Automatisierte Desinfektion im Krankenhaus mit einer neuartigen aerosolisierten Wasserstoffperoxid-Mikrotropfen-Auszahlungstechnologie

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt die Methoden zur Nutzung einer neuartigen trockenen aerosolisierten Wasserstoffperoxid-(aHP)-Vernebelungsdesinfektionstechnologie, die eine intelligente Krankenhausverbindung ermöglicht und Integration in Datenplattformen ermöglicht, um historische Daten zur Gerätenutzung, zur Verifizierung von aHP-Dosierungen, Raumabdeckung, Desinfektionszeiten und Orten bereitzustellen, um medizinische Infektionen (HAIs) zu reduzieren.

Zusammenfassung

Traditionelle, manuelle und UV-Desinfektionsmethoden haben Lücken bei der gründlichen Ganzraumdesinfektion schwer zugänglicher oder schattenreicher Bereiche hinterlassen, was das Risiko von gesundheitsbedingten Infektionen (HAIs) erhöht. Eine effektive Umweltdesinfektion ist ein zentraler Bestandteil eines umfassenden Infektionspräventionsprogramms. Traditionelle Einschränkungen umfassen unvollständige Desinfektion, Expositionsrisiko für medizinisches Personal und Arbeitskosten, die die Einführung neuerer Technologien rechtfertigen. Eine automatisierte aerosolisierte Wasserstoffperoxid-(aHP)-Trockennebeltechnologie, die entwickelt wurde, um diese Einschränkungen zu überwinden, ist kürzlich auf den Markt gekommen und bietet potenziell eine klinisch und wirtschaftlich effektivere Lösung. Diese neuartige Technologie liefert dem gesamten Raum Mikrometer-große Wasserstoffperoxidtröpfchen und gewährleistet so eine optimale Desinfektion aller Oberflächen. Das System ermöglicht außerdem die Integration in Datenplattformen, um historische Daten zur Gerätenutzung, zur Verifizierung von aHP-Dosierungen, Raumabdeckung, Desinfektionszeiten und Standorten bereitzustellen, um Qualitätssicherung und prüfbare Aufzeichnungen zu gewährleisten. Die Verbreitung von Mikrotropfen-aHP durch Trockennebel bietet eine einheitliche Abdeckung und sorgt für eine höhere keimtötende Wirksamkeit in modernen Gesundheitseinrichtungen. Ziel dieses Protokolls ist es, die Methoden zur Nutzung des automatisierten aHP-Trockenvernebelungssystems zu skizzieren, einschließlich des Beitrags von Echtzeit-Nachverfolgungs- und Auditfunktionen zum Management des Infektionsrisikos. Repräsentative Ergebnisse werden dann vorgelegt, die die Wirksamkeit der Abdeckung sowie die daraus resultierende Auswirkungen auf die Reduktion der Übertragung, der direkten Kosten und der Produktivität im Zusammenhang mit dem carbapenemresistenten Acinetobacter baumannii (CRAB), einem multiresistenten Organismus, der von der CDC als "dringende Bedrohung" eingestuft wurde, belegen. Im Vergleich zur niedrigsten Pro-Aufnahme-Reproduktionszahl von 0,40, bei der insgesamt 9,6 Patienten in der Einrichtung erwartet würden, zeigte der Einsatz der Trockennebel-Technologie als Teil einer robusten Carbapenem-resistenten Organismen-(CRO)-Minderungsstrategie eine statistisch signifikante Verringerung der tatsächlichen Übertragungsrate im Vergleich zur erwarteten Rate.

Einleitung

Kontaminierte Oberflächen spielen eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Krankheitserregern, die gesundheitsassoziierte Infektionen (^{HAIs) verursachen}. HAIs sind Infektionen, die zum Zeitpunkt der Krankenhausaufnahme nicht vorhanden sind oder inkubieren und von Patienten, medizinischem Personal und Besuchern betroffen sein können². Für die Berichterstattung nutzten wir Überwachungsdefinitionen des National Health Safety Network (NHSN) und lieferten eine standardisierte Definition zur Identifizierung von Infektionen bei hospitalisierten Patienten. HAIs werden definiert als solche, die 48 Stunden oder länger nach der Aufnahme auftreten und die Hauptursache für zunehmende Todesfälle und unerwünschte Folgen^sind. Die Krankheitserreger, die HAIs verursachen, können sich durch Kontakt mit infizierten Oberflächen wie Türgriffen, Betten, Wasserhähnen, Telefons und gemeinsamer klinischer Ausrüstung^ausbreiten. Häufige HAIs, darunter Clostridium difficile (C. diff), methicillinresistenter Staphylococcus aureus (MRSA), vancomycinresistente Enterokokken (VRE), Norovirus und mehr, besitzen alle die Fähigkeit, von infizierten Patienten auszuscheiden, überleben lange Zeit auf trockenen Oberflächen, sind schwer durch manuelle Reinigung und Desinfektion zu entfernen und benötigen eine relativ niedrige Dosis für Infektion¹. Der Mechanismus, durch den Krankheitserreger über längere Zeiträume überleben können, wird durch die Entdeckung von Biofilmen nahegelegt, die vegetativen Bakterien ermöglichen, in Kolonien ohne Nährstoffquelle zu leben. Biofilme sind mehrzellige Gemeinschaften, die durch eine selbstgemachte extrazelluläre Matrix zusammengehalten werden und viel widerstandsfähiger gegen Biozide sind als frei schwebende^Bakterien. Daher sind geeignete und gründliche Methoden zur Desinfektion von Oberflächen entscheidend, um das Risiko der Aufnahme und Übertragung von HAIs zu minimieren.

Traditionelle Reinigungsmethoden werden in der Regel mehrmals täglich durchgeführt, um die sichtbare Sauberkeit der Patientenumgebung zu gewährleisten. Die terminale Reinigung, eine tiefere Reinigung der Räume, wird typischerweise nach der Entlassung durchgeführt, um eine sichere Umgebung für nachfolgende Patienten zu gewährleisten. Umweltproben nach der terminalen Desinfektion identifizieren jedoch häufig Oberflächen, die noch mit Krankheitserregern kontaminiert sind, und dass selbst mehrere Runden Bleichmittel möglicherweise nicht ausreichen, um einige Krankheitserreger wie MRSA¹ abzutöten. Eine Studie ergab, dass Bakterien mit Desinfektionstüchern überleben können, was zur Ausbreitung statt zur Ausrottung dieser Mikroben führt.^7. Die Herausforderung, wiederholt eine ordnungsgemäße Desinfektionsmittelverteilung im Raum und ausreichende Kontaktzeit zu erreichen, trägt zusätzlich zu Inkonsistenzen bei der zuverlässigen Desinfektion bei. Zur Ergänzung manueller Desinfektionsmethoden wurden neuartige Technologien eingeführt, wie die UVC-Desinfektion mit ultraviolettem C-Licht. Es gibt jedoch Einschränkungen bei der Wirksamkeit der UV-Lichttechnologie, darunter die Unfähigkeit, Flächen, die nicht direkt dem Licht ausgesetzt sind, richtig zu durchdringen (Schatten) und die Abnahme der Dosisintensität mit der Entfernung zur Quelle⁸. Die meisten dieser Technologien messen die Dosis nicht, ohne die die tatsächliche Wirksamkeit der Anwendung nicht bekannt ist. Das Hospitieren und die Sicherstellung einer angemessenen Dosierung können daher mehrere Umpositionierungsrunden erfordern, was die Arbeitskosten erhöht.

Daher dienen aerosolisierte Wasserstoffperoxid (aHP) trockene Vernebelungs-Desinfektionssysteme als attraktive und neuartige Methode zur konsequenten und erfolgreichen Desinfektion im ganzen Raum. Ein aHP-System füllt den Raum gleichmäßig mit mikrometergroßen Wasserstoffperoxidtröpfchen und entfällt den Bedarf an Eingriffen des Bedieners; Ein Vorteil davon ist die Reduzierung der Personalbelastung und eine schnellere Raumfluktuation. Eine aktuelle Studie ergab, dass die Hinzufügung berührungsloser aHP-Ganzraum-Desinfektionssysteme zu einer signifikanten Reduktion der C. diff-Infektion im Vergleich zu herkömmlichen manuellen Methoden geführt hat⁹. Wasserstoffperoxid gilt außerdem in mehreren Branchen als "ideales" Biozid aufgrund seiner Wirksamkeit, Sicherheit, Umweltauswirkung, Benutzerfreundlichkeit, Stabilität und Verträglichkeit mit Oberflächenmaterialien⁶. Wasserstoffperoxid hat den zusätzlichen Vorteil, dass es nach der Aerosolisierung instabil ist, effizient in einem exponentiellen Zerfall zu Sauerstoff und Wasser zerfällt und nach der Verdunstung keine restlichen toxischen Nebenprodukte hinterlässt. Beim Betreten des Raumes während des Beschlagens oder unmittelbar danach ist persönliche Schutzausrüstung erforderlich; nach der Auflösung und dem Abbau des Wasserstoffperoxids (15 Minuten nach der Behandlung) liegt das Restwasserstoffperoxid jedoch unter den Werten, die Gesundheitsrisiken verursachen würden, und unterhalb der OSHA-Schwellenwerte, die eine maximale Expositionsgrenze von <75 Teilen pro Million (ppm) und eine 8-Stunden-Zeitgewichtungsgrenze (TWA) von <1 ppm betragen.

Dieses Protokoll beschreibt die Methoden zur Nutzung eines neuartigen aHP-Desinfektionssystems mit einer 5%-Wasserstoffperoxidlösung (Abbildung 1), die zusätzlich Integration in intelligente Krankenhausumgebungen ermöglicht, um historische Daten zu Gerätenutzung, aHP-Dosierungen, Raumabdeckung, Desinfektionszeiten und -standorten bereitzustellen, wodurch Prozesse, Verifikation und prüfbare Aufzeichnungen verbessert werden können.

Abbildung 1: Das trockene, aerosolisierte Wasserstoffperoxid-Vernebelungs-Desinfektionssystem. Die Maschine, die für trockene, aerosolisierte Wasserstoffperoxidbenebelung verwendet wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Protokoll

1. Ersteinrichtung des Smart Controllers

1. Installiere den Smart Controller im Controllerhalter am Griff des Carts, der die Nebeleinheit unterstützt. Der Smart Controller ist das mobile Gerät, das die Nebeleinheit steuert, und der Controllerhalter befindet sich am Griff des Wagens.
2. Stecke das Controller-Kabel in den Ladeanschluss des Controllers und die USB-Steckdose des mobilen Carts. Verwenden Sie vom Hersteller bereitgestellte Kabelklammern oder Bänder, um das Kabel an Ort und Stelle zu halten.

2. Erstinstallation des Desinfektionsnebels mit aerosolisiertem Wasserstoffperoxid (aHP)

1. Stecken Sie das im mobile Wagen enthaltene Stromkabel in die Steckdose am unteren Rand des aHP-Desinfektionsvernebels ein und installieren Sie es in die Vertiefung des mobilen Wagens.
2. Füllen Sie den aHP-Desinfektionsnebelbehälter mit 1 Gallone Wasserstoffperoxid-5%-Lösung, indem Sie den vakuumversiegelten Deckel des Behälters abschrauben und eine ausreichende Lösung hineingießen.
3. Die Einheit warnt, wenn die Lösung aufgebraucht ist und der Tank nachgefüllt werden muss. Es wird empfohlen, beim Befüllen des Tanks Handschuhe und Schutzbrille zu tragen.

3. Dashboard-Initiierung

1. Richte ein Cloud-Konto anhand der zuvor an den Nutzer gesendeten E-Mail-Einladung ein. Wenn Sie noch keine Einladung erhalten haben, fordern Sie eine bei info@breezymed.com an. Für weitere Details zu den in der Studie verwendeten Materialien siehe die Materialtabelle.
2. Melden Sie sich bei https://cloud.breezymed.com/
3. Wählen Sie im linken Navigationsmenü auf dem Cloud-Webseiten-Dashboard Geräte aus, um die aHP-Desinfektionsvernebelgeräte zu sehen. Wenn Sie mehr als einen Vernebel haben, wird jeder aufgelistet, ansonsten wird nur ein Vernebel angezeigt.
4. Drücken Sie den ANZEIGEN ALLE DATEN , um einen Überblick über die Desinfektionsaktivitäten auf dem Startbildschirm (Abbildung 2) sowie Details zu den Desinfektionsereignissen zu sehen.
   HINWEIS: Erfolgreich abgeschlossene Desinfektionsereignisse werden im Breezy Cloud Dashboard protokolliert. Wenn ein Nebelereignis unterbrochen wird oder nicht genügend Desinfektionsflüssigkeit vorhanden ist, werden diese Fehler auf dem Dashboard als erfolglose Nebelereignisse protokolliert.

4. Anfangskonfiguration des aHP-Desinfektionsnebels

1. Stecken Sie das aHP-Desinfektionsnebel-Netzkabel (das den Vernebelapparat und den Controller auf dem Wagen mit Strom versorgt) an eine Steckdose.
2. Überprüfen Sie, ob die Leuchte am Hesenbund des aHP-Desinfektionsnebels leuchtet. Wenn die Leuchte des Hosenbunds gelb ist, drücken Sie den Knopf oben auf dem Gerät, um das Leuchtblatt auf Blau umzuschalten.
3. Schalten Sie den Smart Controller ein und überprüfen Sie, ob der Akku lädt.
4. Melden Sie sich bei Bedarf mit dem Benutzernamen und Passwort Ihres Cloud-Kontos im Smart Controller an. Der Controller sollte den Scan-Bildschirm anzeigen, wenn er auf der Seite mit einem Konto angemeldet ist.
5. Überprüfen Sie, ob das aHP-Desinfektionsnebelgerät auf dem Wagen in der Liste der Geräte angezeigt wird. Die Seriennummer am unteren Rand des aHP-Desinfektionsnebels wird als Name in der Liste angezeigt.
6. Drücken Sie die Schaltfläche + Favorites Gerät hinzufügen, wählen Sie den aHP-Desinfektionsnebel auf dem Warenkorb aus der Liste und klicken Sie auf Weiter.
7. Vom Scan-Bildschirm aus drücken Sie die Taste mit dem aHP-Desinfektionsnebel, um sie zu steuern. Es sollte jetzt im Favoriten-Gerät angezeigt werden.
8. Drücken Sie bei Bedarf im Pop-up-Fenster auf Paaren .

5. Desinfizieren mit dem aHP-Desinfektionsnebelgerät

1. Positionieren Sie den aHP-Desinfektionsnebel in der Ecke des zu behandelnden Raumes, wobei der aHP-Desinfektionsnebel zur Mitte des Raumes zeigt, ohne Objekte im Umkreis von 1,5 Metern der Düsen, die den Tröpfchenfluss blockieren könnten.
2. Stecken Sie das Kabel des mobilen Wagens in eine Steckdose im Raum an, um desinfiziert zu werden.
3. Drücken Sie den Knopf auf dem Smart Controller Display , der dem aHP-Desinfektionsvernebel auf dem mobilen Wagen entspricht. Es sollte das Lieblingsgerät sein, das auf dem Smart-Controller-Bildschirm angezeigt wird.
4. Drücke den Knopf für die passende Nebelzeit und verlasse den Raum innerhalb des 7-Sekunden-Countdowns. Siehe die FAQ beim aHP-Desinfektionsnebel für spezifische Nebelzeiten. Zur Orientierung hier einige Beispiele für Nebelzeiten:
   1. 30 Sekunden Nebelzeit für eine 5-log (99,999 %) Pathogenreduktion in einem 120 Quadratfuß großen Untersuchungsraum.
   2. 45 Sekunden Nebelzeit für eine 5-log (99,999 %) Pathogenreduktion in einem 250 Quadratfuß großen Patientenzimmer.
   3. 100 Sekunden Nebelzeit für eine 6-Log-Erregerreduktion (99,9999 %) in einem 200 Quadratfuß großen Patientenzimmer.
   4. 125 Sekunden Nebelzeit für eine 5-log (99,999 %) Erregerreduktion in einem 500 Quadratfuß großen Operationssaal.
5. Nachdem das Beschlagen abgeschlossen ist, lasse den Raum für die 10-minütige Kontaktzeit mit Desinfektionsmittel geschlossen und unbesetzt. Nach der 10-minütigen Kontaktzeit kann der Raum je nach Dosierung und verwendetem Desinfektionsmittel sofort oder bis zu 15 Minuten für den Wiedereintritt bereit sein.
   HINWEIS: Siehe die FAQ beim aHP-Desinfektionsnebel für spezifische Wiedereintrittszeiten. Türschilder, die an den Türgriffen angebracht werden können, sind mit dem System ausgestattet, um die Benachrichtigung über laufende Nebelbildung zu erleichtern. Persönliche Schutzausrüstung wird empfohlen, wenn man den Raum vor Abschluss der 15-minütigen Auflösung nach dem Beschlagen betritt, ansonsten ist dies jedoch nicht erforderlich.

6. Mathematische Modellierung

HINWEIS: Mathematische Modellierung kann auf verschiedene Weise erreicht werden, aber am einfachsten ist es, bestehende Softwarepakete zu verwenden. COMSOL Multiphysics ist ein weit verbreitetes Softwaresystem, und mit dem zusätzlichen Partikelverfolgungsmodul-Paket bietet es eine effiziente Methode zur Analyse physikalischer Phänomene wie der aerosolisierten Tröpfchenverteilung.

1. Code-Verifikation
   Verwenden Sie die kommerzielle Software COMSOL Multiphysics Version 6.3 mit Modulen zur Berechnung der Strömungsmechanik (CFD) und Teilchenverfolgung. Die Code-Verifizierung ist auf der COMSOL-Verifikations- und Validierungsmodell-Webseite (https://www.comsol.com/verification-models) verfügbar.
2. Systemkonfiguration
   HINWEIS: Das simulierte System besteht aus dem Tröpfchen-Aerosolizer in einem Testraum mit festgelegten Maßen, Objekten darin und der Positionierung des Geräts, wie sie in der physikalischen experimentellen Situation verwendet werden. Die Geometrie des Geräts ist vereinfacht, während der effektive Ein- und Auslassbereich sowie die Positionierung erhalten bleiben.
   Stellen Sie den Lufteinlass zum System genauso ein wie den Auslass des Geräts, wobei der Auslass des Systems im Geräteumlauf liegt. Baue die Rechendomäne mit den COMSOL CAD-Werkzeugen.
3. Regelnde Gleichungen/konstitutive Gesetze
   Modellieren Sie den turbulenten Luftstrom im Raum mit dem turbulenten k-Epsilon-Modell.
   HINWEIS: Um eine Recheneffizienz zu ermöglichen, betrachten Sie den stationären Luftstrom als Hintergrundgeschwindigkeit für das Ziehen der Tröpfchen. Nutzen Sie die tropfenspritzende Schnittstelle des COMSOL-Partikelverfolgungsmoduls, um die zeitabhängige Geschwindigkeit und Position der Teilchen unter den Luftwiderstands- und Gravitationskräften zu verfolgen. Für diese Näherung ist es nicht notwendig, die Verdampfung und Zerlegung der Tröpfchen zu berücksichtigen.
4. Systemeigenschaften
   Bestimmen Sie die Luftdichte und dynamische Viskosität bei einer Temperatur von 20°C und Atmosphärendruck mit Werten von 1,204 kg⋅m-3 und 1,81×10-5 Pa⋅s. Die vom System entnommene Tröpfchendichte und -durchmesser betragen jeweils 1,015 g/mL bzw. 5 μm.
5. Stellen Sie den stationären Luftstrom am Systemeinlass auf 25,8 cm/s ein, mit einem Nulldruckzustand am Systemausgang. Die Wände von Raum, Gerät und Objekt sind rutschfest eingestellt. Insgesamt werden 10.000 Teilchen zufällig in Bündeln von je 50 Partikeln am Einlass injiziert, die während einer Minute des Sprühs gleichmäßig zeitlich verteilt sind.
6. Systemdiskretisierung
   1. Verwenden Sie ein Netz aus 9, 15 und 104 tetraedrischen Elementen, mit Grenzschichten in den Wänden und Verfeinerung am Ein- und Ausfluss.
   2. Verwenden Sie die GMRES-iterative Methode für die stationäre Flüssigkeit und turbulente Variablen sowie für die zeitabhängige Tröpfchenverfolgung, mit der konstanten (Newton) nichtlinearen Methode für alle Analysen.

7. Wirksamkeitsanalyse

1. Führen Sie eine Wirksamkeitsanalyse durch, indem Sie die Anzahl spezifischer Infektionen missen, die nach der Einführung von Wasserstoffperoxidnebel auftreten, und diese Zahl mit der erwarteten oder historischen Anzahl von Infektionen vergleicht. Wenn historische Infektionsraten im Krankenhaussystem nicht leicht verfügbar sind, können erwartete Raten basierend auf Patientenvolumen und Begleiterkrankungen genutzt werden.
2. Verwenden Sie eine statistische Methode, die zwei Anteile vergleicht, wie z. B. eine Chi-Quadrat-Statistik mit einem typischen Schwellenwert von p < 0,05, um die Signifikanz der Differenz zu bestimmen.
3. Ermitteln Sie die erwartete Anzahl der Infektionen, die durch die Exposition gegenüber einem mit Organismen infizierten Patienten aus der veröffentlichten Literatur entstehen, was allgemein als Fortpflanzungszahl R0¹² angegeben wird.

8. Wirtschaftsanalyse

1. Führen Sie eine Analyse der wirtschaftlichen Auswirkungen durch, insbesondere direkter Kosten und Produktivitätsauswirkungen. Ein durchschnittliches US-Krankenhaus verfügt über 129 besetzte Betten (https://www.definitivehc.com), wobei die täglichen Entlassungen im US-Krankenhaus aus den AHA-jährlichen Umfragedaten der Gesamtentlassungen (https://www.aha.org/) abgeleitet sind, und die durchschnittliche tägliche Volkszählung in den USA stammt aus den Entlassungen 2023 und dem durchschnittlichen LOS 2023.
2. Unter Verwendung einer typischen täglichen Entlassungsrate im Krankenhaus, der Stundenkosten für das Umweltpersonal am Standort des Nutzers und der mittleren Zeitverkürzung nach der Einbindung von Wasserstoffperoxid-Trockenvernebelung bestimmen die spezifischen Betriebskosten. Der Einsatz einer Methode wie der zeitgesteuerten aktivitätsbasierten Kosten (TDABC) ist eine effiziente Methode, bei der Ressourcenkosten den Aktivitäten basierend auf der exakt benötigten Zeit zugewiesen werden.
3. Indem man Daten zu typischen Raumbearbeitungszeiten nutzt, vergleichen Sie Produktivität zwischen Desinfektionsmethoden.

Abbildung 2: Startseitenansicht, die Desinfektionsaktivitäten zeigt. Erfolgreich abgeschlossene Desinfektionsereignisse werden im Breezy Cloud-Dashboard protokolliert. Wenn ein Nebelereignis unterbrochen wird oder nicht genügend Desinfektionsflüssigkeit vorhanden ist, werden diese Fehler auf dem Dashboard als erfolglose Nebelereignisse protokolliert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 3: Details der Desinfektionsereignisse. Die Ereignisse werden durch Drücken der Schaltfläche ALLE DATEN ANZEIGEN angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Ergebnisse

Mathematische Modellierung

Um den Einsatz von Trockennebel mithilfe von aHP besser zu visualisieren, bietet ein mathematisches Modell eine Möglichkeit zur Quantifizierung der Tröpfchenverteilung und zur Bestimmung der Raumabdeckung¹⁰. Dies ist besonders nützlich, da das trockene Beschlagen sonst mit bloßem Auge unsichtbar ist. Tröpfchendispersion und Raumabdeckung wurden in einer standardisierten Raumgeometrie (Abbildung 4) unter Verwendung typischer Einstellungen des trockenen aHP-Nebelsystems quantifiziert. Die Raummaße wurden auf 11 Fuß x 12 Fuß (132 Quadratfuß) mit einer Decke von 8 Fuß eingestellt. Im Raum wurde ein stationärer, turbulenter Luftstrom angenommen, mit zeitabhängigen Tröpfchensprühen im Flüssigkeitsstrom, einschließlich Widerstandskräfte und Schwerkraft, wobei jedoch Zerstörung oder Verdunstung vernachlässigt wurden.

Abbildung 4: Raumgeometrie der standardisierten Simulation. Die Raummaße wurden auf 11 Fuß x 12 Fuß (132 Quadratfuß) mit einer Decke von 8 Fuß eingestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Die Ergebnisse des Modells zeigten, dass die Geschwindigkeit von aerosolisierten Wasserstoffperoxidpartikeln von 0,2 m/s bis über 25 m/s reichte. Die in Abbildung 5 gezeigten stationären Geschwindigkeitsstromlinien stellen die auf die Tröpfchen wirkende Widerstandskraft dar.

Abbildung 5: Teilchengeschwindigkeitsfelder. Die Geschwindigkeit von aerosolisierten Wasserstoffperoxidpartikeln lag zwischen 0,2 m/s und über 2 m/s. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Bei diesen Geschwindigkeiten wurde die Raumabdeckung von Oberflächenkontakt mit Wasserstoffperoxid bereits 1 Minute nach Beginn des Behandlungsverlaufs abgeschlossen (Abbildung 6).

Abbildung 6: Raumabdeckung. Karte der Raumabdeckung von aerosolisierten Wasserstoffperoxidtröpfchen nach einer Minute Dispersion, die vollständige Raumabdeckung in einem standardisierten Krankenhausraummodell zeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Eine Animation des Dispersions- und Abdeckungsprozesses ist im begleitenden Protokollvideo verfügbar. Diese Ergebnisse zeigen, dass das automatisierte aerosolisierte Wasserstoffperoxid-Nebelsystem in einem standardisierten Krankenhausraummodell eine vollständige Raumabdeckung in 1 Minute bietet, was auf ein schnelles und effektives Desinfektionspotenzial hindeutet.

Wirksamkeitsanalyse

Diese Technologie wurde als Teil einer robusten Carbapenem-resistenten Organismus-(CRO)-Minderungsstrategie¹¹ eingesetzt. Die Bereitstellung hochwertiger postakuter Leistungen für chronisch kritisch kranke Patienten in einem Langzeit-Akutkrankenhaus (LTACH), die sich von einer schweren Erkrankung erholen, wird oft durch das Potenzial für HAIs und die Übertragung von multiresistenten Erregern (MDRO) wie dem carbapenemresistenten Acinetobacter baumannii (CRAB) erschwert. Die Mehrheit der CRAB-Isolate in den USA produziert Carbapenemasen (Enzyme, die Carbapeneme und andere β-Laktam-Antibiotika deaktivieren), wodurch diese Behandlungen wirkungslos werden.

Nach der Umsetzung eines Prozessverbesserungsprogramms mit automatisiertem aerosolisiertem Wasserstoffperoxid-Nebel wurde die Anzahl der Patienten, die über einen Zeitraum von 24 Monaten in die Einrichtung aufgenommen wurden, erfasst, die als mit CROs kolonisiert oder infiziert wurden, und die Anzahl der Übertragungen innerhalb der Einrichtung in diesem Zeitraum analysiert. Das Prozessverbesserungsprogramm beinhaltete eine verstärkte Einbindung des von Apothekern geleiteten interdisziplinären antimikrobiellen Stewardship-Teams, und Kernelemente des Projekts umfassten die Ausbildung und Schulung des Personals, Datenerhebung und -berichterstattung, Echtzeitüberwachung und Rückmeldung, Compliance-Audits sowie Umweltreinigungsprotokolle unter Verwendung des neuartigen aHP-Desinfektionssystems. Im Zeitraum von 24 Monaten von Januar 2023 bis Juli 2025 wurden 24 Patienten, von denen bekannt ist, dass sie mit CROs kolonisiert oder infiziert sind, aufgenommen. In dieser Zeit wurden nach der Aufnahme nur zwei Fälle festgestellt, wobei einer davon nach epidemiologischer Untersuchung als unwahrscheinlich eine Übertragung innerhalb der Einrichtung festgestellt wurde. Im Vergleich zur niedrigsten Reproduktionszahl pro Aufnahme von 0,40¹², bei der insgesamt 9,6 Patienten in der Einrichtung erwartet würden, stellt dies eine signifikante Verringerung der Übertragungsrate im Vergleich zu den erwarteten (s. < 0,004) dar, wie in Abbildung 7 dargestellt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein umfassendes multidisziplinäres Prozessverbesserungsprogramm, einschließlich der Integration neuartiger aerosolisierender Wasserstoffperoxid-Trockenvernebelungs-Desinfektionstechnologie, mit einer statistisch signifikanten Reduktion der Übertragung von carbapenemresistenten Organismen verbunden war.

Abbildung 7: Vergleich der Übertragungsraten. Reduzierung der Übertragungsrate von CROs gegenüber der erwarteten Rate nach Beginn eines umfassenden multidisziplinären Prozessverbesserungsprogramms, einschließlich der Integration neuartiger aerosolisierender Wasserstoffperoxid-Trockenvernebelungs-Desinfektionstechnologie. Abkürzung: CRO; Carbapenem-resistenter Organismus Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Wirtschaftsanalyse

Für diese Technologie wurden Analysen direkter Kosten und Produktivitätsauswirkungen durchgeführt. Zur Kostenschätzung wurde ein US-Krankenhaus mit durchschnittlich 129 besetzten Betten und einer Belegung von 0,73 Patienten pro Bett und Tag modelliert. Es wurde eine tägliche Entlassungsrate im Krankenhaus von 17 %, ein Stundensatz für das Personal der Umweltdienste von 22,81 US-Dollar sowie die mittlere Zeitverkürzung durch den Einsatz von Wasserstoffperoxid-Trockennebelung von 10 Minuten angenommen. Damit wurden Kosteneinsparungen von 3,80 $ pro umgesetztem Bett realisiert. Bei einer Rate von 16 täglichen Bettenwechseln wurden tägliche Kosteneinsparungen von 61 US-Dollar und jährliche Kosteneinsparungen von 22.165 US-Dollar erreicht.

Anhand von durchschnittlichen Daten aus dem Jahr 2023, die insgesamt 33 Standorte abdecken und eine Umlaufzeit von 132 Minuten im Raum vor der Einführung von Streamlining-Systemen als Basislinie zeigen, wurde die Produktivitätsauswirkung geschätzt. Wenn man diesen Wert als Standardproduktivität eines Mitglieds des Umweltdienstes (EVS) für die vollständige Umstellung eines Patientenzimmers (einschließlich Desinfektion, Wäschewechsel, Müllentsorgung usw.) und einer 12-Stunden-Schicht mit einer 1-stündigen Pause (11 Stunden Arbeitstag) verwendet, ist die Standardproduktivität die vollständige Fluktuation von 12 Zimmern pro Schicht. Die Desinfektionszeiten mit automatisiertem Wasserstoffperoxid-Trockennebel wurden um 10 bis 35 Minuten pro Raum verkürzt. Obwohl der manuelle "Reinigungsschritt" immer erforderlich ist, um Schmutz und Ablagerungen zu entfernen, hinterlässt die Reinigung typischerweise Mikroorganismen auf Oberflächen, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Für Isolationspatienten gibt es typischerweise einen zweiten "ergänzenden Desinfektionsschritt", der (A) von Hand mit gründlicherem Abwischen, (B) mit UV oder (C) mit aHP durchgeführt wird, wobei letztere im Vergleich zu den anderen beiden Zeitersparnisse bietet. Daher sind UV oder aHP Optionen zur zusätzlichen Desinfektion nach der Reinigung des Isolationsterminals. Mit einer Einsparung von 10 bis 35 Minuten pro Raum durch automatisiertes Wasserstoffperoxid-Trockenvernebeln stehen bis zu 420 zusätzliche Minuten über eine Standardproduktivität von 12 Räumen zur Verfügung. Dadurch können während einer 12-Stunden-Schicht drei zusätzliche Räume mit automatisiertem Wasserstoffperoxid-Trockenvernebeln gereinigt werden. Im Vergleich dazu benötigt die UVC-Desinfektion an drei Standorten durchschnittlich 50 Minuten.

Diskussion

Die Infektionsprävention ist weitgehend eine Qualitätsverbesserungsdisziplin, die auf datenbasierten Ansätzen zur Verbesserung und Überwachung der Infektionsraten beruht. Ein entscheidender Schritt im Protokoll ist sicherzustellen, dass die Technologie die spezifische aHP-Dosierung, gemessen in ppm-min, für die 10-minütige Kontaktzeit erzeugt, die für eine 4- bis 6-log-Reduktion von Krankheitserregern erforderlich ist. Die Validierung jedes Desinfektionszyklus gewährleistet sowohl Wirksamkeit als auch Zuverlässigkeit. Darüber hinaus reduziert die automatisierte Protokollierung der Betriebsdaten den Arbeitsaufwand und bietet eine einfache Methode, um Standorte, Zeiten und Dosierungen der Terminale zu überwachen, um Prozessverbesserungen und Audits zu verbessern. Dies ist ein deutlicher Vorteil gegenüber Umweltdesinfektionstechnologien, die keine zentralen Betriebsparameter validieren können oder auf manuelle Protokolle angewiesen sind.

Ein Haupthindernis für die Einführung von aHP in der Vergangenheit war die Notwendigkeit, den Raum zu versiegeln, um ein Durchlaufen in andere Bereiche zu verhindern – eine zusätzliche Ergänzung der Arbeitszeit und Komplexität, die sich weitgehend inakzeptabel erwiesen hat. Trotz der Abdichtung wurden auch Fälle von Leckagen gemeldet. Wasserstoffperoxid verdunstet schnell, wenn es aerosolisiert wird, sodass die ersten 10 Minuten die meiste keimtötende Wirksamkeit bieten. Ein aHP-System, das einen Raum extrem schnell (<4 Minuten) erzeugen und mit der gewünschten Dosis füllen kann, ist nicht nur aus keimtötender Sicht effektiver, sondern macht auch die Notwendigkeit überflüssig, den Raum zu versiegeln, da Tröpfchen schnell verdunsten, wenn sie Oberflächen und trockene Luft treffen. Frühere Generationen von aHP-Systemen, die einen Raum langsamer als 10 Minuten oder länger füllen, sind viel anfälliger für Lecks. Da das aerosolisierte Wasserstoffperoxid schnell verdampft und zu Wasser und Sauerstoff zerfällt, stellen Lecks kein großes Gesundheitsrisiko dar. Ebenso ist aufgrund des Feuchtigkeitsgradienten in einem Raum, der während des kurzen Vernebelungszeitraums hoch ist, und des Raums außerhalb des Raumes (der typischerweise deutlich geringer ist), die Fähigkeit des Wasserstoffperoxids, aerosolisiert zu bleiben, stark eingeschränkt, da alle entweichenden Tröpfchen schnell verdampft.

Zu den kritischen Schritten des Protokolls und möglichen Modifikationen/Fehlerbehebungen der Methode gehört die oben genannte Notwendigkeit, eine angemessene Kontaktzeit für das aerosolisierte Wasserstoffperoxid sicherzustellen, um die gezielte logaritmische Reduktion von Krankheitserregern zu erreichen. Wie in Abschnitt 5.4 beschrieben, stellt die Einstellung der Vernebelungszeit nach Raumgröße sicher, dass dieses Ziel erreicht wird. Mathematische Modellierungsschritte umfassen die Verwendung korrekter physikalischer Variablen (Raumdimensionen) mit dem entsprechenden Modul der Modellierungssoftware, um genaue Ergebnisse zu liefern und logische Schlüsse wie die Raumabdeckungszeit zu ermöglichen. Kritische Schritte der Wirksamkeitsanalyse umfassen die Bestimmung entweder der historischen Infektionsexposition und Übertragungsrate oder die Identifizierung der erwarteten Übertragungsrate für den jeweiligen Krankheitserreger aus der Literatur. Kritische Schritte der wirtschaftlichen Analyse umfassen die Identifizierung aktueller standortspezifischer Arbeitskosten und Aufgabenabschlusszeiten als Basislinien für den Vergleich.

Zu den Einschränkungen der Methode gehört das obere Limit der Raumgröße. Die maximale Raumgröße für einen einzelnen Vernebler beträgt etwa 1000 Quadratfuß, mit einer maximalen Einzelgröße von etwa 40 Fuß. Räume, die größer oder länger sind, führen zu einer ungleichmäßigen Tröpfchenverteilung. Modifikationen der Methode zur Lösung dieses Problems würden die Verwendung mehrerer gleichzeitig laufender aHP-Vernebler umfassen. Hohe Decken erfordern zusätzliche Beschlagenszeit, da die Tröpfchen sich über das verfügbare Raumvolumen verteilen. Räume, die ohne Türen oder Wände offen sind, stellen ein Problem mit einer gleichmäßigen Verteilung des aHP-Nebels dar. Sehr hohe Luftbewegung durch HLK-Systeme kann die Verteilung und Verdunstung der Tröpfchen erschweren. In dieser Situation kann die aHP-Dosierung, gemessen in ppm-Minuten über eine Kontaktzeit von 10 Minuten, verwendet werden, um die Nebelzeit für die gewünschte Reduktion des Pathogenlogs anzupassen. Sehr hohe Luftfeuchtigkeit über der empfohlenen 60 % relativen Luftfeuchtigkeit (RH) in einem Krankenhaus kann die Tröpfchenverbreitung und Verdunstungszyklen beeinflussen. Krankenhäuser kontrollieren in der Regel die Luftfeuchtigkeit unter 60 % RH, um das Bakterienwachstum zu minimieren. Wenn ein Raum vor der festgelegten Wiedereintrittszeit betreten werden muss, tragen Sie eine Schutzbrille und eine Atemmaske, um Reizungen durch das Wasserstoffperoxid zu vermeiden. Biofilme und andere Bodenlasten sollten durch den Reinigungsprozess vor der Desinfektion mit aerosolisiertem Wasserstoffperoxid entfernt werden. Wenn ein Überschuss an organischem Material vorhanden ist, das oxidiert werden kann, kann sich eine Situation entwickeln, in der das verfügbare Wasserstoffperoxid nicht ausreicht, um den gesamten vorgesehenen Raum zu desinfizieren, obwohl dies im Krankenhaus nicht üblich ist.

Es gibt weitere Faktoren, die den Erfolg der Desinfektion beeinflussen, zum Beispiel die Partikelverteilung des Desinfektionsmittels, die durch elektrische Geräte beeinflusst wird, die Wärme erzeugen, oder Fensterscheiben, die heiß oder kalt sein können (was möglicherweise Kondensation verursacht). Der Kontakt zwischen dem Desinfektionsmittel und den betreffenden Oberflächen ist entscheidend, besonders wenn das Ziel ist, Infektionen durch Krankheitserreger zu verhindern, die an Oberflächen haften. Erhebliche Abweichungen von typischen Umweltbedingungen im Krankenhaus erfordern möglicherweise Anpassungen an den Nebelparametern; diese treten jedoch im Krankenhaus nicht häufig auf.

Die Bedeutung dieser Methode im Vergleich zu bestehenden oder alternativen Methoden liegt sowohl in der Abdeckung, die eine Desinfektion des gesamten Raums ermöglicht, als auch in der betrieblichen Effizienz. Im Gegensatz zu UV-basierten Systemen behandelt aHP Dry Fogging den gesamten Raum ohne jeglichen Schatteneffekt, wodurch schädliche Krankheitserreger nach der Behandlung verbleiben oder zeitaufwändige Neupositionierungen und Nachanwendungen zur Behandlung schwer zugänglicher Bereiche notwendig sind. Die Leistung der Lampen nimmt im Laufe der Zeit ebenfalls ab, was einen geplanten Austausch^{erforderlich macht}. Am wichtigsten ist, dass die Wirksamkeit UV-basierter Systeme ungewiss bleibt, da die Intensität der UVC-Dosis umgekehrt proportional zum quadratischen Abstand zwischen Lichtquelle und Oberfläche ist, sodass die UV-Intensität, die eine Oberfläche empfängt, umso deutlich abnimmt, je weiter die Oberfläche von der UV-Quelle⁸ entfernt ist. Eine der ersten randomisierten Crossover-Designstudien zur Bewertung der UVC-Lichtdesinfektion (ein mobiles Gerät, das UVC-Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm über 157,7 cm (62 Zoll) maximal ausstrahlende Quecksilberlampen ausstrahlt) bewertete, ergab, dass die Hinzufügung der täglichen und entladenden UVC-Desinfektion zur Standardreinigung von Patientenzimmern die Infektionsraten neuer VRE- oder C. difficile-Infektionen in Krebs- und Transplantationsstationen in einem US-amerikanischen akademischen tertiären Überweisungszentrum nicht signifikant reduzierte¹³. Eine systematische Übersichtsaufnahme fand einen signifikanten Rückgang der C.-difficile-Infektionsraten im Zusammenhang mit der Desinfektion von ultraviolettem Lichtraum, als Daten aus 13 Studien zusammengeführt wurden, aber die Subgruppenanalyse zeigte nur in Umgebungen mit hohen C. difficile-Infektionsraten (≥1,5 Fälle pro 1.000 Patiententage)¹⁴. Andere Studien zeigten ebenfalls gemischte Ergebnisse^15,16, wobei eine aktuelle Übersichtsarbeit zu dem Schluss kam, dass UVC-Desinfektion derzeit als Lösung für niedrige und nicht hochprozentige Desinfektion betrachtet werden sollte⁸

Die potenziellen Anwendungen von aHP zur Infektionsprävention sind vielfältig und bieten eine reiche Agenda für weitere Forschung. Mit dem zunehmenden Bedarf, die Entwicklung und Übertragung von arzneimittelresistenten Krankheitserregern zu reduzieren, wird die Methode des automatisierten aHP-Trockennebel-Desinfektionssystems sowohl für die Ergebnisse als auch für die Fähigkeit, Reduktionen in einer Vielzahl von HAIs zu quantifizieren, wichtig sein. Aktuelle Anwendungen umfassen die Verwendung dieses Systems zur Desinfektion öffentlicher Toiletten, Bereitschaftsräume und Büros für Mitarbeiter, bevor sie von Umweltdiensten (EVS) gereinigt werden, was weitere Forschungsmöglichkeiten zur Optimierung von Betriebsparametern und Arbeitsabläufen eröffnet. Mitarbeiter berichten, dass sie sich nach der Nutzung automatisierter aHP-Trockennebel sicherer fühlen, um das Expositionspotenzial für Infektionsorganismen zu verringern, und weisen darauf hin, dass die Reinigungszeit bei komplexen Oberflächen wie Vorhängen, die sonst manuell entfernt und ersetzt werden müssten, sowie das damit verbundene Sicherheitsrisiko durch Vernebeltung von Krankheitserregern sowie durch die Verwendung von Leitern oder Tritthockern, weiter verkürzt werden kann.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Breezy Biopure	BreezyMed	BBPURE-4GAL	7 % Wasserstoffperoxid und 93 % Wasserdesinfektionslösung, 4-Gallonen-Behälter
Breezy Blue aHP Trockenvernebelungssystem	BreezyMed	BBR01	Intelligenter Desinfektionsnebelgerät, 110V Klimaanlage
Breezy Buggy	BreezyMed	BB-CART	Wagen für Breezy Blue und Smart Controller
Breezy HaloSpray	BreezyMed	BHSPRY-4GAL	5 % Wasserstoffperoxid und 0,01 % Sliver Compound Desinfektionslösung, 4-Gallonen-Behälter
Breezy Smart Controller	BreezyMed	BB01-WC	Controller für Breezy-Geräte, Gen2