最近，國外呼吸機(jī)短缺的報道被刷了屏。不僅誼安、Hamilton、GE、飛利浦、美敦力等傳統(tǒng)醫(yī)械制造商全力以赴，特斯拉、福特、通用汽車、本田、勞斯萊斯等車企也紛紛入局，宣布將合作生產(chǎn)呼吸機(jī)。

然而，呼吸機(jī)受價格高昂、部件復(fù)雜、監(jiān)管嚴(yán)格等條件所限，短期內(nèi)大幅增量絕非易事。鑒于此，國外一些知名大學(xué)宣布緊急研發(fā)出便宜、簡單的呼吸機(jī)替代產(chǎn)品，以期解決燃眉之急。

麻省理工學(xué)院

麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology）已經(jīng)開發(fā)出一種呼吸機(jī)的替代產(chǎn)品，命名為＂E－Vent”（Emergency Ventilator），并已提交FDA申請緊急使用許可（EUA）。

麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，在危重癥護(hù)理環(huán)境中，使用手動復(fù)蘇器（Ambu－bag）進(jìn)行人工通氣是一種低成本、快速解決的辦法。E－Vent使用一個塑料裝置來擠壓呼吸球囊的泵，為患者提供呼吸幫助。

在研究人員看來，將這一過程自動化不失為一種可迅速大批量生產(chǎn)的最簡單的策略，不過他們也指出，安全生產(chǎn)并非易事。

E－Vent的設(shè)計是開源的，設(shè)計者邀請其他人來幫助完善、測試，并對任何潛在的問題或改進(jìn)提供反饋。

研究人員表示，任何解決方案都應(yīng)該只在醫(yī)療環(huán)境下使用，同時由臨床專業(yè)人員直接監(jiān)測。E－Vent在功能、靈活性和臨床療效方面無法取代FDA批準(zhǔn)的ICU呼吸機(jī)，但它可能有助于緩解呼吸機(jī)緊張的現(xiàn)狀，或在生死關(guān)頭別無選擇的情況下使用。

麻省理工學(xué)院表示，他們目前正在準(zhǔn)備的材料包括：

基于臨床指南的呼吸機(jī)最低安全功能；

滿足臨床最低要求的相關(guān)硬件設(shè)計；

相關(guān)控制方法和電子設(shè)計以及支持理論；

動物模型測試結(jié)果。

明尼蘇達(dá)大學(xué)

明尼蘇達(dá)大學(xué)（University of Minnesota）的一個研究小組設(shè)計了一種機(jī)械式呼吸機(jī)，稱為Coventor，價格低廉、材料易得。

與傳統(tǒng)的呼吸機(jī)不同，Coventor不需要加壓氧氣。該設(shè)備由一個支架和機(jī)械式傳動器組成。機(jī)械式傳動器壓縮一個傳統(tǒng)的呼吸球囊（ambulatory ventilation bag，又名 Ambu bag或bag valve mask），其連接到患者的氣管導(dǎo)管，用于泵送外部壓縮氧氣或環(huán)境空氣。

▲ 支架和機(jī)械傳動器，用于穩(wěn)定和壓縮連接到病人氣管導(dǎo)管和外部壓縮氧氣（如果沒有氧氣，也可使用環(huán)境空氣）的呼吸球囊。

成品裝置大約只有一個麥片盒那么大，支架本身可以用金屬沖壓、3D打印或改良后的日用品制作。據(jù)報道，研究人員在一頭豬身上測試了這個原型，讓豬保持呼吸一個小時，并證實(shí)了在冠狀病毒大流行期間制造這些自制設(shè)備的可能性。目前，由開發(fā)團(tuán)隊制造的呼吸機(jī)將從明尼蘇達(dá)州的Minneapolis發(fā)貨。

該裝置最初是由明尼蘇達(dá)大學(xué)的麻醉學(xué)研究員Steve Richardson博士構(gòu)想并設(shè)計，成品是大學(xué)與當(dāng)?shù)刂圃焐�、電子�?span id="xjt5wpd" class='hrefStyle'>醫(yī)療設(shè)備公司合作的結(jié)果。通過合作，開發(fā)團(tuán)隊表示可以獲得部件，每周組裝數(shù)千臺這樣的呼吸機(jī)。

萊斯大學(xué)＆Metric技術(shù)公司

美國萊斯大學(xué)（Rice University）與加拿大的Metric Technologies公司合作，開發(fā)出一種自動化球囊呼吸面罩裝置（automated bag valve mask ventilation unit），只需要不到300美元的零件就可以制造出來，可用于治療COVID－19，并希望在全球免費(fèi)分享這款呼吸裝置的設(shè)計方案。該合作項目命名為“APOLLO”。

這款裝置的原型早在2019年即由萊斯大學(xué)工程專業(yè)的高年級學(xué)生開發(fā)出來，稱為AutoBVM。開發(fā)團(tuán)隊設(shè)計并制造出了一個可編程的設(shè)備，用于擠壓一個呼吸球囊（bag valve mask）。這種呼吸球囊通常由急救醫(yī)護(hù)人員使用，幫助呼吸困難的人將空氣吸入肺部。但這些球囊使用時需要用手?jǐn)D壓，往往只能持續(xù)幾分鐘，很難做到長時間手動。

現(xiàn)在，萊斯大學(xué)相關(guān)人員開發(fā)出更結(jié)實(shí)的原型機(jī)，主要由3D打印和激光切割的零件制成。他們對原來的齒條和齒輪裝置進(jìn)行了重新配置，不僅達(dá)到醫(yī)療級別，而且也非常便宜，甚至可以考慮一次性使用。

該原型使用Arduino主板來簡化編程，允許用戶根據(jù)患者的情況調(diào)整空氣輸送到肺部的速度，研究團(tuán)隊計劃用定制的集成電路以較低的成本取代該主板。這款產(chǎn)品還將采用反饋傳感器，幫助微調(diào)流向肺部的空氣，并使用與3D打印機(jī)同款的電動機(jī)，能夠連續(xù)工作數(shù)小時。

Dalhousie太空系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室

加拿大的Dalhousie太空系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（Dalhousie Space Systems Lab，以下簡稱DSS）是由Dalhousie大學(xué)相關(guān)人員組成的多學(xué)科團(tuán)隊，致力于研究被稱為CubeSats的衛(wèi)星�，F(xiàn)在，他們也加入了開發(fā)應(yīng)急呼吸機(jī)的行列。

DSS的15名工程志愿者成立了OpenVent（OV）TaskForce，設(shè)計出一款機(jī)械式呼吸機(jī)的原型。

這款產(chǎn)品的原型設(shè)計將遵循由蒙特利爾總醫(yī)院基金會確定的專業(yè)規(guī)范，并將提交給QEII健康科學(xué)中心，支持加拿大新斯科舍�。∟ova Scotia）應(yīng)對流行病，為最需要的人提供幫助。

由于這是DSS設(shè)計的第一款醫(yī)療設(shè)備，因此團(tuán)隊正在接受醫(yī)療專業(yè)人員的指導(dǎo)，確保設(shè)備原型對患者安全，易于使用且可靠。

DSS是加拿大新斯科舍省為數(shù)不多的跨學(xué)科工程團(tuán)隊之一，正在尋找有興趣加入OV（OpenVent）Task－Force的人員，特別是醫(yī)學(xué)專家、急診醫(yī)生、護(hù)士以及在電氣、機(jī)械、嵌入式軟件方面有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)工程師。

縱觀這些簡易的應(yīng)急呼吸機(jī)，基本理念都是將原本需要手動的人工復(fù)蘇器，用一種外接的機(jī)械裝置來達(dá)到自動按壓的目的，其關(guān)鍵部件是呼吸球囊，而這種東西的供應(yīng)十分充足，據(jù)萊斯大學(xué)生物工程副教授Rohith Malya表示，全球每年的生產(chǎn)量超過1億個。

但是，麻省理工學(xué)院的研究者強(qiáng)調(diào)，任何低成本的呼吸機(jī)系統(tǒng)都必須格外注意，需要讓臨床醫(yī)生能夠密切控制和監(jiān)測潮氣量、吸氣壓力每分鐘呼吸次數(shù)（bpm）和吸呼比（I／E），并能夠以呼氣末正壓通氣（PEEP）、氣道峰壓（PIP）監(jiān)測、過濾和適應(yīng)患者個體參數(shù)的形式，提供額外支持。任何想制造低成本緊急呼吸機(jī)的合作者如果不適當(dāng)考慮這些因素，那么產(chǎn)品可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的長期傷害或死亡。

盡管為了幫助減輕法律上的顧慮，衛(wèi)生和公眾服務(wù)部（Department of Health and Human Services，DHHS）對可能有助于應(yīng)對COVID－19流行病的醫(yī)療工具提供了責(zé)任豁免①。

FDA也發(fā)布了一項臨時政策②，放寬了呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、其他呼吸設(shè)備以及相關(guān)配件等醫(yī)械產(chǎn)品的使用規(guī)定。

注①：關(guān)于責(zé)任豁免政策的詳細(xì)內(nèi)容

注②：關(guān)于此項臨時政策的詳細(xì)內(nèi)容

但是，對于這些自制的應(yīng)急呼吸機(jī)設(shè)備能否獲得批準(zhǔn)，目前并沒有明確說法。事實(shí)上，根據(jù)現(xiàn)有報道，眼下只有麻省理工的E－Vent提交了FDA申請。因此，這些DIY呼吸機(jī)最終能否被實(shí)際應(yīng)用還是個問號。

然而，如果發(fā)生“65歲以上的老人們被迫摘掉呼吸機(jī)”的慘況，誠如麻省理工的研究人員所言，生死關(guān)頭，若沒有其他選擇，使用這些應(yīng)急呼吸機(jī)總比完全沒有設(shè)備可用要強(qiáng)得多。