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模擬如何減少新冠肺炎的傳播

資料來源:https://www.ansys.com/blog/simulations-reduce-covid-19-spread


當世界面臨一生中最具侵略性的流行疫情,我們許多人都待在室內想著何時能恢復到正常的生活。在這期間,多位模擬專家都在想:「我們該如何提供幫助?」

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這些專家意識到他們每天使用的技術可為包含醫療保健行業等各種產業提供幫助,那麼他們如何使用該技術來幫助對抗新冠肺炎?

電腦模擬為工程師提供可模擬醫療保健場景的工具,來補充標準的體外和體內測試。這個虛擬建模方法–「電腦模擬」利用雲端和高效能計算(HPC)的功能,因此研究人員可以:

  • 將不可見的以視覺化呈現

  • 在短時間內執行許多測試

  • 利用物理學預測行為結果

考慮社交距離:國外專家指出,2公尺為社交安全距離。模擬可以幫助假想人與人之間打噴嚏和咳嗽的飛沫傳播。這些模型顯示出在約1.8公尺的高度,才會因重力跌落地面。


如何模擬幫助預防像新冠肺炎的疾病傳播?

許多研究人員正在使用模擬來更加了解潛在污染的飛沫如何傳播並使其他人處於危險之中,這使他們能夠更好地防止飛沫擴散。

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例如,考慮國家社交距離準則和上述模擬提到建議2公尺的距離,但這距離總是足夠遠嗎?Ansys的合作夥伴–埃因霍溫理工大學的Bert Blocken和天主教魯汶大學的Fabio Malizia建立了一個模型,並建議需要更多的空間來避免咳嗽飛沫在跑者和自行車騎士之間傳播。醫生、政策制定者和組織(例如CDCWHO)可利用此資訊來有效進行保護我們的社交安全距離。

那口罩呢?若確診者戴了一個口罩,則可將感染他人的風險降低多達6倍。然而,長時間正確配戴口罩可能會感到不適,導致人們經常拿下口罩,破壞了臉部和口罩之間的密封效果。模擬可以進行調整以確保正確密封口罩,來減少可能暴露的風險。藉由分享這些視覺模擬,可激發醫護人員和其他人停止觸摸其口罩。

模型還可以幫助消毒和淨化設施的清潔工作。病毒不可避免地會殘留在表面上而需要透過清潔來控制傳播。Ansys合作夥伴InSilicoTrials進行的模擬顯示如何有效的進行整個去污過程來確保空間整潔。


如何模擬幫助治療像新冠肺炎的疾病?

模擬還可用於幫助有效進行已遭受感染的患者的治療。

例如,醫療產業使用虛擬模型來有效進行呼吸器的設計。實際上,模擬是加速呼吸機開發的最有效方法,因此有需要的人更容易使用它們。

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模擬還可幫助開發新的藥物。但願我們能盡快確認並批准用於對抗新冠肺炎的疫苗。下一個挑戰是將疫苗的生產從實驗室擴大到工業化。製藥廠可使用虛擬模型在虛擬環境中擴大生產規模,因此他們可以在現實世界中第一時間獲得正確的結果。

一旦研究人員發現製造商可以生產,下一個挑戰就是設計輸送系統。模擬也可以提供幫助。例如,如果要通過呼吸器進行治療,醫療公司可利用模型來改善呼吸器的設計,這是由Ansys合作夥伴Yu Feng博士在奧克拉荷馬州立大學的計算生物流體和生物力學實驗室完成的。

模擬可以確保將足夠的藥物輸送到虛擬肺部的虛擬遞送系統在製造並到人體時能如預期運作。一旦輸送系統產生,這些模型可被用來幫助培訓醫師和護理人員。

以上略述了電腦模擬如何幫助預防和治療新冠肺炎,想了解更多並看其中的一些模擬效果,請至Facing COVID-19 Challenges With Our Customers and Partners文章。