Des études confirment que l'UVC lointain peut éliminer efficacement les agents pathogènes en suspension dans l'air des pièces.

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Des scientifiques de l'Université de St Andrews, de l'Université de Dundee, de l'Université de Leeds et de l'Université Columbia ont testé l'efficacité germicide des UV-C lointains dans une pièce réelle avec des taux de ventilation équivalents à ceux des environnements domestiques ou de bureau typiques (environ trois renouvellements d'air par heure).

Pendant l'expérience, un nébuliseur a pulvérisé en continu un brouillard d'aérosol de Staphylococcus aureus dans la pièce. (Ce micro-organisme a été choisi car il est légèrement moins sensible aux UV-C lointains que les coronavirus, offrant ainsi aux chercheurs un modèle adéquatement conservateur.) Une fois la concentration microbienne dans la pièce stabilisée, les chercheurs ont allumé les lampes UV-C lointaines dans la pièce. Ces lampes ont éliminé plus de 98 % des microbes en suspension dans l'air en seulement cinq minutes.

Le Dr Kenneth Wood de l'Université de St Andrews a déclaré : « Les résultats de nos essais ont été étonnants, dépassant de loin ce qui pourrait être réalisé par la ventilation seule. » « En matière de prévention des maladies aéroportées, les lampes à UVC lointain peuvent rendre les espaces intérieurs aussi sûrs que les terrains de golf de St Andrews. »

Dans des pièces réelles, l’UVC lointain inactive efficacement les agents pathogènes en suspension dans l’air

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。

Nous démontrons pour la première fois que le déploiement de lumière UVC lointaine à l'intérieur peut inactiver efficacement le Staphylococcus aureus aérosolisé. Avec un taux de renouvellement d'air de 3 ACH et cinq sources UV filtrées, les niveaux de pathogènes à l'état stationnaire ont été réduits de 98,4 %, ce qui équivaut à fournir 184 renouvellements d'air équivalents supplémentaires. La dose de rayonnement UVC lointain utilisée est conforme à la valeur limite de seuil actuelle de la Conférence américaine des hygiénistes industriels gouvernementaux (ACGIH) pour une exposition cutanée continue de 8 heures. Nos données suggèrent que l'UVC lointain pourrait être encore plus efficace contre les virus courants transmis par l'air, y compris le SARS-CoV-2, servant de technologie « non interventionniste » efficace pour réduire les maladies aéroportées. Ces résultats fournissent un soutien de données à l'échelle spatiale pour la conception et le développement de systèmes UVC lointains.

Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2), à l'origine de la pandémie de COVID-19, peut se transmettre par voie aérienne d'une personne à une ou plusieurs autres. Dans les environnements intérieurs très fréquentés, en particulier lorsque la ventilation est insuffisante, le risque de transmission aérienne du SARS-CoV-2 augmente.

Comme chacun le sait, la forte transmissibilité du SARS-CoV-2 a submergé les systèmes nationaux de soins de santé, entraînant des millions de décès et des problèmes de santé à long terme. Tout en ayant des effets durables et dévastateurs sur l'économie mondiale, cela a également conduit à des problèmes plus profonds en matière de bien-être et de santé publique.

Il est évident que réduire ou prévenir la propagation du SARS-CoV-2 constitue un défi mondial critique et sans précédent. Les mesures de contrôle de la transmission incluent les confinements nationaux, les restrictions aux rassemblements sociaux et commerciaux, l'amélioration de la ventilation intérieure, les campagnes de santé publique, le port de masques de protection et la vaccination. L'efficacité de ces mesures varie. La vaccination est restée l'une des mesures les plus efficaces pour réduire les décès et les maladies graves, mais son efficacité dans la réduction de la transmission virale reste incertaine. Le port d'un couvre-visage est une mesure de contrôle efficace pour réduire le risque de transmission aérienne, mais il dépend des choix comportementaux individuels et nécessite une conformité élevée pour avoir un impact sur la suppression de la transmission. À mesure que la pandémie de COVID-19 a évolué, l'acceptation et l'adoption des mesures de contrôle affectant la vie quotidienne ont diminué, augmentant ainsi le besoin de mesures efficaces qui ne dépendent pas des choix comportementaux humains. Cela ne se limite pas au SARS-CoV-2 ; la transmission aérienne est reconnue comme un mécanisme important pour une série d'autres infections virales, y compris la grippe, la rougeole et d'autres coronavirus humains (SARS-CoV, MERS), ainsi que le virus respiratoire syncytial (VRS), les infections bactériennes telles que la tuberculose et certains agents pathogènes sexuellement transmissibles.

L'ultraviolet germicide (GUV) est une mesure de contrôle qui répond aux exigences ci-dessus et possède un bilan scientifique réussi. En 1942, Wells et autres ont démontré que, par rapport aux pièces sans GUV, les pièces avec irradiation GUV en zone supérieure présentaient moins de transmission de la rougeole et des oreillons parmi les enfants. De même, Escombe et autres ont démontré que lorsque l'ultraviolet germicide en zone supérieure était utilisé, la transmission de la tuberculose des patients aux cobayes était réduite de plus de 70 % : le taux d'infection dans le groupe témoin était de 35 %, tandis que dans le groupe GUV, il était de 9,5 %. Cependant, un danger majeur de l'ultraviolet germicide traditionnel à 254 nm provient de l'exposition humaine accidentelle potentielle, qui peut provoquer des coups de soleil sur la peau et la cornée. Cela limite l'utilisation de l'ultraviolet germicide traditionnel aux systèmes de zone supérieure soigneusement conçus, aux luminaires fermés ou à l'irradiation de pièces inoccupées. Même avec ces mesures, une exposition accidentelle peut encore se produire, ce qui affecte l'adoption de cette technologie.

Une Solution potentielle est l'« ultraviolet UVC », un rayonnement UV germicide dans la bande C avec des longueurs d'onde généralement comprises entre 200 et 230 nm. Une source courante de lumière UVC lointaine est la lampe excimère au chlorure de krypton, qui présente une longueur d'onde d'émission principale de 222 nm et de faibles émissions résiduelles dans toute la région UV du spectre électromagnétique. Dans des expériences de laboratoire, il a été prouvé que les propriétés germicides des lampes excimères KrCl inactivent les bactéries à Gram positif et à Gram négatif, les bactéries résistantes aux médicaments, les virus de la grippe et les coronavirus humains, y compris le virus SARS-CoV-2. Il est important de noter que lorsque le filtrage minimise les UV au-dessus de 230 nm, les lampes excimères UVC lointaines au chlorure de krypton sont beaucoup moins susceptibles d'induire des réactions indésirables aiguës sur la peau et les yeux par rapport aux UV germicides traditionnels de 254 nm. À ce jour, les études sur des modèles animaux et humains n'ont démontré aucun effet néfaste à long terme sur la santé.

Les résultats expérimentaux montrant l'inactivation des agents pathogènes dans des environnements de laboratoire standard contrôlés sont encourageants, mais le déploiement de cette technologie dans les contraintes du « monde réel » ne signifie pas nécessairement qu'elle réduira la transmission des maladies. Les précédents historiques des UV germicides de zone supérieure offrent une certaine confiance dans le potentiel des UV-C lointains (Far-UVC) pour réduire la transmission des maladies, mais des évaluations pratiques restent nécessaires. De telles études sont complexes et doivent être menées sur de longues périodes (généralement au moins 12 mois), et une étape de transition vers la recherche en conditions réelles implique des expériences dans de grandes chambres à aérosols de la taille d'une pièce. Ces chambres de la taille d'une pièce disposent d'un débit d'air, d'une température et d'une humidité contrôlés, conçus pour reproduire les environnements réels des pièces. De tels espaces ont déjà été utilisés pour démontrer l'efficacité des systèmes UV germicides de zone supérieure et pour étudier la survie et la dispersion microbiennes. Ils peuvent également aider à comprendre l'application d'une technologie dans des pièces où des personnes infectées peuvent être présentes pendant de longues périodes (similaire aux écoles, lieux de travail, hôpitaux et zones d'accueil). En contrôlant continuellement la libération d'agents pathogènes aéroportés pour atteindre un état environnemental stable, l'échantillonnage de l'air intérieur avec ou sans technologie de désinfection de l'air ambiant peut fournir des données plus proches des conditions du monde réel. Ici, nous présentons la première étude sur l'efficacité des UV-C lointains (Far-UVC) dans l'inactivation des agents pathogènes aéroportés dans une chambre de bioaérosols à échelle réelle dans des conditions d'état stationnaire.

Résultats

Cinq lampes excimères au chlorure de krypton ont été installées au plafond d'une chambre à bioaérosols de la taille d'une pièce à l'Université de Leeds, filtrées pour réduire les émissions UV au-dessus de 230 nm, et équipées de diffuseurs à leurs fenêtres d'émission pour élargir leur motif d'irradiation. Les lampes étaient disposées en quinconce (Figure 1), avec leur émission dirigée vers le sol. L'étude a été menée avec les cinq lampes allumées ou seulement la lampe centrale allumée. Cela a été fait pour étudier les effets de l'irradiation localisée (une lampe) et complète (cinq lampes) du volume de la pièce. La pièce de 32 m³ était ventilée mécaniquement à un taux de 3 renouvellements d'air par heure (ACH), et du Staphylococcus aureus aérosolisé était libéré en continu dans la pièce à une hauteur de 168 cm. Après une période de stabilisation de 60 minutes, 10 échantillons d'air ont été prélevés pendant 50 minutes. Ensuite, une (la lampe UVC lointaine centrale) ou cinq sources de lumière UVC lointaine ont été allumées, et l'échantillonnage a continué pendant 50 autres minutes.

Nous avons répété ces tests en utilisant trois niveaux d'irradiance différents (Tableau 1). Les niveaux d'irradiance sélectionnés sont basés sur les recommandations relatives au rayonnement optique de la Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP) pour le scénario « modéré » et les limites d'exposition de la Conférence américaine des hygiénistes industriels gouvernementaux (ACGIH) pour le scénario « élevé ». De plus, un scénario supplémentaire avec une intensité d'irradiance plus faible (scénario « faible ») a été inclus. L'analyse statistique détaillée est fournie dans le Tableau S1.

Comme décrit dans la section « Méthodes », un échantillonnage continu de 4 minutes a été effectué toutes les 5 minutes avant et après l'allumage de la lumière. La concentration de pathogènes viables de Staphylococcus aureus dans l'air du site de collecte est présentée à la Figure 1. Les Figures 2 et le Tableau 1 montrent les résultats en unités formant colonies par mètre cube (cfu m-3) pour les 45 minutes avant « allumage de la lumière » et les 50 minutes après « allumage de la lumière », respectivement. Les valeurs après « allumage de la lumière » sont exprimées en pourcentage de la valeur moyenne avant l'allumage de la lumière. Il est encore souligné que les pathogènes ont été continuellement libérés dans la pièce tout au long de l'expérience.

Comme prévu, la plus grande réduction du nombre de Staphylococcus aureus viables dans l'air en régime permanent s'est produite sous le scénario d'irradiation « élevé ». Par rapport à la ventilation seule (3 renouvellements d'air par heure), l'utilisation des 5 lampes a réduit les bactéries viables en régime permanent de 98,4 % (écart-type 0,7 %). Le taux équivalent de renouvellement d'air estimé variait de 128 à 322 eACH (intervalle de confiance d'un écart-type). Dans ce scénario « élevé », la dose d'exposition maximale sur 8 heures faisait référence à la valeur limite de seuil cutané de la Conférence américaine des hygiénistes industriels gouvernementaux (ACGIH) (la limite de dose pour 222 nm est de 478 mJcm-2 sur plus de 8 heures). Sous le scénario d'irradiation « élevé », la dose d'exposition moyenne sur 8 heures d'une seule lampe n'a pas dépassé les limites d'exposition de l'ICNIRP, les niveaux de pathogènes ont été réduits de 93,7 % et le taux équivalent de renouvellement d'air estimé variait de 33 à 66 eACH. Bien qu'une seule lampe n'ait pas irradié toute la pièce, un bon mélange d'air intérieur a probablement contribué à cet effet très significatif.

La figure 1 est un schéma tridimensionnel de la chambre à bioaérosols, montrant les dimensions de la pièce, l’emplacement des luminaires, les sources d’agents pathogènes et les points de prélèvement (en haut), ainsi qu’un exemple d’irradiation par UV-C lointain (en bas).

Le Tableau 1 présente les pourcentages moyens du taux de réduction des agents pathogènes, de l'éclairement énergétique et de la dose d'exposition de 8 heures dans trois conditions d'éclairage différentes à deux hauteurs au-dessus du sol. Les valeurs d'exposition de 8 heures en gras et italique dépassent la limite d'exposition de l'ICNIRP pour 222 nm de 23 mJ cm⁻². Aucune des expositions n'a dépassé le seuil d'exposition cutanée de l'ACGIH de 2022 de 478 mJ cm⁻². La signification statistique est indiquée comme suit : ns = p > 0.05, * = p ≤ 0.05, ** = p ≤ 0.01, *** = p ≤ 0.001, **** = p ≤ 0.0001.

Dans le scénario d'irradiation « modéré », la dose d'irradiation de crête sur 8 heures fait référence à la limite d'exposition actuelle des directives ICNIRP de 23 mJcm-2. Avec les cinq lampes utilisées, la charge biologique viable en régime permanent a été réduite de 92,0 %. Cela équivaut approximativement à 35 eACH (plage 27-46 eACH), soit plus de 11 fois la ventilation standard en 15 minutes. Il est à noter que, bien que la dose d'exposition de crête sur 8 heures soit légèrement supérieure à la limite d'exposition des directives ICNIRP, la dose d'exposition moyenne sur 8 heures est plus de 5 fois inférieure à la limite d'exposition des directives ICNIRP (Tableau 1).

Scénario d'irradiation « faible », c'est-à-dire une irradiance UV-C lointain de très faible intensité (10 fois inférieure au scénario de taux d'exposition « moyen »), réduit la charge de pathogènes viables de 13 % (une lampe) et de 29 % (cinq lampes).

Figure 2 : Après l'allumage de la source lumineuse UVC lointaine, le pourcentage de Staphylococcus aureus viable restant dans l'air au fil du temps dans des scénarios d'irradiation élevée, moyenne et faible montre une relation logarithmique sur l'axe des y. Notez que les agents pathogènes ont été continuellement libérés dans la pièce tout au long de l'expérience : l'étude a été menée en utilisant soit une seule lampe centrale (vert, points de données carrés, ligne pointillée), soit les cinq lampes UVC lointaines (bleu, points de données circulaires, ligne pleine).

Discussion

Pour la première fois, nous avons démontré dans une pièce à échelle réelle, dans des conditions de ventilation typiques et avec des agents pathogènes persistant dans l’air, que les UV-C lointains ont le potentiel de réduire rapidement et significativement les agents pathogènes aéroportés. À des niveaux d’éclairement énergétique ne dépassant pas les limites d’exposition fixées par les directives de l’ICNIRP, un nouveau niveau environnemental avec une réduction d’environ 92 % du nombre de bactéries viables peut être atteint en 15 minutes. À la valeur limite de seuil de l’ACGIH, une réduction d’environ 98 % peut être obtenue en moins de 5 minutes. La figure 3 présente une comparaison des deux scénarios.

Bien que le SARS-CoV-2 n'ait pas été utilisé dans notre étude pour des raisons de sécurité, le Staphylococcus aureus sous forme d'aérosol a servi de substitut aux virus aéroportés tels que les coronavirus humains et les virus de la grippe. La figure 4 illustre le principe fondamental de cette théorie, en comparant les taux d'inactivation par UVC lointain des coronavirus humains aéroportés (OC43 et 229E), du virus de la grippe aéroporté (H1N1) et du Staphylococcus aureus aéroporté. Tous les taux d'inactivation ont été mesurés avec la même configuration de laboratoire. Bien que les résultats d'inactivation du SARS-CoV-2 par UVC lointain n'aient pas encore été rapportés, les résultats sur l'inactivation du vecteur du SARS-CoV-2 par UVC lointain indiquent que sa sensibilité est similaire à celle des coronavirus humains OC43 et 229E. Nos résultats montrent que le Staphylococcus aureus dans l'air est moins sensible à l'inactivation par UVC lointain que les virus de la grippe et les coronavirus humains aéroportés, ce qui en fait un substitut prudent et conservateur.

Figure 3 : Pourcentage de Staphylococcus aureus aéroporté viable restant sur l'axe des y dans deux scénarios d'exposition basés sur les limites d'exposition des directives de l'ICNIRP (5 lampes « moyennes ») et les valeurs limites seuil de l'ACGIH (5 lampes « élevées »). Notez que tout au long de l'expérience, les agents pathogènes ont été libérés en continu dans la pièce à un taux de ventilation mécanique de 3 renouvellements d'air par heure.

Figure 4 : Inactivation des coronavirus humains HCoV-OC43 et HCoV-229E, et du virus de la grippe A (H1N1) par rapport à Staphylococcus aureus aérosolisé sous de faibles doses d'irradiation UVC lointaine. Les mesures ont été effectuées à l'aide du système d'irradiation des agents pathogènes aéroportés dans les laboratoires de l'Université Columbia. Des données précédemment publiées sur HCoV-OC43, HCoV-229E et la grippe A (H1N1) sont incluses à titre de comparaison.

On suppose que le pourcentage de coronavirus et de virus de la grippe aéroportés inactivés peut être plus élevé, avec des temps d'inactivation plus courts.

Pour les personnes installant des lampes UVC lointaines, l'interprétation et l'application des limites d'exposition au rayonnement optique peuvent représenter un défi. Beaucoup adoptent une approche conservatrice, en supposant une dose d'exposition de 8 heures basée sur l'éclairement maximal. Cependant, les limites d'exposition sont fondées sur la moyenne pondérée dans le temps (TWA) de l'irradiance (ETWA), qui tient compte de l'exposition réelle reçue par une personne dans un espace donné. Si l'ETWA reste dans les limites, une irradiance de crête plus élevée est autorisée. Dans cette étude, l'intensité maximale de la lampe peut être 5 fois plus élevée que dans un scénario « modéré », améliorant ainsi l'efficacité d'inactivation, tandis que la dose moyenne sur 8 heures restera dans les limites d'exposition des directives de l'ICNIRP.

Cela souligne l'importance d'installer correctement les lampes à UV-C lointains afin de garantir que l'espace désigné reçoive une irradiation appropriée et sûre. Par exemple, bien qu'une seule lampe atteigne un taux global de réduction des agents pathogènes d'environ 94 % dans le scénario « élevé », certaines zones de la pièce ne sont pas entièrement irradiées. Par rapport à la pièce utilisée lors de l'expérience, les espaces réels peuvent être plus grands, les effets de mélange de l'air peuvent être plus faibles et la réduction réelle des agents pathogènes peut être nettement inférieure. Sur la base d'études de modélisation précédentes, nous avons amélioré les lampes à UV-C lointains en plaçant un matériau diffuseur sur la surface émettrice de la source lumineuse à UV-C lointains à l'intérieur afin d'élargir son motif d'irradiation et d'augmenter la couverture des UV-C lointains.

Nos résultats fournissent également quelques données initiales qui peuvent être comparées à d'autres technologies telles que les purificateurs d'air portables. Selon la taille de l'appareil, son débit d'air propre (CADR) se situe généralement entre 200 et 500 mètres cubes par heure, tandis qu'en laboratoire, il atteindrait 6,2 à 15,5 eACH. Par conséquent, un scénario « moyen » de Far-UVC avec 5 lampes offre de meilleures performances que les purificateurs d'air HEPA à haut débit. Bien que les systèmes Far-UVC soient plus complexes à concevoir et à installer que les purificateurs d'air portables « plug-and-play », cette approche peut fournir un eACH plus élevé et est également très silencieuse. Un autre avantage potentiel du Far-UVC par rapport aux purificateurs d'air et à la désinfection UV supérieure est qu'il peut ne pas nécessiter un « bon » mélange de l'air dans la pièce. Nous examinerons cela dans de futures études.

Toutes les méthodes visant à réduire la transmission aérienne de maladies telles que la COVID-19 devraient idéalement être utilisées de manière stratifiée, notamment la vaccination lorsque cela est approprié, la distanciation sociale, le port de masques et la ventilation. Des recherches supplémentaires sont nécessaires sur l'impact de paramètres tels que la température, l'humidité, les taux de ventilation et la proximité des sources d'infection, mais les résultats rapportés ici devraient donner confiance en ce que l'UVC lointain, lorsqu'il est correctement déployé et conforme aux limites réglementaires de sécurité actuelles (ou futures), peut être une mesure de contrôle efficace et indépendante du comportement humain. Il inactive les agents pathogènes aéroportés clés, tels que les coronavirus humains et la grippe, réduisant ainsi leur transmission aérienne et par fomites.

Méthode

Chambre à bioaérosols.Les expériences ont été menées dans une chambre à bioaérosols contrôlée mesurant 4,26 m de long, 3,35 m de large et 2,26 m de haut. La chambre fonctionne avec une ventilation mécanique et sous pression négative, et est équipée d'un système d'air 100 % neuf avec filtration HEPA tant à l'entrée qu'à la sortie pour assurer le contrôle expérimental et la sécurité opérationnelle. L'air de ventilation est fourni par une grille d'entrée murale située dans un coin de la pièce. Une sortie murale est positionnée bas sur le côté diagonalement opposé. La chambre d'essai fonctionne avec un débit d'air de 0,027 m³/s, équivalent à trois renouvellements d'air par heure (ACH). Des études antérieures ont démontré un bon mélange de l'air dans cette chambre. Le point de libération de Staphylococcus aureus était situé à une hauteur de 168 cm du sol, à 50 cm de l'entrée d'air et à 64 cm du mur adjacent (Figure 1). Le point d'échantillonnage était situé à une hauteur de 50 cm, à 20 cm de la sortie d'air et à 64 cm du mur adjacent. Des recherches précédentes indiquent que cet emplacement représente la concentration moyenne dans le laboratoire. Il a été veillé à ce que ni le point de libération bactérienne ni le point d'échantillonnage ne soient directement sous la source d'UVC lointain (Figure 1). La température du laboratoire était maintenue à 28 °C ± 1 °C, avec une humidité relative de 50 % ± 2 %. Bien que la ventilation mécanique ait fourni un flux d'air bien mélangé, aucun ventilateur de mélange n'a été utilisé à l'intérieur de la chambre. Les expériences nécessitaient un confinement de biosécurité ; elles ont été réalisées avec la chambre scellée et pendant l'aérosolisation, avec une commande à distance des dispositifs d'échantillonnage d'aérosols et de rayonnement UVC lointain.

Sélection d'agents pathogènes aérosolisés. Comme décrit par Welch et al. : En pratique, les chambres de bioaérosols ne peuvent pas être utilisées pour les agents pathogènes aérosolisés du groupe de risque 3, tels que le SARS-CoV-2. Pour sélectionner un agent pathogène aérosolisé viable, c'est-à-dire un modèle raisonnable mais prudent et conservateur pour les coronavirus humains aéroportés, nous avons mené des études préliminaires en utilisant le système d'irradiation UV des agents pathogènes aérosolisés du laboratoire de l'Université Columbia. Ce système est composé d'une source d'agents pathogènes aérosolisés, dont le flux traverse une chambre d'irradiation UV composée d'une source d'UVC lointain et de fenêtres transparentes aux UVC lointains ; différentes doses d'UVC lointain peuvent être obtenues en variant l'intensité de l'exposition aux UVC lointains et la vitesse des agents pathogènes. Le Staphylococcus aureus aéroporté a été collecté sur des filtres en gélatine (Sartorius, Allemagne) après irradiation, dissous dans 5 ml de PBS, et analysé pour son inactivation en utilisant la méthode des unités formant colonie (UFC) sur des boîtes de gélose au soja tryptique (TSA).

La figure 4 présente les résultats en intérieur pour le Staphylococcus aureus aérosolisé, comparés aux résultats précédemment publiés pour les coronavirus humains 229E et OC43 aérosolisés, ainsi que pour le virus de la grippe H1N1. Nous concluons de ces études préliminaires que, malgré les différences entre les bactéries et les virus, le Staphylococcus aureus aérosolisé peut être utilisé comme modèle conservateur et raisonnable pour l'inactivation par UVC lointain des coronavirus humains dans les études intérieures actuelles. Le Staphylococcus aureus a été appliqué dans de nombreuses expériences intérieures et s'est révélé être un organisme de test fiable qui peut être aérosolisé dans les pièces et échantillonné en continu depuis l'espace, permettant une bonne comparabilité entre les expériences. Le Staphylococcus aureus est également une bactérie pathogène, car il représente le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM), qui est important dans les infections nosocomiales et est souvent utilisé comme référence pour le nettoyage. À la suite de la pandémie actuelle, il est essentiel d'évaluer les technologies d'inactivation des agents pathogènes.

Lampes UVC lointaines. Cinq lampes excimères commerciales au chlorure de krypton (KrCl) UVC lointaines, filtrées pour réduire le rayonnement UV au-dessus de 230 nm, ont été placées dans une pièce à une hauteur de 2,12 mètres selon un motif en quinconce (le motif des cinq points sur un dé à six faces), l'irradiation étant dirigée vers le sol. Ces lampes fonctionnent en continu et ont été modifiées avec un matériau diffuseur pour élargir la zone de distribution du rayonnement UVC lointain, maximisant ainsi l'irradiance. Pour ajuster l'intensité d'irradiation des lampes, le département de physique médicale et d'ingénierie clinique de l'hôpital Ninewells à Dundee a personnalisé des filtres d'atténuation en maille métallique. Ces filtres offraient des intensités d'irradiation de 10 % et de 1 % de la puissance UVC lointaine d'origine. Les filtres d'atténuation ont été placés entre les lampes et le matériau diffuseur.

Le champ d'éclairement énergétique (E) à l'intérieur de la cabine a été mesuré sur un plan horizontal à l'aide d'un radiomètre UVC étalonné (détecteur UV-3727-5 avec tête optique X1-5, Gigahertz-Optik, Allemagne, 29 avril 2021). Les mesures ont été effectuées à deux hauteurs (z) de 1,7 mètre et 1 mètre au-dessus du sol, avec un espacement de 0,5 mètre. Dans l'Équation (1), l'exposition est définie comme l'exposition radiante H à la hauteur z, de sorte que

Ici, Eiz est l'éclairement énergétique à la hauteur z et à la position i multiplié par le temps passé à la position iz, intégré sur toutes les positions. La dose d'exposition de crête est supposée être de t = 8 heures (28 800 secondes) à la position i où la mesure d'éclairement énergétique est la plus élevée pour un z donné (c'est-à-dire directement sous la lampe). La dose d'exposition moyenne est définie comme l'exposition radiative de 8 heures basée sur l'éclairement énergétique moyen mesuré à une hauteur donnée. Après mûre réflexion, nous avons décidé de ne pas nommer les dispositifs à longueur d'onde très courte utilisés dans cette étude, car ces expériences constituent une étude des principes de l'UV lointain et non une approbation d'un dispositif spécifique.

Procédure expérimentale. Préparation de la suspension et génération de bioaérosols. La génération d'aérosols a été réalisée dans un environnement contrôlé où la température (28 °C ± 1 °C) et l'humidité relative (50 % ± 2 %) ont été prises en compte. Un nébuliseur Collison à 6 jets (BGI, États-Unis) fonctionnant à 12 L/min a été utilisé pour générer les aérosols ; il était situé à l'extérieur de la chambre et les aérosols entraient dans la chambre d'essai par un tube. Les aérosols générés par le nébuliseur avaient un diamètre de 0,3 µm à 5 µm, avec un diamètre aérodynamique médian en masse de 2,5 µm (écart-type géométrique de 1,8). La suspension dans le récipient du nébuliseur (100 ml) consistait en Staphylococcus aureus (ATCC 6538) préparée dans de l'eau distillée stérile à une concentration d'environ 1,35 × 10⁶ UFC/ml. Des enquêtes préliminaires sur des suspensions d'agents pathogènes dans d'autres milieux (c'est-à-dire 1 % de sérum de veau fœtal) n'ont montré aucun effet significatif sur les résultats.

Échantillonnage avec échantillonneur. Le processus d'échantillonnage utilise un impacteur Anderson à six étages (Anderson INC.) avec un débit de 28 L/min. Les échantillons sont acheminés de l'extérieur vers la chambre et collectés via des tubes à essai. Les géloses au soja tryptique (TSA) des étages 5 et 6 de l'impacteur Anderson ont été préparées en utilisant 40 g de TSA (Oxoid, Royaume-Uni) par litre d'eau distillée. Environ 90 % de l'aérosol de Staphylococcus aureus a été collecté à l'étage 6 (diamètre de l'aérosol 0,65 µm - 1,1 µm), les 10 % restants étant collectés à l'étage 5 (diamètre de l'aérosol 1,1 µm - 2,1 µm). Lors d'expériences précédentes, dans les mêmes conditions environnementales et avec la même concentration de S. aureus, les aérosols collectés aux étages 1 à 4 (2,1, 3,3, 4,7 et 7 µm) représentaient moins de 1 % du total collecté. Après l'échantillonnage, les boîtes de gélose ont été incubées à 37 °C pendant 24 heures, puis le nombre de colonies sur chaque boîte a été compté à l'aide d'un compteur de colonies Gallenkamp. Enfin, les résultats ont été corrigés à l'aide du tableau de correction des trous positifs, et le débit de l'échantillonneur a été utilisé pour déterminer la concentration d'unités formant colonie par mètre cube (UFC/m³) dans l'air.

Cette expérience. Le Staphylococcus aureus transmis par l'air a établi un état stable d'une durée de 60 minutes à l'intérieur, similaire à une personne infectée émettant des agents pathogènes aérosolisés depuis un coin de la pièce. Ensuite, à chaque point de prélèvement, 10 échantillons d'air d'une durée de 4 minutes ont été collectés toutes les 5 minutes (Figure 2), le temps restant étant utilisé pour préparer l'échantillon suivant. La lampe UVC lointaine a ensuite été allumée et l'échantillonnage a été répété de la même manière. Avant d'allumer la lampe UVC lointaine, la concentration intérieure de Staphylococcus aureus (ufc m-3) a été déterminée en utilisant la moyenne des 10 premiers échantillons d'air. Par la suite, la concentration (ufc m-3) de chaque échantillon d'air a été tracée en pourcentage de la concentration moyenne initiale de l'état stable.

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。

où N est le taux de ventilation de la pièce (ACH) et Nuv est le taux équivalent de renouvellement d’air.

Analyse statistique. Un test t non apparié a été utilisé pour comparer les bactéries viables avant et 20 min après l’allumage de la lampe Far-UVC. L’analyse statistique a été réalisée à l’aide de GraphPad Prism (Prism 9, GraphPad Software, États-Unis). Signification statistique pour tous les cas : ns = p > 0.05, * = p ≤ 0.05, ** = p ≤ 0.01, *** = p ≤ 0.001, **** = p ≤ 0.0001.

Référence originale : Les UV-C lointains inactivent efficacement un agent pathogène aéroporté dans une chambre de la taille d'une pièce