Estudos confirmam que a UVC distante pode matar eficazmente os patógenos suspensos no ar em ambientes fechados.

O seguinte artigo é originário da Guangmingyuan Light Technology , de autoria da Guangmingyuan Light Technology

Cientistas da Universidade de St Andrews, da Universidade de Dundee, da Universidade de Leeds e da Universidade Columbia testaram a eficácia germicida da UVC distante em uma sala real com taxas de ventilação equivalentes às de ambientes residenciais ou de escritório típicos (aproximadamente três trocas de ar por hora).

Durante o experimento, um nebulizador pulverizou continuamente uma névoa de aerossol de Staphylococcus aureus na sala. (Este microrganismo foi escolhido porque é ligeiramente menos sensível à UVC distante do que os coronavírus, fornecendo aos pesquisadores um modelo adequadamente conservador.) Assim que a concentração microbiana na sala se estabilizou, os pesquisadores ligaram as lâmpadas UVC distantes na sala. Essas lâmpadas eliminaram mais de 98% dos micróbios transportados pelo ar em apenas cinco minutos.

O Dr. Kenneth Wood, da Universidade de St Andrews, disse: "Os resultados dos nossos ensaios foram surpreendentes, superando em muito o que poderia ser alcançado apenas com ventilação." "Na prevenção de doenças transmitidas pelo ar, as lâmpadas de UVC distante podem tornar os espaços internos tão seguros quanto os campos de golfe em St Andrews."

Em salas reais, a UVC distante inativa eficazmente os patógenos suspensos no ar

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。

Demonstramos pela primeira vez que a implantação de luz UVC distante em ambientes internos pode inativar eficazmente o Staphylococcus aureus aerossolizado. Com uma taxa de renovação do ar de 3 ACH e cinco fontes de UV filtradas, os níveis de patógenos em estado estacionário foram reduzidos em 98,4%, o que equivale a fornecer 184 renovações de ar equivalentes adicionais. A dose de radiação UVC distante utilizada está alinhada com o valor limite de limiar atual da Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH) para exposição contínua da pele por 8 horas. Nossos dados sugerem que a UVC distante pode ser ainda mais eficaz contra vírus comuns transmitidos pelo ar, incluindo o SARS-CoV-2, servindo como uma tecnologia "não intervencionista" eficaz para reduzir doenças transmitidas pelo ar. Esses resultados fornecem suporte de dados em escala espacial para o projeto e desenvolvimento de sistemas UVC distantes.

O Coronavírus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), que causou a pandemia de COVID-19, pode ser transmitido pelo ar de uma pessoa para uma ou mais pessoas. Em ambientes internos com grandes aglomerações, especialmente onde a ventilação é inadequada, o risco de transmissão aérea do SARS-CoV-2 aumenta.

Como é bem conhecido, a alta transmissibilidade do SARS-CoV-2 sobrecarregou os sistemas nacionais de saúde, resultando em milhões de mortes e problemas de saúde a longo prazo. Ao causar impactos sustentados e devastadores na economia global, levou, por sua vez, a problemas mais profundos de bem-estar e saúde pública.

É evidente que reduzir ou prevenir a propagação do SARS-CoV-2 é um desafio global crítico e sem precedentes. As medidas de controle da transmissão incluem lockdowns nacionais, restrições a aglomerações sociais e comerciais, melhoria da ventilação interna, campanhas de saúde pública, uso de máscaras protetoras e vacinação. A eficácia dessas medidas varia. A vacinação tem sido uma das medidas mais eficazes para reduzir mortes e doenças graves, mas sua eficácia na redução da transmissão viral permanece incerta. O uso de cobertura facial é uma medida de controle eficaz para reduzir o risco de transmissão aérea, mas depende de escolhas comportamentais individuais e requer alta adesão para impactar a supressão da transmissão. À medida que a pandemia de COVID-19 evoluiu, a aceitação e adoção de medidas de controle que afetam a vida diária diminuíram, aumentando a necessidade de medidas eficazes que não dependam de escolhas comportamentais humanas. Isso não se limita ao SARS-CoV-2; a transmissão aérea é reconhecida como um mecanismo significativo para uma série de outras infecções virais, incluindo influenza, sarampo e outros coronavírus humanos (SARS-CoV, MERS), bem como o vírus sincicial respiratório (VSR), infecções bacterianas como tuberculose e alguns patógenos de transmissão sexual.

A luz ultravioleta germicida (GUV) é uma medida de controle que atende aos requisitos acima e possui um histórico científico de sucesso. Em 1942, Wells e outros demonstraram que, em comparação com salas sem GUV, as salas com irradiação GUV na zona superior apresentavam menor transmissão de sarampo e caxumba entre crianças. Da mesma forma, Escombe e outros demonstraram que, quando a luz ultravioleta germicida na zona superior era utilizada, a transmissão de tuberculose de pacientes para cobaias foi reduzida em mais de 70%: a taxa de infecção no grupo de controle foi de 35%, enquanto no grupo GUV foi de 9,5%. No entanto, um grande perigo da luz ultravioleta germicida tradicional de 254 nm decorre da possível exposição acidental de pessoas, o que pode causar queimaduras solares na pele e na córnea. Isso limita o uso da luz ultravioleta germicida tradicional a sistemas de zona superior cuidadosamente projetados, luminárias fechadas ou à irradiação de salas desocupadas. Mesmo com essas medidas, a exposição acidental ainda pode ocorrer, afetando a adoção dessa tecnologia.

Uma Solução potencial é a "luz ultravioleta UVC", uma luz UV germicida na banda C com comprimentos de onda tipicamente entre 200 e 230 nm. Uma fonte comum de luz UVC distante é a lâmpada excimer de cloreto de criptônio, que possui um comprimento de onda de emissão principal de 222 nm e baixas emissões residuais em toda a região UV do espectro eletromagnético. Em experimentos de laboratório, as propriedades germicidas das lâmpadas excimer de KrCl provaram inativar bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, bactérias resistentes a medicamentos, vírus da gripe e coronavírus humanos, incluindo o vírus SARS-CoV-2. É importante notar que, quando a filtragem minimiza a radiação UV acima de 230 nm, as lâmpadas excimer de UVC distante de cloreto de criptônio têm muito menos probabilidade de induzir reações adversas agudas na pele e nos olhos em comparação com a luz UV germicida tradicional de 254 nm. Até o momento, estudos em modelos animais e humanos não demonstraram quaisquer efeitos adversos à saúde a longo prazo.

Os resultados experimentais que mostram a inativação de patógenos em ambientes de laboratório padrão controlados são encorajadores, mas a implantação dessa tecnologia sob as limitações do "mundo real" não significa necessariamente que reduzirá a transmissão de doenças. Os precedentes históricos da UV germicida de zona superior oferecem alguma confiança no potencial da Far-UVC para reduzir a transmissão de doenças, mas avaliações práticas ainda são necessárias. Tais estudos são complexos e devem ser conduzidos por longos períodos (geralmente pelo menos 12 meses), e uma etapa de transição para a pesquisa no mundo real envolve experimentos em câmaras de aerossóis grandes, do tamanho de uma sala. Essas câmaras do tamanho de uma sala possuem fluxo de ar, temperatura e umidade controlados, projetados para replicar ambientes reais de salas. Esses espaços já foram usados para demonstrar a eficácia dos sistemas de UV germicida de zona superior e para estudar a sobrevivência e dispersão microbiana. Eles também podem ajudar a entender a aplicação de uma tecnologia em salas onde indivíduos infectados podem estar presentes por longos períodos (semelhante a escolas, locais de trabalho, hospitais e áreas de recepção). Ao controlar continuamente a liberação de patógenos transportados pelo ar para alcançar um estado ambiental estável, a amostragem do ar interno com ou sem tecnologia de desinfecção do ar ambiente pode fornecer dados mais próximos das condições do mundo real. Aqui, apresentamos o primeiro estudo sobre a eficácia da Far-UVC na inativação de patógenos transportados pelo ar em uma câmara de bioaerossóis em escala real sob condições de estado estacionário.

Resultados

Cinco lâmpadas exciméricas de cloreto de criptônio foram instaladas no teto de uma câmara de bioaerossóis do tamanho de uma sala na Universidade de Leeds, filtradas para reduzir as emissões de UV acima de 230 nm, e equipadas com difusores em suas janelas de emissão para ampliar seu padrão de irradiação. As lâmpadas foram dispostas em um padrão de quincúncio (Figura 1), com sua emissão direcionada para o chão. O estudo foi realizado com todas as cinco lâmpadas ligadas ou apenas a lâmpada central ligada. Isso foi feito para investigar os efeitos da irradiação localizada (uma lâmpada) e total (cinco lâmpadas) do volume da sala. A sala de 32 m³ era ventilada mecanicamente a uma taxa de 3 trocas de ar por hora (ACH), e Staphylococcus aureus aerossolizado era liberado continuamente na sala a uma altura de 168 cm. Após um período de estabilização de 60 minutos, 10 amostras de ar foram coletadas durante 50 minutos. Em seguida, uma (a lâmpada UVC distante central) ou cinco fontes de luz UVC distante foram ligadas, e a amostragem continuou por mais 50 minutos.

Repetimos esses testes usando três níveis de irradiança diferentes (Tabela 1). Os níveis de irradiança selecionados são baseados nas recomendações de radiação óptica da Comissão Internacional de Proteção contra Radiação Não Ionizante (ICNIRP) para o cenário "moderado" e nos limites de exposição da Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH) para o cenário "alto". Além disso, foi incluído um cenário adicional com menor intensidade de irradiança (cenário "baixo"). A análise estatística detalhada é fornecida na Tabela S1.

Conforme descrito na seção "Métodos", foi realizada amostragem contínua de 4 minutos a cada 5 minutos antes e depois de acender a luz. A concentração de patógenos viáveis de Staphylococcus aureus no ar do local de coleta é mostrada na Figura 1. As Figuras 2 e a Tabela 1 mostram os resultados de unidades formadoras de colônias por metro cúbico (cfu m-3) para 45 minutos antes de "ligar a luz" e 50 minutos após "ligar a luz", respectivamente. Os valores após "ligar a luz" são expressos como uma porcentagem do valor médio antes de acender a luz. Enfatiza-se novamente que os patógenos foram continuamente liberados na sala durante todo o experimento.

Como esperado, a maior redução na contagem de Staphylococcus aureus viável no ar em estado estacionário ocorreu sob o cenário de irradiação "alta". Em comparação com a ventilação isolada (3 trocas de ar por hora), o uso das 5 lâmpadas reduziu as bactérias viáveis em estado estacionário em 98,4% (desvio padrão 0,7%). A taxa equivalente de trocas de ar estimada variou de 128 a 322 eACH (intervalo de confiança de um desvio padrão). Neste cenário "alto", a dose máxima de exposição de 8 horas referenciou o valor limite de limiar cutâneo da Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH) (o limite de dose de 222 nm é de 478 mJcm-2 por mais de 8 horas). Sob o cenário de irradiação "alta", a dose média de exposição de 8 horas de uma única lâmpada não excedeu os limites de exposição do ICNIRP, os níveis de patógenos foram reduzidos em 93,7% e a taxa equivalente de trocas de ar estimada variou de 33 a 66 eACH. Embora uma única lâmpada não tenha irradiado todo o ambiente, é provável que uma boa mistura de ar interna tenha contribuído para este efeito muito significativo.

A Figura 1 é um esquema tridimensional da câmara de bioaerossóis, mostrando as dimensões da sala, as localizações das luminárias, as fontes de patógenos e os pontos de coleta (superior), bem como um exemplo de irradiação por UVC distante (inferior).

A Tabela 1 mostra as porcentagens médias da taxa de redução de patógenos, da irradiância e da dose de exposição de 8 horas sob três condições de iluminação diferentes em duas alturas acima do solo. Os valores de exposição de 8 horas em negrito e itálico excedem o limite de exposição da ICNIRP para 222 nm de 23 mJ cm⁻². Nenhuma das exposições excedeu o limiar de exposição da pele da ACGIH de 2022 de 478 mJ cm⁻². A significância estatística é indicada como: ns = p > 0.05, * = p ≤ 0.05, ** = p ≤ 0.01, *** = p ≤ 0.001, **** = p ≤ 0.0001.

No cenário de irradiação "moderada", a dose de pico de irradiação de 8 horas refere-se ao limite de exposição atual das diretrizes ICNIRP de 23 mJcm-2. Com as cinco lâmpadas em uso, a carga biológica viável em regime permanente foi reduzida em 92,0 %. Isso equivale aproximadamente a 35 eACH (faixa 27-46 eACH), o que é mais de 11 vezes a ventilação padrão em 15 minutos. Vale ressaltar que, embora a dose de exposição de pico de 8 horas seja ligeiramente superior ao limite de exposição das diretrizes ICNIRP, a dose média de exposição de 8 horas é mais de 5 vezes inferior ao limite de exposição das diretrizes ICNIRP (Tabela 1).

Cenário de irradiação "baixa", ou seja, irradiância de UVC distante de intensidade muito baixa (10 vezes menor que o cenário de taxa de exposição "média"), reduz a carga de patógenos viáveis em 13% (uma lâmpada) e 29% (cinco lâmpadas).

Figura 2: Após ligar a fonte de luz UVC distante, a porcentagem de Staphylococcus aureus viável restante no ar ao longo do tempo em cenários de irradiação alta, média e baixa mostra uma relação logarítmica no eixo y. Observe que os patógenos foram continuamente liberados na sala durante todo o experimento: o estudo foi realizado usando uma única lâmpada central (verde, pontos de dados quadrados, linha tracejada) ou todas as cinco lâmpadas UVC distantes (azul, pontos de dados circulares, linha contínua).

Discussão

Pela primeira vez, demonstramos em uma sala em tamanho real, sob condições típicas de ventilação e com patógenos persistentes no ar, que a UVC distante tem o potencial de reduzir rápida e significativamente os patógenos transmitidos pelo ar. Em níveis de irradiância que não excedem os limites de exposição estabelecidos pelas diretrizes da ICNIRP, pode-se atingir um novo nível ambiental com redução de aproximadamente 92 % na contagem de bactérias viáveis em 15 minutos. No valor limite de limiar da ACGIH, é possível alcançar uma redução de aproximadamente 98 % em menos de 5 minutos. A Figura 3 mostra uma comparação dos dois cenários.

Embora o SARS-CoV-2 não tenha sido utilizado em nosso estudo por razões de segurança, o Staphylococcus aureus na forma de aerossol serviu como substituto para vírus transmitidos pelo ar, como coronavírus humanos e vírus da gripe. A Figura 4 ilustra o princípio básico dessa teoria, comparando as taxas de inativação por UVC distante dos coronavírus humanos transmitidos pelo ar (OC43 e 229E), do vírus da gripe transmitido pelo ar (H1N1) e do Staphylococcus aureus transmitido pelo ar. Todas as taxas de inativação foram medidas usando a mesma configuração de laboratório. Embora os resultados de inativação por UVC distante do SARS-CoV-2 ainda não tenham sido relatados, os resultados sobre a inativação do vetor do SARS-CoV-2 por UVC distante indicam que sua sensibilidade é semelhante à dos coronavírus humanos OC43 e 229E. Nossos resultados mostram que o Staphylococcus aureus no ar é menos sensível à inativação por UVC distante do que os vírus da gripe e os coronavírus humanos transmitidos pelo ar, tornando-o um substituto conservador e prudente.

Figura 3: Percentagem de Staphylococcus aureus viável transportado pelo ar restante no eixo y sob dois cenários de exposição com base nos limites de exposição das diretrizes da ICNIRP (5 lâmpadas "médias") e nos valores limite de limiar da ACGIH (5 lâmpadas "altas"). Note que, durante todo o experimento, os patógenos foram continuamente liberados na sala a uma taxa de ventilação mecânica de 3 trocas de ar por hora.

Figura 4: Inativação dos coronavírus humanos HCoV-OC43 e HCoV-229E, e do vírus da influenza A (H1N1) em comparação com Staphylococcus aureus aerossolizado sob baixas doses de irradiação UVC distante. As medições foram realizadas utilizando o sistema de irradiação de patógenos aerossóis nos laboratórios da Universidade de Columbia. Dados publicados anteriormente sobre HCoV-OC43, HCoV-229E e influenza A (H1N1) são incluídos para comparação.

Hipotetiza-se que a porcentagem de coronavírus e vírus da gripe transmitidos pelo ar inativados pode ser maior, com tempos de inativação mais curtos.

Para quem instala lâmpadas de UVC distante, interpretar e aplicar os limites de exposição à radiação óptica pode ser um desafio. Muitos adotam uma abordagem conservadora, assumindo uma dose de exposição de 8 horas com base na iluminância de pico. No entanto, os limites de exposição são baseados na média ponderada no tempo (TWA) da irradiância (ETWA), que considera a exposição real recebida por um indivíduo em um espaço. Se o ETWA permanecer dentro dos limites, é permitida uma irradiância de pico mais elevada. Neste estudo, a intensidade máxima da lâmpada pode ser 5 vezes maior do que em um cenário "moderado", melhorando assim a eficácia de inativação, enquanto a dose média de 8 horas ainda estará dentro dos limites de exposição das diretrizes da ICNIRP.

Isso destaca a importância de instalar corretamente as lâmpadas de UVC distante para garantir que o espaço designado receba irradiação adequada e segura. Por exemplo, embora uma única lâmpada alcance uma taxa geral de redução de patógenos de aproximadamente 94% no cenário "alto", algumas áreas dentro da sala não estão totalmente irradiadas. Em comparação com a sala usada no experimento, os espaços reais podem ser maiores, os efeitos de mistura do ar podem ser mais fracos e a redução real de patógenos pode ser significativamente menor. Com base em estudos de modelagem anteriores, aprimoramos as lâmpadas de UVC distante colocando um material difusor na superfície emissora da fonte de luz de UVC distante em ambientes internos para expandir seu padrão de irradiação e aumentar a cobertura de UVC distante.

Nossos resultados também fornecem alguns dados iniciais que podem ser comparados com outras tecnologias, como purificadores de ar portáteis. Dependendo do tamanho do dispositivo, sua Taxa de Entrega de Ar Limpo (CADR) está tipicamente entre 200 e 500 metros cúbicos por hora, enquanto em laboratório atingiria de 6,2 a 15,5 eACH. Portanto, um cenário "médio" de Far-UVC com 5 lâmpadas tem desempenho melhor do que purificadores de ar HEPA de maior fluxo. Embora os sistemas Far-UVC sejam mais complexos de projetar e instalar do que purificadores de ar portáteis "plug-and-play", essa abordagem pode fornecer maior eACH e também é muito silenciosa. Outra vantagem potencial do Far-UVC sobre purificadores de ar e UVGI de zona superior é que ele pode não exigir uma "boa" mistura de ar dentro da sala. Investigaremos isso em estudos futuros.

Todos os métodos visando reduzir a transmissão aérea de doenças como a COVID-19 devem, idealmente, ser usados em camadas, incluindo vacinação quando apropriado, distanciamento social, uso de máscaras e ventilação. São necessárias mais pesquisas sobre o impacto de parâmetros como temperatura, umidade, taxas de ventilação e proximidade às fontes de infecção, mas os resultados aqui relatados devem fornecer confiança de que a UVC distante, quando devidamente implantada e em conformidade com os limites regulatórios de segurança atuais (ou futuros), pode ser uma medida de controle eficaz e independente do comportamento humano. Ela inativa patógenos aéreos chave, como coronavírus humanos e influenza, reduzindo assim sua transmissão aérea e por fômites.

Método

Câmara de bioaerossóis.Os experimentos foram realizados em uma câmara de bioaerossóis controlada com dimensões de 4,26 m de comprimento, 3,35 m de largura e 2,26 m de altura. A câmara opera com ventilação mecânica e pressão negativa, e está equipada com um sistema de 100% de ar novo com filtração HEPA tanto na entrada quanto na saída para garantir o controle experimental e a segurança operacional. O ar de ventilação é fornecido por uma grelha de entrada montada na parede localizada em um canto da sala. Uma saída montada na parede está posicionada na parte inferior do lado diagonalmente oposto. A câmara de teste opera com uma vazão de ar de 0,027 m³/s, equivalente a três trocas de ar por hora (ACH). Estudos anteriores demonstraram boa mistura do ar nesta câmara. O ponto de liberação de Staphylococcus aureus estava localizado a uma altura de 168 cm do piso, a 50 cm da entrada de ar e a 64 cm da parede adjacente (Figura 1). O ponto de amostragem estava situado a uma altura de 50 cm, a 20 cm da saída de ar e a 64 cm da parede adjacente. Pesquisas anteriores indicam que este local representa a concentração média dentro do laboratório. Tomou-se cuidado para garantir que nem o ponto de liberação bacteriana nem o ponto de amostragem estivessem diretamente sob a fonte de UVC distante (Figura 1). A temperatura do laboratório foi mantida em 28 °C ± 1 °C, com umidade relativa de 50 % ± 2 %. Embora a ventilação mecânica tenha proporcionado um fluxo de ar bem misturado, não foram utilizados ventiladores de mistura dentro da câmara. Os experimentos exigiram contenção de biossegurança; foram realizados com a câmara selada e durante a aerosolização, com operação remota dos dispositivos de amostragem de aerossóis e de radiação UVC distante.

Seleção de patógenos aerosolizados. Conforme descrito por Welch et al.: Na prática, câmaras de bioaerossóis não podem ser usadas para patógenos do Grupo de Risco 3 aerosolizados, como o SARS-CoV-2. Para selecionar um patógeno aerosolizado viável, ou seja, um modelo razoável, porém prudente e conservador, para coronavírus humanos transmitidos pelo ar, realizamos estudos preliminares usando o sistema de irradiação UV de patógenos aerosolizados do laboratório da Universidade de Columbia. Este sistema consiste em uma fonte de patógenos aerosolizados, cujo fluxo passa por uma câmara de irradiação UV composta por uma fonte de UVC distante e janelas transparentes à UVC distante; diferentes doses de UVC distante podem ser obtidas variando a intensidade da exposição à UVC distante e a velocidade dos patógenos. O Staphylococcus aureus transportado pelo ar foi coletado em filtros de gelatina (Sartorius, Alemanha) após irradiação, dissolvido em 5 ml de PBS e analisado quanto à inativação usando o método de unidades formadoras de colônias (UFC) em placas de Ágar de Soja Triptônica (TSA).

A Figura 4 mostra os resultados em ambientes internos para Staphylococcus aureus aerosolizado, comparados com resultados publicados anteriormente para os coronavírus humanos 229E e OC43 aerosolizados, bem como o vírus da gripe H1N1. Concluímos, a partir desses estudos preliminares, que, apesar das diferenças entre bactérias e vírus, o Staphylococcus aureus aerosolizado pode ser usado como um modelo conservador e razoável para a inativação por UVC distante de coronavírus humanos em estudos atuais em ambientes internos. Staphylococcus aureus tem sido aplicado em muitos experimentos em ambientes internos e provou ser um organismo de teste confiável que pode ser aerosolizado em salas e amostrado continuamente do espaço, permitindo boa comparabilidade entre experimentos. Staphylococcus aureus é também uma bactéria patogênica, pois representa Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA), que é importante em infecções hospitalares e é frequentemente usado como referência para limpeza. No rescaldo da pandemia atual, é crucial avaliar as tecnologias de inativação de patógenos.

Lâmpadas de UVC distante. Cinco lâmpadas excimeras comerciais de cloreto de criptônio (KrCl) de UVC distante, filtradas para reduzir a radiação UV acima de 230 nm, foram colocadas em uma sala a uma altura de 2,12 metros em um padrão de quincúncio (o padrão de cinco pontos em um dado de seis faces), com a irradiação direcionada para o chão. Essas lâmpadas operam continuamente e foram modificadas com um material difusor para expandir a faixa de distribuição da radiação UVC distante, maximizando a irradiância. Para ajustar a intensidade de irradiação das lâmpadas, o departamento de Física Médica e Engenharia Clínica do Hospital Ninewells em Dundee personalizou filtros de atenuação de malha metálica. Esses filtros forneceram intensidades de irradiação de 10% e 1% da saída original de UVC distante. Os filtros de atenuação foram colocados entre as lâmpadas e o material difusor.

O campo de irradiância (E) no interior da cabine foi medido num plano horizontal utilizando um radiómetro UVC calibrado (detetor UV-3727-5 com cabeça ótica X1-5, Gigahertz-Optik, Alemanha, 29 de abril de 2021). As medições foram realizadas a duas alturas (z) de 1,7 metros e 1 metro acima do solo, com um espaçamento de 0,5 metros. Na Equação (1), a exposição é definida como a exposição radiante H à altura z, de forma que

Aqui, Eiz é a irradiância na altura z e na posição i multiplicada pelo tempo gasto na posição iz, integrada sobre todas as posições. A dose de exposição de pico é assumida como t = 8 horas (28.800 segundos) na posição i onde a medição de irradiância é mais alta para um dado z (ou seja, diretamente sob a lâmpada). A dose de exposição média é definida como a exposição radiante de 8 horas com base na irradiância média medida em uma determinada altura. Após cuidadosa consideração, decidimos não nomear os dispositivos de comprimento de onda extremamente curto utilizados neste estudo, pois esses experimentos são uma investigação dos princípios do UV distante, e não um endosso de qualquer dispositivo específico.

Procedimento experimental. Preparação da suspensão e geração de bioaerossóis. A geração de aerossóis foi realizada em um ambiente controlado, onde a temperatura (28 °C ± 1 °C) e a umidade relativa (50 % ± 2 %) foram consideradas. Um nebulizador Collison de 6 jatos (BGI, EUA) operando a 12 L/min foi utilizado para gerar os aerossóis; estava localizado fora da câmara e os aerossóis entravam na câmara de teste através de um tubo. Os aerossóis gerados pelo nebulizador tinham diâmetro de 0,3 µm a 5 µm, com diâmetro aerodinâmico médio de massa de 2,5 µm (desvio padrão geométrico de 1,8). A suspensão no recipiente do nebulizador (100 ml) consistia em Staphylococcus aureus (ATCC 6538) preparado em água destilada estéril a uma concentração de aproximadamente 1,35 × 10⁶ UFC/ml. Investigações preliminares de suspensões de patógenos em outros meios (ou seja, soro fetal bovino a 1 %) não mostraram efeito significativo nos resultados.

Amostragem com amostrador. O processo de amostragem utiliza um impactador Anderson de seis estágios (Anderson INC.) com uma vazão de 28 L/min. As amostras são enviadas do exterior para a câmara e coletadas por meio de tubos de ensaio. As placas de Ágar de Soja Triptônica (TSA) nos estágios 5 e 6 do impactador Anderson foram preparadas utilizando 40 g de TSA (Oxoid, Reino Unido) por 1 L de água destilada. Aproximadamente 90 % do aerossol de Staphylococcus aureus foi coletado no estágio 6 (diâmetro do aerossol 0,65 µm - 1,1 µm), e os 10 % restantes no estágio 5 (diâmetro do aerossol 1,1 µm - 2,1 µm). Em experimentos anteriores, sob as mesmas condições ambientais e concentração de S. aureus, os aerossóis coletados nos estágios 1 a 4 (2,1, 3,3, 4,7 e 7 µm) representaram menos de 1 % do total coletado. Após a amostragem, as placas de ágar foram incubadas a 37 °C por 24 horas e, em seguida, as colônias de cada placa foram contadas usando um contador de colônias Gallenkamp. Por fim, os resultados foram corrigidos utilizando a tabela de correção de orifícios positivos e a vazão do amostrador foi usada para determinar a concentração de unidades formadoras de colônias por metro cúbico (UFC/m³) no ar.

Este experimento. O Staphylococcus aureus transmitido pelo ar estabeleceu um estado estável com duração de 60 minutos em ambiente interno, semelhante a uma pessoa infectada emitindo patógenos aerossolizados a partir de um canto da sala. Em seguida, em cada ponto de amostragem, foram coletadas 10 amostras de ar com duração de 4 minutos a cada 5 minutos (Figura 2), sendo o tempo restante utilizado para preparar a próxima amostra. A lâmpada de UVC distante foi então ligada e a amostragem foi repetida da mesma forma. Antes de ligar a lâmpada de UVC distante, a concentração interna de Staphylococcus aureus (cfu m-3) foi determinada usando a média das primeiras 10 amostras de ar. Posteriormente, a concentração (cfu m-3) de cada amostra de ar foi plotada como uma porcentagem da concentração média inicial do estado estável.

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。

onde N é a taxa de ventilação do ambiente (ACH) e Nuv é a taxa equivalente de troca de ar.

Análise estatística. Foi utilizado um teste t não pareado para comparar as bactérias viáveis antes e 20 min após ligar a lâmpada Far-UVC. A análise estatística foi realizada utilizando o GraphPad Prism (Prism 9, GraphPad Software, EUA). Significância estatística para todos os casos: ns = p > 0.05, * = p ≤ 0.05, ** = p ≤ 0.01, *** = p ≤ 0.001, **** = p ≤ 0.0001.

Referência original: A Far-UVC inativa eficientemente um patógeno transportado pelo ar em uma câmara do tamanho de uma sala