什么是呼吸机？为什么汽车公司要制造呼吸机？

在最严重的COVID-19病例中，患者的肺变得如此发炎，充满了液体，以至于他们不再向血流输送足够的氧气来维持患者的生命。应对这种情况的一种方法是使用呼吸机，它可以帮助病人的肺在身体其他部分对抗病毒的同时运作。

随着新型冠状病毒的蔓延演变成一场大流行，很明显，美国(以及世界各地)可能没有足够的呼吸器来治疗即将到来的一波有这些严重症状的患者。

在制造更多通风机的竞争中，福特(Ford)、通用汽车(General Motors)和特斯拉(Tesla)等汽车制造商已蜕变为事实上的通风机分销商和设计师，同时也帮助医疗设备公司扩大了这一关键设备的生产规模。福特和通用把灯背在他们的一些闲置设备开始生产通风,与特朗政府甚至还使用朝鲜战争时期的国防生产行为(DPA)后者确保无论他们直接到国家储备。其他科技公司，如维珍轨道(Virgin Orbit，理查德·布兰森(Richard Branson)的火箭发射部门)、太空探索技术公司(SpaceX)和戴森公司(Dyson)也加入了这一行列。

目前还不清楚这种联合努力是否能够像意大利等其他国家那样，阻止美国出现呼吸机短缺。但是当这些公司开始运作的时候，我们有必要知道为什么他们会参与进来，为什么我们会面临短缺，以及通风设备到底是什么。

什么是呼吸机？

杜克大学呼吸治疗学系医学主任尼尔·麦金太尔（Neil MacIntyre）表示，呼吸机是一种机械设备，可通过使肺部膨胀并将新鲜的气体输送到其呼吸系统来帮助患者呼吸。呼吸机通常通过插入患者气管的导管来完成此操作，使其成为“侵入式”设备。有“无创”呼吸机可通过可移动的面罩或“鼻枕”帮助将气体输送到患者的呼吸系统。医生们在很大程度上避免使用非侵入性模型，因为它们可以增加在医院传播冠状病毒的风险，因为患者仍然可以将载有病毒的飞沫咳嗽到空中。

有创呼吸机可帮助患者呼吸，而他们的身体可以抵抗病毒的影响。但是呼吸机不能治愈COVID-19，使用这种设备的医生只能希望他们在与感染作斗争时能多花些时间给患者。

先进的有创呼吸机需求量很大，因为，正如麦金泰尔解释的那样，肺是极其“脆弱的结构”，如果使用了错误的设置，呼吸机“确实弊大于利”。它需要一个训练有素的呼吸治疗师，以确保呼吸机提供准确的气流，正确地为病人的肺通气，提供适量的氧气，并帮助循环(或“断气”)二氧化碳。

总部位于华盛顿的呼吸机制造商Ventec Life Systems的首席战略官克里斯•布鲁克斯(Chris Brooks)表示，需求最大的危重症呼吸机是为重症监护病房(icu)设计的，但也有各种各样的呼吸机，通常是为特定的护理环境设计的。除了重症监护病房的呼吸机，还有更多的便携式版本，可以在家庭环境中使用，等等。事实上，布鲁克斯说，这种多样性是为什么很难准确统计这个国家已经有多少，因此还需要多少的原因之一。

布鲁克斯说，Ventec已经开发出一种可以连接重症监护病房和家庭环境的通风机，目前正在与通用汽车公司(General Motors)合作批量生产。与此同时，福特汽车最近宣布，它正在帮助通用电气(General Electric)制造一种不需要电力就能操作的简单呼吸机，这种呼吸机可以在野战医院中使用。

虽然这些简单的设计易于制造，并将在需要时使用，但布鲁克斯说，从广义上讲，美国各地的医院和州长都希望多功能的呼吸机具有最多的功能。这些功能为呼吸治疗师提供了对呼吸机的更精确控制，使他们能够调整设置以适应患者状况的变化。

MacIntyre和Brooks说，更先进的呼吸机使病人在需要的时候更容易摆脱对呼吸机的依赖——这是这个过程的关键部分，尤其是因为病人使用呼吸机的时间越长，周围的人就越少。

这些设备可以维持生命并节省时间，但它们无法治愈任何疾病。呼吸机没有任何治疗方法。这是一种支持设备，” MacIntyre说。“您所希望的最好的是，它可以有效地花费一些时间而不伤及肺部。”

Brooks坦率地说：“每天您都在呼吸机上，从该呼吸机上脱下来的机会就更少了。”

汽车制造商为何要制造呼吸机？

截至3月中旬，美国有160,000至200,000台呼吸机，但一些健康专家认为，在大流行期间，该国可能需要多达100万名COVID-19病人使用这些设备，而其他人则认为它将处于数十万的中高水平。该国处于这一位置的原因之一是联邦政府反复未能建立适当的通风机储备。

据ProPublica称，卫生与公共服务部（HHS）早在2000年代就曾预计大流行可能导致呼吸机短缺。但是，尽管投入了数百万美元用于设计更多的便携式应急呼吸机，但到2020年3月13日，“国家战略储备库”中仅存储了12,000–13,000个呼吸机。

许多公司已经加紧努力弥补这一缺口，而承担最大努力的公司是通用汽车和福特等汽车制造商，它们最近在大流行中关闭了汽车生产。

通用汽车正在帮助Ventec Life Systems提高其呼吸机的生产率，并已在印第安纳州科科莫的工厂腾出空间来制造Ventec呼吸机。福特也在与通用电气的医疗保健部门合作，以帮助提高佛罗里达通风机公司Airon的产量。福特还将在这家汽车公司闲置的工厂之一生产经GE许可的Airon呼吸机。

福特汽车公司全球汽车工程总监阿德里安·普赖斯（Adrian Price）表示，由于一些原因，汽车制造商非常适合这些合作伙伴关系。这些公司不仅已经在使用与通风机中相似的组件，而且汽车是高度复杂的产品，需要大量的知识，计划，协调和物流来构建。

普莱斯说：“我们组装了成千上万个零件，每个零件都由许多来自世界各地的零件组装而成。” “您可能会采用该车辆的任何子系统，这将比普通的消费产品更为复杂。”

在过去几周与通用汽车一起工作的布鲁克斯对此表示同意。“他们拥有出色的供应基础，因此他们正在采购许多相同的材料，无论是塑料还是金属，这些供应商已经与他们合作了多年，他们之间有着非常良好的合作关系并且对他们的能力有着深刻的了解或无法制造某些零件。”他说。布鲁克斯说，它们还具有规模优势，汽车公司每周生产数千辆汽车，而呼吸机公司通常一次只能生产数百或数十台呼吸机。

由于大型汽车公司可能在制造方面具有优势，因此他们建造呼吸机的努力引起了联邦政府的注意，联邦政府仍在试图弥补其呼吸机库存中的巨大缺口。

特朗普曾表示，他认为对呼吸机的需求过分夸张，但最终使用 DPA 订购了通用汽车和Ventec制造的30,000台呼吸机，以帮助储存。

DPA是朝鲜战争时期的一项法律，从根本上说，在需要时，政府可以使其他重要产品的购买者领先于其他购买者。尽管国防部每年在特朗普领导下数十万次使用它来采购导弹和无人机材料，但政府一直不愿使用它来满足对呼吸机的明显需求。

特斯拉和其他制造呼吸机的公司呢？

埃隆·马斯克（Elon Musk）表示，特斯拉（和SpaceX）也将帮助制造关键设备，他一直在与美敦力（Medtronic）合作，寻找在其公司之一的工厂中制造它们的方法。同时，他的公司一直在从中国购买设备，并将其运送到有需要的医院和政府。

马斯克向纽约市提供了至少一批侵入式美敦力ICU呼吸机，但他主要致力于采购非侵入式呼吸机（通常用于治疗睡眠呼吸暂停），医院随后将其改用于侵入性重症监护。

纽约市西奈山医院总裁兼首席运营官戴维·里奇（David Reich）表示，可以对特斯拉捐赠的设备进行“修改，以为经历急性呼吸衰竭的患者提供安全和受监控的通风”。

他的团队已经弄清楚了如何使设备通过气管导管工作（这有助于减少暴露于冠状病毒的风险）。他们还添加了“监视设备，可以精确测量和显示吸入的氧气浓度，潮气量和二氧化碳的过期水平”，从而消除了布鲁克斯这样的人对医院使用的呼吸机表示的担忧。为重症监护环境而设计。

同时，Virgin Orbit已开始从头开始制造一种新的呼吸器，将其自身的制造和供应能力与员工的先进工程技术相结合，以创造出可以帮助不需要呼吸机那么严重的患者的呼吸机。

接下来是什么？

随着covid19在美国的数量持续上升，尤其是福特、通用、特斯拉和呼吸机公司需要一段时间来增加产量，因此呼吸机短缺的可能性依然存在。

通用汽车和Ventec曾表示，他们在4月份只能生产几百台新风机，最终将增加到每月1万台。与此同时，福特表示，到5月底将生产1.2万台较为简单的呼吸机，到7月底将生产5万台。

但是，即使这些公司加大生产，专家们担心我们可能会缺少合格的医疗专业人员来操作呼吸机。上个月，一群来自北美的医生在《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine)上撰文称:“使用呼吸机的限制因素很可能不是呼吸器，而是健康的呼吸治疗师和经过培训的重症监护人员，他们每天要上三班，才能安全地操作呼吸机。”

布鲁克斯说,这也是为什么Ventec试图加速生产更平易近人的通风机与通用汽车。”我们很故意设计设备容易使用,所以它有一个触摸屏,就像手机,而不是一个复杂的医疗设备,”他说。“它仍然需要呼吸治疗师和训练有素的临床医生的监督，但我们的网站上有很多训练，任何好奇的人都可以学习如何使用它。”

根据普赖斯的说法，危重症护理用呼吸机(以及操作人员)短缺的风险是福特决定帮助扩大更简单通风机规模的原因。“数据显示，需要呼吸机治疗的(COVID-19)病例数量很快超过了传统医疗设施的处理能力，”他说。“(我们希望)能够尽快将设备投入战场，因为在我们看来，拥有一个非常高端、有很多电子元件的呼吸机，必然会减慢整个过程。”

话虽如此，呼吸治疗专家麦金太尔说，他对使用过于简单的呼吸器持谨慎态度，即使在没有更先进的呼吸器的情况下也是如此。

他说:“我只是担心，随着我们使用越来越原始的机器，用来适当照顾病人的监控和灵活性会越来越少。更大的问题是让人们正确使用它们。例如，我在杜克大学的治疗师说，如果你给他们一个简单的设备，他们可以让它安全工作。但他们真的很精明。恐怕这种水平的专业知识并不普遍。”

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