Innovative UVC-Desinfektion für Inkubatoren entwickeln

Jedes Jahr werden in Deutschland über 63.000 Kinder zu früh geboren. Weltweit betrifft das Thema sogar fast 10 Prozent aller Geburten. In den ersten Lebenswochen werden die Frühgeborenen in sogenannten Inkubatoren versorgt. Diese sollten laufend desinfiziert werden, was sich aufgrund der üblicherweise verwendeten chemischen Desinfektionsmittel kompliziert gestaltet. UVC-Strahlung bietet sich hier als technologische Alternative an.

Der Desinfektion von Inkubatoren kommt eine besonders wichtige Bedeutung zu, da vor allem bei sehr kleinen Frühgeborenen aufgrund der Unreife ihrer Organsysteme und der noch fehlenden Immunabwehr ein erhöhtes Infektionsrisiko durch Umgebungskeime besteht. Das feuchtwarme Milieu in den Inkubatoren begünstigt die Vermehrung von Erregern. Zur Unterbrechung dieser Infektionskette werden die Inkubatoren in der klinischen Routine regelmäßig ausgetauscht, gereinigt und chemisch desinfiziert. Da die verwendeten Desinfektionsmittel jedoch nicht in der unmittelbaren Umgebung der Frühchen angewendet werden können, muss diese Aufbereitung außerhalb des Patientenzimmers durch einen Inkubatortausch, meist im Zeitabstand von 14 Tagen, erfolgen. Für eine laufende Desinfektion des Innenraums scheiden chemische Mittel somit aus.

Desinfektion im Zimmer ermöglichen

Im vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Forschungsprojekt „NeoUVDes“ soll nun ein neuer Ansatz zur Desinfektion mittels UVC-LED generierter Strahlung erprobt und in eine Anwendung transferiert werden. Der Vorteil: Das Innere von Inkubatoren kann täglich desinfiziert werden, während das Kind zum Beispiel während des sogenannten Kangaroo-Mother-Care (KMC) bei der Mutter liegt. Durch den zur Verfügung stehenden Zeitraum von i.d.R. zwei Stunden ist das Zeitfenster für eine Desinfektion mittels UVC-Strahlung ausreichend lang genug, um eine vollständige Innendesinfektion der Inkubatoren zu erreichen. Im Rahmen von „NeoUVDes“ soll dafür ein Demonstrator entwickelt werden. Technische Herausforderungen ergeben sich unter anderem durch die aktuell noch hohe Wärmeentwicklung der UVC-LEDs, welche durch ein Kühlsystem geschickt abgeleitet werden müssen, sowie die Anordnung der LEDs, damit auch eventuelle Verschattungszonen effizient auszuleuchten zu können.

Das zu entwickelnde Desinfektionsgerät soll einfach zu handhaben sein und die Desinfektion weitestgehend selbstständig durchführen. Es wird hierzu einfach in den Inkubator gestellt und aktiviert. Nachdem die Türen geschlossen wurden, beginnt die Bestrahlung und endet, wenn die nötige Bestrahlungsdosis erreicht ist. Sensoren erfassen die Position und Strahlungsverhältnisse im Inkubator und passen die Leistung der UVC-LED-Strahler derart an, dass auf allen Flächen eine gleichmäßige Dosisverteilung und damit Desinfektion erreicht wird. Nach dem Gebrauch wird das akkubetriebene Gerät in seinem Transportcontainer aufgeladen und dabei selbst desinfiziert.

Test des Demonstrators am Uniklinikum Jena

Getestet wird das Gerät in einer klinischen Studie beim Projektpartner am Universitätsklinikum Jena. Dazu kommen in den Inkubatoren der Frühchenstation nach dem Zufallsprinzip entweder der Demonstrator oder ein baugleiches funktionsloses Gerät zum Einsatz. Das Team des Instituts für Infektionsmedizin und Krankenhaushygiene wird dann die Keime an den Inkubatorwänden untersuchen und deren Genprofil in einer aufwändigen Datenanalyse mit den Besiedlungskeimen der Kinder vergleichen. „Auf diese Weise wollen wir testen, ob die UV-Desinfektion während der KMC-Zeit zu einer Reduzierung der Keime im Inkubator und zu einer geringeren Besiedlung der Frühgeborenen mit Krankheitserregern beiträgt“, so Krankenhaushygieniker Prof. Dr. Frank Kipp.

Ein weiterer Projektschwerpunkt liegt auf der Integration in die klinische Routine. Die Arbeiten zu „NeoUVDes“ sind im Oktober 2021 gestartet. Am Forschungsprojekt „NeoUVDes“ sind neben dem Fraunhofer IOSB-AST und dem Universitätsklinikum Jena auch die SAVUNA GmbH (Konsortialführung) und die Micro-Hybrid Electronic GmbH beteiligt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit einer Million Euro gefördert.