在新冠肺炎（COVID-19）危機期間 公眾最大的擔憂之一就是 醫護人員個人防護裝備（PPE）的短缺。在特殊時期，PPE供應鏈體系壓力重重，因為這些裝備都是一次性的，使用過後就會被丟棄。由於對PPE的需求量極大，因此工程師和醫療從業人員正在尋找對裝備進行消毒從而重複使用的方法。

一種可能的解決方案是 使用與無數醫療裝置相同的紫外線消毒技術。藉助模擬，工程師們可以設計新的裝備，或最佳化現有裝備的效率，以降低PPE的一次性消耗。

01紫外消毒的工作原理

根據美國疾病控制與預防中心（CDC）的說法，紫外線殺菌照射是一種使用短波長光消除或滅活微生物的消毒方法：紫外消毒燈可以透過與細菌和病毒的核酸反應，使之失去繁殖和自我複製的功能從而達到殺菌消毒的目的。可惜的是，該技術對付細菌孢子不是很有效。

許多行業利用波長在240到280奈米之間強光源完成對水、空氣、植入物、隱形眼鏡以及表面等的消毒滅菌。無論在空氣還是水迴圈系統中，都能對微生物做到有效的控制。

CDC指出，消毒燈的有效性取決於諸多變數：

這項技術目前僅限於對錶面和物體進行滅菌。例如CDC指出，對近15,000名患者進行的雙盲研究表明，紫外線不能有效降低術後傷口的感染率。此外，疾病預防控制中心和世界衛生組織（WHO）警告，用紫外線照射人體可能會造成傷害。

02模擬可以幫助工程師設計紫外線消毒系統

最近的紫外線殺菌照射技術的發展表明， LED可以替代傳統上使用的汞燈。這些半導體發出的光在255至280奈米之間，同時減小了消毒系統的尺寸，這使得工程師能夠更好地將它們整合到醫療裝置之中。

Ansys SPEOS輻照度分析結果提供最低照度值，計算得出完成消毒過程僅需4秒。

紫外LED同時具備更好的短期操作耐受性。因此當它們間歇使用時，可以比汞燈獲得更長的使用壽命，這使得LED成為在短期內消毒大量PPE口罩的理想選擇。

紫外光對口罩消毒的模擬

但是工程師需要證明：這項技術可適用於對像個人防護面罩一樣的多孔表面進行消毒。為了完成這項任務，他們可以使用光學模擬工具（如Ansys SPEOS）來設計一個系統：

透過改變以下變數從而最大限度的進行消毒：

模擬結果還可以確定：

由於這些模擬可以幫助工程師比使用物理原型更快地進行設計迭代，因此他們可以迅速地設計，最佳化並驗證可以對PPE或其他醫療裝置進行消毒的紫外線消毒系統，這或許是一種可以幫助人類戰勝新冠病毒（COVID-19）以及未來可能存在的傳染類疾病。（編譯自ANSYS官網）