這些應急呼吸機，能挽救世界嗎？
最近，國外呼吸機短缺的報道被刷了屏。不僅誼安、Hamilton、GE、飛利浦、美敦力等傳統醫械制造商全力以赴，特斯拉、福特、通用汽車、本田、勞斯萊斯等車企也紛紛入局，宣布將合作生產呼吸機。
然而，呼吸機受價格高昂、部件復雜、監管嚴格等條件所限，短期內大幅增量絕非易事。鑒于此，國外一些知名大學宣布緊急研發出便宜、簡單的呼吸機替代產品，以期解決燃眉之急。
麻省理工學院
麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）已經開發出一種呼吸機的替代產品，命名為＂E－Vent”（Emergency Ventilator），并已提交FDA申請緊急使用許可（EUA）。
麻省理工學院的研究人員發現，在危重癥護理環境中，使用手動復蘇器（Ambu－bag）進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的最簡單的策略，不過他們也指出，安全生產并非易事。
E－Vent的設計是開源的，設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提供反饋。
研究人員表示，任何解決方案都應該只在醫療環境下使用，同時由臨床專業人員直接監測。E－Vent在功能、靈活性和臨床療效方面無法取代FDA批準的ICU呼吸機，但它可能有助于緩解呼吸機緊張的現狀，或在生死關頭別無選擇的情況下使用。
麻省理工學院表示，他們目前正在準備的材料包括：
基于臨床指南的呼吸機最低安全功能；
滿足臨床最低要求的相關硬件設計；
相關控制方法和電子設計以及支持理論；
動物模型測試結果。
明尼蘇達大學
明尼蘇達大學（University of Minnesota）的一個研究小組設計了一種機械式呼吸機，稱為Coventor，價格低廉、材料易得。
與傳統的呼吸機不同，Coventor不需要加壓氧氣。該設備由一個支架和機械式傳動器組成。機械式傳動器壓縮一個傳統的呼吸球囊（ambulatory ventilation bag，又名 Ambu bag或bag valve mask），其連接到患者的氣管導管，用于泵送外部壓縮氧氣或環境空氣。
▲ 支架和機械傳動器，用于穩定和壓縮連接到病人氣管導管和外部壓縮氧氣（如果沒有氧氣，也可使用環境空氣）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，并證實了在冠狀病毒大流行期間制造這些自制設備的可能性。目前，由開發團隊制造的呼吸機將從明尼蘇達州的Minneapolis發貨。
該裝置最初是由明尼蘇達大學的麻醉學研究員Steve Richardson博士構想并設計，成品是大學與當地制造商、電子和醫療設備公司合作的結果。通過合作，開發團隊表示可以獲得部件，每周組裝數千臺這樣的呼吸機。
萊斯大學＆Metric技術公司
美國萊斯大學（Rice University）與加拿大的Metric Technologies公司合作，開發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，并希望在全球免費分享這款呼吸裝置的設計方案。該合作項目命名為“APOLLO”。
這款裝置的原型早在2019年即由萊斯大學工程專業的高年級學生開發出來，稱為AutoBVM。開發團隊設計并制造出了一個可編程的設備，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護人員使用，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擠壓，往往只能持續幾分鐘，很難做到長時間手動。
現在，萊斯大學相關人員開發出更結實的原型機，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行了重新配置，不僅達到醫療級別，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，允許用戶根據患者的情況調整空氣輸送到肺部的速度，研究團隊計劃用定制的集成電路以較低的成本取代該主板。這款產品還將采用反饋傳感器，幫助微調流向肺部的空氣，并使用與3D打印機同款的電動機，能夠連續工作數小時。
Dalhousie太空系統實驗室
加拿大的Dalhousie太空系統實驗室（Dalhousie Space Systems Lab，以下簡稱DSS）是由Dalhousie大學相關人員組成的多學科團隊，致力于研究被稱為CubeSats的衛星。現在，他們也加入了開發應急呼吸機的行列。
DSS的15名工程志愿者成立了OpenVent（OV）TaskForce，設計出一款機械式呼吸機的原型。
這款產品的原型設計將遵循由蒙特利爾總醫院基金會確定的專業規范，并將提交給QEII健康科學中心，支持加拿大新斯科舍省（Nova Scotia）應對流行病，為最需要的人提供幫助。
由于這是DSS設計的第一款醫療設備，因此團隊正在接受醫療專業人員的指導，確保設備原型對患者安全，易于使用且可靠。
DSS是加拿大新斯科舍省為數不多的跨學科工程團隊之一，正在尋找有興趣加入OV（OpenVent）Task－Force的人員，特別是醫學專家、急診醫生、護士以及在電氣、機械、嵌入式軟件方面有經驗的專業工程師。
縱觀這些簡易的應急呼吸機，基本理念都是將原本需要手動的人工復蘇器，用一種外接的機械裝置來達到自動按壓的目的，其關鍵部件是呼吸球囊，而這種東西的供應十分充足，據萊斯大學生物工程副教授Rohith Malya表示，全球每年的生產量超過1億個。
但是，麻省理工學院的研究者強調，任何低成本的呼吸機系統都必須格外注意，需要讓臨床醫生能夠密切控制和監測潮氣量、吸氣壓力每分鐘呼吸次數（bpm）和吸呼比（I／E），并能夠以呼氣末正壓通氣（PEEP）、氣道峰壓（PIP）監測、過濾和適應患者個體參數的形式，提供額外支持。任何想制造低成本緊急呼吸機的合作者如果不適當考慮這些因素，那么產品可能會導致嚴重的長期傷害或死亡。
盡管為了幫助減輕法律上的顧慮，衛生和公眾服務部（Department of Health and Human Services，DHHS）對可能有助于應對COVID－19流行病的醫療工具提供了責任豁免①。
FDA也發布了一項臨時政策②，放寬了呼吸機、麻醉機、其他呼吸設備以及相關配件等醫械產品的使用規定。
注①：關于責任豁免政策的詳細內容
注②：關于此項臨時政策的詳細內容
但是，對于這些自制的應急呼吸機設備能否獲得批準，目前并沒有明確說法。事實上，根據現有報道，眼下只有麻省理工的E－Vent提交了FDA申請。因此，這些DIY呼吸機最終能否被實際應用還是個問號。
然而，如果發生“65歲以上的老人們被迫摘掉呼吸機”的慘況，誠如麻省理工的研究人員所言，生死關頭，若沒有其他選擇，使用這些應急呼吸機總比完全沒有設備可用要強得多。
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