EP3990034A1

EP3990034A1 - Vorrichtung und verfahren zur desinfektion von haut sowie verwendungen hiervon

Info

Publication number: EP3990034A1
Application number: EP20734176.9A
Authority: EP
Inventors: Thomas Westerhoff
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-05-04
Also published as: WO2020260186A1; DE102019209305A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Desinfektion von Haut, bei dem die zu desinfizierende Haut mit von UV-LEDs emittiertem Licht mit einer Wellenlänge von kleiner gleich 230 nm bestrahlt wird. Die Vorrichtung betrifft sowohl eine Vorrichtung sowie ein Verfahren als auch Verwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung bzw. des Verfahrens.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Desinfektion von Haut sowie Verwendungen hiervon

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Desinfektion von Haut, bei dem die zu desinfizierende Haut mit von UV-LEDs emittiertem Licht mit einer Wellenlänge von kleiner gleich 230 nm bestrahlt wird. Die Vorrichtung betrifft sowohl eine Vorrichtung sowie ein Verfahren als auch Verwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung bzw. des Verfahrens. Wachsende Resistenzen von bakteriellen Mikroorganismen stellen Kliniken und Artzpraxen vor zunehmende Probleme. Neben steigenden Kosten für De sinfektionsmaßnahmen steigt auch die Anzahl von nosokomialen Infektionen durch multiresistente Erreger (MRE) Jahr für Jahr. Aktuell wird hier von etwa 30.000 - 40.000 Fällen/Jahr allein in Deutschland ausgegangen, wovon etwa 11.0000 durch den Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus verursacht werden. Insbesondere bei Intensivpatienten ist die Sterblichkeitsrate auf grund des geschwächten Immunsystems mit etwa 36% sehr hoch. Weltweit sterben nach neusten Schätzungen etwa 700.000 Menschen an MRE- Infekti onen mit rasch steigender Tendenz. Die Verbreitung resistenter Stämme nimmt rasch zu und neuartige Antibiotika schaffen nur kurzfristig Abhilfe.

Die Desinfektion erfolgt in Klinken und Arztpraxen aktuell fast ausschließlich durch flüssige chemische Desinfektionsmittel. Die Handdesinfektion erfolgt durch Desinfektionsmittelspender an der Wand und Verreiben des Desinfekti onsmittels auf der Hand. Dies hat ein paar entscheidende Nachteile, die aber billigend in Kauf genommen werden, da eine Infektion oder gar ein großflä chiger Erregerausbruch deutlich teurer wäre. Der erste Nachteil wären die Kosten. Da flüssige Desinfektionsmittel verwendet werden, müssen die Spen der immer wieder nachgefüllt werden und das lassen sich die Hersteller natür lich gut bezahlen. Es fallen also laufende Kosten an, die nicht unerheblich sind, da sich zum Beispiel eine Krankenschwester pro Schicht etwa 180 mal die Hände desinfizieren muss.

Zweiter Nachteil sind die Inhaltsstoffe der Desinfektionsmittel. Hier werden im besten Fall Alkohole verwendet, die„nur" die Haut entfetten und damit austrocknen. Personen, die sich sehr oft mit ihnen in Kontakt kommen leiden oft an spröder Haut. Dem muss man wieder mit Zuschlagstoffen wie Panthenol oder einer Feuchtigkeitscreme am Ende des Arbeitstages entge genwirken. Werden allerdings Stoffe wie Triclosan eingesetzt, so kann es auch zu Allergien kommen, was dazu führen kann, dass die entsprechende Person ihren Beruf nicht mehr ausüben kann. Die amerikanische FDA hat daher Triclosan und 18 andere in Desinfektionsmitteln vorkommende Substanzen in Produkten für den Privathaushalt verboten. Im medizinischen Bereich fehlte es bisher an Alternativen hierzu.

Dritter Nachteil ist die Zeit. Chemische Desinfektionsmittel müssen mindes tens 30 Sekunden einwirken. Bei 180 Desinfektionsvorgängen a 30 Sekunden gehen so allein pro Schicht 90 Minuten nur für die Handdesinfektion verloren, die bei der Patientenversorgung fehlen. Das führt zum nächsten Problem. Aufgrund des Zeitdruckes wird das Desinfektionsmittel nur kurz und oft nicht gleichmäßig genug aufgetragen, wodurch es immer wieder Stellen, insbeson dere zwischen den Fingern gibt, die nicht benetzt sind. Damit ist das Verfah ren eigentlich nicht validierbar und die Kliniken stehen vor dem Problem, im Falle eines Rechtstreites nicht nachweisen zu können, dass die Desinfektions- Vorschriften eingehalten wurden.

Viertes Problem ist das Händewaschen. Hierdurch gelangen die vorher aufge tragenen Substanzen ins Abwasser und damit in die Kläranlage. Da die Stoffe mikrobiozid wirken wird durch die die biologische Stufe der Kläranlage, in welcher Bakterien ihre Arbeit verrichten, in ihrer Leistung gemindert. Heute schon haben Kläranlagen mit Antibiotika und anderen Medikamentenrück- ständen zu kämpfen, die nur mit hohen Kosten abgebaut werden können und anderenfalls in die Umwelt gelangen.

Eine Bestrahlung der Haut mit UVC-Licht, welches ebenfalls keimabtötend wirkt, war bisher wegen der Erythembildung und Krebsgefahr bei Wellenlän gen, wie sie bisher von klassischen quecksilberbasierten Strahlungsquellen ausgeht, nicht möglich. Die Wellenlänge derartiger Strahlungsquellen ist phy sikalisch bedingt fix und kann nicht geändert werden.

Aktuell erfolgt die Hautdesinfektion im medizinischen Bereich ausschließlich mit chemischen Desinfektionsmitteln, die gleichmäßig auf der Haut verteilt und mindestens 30 Sekunden einwirken müssen. Dies ist einerseits nicht validierbar und zweitens mit immensen Folgekosten im Gesundheitssystem verbunden, da diese Mittel Verbrauchsmaterialien sind. Verfahren zur Desin fektion von Haut mittels Krypton-Halogenid-Excimer-Lampen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Nachteilig bei derartigen Systemen ist allerdings, dass diese relativ energieintensiv in Betrieb sind, eine deutlich geringe Le bensdauer aufweisen und ein heterogenes Emissionsspektrum aufweisen, das neben der gewünschten Strahlung von kleiner gleich 230 nm auch Emissions banden aufweisen, die im längerwelligen UV-Bereich liegen und somit poten tiell krebserregend sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, das eine zuverlässige, nicht-chemische Desinfektion von Haut ermöglicht, wobei die zuvor benannten Nachteile vermieden wer den können.

Die zuvor genannten Aufgaben lassen sich mit der Vorrichtung mit den Merk malen gemäß Patentanspruch 1, bzw. mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 20 beheben. Mit den Patentansprüchen 29 und 30 werden Verwendungsmöglichkeiten einer erfindungsgemäßen Vor richtung angegeben.

Die jeweilig abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbil dungen dar.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Desinfektion von Haut, umfassend mindestens einen, über eine Aufnahmeöffnung zur Einfüh rung eines zu desinfizierendes Körperteils zugänglichen Bestrahlungsraum, sowie mindestens eine an einer Begrenzungsfläche und/oder innerhalb des Bestrahlungsraums angeordnete LED, die UVC-Licht mit einer Wellenlänge von < 230 nm emittiert.

Aus Voruntersuchungen konnte festgestellt werden, dass mit der erfindungs gemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zu verlässige Desinfektion von Haut im bestrahlten Bereich möglich ist. Bei Wel lenlängen im UVC-Bereich kleiner 230nm (Far-UV) ist die Eindringtiefe der Strahlung jedoch so gering, dass die Strahlung komplett im Stratum Corneum (verhornte oberste Schicht der Epidermis) der Haut absorbiert wird, also keine lebenden Zellen (Stratum lucidum, Stratum granulosum) erreicht, jedoch die oberflächlich befindlichen Mikroorganismen und Viren effektiv abtötet. Da UVC-Strahlung in diesem Wellenlängenbereich nicht mehr in lebendes Ge webe vordringt, kann somit auch keine DNS-Schädigung oder Erytheme bildung ausgelöst werden. Die Idee, dieses Wirkprinzip für die Desinfektion von Haut einzusetzen, entstand aus der Recherche der Studien (Manuela Buonannoa, B. P.-P. (10. August 2017). Germicidal Efficacy and Mammalian Skin Safety of 222-nm UV Light (doi:10.1667/RR0010CC.l.). Radiat Res. 2017 April, S. 483-491), (Manuela Buonannol, G. R.-P. (15. Oktober 2013). 207-nm UV Light - A Promising Tool for Safe Low-Cost Reduction of Surgical Site Infec- tions. I: In Vitro Studies (doi:10.1371/journal.pone.007696). PLoS One), (Manuela Buonanno, M. S.-P. (8. Juni 2016). 207-nm UV Light— A Promising Tool for Safe Low-Cost Reduction of Surgical Site Infections. II: In-Vivo Safety Studies (doi:10.1371/journal.pone.0138418). PLoS One), (Brian Ponnaiya, M. B.-P. (21. Februar 2018). Far-UVC light prevents MRSA infection of superficial wounds in vivo (https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192053). PLoS One), (Kouji Narita, K. A. (25. Juli 2018). Chronic Irradiation with 222-nm UVC light induces neither DNA damage nor epidermal lesions in mouse skin, even at high doses (https://doi.org/10.1371/journal.pone.0201259). PLoS One).

Das Verfahren ist auch bei der Desinfektion von Wunden einsetzbar. Diese sind in der Regel unproblematisch, da sich auf ihnen sehr schnell ein Biofilm bzw. durch Blutgerinnung ein Grind bildet, welche ebenfalls aufgrund der ge ringen Endringtiefe nicht durchstrahlt werden können. An diesem Wirkme chanismus bei Wellenlängen von 230 nm und kürzer setzt die Erfindung an. UVC-LEDs in diesem niedrigen Wellenlängenbereich befinden sich derzeit bei verschiedenen Herstellern in Entwicklung und sind als Prototypen bereits ver fügbar.

Der wichtigste Vorteil der Erfindung liegt darin, dass für den Betrieb lediglich Stromkosten und gelegentliche Reinigungskosten entstehen. Der bisher in den Kliniken nötige ständige Zukauf von chemischen Desinfektionslösungen ent fällt. Damit ist die Erfindung trotz des vermutlich höheren Anschaffungsprei ses gegenüber chemischen Desinfektionsmittelspendern deutlich kostenspa render. Ein weiter Vorteil ist die Validierbarkeit des Desinfektionsvorgangs aufgrund der integrierten Sensorik gegeben, was bisher bei manueller Hand desinfektion nicht der Fall war. Im Gegensatz zu bisherigen chemischen Desin fektionslösungen (Alkohole, Triclosan, polycyclische Moschusverbindungen usw.) gelangen keine reizenden oder schädlichen Substanzen in die Atemluft. Das ggf. bei der Bestrahlung in geringsten Mengen entstehende Ozon wird im Gerät eliminiert.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung sieht vor, dass eine Mehr zahl von LEDs angeordnet ist, da sich so ein homogeneres Strahlungsfeld und eine gleichmäßige Ausleuchtung des zu desinfizierenden Areals erreichen lässt.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von LEDs in mindes tens einem linearen oder flächigen Array angeordnet ist.

Insbesondere umfasst das mindestens eine Array jeweils 5 bis 300 LEDs, be vorzugt 20 bis 200 LEDs, besonders bevorzugt 75 bis 125 LEDs. Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von LEDs in mindestens zwei paarweise gegenüberliegend angeordneten linearen oder flächigen Arrays, wobei die Arrays den Bestrahlungsraum begrenzen, ange ordnet sind.

Bei einer derartigen Anordnung kann beispielsweise ein zu desinfizierendes Körperteil, beispielsweise eine Hand, in den zwischen den beiden Arrays lie genden Bestrahlungsraum zur Bestrahlung angeführt werden. Die beiden UV- LED-Arrays bestrahlen dann die Hand von beiden Seiten.

Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass mindestens zwei paarweise gegenüber liegend angeordneten linearen oder flächigen Arrays in einem Abstand von 5 bis 50 cm, bevorzugt 7 bis 15 cm zueinander angeordnet sind.

Die mindestens eine LED bzw. das das mindestens eine Array kann mit einer für das von der mindestens einen LED emittierten Licht transparenten Abde ckung, insbesondere einer Scheibe aus Quarzglas abgedeckt sein.

Weiter ist es von Vorteil, wenn die mindestens eine LED, bevorzugt jedes Ar ray aus LEDs, leistungsregelbar ist. Mit einer leistungsregelbaren Anordnung von LEDs kann die jeweilig abgegebene Strahlungsdosis gezielt auf einen Be nutzer bzw. auf ein jeweiliges Anwendungsszenario abgestimmt werden.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der mindestens eine Bestrahlungsraum mindestens ein Entlüftungssystem umfasst, das zur Abführung von Luft aus dem mindestens einen Bestrahlungsraum ausgebildet ist.

Insofern können beim Bestrahlungsvorgang entstehende Produkte von photo chemischen Reaktionen, beispielsweise entstehendes Ozon aus dem Strah lungsraum abgeführt werden.

Bei der zuvorgenannten Ausführungsform ist es insbesondere von Vorteil, wenn das mindestens eine Entlüftungssystem mindestens einen Lüfter sowie mindestens einen Abluftkanal umfasst, über den abgeführte Luft aus dem mindestens einen Bestrahlungsraum der Umgebung zugeführt werden kann.

Besonders bevorzugt umfasst das Entlüftungssystem mindestens ein Mittel zum Abbau von Ozon, das von der aus dem mindestens einen Bestrahlungs raum abgeführten Luft durchströmt wird, insbesondere Aktivkohle. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Mittel zum Abbau von Ozon vor einem Auslass des Abluftkanals angeordnet ist.

Bevorzugt ist ferner, wenn das mindestens eine Entlüftungssystem zum min destens einen Bestrahlungsraum durch eine für Luft durchlässige Absperrvor richtung, insbesondere ein Gitter begrenzt ist.

Insbesondere für den Fall, dass die Vorrichtung bei hohen Leistungen der UVC-LEDs betrieben werden sollen, kann es von Vorteil sein, wenn das min destens eine Entlüftungssystem, insbesondere der mindestens eine Abluftkanal eine Vorrichtung zum thermischen Austausch der mindestens einen LED, bevorzugt der Mehrzahl von LEDs, insbesondere der zu mindestens einem linearen oder flächigen Array angeordneten Mehrzahl von LEDs mit der Abluft, insbesondere mindestens einen Lamellenkühlkörper umfasst. Somit kann die von den LEDs im Betrieb erzeugte Abwärme gemeinsam mit der Ab luft abtransportiert werden. Eine Überhitzung des gesamten Systems und eine Verringerung der Lebensdauer der UVC-LEDs kann somit vermieden werden.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zwei voneinander räumlich getrennte Bestrahlungsräume. Somit können beispielsweise beide Hände eines Benut zers gleichzeitig desinfiziert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner mindestens eine Vorrichtung zur Registrierung der Anwesenheit und/oder Lage eines zu desinfizierendes Körperteils, bevorzugt mindestens eine Kamera, besonders bevorzugt eine Kamera mit Fisheye-Optik umfassen, die insbesondere in die räumliche Tren nung angeordnet ist.

Mit diesem Mittel kann beispielsweise die Anwesenheit eines zu desinfizie renden Körperteils registriert werden und eine automatische Durchführung des Desinfektionsvorgangs bei Anwesenheit des Körperteils begonnen wer den. Ferner kann registriert werden, ob das zu desinfizierende Körperteil die richtige Lage bzw. Position innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufweist. Im Falle einer Hand kann dies beispielsweise darin bestehen, dass mit dem Mittel registriert werden kann, ob die Finger abgespreizt oder die Hand geschlossen vorliegt. Insbesondere im letzten Fall wäre eine Desinfekti on des Bereichs zwischen den Fingern nicht möglich. Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass in diesem Falle eine Rückmeldung an den Benutzer ergeht, so dass eine korrekte Positionierung des zu desinfizierenden Körper teils, beispielsweise der Hand möglich ist. Die Anweisung an den Nutzer könn te beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass der Benutzer die Anweisung erhält, die Finger zu spreizen und/oder dass der Desinfektionsvorgang erst bei korrekter Lage des Körperteils innerhalb der Vorrichtung beginnt.

Ebenso kann mit diesem Mittel die Größe des zu desinfizierenden Körperteils registriert werden und die abzugebende Strahlungsdosis, beispielsweise über die Intensität der Bestrahlung bzw. über die Dauer der Bestrahlung der Desin fektionsvorgang optimiert werden. Über die ermittelte Form der Hand durch das Mittel kann beispielsweise eine geschlechtsspezifische Zuordnung des jeweiligen Nutzers erfolgen, um ebenso eine geschlechtsspezifische Anpas sung der Bestrahlungsdosis vorzunehmen.

Ferner umfasst die Vorrichtung bevorzugt über mindestens ein Mittel zur Ge sichtserkennung eines Benutzers und/oder zur Erkennung ob die Augen eines Benutzers geöffnet oder geschlossen sind, insbesondere eine Kamera sowie Mittel zur Auswertung von Kamerasignalen zur Gesichtserkennung und/oder zur Erkennung ob die Augen eines Benutzers geöffnet oder geschlossen sind.

Mit dem Mittel zur Gesichtserkennung kann ebenso eine Geschlechtserken nung des Benutzers durchgeführt werden, um die Bestrahlungsdosis hierin anzupassen. Zudem kann über das Mittel zur Gesichtserkennung ebenso er kannt werden, ob der Benutzer die Augen geöffnet oder geschlossen hat. Die Vorrichtung kann mit den vom Mittel zur Gesichtserkennung erhobenen Da ten derart gesteuert werden, dass eine Aktivierung des Desinfektionsvorgangs erst dann erfolgt, wenn der Benutzer die Augen geschlossen hat und hält. Für den Fall, dass der Benutzer die Augen öffnet, kann der Desinfektionsvorgang abgebrochen werden. Zudem kann, für den Fall, dass ein Benutzer die Vorrich tung zur Desinfektion eines Körperteils nutzen will, jedoch die Augen geöffnet hält, eine Rückmeldung an den Nutzer ergehen, die Augen zu schließen bzw. während des Desinfektionsvorgangs geschlossen zu halten.

Insbesondere umfasst die Vorrichtung somit ein Mittel zur Regelung der Be strahlungsdauer und/oder Bestrahlungsintensität des zu desinfizierenden Körperteils innerhalb des mindestens einen Bestrahlungsraums in Abstim mung auf die erfasste Form, Größe, Lage und/oder Anordnung und/oder Ge- schlecht eines Benutzers und/oder Rückmeldung an einen Benutzer bei feh lerhafter Lage und/oder Anordnung des zu desinfizierenden Körperteils inner halb des mindestens einen Bestrahlungsraums und/oder Abgabe von Hand lungsanweisungen an einen Benutzer bei fehlerhafter Lage und/oder Anord nung des zu desinfizierenden Körperteils innerhalb des mindestens einen Be strahlungsraums.

Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Desinfektion von Haut eines Säugetieres, insbesondere eines Menschen, bei dem die Haut mit Licht mindestens einer LED mit einer Wellenlänge von < 230 nm bestrahlt wird.

Das Verfahren wird vorzugsweise derart ausgeführt, dass die Bestrahlung mit einer Bestrahlungsintensität von mindestens 5 mJ/cm², bevorzugt 5 bis 1.000 mJ/cm², weiter bevorzugt 10 bis 500 mJ/cm², weiter bevorzugt 20 bis 100 mJ/cm², besonders bevorzugt 30 bis 50 mJ/cm², bezogen auf die Oberfläche der zu desinfizierenden Haut erfolgt.

Insbesondere kann die Bestrahlung über einen Zeitraum von 0,1 bis 30 s, be vorzugt 1 bis 20 s, weiter bevorzugt 3 bis 10 s, besonders bevorzugt 5 bis 8 s erfolgen.

Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt.

Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass der Benutzer mindestens eine Hand, insbesondere beide Hände, über die mindestens eine Aufnahmeöff nung (im Falle der Benutzung der gleichzeitigen Desinfektion von beiden Hän den, beispielsweise über die beiden Aufnahmeöffnungen der Vorrichtung), des mindestens einen Bestrahlungsraumes der Vorrichtung einführt, bevor zugt beide Hände über zwei Aufnahmeöffnungen einer zwei voneinander räumlich getrennte Bestrahlungsräume umfassenden Vorrichtung einführt, und im Anschluss die Haut bestrahlt wird.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgeführt, dass mittels der mindestens eine Vorrichtung zur Registrierung der Anwesenheit und/oder Lage eines zu desinfizierendes Körperteils die Anwesenheit und/oder Lage der mindestens einen Hand registriert wird und bei Anwesen- heit der mindestens einen Hand und korrekter Lage der mindestens einen Hand die Bestrahlung durchgeführt wird, oder bei Anwesenheit der mindes tens einen Hand und fehlerhafter Lage der mindestens einen Hand Hand lungsanweisungen an den Nutzer zur Korrektur der Lage der mindestens einen Hand ausgegeben wird.

Insbesondere können beim erfindungsgemäßen Verfahren Bestrahlungsdauer und/oder Bestrahlungsintensität des zu desinfizierenden Körperteils innerhalb des mindestens einen Bestrahlungsraums in Abstimmung auf die erfasste Form, Größe, Lage und/oder Anordnung und/oder Geschlecht eines Benutzers geregelt werden.

Besonders bevorzugt erfolgt die Bestrahlung durch die Vorrichtung erst dann, wenn durch das Mittel zur Gesichtserkennung eines Benutzers und/oder zur Erkennung ob die Augen eines Benutzers geöffnet oder geschlossen sind, ins besondere eine Kamera sowie Mittel zur Auswertung von Kamerasignalen zur Gesichtserkennung und/oder zur Erkennung ob die Augen eines Benutzers geöffnet oder geschlossen sind, festgestellt wird, dass die Augen des Benut zers geschlossen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise auch derart ausgestal tet sein, dass der Benutzer regelmäßig an eine erneute Desinfektion, bei spielsweise der Hände, erinnert wird. Dies kann beispielsweise derart ausge staltet sein, dass ein Benutzer eine Timer-Vorrichtung bei sich trägt, wobei der Timer nach Abschluss des Desinfektionsvorgangs in Gang gesetzt wird und der Benutzer nach Ablauf eines vordefinierten Timer-Zeitintervalls zu einem er neuten Desinfektionsvorgang aufgefordert wird.

Zudem betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere zur Desinfektion von Haut eines Säugetiers, bevorzugt eines Menschen, insbesondere im Bereich der Hände und/oder zur Desinfektion von Wunden.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungen nä her beschrieben, ohne die Erfindung auf die dargestellten Ausführungen zu beschränken. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist exemplarisch anhand der beiden Quer schnitte, wie in Figuren 1 und 2 dargestellt, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen horizontalen Querschnitt durch den Strahlungsraum II einer erfindungsgemäßen Vorrichtung I. Die erfindungsgemäße Vorrichtung I um fasst in der in Fig. 1 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ein flächi ges Array 3 mit UV-LEDs 1, die Licht mit einer Wellenlänge von kleiner gleich 230 nm emittieren. Jeder Bestrahlungsraum II verfügt dabei über ein entspre chendes LED-Array. Im beispielhaft dargestellten Fall der Vorrichtung I gemäß Fig. 1 umfasst jeder Bestrahlungsraum II dabei über ein LED-Array 3 mit insge samt 95 UV-LEDs 1. Jeder Bestrahlungsraum II der erfindungsgemäßen Vor richtung I verfügt über Öffnungen 11, über die das zu desinfizierende Körper teil, beispielsweise die Hände in den jeweiligen Bestrahlungsraum II einge führt werden können. Die Bestrahlungsräume II sind baulich von einander getrennt, wobei in der baulichen Trennung eine 180° Fisheye-Kamera ange ordnet sein kann, mit der die Anwesenheit einer bzw. beider Hände im jewei ligen Bestrahlungsraum II registriert werden kann. Nur im Falle der Anwesen heit einer Hand im jeweiligen Bestrahlungsraum II erfolgt dann eine Aktivie rung der UV-LEDs 1. Kopfseitig in Fig. 1 dargestellt kann der Bestrahlungsraum II über ein Gitter 8 begrenzt sein, an das sich ein Luftkanal 7 anschließt, mit der Luft aus dem Strahlungsraum II, beispielsweise mittels eines Lüfters 4 ab gesaugt werden kann. Die dargestellten Pfeile geben die Richtung des Luft stroms an.

Fig. 2 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch einen Bestrahlungsraum II einer erfindungsgemäßen Vorrichtung I, wie in Fig. 1 dargestellt.

Erkennbar ist das bei beidseitig des Bestrahlungsraumes II angeordnete Array 3 von LEDs 1. Das LED-Array 3 ist zusätzlich durch eine Quarzglas- Schutzscheibe 2, die für UV lichttransparent ist, abgedeckt. Jedoch kann das Array 3 von UV-LEDs 1 vor mechanischen Einflüssen geschützt werden.

Erkennbar ist zudem der Verlauf des Luftkanals 7, mit dem die Abluft aus dem Bestrahlungsraum II zumindest des Lüfters 4 abgesaugt werden kann. Die Pfei le stellen wiederum den Luftstrom dar. Der Abluftkanal 7 führt hinter den Ar- rays 3 aus UV-LEDs 1 herbei. In dem Bereich, in dem die UV-LEDs angebracht sind, ist ein Lamellenkühlkörper 9 angebracht, der von der Abluft durchströmt werden kann. Dadurch ist im Betrieb der Vorrichtung I ein effektives Kühlen der LED-Platine 3 möglich, wodurch ein Überhitzen effektiv unterbunden werden kann.

Da bei der Bestrahlung mit UV-Licht gegebenenfalls Reizstoffe, wie beispiels weise Ozon durch chemische Reaktionen bestehen können, ist es von Vorteil, vor dem Auslass des Abluftkanals 7 einen Aktivkohlefilter 5 anzubringen, um die entstandenen Schadstoffe, beispielsweise Ozon katalytisch abzubauen.

Die Strahlungsquelle des Desinfektionsgerätes für eine Hand besteht aus je weils zwei gegenüberliegenden aufeinander zustrahlenden LED-Arrays im Ab stand von etwa 10 cm, die mit UVC-LEDs 1 im Wellenlängenbereich kleiner oder gleich 230nm Peak-Emissionswellenlänge 2 bestückt sind. Damit die UVC-LED-Arrays nicht verschmutzen bzw. sich besser reinigen und warten lassen, ist jedes UVC-LED-Array mit einer Scheibe aus Quarzglas abgedeckt 3. Zwischen diese LED-Arrays wir die Hand schräg von unten eingeführt 4. Jedes LED Array ist einzeln in seiner Bestrahlungsintensität regelbar 5. Auf diese und Weise können Vorder- und Rückseite der Hand mit unterschiedlichen, regel baren Dosen über jeweils eines der UVC-LED-Array bestrahlt werden. Durch die Einführung der Hand von unten ist das Gerät für eine Wandmontage in Kopfhöhe geeignet.

Eine Funktionsprüfung der LED-Arrays und die gleichzeitige messtechnische Erfassung der applizierten Bestrahlungsdosis erfolgt über je eine Photodiode pro UVC-LED-Array 6. Im Gerät sind zwei derartige Einheiten, je eines für die rechte und die linke Hand verbaut. Zwischen diesen beiden Einheiten befindet sich eine Kamera mit I80°-Fischeye-Optik 7. Diese erfasst über eine Bilder kennungssoftware die Form und Größe der Hände sowie ob die Finger ge schlossen oder gespreizt sind 8. Ebenso wird erfasst, ob Hautareale zum Bei spiel durch Ringe abgedeckt sind und damit nicht desinfiziert werden können. Das Spreizen der Finger ist wichtig, damit auch Zwischenräume ganzflächig desinfiziert werden können. Die Handform und Handgröße gibt Aufschluss, ob es sich um einen Mann oder eine Frau handelt 9. Bei Männern und Frauen ist die Dicke des Stratum Cornum unterschiedlich, was gemeinsam mit der In formation über Handvorder- und -Rückseite zur Anpassung der Bestrahlungs dosis ausgenutzt wird. Durch die verwendete Wellenlänge entsteht im Gerät ggf. auch in geringem Maße Ozon. Dieses trägt ebenfalls zur Steigerung der Desinfektionswirkung bei, da es die Hautoberfläche umströmt. Als Reizgas ist jedoch zu verhindern, dass dieses Ozon in die Atemluft gelangt. Hierfür ist Am Luftauslass des Gerä tes ein Aktivkohlefilter 10 integriert. Ein Lüfter saugt Luft durch die Öffnun gen, in welche die Hände eingeführt werden und den bestrahlungsraum ein, führt diese, im Reaktorraum mit Ozon angereicherte Luft, zur Kühlung über die Rückseite der LED-Arrays und durch den Aktivkohlefilter wieder nach Au ßen 11. Im Aktivkohlefilter wird das Ozon zu molekularem Sauerstoff und Koh lendioxid abgebaut.

Auf der Vorderseite des Gerätes befindet sich ebenfalls eine Kamera zur Ge sichtserkennung. Über diese wird gemeinsam mit den Informationen der in neren Kamera der Desinfektionsvorgang derart ausgelöst, dass die Person beide Hände in das Gerät einführt, die Finger spreizt und dann die Augen schließt. Letzteres ist nötig, da keine Hand mehr zur Betätigung eines Schal ters frei ist und so ebenfalls sichergestellt wird, dass keine Strahlung ins Auge der Person gelangt. Der eigentliche Desinfektionsvorgang dauert nur 5-8 Se kunden oder weniger je nach LED Leistung bis die Zieldosis von 40mJ/cm² er reicht ist. Dadurch ist das Verfahren deutlich schneller als die Desinfektion mit chemischen Mitteln. Das Ende des Desinfektionsvorganges wird akustisch an gezeigt und die Person kann die Augen wieder öffnen 13.

Eine Aufzeichnung des Desinfektionsvorganges erfolgt aus datenschutzrechtli chen Gründen nicht. Stattdessen verfügt die Erfindung über eine Funktionali tät, die Desinfektionsaktivitäten des Anwenders sicher zu stellen ohne dass Daten erhoben werden müssen. Hierzu trägt jeder Mitarbeiter ein kleines Ge rät in Form eines Abzeichens (Badge) an der Kleidung in dem sich ein RFID- Chip und ein Mikrocontroller befinden. In diesem Gerät läuft ein elektroni scher Timer. Dieser Timer wird während eines Desinfektionsvorganges zu rückgesetzt 14 wenn die Person vor dem Desinfektionsgerät steht und der Desinfektionsvorgang erfolgreich war. Der Timer fängt dann wieder an zu lau fen. Ist eine vorprogrammierte Schwelle erreicht, so ertönt ein immer ein dringlicher werdendes akustisches Signal 15, welches die Person darauf auf merksam macht, sich die Hände erneut zu desinfizieren. Somit ist gewährleis tet, dass die Desinfektion regelmäßig erfolgt, jedoch keine Daten zum Hand- desinfektionsverhalten des jeweiligen Klinik- oder Praxismitarbeiters erfasst werden müssen.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (I) zur Desinfektion von Haut, umfassend mindestens ei nen, über eine Aufnahmeöffnung (11) zur Einführung eines zu desinfi zierendes Körperteils zugänglichen Bestrahlungsraum (II), sowie min destens eine an einer Begrenzungsfläche und/oder innerhalb des Be strahlungsraum (ll)s angeordnete LED (1), die UVC-Licht mit einer Wel lenlänge von < 230 nm emittiert.

2. Vorrichtung (I) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von LEDs (1) angeordnet ist.

3. Vorrichtung (I) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekenn

zeichnet, dass die Mehrzahl von LEDs (1) in mindestens einem linearen oder flächigen Array (3) angeordnet ist.

4. Vorrichtung (I) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekenn

zeichnet, dass das mindestens ein Array (3) jeweils 5 bis 300 LEDs (1), bevorzugt 20 bis 200 LEDs (1), besonders bevorzugt 75 bis 125 LEDs (1) umfasst.

5. Vorrichtung (I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von LEDs (1) in mindestens zwei paarweise gegenüberliegend angeordneten linearen oder flächigen Ar- rays (3), wobei die Arrays (3) den Bestrahlungsraum (II) begrenzen, an geordnet sind.

6. Vorrichtung (I) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekenn

zeichnet, dass mindestens zwei paarweise gegenüberliegend angeord neten linearen oder flächigen Arrays (3) in einem Abstand von 5 bis 50 cm, bevorzugt 7 bis 15 cm zueinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung (I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine LED (1) bzw. dass das min- destens eine Array (3) mit einer für das von der mindestens einen LED (1) emittierten UVC-Licht transparenten Abdeckung (2), insbesondere einer Scheibe aus Quarzglas abgedeckt ist.

8. Vorrichtung (I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine LED (1), bevorzugt jedes Ar ray (3) aus LEDs (1), leistungsregelbar ist.

9. Vorrichtung (I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Bestrahlungsraum (II) min destens ein Entlüftungssystem umfasst, das zur Abführung von Luft aus dem mindestens einen Bestrahlungsraum (II) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung (I) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekenn

zeichnet, dass das mindestens eine Entlüftungssystem mindestens ei nen Lüfter (4) sowie mindestens einen Abluftkanal (7) umfasst, über den abgeführte Luft aus dem mindestens einen Bestrahlungsraum (II) der Umgebung zugeführt werden kann.

11. Vorrichtung (I) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungssystem mindestens ein Mittel (5) zum Abbau von Ozon, das von der aus dem mindestens ei nen Bestrahlungsraum (II) abgeführten Luft durchströmt wird, insbe sondere Aktivkohle, umfasst.

12. Vorrichtung (I) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekenn

zeichnet, dass das mindestens eine Mittel (5) vor einem Auslass des Abluftkanals (7) angeordnet ist.

13. Vorrichtung (I) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, dass das mindestens eine Entlüftungssystem zum mindestens einen Bestrahlungsraum (II) durch eine für Luft durchlässige Absperr vorrichtung (8), insbesondere ein Gitter begrenzt ist.

14. Vorrichtung (I) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, dass das mindestens eine Entlüftungssystem, insbesondere der mindestens eine Abluftkanal (7) eine Vorrichtung (9) zum thermi- sehen Austausch der mindestens einen LED (1), bevorzugt der Mehr zahl von LEDs (1), insbesondere der zu mindestens einem linearen oder flächigen Array (3) angeordneten Mehrzahl von LEDs (1) mit der Abluft, insbesondere mindestens einen Lamellenkühlkörper umfasst.

15. Vorrichtung (I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (I) zwei voneinander räumlich getrennte Bestrahlungsräume (II) umfasst.

16. Vorrichtung (I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung (10) zur Registrierung der Anwesenheit und/oder Lage eines zu desinfi zierenden Körperteils, bevorzugt mindestens eine Kamera, besonders bevorzugt eine Kamera mit Fisheye-Optik umfasst, die insbesondere in die räumliche Trennung angeordnet ist.

17. Vorrichtung (I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Erkennung der Form, Größe, Lage und/oder Anordnung des zu desinfizierenden Körperteils und/oder Geschlecht eines Benutzers innerhalb des mindestens eines Bestrahlungsraums (II) umfasst.

18. Vorrichtung (I) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (I) über mindestens ein Mittel zur Gesichtserkennung eines Benutzers und/oder zur Erkennung ob die Augen eines Benutzers geöffnet oder geschlossen sind, insbesondere eine Kamera sowie Mittel zur Auswertung von Kamerasignalen zur Ge sichtserkennung und/oder zur Erkennung ob die Augen eines Benut zers geöffnet oder geschlossen sind, umfasst.

19. Vorrichtung (I) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekenn

zeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur

Regelung der Bestrahlungsdauer und/oder Bestrahlungsintensität des zu desinfizierenden Körperteils innerhalb des mindestens einen Be strahlungsraums (II) in Abstimmung auf die erfasste Form, Größe, Lage und/oder Anordnung und/oder Geschlecht eines Benutzers und/oder Rückmeldung an einen Benutzer bei fehlerhafter Lage und/oder An ordnung des zu desinfizierenden Körperteils innerhalb des mindestens einen Bestrahlungsraums (II) und/oder

Abgabe von Handlungsanweisungen an einen Benutzer bei fehlerhaf ter Lage und/oder Anordnung des zu desinfizierenden Körperteils in nerhalb des mindestens einen Bestrahlungsraums (II)

umfasst.

20. Verfahren zur Desinfektion von Haut eines Säugetieres, insbesondere eines Menschen, bei dem die Haut mit Licht mindestens einer LED (1) mit einer Wellenlänge von < 230 nm bestrahlt wird.

21. Verfahren nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung mit einer Bestrahlungsintensität von mindestens 5 mJ/cm², bevorzugt 5 bis 1.000 mJ/cm², weiter bevorzugt 10 bis 500 mJ/cm², weiter bevorzugt 20 bis 100 mJ/cm², besonders bevorzugt 30 bis 50 mJ/cm², bezogen auf die Oberfläche der zu desinfizierenden Haut erfolgt.

22. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung über einen Zeitraum von 0,1 bis 30 s, bevorzugt 1 bis 20 s, weiter bevorzugt 3 bis 10 s, beson ders bevorzugt 5 bis 8 s erfolgt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeich net, dass es mit einer Vorrichtung (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 durchgeführt wird.

24. Verfahren nach vorhergehendem Anspruch, bei dem ein Benutzer mindestens eine Hand über die mindestens eine Aufnahmeöffnung (11) des mindestens einen Bestrahlungsraumes (II) der Vorrichtung (I) einführt, bevorzugt beide Hände über zwei Aufnahmeöffnungen einer zwei voneinander räumlich getrennte Bestrahlungsräume (II) umfas senden Vorrichtung (I) einführt, und im Anschluss die Haut bestrahlt wird.

25. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass mittels der mindestens eine Vorrichtung (10) zur Registrierung der Anwesenheit und/oder Lage eines zu desinfi zierendes Körperteils die Anwesenheit und/oder Lage der mindestens einen Hand registriert wird und

bei Anwesenheit der mindestens einen Hand und korrekter Lage der mindestens einen Hand die Bestrahlung durchgeführt wird, oder bei Anwesenheit der mindestens einen Hand und fehlerhafter Lage der mindestens einen Hand Handlungsanweisungen an den Nutzer zur Korrektur der Lage der mindestens einen Hand ausgegeben wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeich net, dass Bestrahlungsdauer und/oder Bestrahlungsintensität des zu desinfizierenden Körperteils innerhalb des mindestens einen Bestrah lungsraums (II) in Abstimmung auf die erfasste Form, Größe, Lage und/oder Anordnung und/oder Geschlecht eines Benutzers geregelt werden.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeich net, dass die Bestrahlung durch die Vorrichtung (I) erst dann erfolgt, wenn durch das Mittel zur Gesichtserkennung eines Benutzers und/oder zur Erkennung ob die Augen eines Benutzers geöffnet oder geschlossen sind, insbesondere eine Kamera sowie Mittel zur Auswer tung von Kamerasignalen zur Gesichtserkennung und/oder zur Erken nung ob die Augen eines Benutzers geöffnet oder geschlossen sind, festgestellt wird, dass die Augen des Benutzers geschlossen sind.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeich net, dass ein Benutzer eine Timer-Vorrichtung bei sich trägt, wobei der Timer nach Abschluss des Desinfektionsvorgangs in Gang gesetzt wird und der Benutzer nach Ablauf eines vordefinierten Timer-Zeitintervalls zu einem erneuten Desinfektionsvorgang aufgefordert wird.

29. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zur Desinfektion von Haut eines Säugetiers, bevorzugt eines Menschen, insbesondere im Bereich der Hände.

BO. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zur Desinfektion von Wunden.