En eftermiddag samlades ett dussin studenter från Arizona State University för att tillbringa förmiddagen med att skära kartong, tejpa fläktar och sätta ihop filter i ett försök att bygga 125 bärbara luftrenare för lokala skolor. Samma morgon höll personal på ett härbärge för hemlösa i Los Angeles att sätta upp 20 egna hemgjorda renare, medan en annan gör-det-själv-luftrenare i Brookline, Massachusetts, snurrade tyst på baksidan av ett daghemsklassrum medan barn lekte.

Tekniken i alla tre fallen – en anspråkslös tejp- och kartongkonstruktion känd som en Corsi-Rosenthal-låda – spelar en viktig roll i kampen mot COVID-19. Berättelsen om hur det blev till avslöjar också mycket om samhällen som källor till innovation och motståndskraft inför katastrofer.

En enkel teknik med stor effekt

När det stod klart att covid-19 spreds genom luftburen överföring började människor bära masker och byggnadschefer skyndade sig för att uppgradera sina ventilationssystem. Detta innebar vanligtvis installation av högeffektiva HEPA-filter. Dessa filter fungerar genom att fånga upp virusladdade partiklar:luft tvingas in i en porös matta, föroreningar filtreras bort och ren luft passerar igenom.

Effektiviteten hos en byggnads ventilationssystem styrs av två faktorer, dock inte bara kvaliteten på filtren. Mängden luft som rör sig genom ventilationssystemen spelar också roll. Experter rekommenderar vanligtvis fem till sex luftbyten per timme i delade utrymmen, vilket innebär att hela volymen luft i ett rum byts ut var 45:e minut. System i många äldre byggnader kan dock inte hantera denna volym.

Bärbara luftfilter är ett alternativ för att utöka ventilationssystem, men de kostar vanligtvis hundratals dollar, vilket gör dem utom räckhåll för skolor och andra offentliga utrymmen som har budgetbegränsningar.

Det är här Corsi-Rosenthal-lådan kommer in. Det är en kub som består av fyra till fem ugnsfilter som är färdiga från hyllan och toppas av en standardboxfläkt som blåser utåt. När den väl är förseglad med tejp kan den sitta på golv, hylla eller bord. Fläkten drar luft genom kubens sidor och ut på toppen. Enheterna är enkla, hållbara och lätta att tillverka och är mer effektiva än att bara placera ett enda filter framför en boxfläkt. Det tar vanligtvis 40 minuter, minimal teknisk expertis och 60 till 90 USD i material som är tillgängligt från alla hembutiker.

Trots denna enkelhet är dessa hemgjorda enheter extremt effektiva. När de används i ett delat utrymme som ett klassrum eller sjukhusavdelning kan de komplettera befintlig ventilation och ta bort luftburna föroreningar, inklusive rök och virusladdade partiklar. En mängd nyligen granskad forskning har funnit att bärbara luftrenare kan minska aerosolöverföringen dramatiskt. Andra preprint- och underreviewstudier har funnit att Corsi-Rosenthal-lådor fungerar lika bra som professionella enheter till en bråkdel av kostnaden.

Ursprunget till Corsi-Rosenthal-lådan

Den formella historien om Corsi-Rosenthal-boxen började i augusti 2020, när Richard Corsi, en luftkvalitetsexpert och nu dekanus vid University of California, Davis, lade upp idén om att bygga billiga boxfläktluftfilter på Twitter. Jim Rosenthal, VD för ett Texas-baserat filterföretag, hade lekt med en liknande idé och byggde snabbt den första prototypen.

Inom några dagar byggde både mixtrare och luftkvalitetsingenjörer sina egna Corsi-Rosenthal-lådor och delade resultaten på sociala medier. En livlig konversation uppstod på Twitter, som blandade sofistikerad teknisk analys från ingenjörer med insikten och ansträngningarna från icke-specialister.

I december tillverkade hundratals människor Corsi-Rosenthal-lådor, och tusentals fler hade läst pressbevakning i butiker som Wired. I olika hörn av världen anpassade människor design baserat på tillgången på tillbehör och olika behov. Deras samlade förbättringar och anpassningar dokumenterades av dedikerade webbplatser och bloggar, samt nyhetsrapporter.

I vissa fall visade sig designjusteringar vara inflytelserika. I november 2020 upptäckte till exempel en husägare i North Carolina ett problem med luft som dras tillbaka in genom hörnen på de mest använda fyrkantsfläktarna. Efterföljande tester av luftkvalitetsexperter visade att tillsats av ett hölje till fläkten ökade effektiviteten med så mycket som 50 %.

Att analysera sociala medier och nyhetsbevakning ger en känsla av omfattningen av fenomenet Corsi-Rosenthal-box. I januari 2022 var mer än 1 000 enheter i bruk i skolor, med tusentals fler i hem och kontor. Mer än 3 500 personer hade använt hashtaggen #corsirosenthalbox på Twitter, och tiotusentals fler bidrog till onlinekonversationen. Nyhetsartiklar och förklarande videor på YouTube hade samlat mer än 1,9 miljoner visningar.

Samhällen som källor till innovation

Berättelsen om Corsi-Rosenthal-lådan är en del av en bredare berättelse om gräsrötternas svar på covid-19-pandemin. De första dagarna av pandemin gjorde mer än att bara ta en fruktansvärd vägtull på människor. De skapade också en massiv entreprenöriell insats, med tiotusentals vardagliga medborgare som gav ut sina händer för att designa och producera de kritiska medicinska förnödenheter och personlig skyddsutrustning som plötsligt behövdes.

Mitt forskarteam har spårat dessa ansträngningar. Genom dussintals intervjuer och månader av arkivforskning har vi byggt en databas med mer än 200 startups – formella och informella, ideella och vinstdrivande – vars aktiviteter sträckte sig från att designa syrgaskoncentratorer till 3D-utskrift av ansiktsskydd till att bygga UV-desinfektionsrum. Bilden av innovation som framträder är långt ifrån den traditionella labbrockar och mellanchefsbild som vanligtvis förknippas med ny teknik.

För det första, några av de innovationer vi har spårat uppfanns faktiskt av en enda person, eller till och med ett enda team. Snarare var de ett gemensamt projekt av breda nätverk av enskilda bidragsgivare från olika bakgrunder och organisationer. Denna bredd är viktig eftersom den ger mer kunskap och fler olika perspektiv. Det kan också vara till hjälp för att utnyttja befintlig kunskap. Till exempel, när Corsi-Rosenthal-lådorna fick dragkraft kunde samhället dra nytta av tidigare iterationer som hade utvecklats för att hjälpa till med brandrök.

För det andra saknade innovationsprocessen hierarkisk kontroll. Det fanns ingen enskild person som styrde var eller hur tekniken användes. Denna brist på kontroll gjorde det lättare att experimentera och anpassa sig till lokala förhållanden. Ett exempel är utvecklingen av syrgaskoncentratorer för användning på sjukhus i Indien. Insåg att befintlig västerländsk teknologi misslyckades ofta i den fuktigare driftsmiljön som är typisk för Indien, samlades team av innovatörer för att utveckla och dela förbättrade design med öppen källkod.

För det tredje delade dessa gemenskaper kunskap online. Detta gjorde det möjligt för enskilda bidragsgivare att kommunicera direkt och dela idéer, vilket hjälpte kunskapen att spridas snabbt genom nätverket. Det innebar också att kunskap var mer lättillgänglig. De detaljerade designerna och testresultaten från luftkvalitetsingenjörer som arbetade med Corsi-Rosenthal-lådor var lättillgängliga för alla i samhället.

De flesta av de organisationer vi spårade använde också Facebook, Twitter och Slack som verktyg för att hantera samarbete inom och mellan organisationer. Som jag och andra har hävdat ger detta gräsrotsinnovation enorma löften – särskilt i en värld där storskaliga störningar som en pandemi är allt vanligare.

Fallgroparna med gräsrotsinnovation

Trots detta löfte finns det områden där innovationsgemenskaper på gräsrotsnivå vacklar. En utmaning är bristen på teknisk sofistikering och resurser. Medan några av gemenskaperna i vår studie producerade anmärkningsvärt komplexa enheter, var det största bidraget i mycket enklare produkter som ansiktsskydd och operationsrockar.

Sedan finns det regler och förordningar. Även när gräsrotssamhällen kan producera säkra och effektiva innovationer kanske befintliga regler inte är redo att ta emot dem. Vissa sjukhus kunde inte acceptera personlig skyddsutrustning från samhället under pandemin på grund av oflexibel upphandlingspolicy, och idag fortsätter vissa skolor att förbjuda Corsi-Rosenthal-lådor.

En sista fråga är att upprätthålla ansträngningarna. Medan gräsrotssamhällen var avgörande för att sjukhus och medicinska anläggningar skulle kunna fortsätta fungera under pandemins tidiga dagar, tog många av de insatser som var beroende av frivillig arbetskraft slutligen slut.

Vad detta betyder för framtiden

Som andra årsdagen av USA:s deklaration om nödlägen är en viktig lärdom som världen har lärt sig vikten av att investera i inomhusluftens kvalitet, till exempel genom övervakning och förbättrad ventilation och filtrering. Och värdet av ventilation som ett icke-invasivt folkhälsoverktyg är ännu större när maskmandaten avtar.

En annan, bredare läxa är kraften hos gräsrotsinnovation och medborgarteknik för att utveckla dessa tekniker. Historien om Corsi-Rosenthal-lådan, liksom de tusentals andra gräsrotsinnovationer som utvecklades under pandemin, handlar i grunden om att människor tar välfärden i sina samhällen i egna händer. Den mest populära tweeten som delades om Corsi-Rosenthal-lådor var från en 14-årig blivande ingenjör i Ontario som erbjöd sig att bygga och donera lådor till alla som behöver det.