Aktuální vydání

celé číslo

11

2020

Systémy řízení výroby a výrobních podniků

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Germicidní roboty firmy Xenex Desinfection Services

Využití germicidních robotů – přesněji robotů, které dezinfikují prostory germicidním ultrafialovým zářením – bylo ve světě mnoho let nedoceněno. Uplatní se přitom nejen v nemocnicích, ale i v mnoha dalších odvětvích průmyslu i veřejného života. Je logické, že zájem o využití robotů, které hubí bakterie, plísně a viry, strmě vzrostl po nárůstu ohrožení světové populace čínským koronavirem. 

Dezinfekce hotelových pokojů

Pro texaskou firmu Xenex Desinfection Services (Xenex) bylo významným úspěchem, když mohla 20. března 2020 oznámit, že Westin Houston Medical Center je prvním a jediným hotelem v USA, který využívá roboty LightStrike™ Germ-Zapping Robots™ k dezinfekci svých pokojů a společných prostor, aby pomohl v boji proti hrozbě šíření koronaviru (obr. 1). Westin Houston Medical Center je luxusní wellness hotel ve čtvrti, kde se nacházejí špičková zdravotnická zařízení a univerzita.

Techniku dezinfekce místností, kterou dodává firma Xenex, založená v roce 2011 a sídlící v texaském San Antoniu, vyvinuli dva epidemiologové, Dr. Mark Stibich a Dr. Julie Stachowiaková, přičemž prvním zákazníkem bylo Andersonovo centrum pro rakovinu, patřící Texaské univerzitě. Nedávno otevřený hotel Westin Houston Medical Center zakoupil dva dekontaminační roboty, které již pracují v pokojích hotelu.

Bylo prokázáno, že roboty LightStrike pomocí intenzivního pulzního ultrafialového (UV) záření z xenonové výbojky rychle ničí viry, bakterie a houbové infekce. „Přijímáme významná proaktivní opatření v souladu s pokyny CDC (US Center for Disease Control and Prevention), abychom minimalizovali rizika a zároveň udržovali každodenní provoz,“ řekl Archit Sanghvi, viceprezident pro provoz firmy Pearl Hospitality, která je majitelem a provozovatelem hotelu. 

Dezinfekce v nemocnicích

Zatímco do hotelu prodala firma Xenex první dva roboty, v prodeji robotických zařízení nemocnicím je mnohem úspěšnější. Roboty LightStrike používá k dezinfekci svých zařízení v kompletním programu prevence infekcí více než 500 nemocnic a zdravotnických zařízení v USA. Několik nemocnic, včetně Mayo Clinic v Minesotě, zveřejnilo recenzované mikrobiologické studie ukazující 50% až 100% snížení počtu infekcí bakteriemi Clostridium difficile (bakterie, která je jednou z nejčastějších příčin infekce tlustého střeva po užívání antibiotik) nebo Staphylococcus aureus (zlatý stafylokok, bakterie napadající kůži a měkké tkáně, často rezistentní k antibiotikům) a také snížení infekce v místě chirurgického zákroku poté, co pro dezinfekci místností použily roboty LightStrike firmy Xenex (obr. 2).

Společnost Xenex během vývoje zařízení získala mnoho patentů pokrývajících důležité technologie, které zajišťují nejen funkce robotického systému, ale také šetrný provoz v nemocnicích, neboť robot během provozu nesmí ohrozit pacienty nebo nemocniční personál. Držiteli patentů jsou zaměstnanci firmy Mark A. Stibich, James B. Wolford, Alexander N. Garfield, Martin Rathgeber a Eric M. Frydendall. 

Princip dezinfekce a technické provedení

Současná verze robotu byla navržena na podkladě zkušeností získaných v nemocničním provozu během několika let. Pro umožnění prodeje co největšího počtu cenově dostupného zařízení nemocnicím byly zjednodušeny funkce napájení, navigace a samostatného pohonu robotu, který do vybraných pozic v jednotlivých místnostech převáží obsluhující personál. Zcela mobilní robot s vlastní pohybovou navigací by nebyl v nemocnicích praktický, protože jednotlivé operační sály, pokoje i části chodeb jsou chráněny dveřmi, které musí robotu otevírat výhradně nemocniční personál.

Všechny ostatní funkce robotu jsou řízené počítačem, včetně podrobného plánování ozařovací aktivity v každé místnosti nebo prostoru. Z důvodu velké spotřeby energie je robot napájen kabelem připojovaným do zásuvek ve stěnách místností.

Dezinfekce ploch a povrchů zajišťuje xenonová pulzní výbojka, která vyzařuje v milisekundových pulzech „plné spektrum“, tzn. záření UV-C s vlnovou délkou od 200 do 320 nm, které má germicidní účinky. Záření UV-C dopadá na ozařované povrchy stěn a všech předmětů v místnosti a prochází buněčnými stěnami bakterií, virů a bakteriálních spor. DNA, RNA a proteiny uvnitř mikroorganismů absorbují intenzivní energii UV-C záření s následným těžkým poškozením, které zabraňuje replikaci buněk bakterií nebo virů v buňkách.

Pulzní provoz výbojky využívá frekvenci vyšší než 20 Hz/s. Doba trvání pulzu je dostatečná k vytvoření toku energie mezi 200 a 5 000 W/m2 záření UV-C na daném povrchu. UV paprsky jsou vyzařovány do úhlu 360ş, ale v některých variantách mohou být soustředěny pomocí zrcadel. Skleněný válec, který je při použití vysunut nad tělo robotu, je ze speciálního skla, jež propouští UV paprsky, a může obsahovat optický filtr nepropustný pro viditelné světlo. Robot používá senzory pro ochranu osob v blízkém okolí s možností nouzového vypnutí výbojky při detekci pohybu.

Roboty komunikují s centrálním systémem, z nějž přijímají instrukce týkajících se charakteristik místností a určování jednotlivých provozních parametrů. Vestavěné kamery jsou určeny pro koordinaci cílového umístění, sledování objektů nebo povrchů v místnosti. Programové instrukce zajišťují správné ozáření jednotlivých povrchů a případné provádění nápravných opatření po detekci překrývání ozařovaných oblastí. 

Další oblast použití: farmaceutická výroba

Po úspěšném zavedení robotu LightStrike ve zdravotnictví se firma Xenex soustředila na možnosti jeho využití v prostředí čistých prostor (clean room) ve farmaceutické výrobě. K tomu navázala spolupráci s nizozemskou firmou RevDesinfectie Robots (www.revdesinfectierobots.nl). Firmu založili v roce 2007 tři zkušení podnikatelé, kteří dodávají špičkovou techniku a informační systémy pro zdravotnická zařízení v Nizozemsku, Belgii a Lucembursku. V roce 2018 jejich firma provedla průzkum trhu, který prokázal potenciál nové techniky na odstraňování kontaminace v čistých prostorech laboratoří a závodů pro výrobu léčiv.

Následným krokem byl zkušební provoz robotu LightStrike ve farmaceutickém výrobním provozu. Aby byla potvrzena dekontaminační účinnost robotu, nejprve bylo ve spolupráci s globální farmaceutickou společností provedeno více než 150 testů. Po úvodní studii následovalo testování použitelnosti a analýza pracovního postupu v čistých místnostech výroby. Studie využití robotů LightStrike v čistých prostorech je vyhodnotily jako mimořádně efektivní při snižování úrovně kontaminace. Byly vyvinuty a analyzovány protokoly pro rutinní použití, které mohou být užitečné dalším farmaceutickým společnostem, jež by se mohly zajímat o to, jakou roli by roboty LightStrike mohly hrát v jejich programu kontroly kontaminace. Souběžně se studiemi byl vyvinut kompletní validační balíček (specifikace požadavků uživatele/kvalifikace instalace/provozní kvalifikace/kvalifikace výkonu/zajištění kvality a validace HAZOP), který usnadňuje zavádění robotů do průmyslových podniků vyžadujících nejvyšší míru sterility prostředí.

Nejnovějším úspěchem společné práce firem RevDesinfectie Robots a Xenex je to, že na základě úspěšného testování zakoupila roboty Xenex LightStrike Germ-Zapping Robots jedna z největších farmaceutických společností na světě a využívá je k dekontaminaci a dezinfekci čistých prostor v pěti svých zařízeních v USA a v Evropě.

[Materiály firem Xenex a RevDesinfectie Robots, Foto: Xenex]

Petr V. Liška

Obr. 1. Robot LightStrike v operačním sále

Obr. 2. Robot Light Strike při dezinfekci hotelového pokoje


Zakladatelé firmy Xenex

Společnost Xenex založili dva epidemiologové, Dr. Julie Stachowiaková a Dr. Mark Stibich. Oba získali doktorát na Univerzitě Johnse Hopkinse v Baltimoru, kde také pracovali a kde firmu Xenex založili jako spin-off pro komercializaci výsledků výzkumu působení germicidního záření na patogenní mikroorganismy.

Julie Stachowiaková před tím studovala na Kolumbijské univerzitě, a to veřejné zdravotnictví a zahraniční vztahy. Angažovala se v boji proti epidemii HIV a v podpoře pacientů s aids, dále prováděla výzkum v oblasti nemocničních infekcí a podporovala péči o pacienty s roztroušenou sklerózou, jíž sama trpěla. Se svou přítelkyní Alenou Peryškinovou založila AIDS Infoshare Russia, organizaci, která pomáhá HIV pozitivním osobám v Rusku a současně informuje světovou veřejnost o vývoji nákazy HIV v Rusku a Tádžikistánu a o otázkách lidských práv HIV pozitivních osob v těchto zemích. Zemřela v roce 2018 ve svých padesáti letech na rakovinu.

Její manžel Mark Stibich absolvoval na Univerzitě Johnse Hopkinse v oboru mezinárodního zdravotnictví. Pracoval v Rusku, Afghánistánu a Mongolsku, kde se zabýval možnostmi změny rizikového chování tamějších uživatelů drog v souvislosti s nebezpečím šíření HIV. Kromě své pozice vědeckého ředitele ve firmě Xenex je členem amerických Mírových sborů a Americké společnosti pro infekční nemoci. Donedávna působil také v Andersonově ústavu pro rakovinu. Kromě firmy, kterou s manželkou založil, se stará také o jejich dvě dcery.