İyileştirilmiş ve virüsleri engelleyen hava filtreleme sistemleri

Özet

COVID-19’a neden olan virüs, bir kişiden diğerine aerosol adı verilen küçük su parçacıkları ve virüs yoluyla yayılabilir. Bu aerosolleri nefes aldığımızda yaparız ve konuştuğumuzda, bağırırken veya şarkı söylerken daha fazlasını yaparız. Aerosoller, COVID-19’u yayan daha büyük damlacıklardan farklıdır. Daha büyük damlacıklar, onları yapan kişiden üç ila altı metre uzağa giderek hızla yere düşer. Aerosoller havada saatlerce yüzebilir ve uzun mesafeler kat edebilir. Aerosollerde daha büyük damlacıklardan daha az virüs vardır, bu nedenle hastalanmak için daha fazla aerosol solumanız gerekir. İçerideki hava doğru şekilde sirküle edilmezse aerosoller birikebilir. Kış aylarında virüslerin hava yoluyla bulaşması artar, çünkü insanlar içeride daha fazla zaman geçirir ve genellikle pencereleri açık tutmak için çok soğuk olur. Kışın, özellikle ısıtılan iç mekânlarda hava daha kurudur. Kuru hava, solunum yollarının kaplamalarına zarar verir ve virüsün solunum yollarına girmesini kolaylaştırabilir. Ayrıca daha küçük aerosollerin havada daha uzun süre yüzdüğü anlamına gelir. Bu nedenle, COVID-19’un hava yoluyla bulaşmasının kış aylarında daha yaygın olması bekleniyor. Tam olarak aşılanmamışsanız yüz maskeleri takmanın ve diğer insanlardan en az bir metre uzakta durmanın yanı sıra binalarda, okullarda ve evlerde iyi hava sirkülasyonu (havalandırma) ve nanoteknoloji kullanılarak üretilen hava temizleyicileri COVID-19’un aerosollerde yayılmasını azaltacaktır.

Anahtar kelimeler:  hava filtreleme sistemleri, nanoteknoloji, COVID-19

1. Giriş

COVID-19, insan nüfusunun yaşam biçimini yeniden düşünmeye zorladı. Virüsün binalardaki ve kapalı alanlardaki havalandırma sistemleri aracılığıyla hava yoluyla bulaşma modu yoluyla potansiyel yayılımının oluşturduğu tehdit, büyük bir endişe kaynağı olarak kabul edilmiştir. Bu tehdidi azaltmak için araştırmacılar, havalandırma sistemlerinde ve kapalı alanlarda virüs konsantrasyonunu ortadan kaldırabilecek veya azaltabilecek farklı teknolojiler ve yöntemler keşfettiler. Birçok teknoloji ve yöntem hâlihazırda araştırılmış olmasına rağmen, bazıları şu anda piyasada mevcuttur, ancak bunların etkinlikleri ve güvenlik endişeleri tam olarak araştırılmamıştır. Bu yazı mevcut araştırma ve geliştirme durumuna ilişkin daha geniş bir görüş ve toplu bakış açısı elde etmek için, havalandırma sistemlerinde ve kapalı alanlarda hava yoluyla bulaşan virüslerle mücadele için çeşitli uygulanabilir teknolojilerin ve yöntemlerin kısa bir incelemesini içeriyor. Bu teknolojiler ve yöntemler, havalandırmada artış, yüksek verimli hava filtrasyonu, havanın iyonizasyonu, çevresel koşul kontrolü, ultraviyole antiseptik ışınlama, termal olmayan plazma ve reaktif oksijen türleri, filtre kaplamaları, kimyasal dezenfektanlar ve ısı inaktivasyonunu içerir. Bu yazıda,virüsleri engelleyen hava filtreleme sistemleri hakkında bilgi verilecektir.

COVID-19, insan nüfusunu yeni ve oldukça bulaşıcı virüsün ardından hızla uyum sağlamaya zorladı. İletim biçimleri tam olarak anlaşılmamıştır; bununla birlikte, virüsün başka bir kişiyle doğrudan temas ederek veya buharlaşan solunum damlacıkları yoluyla aerosol olarak uzun süre asılı kalabilen damlacık çekirdekleri haline gelerek havaya bulaşabileceği kabul edilmektedir [1-3]. Bu aerosoller, binalardaki ve kapalı alanlardaki havalandırma sistemlerinden geçerek sonunda enfekte olmuş kişilerden uzaktaki diğer alanları işgal edebilir [4,5]. Havada taşınan bu damlacıkların oluşturduğu tehdidin ciddiyeti konusunda bazı tartışmalar olsa da, tipik olarak kapalı alanlar için bu bulaşma biçiminin göz ardı edilemeyeceği kabul edilmektedir. Ayrıca, yakın tarihli bir çalışma, hava yoluyla bulaşmanın baskın ulaşım modu olabileceğini bile öne sürüyor (Şekil 1) [6].

Although COVID-19 is not fully understood, many lessons have been learned from previous airborne viruses such as tuberculosis and various strains of influenza [14, 21]. From a very basic understanding of how viruses spread, it follows that a certain amount of virus must enter an uninfected individual in order to increase the viral load and establish a new infection. Traditionally, this is defined in the epidemiological literature as a quantum, the number of infectious airborne particles required to infect 63% of individuals in a confined space [22], and serves as a baseline criterion for many models attempting to quantify the probability of infection without exposure to a pathogen. This model is based on a well-mixed chamber assumption supported in the literature [19, 2, 26]. And it simply assumes that the particles are uniformly dispersed throughout an enclosed space rather than creating a small cloud of aerosols that diffuse around an infected individual. The spread and effect of the infection are determined by factors such as viral load, inhalation rate, droplet volume concentration expelled from the infected individual, the number of viral particles required to initiate an infection, and the volume of the enclosed space.

Şekil 1: Havada taşınan damlacıkların oluşturabileceği enfeksiyon riski

COVID-19 tam olarak anlaşılmamış olsa da, tüberküloz ve çeşitli influenza türleri gibi daha önce hava yoluyla bulaşan virüslerden birçok ders çıkarılmıştır [5,8]. Virüslerin nasıl yayıldığına dair çok temel bir anlayıştan, viral yükü artırmak ve yeni bir enfeksiyon oluşturmak için belirli bir miktarda virüsün enfekte olmamış bir bireye girmesi gerektiği anlaşılır. Geleneksel olarak bu, epidemiyolojik literatürde, kapalı bir alanda bireylerin %63’ünü enfekte etmek için gerekli olan bulaşıcı havadaki partiküllerin sayısı olan bir kuantum olarak tanımlanır [9] ve bir patojene maruz kalmadan enfeksiyon olasılığını ölçmeye çalışan birçok model için temel bir kriter olarak hizmet eder. Bu model, literatürde desteklenen, iyi karıştırılmış bir oda varsayımına dayanmaktadır [10-12]. Ve basitçe parçacıkların, enfekte olmuş bir bireyin etrafında difüzyona maruz kalan küçük bir aerosol bulutu oluşturmak yerine kapalı bir alan boyunca düzgün bir şekilde dağıldığını varsayar. Enfeksiyonun yayılma ve etki etmesini viral yük, inhalasyon hızı, enfekte bireyden atılan damlacık hacmi konsantrasyonu, bir enfeksiyonu başlatmak için gerekli viral partikül sayısı, kapalı alanın hacmi gibi etmenler belirler.
Matematiksel olarak kuantum emisyon hızını viral yük, inhalasyon hızı, enfekte bireyden atılan damlacık hacmi konsantrasyonu, bir enfeksiyonu başlatmak için gerekli viral partikül sayısıdır gibi etmenler belirler. Enfeksiyon olasılığını azaltmaya yönelik etkiler ise hava değişimi, hava filtrasyon hızı, damlacık çökmesi, damlacık çökme hızı, inaktivasyon hızı ve parçacığın yarı çapı gibi etmenler etkiler.
Bu nedenle, bir enfeksiyon olasılığını azaltmak için viral partiküllerin kapalı bir alandan uzaklaştırılmasına yönelik olası yöntemler olarak birkaç temel faktör düşünülebilir. Bunlar sadece temiz hava beslemesini arttırmak ve sonuç olarak kuantum konsantrasyonunu azaltmak, bir HVAC sistemi için filtrasyon hızını arttırmak, viral partiküllerin yüzeylere birikme hızını arttırmak ve viral inaktivasyonu arttırmaktır (Şekil 2.).

Şekil 2. COVID-19’u önlemek için iç mekan hava kalitesinin iyileştirilmesi

 

Tanım olarak farklı olmakla birlikte, viral partiküllerin birikme hızının arttırılması, sedimantasyon hızının arttırılmasına benzer olarak düşünülebilir. Sedimantasyon, parçacıkların yerçekimi kuvvetleri nedeniyle zemine veya diğer yüzeylere yerleşmesini ifade eder. Bununla birlikte, havadaki partiküller, partikül tortulaşması için doğal olmayan difüzyon gibi mekanizmalar nedeniyle duvarlara ve diğer yüzeylere de birikebilir. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri (CDC) ve Dünya Sağlık Örgütü (WHO), viral partiküllerin hava değişimi yoluyla uzaklaştırılmasını doğrulamaktadır [14,15]. Ve kapalı bir alandaki viral partiküllerin konsantrasyonunu azaltmanın basit bir yolu olarak temiz hava beslemesini artırmanızı tavsiye edin. Hava iyonizasyonu, filtrasyon verimini ve partikül birikimini artırarak viral partiküllerin kapalı bir alandan uzaklaştırma oranını arttırmak için de kullanılabilir. Havayı sterilize etmek ve virüsü zararsız hale getirmek için çeşitli yöntemler mevcuttur, böylece viral inaktivasyon oranını arttırır ve partikülleri havadan uzaklaştırma ihtiyacını azaltır. Bu bağlamda, havadaki virüslerle savaşmak için geleneksel olarak popüler bir teknoloji Ultraviyole Antiseptik Işınlamadır (UVGI) (Şekil 3). Bir alanın çevresel koşullarını doğrudan kontrol etmenin, virüsler için olumsuz bir ortam yaratması ve böylece doğal viral inaktivasyon oranını arttırması da önerilmiştir. Bu, özellikle genel olarak düşmanca bir ortam sağlamak için bir alanın sıcaklığını ve bağıl nemini kontrol etmeyi içerir. Termal olmayan plazma ve reaktif oksijen türleri, viral inaktivasyon için bakteri ve diğer mikroplara karşı etkili olduğu kanıtlanmış başka alternatifler sunar. Başka bir olası yöntem, materyallerin doğal antiviral özellikleri gibi mekanizmalarla veya virüse doğrudan zarar vererek viral inaktivasyonu kolaylaştıran filtre kaplamalarını kullanır. Kimyasal dezenfektanların ayrıca virüsleri yüzeylerden etkili bir şekilde ortadan kaldırdığı kanıtlanmıştır ve viral inaktivasyonu artırmak için başka çözümler sağlayabilirler. Son olarak, aşırı ısıtılmış sterilizasyon, geleneksel olarak daha küçük bir ölçekte cerrahi ekipmanı sterilize etmek için kullanılmış olmasına rağmen, viral partikülleri etkisiz hale getirmek için başka bir uygun çözüm sunabilir.

Şekil 3. COVID-19 bulaşmasını önlemeye yardımcı olmak için yaşam ve çalışma alanı havalandırmasını ve hava filtresini iyileştirme

2. Hava filtreleme ve SARS-CoV-2

Çeşitli uygulamalarda hava filtreleme, 2019 koronavirüs hastalığının (COVID-19) yayılmasını yönetmede kritik bir müdahale haline geldi. Bununla birlikte, hava filtrasyonunun uygun şekilde yerleştirilmesi, ilkelerinin yetersiz anlaşılması nedeniyle engellenmiştir. Bu yanlış anlamalar, potansiyel olarak enfeksiyöz aerosol partiküllerini durdurmada hava filtrasyonunun etkinliği konusunda belirsizliğe yol açmıştır. Hava filtrelemesinin nasıl çalıştığının doğru bir şekilde anlaşılması, COVID-19’un yayılmasını yönetmede kullanımına ilişkin daha fazla karar vermek için kritik öneme sahiptir. Sorun önemlidir, çünkü son kanıtlar şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2’nin (SARS-CoV-2) havada daha uzun süre kalabileceğini ve azalan konsantrasyonlar ve canlılık ile birlikte COVID-19 pandemisinde daha önce beklenenden daha uzağa seyahat edebileceğini göstermiştir. SARS-CoV-2 viryonlarının çapı 60-140 nm civarındayken, daha büyük solunum damlacıkları ve hava kirliliği parçacıklarının (>1 µm) viryonları barındırdığı bulunmuştur. SARS-CoV-2’yi taşıyabilecek partiküllerin havadan uzaklaştırılması, havanın doğal veya mekanik hareketine dayanan hava filtrelemesi ile mümkündür. Çeşitli hava filtresi türleri arasında yüksek verimli partikül tutucu (HEPA) filtreleri tavsiye edilmiştir. Diğer filtre türleri daha az veya daha etkilidir ve buna bağlı olarak havayı hareket ettirmek daha kolay veya daha zordur. Maskelerin, solunum cihazlarının, hava filtreleme modüllerinin ve diğer özel ekipmanların kullanımı, COVID-19 yayılımının yönetiminde önemli bir müdahaledir. COVID-19’un yayılmasını azaltmak için hava filtrelemenin kullanımına yönelik en iyi uygulamaları belirlemek için hava filtreleme mekanizmalarını dikkate almak ve SARS-CoV-2 viryonlarını içeren aerosol parçacıklarının filtre malzemeleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlamak kritik öneme sahiptir.

Şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2’nin (SARS-CoV-2) havada uzun süre asılı kalabileceğine dair kanıtlar artıyor. Havadaki SARS-CoV-2 viryonlarının bir kısmı, aerosolizasyondan sonra en az 3 saat canlı kalır [17]. 2019 koronavirüs hastalığı (COVID-19) olan hastaların kaldığı odalarda çapı 1 μm’den büyük aerosol partiküllerinde polimeraz zincir reaksiyonu pozitif SARS-CoV-2 tespit edildi [18]. Başka bir çalışmada, kapalı mekânlarda enfekte insanlardan en az 3 m mesafede aerosol fazında SARS-CoV-2 RNA tespit edildi [19]. SARS-CoV-2 RNA, havada dolaşan hava kirliliği partiküllerinde de bulunmuştur [20].
SARS-CoV-2 viryonlarının çapı 60-140 nm civarındadır [21]. Bununla birlikte, viryon içerebilen birçok nefesle verilen solunum damlacıkları, viryonların kendisinden önemli ölçüde daha büyüktür. Bununla birlikte, havadaki damlacık buharlaşması, boyutlarını küçültür [22], potansiyel olarak bulaşıcı parçacıkların havada önemli ölçüde daha uzun süre kalmasına izin verir. Yaklaşık 4 μm çapında kuru damlacıkların, kurutma nedeniyle 12 μm ila 21 μm arasında konuşma kaynaklı ıslak damlacıklar oluşturduğu gözlemlendi. Bu kuru damlacıkların durgun havada sadece 30 cm düşmesi yaklaşık 8 dakika sürmüştür [23]. Düşük ortam sıcaklığında, yüksek oranda nemli ekshale edilen nefes aşırı doymuş hale gelebilir. Nem daha sonra bir kişi tarafından yayılan parçacıkların üzerinde yoğunlaşarak damlacıklara veya daha büyük çaplı buz kristallerine dönüşmelerine neden olur. Bu tür damlacıklarda veya buz kristallerinde, SARS-CoV-2 viryonları daha uzun süre yaşayabilir ve bu, gelecekteki araştırmaların test etmesi gereken önemli bir hipotezdir. Bu nedenle, çevresel koşullar ve aerosol dinamikleri, solunan partikül boyutlarının geniş aralığını ve iç ve dış mekanlarda hava yoluyla bulaşmaya aracılık eden aerosol partiküllerinde SARS-CoV-2 viryonlarının yaşayabilirliğini derinden değiştirebilir. Mezbahalar ve kayak merkezlerindeki COVID-19 salgınları, en azından kısmen soğuk hava aerosol dinamikleri nedeniyle olabilir.

SARS-CoV-2’yi barındırabilecek parçacıkları özel hava filtreleme ekipmanı ve maske veya solunum cihazı kullanarak havadan çıkarmak, COVID-19 yayılımını yönetmede önemli bir müdahaledir. Bununla birlikte, hava filtrasyonunun nasıl çalıştığına dair yetersiz bir anlayış ve farklı boyutlardaki aerosol partikülleri için filtrasyon verimliliği kavramı hakkındaki yanlış anlamalar, hava filtrasyonunun etkili bir şekilde yerleştirilmesini engellemektedir. COVID-19’un yayılmasının yönetiminde hava filtrelemenin kullanımına yönelik en iyi uygulamaları belirlemek için hava filtreleme mekanizmalarını göz önünde bulundurmak ve SARS-CoV-2 viryonlarını içeren aerosol parçacıklarının filtre malzemeleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlamak çok önemlidir.

Hava filtrasyonu için, verimli partikül hava (EPA) filtreleri, yüksek verimli partikül tutucu (HEPA) (Şekil 4) filtreleri ve ultra düşük penetrasyonlu hava (ULPA) filtreleri uzun yıllardır çeşitli endüstrilerde ve uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır [24]. HEPA filtreleri, ULPA’ya kıyasla yüksek filtrasyon verimlilikleri ve daha düşük basınç düşüşleri dengesine dayalı olarak sağlık hizmeti ortamlarında [25,26] enfeksiyon kontrolü için önerilir. HEPA filtreleri ayrıca hava yoluyla bulaşan bulaşıcı ajanların bulunabileceği sağlık dışı ortamlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Örnekler arasında, yolcu uçaklarındaki devridaim havasının filtrelenmesi ve SARS-CoV-2 araştırmasının yürütüldüğü yerler de dâhil olmak üzere laboratuvarlardaki biyogüvenlik dolapları sayılabilir [27].

Şekil 4: HEPA filtre

Genellikle, HEPA kısaltması “yüksek verimli partikül hava” olarak yorumlanır. Altta yatan terimin her iki versiyonu da yaygın olarak kullanılmaktadır ve aralarında hiçbir fark yoktur. Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı ve Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (EPA), HEPA’yı 0,3 μm çapında bir aerosol ile test edildiğinde minimum %99,97 verimliliğe dayalı olarak tanımlar [29]. Amerika Birleşik Devletleri EPA, 0,3 μm çapını “en çok nüfuz eden parçacık boyutu” (MPPS) olarak tanımlar. Ancak MPPS, aerosol parçacıklarının doğasına, filtre malzemesinin tipine ve akış hızına bağlı olarak kesin değerle 0,3 μm civarında değişebilir [24]. MPPS’den daha büyük veya daha küçük olan partiküller, %99.97’den daha yüksek bir verimle tutuklanır [30]. MPPS kavramı, MPPS’den daha küçük partiküller (örneğin, 0,3 μm’den küçük) için filtrasyon veriminin düştüğüne dair yaygın yanlış kanıya aykırıdır. Bu yanlış anlama, SARS-CoV-2 viryonlarının havadan etkili bir şekilde filtrelenemeyecek kadar küçük olduğu varsayımıyla yanlış yönlendirilen erken politikalara katkıda bulundu.

SARS-CoV-2 ile enfekte kişilerin yoğun bakımında kullanılan ventilatörlerin çıkışlarına HEPA filtrelerinin takılması tavsiye edilir. SARS-CoV-2 hastalarının bulunduğu yerler de dâhil olmak üzere Amerika Birleşik Devletleri Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri ve Dünya Sağlık Örgütü tarafından sağlık ortamlarında kullanım için hava sirkülasyonu olmayan ve hava sirkülasyonu olan (iç mekân hava temizleyicileri) sabit (bina havalandırması) ve taşınabilir HEPA filtreleme sistemlerinin kullanılması önerilir [26]. Ulusal ve uluslararası standartlar, HEPA filtrelerinin minimum filtrasyon verimliliği özelliklerini yönetir. En yaygın olarak kullanılan iki standart, uluslararası ISO 29463 standardı ve Avrupa EN1822 standardıdır. İki standart arasındaki farklar uzlaştırılabilir. Örneğin, EN 1822, filtre sınıfı H14 standardına uygunluğu onaylanmış bir HEPA filtresi, MPPS’de aerosol parçacıklarının en az %99,995’ini tutmalıdır. EN 1822, filtre sınıfı H14 standardı, ISO 45 H ile karşılaştırılabilir. Filtrelerin standartların gerekliliklerine uygunluğunu doğrulamak için çok adımlı test protokolleri mevcuttur [31, 32]. Filtreler arasında mekanik hava hareketi meydana geldiğinde, güçlü yönlü akışların veya filtrelenmiş hava cereyanlarının oluşmamasını sağlamak önemli olabilir. Son zamanlarda, bu tür yönlü akışların, bulaşıcı parçacıklar içerebilen filtrelenmemiş havayı sürükleyebileceği ve onları durgun havada yayılabileceğinden daha hızlı ve daha uzağa itebileceği endişeleri dile getirildi [33].

Filtre malzemelerine antiviral özellikler kazandırılabilir. Bununla birlikte, aerosol partikülleri filtre lifleri üzerinde bir kez toplandığında, uygun kullanım sırasında veya sonrasında neredeyse hiçbiri filtreden ayrılmaz ve geçmez [24]. Dolayısıyla, liflerin antiviral özellikleri, canlı SARS-CoV-2 viryonlarının havadan uzaklaştırılması üzerinde neredeyse hiçbir etkiye sahip değildir. Daha önce toplanan partiküller üzerinde biriken partiküller, herhangi bir antiviral özelliği ortadan kaldırarak filtre malzemesiyle temas etmez. Bu nedenle, HEPA filtre malzemelerine antiviral özellikler kazandırmak, insanların bu filtrelerle kullanım sırasında veya kısa bir süre sonra doğrudan temas ettiği durumlar dışında değer katmayabilir.

Gaz fazındaki aerosol partikül filtrasyonunun mekanizmaları—atalet çarpması, difüzyon, durdurma, elektrostatik biriktirme ve eleme [24,31,32]—onlarca yıl süren araştırmalar boyunca derinlemesine araştırılmıştır. Bu mekanizmalar, partikül aerodinamik çapına, diğer partikül özelliklerine ve filtrasyon ortamına bağlı olarak filtrelerin toplam partikül tutuklama verimliliğine değişen katkılara sahiptir. HEPA filtrelerindeki tüm bu süzme mekanizmalarının birleşik etkisi, tüm aerosol boyut spektrumu boyunca yüksek süzme verimliliğini ve MPPS olgusunu açıklar [24]. Çeşitli tipteki aerosol partikülleri, biyojenik veya biyojenik olmayan kökenlerinden bağımsız olarak ilgili standartlara uygun olarak yüksek verimlilikle filtrelenir [31,32].

Bazı solunum yolu enfeksiyonlarının, insanlar daha kirli hava soluduğunda daha sık ortaya çıktığı ve bazı solunum yolu enfeksiyonlarının iyileşme sürecinin ve sonuçlarının hava kirliliğinden olumsuz etkilendiği, yayınlanmış çok sayıda çalışmaya dayanarak bilinmektedir. Uzun vadeli partikül hava kirliliği seviyesi ile daha yüksek COVID-19 mortalitesi arasındaki bir ilişki zaten gösterilmiştir [34]. Kirli hava solumak da solunum ve kardiyovasküler fonksiyonlar üzerindeki olumsuz etkilerle güçlü bir şekilde ilişkilidir [35]. Yeterli ekipman kullanılarak hava filtrasyonuna dayalı müdahaleler, hem aerosol fazı yoluyla SARS-CoV-2’nin yayılmasını azaltmak hem de COVID-19’a maruz kalan ve enfekte olmuş kişilerin sağlık durumunu ve sonuçlarını iyileştirmek için yaygın olarak uygulanmalıdır.

3. Hava temizleyiciler ve filtreler

Hava filtrelerinin ve arıtıcıların kullanılmasının, ortamdaki viral yükü azaltacağı tahmin ediliyor. Hava temizleyicileri, KKD’deki yetersizlikler nedeniyle sağlık çalışanlarının enfeksiyon olasılığını azaltabilecek hasta odalarında kullanılabilir. Virüslerin hava yoluyla bulaşması nedeniyle bir hastada yeniden enfeksiyon olasılığını azaltabilir. Bu tür filtreleme sistemi aynı zamanda toplu taşıma araçlarında, hastane ortamında, aerosol üreten prosedürün herhangi bir yerinde, kapalı araçlarda ve evde de kullanılabilir. Enfekte bir kişinin öksürme veya hapşırma sırasındaki sıvı damlacıklarının boyutu tipik olarak 5 mikron veya daha fazladır. En küçük endişe parçacığı, yaklaşık 0.12 mikron çapa sahip tek viriondur (herhangi bir sıvı damlacığına bağlanmamış). Bunlar, bir HEPA (yüksek verimli partikül hava) filtresi tarafından makul bir şekilde filtrelenebilir [36] . ULPA (ultra düşük penetrasyonlu hava) filtreleri, 0.12 mikron ve üzerindeki parçacıkların neredeyse %99,99’unu hapsetme konusunda daha gelişmiştir. Nanoteknolojinin kullanılması, bu tür hava temizleyicileri ve filtrelerin virüs yakalama kapasitesini ve saflaştırmasını daha da artırır. SARS-CoV-2 ve Bacillus anthracis dahil olmak üzere hava yoluyla bulaşan virüsleri ve mikropları yakalamak ve öldürmek için nikel (Ni) köpüğüne dayalı verimli bir filtre üretti. SARS-CoV-2 virüsü 70 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda yaşayamayacağından, hava filtresi Ni-köpüğü ısıtarak 200 °C’de çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Tasarlanan filtrenin etkinliğinin SARS-CoV-2 virüsü için %99,8 ve Bacillus anthracis için %99,9 olduğu iddia edilmektedir [36].

Son çalışmalar göstermektedir ki nanoteknoloji temizlik ürünlerinde ve KKD’de kullanımının yanı sıra, SARS-CoV-2 virüsünün hava yoluyla bulaşmasını önlemek için hava temizleyicilerinin geliştirilmesinde de kullanılmıştır. Bu kapsamda Fransa merkezli TEQOYA firmasının geliştirdiği TeqAir 200 hava iyonlaştırıcısı şimdiden piyasadadır (Şekil 3). SARS-CoV-2’nin boyutu, TEQOYA hava temizleyicilerinin verimli olduğu partikül boyutlarının medyanına yakın olduğundan, havadaki SARS-CoV-2 konsantrasyonunu azaltmaları beklenir.

Şekil 3: TeqAir 200 hava iyonlaştırıcı

3.1. Nanofiber teknolojisi

Mack Antonoff HVAC, COVID-19 ile mücadele etmek için nano lifli teknoloji ve UV ışınımı kullanan hava temizleme ve filtreleme sistemleri tasarladı [38]. Anahtar Teslim Çevre Danışmanları, her boyuttaki kirletici partikülleri yakalayan yoğun bir nanofiber ağına (IQAirHyperHEPA® filtrasyon teknolojisi) dayalı bir hava filtreleme sistemi geliştirdi. Yaklaşık 0.003 mikron büyüklüğündeki bakteri ve virüs dâhil kirleticilerin %99,5’ini yakaladığı iddia edilmektedir [38].

3.2. Foto elektrokimyasal oksidasyon teknolojisi

Güney Florida Üniversitesi’nden araştırmacılar, bakteri, küf sporları ve virüsler dahil olmak üzere hava kirleticilerini etkili bir şekilde yok ettiği iddia edilen bir hava temizleme cihazı “Molekule” geliştirdiler [39]. Hava temizleyici, hava kirleticilerini oksitleyen serbest radikaller üretmek için nanoparçacık kaplı filtredeki bir katalizörü etkinleştirmek için UV-A ışığının kullanıldığı foto elektrokimyasal oksidasyonu (PECO) kullanır [39]. Bu PECO bazlı hava temizleyicileri, ağırlıklı olarak sağlık tesislerinde virüsün yayılmasını yavaşlatmak için muazzam bir potansiyele sahiptir.

---

Test LO 2.1

---

Kaynaklar:

1. Bazant, M. Z., & Bush, J. W. (2021). A guideline to limit indoor airborne transmission of COVID-19. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(17).
2. Buonanno, G., Stabile, L., & Morawska, L. (2020). Estimation of airborne viral emission: Quanta emission rate of SARS-CoV-2 for infection risk assessment. Environment international, 141, 105794.
3. Chaudhary, V., Royal, A., Chavali, M., & Yadav, S. K. (2021). Advancements in research and development to combat COVID-19 using nanotechnology. Nanotechnology for Environmental Engineering, 6(1), 1-15.
4. Centres for Disease Control and Prevention, Feb. 9, 2021. COVID-19 ventilation FAQs, pp. 1–8 [Online]. Available. https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov /community/ventilation.html. (Accessed 4 May 2021).
5. Chia, P. Y., Coleman, K. K., Tan, Y. K., Ong, S. W. X., Gum, M., Lau, S. K., … & Marimuthu, K. (2020). Detection of air and surface contamination by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in hospital rooms of infected patients. MedRxiv.
6. Correia, G., Rodrigues, L., Da Silva, M. G., & Gonçalves, T. (2020). Airborne route and bad use of ventilation systems as non-negligible factors in SARS-CoV-2 transmission. Medical hypotheses, 141, 109781.
7. Dancer, S. J., Tang, J. W., Marr, L. C., Miller, S., Morawska, L., & Jimenez, J. L. (2020). Putting a balance on the aerosolization debate around SARS-CoV-2. The Journal of Hospital Infection, 105(3), 569.
8. Ding, J., Yu, C. W., & Cao, S. J. (2020). HVAC systems for environmental control to minimize the COVID-19 infection. Indoor and Built Environment, 29(9), 1195-1201.
9. Elias, B., & Bar-Yam, Y. (2020). Could air filtration reduce COVID-19 severity and spread. New England Complex Systems Institute, 9.
10. EMW filtertechnik. ISO 29463: new test standard for HEPA filters [cited 2020 Jun 3]. Available from: https://www.emw.de/en/filter-campus/iso29463.html.
11. Ham, S. (2020). Prevention of exposure to and spread of COVID-19 using air purifiers: challenges and concerns. Epidemiology and Health, 42.
12. Hick, J. L., Hanfling, D., Wynia, M. K., & Pavia, A. T. (2020). National Academy of Medicine. Duty to Plan: Health Care, Crisis Standards of Care, and Novel Coronavirus SARS-CoV.
13. Hinds, W. C. (1999). Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles. John Wiley & Sons.
14. Li, Y., Leung, G. M., Tang, J. W., Yang, X., Chao, C. Y. H., Lin, J. Z., … & Qian, H. (2007). AC 587 Sleigh, H.-JJ Su, J. Sundell, TW Wong, PL Yuen, Role of ventilation in airborne transmission of 588 infectious agents in the built environment-a multidisciplinary systematic review. Indoor Air, 17(589), 2-18.
15. Liu, Y., Ning, Z., Chen, Y., Guo, M., Liu, Y., Gali, N. K., … & Lan, K. (2020). Aerodynamic analysis of SARS-CoV-2 in two Wuhan hospitals. Nature, 582(7813), 557-560.
16. Look, M., Bandyopadhyay, A., Blum, J. S., & Fahmy, T. M. (2010). Application of nanotechnologies for improved immune response against infectious diseases in the developing world. Advanced drug delivery reviews, 62(4-5), 378-393.
17. Nadadur, S. S., & Hollingsworth, J. W. (Eds.). (2015). Air pollution and health effects. Springer.
18. Nazarenko, Y. (2020). Air filtration and SARS-CoV-2. Epidemiology and health, 42.
19. Nicas, M., & Miller, S. L. (1999). A multi-zone model evaluation of the efficacy of upper-room air ultraviolet germicidal irradiation. Applied Occupational and Environmental Hygiene, 14(5), 317-328.
20. Peters, A., Parneix, P., Otter, J., & Pittet, D. (2020). Putting some context to the aerosolization debate around SARS-CoV-2. The Journal of Hospital Infection, 105(2), 381.
21. Riley, R. L. (1982). Indoor airborne infection. Environment international, 8(1-6), 317-320.
22. Riley, E. C., Murphy, G., & Riley, R. L. (1978). Airborne spread of measles in a suburban elementary school. American journal of epidemiology, 107(5), 421-432.
23. Santos, A. F., Gaspar, P. D., Hamandosh, A., Aguiar, E. B. D., Guerra Filho, A. C., & Souza, H. J. L. D. (2020). Best practices on HVAC design to minimize the risk of COVID-19 infection within indoor environments. Brazilian Archives of Biology and Technology, 63.
24. Setti, L., Passarini, F., De Gennaro, G., Barbieri, P., Perrone, M. G., Borelli, M., … & Miani, A. (2020). SARS-Cov-2RNA found on particulate matter of Bergamo in Northern Italy: first evidence. Environmental research, 188, 109754.
25. Stadnytskyi, V., Bax, C. E., Bax, A., & Anfinrud, P. (2020). The airborne lifetime of small speech droplets and their potential importance in SARS-CoV-2 transmission. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(22), 11875-11877.
26. Stilianakis, N. I., & Drossinos, Y. (2010). Dynamics of infectious disease transmission by inhalable respiratory droplets. Journal of the Royal Society Interface, 7(50), 1355-1366.
27. URL-1: https://aeramaxpro.com/covid19-1/
28. URL-2: https://www.usatoday.com/in-depth/graphics/2020/10/18/improving-indoor-air-quality-prevent-covid-19/3566978001/
29. URL-3:https://www.sentryair.com/blog/indoor-air-quality/improving-ventilation-and-air-filtration-to-help-prevent-covid-transmission-in-the-workplace/
30. URL-4: https://www.microcovid.org/blog/hepafilters
31. URL-5: https://product.statnano.com/product/11653/teqoya-teqair-200-air-ionizer
32. S. Department of Energy. DOE-STD-3020-2005, specification for HEPA filters used by DOE contractors; 2015 [cited 2020 Jul 15]. Available from: https://www.standards.doe.gov/standards-documents/3000/3020-astd-2005
33. Van Doremalen, N., Bushmaker, T., Morris, D. H., Holbrook, M. G., Gamble, A., Williamson, B. N., … & Munster, V. J. (2020). Aerosol and surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1. New England journal of medicine, 382(16), 1564-1567.
34. Vejerano, E. P., & Marr, L. C. (2018). Physico-chemical characteristics of evaporating respiratory fluid droplets. Journal of The Royal Society Interface, 15(139), 20170939.
35. Wells, W. F. (1934). ON AIR-borne infection: study II. Droplets and droplet nuclei. American journal of Epidemiology, 20(3), 611-618.
36. World Health Organization. Laboratory biosafety guidance related to coronavirus disease 2019 (COVID-19): interim guidance, 12 February 2020 [cited 2020 Jun 3]. Available from: https://apps.who.int/iris/handle/10665/331138.
37. World Health Organization. (2020). Severe acute respiratory infections treatment centre: practical manual to set up and manage a SARI treatment centre and a SARI screening facility in health care facilities(No. WHO/2019-nCoV/SARI_treatment_center/2020.1). World Health Organization.
38. Wu, X., Nethery, R. C., Sabath, B. M., Braun, D., & Dominici, F. (2020). Exposure to air pollution and COVID-19 mortality in the United States: A nationwide cross-sectional study. medRxiv 2020.04. 05.20054502.
39. Zhu, N., Zhang, D., Wang, W., Li, X., Yang, B., Song, J., … & Tan, W. (2020). A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019. New England journal of medicine.