电气工程师会成为全球呼吸机短缺的英雄吗?

由于冠状病毒继续传播，世界各地的医院面临着减轻呼吸窘迫的呼吸者严重短缺。纽约可能是缩短约15,000个呼吸者来治疗最严重的病例，根据纽约时报。在这些不确定的时期，甚至汽车制造商开始生产呼吸机和口罩在危机期间提供帮助。

快速搜索呼吸机，显示世界各地有许多制造商试图使用易于使用的材料或3D印刷部件建造基本呼吸机。其中一些项目是开源，以征求世界各地专家和爱好者的帮助。

在本文中，我们将简要介绍一些这些开源项目。我们在本文中评估的一些项目包括Openlung BVM呼吸机， 这低成本开源呼吸机或PAPR， 这米饭店设计（或apollobvm），和氧等等。

我们还将了解低预算开源呼吸机项目可能面临的一般挑战。

一些开源呼吸机项目

许多开源通风器项目试图实现一个非常基本的操作:以特定的速率吹出一定体积的空气。这并不是商业呼吸机的全部功能。例如，呼吸机监测患者的呼吸状态，并在患者试图恢复正常呼吸时调整通气操作。虽然开源通风器项目不能取代商用通风器，但仍然值得讨论。

许多开源项目使用低成本的袋阀面罩（BVM）作为其设计的核心。BVM是一种手持设备，可以向无法呼吸的患者提供正压力通风。

袋阀面膜。使用的图像礼貌IndiamArt.

通常，手动压缩BVM的袋子以将空气推入患者的肺部。然而，开源呼吸机项目正在尝试设计自动压缩机制。自动化BVM可以以某种方式充当简单的呼吸机。下图显示了这些附加设备之一，用于模拟BVM的手压缩。

Apolrobvm项目中提出的自动BVM的示例。使用的图像礼貌赖斯大学

该装置可以指定呼吸频率（慢，中等，快速）以及推入患者肺部的空气的体积。此处显示了基于类似概念的另一个设计：

从开源Openlung项目的概念。使用GitHub提供的图像和Openlung BVM呼吸机

以下图像示出了另一种基于低成本CPAP（连续正气道压力）的操作的设计。该项目将CPAP鼓风机转换为基本的非侵入式压力支持呼吸机。

基于CPAP设备的设计。使用的图像礼貌GitHub.

现在，让我们来看看低预算开源呼吸机项目可能面临的一般挑战。

呼吸机设计：多学科项目

建立呼吸机是一个多学科项目，需要医疗专业人员，电子工程师和机械工程师的协同努力。yabosports官网

这三个领域的充分体验可以显着加速产品的设计和评估，并导致更可靠的结果。除了这些领域的专业知识之外，一个项目经理理想地要求在团队成员之间作为中间人。

设计团队应讨论产品的不同目标和特征，并确定最重要的目标。基于该优先级，可以适当地处理不同的设计权衡。

设计开源呼吸机的主要目标是为患者提供适合低资源设置的低成本产品。但是，我们知道成本不是一切，特别是在我们设计医疗设备时。在不考虑设计的不同方面，我们可能最终有一个不安全的产品，只能用作缺乏认证设备的患者的最后一个手段。

设计医疗设备的挑战

随着罗伯特·吉姆在他的文章中讨论了他的文章工程师参与治疗慢性疾病，工程师在设计医疗设备时可能会感到大量压力，因为该产品将用于挽救人类的生命。该硬币的另一面是故障的产品可能会严重伤害患者。

这就是为什么产品应该在商业上获得多项测试。事实上，医疗器械制造商必须严重投资其产品的测试和质量控制。该投资成为最终产品成本的重要因素。

在设计呼吸机的情况下，需要精确的合成肺以及精确的气流分析来完全评估呼吸机性能，并希望能够消除故障的来源。合成肺应允许我们进行各种校准的肺顺应性和避风道阻力设置。

成人肺模拟器。使用的图像礼貌密歇根州仪器

可调节，测试肺将使我们复制数百种健康和患病的肺部条件。不幸的是，合成肺和精确的气流分析仪不是仪器，大多数工程师都可以掌握他们的手。无法访问适当的仪器对设计可靠的呼吸机构成挑战。

预算紧张

如上所述，设计呼吸机是具有挑战性的，因为它是需要昂贵和全面测试的多学科项目。我们在互联网上发现的许多开源项目都有一个非常紧张的预算。这进一步降低了这些项目成功的几率。

开源呼吸机：批准或劝阻？

一台商用呼吸机的价格至少在5000美元左右，它是一大批科学家合作的成果。多年来，成功的品牌都投入巨资来改进自己的设计。他们有时间根据临床医生在真实情况下使用他们的设备的反馈重新设计和调试他们的呼吸机。

显然，我们在互联网上发现的许多开源呼吸机项目并不与商业呼吸机相当。但是，我相信建立这些项目的优点。这些是关心人们缓解Covid-19大流行，可能有可能挽救许多生命的潜力。

开源方法是收集和消化那里的信息的最快和最实惠的方法。它允许我们与其他学科的专家分享我们的想法，并从彼此的经验中学习。这些项目在这个阶段可能并不完善，但他们可能会激励我们采取行动并改善可用的设计。

拯救生命的努力

在本文中，我们简要介绍了一些开源呼吸机项目。我们还介绍了这种低预算呼吸机项目可能面临的一般挑战。

呼吸机的设计具有挑战性，因为它是一个需要昂贵和全面的测试的多学科项目。我们在互联网上发现的许多开源项目都有一个非常紧张的预算。这进一步降低了这些项目成功的几率。

然而，这些尝试是有价值的，因为他们的目标是解决医院的严重呼吸机短缺，可能省略许多生命。

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