Los estudios confirman que la UVC lejana puede eliminar eficazmente los patógenos suspendidos en el aire de las habitaciones.

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Científicos de la Universidad de St Andrews, la Universidad de Dundee, la Universidad de Leeds y la Universidad de Columbia probaron la eficacia germicida de la UVC lejana en una habitación real con tasas de ventilación equivalentes a las de entornos domésticos u oficinas típicas (aproximadamente tres renovaciones de aire por hora).

Durante el experimento, un nebulizador roció continuamente una niebla de aerosol de Staphylococcus aureus en la habitación. (Se eligió este microorganismo porque es ligeramente menos sensible a la luz UVC lejana que los coronavirus, lo que proporciona a los investigadores un modelo adecuadamente conservador.) Una vez que la concentración microbiana en la habitación se estabilizó, los investigadores encendieron las lámparas UVC lejanas en la habitación. Estas lámparas eliminaron más del 98% de los microbios transportados por el aire en solo cinco minutos.

El Dr. Kenneth Wood de la Universidad de St Andrews dijo: "Los resultados de nuestras pruebas fueron asombrosos, superando con creces lo que se podría lograr solo con ventilación." "En cuanto a la prevención de enfermedades transmitidas por el aire, las lámparas de UVC lejano pueden hacer que los espacios interiores sean tan seguros como los campos de golf de St Andrews."

En habitaciones reales, la UVC lejana inactiva eficazmente los patógenos suspendidos en el aire

包括COVID-19在内的许多传染病，都是通过空气中的病原体得以传播，因而有必要采取不依赖于人类行为的环境控制措施。一种潜在的解决方案是氯化氪准分子灯(通常称为远紫外线)，它可以有效地灭活空气中的病原体，如冠状病毒和流感病毒。研究表明，当氯化氪灯过滤掉长波紫外线辐射后，它不会引起皮肤或者眼睛的急性反应，也不会引起皮肤癌等延迟症状。虽然有实验室的数据表明远紫外有效，但在实际的房间空间中，其有效性还得不到确认。

Demostramos por primera vez que la implementación de luz UVC lejana en interiores puede inactivar eficazmente el Staphylococcus aureus aerolizado. Con una tasa de renovación del aire de 3 ACH y cinco fuentes de UV filtradas, los niveles de patógenos en estado estacionario se redujeron un 98,4 %, lo que equivale a proporcionar 184 renovaciones de aire equivalentes adicionales. La dosis de radiación UVC lejana utilizada está en consonancia con el valor límite umbral actual de la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) para la exposición continua de la piel durante 8 horas. Nuestros datos sugieren que la UVC lejana podría ser aún más eficaz contra virus comunes transmitidos por el aire, incluido el SARS-CoV-2, actuando como una tecnología "no intervencionista" eficaz para reducir las enfermedades transmitidas por el aire. Estos hallazgos proporcionan apoyo de datos a escala espacial para el diseño y desarrollo de sistemas UVC lejanos.

El coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo grave (SARS-CoV-2), que causó la pandemia de COVID-19, puede transmitirse por vía aérea de una persona a una o más personas. En entornos interiores con grandes aglomeraciones, especialmente cuando la ventilación es deficiente, aumenta el riesgo de transmisión aérea del SARS-CoV-2.

Como es bien sabido, la alta transmisibilidad del SARS-CoV-2 saturó los sistemas nacionales de atención sanitaria, provocando millones de muertes y problemas de salud a largo plazo. Al causar impactos sostenidos y devastadores en la economía mundial, ha llevado a su vez a problemas más profundos de bienestar y salud pública.

Es evidente que reducir o prevenir la propagación del SARS-CoV-2 es un desafío global crítico y sin precedentes. Las medidas de control de la transmisión incluyen confinamientos nacionales, restricciones a reuniones sociales y comerciales, mejora de la ventilación interior, campañas de salud pública, uso de mascarillas protectoras y vacunación. La eficacia de estas medidas varía. La vacunación ha sido una de las medidas más eficaces para reducir las muertes y las enfermedades graves, pero su eficacia para reducir la transmisión viral sigue siendo incierta. El uso de cubrebocas es una medida de control eficaz para reducir el riesgo de transmisión por vía aérea, pero depende de las decisiones individuales de comportamiento y requiere un alto cumplimiento para influir en la supresión de la transmisión. A medida que ha avanzado la pandemia de COVID-19, la aceptación y adopción de las medidas de control que afectan la vida diaria han disminuido, lo que aumenta la necesidad de medidas eficaces que no dependan de las decisiones de comportamiento humano. Esto no se limita al SARS-CoV-2; la transmisión por vía aérea se reconoce como un mecanismo importante para una serie de otras infecciones virales, incluida la influenza, el sarampión y otros coronavirus humanos (SARS-CoV, MERS), así como el virus sincitial respiratorio (VSR), infecciones bacterianas como la tuberculosis y algunos patógenos de transmisión sexual.

La luz ultravioleta germicida (GUV) es una medida de control que cumple con los requisitos anteriores y cuenta con un historial científico de éxito. En 1942, Wells y otros demostraron que, en comparación con las habitaciones sin GUV, las habitaciones con irradiación GUV en la zona superior presentaban menor transmisión de sarampión y paperas entre los niños. De manera similar, Escombe y otros demostraron que, cuando se utilizaba luz ultravioleta germicida en la zona superior, la transmisión de tuberculosis de los pacientes a los conejillos de indias se redujo en más del 70 %: la tasa de infección en el grupo de control fue del 35 %, mientras que en el grupo GUV fue del 9,5 %. Sin embargo, un peligro importante de la luz ultravioleta germicida tradicional de 254 nm proviene de la posible exposición accidental de las personas, lo que puede provocar quemaduras solares en la piel y la córnea. Esto limita el uso de la luz ultravioleta germicida tradicional a sistemas de zona superior cuidadosamente diseñados, luminarias cerradas o a la irradiación de habitaciones desocupadas. Incluso con estas medidas, aún puede producirse una exposición accidental, lo que afecta la adopción de esta tecnología.

Una Solución potencial es la "luz ultravioleta UVC", una luz UV germicida en la banda C con longitudes de onda típicamente entre 200 y 230 nm. Una fuente común de luz UVC lejana es la lámpara excímera de cloruro de criptón, que tiene una longitud de onda de emisión principal de 222 nm y bajas emisiones residuales en toda la región UV del espectro electromagnético. En experimentos de laboratorio, se ha demostrado que las propiedades germicidas de las lámparas excímeras de KrCl inactivan bacterias grampositivas y gramnegativas, bacterias resistentes a los fármacos, virus de la gripe y coronavirus humanos, incluido el virus SARS-CoV-2. Es importante destacar que, cuando el filtrado minimiza la radiación UV por encima de 230 nm, las lámparas excímeras de UVC lejana de cloruro de criptón tienen mucha menos probabilidad de inducir reacciones adversas agudas en la piel y los ojos en comparación con la luz UV germicida tradicional de 254 nm. Hasta la fecha, los estudios en modelos animales y humanos no han demostrado ningún efecto adverso para la salud a largo plazo.

Los resultados experimentales que muestran la inactivación de patógenos en entornos de laboratorio estándar controlados son alentadores, pero el despliegue de esta tecnología bajo las limitaciones del "mundo real" no significa necesariamente que reduzca la transmisión de enfermedades. Los precedentes históricos de la UV germicida de zona superior ofrecen cierta confianza en el potencial de la Far-UVC para reducir la transmisión de enfermedades, pero aún se requieren evaluaciones prácticas. Estos estudios son complejos y deben realizarse durante períodos prolongados (normalmente al menos 12 meses), y un paso de transición hacia la investigación en el mundo real implica realizar experimentos en cámaras de aerosoles grandes, del tamaño de una habitación. Estas cámaras del tamaño de una habitación cuentan con flujo de aire, temperatura y humedad controlados, diseñados para replicar entornos reales de habitaciones. Dichos espacios ya se han utilizado para demostrar la eficacia de los sistemas de UV germicida de zona superior y para estudiar la supervivencia y dispersión microbiana. También pueden ayudar a comprender la aplicación de una tecnología en salas donde las personas infectadas pueden estar presentes durante períodos prolongados (similar a escuelas, lugares de trabajo, hospitales y áreas de recepción). Al controlar continuamente la liberación de patógenos transmitidos por el aire para lograr un estado ambiental estable, el muestreo del aire interior con o sin tecnología de desinfección del aire ambiente puede proporcionar datos más cercanos a las condiciones del mundo real. Aquí, presentamos el primer estudio sobre la eficacia de la Far-UVC en la inactivación de patógenos transmitidos por el aire en una cámara de bioaerosoles a escala completa en condiciones de estado estacionario.

Resultados

Se instalaron cinco lámparas exciméricas de cloruro de criptón en el techo de una cámara de bioaerosoles del tamaño de una habitación en la Universidad de Leeds, filtradas para reducir las emisiones de UV por encima de 230 nm, y equipadas con difusores en sus ventanas de emisión para ampliar su patrón de irradiación. Las lámparas se dispusieron en un patrón de quincunce (Figura 1), con su emisión dirigida hacia el suelo. El estudio se realizó con las cinco lámparas encendidas o solo la lámpara central encendida. Esto se hizo para investigar los efectos de la irradiación localizada (una lámpara) y completa (cinco lámparas) del volumen de la habitación. La habitación de 32 m³ estaba ventilada mecánicamente a una tasa de 3 cambios de aire por hora (ACH), y se liberaba continuamente estafilococo áureo en aerosol en la habitación a una altura de 168 cm. Después de un período de estabilización de 60 minutos, se recogieron 10 muestras de aire durante 50 minutos. Luego se encendió una (la lámpara UVC lejana central) o cinco fuentes de luz UVC lejana, y el muestreo continuó durante otros 50 minutos.

Repetimos estas pruebas utilizando tres niveles de irradiancia diferentes (Tabla 1). Los niveles de irradiancia seleccionados se basan en las recomendaciones sobre radiación óptica de la Comisión Internacional de Protección contra la Radiación No Ionizante (ICNIRP) para el escenario "moderado" y en los límites de exposición de la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) para el escenario "alto". Además, se incluyó un escenario adicional con menor intensidad de irradiancia (escenario "bajo"). El análisis estadístico detallado se proporciona en la Tabla S1.

Como se describe en la sección "Métodos", se realizó un muestreo continuo de 4 minutos cada 5 minutos antes y después de encender la luz. La concentración de patógenos viables de Staphylococcus aureus en el aire del lugar de recogida se muestra en la Figura 1. Las Figuras 2 y la Tabla 1 muestran los resultados de unidades formadoras de colonias por metro cúbico (cfu m-3) durante 45 minutos antes de "encender la luz" y 50 minutos después de "encender la luz", respectivamente. Los valores después de "encender la luz" se expresan como un porcentaje del valor promedio antes de encender la luz. Se enfatiza nuevamente que los patógenos se liberaron continuamente en la habitación durante todo el experimento.

Como se esperaba, la mayor reducción en el recuento de Staphylococcus aureus viable en el aire en estado estacionario se produjo bajo el escenario de irradiación "alta". En comparación con la ventilación sola (3 cambios de aire por hora), el uso de las 5 lámparas redujo las bacterias viables en estado estacionario en un 98,4% (desviación estándar 0,7%). La tasa equivalente de cambios de aire estimada osciló entre 128 y 322 eACH (intervalo de confianza de una desviación estándar). En este escenario "alto", la dosis máxima de exposición de 8 horas hizo referencia al valor límite umbral cutáneo de la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) (el límite de dosis de 222 nm es de 478 mJcm-2 durante más de 8 horas). Bajo el escenario de irradiación "alta", la dosis media de exposición de 8 horas de una sola lámpara no superó los límites de exposición del ICNIRP, los niveles de patógenos se redujeron en un 93,7% y la tasa equivalente de cambios de aire estimada osciló entre 33 y 66 eACH. Aunque una sola lámpara no irradió toda la habitación, es probable que una buena mezcla de aire en interiores contribuyera a este efecto muy significativo.

La Figura 1 es un esquema tridimensional de la cámara de bioaerosoles, que muestra las dimensiones de la sala, las ubicaciones de las luminarias, las fuentes de patógenos y los puntos de recogida (arriba), así como un ejemplo de irradiación con UVC lejano (abajo).

La Tabla 1 muestra los porcentajes promedio de la tasa de reducción de patógenos, la irradiancia y la dosis de exposición de 8 horas bajo tres condiciones de iluminación diferentes a dos alturas sobre el suelo. Los valores de exposición de 8 horas en negrita y cursiva superan el límite de exposición de ICNIRP para 222 nm de 23 mJ cm⁻². Ninguna de las exposiciones superó el umbral de exposición cutánea de ACGIH de 2022 de 478 mJ cm⁻². La significación estadística se indica como: ns = p > 0.05, * = p ≤ 0.05, ** = p ≤ 0.01, *** = p ≤ 0.001, **** = p ≤ 0.0001.

En el escenario de irradiación "moderada", la dosis pico de irradiación de 8 horas hace referencia al límite de exposición actual de las directrices ICNIRP de 23 mJcm-2. Con las cinco lámparas en uso, la carga microbiana viable en estado estacionario se redujo un 92,0 %. Esto equivale aproximadamente a 35 eACH (rango 27-46 eACH), lo que supone más de 11 veces la ventilación estándar en 15 minutos. Cabe destacar que, aunque la dosis de exposición pico de 8 horas es ligeramente superior al límite de exposición de las directrices ICNIRP, la dosis media de exposición de 8 horas es más de 5 veces inferior al límite de exposición de las directrices ICNIRP (Tabla 1).

Escenario de irradiación "baja", es decir, una irradiancia de UVC lejano de muy baja intensidad (10 veces menor que el escenario de tasa de exposición "media"), reduce la carga de patógenos viables en un 13% (una lámpara) y un 29% (cinco lámparas).

Figura 2: Tras encender la fuente de luz UVC lejana, el porcentaje de Staphylococcus aureus viable restante en el aire a lo largo del tiempo en escenarios de irradiación alta, media y baja muestra una relación logarítmica en el eje y. Tenga en cuenta que los patógenos se liberaron continuamente en la habitación durante todo el experimento: el estudio se realizó utilizando una sola lámpara central (verde, puntos de datos cuadrados, línea discontinua) o las cinco lámparas UVC lejanas (azul, puntos de datos circulares, línea continua).

Discusión

Por primera vez, demostramos en una habitación a escala real, bajo condiciones típicas de ventilación y con patógenos presentes en el aire, que la UVC lejana tiene el potencial de reducir rápida y significativamente los patógenos transmitidos por el aire. Con niveles de irradiancia que no superan los límites de exposición establecidos por las directrices de la ICNIRP, se puede alcanzar un nuevo nivel ambiental con una reducción aproximada del 92 % en el recuento de bacterias viables en 15 minutos. En el valor límite umbral de la ACGIH, se puede lograr una reducción aproximada del 98 % en menos de 5 minutos. La Figura 3 muestra una comparación de los dos escenarios.

Aunque no se utilizó SARS-CoV-2 en nuestro estudio por razones de seguridad, el Staphylococcus aureus en estado de aerosol actuó como sustituto de los virus transmitidos por el aire, como los coronavirus humanos y los virus de la gripe. La Figura 4 muestra el principio básico de esta teoría, comparando las tasas de inactivación por UVC lejano de los coronavirus humanos transmitidos por el aire (OC43 y 229E), el virus de la gripe transmitido por el aire (H1N1) y el Staphylococcus aureus transmitido por el aire. Todas las tasas de inactivación se midieron con la misma configuración de laboratorio. Aunque aún no se han publicado los resultados de inactivación por UVC lejano del SARS-CoV-2, los resultados sobre la inactivación del vector de SARS-CoV-2 por UVC lejano indican que su sensibilidad es similar a la de los coronavirus humanos OC43 y 229E. Nuestros resultados muestran que el Staphylococcus aureus en el aire es menos sensible a la inactivación por UVC lejano que los virus de la gripe y los coronavirus humanos transmitidos por el aire, por lo que el Staphylococcus aureus es un sustituto conservador y prudente.

Figura 3: Porcentaje de Staphylococcus aureus aerotransportado viable restante en el eje y bajo dos escenarios de exposición basados en los límites de exposición de las directrices de la ICNIRP (5 lámparas "medias") y los valores límite umbral de la ACGIH (5 lámparas "altas"). Tenga en cuenta que durante todo el experimento, los patógenos se liberaron continuamente en la habitación a una tasa de ventilación mecánica de 3 renovaciones de aire por hora.

Figura 4: Inactivación de los coronavirus humanos HCoV-OC43 y HCoV-229E, y del virus de la influenza A (H1N1) en comparación con Staphylococcus aureus aerosolizado bajo dosis bajas de irradiación UVC lejana. Las mediciones se realizaron utilizando el sistema de irradiación de patógenos en aerosol en los laboratorios de la Universidad de Columbia. Se incluyen datos publicados anteriormente sobre HCoV-OC43, HCoV-229E e influenza A (H1N1) para comparación.

Se hipotetiza que el porcentaje de coronavirus y virus de la gripe transmitidos por el aire inactivados puede ser mayor, con tiempos de inactivación más cortos.

Para quienes instalan lámparas de UVC lejano, interpretar y aplicar los límites de exposición a la radiación óptica puede ser un desafío. Muchos optan por un enfoque conservador, asumiendo una dosis de exposición de 8 horas basada en la iluminancia máxima. Sin embargo, los límites de exposición se basan en el promedio ponderado en el tiempo (TWA) de la irradiancia (ETWA), que tiene en cuenta la exposición real recibida por una persona en un espacio. Si el ETWA se mantiene dentro de los límites, se permite una irradiancia máxima más alta. En este estudio, la intensidad máxima de la lámpara puede ser 5 veces mayor que en un escenario "moderado", mejorando así la eficacia de inactivación, mientras que la dosis media de 8 horas seguirá estando dentro de los límites de exposición de las directrices de la ICNIRP.

Esto destaca la importancia de instalar correctamente las lámparas de UVC lejano para garantizar que el espacio designado reciba una irradiación adecuada y segura. Por ejemplo, aunque una sola lámpara logra una tasa general de reducción de patógenos de aproximadamente el 94 % en el escenario "alto", algunas áreas dentro de la habitación no están completamente irradiadas. En comparación con la habitación utilizada en el experimento, los espacios reales pueden ser más grandes, los efectos de mezcla del aire pueden ser más débiles y la reducción real de patógenos puede ser significativamente menor. Basándonos en estudios de modelado anteriores, hemos mejorado las lámparas de UVC lejano colocando un material difusor en la superficie emisora de la fuente de luz de UVC lejano en interiores para ampliar su patrón de irradiación e incrementar la cobertura de UVC lejano.

Nuestros resultados también proporcionan algunos datos iniciales que pueden compararse con otras tecnologías, como los purificadores de aire portátiles. Dependiendo del tamaño del dispositivo, su tasa de entrega de aire limpio (CADR) suele estar entre 200 y 500 metros cúbicos por hora, mientras que en el laboratorio alcanzaría de 6,2 a 15,5 eACH. Por lo tanto, un escenario "medio" de UVC lejano con 5 lámparas funciona mejor que los purificadores de aire HEPA de mayor flujo. Aunque los sistemas de UVC lejano son más complejos de diseñar e instalar que los purificadores de aire portátiles "plug-and-play", este enfoque puede proporcionar un mayor eACH y también es muy silencioso. Otra ventaja potencial de la UVC lejana frente a los purificadores de aire y la UVGI de zona superior es que puede no requerir una "buena" mezcla de aire dentro de la habitación. Investigaremos esto en estudios futuros.

Todos los métodos destinados a reducir la transmisión aérea de enfermedades como la COVID-19 deberían utilizarse idealmente de forma estratificada, incluyendo la vacunación cuando sea apropiado, el distanciamiento social, el uso de mascarillas y la ventilación. Se necesitan más investigaciones sobre el impacto de parámetros como la temperatura, la humedad, las tasas de ventilación y la proximidad a las fuentes de infección, pero los resultados aquí reportados deberían brindar confianza en que la UVC lejana, cuando se despliega adecuadamente y cumple con los límites regulatorios de seguridad actuales (o futuros), puede ser una medida de control eficaz e independiente del comportamiento humano. Inactiva patógenos aéreos clave, como los coronavirus humanos y la gripe, reduciendo así su transmisión aérea y por fómites.

Método

Cámara de bioaerosoles.Los experimentos se realizaron en una cámara de bioaerosoles controlada con dimensiones de 4,26 m de largo, 3,35 m de ancho y 2,26 m de alto. La cámara funciona con ventilación mecánica y presión negativa, y está equipada con un sistema de aire 100 % nuevo con filtración HEPA tanto en la entrada como en la salida para garantizar el control experimental y la seguridad operativa. El aire de ventilación se suministra a través de una rejilla de entrada montada en la pared ubicada en una esquina de la sala. Una salida montada en la pared se encuentra en la parte baja del lado diagonalmente opuesto. La cámara de prueba opera con un caudal de aire de 0,027 m³/s, equivalente a tres renovaciones de aire por hora (ACH). Estudios anteriores han demostrado una buena mezcla del aire en esta cámara. El punto de liberación de Staphylococcus aureus se ubicó a una altura de 168 cm del suelo, a 50 cm de la entrada de aire y a 64 cm de la pared adyacente (Figura 1). El punto de muestreo se situó a una altura de 50 cm, a 20 cm de la salida de aire y a 64 cm de la pared adyacente. Investigaciones previas indican que esta ubicación representa la concentración promedio dentro del laboratorio. Se tuvo cuidado de asegurar que ni el punto de liberación bacteriana ni el punto de muestreo estuvieran directamente bajo la fuente de UVC lejano (Figura 1). La temperatura del laboratorio se mantuvo en 28 °C ± 1 °C, con una humedad relativa del 50 % ± 2 %. Aunque la ventilación mecánica proporcionaba un flujo de aire bien mezclado, no se utilizaron ventiladores de mezcla dentro de la cámara. Los experimentos requirieron contención de bioseguridad; se realizaron con la cámara sellada y durante la aerosolización, con operación remota de los dispositivos de muestreo de aerosoles y de radiación UVC lejana.

Selección de patógenos aerosolizados. Como describen Welch et al.: En la práctica, las cámaras de bioaerosoles no pueden utilizarse para patógenos del Grupo de Riesgo 3 aerosolizados, como el SARS-CoV-2. Para seleccionar un patógeno aerosolizado viable, es decir, un modelo razonable pero prudente y conservador para los coronavirus humanos transmitidos por el aire, realizamos estudios preliminares utilizando el sistema de irradiación UV de patógenos aerosolizados del laboratorio de la Universidad de Columbia. Este sistema consta de una fuente de patógenos aerosolizados, cuyo flujo pasa a través de una cámara de irradiación UV compuesta por una fuente de UVC lejano y ventanas transparentes a la UVC lejana; se pueden obtener diferentes dosis de UVC lejana variando la intensidad de la exposición a la UVC lejana y la velocidad de los patógenos. El Staphylococcus aureus transportado por el aire se recogió en filtros de gelatina (Sartorius, Alemania) después de la irradiación, se disolvió en 5 ml de PBS y se analizó su inactivación mediante el método de unidades formadoras de colonias (UFC) en placas de agar de soja tripticasa (TSA).

La Figura 4 muestra los resultados en interiores para Staphylococcus aureus aerosolizado, en comparación con los resultados publicados anteriormente para los coronavirus humanos 229E y OC43 aerosolizados, así como el virus de la gripe H1N1. Concluimos a partir de estos estudios preliminares que, a pesar de las diferencias entre bacterias y virus, el Staphylococcus aureus aerosolizado puede utilizarse como un modelo conservador y razonable para la inactivación por UVC lejano de los coronavirus humanos en los estudios actuales en interiores. Staphylococcus aureus se ha aplicado en muchos experimentos en interiores y ha demostrado ser un organismo de prueba fiable que puede aerosolizarse en las habitaciones y muestrearse continuamente desde el espacio, lo que permite una buena comparabilidad entre experimentos. Staphylococcus aureus es también una bacteria patógena, ya que representa a Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), que es importante en las infecciones nosocomiales y se utiliza a menudo como referencia para la limpieza. A raíz de la pandemia actual, es fundamental evaluar las tecnologías de inactivación de patógenos.

Lámparas de UVC lejano. Cinco lámparas excimeras comerciales de cloruro de criptón (KrCl) de UVC lejano, filtradas para reducir la radiación UV por encima de 230 nm, se colocaron en una sala a una altura de 2,12 metros en un patrón de quincunce (el patrón de cinco puntos en un dado de seis caras), con la irradiación dirigida hacia el suelo. Estas lámparas funcionan continuamente y han sido modificadas con un material difusor para ampliar el rango de distribución de la radiación UVC lejana, maximizando la irradiancia. Para ajustar la intensidad de irradiación de las lámparas, el departamento de Física Médica e Ingeniería Clínica del Hospital Ninewells en Dundee personalizó filtros de atenuación de malla metálica. Estos filtros proporcionaron intensidades de irradiación del 10% y del 1% de la salida original de UVC lejano. Los filtros de atenuación se colocaron entre las lámparas y el material difusor.

El campo de irradiancia (E) dentro de la cabina se midió en un plano horizontal utilizando un radiómetro UVC calibrado (detector UV-3727-5 con cabezal óptico X1-5, Gigahertz-Optik, Alemania, 29 de abril de 2021). Las mediciones se realizaron a dos alturas (z) de 1,7 metros y 1 metro sobre el suelo, con una separación de 0,5 metros. En la Ecuación (1), la exposición se define como la exposición radiante H a la altura z, de modo que

Aquí, Eiz es la irradiancia a la altura z y en la posición i multiplicada por el tiempo transcurrido en la posición iz, integrada sobre todas las posiciones. La dosis de exposición máxima se supone para t = 8 horas (28.800 segundos) en la posición i donde la medición de irradiancia es más alta para una z dada (es decir, directamente bajo la lámpara). La dosis de exposición promedio se define como la exposición radiante de 8 horas basada en la irradiancia media medida a una altura dada. Tras una cuidadosa reflexión, decidimos no nombrar los dispositivos de longitud de onda muy corta utilizados en este estudio, ya que estos experimentos son una investigación de los principios del UV lejano y no un respaldo de ningún dispositivo específico.

Procedimiento experimental. Preparación de la suspensión y generación de bioaerosoles. La generación de aerosoles se realizó en un entorno controlado donde se tuvieron en cuenta la temperatura (28 °C ± 1 °C) y la humedad relativa (50 % ± 2 %). Se utilizó un nebulizador Collison de 6 chorros (BGI, EE. UU.) que funcionaba a 12 L/min para generar los aerosoles; estaba ubicado fuera de la cámara y los aerosoles entraban en la cámara de prueba a través de un tubo. Los aerosoles generados por el nebulizador tenían un diámetro de 0,3 µm a 5 µm, con un diámetro aerodinámico medio másico de 2,5 µm (desviación estándar geométrica de 1,8). La suspensión en el recipiente del nebulizador (100 ml) consistía en Staphylococcus aureus (ATCC 6538) preparado en agua destilada estéril a una concentración de aproximadamente 1,35 × 10⁶ UFC/ml. Las investigaciones preliminares de suspensiones de patógenos en otros medios (es decir, suero bovino fetal al 1 %) no mostraron ningún efecto significativo sobre los resultados.

Muestreo con muestreador. El proceso de muestreo utiliza un impactador Anderson de seis etapas (Anderson INC.) con un caudal de 28 L/min. Las muestras se envían desde el exterior a la cámara y se recogen mediante tubos de ensayo. Las placas de Agar de Soja Tripticasa (TSA) en las etapas 5 y 6 del impactador Anderson se prepararon utilizando 40 g de TSA (Oxoid, Reino Unido) por cada 1 L de agua destilada. Aproximadamente el 90 % del aerosol de Staphylococcus aureus se recogió en la etapa 6 (diámetro del aerosol 0,65 µm - 1,1 µm), y el 10 % restante en la etapa 5 (diámetro del aerosol 1,1 µm - 2,1 µm). En experimentos anteriores, bajo las mismas condiciones ambientales y concentración de S. aureus, los aerosoles recogidos en las etapas 1 a 4 (2,1, 3,3, 4,7 y 7 µm) representaron menos del 1 % del total recogido. Tras el muestreo, las placas de agar se incubaron a 37 °C durante 24 horas y luego se contaron las colonias de cada placa con un contador de colonias Gallenkamp. Finalmente, los resultados se corrigieron mediante la tabla de corrección de orificios positivos y se utilizó el caudal del muestreador para determinar la concentración de unidades formadoras de colonias por metro cúbico (UFC/m³) en el aire.

Este experimento. El Staphylococcus aureus transmitido por el aire estableció un estado estacionario de 60 minutos en interiores, similar a una persona infectada que emite patógenos en aerosol desde una esquina de la habitación. Luego, en cada punto de muestreo, se recogieron 10 muestras de aire con una duración de 4 minutos cada 5 minutos (Figura 2), utilizando el tiempo restante para preparar la siguiente muestra. Después se encendió la lámpara de UVC lejano y se repitió el muestreo de la misma manera. Antes de encender la lámpara de UVC lejano, se determinó la concentración interior de Staphylococcus aureus (cfu m-3) utilizando el promedio de las primeras 10 muestras de aire. Posteriormente, la concentración (cfu m-3) de cada muestra de aire se representó como un porcentaje de la concentración media inicial del estado estacionario.

分析。在开启远uvc设备之前，通过与所有样品的平均浓度进行比较，将金黄色葡萄球菌的浓度归一化，以便在实验内部和实验之间进行比较。当灯打开后的衰减期结束后，在20到50分钟之间进行6次测量，以确定灯打开时的稳定浓度。由(2)式(C)和(Cuv)（灯被打开前(C)和之后(Cuv)的稳态浓度）计算出了由远超紫外线引起的等效换气率。

donde N es la tasa de ventilación de la habitación (ACH) y Nuv es la tasa equivalente de cambio de aire.

Análisis estadístico. Se utilizó una prueba t no pareada para comparar las bacterias viables antes y 20 min después de encender la lámpara Far-UVC. El análisis estadístico se realizó con GraphPad Prism (Prism 9, GraphPad Software, EE. UU.). Significancia estadística para todos los casos: ns = p > 0.05, * = p ≤ 0.05, ** = p ≤ 0.01, *** = p ≤ 0.001, **** = p ≤ 0.0001.

Referencia original: La Far-UVC inactiva eficientemente un patógeno transportado por el aire en una cámara del tamaño de una habitación