在新冠病毒大流行期间，没有一种设备得到比呼吸机更多的关注，它给一些重症新冠肺炎患者一个生存的机会。
而据美国多个健康专家估计，按照 13.8% 的重症率来计算，在疫情大流行期间，全国可能需要数十万台呼吸机来帮助救治确诊病人。人们也清楚地认识到，包括美国在内，全球没有足够的呼吸机来帮助这些重症患者。
在特朗普动用《国防生产法》要求美国公司行动之后，通用电气、福特、特斯拉，维珍轨道等公司争先恐后地将产能投入到呼吸机的生产中，甚至大西洋彼岸以吸尘器闻名的戴森也开始以自己的专利生产呼吸机。
戴森呼吸机
同时，也有不少厂商开放了呼吸机制造的技术以帮助小型企业 DIY 呼吸机，比如美敦力就公布了 PB 560 型呼吸机的专利文件。有公司将游戏 PC 改造成呼吸机，甚至还有一个大学教授将一台搅拌机改造成了呼吸机。
各行各业都参与到呼吸机生产的大浪潮中，但他们五花八门的背景也让我们疑惑：到底需要多少呼吸机？为什么各行各业都能参与进来？还有，到底什么是呼吸机？
什么是呼吸机
根据杜克大学呼吸治疗系主任 Neil MacIntyre 给出的定义，呼吸机是一种机械设备，可以将新鲜空气输送到患者的肺部并进一步扩散到整个呼吸系统。简而言之，就是帮助患者呼吸的设备。
在肺炎重症患者的体内，整个肺部都因积液而变得红肿，没有额外的空间吸入并向身体输送氧气。因此，呼吸机可以帮助患者维系生命所需的养分，并支持整个身体的其他部分对抗病毒。
呼吸机的核心部件有三个：气动结构、电机和软件结构、以及电源。气动结构负责吸入加压气体，调整气体压力，并向患者体内输送空气，加压气体的系统各不相同，但通常由涡轮机或内置压缩机供电。
呼吸机的电机部分可能是更重要的专有秘密武器——它是一个传感器系统，可以同时监测机器和病人的吸气和呼气，而软件则利用这些传感器的信息来确定病人接收到的压力、体积和气流。计算这些变量（这取决于呼吸机的精密程度，由技术人员重新校准或由机器自动更新）对病人的安全至关重要：如果压力或空气流量过高，可能会损伤肺部。
此外，虽然为电子设备配备电源是显而易见的，但在断电或病人需要移动时，呼吸机还需要配备强大的备用电源。在英国政府发给制造商的快速制造呼吸机系统规范文件中，他们要求呼吸机有至少 20 分钟的备用电池供应，且鼓励使用热插拔电池，允许长达 2 小时的连续使用。
而呼吸机又分为两种：一种需要向患者的气管内插入导管，称为侵入式呼吸机，主要在 ICU 病房中使用；另一种则是通过氧气面罩向患者的呼吸系统输送氧气，称为无创呼吸机。
对于新冠肺炎疫情来说，需求量大的主要是侵入式呼吸机，因为重症患者的肺部大都已经脆弱不堪，需要训练有素的呼吸师操控机器精准地向其呼吸道内输送气体，并帮助二氧化碳排出。侵入式呼吸机以较大的体型换来了更为细致的操控性，比较适合在重症监护室中部署。
当然，对于症状相对较轻的患者来说，无创式呼吸机也是一个很好的选择。无创式呼吸机胜在体型小巧，制造过程也比较简单，更适宜用于大规模收治较轻症病人的方舱医院等临时收治场所。
无创式呼吸机
但在现阶段，医生通常避免为出现缺氧性呼吸衰竭的新冠肺炎病例使用无创式呼吸机。在多份由中国医生参与编制的新冠肺炎救治临床实践指导建议中，均提出无创通气对重症患者的效果不好，且会增加传染的几率，因为患者呼出的气体中仍然带有病毒。
而侵入式呼吸机的风险只集中在插管时可能发生的气溶胶，一旦完成封闭式的呼吸机回路，患者造成二次传染的风险就将大幅降低。
科技公司的努力
尽管目前已经有大量的呼吸机开源设计，但对普通人来说想要制造一台呼吸机还是有很大的难度，以美敦力公司开源的呼吸机设计为例，仅物料清单就中共包括 613 个不同的项目。相比之下，科技公司在供应链和产品控制上有着绝对的优势。
通用汽车便和专业的医疗设备公司 Ventec Life Systems 合作，前者提供场地，后者提供技术，生产专业的呼吸机。福特也与佛罗里达州的呼吸机公司 Airon 合作，以自己完备的供应链体系帮助 Airon 扩大产量，生产便携式呼吸机。
特斯拉、维珍轨道和戴森则打算将自己的专利技术用于新型呼吸机的生产。
马斯克先是以特斯拉名义紧急向纽约市提供了一批从美敦力采购的专业呼吸机，并在 4 月 6 日发布了一段视频，展示了它们利用 Model3 部件生产的呼吸机。
戴森则是再一次搬出了在吸尘器和吹风机上大放异彩的数字马达，和 The Technology Partnarship 一道在 10 天之内设计制造了一台名为 CoVent 的新型呼吸机。
而截至 3 月中旬，美国拥有 16 万到 20 万台呼吸机。一些卫生专家认为，在大流行期间，美国可能有多达 100 万新冠病毒肺炎患者需要使用呼吸机，而其他人则认为，这个数字将在数十万之间。
但据 ProPublica 报道，美国卫生与公共服务部在二十一世纪初就已经预测到疾病大流行时国内可能出现呼吸机短缺，并投资了数百万美元用于设计生产便 携式应急呼吸机。但由于长期缺乏维护和更新，在 3 月 13 日时，美国国家战略储备库中的呼吸机库存只剩下 1 万 2 千个。
特朗普催促美国公司加紧生产呼吸机
特朗普在疫情初期浪费了好几周的时间，疫情爆发之后他才不得不承认决策失误，并通过《国防生产法》敦促多家厂商快速生产呼吸机。
但罗马不是一天就能建成的，呼吸机也不是一夜之间就能生产成千上万个的，这些厂商的转型面临着诸多困难。
其次，新增的呼吸机厂商大都按照为数不多的几份公开标准来制造呼吸机，也就意味着它们的零件需求高度重合。而在疫情影响下，全球的生产和物流行业受损严重，许多厂商可能无法及时获得大量的原材料，进而影响下一步生产。
福特产呼吸机
尽管特朗普向通用订购的呼吸机多达 3 万台，但短期内所有公司可能都无法快速交付。实际在现代社会，绝大多数厂商只是供应链中的一环，呼吸机厂商的主要工作是设计和组装，零件基本都来自供应链上游。无论是设计还是改造生产线都需要相应的时间。
通用汽车和 Ventec 表示，4 月份的产能可能仅有几百台，等到 5 月份才能增长到每月 1 万台。福特也表示产能在 5 月底最高只能达到 12000 台，但 7 月份的产能预估可达每月 5 万台。
还有，美国是世界上医疗用品和器械要求最严格的国家之一，FDA 认证的严苛程度世界闻名，医疗公司大都需要经过多期测试确保安全性和效果之后才能获得上市的许可。尽管 FDA 已经加快了流程，但对于从头开始的厂商来说，这依旧不是一个简单的过程。
接下来会发生什么
除了呼吸机外，专业医疗人员的缺口也不容忽视。呼吸机只是一种生命支持设备，它能帮助你维持身体机能，但那必须要有合适的操作者才能正常发挥用处。而按照三班倒的换班频率来预估，这个缺口可能是个天文数字。
上个月，一群来自北美各地的医生在《新英格兰医学杂志》上写道，「限制使用呼吸机的因素很可能不是呼吸机，而是健康的呼吸治疗师和训练有素的重症护理人员，以及让他们每天三班安全操作呼吸机。」
通用汽车制造的便携式呼吸机
好在一些新型呼吸机的制造商也意识到这个问题，他们采用了更易用的界面和操作设计，「更像手机平板，而非复杂的医疗设备。」呼吸机制造商 Ventec Life Systems 首席战略官克里斯 • 布鲁克斯认为，「它仍然需要治疗师和临床医生的监督，但任何人只要有好奇心，就可以学会如何使用它。」
而这些努力，或许可以帮助拯救更多的新冠肺炎患者。
参考链接：
https://www.vice.com/en_us/article/dygm3q/how-to-make-a-ventilator-diy-open-source
https://www.theverge.com/2020/4/15/21222219/general-motors-ventec-ventilators-ford-tesla-coronavirus-covid-19
ZAKER 科技出品
文 / 施俊玮、江冬冬
