Johns Hopkins engineers develop 3D-printed ventilator splitters

为了满足对更多呼吸机用于治疗危重症患者的迫切需求，由约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)工程师领导的一个团队正在开发和原型化一种3d打印的分离器，它将允许一个呼吸机治疗多个患者。尽管医疗专业人士对共享呼吸机的安全性和有效性表示了担忧，但该团队设计了这个工具来解决这些担忧。

”有一个重点现在使用的工程开发的开源解决方案COVID-19危机的许多方面,尤其是呼吸机的设计和生产,“唱胡恩Kang说,约翰霍普金斯大学的机械工程助理教授粉刷工程学院谁是领导一个团队,包括重症加护病房等和肺在约翰霍普金斯大学医学院的专家。“一种方法是使用一个呼吸机来治疗多个病人。虽然这是可行的，但对所有患者来说必须是安全的。这意味着确保每个病人得到他们需要的治疗，而不欺骗任何人。这就是我们要创造的。”

一种被称为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的严重肺部疾病是COVID-19患者的主要死亡原因。在ARDS患者中，液体在肺部积聚，限制了血液中的氧气量，使重要器官失去正常工作所需的氧气。这种情况必须用呼吸机来控制。

随着covid19疫情的蔓延，许多医疗机构都在努力解决治疗病情最严重患者所需设备的短缺问题。这种短缺实际上已经摧毁了意大利的医疗系统。目前，意大利报告的与可卡因有关的死亡人数是世界最高的，超过1.3万人。

一些医疗专业人士对共用呼吸器的做法表示担忧。首先，把几个病人连在同一个呼吸机上可能会传播细菌，造成交叉感染。另一个担忧是，多人共用的呼吸机不能给所有人提供必要的氧气，这可能会导致病人的不良结局和高死亡率。

据Kang介绍，团队的新设计旨在防范这些风险。新的设计包括一个空气流量控制器和流量计，允许临床医生监测和调整每个病人的空气流量。空气量控制器是一个关键的补充，因为每个插管病人需要不同的流量控制。研究小组还增加了一个过滤器，用来防止病人之间的交叉感染，这一点很重要，因为早期的报告显示，那些暴露在多个受感染人群中的病人会经历更糟糕的结果。

考虑到需求的紧迫性，拆分器还必须易于部署。

“我们需要一种稳健的设计，但这种设计可以通过3D打印等相对简单的制造过程来实现，”该团队的一名成员、生物医学工程专业的大三学生克里斯托弗·沙拉尔(Christopher Shallal)说。“我们也在考虑不同的条件和设置，人们可能会打印呼吸机分离器。例如，他们可能没有高分辨率的打印机。所以我们在设计时考虑到了可扩展性。”

劈裂式呼吸机是一种实验性的紧急治疗方法，以前也曾在极端情况下使用过，比如在2017年拉斯维加斯枪击事件之后，当时人们用劈裂机来稳定受伤但身体健康的年轻人。但约翰斯·霍普金斯医学院(Johns Hopkins Medicine)整形与重建外科助理教授朱莉·凯弗雷(Julie Caffrey)说，将呼吸机分离出来用于治疗不同阶段肺部衰竭的多名患者，在设计上提出了一套新的、有点令人生畏的挑战。凯弗雷也是该研究小组的成员之一。

“对不同肺顺应性的ARDS患者使用相同的呼吸机可能非常不安全。一个病人可能吸入太多空气;另一个可能收不到足够的钱，”卡夫瑞解释道。对于ARDS，通常采用呼吸机策略来提高生存率，以控制较低的潮气量和较高的压力。如果你不能做到这一点，你就有可能给已经严重受损的肺部造成进一步的创伤。重要的是，当我们拆开一个呼吸机时，我们仍然可以为特定的病人设置呼吸机。”

该团队已经制作了原型，并希望在几周内完成并开始在模型肺上测试他们的设计。一旦获得FDA的批准，他们计划公布他们的开源设计供他人使用。

“我们的目标是把这项技术迅速推广到世界各地的医院，并让最需要它的人用上，”研究小组成员之一、约翰·霍普金斯医学院三年级学生海伦·熏(Helen Xun)说。

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