KR102493213B1

KR102493213B1 - 광촉매 조성물을 이용한 건강관리 시설에서 건강관리-관련 감염의 발생을 감소시키는 방법

Info

Publication number: KR102493213B1
Application number: KR1020177001585A
Authority: KR
Inventors: 스튜어트 비. 아베르트; 데브론 알. 아베르트
Original assignee: 웰 실드 엘엘씨
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2023-01-27
Also published as: KR20170048318A; CA2953515A1; JP2017523892A; WO2015200161A1; IL249488B; CA2953515C; EP3160233A4; US10434203B2; AU2015280348A1; US20160375164A1; JP6749320B2; NZ728027A; CN106535639A; US20150367007A1; EP3160233A1; MX2016016865A; ZA201700244B; AU2015280348B2; IL249488A0

Abstract

다양한 건강관리 환경에서 건강관리-관련 감염의 발생을 감소시키는 방법이 제공된다. 인간 또는 동물 집단에서 감염을 예방하거나 감염의 수를 감소시키는 방법이 또한 제공된다. 본원에 제공된 방법은 건강관리 환경에서 일반적으로 발견되는 감염원을 포함하여, 일반적으로 획득되거나 전파되며 생체 및 무생물 표면 둘 모두에 존재하는 다양한 감염원의 존재를 감소시킨다. 그러한 감염원의 존재를 감소시킴에 의해, 다양한 유형의 감염 또는 질병의 발생이 그로 인해 감소한다.

Description

광촉매 조성물을 이용하여 건강관리 환경에서 감염의 감소{REDUCTION OF INFECTIONS IN HEALTHCARE SETTINGS USING PHOTOCATALYTIC COMPOSITIONS}

본 발명은 표면, 특히 건강관리 환경에서 발견되는 표면에서 발견되는 감염원(infectious agent)의 발생을 방지하고 감소시키는 것에 관한 것이다.

건축 구조물 및 그 안에 있는 물체 표면의 내외부에서 발견되는 감염원은 다양한 건강 문제를 발생시킬 수 있다. 문제가 되는 일반적인 감염원은 박테리아와 같은 미생물을 포함한다 (예컨대, 에스체리치아 콜라이(Escherichia coli)와 같은 그램 음성 간균 및 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)와 같은 그램-양성 구균). 이러한 및 다른 박테리아는 피부 감염, 호흡기 감염, 장 감염 및 신장 질환과 같은 건강 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 인플루엔자 바이러스와 같은 병원성 바이러스는 일반적으로 건물에서 발견되어 그 구조물을 사용하는 이들 사이에 퍼진다. 특히, 건강관리 환경 내의 감염원은 건강관리-연관 감염으로 이어지고, 이는 결과적으로 연간 10억 달러를 초과하는 과도한 건강관리 비용을 발생시킨다. 이러한 감염은 다중-약물 내성 박테리아가 호스피스, 병원, 및 요양(assisted-living) 또는 장기 간호 시설과 같은 건강관리 환경에서 아주 흔해짐에 따라 건강 관리 팀에게 어려운 문제가 되었다.

손 위생 및 다른 위생 습관을 장려, 완수, 모니터 및 강화하기 위해 고안된 시스템 및 방법은 건강관리 환경에서 감염원의 확산 감소에 도움이 될 수 있으나, 그러한 조치만으로는 충분하지 않다. 따라서, 건강관리 환경 또는 시설을 포함하는 다양한 환경에서 감염원의 존재를 방지하고 감소시키는 조성물 및 관련 방법에 대한 요구가 여전히 남아 있다.

미국공개특허공보 제2009-0110918호

개요

한 양태에 따르면, 건강관리 시설에서 건강관리-관련 감염의 발생을 감소시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 건강관리 시설 구조물 또는 그 안의 적어도 하나의 물체의 적어도 하나의 무생물 표면, 또는 이의 조합을 광촉매 조성물로 처리하는 단계를 포함한다. 광촉매 조성물은 아연 및 및 적어도 하나의 다른 도핑제가 도핑된 이산화티탄 (TiO₂)을 포함하거나, 본질적으로 구성되거나, 또는 구성된다.

한 구체예에 따르면, 처리에 민감한 건강관리-관련 감염은 골 감염, 관절 감염, 혈류 감염, 중추신경계 감염, 심장혈관계 감염, 폐렴, 생식기관 감염, 및 수술 부위 감염을 포함한다. 또 다른 구체예에 따르면, 처리에 민감한 건강관리-관련 감염은 위장 감염, 하기도 감염, 상기도 감염, 피부 또는 연조직 감염, 혈류 감염, 눈 감염, 귀 감염, 코 감염, 인후 감염, 입 감염, 및 요로 감염을 포함한다.

상기 방법은 비제한적으로 아시네토박터, 아데노바이러스, 바실루스, 유비저균, 보르데텔라, 브루셀라, 칼시바이러스, 대상포진을 포함하는 헤르페스(수두), 클로스트리디움, SARS, MERS 및 PEDV를 포함하는 코로나 바이러스, 엔테로코커스, 에스체리치아, 헤모필루스, A형 및 B형 간염 바이러스, 인플루엔자 및 파라인플루엔자 바이러스, 클렙시엘라, 리스테리아, 레지오넬라, 홍역 바이러스, 유행성 이하선염 바이러스, 마이코박테리움, 나이세리아, 노로바이러스, 슈도모나스, 파보바이러스, 폴리오바이러스, 리노바이러스, 호흡기 융합 바이러스, 로타바이러스, 풍진, 살모넬라, 스트렙토코커스, 스타필로코커스, 및 비브리오의 종을 포함하는 감염원의 공기 중 및 표면상 풍부도를 감소시키는데 적합하다. 감소된 감염원은 항생제에 민감한 것과, 비제한적으로, MRSA (메티실린-내성 스타필로코커스 아우레우스, VISA (반코마이신 중간내성(intermediate) 스타필로코커스 아우레우스), MRE (번식(multiply) 내성 엔테로코커스), 및 VRE (반코마이신-내성 엔테로코커스)와 같이 항생제에 내성인 것 둘 모두를 포함한다.

한 구체예에 따르면, 광촉매 조성물은 리터 당 약 500 ft² 내지 리터 당 약 1800 ft²의 비율로 적용된다. 한 구체예에 따르면, 광촉매 조성물은 분무, 원자화, 코팅, 침지, 또는 액침에 의해 적용된다.

한 구체예에 따르면, 건강관리-관련 감염의 발생률은 한 번의 처리 후 12개월 기간 동안 적어도 20%만큼 감소한다. 또 다른 구체예에 따르면, 건강관리-관련 감염의 발생률은 한 번의 처리 후 12개월 기간 동안 적어도 30%만큼 감소한다.

한 구체예에 따르면, 건강관리 시설 구조물의 적어도 하나의 무생물 표면은 복도, 사무실, 욕실, 엘리베이터, 계단통, 및 주방/카페테리아, 공용 구역, 간호사실, 및 의사실의 일부를 포함하는 임의의 또는 모든 벽, 고정물, 바닥, 및 천장을 포함한다. 한 구체예에 따르면, 건강관리 시설의 적어도 하나의 물체는 커튼, 콜 버튼, 컴퓨터, 모니터, 벽 컴퓨터 키오스크, 혈압 커프스, 휠체어, 리프트, 카트 및 침대를 포함한다.

한 구체예에 따르면, 본원에 제공된 방법에 이용된 광촉매 조성물은 아연 및 및 적어도 하나의 다른 도핑제로 도핑된 이산화티탄을 포함하거나, 필수적으로 구성되거나, 구성된다. 한 구체예에 따르면, 도핑제(들)는 약 200 nm 내지 약 500 nm 범위에 걸쳐 광의 흡광도를 증가시킨다. 한 구체예에 따르면, 약 450nm보다 긴 파장의 광의 흡광도는 약 350보다 짧은 파장의 광의 흡광도의 50% 미만이다. 한 구체예에 따르면, 적어도 하나의 다른 도핑제 (즉, 아연 외에)는 Ag, Si, C, S, Fe, Mo, Ru, Cu, Os, Re, Rh, Sn, Pt, Li, Na, 및 K 중 하나 이상일 수 있다. 한 구체예에 따르면, 이산화티탄 나노입자는 약 2 nm 내지 약 20 nm의 평균 입자 크기를 갖는다. 한 구체예에 따르면, 적어도 하나의 다른 도핑제는 실리콘이다. 한 구체예에 따르면, 적어도 하나의 다른 도핑제는 이산화규소이다. 그러한 한 구체예에 따르면, 광촉매 조성물은 약 3 내지 약 20의 이산화티탄 대 이산화규소의 비를 나타낸다. 또한 다른 구체예에 따르면, 광촉매 조성물은 약 5 내지 약 150의 이산화티탄 대 아연의 비 및 약 1 내지 약 500의 이산화티탄 대 이산화규소의 비를 나타낸다. 한 구체예에 따르면, 광촉매 조성물은 (A) 약 5000 내지 약 10000 ppm의 이산화티탄, (B) 약 50 내지 약 150 ppm의 아연, 및 (C) 약 300 내지 약 1000 ppm of 이산화규소를 포함하거나, 본질적으로 구성되거나, 구성된다.

또 다른 양태에 따르면, 인간 또는 동물 집단에서 감염을 예방하거나 감염의 수를 감소시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 집단에 의해 점유된 구조물의 무생물 표면, 또는 그 안에 존재하는 적어도 하나의 무생물 물체, 또는 이의 조합을 광촉매 조성물로 처리하는 단계를 포함한다. 광촉매 조성물은 아연 및 적어도 하나의 다른 도핑제가 도핑된 이산화티탄을 포함하거나, 본질적으로 구성되거나, 구성된다. 한 구체예에 따르면, 집단에 의해 점유된 구조물은 농업 시설, 식품-가공 시설, 케이터링 시설, 레스토랑, 호텔, 모텔, 사무실, 또는 보육 시설을 포함한다.

도면의 간단한 설명

도 1은 다양한 TiO₂ 조성물의 태양 에너지 포집의 그래프 묘사이다.

도 2는 354 nm에서 조사될 때 다양한 TiO₂ 조성물의 광촉매 활성의 그래프 묘사이다.

상세한 설명

다양한 건강관리 환경에서 건강관리-관련 감염의 발생을 감소시키는 방법이 제공된다. 인간 또는 동물 집단에서 감염을 예방하거나 감염의 수를 감소시키는 방법이 또한 제공된다. 본원에 제공된 방법은 건강관리 환경에서 일반적으로 발견되는 감염원을 포함하는, 일반적으로 획득되거나 전파되며 생체 및 무생물 표면 둘 모두에 존재하는 다양한 감염원의 풍부도를 감소시킨다. 추가로, 공기매개 감염원은 그러한 감염원이 처리된 표면과 접촉하여 불활성화되기 때문에 역시 감소한다. 그러한 감염원의 존재를 방지하고 감소시킴에 의해, 다양한 유형의 감염 또는 질병의 발생이 그로 인해 감소한다.

본원에서 사용되는 구 "적어도 하나"는 하나 이상을 의미하고, 따라서 혼합물/조합물 뿐만 아니라 개별 구성요소들을 포함한다.

본원에서 사용되는 용어 "포함하는" (및 이의 문법적 변형)은 "갖는" 또는 "포함하는"의 포괄적 의미로 사용되며 "로만 구성된"의 배타적인 의미가 아니다.

본원에서 사용된 단수 형태는 단수 뿐만 아니라 복수를 포함하는 것으로 이해된다. 본원에서 사용되는 "도핑된" 또는 "도핑"은 재료의 특성을 개질시킬 목적으로 재료에 하나 이상의 불순물 (예컨대, 도펀트, 도핑제)을 도입하는 것을 포함하는 것으로 이해된다.

용어 "처리" 및 "처리하는"은 무생물 구조물 또는 물체 또는 생체 표면에 본원에서 제공되는 광촉매 조성물의 적용 또는 도입에 의한 선재성 미생물 질병 또는 감염의 완화를 포함한다.

용어 "방지" 및 "예방"은 개체 또는 집단의 질병 또는 감염의 발생 또는 중증도의 감소를 포함한다.

본원에서 사용되는 용어 "건강관리-관련 감염"은 건강관리 환경에 들어갈 때 잠복기의 증거가 없었고 존재하지 않았던 감염원 (또는 이의 독소)의 존재에 대한 부작용으로부터 초래된 임의의 국소화 또는 전신 병태를 의미한다.

용어 "감염원"은, 비제한적으로, 인간 집단에서 감염 또는 질병을 일으키거나 이에 기여하는 바이러스, 곰팡이, 및 박테리아를 포함한다. 그러한 유기체는 아시네토박터, 아데노바이러스, 바실루스, 유비저균, 보르데텔라, 브루셀라, 칼시바이러스, 대상포진을 포함하는 헤르페스(수두), 클로스트리디움, SARS, MERS 및 PEDV를 포함하는 코로나 바이러스, 엔테로코커스, 에스체리치아, 헤모필루스, A형 및 B형 간염 바이러스, 인플루엔자 및 파라인플루엔자 바이러스, 클렙시엘라, 리스테리아, 레지오넬라, 홍역 바이러스, 유행성 이하선염 바이러스, 마이코박테리움, 나이세리아, 노로바이러스, 슈도모나스, 파보바이러스, 폴리오바이러스, 리노바이러스, 호흡기 융합 바이러스, 로타바이러스, 풍진, 살모넬라, 스트렙토코커스, 스타필로코커스, 및 비브리오의 종을 포함하지만 이로 제한되는 것은 아니다. 감소된 감염원은 항생제에 민감한 것과, 비제한적으로, MRSA (메티실린-내성 스타필로코커스 아우레우스, VISA (반코마이신 중간내성 스타필로코커스 아우레우스), MRE (번식 내성 엔테로코커스), 및 VRE (반코마이신-내성 엔테로코커스)와 같이 항생제에 내성인 것 둘 모두를 포함한다.

본원에 기재된 다양한 건강관리 환경에서 건강관리-관련 감염의 발생을 감소시키는 방법이 제공된다. 한 구체예에 따르면, 상기 방법은 건강관리 시설 구조물의 적어도 하나의 무생물 표면, 그 안의 물체 (예컨대, 의료 장비), 또는 이의 조합을 본원에 제공된 광촉매 조성물로 처리하는 단계를 포함한다. 그러한 구조물 및 물체를 포함하는 예시적인 건강관리 환경은, 비제한적으로, 병원, 의사 사무실, 노인 또는 전문 보호 시설 (예컨대, 요양, 장기 간호) 및 호스피스를 포함한다. 처리되는 시설의 예시적인 구조물은, 비제한적으로, 복도, 사무실, 욕실, 엘리베이터, 계단통, 및 주방/카페테리아, 공용 구역, 간호사실, 및 의사실의 일부를 포함하는 벽, 고정물, 바닥, 및 천장을 포함한다. 그러한 환경의 예시적인 무생물 물체는, 비제한적으로, 커튼, 콜 버튼, 컴퓨터, 모니터, 벽 컴퓨터 키오스크, 혈압 커프스, 휠체어, 리프트, 카트, 침대, 및 다른 유사한 물체를 포함하는, 존재할 수 있는 다양한 장비 또는 의료 장치를 포함한다.

한 구체예에 따르면, 건강관리 환경에서 획득되거나 전파될 수 있고 본원에서 제공된 광촉매 조성물로의 처리에 민감한 건강관리-관련 감염은, 비제한적으로, 골 및 관절 감염 (예컨대, 골수염, 원반 공간 감염, 관절 또는 윤활낭 감염, 인공 관절 감염), 혈류 감염, 중추신경계 감염 (예컨대, 두개내 감염, 수막염, 또는 뇌실염), 심장혈관계 감염 (예컨대, 심근염, 심장막염, 심내막염, 종격염, 동맥 또는 정맥 감염), 눈/귀/코/인후/입 감염 (예컨대, 결막염, 귀 감염, 구강 감염, 굴염, 상기도 감염, 인두염, 후두염, 후두개염), 위장계 감염 (예컨대, 위창자염, 위장관 감염, 간염, 복강내 감염, 괴사성 장염), 하기도 감염 (예컨대, 기관지염, 기관기관지염, 기관염), 폐렴, 생식기관 감염 (예컨대, 자궁내막염, 외음부절개 감염, 질의 커프 감염), 수술 부위 감염, 피부/연조직 감염 (예컨대, 유방 농양, 유방염, 화상 감염, 포경수술 감염, 욕창 감염, 유아 농포증, 피부 감염, 배꼽염), 전신 감염, 또는 요로 감염을 포함한다. 바람직한 구체예에 따르면, 건강관리 환경에서 획득되거나 전파될 수 있고 처리에 민감한 건강관리-관련 감염은 위장 감염, 하기도 감염, 상기도 감염, 피부 또는 연조직 감염, 혈류 감염, 눈 감염, 귀 감염, 코 감염, 인후 감염, 입 감염, 및 요로 감염을 포함한다.

한 구체예에 따르면, 건강관리-관련 감염의 발생률은 본원에 제공된 바와 강튼 한 번의 처리 후 12개월 기간 동안 적어도 20%만큼 감소한다. 바람직한 구체예에 따르면, 건강관리-관련 감염의 발생률은 본원에 제공된 바와 같은 한 번의 처리 후 12개월 기간 동안 적어도 30%만큼 감소한다.

본원에 제공된 조성물은 분무 (예컨대, 정전식), 원자화, 코팅, 침지, 또는 액침과 같은 적용 기술을 이용하는 것을 포함하여, 임의의 공지되거나 적합한 수단으로 적용될 수 있다. 가장 좋은 적용 방법은 코팅될 표면의 특성에 따라 달라질 수 있다. 많은 환경에서, 바람직한 방법은 정전식 분무를 이용하는 것이며, 이 때 5 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 크기 범위의 수성 조성물의 소적에 작은 전하가 제공되어, 소적이 코팅될 표면으로 끌어 당겨진다. 추가 바람직한 기술에서, 코팅은 각 단계 사이에 건조가 허용되면서 2 내지 5회의 일련의 분무 단계로서 적용된다. 광촉매 코팅은 리터 당 약 500 ft² 내지 리터당 약 1500 ft²의 비율로 적용될 수 있다.

또한 다른 구체예에 따르면, 인간 또는 동물 집단에서 감염을 예방하거나 감염의 수를 감소시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 인간 또는 동물 집단에 의해 사용되는 무생물 구조물, 그러한 구조물 내에서 발견될 수 있는 무생물 물체, 또는 이의 조합을 본원에 제공된 광촉매 조성물로 처리하는 것을 포함한다. 무생물 구조물을 처리하는 단계는 완성된 구조물 또는 건설 중인 구조물을 처리하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 구조물 및 물체를 포함하는 예시적인 환경은, 비제한적으로, 농업 시설, 식품-가공 시설, 케이터링 시설, 레스토랑, 호텔, 모텔, 및 보육 시설을 포함한다. 처리될 수 있는 구조물의 예시적인 부분은, 비제한적으로, 복도, 사무실, 욕실, 엘리베이터, 계단통, 및 주방의 일부를 포함하는 벽, 고정물, 바닥, 및 천장을 포함한다.

본원에 제공된 방법은 표면에서 발견된 감염원의 예방 및 감소에 유용하고 특히 건강관리-관련 감염의 감소에 유용한 이산화티탄 (TiO₂) 나노입자를 포함하는 광촉매 조성물을 이용한다. 안에 임의의 나노입자를 포함하는 본원에 기재된 광촉매 조성물에는 임의의 폴리머 또는 폴리머 조성물 (예컨대, 폴리머-안정화된 무기 조성물)이 없다. 본원에 제공된 광촉매 조성물은 감염원이 있는 다양한 환경에서 생체 및 무생물 표면 둘 모두를 처리하는데 이용될 수 있다. 본원에 제공된 광촉매 조성물은 잘 특성화되고 안전한 물질만을 함유하고, 일반 분무 장비를 사용하여 표면에 용이하게 도포될 수 있으며, 광촉매 활성을 나타내고, 실내 인공 조명을 포함하는 낮은 UV 조사량의 환경에서 효과적이다.

한 구체예에 따르면, 본원에 제공된 방법은 아연 및 및 적어도 하나의 다른 도핑제가 도핑된 이산화티탄 (TiO₂)을 포함하거나, 본질적으로 구성되거나, 구성되는 광촉매 조성물을 이용한다. 본원에 제공된 광촉매 조성물에 적합한 도핑제는, 아연 외에, Ag, Si, C, S, Fe, Mo, Ru, Cu, Os, Re, Rh, Sn, Pt, Li, Na, 및 K, 및 이의 조합물을 포함한다. 특히, 바람직한 도핑제는 아연 및 실리콘을 포함한다.

한 구체예에 따르면, 조성물은 아연이 도핑된 이산화티탄을 포함하거나, 본질적으로 구성되거나, 구성되며, 이산화티탄 대 아연의 비는 약 5 내지 약 150이다. 바람직한 구체예에 따르면, 이산화티탄 대 아연의 비는 약 40 내지 약 100이다. 광촉매 조성물은 이산화규소 (SiO₂)를 추가로 포함하거나, 본질적으로 구성되거나, 구성된다. 그러한 구체예에 따르면, 이산화티탄 대 이산화규소의 비는 약 1 내지 약 500의 범위일 수 있다. 바람직한 구체예에 따르면, 이산화티탄 대 이산화규소의 비는 약 3 내지 약 20이다. 한 구체예에 따르면, 본원에 제공된 이산화티탄 나노입자는 약 2 nm 내지 약 20 nm의 평균 입자 크기를 갖는다.

바람직한 구체예에 따르면, 본원에 제공된 광촉매 조성물은 약 5000 내지 약 10000 ppm의 이산화티탄, 약 50 내지 약 150 ppm의 아연, 및 약 300 내지 약 1000 ppm의 이산화규소를 포함하거나, 본질적으로 구성되거나, 구성된다. 한 구체예에 따르면, 본원에 제공된 광촉매 조성물은 약 200 nm 내지 약 500 nm의 파장 범위에서 전자기 복사를 흡수한다. 한 구체예에 따르면, 약 450 nm보다 긴 파장의 광의 흡광도는 약 350 nm보다 짧은 파장의 광의 흡광도의 50% 미만이다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 이해될 것이며, 이러한 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이고, 이를 제한하려는 것이 아니다.

실시예 1

나노규모 TiO₂의 흡착 특성을 350 nm 내지 500 nm의 파장 범위에 걸쳐, 두 상이한 아연 수준 및 SiO₂로 도핑된 나노규모 TiO₂와 비교하였다. 나노입자 조성물은 변형된 졸-겔 공정에 의해 제조되어, 평균 입자 크기가 6 내지 7 nm인 아나타제 TiO₂의 나노입자를 함유하는 포뮬레이션을 생성한다. 아연은 도핑제로서 혼입되어 낮은 아연 함량 (TiO₂에 비해 0.125%) 또는 높은 아연 함량 (TiO₂에 비해 1.25%)을 제공한다. SiO₂가 추가적인 도펀트일 때, 이것은 TiO₂에 비해 10%로 존재하였다. 제조물을 건조시키고, 분말의 난반사 스펙트럼 (DRS)을 수득하기 위한 표준 방법을 이용하여 흡광도를 측정하였다. 이 스펙트럼 범위에서 ASTM G173-03으로부터의 일사량 (반구형, 37도 기울기)이 참조를 위해 도시된다 (도 1을 참조하라).

검사시 헤테로원자로 도핑된 TiO₂ 제조물은 스펙트럼의 장파장(near)-UV 및 보라색 영역에서 달리 유사하게 도핑되지 않은 TiO₂보다 더 강하게 흡수함이 명백하다. 도핑된 제조물은 전형적인 실내 조명 뿐만 아니라 햇빛에 존재하는 스펙트럼 영역인 400 내지 450 nm에서 이용가능한 에너지의 25 내지 35퍼센트를 더 흡수한다.

실시예 2

UV 조명 하에 Zn 및 SiO₂로 도핑된 TiO₂의 다양한 포뮬레이션의 광촉매 활성

실시예 1에 기재된 4개의 포뮬레이션을 표준화 시스템에서 이들의 광촉매 활성에 대해 시험하였다. 각각의 제조물을 약 8000 ppm으로 물에 현탁시키고, 로봇식 고용적 저압 분무기를 사용하여 유리 패널에 도포시키고, 24시간 동안 건조되게 하였다. 이러한 패널을 각각 유리 튜브에 부착하여 컨테이너를 형성하고, 여기에 664 nm에서 2.3의 광학 밀도를 제공하는 농도의 30 ml의 메틸렌 블루 수용액을 넣었다. 튜브를 유리 패널로 덮고 램프 (GE 항목 F18T8/BLB)로부터 약 0.5 mW/cm²의 에너지 밀도의 조명을 받게 하여 354 nm의 자외선 조명을 제공하였다. 이 램프는 300 nm 미만 또는 400nm 초과의 파장의 빛을 제공하지 않는다. 각 샘플에서의 메틸렌 블루 용액의 광학 밀도를 48시간의 기간 동안 모니터하고, 도 2에 도시한다.

도 2는 나노코팅이 유기 염료인 메틸렌 블루의 광촉매 분해에 기인한 광학 밀도에서의 감소를 야기하였음을 나타낸다. 더 높은 양의 도펀트를 갖는 코팅은 가장 급격한 감소를 제공하였고, 이는 UV 범위 (354 nm)에서 더 큰 광 흡광도와 일관된다.

실시예 3

가시광 조명 하에 Zn 및 SiO₂로 도핑된 TiO₂의 다양한 포뮬레이션의 광촉매 활성

실시예 1에 기재된 4개의 포뮬레이션을, 실험 조명이 실시예 2에서 사용된 자외선 에너지가 부족한 주광 또는 실내 조명과 같은 관련 조명을 더 밀접하게 모방하도록 변경된 제2 시스템에서 이들의 광촉매 활성에 대해 시험하였다. 또한, 이러한 실시예에서, 나노입자 포뮬레이션은 정적 표면보다는 20 mM 포스페이트 완충액, pH 7.2에서 콜로이드 현탁액으로서 평가되었다. 실험은 각각의 웰이 200 마이크로리터의 최종 부피로 메틸렌 블루 (관찰된 OD₆₅₅는 0.05 내지 0.5 범위임) 및 나노입자 포뮬레이션 또는 적절한 대조군을 함유하는 96-웰 플레이트 포맷으로 수행되었다. 2개의 Sylvania Gro-Lux 램프 (F20 T12 GRO/AQ)로부터의 빛으로 플레이트를 20 cm의 거리에서 조명하였다. 이러한 램프는 총 방출 에너지의 2%만을 400nm 이하로 방출하는 반면, 이들의 총 에너지의 약 36%는 380 내지 500 nm로 방출되고, 피크는 436 nm이다 (참고문헌: Technical Information Bulletin "Spectral Power Distributions of Sylvania Fluorescent Lamps", Osram Sylvania, www.sylvania.com).

이 실험에서 시험된 4개의 제조물의 조성은 ICP-AES로 알려진 분석 기술에 의해 독립적으로 확인되었고 (유도적으로 커플링된 플라스마 원자 방출 분광계), 이는 실시예 1에 기술된 바와 같이 그 동등한 TiO₂ 함량 및 Si 및 Zn 조성에서의 변동을 나타내었다. 나노입자 제조물을 완충제에서 희석시켜 각 포뮬레이션의 20개 복제 웰과 함께, 각 포뮬레이션의 75 ppm의 이산화티탄의 최종 농도를 제공하였다. 암실에서 단기간 평형을 이룬 후에, 각 플레이트를 진탕시키며 조명에 노출시켰고, 655 nm에서의 광학 밀도를 Molecular Devices SpectraMax Plus 분광광도계를 이용하여 여러 번에 걸쳐 측정하였다. 각 포뮬레이션에 의한 광학 밀도에서의 관찰된 선형 감소를 측정하여 표 1에 요약된 비율을 얻었다.

표 1

*보고된 모든 값은 분 당 655 nm에서의 광학 밀도의 감소이다.

모든 도핑된 TiO₂ 포뮬레이션은 도핑되지 않은 TiO₂ 포뮬레이션에 비해 현저하게 증가된 비율 (25% 내지 50%)을 나타냄이 명백하다. 광촉매 활성의 비율에서의 증가 크기는 실시예 1에 기재된 스펙트럼에서 명백한 400 nm 내지 450 nm의 범위에서 광 에너지의 흡수 증가와 매우 일관된다.

실시예 4

장기 급성 간호 건강관리 시설에서의 감염이 본원에 제공된 광촉매 조성물로 처리시 평가되었다. 이 결과는 건강관리 시설에서 발생하는 전형적인 감염이 그러한 처리의 결과로 현저하게 감소될 수 있음을 보여준다.

아연 및 이산화규소로 도핑된 이산화티탄 나노입자를 포함하는 광촉매 조성물을 제조하였다. 개개 나노입자는 치수가 약 6 내지 10 나노미터였고, 물에 분산되어 약 8000 ppm TiO₂, 약 100 ppm Zn, 및 약 500 ppm SiO₂를 제공하였다. 도핑된 나노입자의 이러한 분산된 콜로이드 현탁액을 이용하여 수술 및 다른 의료 절차 후에 환자에 장기 급성 간호 서비스를 제공하는 42개 병상의 건강 관리 시설의 본질적으로 모든 접근가능한 표면을 코팅하였다.

코팅은 다음 절차를 이용하여 적용되었다. 빈 방 및 욕실은 기관 절차에 따른 모든 린넨 제거 및 표면 소독을 포함하여, 하우스키핑 직원이 철저히 청소하였다. 그 후 광촉매 코팅을 리터 당 약 1200 ft²의 비율로 정전식 분무를 이용하여 도포하였다. 모든 경질 및 연질 표면 가구 및 근처의 벽, 창문 및 가림 커튼, 및 콜 버튼 및 리모컨과 같은 장비를 포함하는 실내의 모든 물체를 코팅하였다. 욕실 벽, 고정물, 및 바닥을 특별히 코팅하였다. 코팅된 표면을 건조시키는데 최소 15 분이 허용되었고, 그 후 실내는 사용 준비가 되었다. 환자실 외에, 복도, 사무실, 방문자 화장실, 엘리베이터, 계단통, 주방, 및 간호사실 (컴퓨터 포함)을 포함하는 모든 공용 구역이 코팅되었다. 모든 컴퓨터 키오스크, 혈압 커프스, 휠체어, 리프트, 카트, 및 다른 유사한 표면을 포함하는 장비도 코팅되었다.

건강관리 시설은 기관의 감염 제어 공정 또는 절차를 변경시키지 않았다. 기존의 기관 프로토콜에 따라 감염의 수를 기록하였다. 표 2는 처리 전년도의 같은 분기 동안 동일한 기관에서의 감염의 수에 비해, 처리한 다음 해의 각각의 분기에 발생한 감염의 수를 보고한다. 감염은 처리 전 어느 분기에서보다 처리 후 매 분기에 더 적었다. 전체 평가 기간에 걸쳐 합산한 결과, 광촉매 조성물로 표면 코팅한 다음 해에 감염은 40% 감소하였다.

표 2

실시예 5

실시예 4에 기재된 조성물을 실시예 4에 기재된 절차를 사용하여 아급성 장기 거주 간호를 제공하는 250개 병상의 건강 관리 시설에 적용하였다. 실시예 4와 유사하게, 기관 공정 또는 절차에는 아무런 변화가 없었고, 시설에서 발생하는 감염은 표준 프로토콜에 따라 열거되었다. 표 3은 처리 전년도의 같은 분기 동안 동일한 기관에서의 감염의 수에 비해, 처리한 다음 해의 각각의 분기에 발생한 감염의 수를 보고한다. 감염은 처리 전 어느 분기에서보다 처리 후 매 분기에 더 적었다. 전체 평가 기간에 걸쳐 합산한 결과, 광촉매 조성물로 표면 코팅한 다음 해에 감염은 32% 감소하였다.

표 3

미국 질병 통제 센터 (CDC)에 정의된 대로, 더 큰 이러한 시설 규모는 더 많은 총 사건 수로 인해, 선택된 감염 카테고리의 조사를 가능하게 하였다. 이 평가를 위해, 절대 감염 수와 실제 환자 집단을 사용하여 평가 간격의 각 달에 대한 각 감염의 비율을 계산하였다. 상기 비율은 여러 날 동안 1000명의 환자 당 사건의 단위로 보고되었다. 코팅을 적용하기 전년도 및 적용 후 1년 동안 이러한 월간 비율의 평균을 내고, 비교하였다.

결과는 투-테일드 등분산적 t-테스트의 결과와 함께, 하기 표 4에 도시된다. 전체적으로 모든 감염률에서의 감소는 통계적으로 현저하였다. 모니터된 7개의 감염 카테고리 중 6개가 평균 비율에서의 감소를 보였다. 그러나, 모든 감염 카테고리가 똑같은 영향을 받은 것은 아니었다. 또한, 통계적 테스트가 발생할 수 있는 변화의 방향을 추정하지 않았기 때문에, p-값은 관찰된 결과가 우연히 발생하지 않았음을 시사하였으나 절대적인 것은 아니었다.

표 4

통계 분석을 강화하기 위해, 추가적인 데이터가 후속 분석에 포함되었고, 이는 투-테일드 등분산적 t-테스트의 결과와 함께, 하기 표 5에 도시된다. 이전과 마찬가지로, 모든 유형의 그룹화된 감염에 대한 결과는 통계적으로 현저하게 상이하였다. 모니터된 7개의 개개 감염 카테고리 중 6개가 평균 발생 비율에서의 감소를 보였다. 그러나, 증가를 나타낸 한 감염 카테고리는 하기도에서 혈류로 변화되었다. 이러한 이동은 대체로 상대적으로 적은 사건 수의 결과일 가능성이 있고, 전체 범위의 이익을 정의하기 위해서는 더 큰 연구가 필요하다. 그럼에도 불구하고, 7개 카테고리 중 5개는 둘 모두의 분석에서 감소를 나타내었다. 이러한 분석은 또한 눈, 귀, 코, 인후 또는 입 감염 (EENT), 요로 감염 (UTI), 및 상기도 감염 (URI)에서의 비-기회 감소에 대한 통계적 증거를 강화시켰고, EENT 및 UTI 둘 모두는 공식적인 통계적 유의성을 달성하였다 (p < 0.05).

표 5

예시적인 구체예에 도시된 방법 및 단계의 구성 및 배치는 단지 예시적인 것임에 주목하는 것이 중요하다. 본 발명의 단지 몇몇 구체예가 상세하게 기술되었으나, 당업자는 청구범위에 기재된 주제의 새로운 교시 및 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않으며 다수의 변형이 가능함을 용이하게 이해할 것이다. 따라서, 그러한 모든 변형은 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 임의의 공정 또는 방법 단계의 순서 또는 차례는 대안적인 구체예에 따라 달라지거나 재배열될 수 있다. 첨부된 청구범위에 표현된 본 발명의 사상을 벗어나지 않으며 구체예의 설계, 작업 조건 및 배열에서의 다른 치환, 변경, 변화 및 삭제가 이루어질 수 있다.

본 명세서에 인용된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은, 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 참조로서 포함된다고 구체적으로 및 개별적으로 언급된 바와 같이, 참조로서, 및 임의의 및 모든 목적을 위해 본원에 포함된다. 불일치의 경우, 본 발명이 우선할 것이다.

Claims

건강관리 시설 구조물의 적어도 하나의 무생물 표면, 또는 그 안의 적어도 하나의 무생물 물체, 또는 이들의 조합을 광촉매 조성물로 처리하는 단계를 포함하는 건강관리 시설에서 건강관리-관련 감염의 발생을 감소시키는 방법으로서, 광촉매 조성물이,
(a) 5000 내지 10000 ppm의 이산화티탄(TiO₂);
(b) 50 내지 150 ppm의 아연; 및
(c) 300 내지 1000 ppm의 이산화규소(SiO₂)를 포함하고,
건강관리-관련 감염의 발생이 건강관리 시설 구조물의 무생물 표면, 그 안의 적어도 하나의 무생물 물체, 또는 이들의 조합의 한 번의 처리 후 12개월의 기간 동안 적어도 20%만큼 감소하는 방법.
제 1항에 있어서, 건강관리-관련 감염이 골 감염, 관절 감염, 혈류 감염, 중추신경계 감염, 심장혈관계 감염, 폐렴, 생식기관 감염, 및 수술 부위 감염으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.
제 1항에 있어서, 건강관리-관련 감염이 위장 감염, 하기도 감염, 상기도 감염, 피부 또는 연조직 감염, 혈류 감염, 눈 감염, 귀 감염, 코 감염, 인후 감염, 입 감염, 및 요로 감염으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.
제 1항에 있어서, 광촉매 조성물이 리터 당 500 ft² 내지 리터 당 1500 ft²의 비율로 적용되는 방법.
제 4항에 있어서, 광촉매 조성물이 분무, 원자화, 코팅, 침지, 또는 액침에 의해 적용되는 방법.
제 1항에 있어서, 건강관리-관련 감염의 발생이 건강관리 시설 구조물의 무생물 표면, 또는 그 안의 적어도 하나의 무생물 물체, 또는 이들의 조합의 한 번의 처리 후 12개월의 기간 동안 적어도 30%만큼 감소하는 방법.
제 1항에 있어서, 건강관리 시설 구조물의 무생물 표면, 또는 그 안의 적어도 하나의 무생물 물체, 또는 이들의 조합을 처리하는 단계가 아시네토박터, 아데노바이러스, 바실루스, 유비저균, 보르데텔라, 브루셀라, 칼시바이러스, 대상포진을 포함하는 헤르페스(수두), 클로스트리디움, SARS, MERS 및 PEDV를 포함하는 코로나 바이러스, 엔테로코커스, 에스체리치아, 헤모필루스, A형 및 B형 간염 바이러스, 인플루엔자 및 파라인플루엔자 바이러스, 클렙시엘라, 리스테리아, 레지오넬라, 홍역 바이러스, 유행성 이하선염 바이러스, 마이코박테리움, 나이세리아, 노로바이러스, 슈도모나스, 파보바이러스, 폴리오바이러스, 리노바이러스, 호흡기 융합 바이러스, 로타바이러스, 풍진, 살모넬라, 스트렙토코커스, 스타필로코커스, 비브리오, MRSA (메티실린-내성 스타필로코커스 아우레우스, VISA (반코마이신 중간내성 스타필로코커스 아우레우스), MRE (번식 내성 엔테로코커스), 및 VRE (반코마이신-내성 엔테로코커스))로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 감염원의 존재를 방지하고 감소시키는 방법.
제 1항에 있어서, 적어도 하나의 무생물 표면이 복도, 사무실, 욕실, 엘리베이터, 계단통, 주방, 카페테리아, 공용 구역, 간호사실, 및 의사실의 벽, 고정물, 바닥, 및 천장을 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 적어도 하나의 무생물 물체가 커튼, 콜 버튼, 컴퓨터, 모니터, 벽 컴퓨터 키오스크, 혈압 커프스, 휠체어, 리프트, 카트, 및 침대로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.
제 1항에 있어서, 이산화규소가 200 nm 내지 500 nm의 범위에 걸쳐 광의 흡광도를 증가시키는 방법.
제 1항에 있어서, 450 nm보다 긴 파장의 광의 흡광도가 350 nm보다 짧은 파장의 광의 흡광도의 50% 미만인 방법.
제 1항에 있어서, 이산화티탄 나노입자가 2 nm 내지 20 nm의 평균 입자 크기를 갖는 방법.
제 1항에 있어서, 광촉매 조성물이 5 내지 20의 이산화규소에 대한 이산화티탄의 비율을 갖는 방법.
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