak toegepast in ruimten en bij instrumenten. Desinfecteren is het doden of inactiveren van micro-organismen door middel van warmte of chemie. Daarbij worden microorganismen gedood of inactief gemaakt tot een aanvaardbaar niveau. Wel dient er een reductie van > 105 plaats te vinden om te spreken van desinfectie.

Steriliseren wordt toegepast bij instrumentarium. Steriliseren is het doden of inactiveren van micro-organismen totdat de kans op levende organismen kleiner is dan 1 : 1.000.000. Steriliseren wordt vaak door middel van stoom gedaan in een ziekenhuis.

UV licht

Ultraviolette (UV) straling is een elektromagnetische straling net buiten het deel van het spectrum dat waarneembaar is met het menselijke oog. De golflengte van UV-licht is tussen 100 en 400 nm. UV-licht heeft een kortere golflente dan zichtbaar licht waardoor het energieker is. Het kan zelfs het ionisatiepotentiaal van organische moleculen bereiken en daarmee een chemische reactie in gang zetten. Dit is dan ook de reden dat UV straling schadelijk is voor veel microorganismen.

Omdat effecten van UV-licht variëren wordt onderscheid gemaakt tussen drie soorten

UV-licht. UV-A licht is UV-licht met relatief lang golven. Dit betreft UV-licht met een golflengte tussen 315 – 400 nm. Deze vorm van UV straling veroorzaakt melanomen, de dodelijkste vorm van huidkanker. UV-A straling gaat door kleding en glas heen.

UV-B licht heeft een golflengte tussen 280 –315 nm. Deze vorm van straling veroorzaakt minder agressieve vormen van huidkanker. Dit is ook de straling waarvan de huid bruin wordt. Deze vorm van UV straling zet ook zuurstof om in ozon.

UV-C licht heeft een golflengte van 100 – 280 nm. Dit betreft de korte golven en deze vorm van UV straling is dodelijk. De atmosfeer houdt deze straling volledig tegen terwijl de andere vormen van UV straling door de atmosfeer heen gaan. UV-C straling zet ook zuurstof om in ozon maar wordt door de ozonlaag tegengehouden.

Proefopstelling

De metingen zijn uitgevoerd in het nieuwe OK complex van de Sint Maartenskliniek in Ubbergen. In deze OK’s is een optimale situatie aanwezig qua licht, lucht, temperatuur en relatieve vochtigheid.

Tijdens de metingen was de ruimtetemperatuur 20,8 °C met een RV van 61,6%. De luchtbehandeling heeft een capaciteit van 8.282 m3/h. De verlichting heeft maximaal aangestaan inclusief de OK lampen. De basis verlichting heeft een maximaal niveau

Bacteriestam ATCC McFarland Inoculum stock Inoculum nummer (ml/mol) (aantal mol)

Staphylococcus aureus 6538 0,71 2,1 x 108 4,2 x 106

Enterrococuus hitea 10541 0,65 2,0 x 108 4,0 x 106

Acinetobactor baumanii 19606 0,58 1,7 x 108 3,4 x 106

Escherichia coli 10536 0,59 1,6 x 108 3,2 x 106 van 1000 lux en de OK lampen hebben een niveau van 120.000 lux.

Bacterie suspensie

Conform NEN 17272 wordt van een 24-uurs cultuur een McFarland suspensie gemaakt rond de 0,5 (1,5 x 108 micro-organismen/ ml) in 2 ml fysiologisch zout (0,9%). De concentratie van het inoculum wordt middels een McFarland meter na kalibratie bepaald. Vervolgens is er 0,06 ml van een 10 mg/ml bovine albumine serum oplossing toegevoegd aan het inoculum ter voorkoming van sterfte van de micro-organismen.

Het inoculum is getransporteerd in vier afzonderlijke buisjes met een stop erop. De reistijd was 30 minuten tot in de operatiekamer.

UV robot

De UV robot betreft een automatische robot van de firma Medtradex genaamd de UVD robot. De robot is geprogrammeerd op basis van tekeningen afkomstig van het OK complex. Volgens de leverancier gaat de robot gedurende een cyclus van 15 minuten door de hele OK waarbij deze op drie posities gedurende twee minuten stil blijft staan.

De robot heeft een hoogte van 2000 mm en rijdt met een snelheid van 5,4 km/u. De 8 UV-C lampen hebben een reikwijdte van 360° en elke lamp heeft een vermogen van 180 W.

Meetopstelling

Om uit te sluiten dat de vloer of wand invloed heeft op de desinfecterende werking, is er gekozen om twee Trespa platen en twee Krion platen (35x30 cm) te gebruiken als ondergrond. Trespa is een inert materiaal zonder aantoonbare reducerende eigenschappen tegen micro-organismen. De platen worden opgedeeld in acht vlakken (zie figuur 4), dit in het kader van de duplo metingen.

In deze vlakken wordt de 20 µl bacteriële suspensie gepipetteerd. De suspensie dient binnen één uur gedroogd te zijn. Om het proces van drogen te versnellen zijn de platen in de retourluchtstroom gelegd. De Trespa platen worden opgedeeld waarvan er een buiten de OK wordt gelegd ter controle. De andere Trespa plaat wordt op een “worst case” positie in de OK gelegd, op de grond vlakbij de wand. De eerste rij wordt afgedekt ter voorkoming dat UV-licht de bacterie suspensie bereikt. Nadat de robot zijn proces automatisch heeft uitgevoerd, worden met behulp van licht bevochtigde (met steriel fysiologisch zout) wattenstokjes de plek waar de bacterie suspensie is geplaatst bemonsterd. Het monster wordt direct uitgestreken op een voedingsbodem voorzien van schapenbloed. Na bemonstering zijn de voedingsbodems voor 48 uur geïncubeerd bij 37 °C. De voedingsbodems zijn na 24 uur en 48 uur gecontroleerd op groei.

De metingen met de statische afstanden en verschillende materialen zijn in de volgende setting uitgevoerd. Voor deze metingen worden de Krion platen en Trespa platen gebruikt. De Trespa platen zijn gebruikt om te bepalen of de toevoeging van TiO2 een antibacteriële werking heeft. Eén plaat Trespa wordt gebruikt als controle en bevindt zich buiten de OK. Op alle ondergronden wordt een raster gemaakt van vlakken.

In deze vlakken wordt de 20 µl bacteriële suspensie gepipetteerd. De Krion en Trespa plaat worden in de OK naast elkaar gelegd. Elke rij op de plaat staat voor een afstand tussen de UV robot. 

De UV-C robot werkt met ultraviolette (UV) straling, dat is een elektromagnetische straling net buiten het deel van het spectrum dat waarneembaar is met het menselijke oog.