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呼吸器短缺,英国工程师开发现代版“铁肺”

2024-11-02 206


在全球疫情蔓延的现今,许多国家都面临防疫物资严重短缺的问题,其中又以呼吸器的短缺最为致命,为了确保能有足够器材协助重症患者呼吸,英国科学家团队提出一个新想法:如果正压器材不足,改良版的负压器材是不是也能派上用场?

呼吸器是一种间歇正压通气(IPPV)机器,简单来说,设备会协助将空气或氧气直接泵入肺部,通过正压来帮助患者呼吸,这与负压器材的基本原理是相反的。

尽管呼吸器能很好的协助无法自主呼吸的患者呼吸,但呼吸器相当复杂且昂贵,也需要受过训练的人员监控才能使用,由于需要对患者插管、镇静,有时甚至麻醉才能使用,呼吸器对健康的人来说也是具有风险的。

为了寻找更为简单、廉价的呼吸器替代品,英国工程师团队将目光焦点转向了更为传统的负压呼吸器(NPV),或者更广为人知的名称:铁肺。

(Source:Photo Credit:Content Providers(s): CDC/GHO/Mary Hilpertshauser / Public domain)

铁肺最早是在 17 世纪所提出,是用负压来协助丧失自主呼吸能力患者呼吸的医疗设备,从外观来看很像一台日晒机,但在使用上完全不同,使用者的头部会透过特殊的项圈伸出,仅保留身体在筒内。

在金属筒的严密封闭设计之下,连接的泵可以透过抽出、吸入空气改变筒内气压,使病人的胸腔产生相应膨胀或压缩,进而达到被动性的呼吸活动。

在 20 世纪初小儿麻痹流行期间,铁肺在医院及住家中都很常见,但随着后续疫苗及更先进的设备研发,铁肺逐渐消失在世人的眼前,但在这次的武汉肺炎风暴中,改良版的铁肺或许会派上新的用场。

华威大学、马歇尔航空航太和国防集团、帝国学院 NHS 信托、皇家国家耳鼻喉医院和公民科学家、医生及学者组成的团队已经打造出现代版铁肺的“exovent”原型,将在英国的两家重症监护诊所进行测试。

▲ 与传统铁肺相比,exovent 的外观明显更为简洁轻便。(Source:Steer Energy/John Hunter)

与呼吸器不同,exovent 不需要插管,在设计和操作上更加简单。根据负责设计的团队说法,患者在使用时可以保持清醒、吃药、饮食甚至是与亲人通电话交谈。

除此之外,exovent 还可以在一般病房中使用,因此可为更严重的病例腾出 ICU 病床。设备只封闭胸腔,也不使用压缩空气或氧气,只有几个活动零件,这些零件随时都可以取得。

exovent 的设计也可以依据个别患者进行调整。根据估计,一旦获得批准,每周可在英国制造 5,000 个 exovents。

华威制造集团(WGW)执行主席 Margot James 表示,工程师和研究人员正在与 exovent 团队合作进行呼吸器的设计、工程、零件采购和组装,很高兴能与团队合作,协助将非侵入式的呼吸器从原型扩展到批量生产。

  • Modern iron lung designed to address ventilator shortage

(首图来源:Steer Energy/John Hunter)

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