研究人员为COVID-19患者开发了低成本，易于使用的紧急呼吸机
加利福尼亚大学圣地亚哥分校的工程师和医师团队开发了一种低成本，易于使用的COVID-19患者紧急呼吸机，该呼吸机围绕在救护车中通常使用的呼吸机袋周围。
该团队在袋子周围建立了一个自动化系统，并将紧急呼吸机的成本降低到每单位500美元。该设备的组件可以快速制造，并且呼吸机可以在15分钟内组装完毕。该设备的电子设备和传感器依赖于与医疗无关的领域的稳定供应链，这些领域不太可能受到短缺的影响。
UCSD MADVent Mark V也是唯一提供压力控制通风并配备警报的设备，该警报可以调整以指示压力过低或过高。这一点特别重要，因为过高的压力会导致COVID-19患者的肺部损伤，而随着病情的发展，这些患者的肺活量通常会迅速下降。
大多数呼吸机会测量被输送到患者肺部的空气量，这需要昂贵的气流传感器。相比之下，UCSD MADVent Mark V可以测量压力并使用该数据来演算和控制流向肺部的气流。这是降低设备价格的关键。
来自圣地亚哥tUC的团队和行业合作伙伴将寻求食品和药物管理局的批准。他们在即将发行的《医疗设备和传感器》中详细介绍了他们的工作。
该设备的计划和规格可在http://MADVent.ucsd.edu/获得。
“ MADVent可以安全地满足COVID-19患者的各种需求，因为它可以在治疗急性呼吸窘迫综合征所需的广泛呼吸参数上进行调节，”加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院教授James Friend说。该论文的两位通讯作者之一。“将现成的组件和易于机械加工的零件与机械驱动的压力控制相结合，使我们的设计既低成本又可快速制造。”
这项研究的合著者，麻醉学系项目科学家卡斯珀·彼得森博士说，研究人员还希望确保该设备可以由医务人员使用，而这些人只有很少的呼吸机经验，而对这种系统没有经验。在加州大学圣地亚哥分校医学院。因此，MADVent Mark V使用安全，易于组装且易于维修。
卡斯珀·彼得森博士说：“该设备可能是在材料稀缺的情况下使用的理想选择，例如正常的供应链中断时，或者在发展中国家和难以到达的农村地区。”
该设备不能替代重症监护病房中使用的高度复杂的呼吸机。
雅各布斯工程学院的助理教授Lonnie Petersen博士说：“相反，我们的低成本呼吸机旨在弥合患者大量涌动的紧急情况，而这些患者可能没有足够的维持生命的设备。”加州大学圣地亚哥分校卫生学院的兼职教授，以及该论文的其他通讯作者。“安全是我们的首要任务；虽然MADVent是一种低技术，低成本的设备，但实际上它提供了强大的患者量身定制的通气，这确实为患有COVID-19所致的复杂肺部感染和呼吸窘迫的患者增加了安全性。
UCSD MADVent Mark V
加州大学圣地亚哥分校的团队将他们的设备放在通常在救护车中找到的呼吸袋周围，并设计为手动挤压以帮助患者呼吸。在UCSD MADvent Mark V中，用机加工的桨叶挤压袋子。桨叶由一系列压力传感器控制，以确保患者获得适当的空气进入肺部。该团队有意将尽可能多的标准医院项目集成到设计中，因为这些项目已经过严格的安全性，寿命和兼容性测试。
为了测量压力，研究人员开发了一种算法，该算法可根据设备的马达转动多少圈来推断出袋子被压缩了多少，从而计算出送入患者肺部的空气量。
Lonnie Petersen博士说：“肺部的弹性变化非常快，因此能够感应到患者的反馈非常重要。”
研究人员在肺部模拟器上对系统进行了200多次测试，并连续数天进行测试，并遵守国际标准组织（International Standards Organization）和FDA指南的标准，以确保其正常运行。该设备还在医疗人体模型模拟器上进行了测试。
节省成本的关键之一是开发一种计算机模型，以计算通过压缩后通过救护车袋输送的空气量。这使研究人员可以消除昂贵的气流传感器以及控制它们的复杂算法。
呼吸机上的材料可用常规消毒剂（例如1.5％的过氧化氢和70％的乙醇）进行消毒。
“该系统在目前的开发状态下，可以轻松容纳新的模块，这些模块可以启用更复杂的功能，例如流量监控，可以启用其他通气模式，并向医疗保健操作员提供有关患者呼吸的更多信息，” Aditya Vasan说，博士 是Friend研究小组的学生，也是该论文的第一作者。
跨学科合作
临床医生和工程师之间的密切合作使该团队能够在短短三天内将原始样机组装在一起。然后，他们花费了无数小时来完善和测试呼吸机。确保安全性并可以用简单的零件进行大规模生产需要进行大量工作。
加州大学圣地亚哥分校高通研究所原型实验室的工程师提供了工程设计和制造支持。电气工程师Mark Stambaugh介入了微控制器的工作，并帮助调整了冲程周期并控制了按压的速度和音量，以帮助患者呼吸。机械工程师Alex Grant提供了设计支持和指导。
该项目的种子资金来自多个组织：位于圣地亚哥的Kratos国防与安全解决方案公司，该公司开发用于满足国家安全和通信需求的现场系统，平台和产品；美国国防部海军研究办公室；加州大学全球冲突与合作研究所的催化剂倡议。
MADVent：用于COVID-19患者的低成本呼吸机
通讯作者：James Friend，Lonnie Petersen博士
加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院：先进医疗设备实验室：James Friend，Aditya Vasan，Reiley Weekes，William和Connacher。
加州大学圣地亚哥分校医学院：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：马克·斯坦博，亚历克斯·格兰特。
Eric Schlaepfer，独立研究员
