图/Pexels, Matilda Wormwood。
COVID-19是十年之最的病毒有几个原因:其中一个原因是，作为一种新病毒，研究人员不断发现更多关于它如何影响个人、如何传播、如何消毒以及如何攻击它的信息。
整个夏天，南加州大学维特比分校的教职工bob国际首页登录航空航天与机械工程系“，(AME)与一组硕士生合作，进一步研究了四个主题，以帮助进一步了解COVID-19以及如何减轻其接触。这些主题包括紫外线和化学消毒;PPE消毒;PAPR(掩模)器件的设计;最后，不同的条件如何改变对保持距离的建议。AME助理教授Ivan Bermejo-Moreno和Mitul Luhar，研究助理教授Anita Penkova和史密斯国际机械工程教授SK Gupta担任这些项目的顾问。
贝尔梅乔-莫雷诺说，他主持了学生们的最后的演讲该计划的目标是确定与COVID-19相关的挑战以及工程可能产生的影响，提出并开发潜在的解决方案，并促进协作远程研究。
消毒机器人
目前有三种不同的消毒机器人:化学消毒、紫外线消毒或两者结合。AME硕士的学生Jerry An, Nimish Deogaonkar和Shiyue Qian专注于开发一种化学消毒机器人ADAMMS早在4月份，该模型就已适应执行紫外线消毒任务。调查小组的顾问是先进制造中心南加州bob国际首页登录大学Viterbi SK Gupta未来，该团队希望将这两种技术结合到一个界面和软件系统中，这样一个机器人就可以根据需要执行这两项任务。
化学消毒技术的关键要素是喷雾机制的设计——决定如何制造喷射化学喷雾的装置——和保证系统——监测目标区域是否涂有足够量的喷雾。该系统主要由运动规划技术提供信息，并通过成像技术进行验证，以评估地面上的流体覆盖率。
该机器人的硬件包括一个用于检测喷雾滴的喷雾感应摄像头和一个喷嘴，喷雾从喷嘴中释放出来。该团队对机器人的软件进行了编程，通过确保喷雾模式的重叠得到优化，确保机器人将所需液体喷到表面上的量最小化。这个喷嘴经过精心挑选，可以产生细雾。所有的规格，包括速度和涂层厚度，都可以由用户定义。
目前，该机器人只有一个末端执行器，这意味着只能将一个设备连接到机械臂上，并用于一次与外部环境交互。最终，该团队希望构建一个多端执行器，它可以支持UV光消毒能力的集成，并允许多模式消毒。该团队还希望扩大该项目的规模，为更大的区域和物体消毒。
如何安全处理个人防护装备
从疫情爆发的第一天起，口罩就一直是一个有争议的问题。各级别的建议各不相同——地方、州和联邦——面料和贴合度等变量可能会破坏日常布口罩的安全系数。与此同时，一次性口罩与普通垃圾一起被丢弃，产生了尚未预料到和妥善处理的潜在生物危险物质。
AME硕士的学生赖咏森、约翰·迈克尔·米切尔和玛丽莎·伦特里亚研究了当前口罩的趋势，重点是消毒方法。利用现有数据，例如一次性口罩在不同表面停留的时间不同，增加温度会减少表面存活时间，研究小组设计了一种替代消毒工艺，即冲洗后在阳光下风干口罩或紫外线消毒。
他们的太阳能消毒箱使用了在大多数五金店很容易找到的普通物品，包括镜子、纸板箱、铜胶带和管道胶带。虽然它比紫外线盒更便宜、更安全、更可定制，但紫外线盒仍然是口罩等较小产品的首选，可以更有效地消毒。
相比之下，根据该团队编制的初步研究，在洛杉矶，太阳能消毒盒在夏季需要长达36分钟的消毒时间，在冬季需要长达4.5小时。Henry Salvatori早期职业生涯主席Mitul Luhar为团队提供了建议。
一种不同类型的口罩，花费更少
到目前为止，几乎所有人都听说过N95口罩，这种口罩被认为是阻挡COVID-19颗粒的最有效的口罩，但很少有人熟悉papr，即动力空气净化呼吸器，它使用鼓风机迫使空气通过过滤器进入佩戴者的呼吸区。由于这为佩戴者创造了个性化的环境，据说PAPR比限制性极强的口罩更舒适，同时在佩戴者与空气中潜在的细菌之间增加了一层额外的保护。
为了创新现有的PAPR设计，AME学生张方舟和任伯年在研究助理教授Anita Penkova的建议下，希望找到一种更经济、舒适、耐用和可定制的PAPR使用解决方案。其中一个方面是使PAPR的设计更加通用，认识到一旦大流行结束，PAPR对其所有者将没有多大用处。
由于其完全密封的环境和具有高过滤效率的过滤系统，在保持安全呼吸空间方面，papr被认为是一个很好的选择。它们也很容易消毒。学生团队在这些特性的基础上，使papr适用于浮潜、机械加工和消防等其他用途。
他们提出的设计由两个主要部分组成:前面的透明盖子和模仿人类头部轮廓的橡胶圈，以提供完美的密封。还有一些端口可用于附加其他组件。
研究小组建议使用聚碳酸酯作为口罩的主要材料，并指出与其他材料(包括醋酸酯和PETG)相比，聚碳酸酯的抗冲击性和耐热性更好。为了制造这些，该团队计划利用校园里的3D打印机。如果批量打印10万个口罩，该团队估计，包括材料和人工在内，每个口罩的总成本约为125美元，比通常花费数百美元的PAPR要便宜得多。
了解COVID-19颗粒如何在不同气候下传播
一些公共卫生建议已经广为人知:保持6英尺的距离，戴口罩，以最大限度地减少COVID-19飞沫的传播。然而，很少有人知道这些建议在不同情况下如何保持一致。例如，最佳的暖通空调设置是什么?一群人可以在一个房间里呆多久，将被感染的风险降到最低?
硕士研究生Tianyi Bai和Francis Del Campo在助理教授Ivan Bermejo-Moreno的建议下，使用流体流动模拟来考虑这些问题的答案。在他们的发现中，6英尺可能不够，尤其是当一个人在大喊大叫或咳嗽时。以每秒65英尺的注射速度，液滴可能在不到一秒的时间内达到6英尺的距离，类似于COVID-19液滴在人咳嗽后的表现。学生们确实注意到，模拟计算了粒子在传播距离上的显著横向分散。
为了充分了解各种条件如何影响COVID-19的传播，该团队指出需要高性能计算设施。目前，他们强调距离超过6英尺可能很重要，这取决于液滴的大小和其他变量。
发布于2020年9月11日
最后更新于2020年9月11日
