可重复使用的医疗设备可以帮助解决COVID-19的关键问题

在COVID-19大流行期间，呼吸机、面罩和口罩等医疗用品的短缺一直是一个反复出现的问题，生产难以跟上。宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员提出了一种新的解决方案:通过在医疗设施中设计用于等离子体杀菌的设备重新使用这些设备。

研究小组，跨学科实验室集成等离子体科学与工程(CLIPSE)，使用物质的第四种状态-等离子体-用于医疗应用，例如灭菌．等离子体在浓度上类似于气体，但其中的气体原子和分子已被电离。当原子上至少有一个束缚电子被某种能量喷射出来时，这个过程就发生了。

“在我们的案例中，我们使用强烈的电场来加速电子，然后电子与这些原子和分子碰撞，产生电离，并打破化学键，即所谓的解离，产生反应性原子和分子物种，这对细菌或病毒病原体有效。工程设计宾夕法尼亚州立大学工程设计、技术和专业项目学院(SEDTAPP)的教授，他领导了这项研究。

虽然等离子体通常是数千到数百万度，如果用于消毒可能会破坏医疗设备，但Knecht和他的研究人员生产的等离子体温度要低得多室温．

“我们使用电磁场来操纵参数来产生室温等离子体，并利用等离子体放电的反应性来消毒设备并摧毁病毒和细菌，”Knecht实验室的生物工程博士候选人Ali Kazemi说，他专门研究生物医学设备。

除了等离子体科学和工程，Knecht还专注于他的研究工作设备设计。他和卡泽米将结合他们的专业知识，开发出能够产生室温等离子体进行杀菌的设备。这项技术还没有被用于专门对可重复使用的医疗设备进行消毒。

Knecht说:“我们正在探索等离子体生成系统，这种系统是专门为塑料面罩等不同类型的医疗用品的消毒和再利用而设计的。”“此外，我们还在研究可能的气溶胶消毒必需品，例如，一种用于对呼吸机排气进行消毒的设备，以帮助阻止病毒的传播，保护医护人员。这项技术非常灵活，可以用于许多不同的目的。”

该团队包括两个协作子小组。专注于等离子体产生系统的设计，表征和测试的knnecht;齐米;Berkay Ekinci,研究生电气工程;马修·弗兰德斯，核工程研究生;Sven Bilén, SEDTAPP负责人和工程设计教授，电气工程还有航空航天工程。兽医和生物医学科学副教授Girish Kirimanjeswara和兽医和生物医学科学研究生McKayla Nicol设计和优化了与医疗用品相关的不同材料的灭菌实验。Knecht说，跨学科团队在COVID-19项目上的联合反映了其他地方正在发生的情况。

“我认为，我们在科学、工程和制造领域看到的合作水平是惊人的，令人鼓舞的，”Knecht说。“不只是在宾夕法尼亚州立大学和参与其中的优秀学生，而是真正在世界各地。 我很自豪能成为其中的一员。”

卡齐米认为这个项目是一个机会，可以利用他的等离子专业知识，在这个巨大的需求时期为更大的利益服务。

卡齐米说，“在美国发现第一例病例几天后，我接到了克内希特医生的电话，他说全国各地的医院物资严重短缺，需要一种可以快速消毒二手医疗设备的设备。”“能有机会在这场全球灾难中提供一些小帮助，我感到非常值得。”

虽然等离子体灭菌装置现在会有很大的影响，但Knecht设想这种装置在未来会成为标准的医疗设备。

“这项技术对病毒病原体的验证将对未来的社会产生影响，”Knecht说。 “如果它对这种病毒有效，它很可能对大多数或所有其他病毒都有效，因为我们发现它对不同的细菌也有效。”