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Was bedeutet Log-Reduktion?

Damit die Anzahl der Keime auf Oberflächen reduziert werden, müssen diese regelmäßig desinfiziert werden. Die Desinfektion von Gesundheitseinrichtungen und anderen Umgebungen erfordert die Messung der Wirksamkeit der Keimreduktion. Normalerweise wird die Keimreduktion in Log-Stufen angegeben. 

Messung der Umgebungsdesinfektion?

Die Umweltdesinfektion oder der Prozess der Dekontaminierung eines Bereichs von Krankheitserregern wird anhand der Wirksamkeit gemessen - oder der Messung der Verringerung solcher Mikroorganismen, ausgedrückt als Anteil.1 2 Dieser Anteil beinhaltet in der Regel einen Vergleich der Konzentrationen von Mikroorganismen vor und nach einem Desinfektionsverfahren.

Wenn beispielsweise vor einem Desinfektionsverfahren eine Konzentration von 100 Bakterien in einer Umgebung vorhanden ist, könnte diese Konzentration durch das Verhältnis 100/100 oder 100% dargestellt werden. Werden nach dem Desinfektionsverfahren 75 der ursprünglich 100 Bakterien eliminiert, kann die Verringerung der Konzentration durch das Verhältnis 75/100 oder die Dezimalzahl 0,75 oder 75% ausgedrückt werden. In Form einer Proportion (einer Gleichung der beiden Verhältnisse) ausgedrückt, würde das Desinfektionsverfahren eine Reduktionswirkung von 75% aufweisen. 

Logarithmische Reduktion
Das vorherige Beispiel war verständlich, aber es spiegelt nicht exakt die Methode wider, mit der die Reduktion von Umweltbelastungen bezüglich ihrer Wirksamkeit gemessen wird. Da die Konzentrationen von Mikroorganismen oft um mehr als 102 (oder 100) auf einmal reduziert werden, gibt es eine andere Möglichkeit, solche Reduzierungen auszudrücken.

 

Dieser Weg ist als logarithmische Reduktion oder Log-Reduktion bekannt. Die logarithmische Reduktion ist ein Maß für die Gründlichkeit eines Dekontaminationsprozesses, insbesondere in Bezug auf die Schadstoffkonzentration. Wie zuvor wird diese Reduktion als Verhältnis ausgedrückt, das die Gleichung des Verhältnisses von "vorher" und "nachher" des Dekontaminationsprozesses darstellt. 

Darstellung von Log-Reduktionen

Logarithmische Reduktionen werden in einer mathematischen Formel dargestellt, die auch als bestimmter Prozentsatz ausgedrückt werden kann. Das liegt daran, dass logarithmische Reduktionen durch Logarithmen ausgedrückt werden, welche die Umkehrfunktionen von Exponentialfunktionen sind. Ein Beispiel: log10 (100) ist die Darstellung eines Logarithmus von 100. Er wird zur Basis 10 ausgedrückt, der Zahl, die im tiefgestellten Index von log10(100) steht.

 

In log10(100) steht die Zahl 100 für die zweite Potenz zur Basis 10, also 2. Daher ist log10(100) = 2. Diese Gleichung ist als Logarithmus eine umgekehrte Funktion, die 100 =  102 ausdrückt. 

Logarithmen sind vielseitig, da sie mit verschiedenen Basiszahlensystemen (z. B. zur Basis 2 oder zur Basis 5) verwendet werden können. Für die logarithmische Reduktion wird jedoch nur die Basis 10 verwendet. Die Konzentration von Krankheitserregern wird in logarithmischen Reduktionen als n-log10 dargestellt, auch bekannt als n-log-Reduktion. 

Gleichungen für n-log-Reduktionen

Die n-log-Reduktion bezieht sich auf die Menge der ursprünglichen Konzentration von Krankheitserregern, die durch ein Desinfektionsverfahren beseitigt wird. Eine n-log-Reduktion entspricht der ursprünglichen Menge an Krankheitserregern abzüglich des 10-n-fachen der ursprünglichen Menge an Krankheitserregern. Diese Zahl wird dann durch die ursprüngliche Anzahl geteilt und mit 100 multipliziert, um die Reduzierung in Prozent auszudrücken. 

Beträgt die ursprüngliche Zahl der Krankheitserreger beispielsweise 2000, so würde eine 2-Log-Reduktion ((2000 - (10-2 * 2000)) / 2000) * 100, oder (1980/2000) * 100, oder eine Verringerung der Erreger um 99%. Wenn die ursprüngliche Zahl wiederum 2000 beträgt, wäre eine 3-Log-Reduktion ((2000 - (10-3 * 2000))/2000) * 100 oder (1998/2000) * 100 oder eine Reduzierung von 99,9% der Krankheitserreger.

Eine 4-Log-Reduktion würde eine Reduktion von 99,99% der Krankheitserreger bedeuten, eine 5-Log-Reduktion eine Reduktion von 99,999% der Erreger, eine 6-Log-Reduktion von 99,9999% usw.

 

Gründe für die Verwendung von n-log-Reduktionen

In verschiedenen Umgebungen können Mikroorganismen - wie z. B. Bakterien - in hohen exponentiellen Zahlen auftreten. So können beispielsweise Bakterien wie E. coli in Laborkulturen in etwas mehr als 12 Stunden auf eine Zahl von 1,89 * 108  (oder 189 Millionen) anwachsen.3


Diese hohen Zahlen sind der Grund, warum n-log-Reduktionen nützlich sind, um den Prozentsatz an Bakterien (oder anderen Verunreinigungen) darzustellen, die während eines Desinfektionsprozesses eliminiert werden. Je höher die n-log-Zahl ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass eine erhebliche Menge an Bakterien eliminiert wird - möglicherweise bis zu dem Punkt, an dem eine wirksame Desinfektion von Luft, Wasser und Oberflächen möglich ist.4

UV-C-Licht und Log-Reduktion

Zu den Desinfektionsmethoden für Innenräume können Chemikalien, Oberflächenbehandlungen und/oder manuelle Reinigung gehören. Diese Methoden können jedoch nicht immer auf alle Oberflächen angewandt werden5, weshalb alternative Methoden wie UV-C-Licht zur Desinfektion von öffentlichen Räumen und Krankenhäuser eingesetzt werden.6

Was UV-C-Lichtlösungen betrifft, so wurde festgestellt, dass UV-C-Licht mit einer Wellenlänge von 254 Nanometern (nm) eine rasche Reduzierung bestimmter Bakterien auf Oberflächen und in Gesundheitseinrichtungen um 2 bis 6 Logarithmen bewirkt.7 8 Darüber hinaus wird die Desinfektionskraft von UV-C-Licht häufig durch Schattenbereiche behindert9 , kann aber durch den Einsatz selbstfahrender oder autonomer Systeme verbessert werden.10

 

UVD-Roboter sind autonome Desinfektionslösungen, die 254 nm UV-C-Licht zur Reduzierung ausgewählter Krankheitserreger in Gesundheitseinrichtungen, Büros und anderen Innenräumen verwenden. Es handelt sich um selbstfahrende Roboter mit UV-C-Lichtquellen, die eine Reduzierung der Erreger um 4-Log (99,99%) ermöglichen.11


UVD-Roboter in Verbindung mit manuellen Reinigungs- und Desinfektionsverfahren haben eine hohe Wirksamkeit bei der Reduzierung pathogener Candida auris-CFUs in Gesundheitseinrichtungen gezeigt. Dies entspricht einer logarithmischen Reduktion von mindestens 1 bis 4 Stufen.

 

Überblick über die Wirksamkeit eines UVD-Roboters:

 

UVD Robots_Disinfection_Log Reduction-1

Übersicht über die Erklärung

 

Zusammenfassung

Da pathogene Mikroorganismen in der Umwelt in sehr hohen Zahlen auftreten, werden logarithmische Reduktionen, oder auch log-Reduktionen genannt, verwendet, um darzustellen, wie gründlich ein Dekontaminationsprozess sein kann. Logarithmische Reduktionen werden in einem n-log-Format ausgedrückt, das in ein prozentuales Format umgerechnet werden kann. 

Eine 1-log-Reduktion entspricht einer Reduktion von 90% der Krankheitserreger, eine 2-log-Reduktion entspricht 99%, eine 3-log-Reduktion entspricht 99,9% und so weiter. Mobile und automatisierte UV-C-Licht-Desinfektionsroboter wurden entwickelt, um die Auswirkungen von Schatten zu minimieren und die Wirksamkeit der Log-Reduktion zu maximieren. 

UVD-Roboter sind autonome Desinfektionsroboter, die mit 254 nm UV-C-Licht arbeiten und nachweislich in der Lage sind, eine 4-log-Reduktion (99,99 %) in Gesundheitseinrichtungen zu erreichen. Mit solchen Systemen sind die Ergebnisse der Keimreduzierung signifikant - und log-Reduktionen sind damit ein effektives Mittel, um die Desinfektionswirksamkeit auszudrücken.

1 “Principles of Epidemiology.” Cdc.gov, 20 Dec. 2021, https://www.cdc.gov/csels/dsepd/ss1978/lesson3/section6.html.
2 Young-Saver, Dashiell, und Carl Zimmer. "What does 95% effective mean? Teaching the math of vaccine efficacy." Vaccine 21 (2020): 8.

 3 Créach, Véronique, et al. "Direct estimate of active bacteria: CTC use and limitations." Journal of microbiological methods 52.1 (2003): 19-28.
 4 Mehta, Ishaan, et al. "UV disinfection robots: A review." Robotics and Autonomous Systems (2022): 104332.

5 Wallace, Rhiannon L., Marc Ouellette, und Julie Jean. "Effect of UV‐C light or hydrogen peroxide wipes on the inactivation of methicillin‐resistant Staphylococcus aureus, Clostridium difficile spores and norovirus surrogate." Journal of applied microbiology 127.2 (2019): 586-597.

6 Martínez de Alba, Angel Emilio, et al. "Microbiological evaluation of the disinfecting potential of UV-C and UV-C plus ozone generating robots." Microorganisms 9.1 (2021): 172.

7 Nerandzic, Michelle M., et al. "Evaluation of an automated ultraviolet radiation device for decontamination of Clostridium difficile and other healthcare-associated pathogens in hospital rooms." BMC infectious diseases 10.1 (2010): 1-8.

8 Ruetalo, Natalia, Ramona Businger, und Michael Schindler. "Rapid, dose-dependent and efficient inactivation of surface dried SARS-CoV-2 by 254 nm UV-C irradiation." Eurosurveillance 26.42 (2021): 2001718.

9 Endo, Tomonori, et al. "Discussion on effect of material on UV reflection and its disinfection with focus on Japanese Stucco for interior wall." Scientific reports 11.1 (2021): 1-9.

10 Haag, Cody W., et al. "Comparing UV-C dosages of emitter placement strategies in a community hospital setting." Infection Control & Hospital Epidemiology (2022): 1-3.

 11 Clauß, Marcus, Rolf Mannesmann, und Andreas Kolch. "Photoreactivation of Escherichia coli and Yersinia enterolytica after irradiation with a 222 nm excimer lamp compared to a 254 nm low‐pressure mercury lamp." Acta hydrochimica et hydrobiologica 33.6 (2005): 579-584.

12 Astrid, Füszl, et al. "The use of a UV-C disinfection robot in the routine cleaning process: a field study in an Academic hospital." Antimicrobial Resistance & Infection Control 10.1 (2021): 1-10.