Bekommen wie zum Beispiel Ventilatoren, Gesicht Schilde und Masken wurde ein immer wiederkehrendes problem während der COVID-19-Pandemie und die Produktion hat gekämpft, um Schritt zu halten. Ein Penn-State-team von Forscher schlagen eine neue Lösung: die Wiederverwendung dieser Geräte über Ausrüstung konzipiert für plasma-basierte Sterilisation in medizinischen Einrichtungen.
Die Arbeitsgruppe, die interdisziplinäre Labor für Integrierte Plasma Science and Engineering (CLIPSE), verwendet der vierte Aggregatzustand—plasma—für medizinische Anwendungen wie die Sterilisation. Plasma ist ähnlich wie Gase in der Konsistenz, aber in der gas-Atome und-Moleküle wurden ionisiert. Dieser Prozess tritt auf, wenn mindestens eine der gebundenen Elektronen auf ein atom ausgeworfen wurde durch eine Quelle der Energie.
“In unserem Fall verwenden wir Intensive elektrische Felder beschleunigen die Elektronen, die dann kollidieren mit denen Atome und Moleküle zu produzieren, die Ionisation und auch das brechen der chemischen Bindungen, bekannt als Dissoziation, erstellen von reaktiven atomaren und molekularen Spezies, die wirksam sind gegen bakteriellen oder viralen Agenten”, sagte Sean Knecht, assistant professor of engineering design in Penn State ‘ s School of Engineering-Design -, Technologie-und Professional-Programme (SEDTAPP), wer führt die Forschung.
Beim plasma ist den meisten oft Tausende bis Millionen von Grad und zerstören konnten, medizinische Geräte, wenn Sie für die Sterilisation eingesetzt, Knecht und seine Forscher produzieren plasma, das ist viel cooler—Raumtemperatur.
“Wir verwenden ein elektromagnetisches Feld zum Bearbeiten der Parameter zu generieren, Raumtemperatur, plasma, und verwenden Sie die Reaktivität von plasma-Entladungen desinfizieren Sie Geräte und zerstören Viren und Bakterien,” sagte Ali Kazemi, bioengineering Doktorand in Knecht ‘ s lab, die konzentriert sich speziell auf die biomedizinische Geräte.
Zusammen mit plasma science and engineering, Knecht auch konzentriert seine Forschungsarbeiten auf dem Gerät design. Er und Kazemi kombinieren Ihre Kompetenzen und entwickeln Geräte, erzeugen Raum-Temperatur-plasma-Sterilisation. Diese Technologie ist noch nicht angepasst worden, um speziell sterilisieren von wiederverwendbaren medizinischen Geräten.
“Wir sind die Erforschung von plasma-Anlagen, die wäre eindeutig für die Sterilisation und Wiederverwendung von verschiedenen Arten von medizinischen Gütern wie Kunststoff-Gesicht-Schilde,” Knecht sagte. “Darüber hinaus sind wir auch der Suche nach möglichen aerosol Sterilisation Notwendigkeiten, zum Beispiel, ein Gerät zum sterilisieren der Auspuff von einem ventilator zu helfen, zu stoppen die Ausbreitung des virus und Schutz des Pflegepersonals. Die Technologie ist sehr wendig und kann bereitgestellt werden für viele verschiedene Zwecke.”
Das team besteht aus zwei zusammenarbeitenden sub-Gruppen. Die Fokussierung auf das design, die Charakterisierung und Prüfung von plasma-Anlagen Knecht; Kazemi; Berkay Ekinci, student der Elektrotechnik; Matthäus von Flandern, student im Aufbaustudium in nuclear engineering; und Sven Bilén, Leiter SEDTAPP und professor für engineering, design, Elektrotechnik und Luft-und Raumfahrttechnik. Gestaltung und Optimierung der Sterilisation Experimente auf verschiedenen Materialien im Zusammenhang mit der medizinischen Versorgung werden Girish Kirimanjeswara, associate professor in der Veterinär-und Biomedizin, und McKayla Nicol, student im Aufbaustudium in der Veterinär-und biomedizinischen Wissenschaft. Knecht sagte das interdisziplinäre team vereint auf diese COVID-19-Projekt widerspiegelt das, was anderswo geschieht.
“Ich denke, die Ebenen der Kooperation, die wir sehen, in der die naturwissenschaftlichen, technischen und making arenas ist einfach unglaublich und inspirierend,” Knecht sagte. “Nicht nur hier an der Penn State und der erstaunlichen Studenten, die beteiligt sind, aber wirklich auf der ganzen Welt. Ich bin stolz, ein Teil davon zu sein.”
Kazemi Blick auf das Projekt als eine Gelegenheit, seine plasma-know-how für das Allgemeinwohl in einer Zeit von enormen Bedarf.
“Ich erhielt einen Anruf von Dr. Knecht wenige Tage nach der ersten USA-Fälle beobachtet wurden, über die erheblichen Lieferengpässen in Krankenhäusern im ganzen Land und die Notwendigkeit für ein Gerät, kann schnell zu desinfizieren gebrauchten medizinischen Geräten,” Kazemi sagte. “Eine chance gegeben werden, eine kleine Hilfe in dieser globalen Katastrophe ist sehr bereichernd.”
Während ein plasma-Sterilisation Gerät wäre sehr wirkungsvolle jetzt, Knecht, sieht so ein Gerät als standard-medizinische Geräte in der Zukunft.
