COVID-19 的主要死亡原因是急性呼吸窘迫综合征，即肺部无法为身体提供足够的氧气。治疗方法是将这些患者置于机械呼吸机上，这是一种将氧气或医用空气强制输送到肺部的设备。
但随着感染像野火一样蔓延，需要机械通气的患者人数正在飙升。一个又一个国家的医疗保健系统中反复出现的主题是呼吸机短缺。这导致了令人心碎的故事，医生被迫决定谁能接受治疗，谁不能。
因此，世界各国政府正拼命寻找快速、廉价且可靠地制造呼吸机的方法。例如，本周早些时候，英国政府开始要求高科技工程公司将资源转向制造呼吸机。它甚至列出了它希望这些设备具备的详细的最低可接受要求。
但是该制造什么呢？从头开始设计一台机器，制作原型并进行测试，并希望它能可靠运行，这并非易事。尤其是像呼吸机这样的生命攸关的设备。
普林斯顿大学的 Cristiano Galbiati 和一个遍布美洲和欧洲的同事团队就此发挥了作用，他们发布了一款机械呼吸机的设计，该呼吸机在短短几天内以最低成本进行了原型制作和建造。该机器专为应对 COVID-19 大流行而设计，可进行大规模生产。
该团队的设计基于一台古老但可靠的机器，称为 Manley 呼吸机，最初由麻醉师 Roger Manley 在 20 世纪 50 年代开发。他的关键见解是利用麻醉机产生的气压来帮助患者呼吸。所以他的机器完全由气体驱动。后来，工程师们引入了各种传感器和执行器来控制和监测正在发生的事情。但设计仍然非常简单，只需要电源和气体供应。
Galbiati 和同事说，他们的机器与 Manley 的机器主要区别在于他们使用电子气动阀，这些阀可以由计算机控制，而不是机械开关。他们说，这有助于实现大规模生产。
呼吸机包括一个加压的氧气或医用空气供应；一个流量计来测量气体流量；一对气动阀来控制这种流量，以及一个压力传感器和微控制器来控制阀门。
此外，该机器使用一个简单的装置（称为通气陷阱）中的一列水的重量，将特定的气体压力输送到肺部并从中排出。最后，一个称为肺量计的装置测量每次呼吸时肺部排出的气体量，以监测呼吸模式。
呼吸机还可以处于辅助模式，在该模式下，它可以感应与患者呼吸的第一阶段相关的压力变化，然后介入提供帮助。
就是这样。这台机器被称为 Mechanical Ventilator Milano，其所有组件均易于从市场上购得。“组件的总成本为几百欧元，”团队说道。他们甚至尽可能确保它符合英国的要求。
设计和原型制作工作非常艰巨。“首次功能测试于 2020 年 3 月 20 日星期五进行，”他们说道。“首批原型单元的工程设计于 2020 年 3 月 21 日星期六开始，首批原型单元的建造于 2020 年 3 月 23 日星期一进行。”
这项至关重要的工作可能会对各国应对这场大流行的方式产生巨大影响。这并非应对大流行病的唯一设计，但事实是它得到了一个国际专家团队的支持，这为它提供了急需的可信度。
然而，在测试机器、必要时进行改进以及随后进行大规模生产方面，仍有重要而关键的步骤要做。
刻不容缓——生命危在旦夕。
参考文献：Mechanical Ventilator Milano (MVM)：一款为应对 COVID-19 大流行而设计的大规模生产新型机械呼吸机 arxiv.org/abs/2003.10405
