应对呼吸机紧缺 MIT等院校开发低成本简易呼吸机

　　随着越来越多的Covid-19患者住院治疗，医疗机构将面临严重的呼吸机短缺。为了快速解决这个问题，近日，麻省理工学院、明尼苏达大学和范德比尔特大学的一些工程师正在寻求开发可快速推向市场的开源、低成本呼吸机。进行这项工作的主要目的是希望能将该低成本呼吸机的设计方法向公众公开，以便任何人都可以制造它们，减缓全球呼吸机短缺问题。

麻省理工学院电子呼吸机装置

全球三大院校设计可以手动通气的低成本呼吸机——Ambu-bag

　　从本质上讲，设计开源、低成本呼吸机的概念来自一个共同的起点：需要采用一个简单的设计——一个手动操作的气囊阀口罩（称为BVM或Ambu-bag）进行手动通气，并找出一种自动化的方法，以确保患者安全的方式制造呼吸机。

　　麻省理工学院的团队称为MIT E-Vent，他们以2010年在医疗器械设计会议上发表的一篇题为“低成本便携式机械呼吸机的设计和原型制作”的论文中详细介绍的设计为参考，该低成本呼吸机设计基于常规的气囊阀口罩，采用机械凸轮臂，从而无需人工操作。

　　明尼苏达大学的一个团队正在研究一种名为Coventor的设计，该设计基于一个气囊阀口罩，该气囊阀口罩使用电动马达来转动曲柄，从而推动活塞上下运动。两周前，Coventor的原型在试运行中被证明是成功的。

　　范德比尔特大学（Vanderbilt University）的设计同样涉及一个气囊阀口罩，该气囊经过改装，可以施加必要的挤压作用。第一个原型由尼龙织带包裹，尼龙织带包裹着一个气囊，该气囊附着在雨刮器电机的曲柄臂上，以施加重复的挤压力。

　　在以上三种情况的研发下，基本的工程挑战是如何采取低成本设计并找出一种经济的方式来消除对操作员的需求。

低成本的呼吸机如何在临床环境中安全使用？

　　但是，仅仅能够制造出低成本呼吸机还是不够的，因为低成本的呼吸机最终将需要特定的性能特征和功能才能在临床环境中安全使用，任何产品设计的蓝图都只是设计上的，要确定这些内容是否可行，将需要医生的实际操作经验和医学知识。为此，这三个团队由工程师和医生组成，汇集了最好的技术和医学专业知识来解决这个问题。

　　麻省理工学院机械工程教授亚历山大·斯洛克姆（Alexander Slocum）是有关低成本机械呼吸机的麻省理工学院论文的作者之一，他强调道，没有任何工程团队可以提出没有特定性能要求（成本除外）且有效的低成本呼吸机设计，这就是我们与医生合作解决问题的原因，也是我们在研究时将其发布到MIT E-Vent网站的原因。

　　通过这种研究，MIT E-Vent网站制定了一套更详细的规范，该团队正在与可能寻求制造低成本紧急呼吸机的其他人共享这些规范。例如，该网站指出：“任何低成本呼吸机系统都必须格外小心，以使临床医生能够密切控制和监视潮气量、吸气压力、bpm（每分钟呼吸量）和I / E比，以及能够以PEEP和PIP监测、过滤和适应个别患者参数的形式提供其他支持。我们想向任何寻求制造低成本紧急呼吸机的人强调，如果不适当考虑这些因素，可能会导致严重的长期伤害或死亡。”

　　范德比尔特大学（Vanderbilt University）机械工程学教授罗伯特·韦伯斯特（Robert Webster）在网站上的新闻发布中，描述了为何他的同事在设计中添加了传感器和控件。韦伯斯特指出：“这是与医生进行大量对话的结果，很明显，带有压力警报的压力传感器对于过高或过低的压力挤压监测是必不可少的。如果没有许多范德比尔特医生参与该项目，我们将不可能发现这些问题。”

　　团队预计这将是一个反复的过程，并且设计概念会不断发展，因为医生将会不断将测试的反馈纳入设计中，不断进行改进。

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