隨著世界范圍內(nèi)疫情的不斷蔓延，醫(yī)療電子的短缺成了許多國家亟待解決的頭號問題。除顫儀，呼吸機(jī)，數(shù)字PCR等都成了寶貴的救急物資。各個醫(yī)療大廠也開始大量制造相關(guān)儀器，同時帶動了上游元器件的需求大幅增長。

其中疫情嚴(yán)重的美國紐約州，單是呼吸機(jī)就從中國訂購了1.7萬臺。如今國外也涌現(xiàn)了一批呼吸機(jī)的制造方案，原廠分享和開源自制的都有，那他們究竟有何優(yōu)劣呢？我們不妨用參數(shù)來衡量。

呼吸機(jī)上較為重要的參數(shù)有呼吸速率，潮氣量，吸/呼比和氧濃度。呼吸速率是指每分鐘的呼吸次數(shù)，潮氣量是是指每次呼吸循環(huán)中吸入/呼出的氣量，這兩個參數(shù)決定了試用者每分鐘呼吸的總氣量，可以為不同的人群和疾病做出調(diào)整。吸/呼比則是吸氣與呼氣時間的比例，氧濃度是吸入空氣中氧氣的含量。

除此之外，呼吸機(jī)的監(jiān)控參數(shù)也很重要。氣道風(fēng)壓，漏氣量和呼氣阻力等，這些都是保證肺部不會受損的關(guān)鍵參數(shù)。近年來隨著呼吸機(jī)機(jī)械通氣和監(jiān)控性能的不斷提高，越來越多的廠商開始往安全方面發(fā)展，比如Getinge的Servo呼吸機(jī)，Servo Compass可以監(jiān)控一定體重下驅(qū)動壓力或潮氣量是否偏離了正常值，還有Auto SRM這種開放式的自動肺部擴(kuò)張策略。

但這些救急的自制呼吸機(jī)還很難實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，預(yù)警以及安全保證。那它們與專業(yè)呼吸機(jī)的差距究竟在哪，我們用幾個項(xiàng)目來對照一下。

美敦力 PB560

美敦力公司于3月30日公開分享了老款呼吸機(jī)的設(shè)計，于2010年推出的PB 560呼吸機(jī)。美敦力在自己的網(wǎng)站上公開了設(shè)計和制造文件以及電路圖，也在4月1日進(jìn)一步公開了軟件源碼。

PB 560是一款便攜式呼吸機(jī)，由氣泵驅(qū)動，該呼吸機(jī)的呼吸速率可以在1-60 BPM之間調(diào)節(jié)，潮氣量在50 – 2000ml之間可調(diào)，吸/呼比的調(diào)節(jié)范圍為1:1 – 1:4。雖然與該公司最新的PB 980呼吸機(jī)比來確實(shí)有一定差距，但這確實(shí)是小型廠商生產(chǎn)可靠呼吸機(jī)的最佳選擇。

INSPIRE

巴西圣保羅大學(xué)理工學(xué)院組件了一個多學(xué)科團(tuán)隊，他們共同打造了一個低成本的開放式呼吸機(jī)INSPIRE。該呼吸機(jī)的開發(fā)成本低，所需元件都能在巴西市場上輕易購得，總制造時間少于2小時，而且項(xiàng)目設(shè)計都是Github開源的。

該呼吸機(jī)的呼吸速率可以做到在12到20 BPM之間調(diào)節(jié)，潮氣量在350ml至450ml之間（不可調(diào)），可以做到100%占空比（必須每14天后更換一次）。這種呼吸機(jī)的輸氣源來自復(fù)蘇氣囊，由步進(jìn)電機(jī)提供動力，由Arduino Uno驅(qū)動。

VentilAid

VentilAid是一個自發(fā)組織的工程師和設(shè)計師群體，他們開發(fā)的VentilAid自制呼吸機(jī)也是以復(fù)蘇氣囊為核心。將空氣濾除濃郁的二氧化碳后，經(jīng)由直流電機(jī)驅(qū)動的離心壓縮機(jī)，再通過加濕器和醫(yī)用輸氣管，二次過濾后再傳入氧氣面罩。

該呼吸機(jī)仍處于原型階段，制作團(tuán)隊已經(jīng)開發(fā)到了MK3原型。值得一提的是，該呼吸機(jī)的大部分組件都可以用3D打印機(jī)制作，只需購置少量關(guān)鍵元件就可以自行組裝。他們也在網(wǎng)站中提醒道，自制呼吸機(jī)是迫不得已下的選擇，只有當(dāng)缺乏專業(yè)設(shè)備的時候才建議使用。

AmboVent

4月2日，一支來自以色列的研發(fā)團(tuán)隊也開源了他們的自制呼吸機(jī)項(xiàng)目，AmboVent。與其它自制呼吸機(jī)不同的是，該項(xiàng)目是由以色列空軍108部隊的David Alkaher少校領(lǐng)頭開發(fā)的，團(tuán)隊成員包含以色列領(lǐng)頭醫(yī)院和醫(yī)療中心的醫(yī)生和優(yōu)秀工程師。項(xiàng)目描述中提到，該呼吸機(jī)還未經(jīng)過臨床測試，只在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中驗(yàn)證過。

AmboVent的關(guān)鍵輸氣部件也是復(fù)蘇氣囊，其呼吸速率有9個檔位，從6到24 BPM，以2 BPM的幅度遞增。潮氣量可以根據(jù)復(fù)蘇氣囊的擠壓程度手動調(diào)整，范圍在30%到100%之間。吸/呼比暫定為1:2。其中需要用到的現(xiàn)成器件有Spark Mini電機(jī)控制器，Arduino Nano和SparkFun壓力傳感器。

在大部分自制呼吸機(jī)的項(xiàng)目介紹里，都有聲明“自制呼吸機(jī)是最終的方案”，不到萬不得已，最安全也最穩(wěn)妥的還是專業(yè)呼吸機(jī)。但隨著國外疫情的惡化，已經(jīng)加快的呼吸機(jī)產(chǎn)能可能還是難以滿足國際需求。這也是英國政府出臺“速制呼吸機(jī)系統(tǒng)（RMVS）”規(guī)范的原因，自制呼吸機(jī)很少有合理的臨床評估流程，在功能參數(shù)上也沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)。

但即便有了專業(yè)呼吸機(jī)的公開設(shè)計，一般的廠商還是很難在短時間開展組裝生產(chǎn)。還有就是許可證的問題，就拿美敦力的BP 480呼吸機(jī)來說，當(dāng)世衛(wèi)組織（WTO）解除國際公共衛(wèi)生緊急事件（PHEIC）后，該產(chǎn)品的設(shè)計資源和軟件許可就會到期（最遲到2024年10月1日）。

因此從疫情發(fā)展的角度來看，在繼續(xù)加快專業(yè)呼吸機(jī)產(chǎn)能的同時，可以引入合格的開源自制呼吸機(jī)用于應(yīng)急。而為了應(yīng)對未來的健康威脅，低成本易制作的呼吸機(jī)也要有儲備。

本文由電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合編譯報道，內(nèi)容參考自美敦力、INSPIRE、VentilAid等，轉(zhuǎn)載請注明以上來源和出處。