成本仅为传统呼吸机2%!英伟达首席科学家发布开源呼吸机设计

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成本仅为传统呼吸机2%!英伟达首席科学家发布开源呼吸机设计
麻省理工科技评论 2020-05-03

2020-05-03

5 月 1 日,英伟达首席科学家比尔•戴利(Bill Dally)开源了一款低成本、易组装的呼吸机设计。
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5 月 1 日,英伟达首席科学家比尔•戴利(Bill Dally)开源了一款低成本、易组装的呼吸机设计。

5 月 1 日,英伟达首席科学家比尔•戴利(Bill Dally)开源了一款低成本、易组装的呼吸机设计。这款呼吸机成本约为 400 美元,而传统呼吸机的价格在供需正常的状态下则超过 2 万美元。更惊人的是,戴利说要一进步把这款呼吸机的成本降到 100 美元。

在新冠疫情之下,呼吸机是紧俏物资,价格更是飞涨。显然,这款呼吸机在成本上形成碾压。那么,它的功能是否满足医疗需求呢?

成本仅为传统呼吸机2%!英伟达首席科学家发布开源呼吸机设计

图|Dally 的呼吸机外观(来源:英伟达)

戴利表示,相比其他急诊呼吸装置,这款呼吸机可以调节空气压力、流量和容量,让医生更容易调节和监控输入病人肺部的氧气。“一些急诊呼吸装置不能调节压力,” 他在接受采访时说, “它可能会对人体造成伤害”。

在自家车库的工作室里,戴利设计并组装了这台设备原型。

它的关键部件是一个比例电磁阀和一个微控制器,用来调节气体流量。戴利表示,新冠疫情期间,这些关键零件需要大约六周时间才能拿到。为了弥补短缺,零件可用 3D 打印,零件备齐后,能在 5 分钟内组装完毕。

这款呼吸机连有一个简单的显示器,整体只有一个小型的仪器安全箱大小。

相比其他急诊呼吸装置,这款呼吸机更安全,它可以精确地调节流量,压力和容量,且使用的零件更少、功率更小、成本更低。

这款呼吸机安装了多个传感器,可以准确地测量气流,补偿阀门误差,控制最大压力,使病人自主呼吸,以及监测报警状态等其他功能。项目公开在斯坦福网站上,项目地址:http://op-vent.stanford.edu/

目前,新冠病毒已造成全球医疗危机,目前全世界都迫切需要呼吸机。

在感染新冠的病人中,0.3% 到 0.6% 的病人会发展为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)而必须使用呼吸机,戴利解释说。

在英伟达 CEO 黄仁勋 ( Jensen Huang) 号召公司研究团队寻找帮助应对新冠的方法后,戴利也开始研究,并通过电话和视频会议,与科技领域和医疗领域的专家迅速取得联系。

戴利的目标是制造“尽可能简单”的呼吸机。

四月初,当戴利在Lake Tahoe划皮划艇时有了灵感。

他上网订购了一个电磁阀,电磁阀通过一块电磁铁来控制阀门的开关,然后他拿出了为自家酒窖冷却系统做的微控制器。在家里的电子工作室里熬了几个夜,写了几千行代码之后,做出了一个由常见管道装置和阀门组成的呼吸机原型。

成本仅为传统呼吸机2%!英伟达首席科学家发布开源呼吸机设计

图|英伟达首席科学家 Bill Dally 制作廉价简便呼吸机(来源:英伟达)

4 月 4 日,戴利和英伟达的同事们分享了一段在车库拍摄的视频,视频中的原型设备正在给一个橡胶手套慢慢地充气和放气。

黄仁勋表示: “它起作用了! ”

为了继续推进这个项目,戴利借鉴了各个学科的专业知识。

他向从前的学生保罗•卡普拉斯(Paul Karplus)询问关键部件的机械工程问题,卡普拉斯因在自动驾驶车辆和机器人方面的工作而闻名。

他还通过一位四年级的医科学生 Emma Tran,与医学领域的专家建立了许多联系。

戴利快速得到了斯坦福大学医学院首席住院医师 Andrew Moore 博士、著名医疗设备专家兼两家公司的创始人 Bryant Lin 博士,以及麻醉师 Ruth Fanning 博士等人的反馈。他还求助于拟真环境与模拟学习方向的顶级专家 David Gaba 博士,以测试该设备的能力。

4 月 17 日,Gaba 博士通过一个复杂的肺模拟器,模拟了正常肺部和两种水平的新冠肺炎,测试了呼吸机原型的各种设置参数。

结果和预期一致。

来自世界各地的 200 多名科学家参与了该项目,他们的研究领域包括人工智能、计算机视觉、自动驾驶汽车、机器人和图形学。戴利本人则拥有 120 多项专利。他曾在加州理工学院、麻省理工学院和斯坦福大学担任计算机科学系主任,于 2009 年加入英伟达,担任首席科学家。

戴利目前正在研究美国食品药品监督管理局的紧急使用许可文件,下一步会寻找批量生产的方法。

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