UWTSD与行业合作伙伴合作开发呼吸支持系统，以帮助NHS抗击Covid-19

14.05.2020

威尔士三一圣大卫大学(UWTSD)的工程师们参与了一种高效3D打印喷气文丘里呼吸支持系统的快速开发。在威尔士政府和工业界的呼吁下，项目团队聚集在一起，开发快速制造的CPAP解决方案，以帮助患有呼吸困难的SARS-CoV-2患者。

该团队(一个多月前组建)由MADECymru的Graham Howe先生和Luca Pagano先生以及工程学院的Peter Charlton教授、Richard Morgan先生和John Hughes先生领导。该团队汇集了在工程、物理和快速制造领域具有丰富经验的员工，并利用了UWTSD工程研究生John Hughes的专业知识，进行了至关重要的计算建模。

该解决方案是对工程学院(UWTSD)进行的研究生项目工作进行评估和回顾的结果，该项目概述了文丘里效应在气体治疗应用中的潜力。在与众多医疗保健专业人员和行业团体协商后，确定了SARS-CoV-2气体疗法的主要挑战是高水平的氧气利用率。这种高需求是由于活跃患者的数量，以及由于基础设施超载和现有设备效率低下造成的损失而导致的氧气供应不足。因此，氧气消耗是整个优化/建模过程中控制的主要参数。

文丘里效应主要存在于所谓的文丘里喷射器(用于液压/气体系统)中，它可以通过优化的喷嘴几何形状来提供二次流体或气体的吸入，从而使动力流体从该喷嘴流出。从本质上讲，当与正确的物理几何形状相结合时，只需连接医院可用的氧气管道，就可以使患者输送受控的压力范围内的空气/氧气混合物;不需要电力供应。

第一次实验验证于5月6日在Singleton医院(斯旺西)进行。通过测试，团队有机会将物理原型的性能与之前用于设计和优化系统几何形状的分析和计算模型进行比较。该验证测试表明，该系统能够以每分钟2升和6升的氧气体积流量分别输送40%和65%的FiO2(吸入氧的分数)。这些测试的结果已经证明，这种配置的性能优于大多数可用的CPAP(持续正压空气)设备和文丘里系统，显示出以每分钟不到1升的氧气体积流量输送24%FiO2的潜力。

该团队的主要精神是开发一种解决方案，使每个有需要的国家的卫生当局都能免费获得，因此，从制造的角度来看，该团队已经开发了许多不同的定制解决方案。许多不同的装配选项是可能的，其中可以包括现成的医疗电路连接器或完全3D打印系统(这是目前正在测试的原型)。所有这些选择都与患者使用现成的、现成的、低成本的、可调节的麻醉面具接口，这些面具由3D打印支架固定在适当的位置。3D打印的全功能原型，就目前而言，可能是一个下载即插即用设备，在世界任何地方。所有这些花费了价值5/6英镑的材料。

作为一种生命辅助设备，该系统能够与标准的PEEP阀和病毒过滤器接口，以保护患者和工作人员。

由于CBM在增材制造方面的专业知识和协助，以及TWI威尔士技术中心的ct射线成像NDT&E公差偏差分析，成功完成了预生产原型。

整个系统目前正在进行广泛的失效模式和影响分析，并正在进行进一步的测试。

Graham Howe西澳理工大学高级制造首席研究员他说:“与来自牛津大学的多学科工程师团队合作，每个人都带着自己的专业知识来推动这一设备的开发，这是一个具有挑战性但又有益的经历。”我们也得到了我们长期的工业合作伙伴的大力支持，没有他们，我们不可能完成这项工作。这个项目表明，当组织为国家利益联合起来时，可以取得什么成就，我们希望这个设备将有助于支持NHS一线工作人员为治疗Covid-19患者所做的出色工作。”

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丽贝卡·戴维斯

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