Mit neu entwickelten Technologien zur Partikelablösung und zur photo­-dynamischen Dekontamination ermöglicht das „Jet-Personenluftduschen-System" von Ortner Reinraumtechnik höchstmögliche Dekontamination von Reinraumkleidung in einem einzigen Durchgang. Das Ergebnis: Neben der Zeit- und Kostenersparnis erhöhte Sicherheit für alle Produktionsprozesse in Reinräumen.

Wer heute in Produktionsstätten oder Labors verschiedener Reinraumklassen oder in verschiedenen Sicherheitszonen unterwegs ist, muss jedes Mal die Kleidung wechseln. Das ist zeitaufwändig. Gesucht wurde deshalb eine Möglichkeit, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die zwischen verschiedenen Räumen häufig wechseln müssen, in ihrer Reinraumkleidung so zu desinfizieren, dass ein Wechsel dieser Reinraumkleidung nicht mehr notwendig ist. Das Lastenheft für die neue „All-in-One-Technologie" für eine Personenschleuse war somit umfangreich, denn es galt folgende Faktoren zu berücksichtigen:

• Die Reinraumkleidung muss nachweislich desinfiziert werden
• Die Desinfektion muss ohne Totzonen ­erfolgen
• Der Prozess muss als validierbar gewertet werden können
• Die Desinfektion muss gesamtheitlich ­erfolgen ( Schuhe / Hände / Körper)
• Die Schleusenprozesse müssen sicher
• und akzeptabel kurz sein
• Die Wirkungsweise dieser Personen­-schleusen muss transparent werden

Aller guten Dinge sind drei ...
Begonnen hat die Forschungsarbeit des Villacher Unternehmens Ortner Reinraumtechnik im Jahr 2012. „Nach drei Jahren Grundlagenforschung war es soweit und wir konnten Mitte 2014 die erste PDC-Schleuse in Betrieb nehmen", erzählt Firmenchef Josef Ortner. Das Ergebnis beruht auf einer intensiven Zusammenarbeit mit Universitäten und Forschungszentren: Die dazu notwendigen Forschungsprojekte umfassten verschiedene Desinfektions- und Dekontaminationstechnologien, wissenschaftlich untersuchte Licht- und Bestrahlungstechnik, die Untersuchung optimaler Materialien und Oberflächen, die gesamte dafür erforderliche Mikrobiologie, Simulationen in der Partikeltechnik und Haftenergien, und die Evaluierung optimaler Bedingungen für die Partikelablösung.
Als Forschungspartner mit an Bord war das Grazer K1-Kompetenzzentrum RCPE - Research Center Pharmaceutical Engineering. Unter der Leitung von Prof. Johannes Khinast und Prof. Stefan Radl wurden die Simulationen für die Partikelablösung sowie die Laborversuche in der Partikeltechnik durchgeführt. Die mikrobiologischen Forschungsarbeiten und die Laborversuche wurden am Institut für Umweltbiotechnologie der Technischen Universität Graz unter der Leitung von Prof. Gabriele Berg und Dr. Stefan Liebminger mit unterschiedlichen Keimen durchgeführt. Die einsetzbaren Lichttechnologien wurden am Institut Materials - Institut für Oberflächentechnologien und Photonik der Joanneum Research Forschungsgesellschaft unter der Leitung von Dr. Volker Schmidt untersucht.

Mit Luft und Licht zur ­Rein­heit - ­die Forschungs­ergebnisse
Das Ergebnis von drei Jahren intensiver Forschung und Entwicklung in Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft ist die neue Technologie der „JET Luftdusche mit PDC Technologie". Was steckt dahinter?
Die Haftenergie von Partikeln kann so groß sein, dass bei einer Luftgeschwindigkeit von 30 - 40 m/s, wie sie auch in herkömmlichen Luftduschen eingesetzt wird, die Partikel nicht abgelöst werden. Mit den herkömmlichen Technologien werden die Partikel zum Teil nur bewegt oder in Nischen verlagert. Daher wurde im fortgeschrittenen Entwicklungsprozess auf die neue „Jet-Düsentechnologie" gesetzt. Die konkreten Tests in den Forschungslabors an der Technischen Universität Graz zeigten, dass mit der neuen Technologie nachweislich 90 % der Partikel abgelöst werden können (siehe Abb. 2).
Die Simulation der unterschiedlichen Luftduschen-Prozesse wurde hinsichtlich Strömung, Impulsen durch Druckluft und der Verdrängungsströmung simuliert (siehe Abb. 3).

Photodynamische ­Desinfektion
Die lichtinduzierte Desinfektion, im Englischen „Photosensitization", beschreibt eine Reaktion von Licht mit lichtadsorbierenden Molekülen. Lichtadsorbierende Moleküle werden auch als Photosensitizer bezeichnet, biologische Moleküle stellen in diesem Prozess das Substrat dar. Für den Ablauf der Reaktion ist Licht und die Anwesenheit eines Photosensitizers erforderlich. Photoreaktive Substanzen werden während des Prozesses nicht verbraucht, sie kehren am Ende der Reaktionskette wieder in ihren Grundzustand zurück (siehe Abb. 4).
Der Photosensitizer wird durch Absorp­tion von Photonen in einen angeregten Zustand überführt. Das angeregte Molekül unterläuft interne Reaktionen, die schließlich in der Veränderung des Zielmoleküls enden.
Basierend auf dem erfolgreich eingesetzten Ion-Nostat Gewebe der Firma Dastex erfüllt das Gewebe alle reinraumtechnischen Anforderungen. Neu ist der photodynamische Effekt: Jede einzelne Faser wurde in einem eigens dafür entwickelten Färbeprozess mit einem speziellen PD-Farbstoff beaufschlagt. Die Haltbarkeit von Gewebe und Farbe entspricht damit den RKI-Richtlinien, d. h. nach mehr als 80 Waschvorgängen bleibt das Ergebnis der mikrobiologischen Wirkung aufrecht.

Prüfergebnisse der neuen JET-Personenluftdusche mit PDC-Technologie
Umfangreiche Tests haben die Funktion, die Wirksamkeit, die Effektivität und die Eignung des Gewebes für den industriellen Einsatz bestätigt. So haben unabhängige wissenschaftliche Prüfinstitute wie das renommierte Hohenstein-Institut für Textilinnovation und das anerkannte Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in der zweiten Jahreshälfte 2014 umfangreiche Tests durchgeführt. Die Bestimmung der bakteriellen und partikulären Dekontaminationsleistung einer JET-Luftdusche mit PDC-Technologie wurde an sechs definierten Probe­stellen an einem Reinraumanzug mit PD-gefärbten Testpunkten durchgeführt.

Paradigmenwechsel in der Luftduschentechnik
Die Angabe von Abscheidegraden bei Grobstaub-, Feinstaub- und Schwebstofffiltern ist über die entsprechenden Filterklassen definiert und State-of-the-Art. Die Jet-Luftdusche mit PDC-Technologie ist mit einem G3-Vorfilter und einem H14-Luftfilter ausgestattet, damit sind diese technischen Rahmenbedingungen vordefiniert. Die eigentliche Frage bei Luftduschen ist, wie viele Partikel nach einem Abreinigungsvorgang auf der Kleidung bzw. der Trägerperson tatsächlich noch vorhanden sind. Die zweite Frage, die sich stellt: Sind die verbleibenden restlichen Partikel ein mikrobiologisches Risiko im Reinraum, inwieweit ist es mit modernsten Technologien möglich, eine Ausgangskontamination wirksam zu reduzieren und dabei hautverträgliche Technologie einzusetzen? Mit dieser neuen Art der Darstellung der Leistungsfähigkeit wurde auch die Forderung nach höherer Transparenz in der Wirkungsweise von Schleusen erfüllt. Die umfangreichen Tests haben alle Fragen zur Wirksamkeit beantwortet und zeigen in der Kombination beider Technologien transparente und nachvollziehbare Ergebnisse (siehe Abb. 5).

Conclusio
Die hohe Wirksamkeit in der Partikelablösung verdankt die neue Technologie der hohen Austrittsgeschwindigkeit an den Jet-Düsen sowie der speziellen Pulstechnik in der Druckluft. Die Wirksamkeit der mikrobiologischen Abreinigung wiederum ist das Resultat der richtigen Wellenlänge des eingesetzten Lichts, dessen Energie und der Wirksamkeit des photodynamischen Effekts auf dem gefärbten Gewebe. Eine mittlere mikrobiologische Keimreduktion von mehr als 90 % auf der gesamten Gewebeoberfläche kann nach 3,7 min. erreicht werden, und das mit höchster Reproduzierbarkeit (p<0,05).