简单,低成本的呼吸机建立在现有的复苏袋上
一个由大学研究人员组成的国际团队设计了一种简单、低成本的呼吸机,这种呼吸机基于救护车上携带的复苏袋(医院中广泛使用)。这种设备由一个12伏的电机供电,可以帮助满足工业化国家的医疗需求高峰,并为那些没有传统呼吸机供应的资源有限的国家服务。
“COVID-19的高传播率和使呼吸系统衰弱的后果导致全球对呼吸机的需求无法满足。看到美国制造商开放他们的一些fda批准的设计来刺激生产,这是令人温暖的。”乔治亚理工学院和埃默里大学生物医学工程系主任、生物医学专家苏珊·马古利斯说呼吸机-相关的肺损伤。“我们迅速扩大呼吸机供应的战略重点是基于救护车携带的常见复苏袋的简单、低成本设计。”
该设备可以同时为两名患者服务,可以用廉价的金属库存和塑料传动装置生产。电力来自标准的墙壁适配器或12伏汽车电池。该研究团队正在与埃默里大学技术转移办公室合作,将设计转化为制造。
佐治亚理工学院George W. Woodruff机械工程学院副教授Shannon Yee说:“我们正在对已经安装好的气囊-阀-面罩(BVM)复苏器进行改造,设计为手动挤压以使患者复苏。”“我们正在提供机械辅助,使塑料袋可以连续挤压数天,而不是短时间。我们正在使用已经到位的基础设施。”
该设备由英国克兰菲尔德大学(Cranfield University)设计,佐治亚理工学院(Georgia Tech)与埃默里大学(Emory University)合作制造和测试。在克兰菲尔德大学,竞争创意设计中心主任利昂·威廉姆斯教授专门研究快速原型,并一直在与亚特兰大的研究人员一起迭代设计。
威廉姆斯说:“我们特别注意了医学专家的要求,以确保该系统适合该目的。”“例如,我们已经确保系统的操作员能够手动调整潮汐量,即每次呼吸时输送到肺部的空气量,以保护患者。”
Yee表示,该设备旨在满足COVID-19大流行造成的关键需求。
Yee说:“我们设计的独特之处在于每个呼吸机都有两个BVM,这样每个设备可以让两个人呼吸。”“我们的目标是提供呼吸机的基本必需品,以帮助患有COVID-19或急性呼吸窘迫综合征的患者。”
虽然每个紧急呼吸机可以同时为两名患者服务,但他们的气流是分开的,以避免交叉污染。流量可以独立控制,以满足每个病人的需要。
除了Yee和Williams,佐治亚理工学院研究所(GTRI)的研究工程师Kyle Azevedo也一直在提供支持质量控制以及该设备的测试程序,他们与GTRI的研究人员乔纳森·霍姆斯和威利·霍尔库姆合作。已经组装了一小批设备进行台架测试,并与乔治亚州的医院共享进行评估。
阿泽维多说:“我们相信,这些设备可以大规模生产,对全国或全世界的呼吸机短缺产生切实的影响。”“利用BVM复苏器减少了对复杂电子设备的需求,大多数部件可以从平板上切割或3d打印。驱动是通过一个简单的直流电机和调节器,这是广泛使用的。”
GTRI拥有将概念变为现实的经验,并就设备的生产规模提供建议。他说:“重视大规模生产的设计非常重要。”
自动BVM通风系统设计用于所有其他呼吸机被占用的紧急情况,或在资源有限的地区,传统呼吸机根本无法使用。这些系统打算在常规呼吸机可用之前暂时使用。
该系统的设计成本低廉。Williams说:“BVM系统被设计成模块化和可重构的。“如果我们需要随着时间的推移对系统进行进一步改进,这是可能的。”
Yee说,由于BVM通风机是面向全球生产和使用的,因此其设计强调使用尽可能少的部件。呼吸机可以从医院的内置供应系统或便携式氧气发生器提供氧气。该设备必须与脉搏血氧计或其他仪器一起使用设备这可靠地提供了病人氧含量的实时读数。
Yee解释说:“我们设计的通风机制作简单,由钢板切割而成。“工具包可以组装和包装平整以便运输,然后在需要的地方重新组装。制造需要现成的技能,甚至可以使用手工工具。”
在一些受灾严重的社区,预计对呼吸机医疗支持的需求将在几周后达到峰值,研究人员了解如何与时间赛跑,将工程图纸交给制造商。Yee说:“我们真的需要把它传播给人们。”“时间至关重要。”