RO132468A0 - Metodă fotochimică pentru dezinfecţie şi controlul infecţiilor nosocomiale din spitale şi din incinte cu risc biologic - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o metodă fotochimică pentru dezinfecţie şi controlul infecţiilor nosocomiale din spitale şi incinte cu risc biologic. Metoda, conform invenţiei, constă în expunerea microorganismelor prezente în aerul din incinte la acţiunea cuantelor de lumină emise de un corp de iluminat ce are o structură optică alcătuită din mai multe tipuri de diode led, fiecare tip de diodă emiţând cuante de lumină cu proprietăţi biocide, având lungimea de undă monocromatică aleasă din una din următoarele valori: 760 nm (±20 nm) sau 690 nm (±20 nm), sau 660 nm (±20 nm), sau 630 nm (±20 nm), sau 580 nm (±20 nm), sau 530 nm (±20 nm), sau 470 nm (±20 nm), funcţionarea corpului de iluminat fiind continuă; metoda nu este nocivă pentru om şi acţionează asupra microorganismelor prin două mecanisme fizice, absorbţia cuantelor de către porfirinele din structura bacteriilor, urmată de distrugerea lor şi generarea de specii reactive de molecule cu efect biocid.

Description

METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE ȘI CONTROLUL INFECȚIILOR NOSOCOMIALE DIN SPITALE ȘI INCINTE CU RISC BIOLOGIC

Prezenta invenție se referă la o METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE Șl CONTROLUL INFECȚIILOR NOSOCOMIALE DIN SPITALE ȘI INCINTE CU RISC BIOLOGIC, metodă ce folosește emisia combinată și concomitentă de cuante de energie sub formă de radiații electromagnetice cu lungimi de undă diferite, ce acționează prin procese de absorbție și de excitare moleculară fotochimică asupra moleculelor din aer, transformând oxigenul molecular liber, aflat în starea cuantică de triplet (Οϊ³Σ8-), în specii excitate cuantic chimic de tip singlet JtOS (numite și specii reactive ale oxigenului singlet tip O?Ag sau Ο2’Σ8⁺). Aceste specii chimice de tip singlet au proprietăți biocide asupra microorganismelor patogene cu care vin în contact direct. Oxigenul molecular liber din aer are termenul fundamental spectral de tip triplet cu notație Ος’Σ,-. Prin interacția moleculelor din aer cu radiațiile electromagnetice de lungimi de undă diferită și energii specifice, descrise în prezenta invenție, au loc procese fotochimice de transfer a energiei fotonilor din cuantele radiațiilor electomagnetice către moleculele cu care interacționează, fenomene fiind însoțite de tranziții electronice și modificări în nivele vibraționale și rotaționale ale legăturilor chimice covalente moleculeculare. Electronii de pe orbitalii electronici moleculari degenerați 2npg, participanți în aceste legături, își modifică nivelul energetic corespunzător energiei primite de la fotonii implicați în aceste procese de transfer energetic fotochimic. în urma acestor procese fotochimice de transfer cuantic se modifică diagrama energetică a moleculei de oxigen aflat în starea fundamentală de triplet (Ο2³Σ8-)· în aceste procese fotochimice de excitare și transfer energetic apar stări excitate molecular având termeni spectrali fundamentali de tip oxigen singlet (tip O2*Ag sau Ο₂’Σ₈ ⁺) cu proprietăți energetice și de reactivitate crescute față de oxigenul molecular cu termen spectral fundamental de tip triplet Ο2³Σ8·. Radiațiile electromagnetice folosite în această metodă au energii și lungimi de undă ce respectă legea fotochimiei Grotthuss-Draper. Lungimile de undă ale acestor radiații electromagnetice, descrise și folosite în prezenta invenție, sunt cuprinse în domeniul spectral 760nm (750nm-780nm), 687nm (680 - 700nm), 630nm (620nm-640nm), 577nm (570nm-590nm), 530nm (520nm-540nm), 477nm (470i»m-490nm). Aceste spectre de emisie ale radiațiilor electromagnetice sunt plasate în domeniul vizibil, nu sunt periculoase pentru om și pot fi folosite la iluminarea incintelor. Sursa de emisie a radiațiilor electromagnetice cu lungimi de undă diferite, folosite în acestă metoda de dezinfecție și control al infecțiilor nosocomiale, este formată din dispozitive de iluminat cu LED-uri care au proprietatea de a emite radiația electromagnetică sub formă de radiații luminoase cu lungimi de undă stricte. Utilizarea mai multor tipuri de LED-uri în cadrul unui dispozitiv luminos permite controlul spectrului luminos al

a 2017 01165

22/12/2017 sursei de emisie obținându-se un mediu de emisie al radiațiilor electromagnetice controlat, adaptat pentru realizarea funcției de dezinfecție și control al infecțiilor nosocomiale. Sursele de emisie de tip LED a radiațiilor electromagnetice folosite în prezenta metodă asigură o putere radiată incidență pe unitate de suprafață, la care să se producă fenomenele fotochimice de tranziție electronică descrise în prezenta invenție, de minimum 60 J/cm* măsurat Ia o distanță de 1,5 m față de sursa de emisie. Prin emisia simultană de radiații cu lungimi de undă diferite de către surse diferite de tip LED, fiecare emițând doar într-un spectru îngust din cele descrise mai sus, se obține și o iluminare adecvată a incintei respective, la un confort optim pentru om. Dispozitivele de iluminat sunt fie mobile, fie fixate pe tavanul sau pereții incintelor respective și asigură atât funcția de iluminare a incintelor cât și funcția de dezinfecție continuă a incintei, prin emisia combinată și concomitentă a radiației electromagnetice cu lungimi de undă diferite. Speciile excitate cuantic chimic de tip singlet ROS (specii reactive ale oxigenului singlet tip O/A_e sau ¢)/2,,+) formate în urma proceselor fotochimice de excitare ce au loc prin aplicarea prezentei metode, prezintă o reactivitate chimic crescută față de oxigenul molecular aflat în starea de triplet de tip O/2g-, și acționează asupra pereților bacteriilor patogene și a componentelor structurale din biofimele microbiene. Electronii aflați pe orbitele fundamentale degenerate 2«pg* ale acestor specii chimice reactive de tip oxigen singlet (tip Oî*Ag sau (VL/), specii chimice reactive ce se formează în urma aplicării metodei descrise In prezenta invenție, se află pe nivele energetice superioare față de termenul spectral fundamental al oxigenului triplet de tip 0/2,,-, stabil chimic și cu reactivitate chimică moderată. Ca atare, electronii excitați cuantic de pe orbitalii moleculari degenerați de tip 2npg* pot fi cedați ușor și pot scinda prin reacții chimice la care participă legaturile chimice covalente ale constituienților biochimici din structura agenților patogeni, urmat de deteriorarea și distrugerea acestora precum și a structurii de fibre din biofilme.

Se cunosc metode ce folosesc lămpi fluorescente pe bază de radiații UV pentru dezinfecția și controlul infecțiilor nosocomiale din spitale și incinte supuse riscului biologic. Dezavantajul acestor metode este dat de folosirea radiațiilor din spectrul UV care sunt periculoase pentru om. Dezinfecția cu radiații UV a incintelor supuse riscului biologic se poate tace doar în absența umană, și nu se poate realiza o dezinfecție continuă. De asemenea, aceste echipamente sunt scumpe, iar lămpile fluorescente au o durată limitată în timp.

Se cunosc metode de dezinfecție a incintelor și sterilizare prin aplicarea unui colorant cu rol de fotosensibilizator, cum ar fi albastru de metilen, albastru de toluidină, polimixină B sau combinații ale acestora, în zona de infecție sau zona care urmează a fi sterilizată și expunerea zonei tratate cu fotosenibilizant la radiație electromagnetică având o lungime de undă a luminii și energia necesară activării cuantice a colorantului din fotosensibilizator. Dezavantajul acestor metode este

2017 01165

22/12/2017 dat de folosirea unui fotosensibilizator ce are o perioadă scurtă de funcționare.

Se cunosc efectele biocide ale speciilor moleculare de oxigen singlet reactiv de tip ROS (de tip Oz’Ag sau O₂%⁺), specii chimice reactive ce pot distruge perețiilor microorganismelor și biofilmele microbiene. Termenul de specii reactive de oxigen singlet - reactive oxygen species ROS (de tip singlet O2 ‘Ag sau O2 %⁺), se referă la specii chimice care conțin oxigen în stare cuantică excitată și au o reactivitate chimică mai mare decât a oxigenului molecular din starea cuantică fundamentală cu termenul spectral de triplet (O2³S_g-). Reactivitatea chimic crescută a acestor specii cuantice de oxigen excitate, cu termen spectral de singlet, se explică pe baza principiilor mecanicii cuantice. în urma proceselor de ciocnire a electroniilor cu fotonii absorbiți la nivel molecular, fotonii cedează energia lor electronilor aflați pe straturile orbitale moleculare degenerate 2n_g*, iar aceștia trec pe stări energetice superioare, cu trecerea moleculei în stări excitate cu termen spectral de tip singlet, și în acest fel diagrama energetică a legăturii chimice se modifică, iar reactivitatea chimică a speciei moleculare de oxigen cu termen spectral de singlet crește față de starea cuantică fundamentală. Din spectroscopia de absorbție se cunosc mecanismele, energia și lungimile de undă specifice ale radiațiilor electromagnetice la care, prin ciocnirea cuantelor de energie cu moleculele de oxigen molecular liber din aer, are loc fenomenul de absorbție a fotonilor la nivel molecular, excitarea cuantică a oxigenului și trecerea oxigenului molecular în stări chimice cuantice excitate, metastabile, formându-se în acest fel specii chimice reactive de oxigen singlet de tip ROS (Oî’Ag sau 02%+), Reactivitatea chimică ridicată a acestor specii chimice de coxigen singlet le conferă rol biocid prin acțiuni chimice asupra pereților microorganismelor sau biofilmelor microbiene.

Se cunosc numeroase studii efectuate prin care s-a demonstrat capacitatea radiațiilor electromagnetice din spectrul vizibil și infraroșu apropiat de a genera molecule de oxigen singlet în atmosferă, în urma ciocnirilor dintre radiația electromagnetică și moleculele din aer. Aceste specii reactive au rol bactericid și bacteriostatic asupra agenților patogeni.

Greenblatt G. D. și colab. este printre primii care publică un studiu despre formarea speciilor de oxigen reactiv de tip oxigen singlet și arată în articolul Absorption Measurementsof Oxygen Between 330 and 1140 nm - (JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 95, NO. DII, PAGES 18,577-18,582, OCTOBER 20, 1990) - și explică mecanismele de formare a speciilor de tip ROS și lungimile de undă la care apar.

Takehiro Hidemori în studiul său din 2012 Visible and Near-IR Spectroscopie Study on Creation and Relaxation of Singlet Oxygen in the Gas Phase discută și arată mecanismelor cinetice de formarea a oxigenului singlet în faza gazoasă. Alte studii care demonstrează formarea oxigenului singlet de către radiații electromagnetice de anumite lungimi de unde sunt Observation »2017 01165

22/12/2017 // of collision-induced near-IR emission of singlet oxygen Oi 'A_g generated by visible light excitadon of gaseous 02 dimol (2009) de Eiji Furui sau Kinedc study on the photoabsoeption process of gaseous 02 dimol at 630 nm in a wide pressure range (2010) de Akira Ida și eolab.

Violet Vaktmseh Bumah și eolab. în studiul The bactericidal effect of 470-nm light and hyperbaric oxygen on methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) (DOI: 10.1007/sl0103-015-1722-9 - 2015) și în studiul Optimizadon of the Andmicrobial Effect of Blue Light on MethiciUin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) In Vitro (DOI: I0.1002/lsm.22327) demonstrează efectul biocid al radiației electromagnetice cu lungimea de undă de 470 nm.

Anat Lipovsky și eolab în articolul Sensidvity of Staphylococcus aureus Strains to Broadband Visible Light (DOI: 10.1111 /j.l751-1097.200S.00429jc - 2009) descrie sensibilitatea germenilor Gram pozitivi la diferite radiații de lungimi de undă

Sang Woo Kim și eolab în studiul din 2013 In Vitro Bactericidal Effects of625, 525, and 425 nm Wavelength (Red, Green, and Blue) Light-Emitdng Diode Irradiadon (DOI: 10.10S9/pho.2012.3343) au evaluat relația dintre radiația de anumite lungimi de undă din domeniul vizibil și efectul bactericid asupra unor germeni patogeni.

Brevetul US 6.251.127 descrie un procedeu fotodinamic pentru inactivarea bacteriilor și infecțiilor cu plăgi fungice folosind albastru de metilen sau albastru de toluiden. Dezavantajul acestei aplieații este dat de necesitatea aplicării colorantului fotosensibilizator pe zona țintă în care se găsesc bacteriile ce urmează să fie inactivate. Și în brevetul US2005/0049228 se descrie de asemenea o metodă de dezinfecție folosind un fotosensibilizator ce este activat de radiația luminoasă din domeniul de la 500 nm la 580 nm și al cărei dezavantaj este dat tot de aplicarea fotosensîbilizatorului.

în brevetul EP 2554583 Al se descrie o sursă LED cu capacitate de dezinfecție în mediu închis ce folosește radiație electromagnetică în domeniul ultravioletelor. Astfel de lungimi de undă din domeniul spectral ultraviolet nu sunt potrivite pentru iluminarea generală din cauza efectelor negative ale luminii UV asupra oamenilor.

în brevetule US 9039966 și US 8398264 B2 se descrise o metodă de inactivare a bacteriilor Gram pozitive respectiv a Staphylococcus aureus, inclusiv varianta meticilin-rezistentă a Staphylococcus aureus (MRSA), a bacteriilor coagulazo-negativi Staphylococcus, a speciilor Streptococcus, Enterococcus și Clostridium folosind o radiație luminoasă eu lungimea de undă de 405 nm, respectiv în spectrul 400nm-420nm. Primul dezavantaj al acestei metode este dat de lungimea de undă foarte apropiată de limita UV și care ar putea produce afectări ale pielii la persoanele sensibile sau la nivelul retinei ochiului uman. Al doilea dezavantaj al acestei metode este (0 a 2017 01165

22/12/2017 dat de faptul că acțiunea lor se manifestă în principal asupra microorganismelor Gram pozitive. Ca procedeu fotochimic, radiațiile electromagnetice cu lungimea de undă de 405 nm din brevetele sus menționate, penetrează cu ușurință peretele microorganismelor, acționează și excită moleculele de porfirină prezente în bacterii, porfire care funcționează precum un fotosensibilizant și produce specii de oxigen reactiv intracelular, urmat de distrugerea celulelor de către speciile reactive ale oxigenului produse intracelurar prin această metodă. Radiațiile electromagnetice de 405 nm descrise nu produc specii reactive de oxigen, au acțiune doar asupra moleculelor profirină și de ARN intrabacterial și, ca atare, nu pot acționa asupra sporilor de microorganisme sau a biofilmelor formate de către microorganisme.

în brevetul US 20170014538 se descrie o structura LED și un corp de iluminat pentru dezinfecție continuă a incintelor pe bază de lumină albă, dar utilizând ca radiație biocidă radiația electromagnetică cu lungime de undă de 405 nm. Deși elimină efectul deranjant al radiației de 405 nm, totuși emite flux consistent de radiație periculoasă ce poate dăuna în special retinei ochiului.

Se cunosc numeroase studii efectuate prin care s-a demonstrat efectul bactericid și bacteriostatic al radițiilor electromagnetice cu spectrul cuprins in domeniul vizibil și infraroșu apropiat. Gillespie J.B. și colab. în studiul Development of an Antimicrobial Blended White LED SystemContaining Pulsed 405-nm LEDs for Decontamination Applications detaliază proiectarea, construirea și testarea unui prototip de unitate de lumină albă cu efect antimicrobian care conține LED-uri ce emit pulsuri de lungime de undă de 405nm

Prezenta invenție METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE Șl CONTROLUL INFECȚULOR NOSOCOMIALE DIN SPITALE Șl INCINTE CU RISC BIOLOGIC înlătură dezavantajele mai sus menționate și descrie o metoda pentru dezinfecție și controlul infecțiilor nosocomiale prin fenomene fotochimice realizate de emisia combinată și concomitentă de cuante de energie sub formă de radiații electromagnetice cu lungimi de undă diferite de 760nm (750nm-780nm), 687nm (680 - 700nm), 630nm (620nm-640nm), 577nm (570nm-590nm), 530nm (520nm-540nm), 477nm (470nm-490nm), iar energia acestor radiații electromagnetice folosite în această metodă și la care se produc fenomenele fotochimice descrise în prezenta invenție, este de minimum 60 J/cm¹ măsurat la o distanță de 13 m față de sursa de emisie. Sursa de emisie a radiațiilor electromagnetice cu lungimi de undă diferite, folosite în acestă metoda de dezinfecție și control al infecțiilor nosocomiale, este formată din dispozitive de iluminat cu LED-uri pe care se montează combinat leduri diferite, ce asigură simultan necesarul de radiații electromagnetice cu vârfuri spectrale de emisie la lungimile de undă diferite, putându-se astfel realiza metoda de dezinfecție și control al infecțiilor nosocomiale descrisă în această invenție. Aceste dipozitive de tip LED sunt formate din dipozitivele de iluminat ale incintelor, care sunt fie

2017 01165

22/12/2017 mobile, fie fixate pe tavanul sau pereții incintelor, asigurând atât funcția de iluminare a incintelor cât și funcția de dezinfecție continuă a incintei, prin emisia combinată și concomitentă a radiație electromagnetice cu lungimile de undă descrise în prezenta invenție. Cuantele energetice ale radiațiilor electromagnetice cu lungimi de undă diferite, descrise în prezenta invenție, prin propagarea lor în spațiul incintelor, acționează asupra oxigenul molecular din aer prin procese de absorbție fizică și fotoexcitare chimică, iar prin proces fotochimic indus de aceste cuante energetice, are loc transformarea oxigenului molecular din aer, aflat în stare cuantică fundamentală cu termen spectral de triplet (Ο^Σ^-), în specii chimice de oxigen reactiv cu termen spectral de singlet ROS (de tip Oî'Ag sau O2*E_g ⁺), specii ce apar în urma fenomenului de excitare cuantică. Oxigenul molecular din aer este una din puținele specii chimice care în stare fundamentală are termenul spectral de triplet (Ο2³Σ8-). Fotonii din cuantele de energie a radiațiilor electromagnetice, cu lungimile de undă descrise mai sus sunt absorbite la nivelul moleculelor din aer și au o energie suficient de mare ca ei să excită electronii din starea fundamentală de pe cei doi orbitali moleculari degenerați de antilegătură npg‘, orbital molecular electronic wpgi* și orbital molecular electronic wpgy*. Tranziția electronică datorată absorbției fotonului este însoțită de modificări în nivelele vibraționale și de rotație a moleculei. Se induce prin transfer energetic la nivelul moleculei de oxigen fenomene cuantice de excitare și tranziție a electronilor pe stări energetice superioare, stări electronice corespunzătoare energiei cedate de fotoni în urma proceselor de absorbție și ciocnire. Procesele de excitare cuantică, în urma aplicării prezentei invenții, se datorează atât ciocnirii și absorbției unui foton la nivelul unei molecule de oxigen, conform legii fotochimiei GrotthussDraper, cât și în urma excitării moleculare datorată ciocniri moleculei de oxigen, aflată în stare fundamentală, cu molecule de azot și oxigen excitate de radiațiile electromagnetice la lungimile de undă descrise în prezenta invenție. Fenomenele de excitare cuantică a electronilor ce formează speciile moleculare reactive de oxigen de tip ROS ce au termeni spectrali de singlet (de tip Oj’Ag sau Ο2*Σ8⁺). Oxigenul molecular liber din aer - O2 - are 16 electroni pe orbitalii moleculari cu următoarea configurație electronică - diagramă electronică: (losg)‘ (losu*)¹ (2osg)' (2e»u*)^J (2<ν>κ> (2npux> (Σπριιγ)¹ (2npg/) (2npgy‘). în starea fundamentala a moleculei de oxigen liber din aer, cei doi orbitali moleculari degenerați de antilegătură 2«pg‘, orbital molecular 2«pgx* și orbital molecular 2npgy‘, sunt ocupați fiecare cu câte un electron de valență ce au spinii electronici paraleli și orientați în același sens. în conformitate cu legile mecanicii cuantice, starea fundamentală a moleculei de oxigen liber din aer este stare de triplet, cu termen fundamental spectral triplet și notație de tip ’Σ*·. Prin absorbția unui foton de către electronii moleculei de oxigen, cei doi electroni de pe orbitalii moleculari degenerați de antilegătură 2npg* suferă tranziții electronice în urma cedării energiei a 2017 01165

22/12/2017 fotonului absorbit și are loc procesul de excitație electronică cu modificarea stării energetice a electronilor. Modificarea stării energetice a electronilor de pe orbitalii de antilegătură 2«pg* se poate face în mai multe moduri, fiecare definind un termen spectral de singlet. Atfel, prin transferul energiei unui foton, electronii de pe orbitalii moleculari degenerați 2itpgf și 2wpgy* își pot modifica orientarea spinilor electronici care devin de sensuri opuse (antiparaleli), dar fiecare orbital molecular degenerat de tip 2jtpgx* și tip 2npgy* rămâne ocupat cu un electron, termenul fundamental spectral în această situație se modifică la stare de singlet molecular cu notația spectrală de O₂’l^⁺. în acest caz discutăm tot de un termen spectral de tip singlet deoarece se respectă regula de notație 2S+1, chiar dacă avem câte un singur electron neîmperecheat pe fiecare orbital molecular degenerat de tip 2«pgx* și tip 2«pgy*, dar ei au spinii orintați în sensuri opuse și termenul 2S+1 devine termen de singlet (Peter Atkins Tratat de Chimie fizică editura Agir 2003). Această specie chimică este instabilă și are un timp de viață foarte scurt de ordinul zecilor de milisecunde. O altă modificare a stării fundamentale spectrale a oxigenului molecular apare atunci când, prin absorbția unui foton, ambii electroni de pe orbitali moleculari degenerați de tip 2n_Pg‘, își modifică starea cuantică prin excitare electronică și se cuplează pe un singur orbital molecular degenerat de tip 2πρ§\ cuplarea electronică se face pe orbital molecular degenerat 2îtpgi‘, iar spinii electronici prin cuplare devin antiparaleli (sunt opuși). în acest caz avem termenul fundamental spectral de singlet cu notația Oj’Ag (termenul spectral în acest caz este A_g deorece ambii electroni ocupă un singur orbital molecular degenerat 2n_Pg* și au spini opuși). Specia chimică de oxigen singlet cu termenul fundamental spectral ’Ag este metastabila, are o durată de viață între 15 minute și 30 de minute după unele surse, iar cuplarea electronilor pe un singur orbital degenerat 2n_Pg* explică reactivitatea chimică ridicată a acestei specii moleculare de singlet. Cuantele de energie din radiațiile electromagnetice cu lungimile de undă descrise în prezenta invenție, la propagarea prin spațiul incintelor, ciocnesc moleculele din aer. Absorția moleculară a fotonilor din cuantele de energie este urmată de tranziție electronică și însoțită de modificări în nivele vibraționale și rotaționale a legăturilor covalente a moleculei, se modifică nivelele cuantice ale orbitalilor moleculari. Unele radiații electromagnetice descrise în prezenta invenție și care au lungimi de undă în special în domeniul 760nm (750nm-780nm), determină excitarea directă a moleculelor de oxigen și apariția speciilor de oxigen singlet O₂'A_g prin absorbția fotonilor din radiațiile electromagnetice după schema

O₂ ³Sg + hv (760 nm) —► Οι'Σβ⁺ —► O2*A_g în alte cazuri, pentru anumite lungimi de undă, au loc ciocniri ale radiației electromagnetice cu molecule de azot sau oxigen din aer, urmate de modificare stării vibraționale și de rotație ale

a2017 01165

22/12/2017 legaturilor moleculare. Când două molecule de oxigen se ciocnesc se formează un dimol și au loc procese de excitare cuantică prin absorbția fotonilor din radiațiile electromagnetice, în special pentru radiațiile din domeniul vizibil cu lungimea de undă cuprinsă în spectrele 687nm (680 — 700nm), 630nm (620nm-640nm), 577nm (570nm-590nm), 530nm (520nm-540nm), 477nm (470nm-490nm) ceea ce corespunde simultan tranzițiilor duble de electroni la O2 tip dimol și se ajunge în stare excitată Oz’Ag sau O2*Xg⁺. Procesul de absorbție la nivelul unui dimol de O2 este notat astfel (02¾^- + Oi^g) + hv (630 nm) —* Oi’Ag-t- O^'Ag

Dimolul O₂ este definit în literatura de specialitate ca o pereche de Ο2³Σ8^-”, ce poate absorbi radiația electromagnetică cu lungime de undă în domeniul vizibil. Procesul de coliziune și fotoexcitare a dimolul O2 (02¾^-:02¾^-) cu formare de specii reactive de oxigen singlet are loc în trei etape: a) formarea dimerului stabil O₂ (02¾^-^¾^ b) formarea complexul de coliziune metastabilă și c) apariția perechii de coliziune liberă formată din două molecule de singlet Ch’Ag

Lucrări recente au raportat că dimolul O₂ (Ο₂ ³Σ8:Ο2³Σ8“) la temperatura camerei avem un procent de circa 30% din complexul de coliziune dimer legat și metastabil (componenta legată/metastabilă) și 70% din perechea de 02¾^- liberă (componentă liberă), (după Takehîro Hidemori - Visible and Near-IR Spectroscopie Study on Creation and Relaxation of Singlet Oxygen in the Gas Phase)

Speciile reactive de oxigen singlet astfel formate în aer prezintă o reactivitate chimică crescută față de starea fundamentală de triplet a moleculei de oxigen. Această reactivitate crescută este explicată prin poziționarea electronilor pe orbitali moleculari excitați, lucru reflectat și prin diferența de lungime a legăturii moleculare la cele două specii de oxigen. Lungimea legăturii covalente la oxigenul aflat în stare fundamentală de triplet este de 1.2074 Â, iar la specia chimică de oxigen singlet 02¾ lungimea legăturii moleculare covalente este mai mare având 1,255 Â și energia moleculei este de 0.98 eV față de starea fundamentală. în acest fel speciile moleculare de oxigen singlet au o afinitate ridicată, în special pentru legăturile nesaturate ale proteinelor din structura biochimică a pereților bacteriilor. Ele acționează asupra agenților patogeni din aer și de pe suprafețele expuse, prin acțiuni asupra pereților bacterieni distrugând legăturile chimice din structura lor - indiferent că sunt Gram pozitivi, Gram negativi sau fongi cu sau fără rezistență la acțiunea antibioticelor, sau distrug legăturile chimice din structura rețelei biofilmelor și acționând astfel și direct asupra bacteriilor.

Prin aplicarea acestei metode fotochimice pentru dezinfecție și controlul infecțiilor nosocomiale din spitale și incinte cu risc biologic se obține o dezinfecție continuă și un control

a2017 01165

22/12/2017 eficient și permanent al acestor infecții nosocomiale, metodă având eficiență inclusiv asupra speciilor bacteriene rezistente la acțiunea antibioticelor. Metoda este o metodă ecologică, fără riscuri asupra mediului înconjurător, iar riscurile asupra omului sunt nule, deoarece se folosesc radiații din domeniul vizibil ce nu au acțiune asupra porfirinelor sau a acizilor nucleici ee ar produce leziuni celulare. De asemenea, dispozitivele de iluminat folosite în prezenta invenție și montate în incintele pentru care asigură funcția de dezinfecție si control al infecțiilor nosocomiale prin emisia concomitentă și combinată a radiațiilor electromagnetice la lungimile de undă diferite folosite descrise în metoda de mai sus, au și rolul de a asigura un confort optic asupra activității umane, furnizând o lumină albă compusă din spectrele radiațiilor electromagnetice cu lungimile de undă descrise în prezenta invenție,

EXEMPLE DE REALIZARE A INVENȚIEI.

Radiațiile electromagnetice cu lungimi de unde diferite cu spectrele de emisie 760nm (750nm-780nm), 687nm (680 - 700nm), 630nm (620nm-64()nm), 577nm (570nm-590nm), 530nm (520nm-540nm), 477nm (470nm-490nm), sunt emise combinat și concomitent de către dispozitivele de iluminat folosite și la iluminarea incintelor în care se aplică metoda de dezinfecție și control al infecțiilor nosocomiale descrisă în prezenta invenție. Aceste dispozitive de iluminat sunt forma din surse de emisie pe bază de LED ce emit cuante luminoase în spectrele de emisie ale radiațiilor electromagnetice folosite la aplicarea prezentei invenții. Se folosesc surse de emisie tip LED deoarece au proprietatea de a emite radiația electromagnetică sub formă de radiații luminoase ce au strict anumite lungimi de undă. Utilizarea mai multor tipuri de LED-uri în cadrul unui dispozitiv luminos permite controlul spectrului luminos al sursei de emisie și se realizază un mediu luminos controlat, adaptat pentru realizarea funcției de dezinfecție și control al infecțiilor nosocomiale. Sursele de emisie de tip LED a radiațiilor electromagnetice folosite în prezenta metodă trebuie să asigure o densitate de putere - adică puterea radiată incidență pe unitate de suprafață - a cuantelor de energie la care să se producă fenomenele fotochimice de tranziție electronică descrise în prezenta invenție de minimum 60 «I/cm¹ măsurat la o distanță de 1,5 m față de sursa de emisie. Prin emisia simultană de radiații cu lungimi de undă diferite de către surse diferite de tip LED, fiecare emițând doar într-un spectru îngust din cele descrise mai sus, se obține și o iluminare adecvată a incintei respective, la un confort optim pentru om. Mai multe surse de emisie de tip LED, fiecare emițând într-una din gama de lungimi de unde de mai sus, sunt grupate împreună formând corpuri de iluminat ce emit concomitent și combinat radiațiile electromagnetice la lungimile de undă folosite și descrise în prezenta invenție. Aceste corpuri de iluminat pot fi mobile sau fixe, se pot realiza într-o gamă variată de modele geometrice: benzi de iluminat, corpuri fixe sau mobile dreptunghiulare, pătrate ovale, în general în orice formă geometrică adaptată a 2017 01165

22/12/2017 r

cerințelor și standartelor în vigoare, casetate sau necasetate.

Exemplul 1 de realizare a invenție

Se prezintă modul de construcție al unui corp de iluminat casetat, tip Armstrong 600x600 mm, ce poate fi folosit atât pentru iluminat cât și pentru realizarea dezinfecției și a controlul infecțiilor nosocomiale. El se montează pe tavanul camerelor din facilităților medicale, incinte ce pot fi un salon de spital, fie saloane ATI sau preo- ori postoperatorii, sală de consultații medicale, holuri de spital, săli de așteptare a pacienților, în general în orice incintă în care există riscul apariției și propagării infecțiilor nosocomiale. Corpul de iluminat casetat cu dimensiunile standart de 600x600 mm este confecționat dintr-o carcasă ce poate fi de plastic sau dintr-un metal ca oțelul ambutisat sau aluminiu. Suprafața de emisie a acestor corpuri este plană sau concavă. Pe ea se montează în matrice LED-uri cu urmăroarea configurație: 15% să emită în spectrul 750nm-780nm cu vârful de emisie spectrală la 760nm, 10% să emită în spectrul 687nm (680 - 700nm) cu vârful de emisie spectrală la 690 nm, 25% să emită în spectrul 630nm (620nm-640nm) cu vârful de emisie spectrală la 630nm, 15% să emită în spectrul 577nm (570nm-590nm) cu vârful de emisie spectrală la 577nm, 10% să emită în spectrul 530nm (520nm-540nm) cu vârful de emisie spectrală la 530 nm, 25%*să emită în spectrul 477nm (470nm-490nm) eu vârful de emisie spectrală la 477 nm. Repartiția surselor LED implantate pe matricea de pe suprafață acestui corp se face în așa fel încât el să asigure o densitate de putere a radiațiilor electromagnetice emise, adică puterea radiată incidență pe unitate de suprafață și la care să se producă fenomenele tbtoehîmiee descrise în prezenta invenție, să fie de minimum 60 J/cm² măsurat la o distanță de 1,5 m față de sursa de emisie

Exemplul 2 de realizare a invenției

Se prezintă modul de construcție al unui corp de iluminat montat pe un stativ mobil și folosit pentru a dezinfecta și preveni apariția infecțiilor nosocomiale, atunci când situația o impune, în industria alimentară, în zonele de prelucrare a alimentelor, în școli, în incintele facilităților medicale ea salon de spital, fie saloane ATI sau preo- ori post.operatorii, sală de consultații medicale, holuri de spital, săli de așteptare a pacienților, în general în orice incintă în care există riscul apariției și propagării infecțiilor nosocomiale. Corpul de iluminat casetat are formă dreptunghiulară cu lungimea de minim standart de 600 mm confecționat dintr-o carcasă de metal ca oțelul ambutisat sau aluminiu. Suprafața de emisie a acestor corpuri este plană sau concavă. Pe ea se montează în matrice LED-uri cu urmăroarea configurație: 30% să emită în spectrul 750nm-780nm eu vârful de emisie spectrală la 760nm, 10% să emită în spectrul 687nm (680 - 700nm) cu vârful de emisie spectrală la 690 nm, 10% să emită în spectrul 577nm (570nm-590nm) cu vârful de emisie spectrală

JO a 2017 01165

22/12/2017

Ϋ la 577nm, 30% să emită în spectrul 530nm (520nm-540nm) cu vârful de emisie spectrală la 530 nm, 20% să emită în spectrul 477itm (470nm-49Onm) cu vârful de emisie spectrală la 477 nm. Repartiția surselor LED implantate pe matricea de pe suprafață acestui corp se face în așa fel încât el să asigure o densitate de putere a radiațiilor electromagnetice emise, adică puterea radiată incidență pe unitate de suprafață și la care să se producă fenomenele fotochimice descrise în prezenta invenție, să fie de minim 60 J/cm² măsurat la o distanță de 1,5 m față de sursa de emisie.

Claims (7)

1. REVENDICĂRI

   1. METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE ȘI CONTROLUL INFECȚIILOR NOSOCOMIALE DIN SPITAL ȘI INCINTE CU RISC BIOLOGIC caracterizată prin aceea că folosește radiații electromagnetice eu lungimi de unde diferite eu spectrele de emisie 760nm (750nm-780nm), 687nm (680 - 700nm), 630nin (620nm640nm), 577nm (570nm-590nm), 530nm (520nm-540nm), 477nm (470nm-490nm) emise combinat și concomitent de către dispozitivele de iluminat folosite și la iluminarea incintelor în care se aplică metoda de dezinfecție și control al infecțiilor nosocomiale descrisă în prezenta invenție.
2. 2. METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE ȘI CONTROLUL INFECȚIILOR NOSOCOMIALE DIN SPITALE ȘI INCINTE CU RISC BIOLOGIC conform revendicării 1 caracterizată prin aceea că radiațiile electromagnetice descrise sunt emise de surse tip LED, diode luminoase tip LED sau diode laser cu emisie continua sau pulsată.
3. 3. METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE ȘI CONTROLUL INFECȚIILOR NOSOCOMIALE DIN SPITALE ȘI INCINTE CU RISC BIOLOGIC conform revendicării 1 caracterizată prin aceea că radiațiile electromagnetice sunt emise concomitent și combinat în cadrul unei dispozitiv luminos realizat prin montarea pe aceeași suprafață de emisie a mai multor tipuri de LED-uri, cu spectre de emisie diferite fiecare, și se permite astfel controlul spectrului luminos al dispozitivului de emisie realizându-se un mediu luminos controlat, adaptat pentru realizarea funcției de dezinfecție și control al infecțiilor nosocomiale,
4. 4. METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE ȘI CONTROLUL INFECȚIILOR NOSOCOMIALE DIN SPITALE ȘI INCINTE CU RISC BIOLOGIC conform revendicării 1 caracterizată prin aceea că radiațiile electromagnetice sunt emise de dispozitive tip LED care trebuie să trebuie să asigure o densitate de putere de minimum 60 J/cm² măsurat la o distanță de 1,5 m față de sursa de emisie.
5. 5. METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE ȘI CONTROLUL INFECȚIILOR NOSOCOMIALE DIN SPITALE ȘI INCINTE CU RISC BIOLOGIC conform revendicării 1 caracterizată prin aceea că radiațiile electromagnetice utilizate în facilități medicale ca salon de spital, saloane ATI sau preo- ori postoperatorii, sală de consultații medicale, holuri de spital, săli de așteptare a pacienților, respectiv în industria alimentară, respectiv în școli și instituții de învățământ, respectiv în orice incintă în care există un risc crescut de apariție și transmitere a infecțiilor nosocomiale a 2017 01165

   22/12/2017
6. 6. METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE ȘI CONTROLUL INFECȚIILOR NOSOCOMIALE DIN SPITALE ȘI INCINTE CU RISC BIOLOGIC conform revendicării 1 caracterizată prin aceea că radiațiile electromagnetice sunt emise de dispozite de iluminat tip LED ce asigură și iluminarea adecvată a incintelor în care se asigura de această metodă dezinfecția și controlul infecțiilor nosocomiale, la un confort optim pentru activitatea umană
7. 7. METODĂ FOTOCHIMICĂ PENTRU DEZINFECȚIE ȘI CONTROLUL INFECȚIILOR NOSOCOMIALE DIN SPITALE Șl INCINTE CU RISC BIOLOGIC conform revendicării 1 caracterizată prin aceea că dispozitivelor de iluminat tip LED folosite pentru dezinfecția și controlul infecțiilor nosocomiale pot fi fixe sau mobile, pot avea orice formă geometrică care să asigure o iradiere adecvată a incintelor