约翰霍普金斯大学的一个工程师团队已经开发出一种无泵通风机的原型，这种通风机仅靠一节12伏的电池就可以工作24小时。旨在使用压缩空气和氧气线已经在医院或简单的压缩空气和天然气来源,比传统的通风设备运动部件少,可以快速生产和相对inexpensively
2factors尤其是在当前COVID-19流行至关重要。
该团队目前正在约翰霍普金斯医学模拟中心测试其原型。
“我们采用了无泵设计，因为它的运动部件少了60312个，”约翰霍普金斯大学工程学院(Johns Hopkins School of Engineering)能量学研究小组副主任、原型开发团队的负责人尼克·凯姆(Nick Keim)说。“由于没有泵，我们把这部分问题推到了呼吸机之外，针对病人的特殊部件的设计和制造就变得更简单了。”这些呼吸机可以共享医院现有的基础设施。即使在医院外，用液氧车将加压氧气输送给病人也相对容易。”
图片说明:研究人员(左起)Ben Hill-Lam, Alex Bishop, Nick Keim和Bo Soo Kim在约翰霍普金斯医学模拟中心测试无泵呼吸机
图片来源:威尔·柯克/约翰·霍普金斯大学
原型机的零件是在Keim的航空燃料实验室3D打印的，火箭燃料在那里进行热稳定性测试。该装置对气体流动的精确控制的概念源于实验室在流体动力学方面的专业知识。
该团队的设计包括三个主动控制阀门、两个传感器和两个机械安全阀，用于在主阀门失效时保护病人的安全。设计的其余部分依赖于一种控制算法，确保满足医疗通风的所有关键要求。该团队还在开发软件，从一个中心位置(如护士站)监控多个呼吸机。
约翰霍普金斯大学医学院的医学助理教授金波(Bo Kim)正在为凯姆的团队提供医学专业知识和反馈。他说，新的设计是独特的和有前途的。
他说:“传统的呼吸机一直是首选的，但如果这种设计可行，它可以在短缺的情况下提供一个替代方案，病人绝对有必要使用通风口。”
该原型使用可以快速批量生产的组件进行组装。但在这种通风机投入生产之前，还有一些挑战需要克服，比如确定最快的生产方式。
Keim说:“目前我们的主要设计是3D打印，但归根结底，3D打印对于原型设计来说是快的，但是对于大规模生产来说是慢的。”
图片来源:威尔·柯克/约翰·霍普金斯大学
约翰霍普金斯大学克里格艺术与科学学院的仪器开发小组的工作人员帮助将设计转化为一种可以使用注射模具进行创造的设计。尽管使用注塑模的前期成本更高，Keim说，当摊销超过10,000个单位时，这个过程会比3D打印要便宜得多。例如，一个零件在3D打印时的成本为50美元，而在大规模注塑生产时的成本约为10美元。他说，此外，注塑成型的零件制造速度也会快得多。
该团队还在解决供应短缺的问题，比如制造阀门所需的一种电磁铁。
“我们一直在不停地设计、印刷、组装、订购、组装和测试，”Keim说。“物流最近也成为了一个挑战，我们才做了两周，但订购我们需要反复设计的部件已经变得越来越困难了。”
Keim的目标是在接下来的三个月里用他的设计制造出10000个呼吸器。
“我们讨论的是有可能挽救生命的设备。如果我们不交付，它们就不会存在;他们必须连续几周工作，而且工作得很好，”凯姆说。“我不是在任何妄想,这是唯一的选择,我们是唯一的团队工作,但现实是,即使所有的团队都能想出10000通风,满足医生和患者的需求,还有可能是不够的。”
发布在《健康，科学+技术》上
3d打印标签，冠状病毒，covid-19
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