随着冠状病毒继续传播，世界各地的医院面临着缓解呼吸窘迫的呼吸机严重短缺的问题。纽约可能缺少大约1.5万个呼吸机来治疗最严重的病例，根据纽约时报．即使是在这个不确定的时期汽车制造商开始生产呼吸机和口罩在危机期间伸出援手。
对呼吸机的快速搜索显示，世界各地有许多制造商试图使用现成的材料或3d打印部件制造基本的呼吸机。其中一些项目是开源的，以寻求来自世界各地的专家和热心人士的帮助。
在本文中，我们将简要介绍其中一些开源项目。我们在本文中评估的一些项目包括OpenLung BVM通风机,低成本开源呼吸机或PAPR,大米OEDK设计(或ApolloBVM)氧气等等。
我们还将着眼于低预算开源呼吸机项目可能面临的一般挑战。
几个开源呼吸机项目
许多开源呼吸机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数量的空气。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。尽管开源呼吸机项目不能取代商业呼吸机，但它们仍然值得讨论。
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，可以为无法呼吸的患者提供正压通气。
袋阀面罩。图片由Indiamart
正常情况下，BVM的袋子是手动压缩的，以推动空气进入患者的肺部。然而，开源呼吸机项目正试图设计一种自动压缩机制。自动BVM可以作为一个简单的呼吸机。下图显示了这些附加设备中的一个，它模拟了BVM的手压缩。
apollovm项目中提出的自动化BVM的一个示例。图片由莱斯大学
该设备可以指定呼吸频率(慢、中、快)和进入患者肺部的空气量。另一个基于类似概念的设计如下:
来自开源OpenLung项目的概念。图片由GitHub和OpenLung BVM通风机
下图显示了另一种基于低成本CPAP(持续气道正压)操作的设计。本项目将CPAP鼓风机转化为一个基本的无创压力支持呼吸机。
基于CPAP器件的设计。图片由Github
现在，让我们看看低预算开源呼吸机项目可能面临的一般挑战。
通风机设计:一个多学科项目
制造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共同努力。雷竞技最新app
在这三个领域的充分经验可以显著加快产品的设计和评估，并导致更可靠的结果。除了这些领域的专业知识，理想情况下，项目经理还需要充当团队成员之间的中间人。
设计团队应该讨论产品的不同目标和功能，并确定最关键的。基于这个优先级，可以适当地处理不同的设计折衷。
设计开源呼吸机的主要目标是为患者提供一种适合低资源环境的低成本产品。然而，我们知道成本并不是一切，尤其是在我们设计医疗设备的时候。如果不考虑设计的不同方面，我们最终可能会得到一种不安全的产品，它只能作为缺乏认证设备的病人的最后手段。
设计医疗设备的挑战
正如Robert Keim在他的文章中所讨论的工程师参与慢性疾病的治疗在美国，工程师在设计医疗设备时可能会感到很大的压力，因为该产品将用于拯救一个人的生命。另一方面，产品出现故障可能会严重伤害患者。
这就是为什么该产品在上市前必须经过多次测试。事实上，医疗设备制造商不得不在产品的测试和质量控制上投入大量资金。这种投资成为最终产品成本的一个重要因素。
在设计呼吸机的情况下，需要精确的合成肺和准确的气体流量分析，以完全评估呼吸机的性能，并希望消除故障的来源。人造肺应该允许我们进行广泛的校准肺顺应性和气道阻力设置的实验。
成人肺模拟器。图片由密歇根州的仪器
由于可调节，测试肺将允许我们复制数百种健康和患病的肺状况。不幸的是，合成肺和精确的气体流量分析仪并不是大多数工程师能够使用的仪器。无法使用适当的仪器对设计可靠的通风机构成了挑战。
紧缩的预算
如上所述，设计呼吸机具有挑战性，因为这是一个多学科项目，需要昂贵和全面的测试。我们在互联网上找到的许多开源项目都有非常紧张的预算。这进一步降低了这些项目成功的几率。
开源呼吸机:赞成还是反对?
一个商用呼吸机的价格最低在5000美元左右，是一大群科学家合作的结果。多年来，成功的品牌都在大力投资改进设计。他们有时间根据临床医生在现实生活中使用他们的设备的反馈来重新设计和调试他们的呼吸机。
显然，我们在互联网上找到的许多开源呼吸机项目根本无法与商业呼吸机相比。然而，我相信建设这些项目是有价值的。这些都是有爱心的人们为缓解COVID-19大流行所做的努力，可能有可能拯救许多生命。
开源方法是收集和消化现有信息的最快、最经济的方法。它允许我们与其他学科的专家分享我们的想法，并相互学习经验。这些项目在这个阶段可能并不完美，但它们可能会激励我们采取行动，改进现有的设计。
一个拯救生命的努力
在本文中，我们简要介绍了一些开源呼吸机项目。我们还了解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，因为它是一个多学科的项目，需要昂贵和全面的测试。我们在互联网上找到的许多开源项目都有非常紧张的预算。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，因为它们旨在解决医院严重的呼吸机短缺，并可能挽救许多生命。
您对开源呼吸机运动有何看法?你自己看过这些项目吗?请在下方分享你的评论。
