医疗大厂与开源自制的呼吸机方案，危机时刻该如何选择？-电子发烧友网

随着世界范围内疫情的不断蔓延，医疗电子的短缺成了许多国家亟待解决的头号问题。除颤仪，呼吸机，数字PCR等都成了宝贵的救急物资。各个医疗大厂也开始大量制造相关仪器，同时带动了上游元器件的需求大幅增长。

其中疫情严重的美国纽约州，单是呼吸机就从中国订购了1.7万台。如今国外也涌现了一批呼吸机的制造方案，原厂分享和开源自制的都有，那他们究竟有何优劣呢？我们不妨用参数来衡量。

呼吸机上较为重要的参数有呼吸速率，潮气量，吸/呼比和氧浓度。呼吸速率是指每分钟的呼吸次数，潮气量是是指每次呼吸循环中吸入/呼出的气量，这两个参数决定了试用者每分钟呼吸的总气量，可以为不同的人群和疾病做出调整。吸/呼比则是吸气与呼气时间的比例，氧浓度是吸入空气中氧气的含量。

除此之外，呼吸机的监控参数也很重要。气道风压，漏气量和呼气阻力等，这些都是保证肺部不会受损的关键参数。近年来随着呼吸机机械通气和监控性能的不断提高，越来越多的厂商开始往安全方面发展，比如Getinge的Servo呼吸机，Servo Compass可以监控一定体重下驱动压力或潮气量是否偏离了正常值，还有Auto SRM这种开放式的自动肺部扩张策略。

但这些救急的自制呼吸机还很难实现监控，预警以及安全保证。那它们与专业呼吸机的差距究竟在哪，我们用几个项目来对照一下。

美敦力 PB560

美敦力公司于3月30日公开分享了老款呼吸机的设计，于2010年推出的PB 560呼吸机。美敦力在自己的网站上公开了设计和制造文件以及电路图，也在4月1日进一步公开了软件源码。

PB 560是一款便携式呼吸机，由气泵驱动，该呼吸机的呼吸速率可以在1-60 BPM之间调节，潮气量在50 – 2000ml之间可调，吸/呼比的调节范围为1:1 – 1:4。虽然与该公司最新的PB 980呼吸机比来确实有一定差距，但这确实是小型厂商生产可靠呼吸机的最佳选择。

INSPIRE

巴西圣保罗大学理工学院组件了一个多学科团队，他们共同打造了一个低成本的开放式呼吸机INSPIRE。该呼吸机的开发成本低，所需元件都能在巴西市场上轻易购得，总制造时间少于2小时，而且项目设计都是Github开源的。

该呼吸机的呼吸速率可以做到在12到20 BPM之间调节，潮气量在350ml至450ml之间（不可调），可以做到100%占空比（必须每14天后更换一次）。这种呼吸机的输气源来自复苏气囊，由步进电机提供动力，由Arduino Uno驱动。

VentilAid

VentilAid是一个自发组织的工程师和设计师群体，他们开发的VentilAid自制呼吸机也是以复苏气囊为核心。将空气滤除浓郁的二氧化碳后，经由直流电机驱动的离心压缩机，再通过加湿器和医用输气管，二次过滤后再传入氧气面罩。

该呼吸机仍处于原型阶段，制作团队已经开发到了MK3原型。值得一提的是，该呼吸机的大部分组件都可以用3D打印机制作，只需购置少量关键元件就可以自行组装。他们也在网站中提醒道，自制呼吸机是迫不得已下的选择，只有当缺乏专业设备的时候才建议使用。

AmboVent

4月2日，一支来自以色列的研发团队也开源了他们的自制呼吸机项目，AmboVent。与其它自制呼吸机不同的是，该项目是由以色列空军108部队的David Alkaher少校领头开发的，团队成员包含以色列领头医院和医疗中心的医生和优秀工程师。项目描述中提到，该呼吸机还未经过临床测试，只在实验室环境中验证过。

AmboVent的关键输气部件也是复苏气囊，其呼吸速率有9个档位，从6到24 BPM，以2 BPM的幅度递增。潮气量可以根据复苏气囊的挤压程度手动调整，范围在30%到100%之间。吸/呼比暂定为1:2。其中需要用到的现成器件有Spark Mini电机控制器，Arduino Nano和SparkFun压力传感器。

在大部分自制呼吸机的项目介绍里，都有声明“自制呼吸机是最终的方案”，不到万不得已，最安全也最稳妥的还是专业呼吸机。但随着国外疫情的恶化，已经加快的呼吸机产能可能还是难以满足国际需求。这也是英国政府出台“速制呼吸机系统（RMVS）”规范的原因，自制呼吸机很少有合理的临床评估流程，在功能参数上也没有固定的标准。

但即便有了专业呼吸机的公开设计，一般的厂商还是很难在短时间开展组装生产。还有就是许可证的问题，就拿美敦力的BP 480呼吸机来说，当世卫组织（WTO）解除国际公共卫生紧急事件（PHEIC）后，该产品的设计资源和软件许可就会到期（最迟到2024年10月1日）。

因此从疫情发展的角度来看，在继续加快专业呼吸机产能的同时，可以引入合格的开源自制呼吸机用于应急。而为了应对未来的健康威胁，低成本易制作的呼吸机也要有储备。

本文由电子发烧友网综合编译报道，内容参考自美敦力、INSPIRE、VentilAid等，转载请注明以上来源和出处。