研究人員為COVID-19患者開發了低成本，易于使用的緊急呼吸機
加利福尼亞大學圣地亞哥分校的工程師和醫師團隊開發了一種低成本，易于使用的COVID-19患者緊急呼吸機，該呼吸機圍繞在救護車中通常使用的呼吸機袋周圍。
該團隊在袋子周圍建立了一個自動化系統，并將緊急呼吸機的成本降低到每單位500美元。該設備的組件可以快速制造，并且呼吸機可以在15分鐘內組裝完畢。該設備的電子設備和傳感器依賴于與醫療無關的領域的穩定供應鏈，這些領域不太可能受到短缺的影響。
UCSD MADVent Mark V也是唯一提供壓力控制通風并配備警報的設備，該警報可以調整以指示壓力過低或過高。這一點特別重要，因為過高的壓力會導致COVID-19患者的肺部損傷，而隨著病情的發展，這些患者的肺活量通常會迅速下降。
大多數呼吸機會測量被輸送到患者肺部的空氣量，這需要昂貴的氣流傳感器。相比之下，UCSD MADVent Mark V可以測量壓力并使用該數據來演算和控制流向肺部的氣流。這是降低設備價格的關鍵。
來自圣地亞哥tUC的團隊和行業合作伙伴將尋求食品和藥物管理局的批準。他們在即將發行的《醫療設備和傳感器》中詳細介紹了他們的工作。
該設備的計劃和規格可在http://MADVent.ucsd.edu/獲得。
“ MADVent可以安全地滿足COVID-19患者的各種需求，因為它可以在治療急性呼吸窘迫綜合征所需的廣泛呼吸參數上進行調節，”加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院教授James Friend說。該論文的兩位通訊作者之一。“將現成的組件和易于機械加工的零件與機械驅動的壓力控制相結合，使我們的設計既低成本又可快速制造?！?nbsp;
這項研究的合著者，麻醉學系項目科學家卡斯珀·彼得森博士說，研究人員還希望確保該設備可以由醫務人員使用，而這些人只有很少的呼吸機經驗，而對這種系統沒有經驗。在加州大學圣地亞哥分校醫學院。因此，MADVent Mark V使用安全，易于組裝且易于維修。
卡斯珀·彼得森博士說：“該設備可能是在材料稀缺的情況下使用的理想選擇，例如正常的供應鏈中斷時，或者在發展中國家和難以到達的農村地區。”
該設備不能替代重癥監護病房中使用的高度復雜的呼吸機。
雅各布斯工程學院的助理教授Lonnie Petersen博士說：“相反，我們的低成本呼吸機旨在彌合患者大量涌動的緊急情況，而這些患者可能沒有足夠的維持生命的設備?！奔又荽髮W圣地亞哥分校衛生學院的兼職教授，以及該論文的其他通訊作者。“安全是我們的首要任務；雖然MADVent是一種低技術，低成本的設備，但實際上它提供了強大的患者量身定制的通氣，這確實為患有COVID-19所致的復雜肺部感染和呼吸窘迫的患者增加了安全性。
UCSD MADVent Mark V
加州大學圣地亞哥分校的團隊將他們的設備放在通常在救護車中找到的呼吸袋周圍，并設計為手動擠壓以幫助患者呼吸。在UCSD MADvent Mark V中，用機加工的槳葉擠壓袋子。槳葉由一系列壓力傳感器控制，以確?；颊攉@得適當的空氣進入肺部。該團隊有意將盡可能多的標準醫院項目集成到設計中，因為這些項目已經過嚴格的安全性，壽命和兼容性測試。
為了測量壓力，研究人員開發了一種算法，該算法可根據設備的馬達轉動多少圈來推斷出袋子被壓縮了多少，從而計算出送入患者肺部的空氣量。
Lonnie Petersen博士說：“肺部的彈性變化非?？?，因此能夠感應到患者的反饋非常重要。”
研究人員在肺部模擬器上對系統進行了200多次測試，并連續數天進行測試，并遵守國際標準組織（International Standards Organization）和FDA指南的標準，以確保其正常運行。該設備還在醫療人體模型模擬器上進行了測試。
節省成本的關鍵之一是開發一種計算機模型，以計算通過壓縮后通過救護車袋輸送的空氣量。這使研究人員可以消除昂貴的氣流傳感器以及控制它們的復雜算法。
呼吸機上的材料可用常規消毒劑（例如1.5％的過氧化氫和70％的乙醇）進行消毒。
“該系統在目前的開發狀態下，可以輕松容納新的模塊，這些模塊可以啟用更復雜的功能，例如流量監控，可以啟用其他通氣模式，并向醫療保健操作員提供有關患者呼吸的更多信息，” Aditya Vasan說，博士 是Friend研究小組的學生，也是該論文的第一作者。
跨學科合作
臨床醫生和工程師之間的密切合作使該團隊能夠在短短三天內將原始樣機組裝在一起。然后，他們花費了無數小時來完善和測試呼吸機。確保安全性并可以用簡單的零件進行大規模生產需要進行大量工作。
加州大學圣地亞哥分校高通研究所原型實驗室的工程師提供了工程設計和制造支持。電氣工程師Mark Stambaugh介入了微控制器的工作，并幫助調整了沖程周期并控制了按壓的速度和音量，以幫助患者呼吸。機械工程師Alex Grant提供了設計支持和指導。
該項目的種子資金來自多個組織：位于圣地亞哥的Kratos國防與安全解決方案公司，該公司開發用于滿足國家安全和通信需求的現場系統，平臺和產品；美國國防部海軍研究辦公室；加州大學全球沖突與合作研究所的催化劑倡議。
MADVent：用于COVID-19患者的低成本呼吸機
通訊作者：James Friend，Lonnie Petersen博士
加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院：先進醫療設備實驗室：James Friend，Aditya Vasan，Reiley Weekes，William和Connacher。
加州大學圣地亞哥分校醫學院：Casper Petersen博士，Sidney Merritt博士，Preetham Suresh博士，Daniel E. Lee博士，William Mazzei博士，Theodore Vallejos，Jeremy Sieker。
高通研究所：馬克·斯坦博，亞歷克斯·格蘭特。
Eric Schlaepfer，獨立研究員
