汽车厂来“呛行”了
全球疫情越发严重，呼吸机天天上新闻，甚至出现了整个国家、数百万人口却只有一台呼吸机的情况。
疫情期间，呼吸机数量短缺怎么办？
万万没想到，零件不够，汽车厂来凑！愿意第一时间站出来制造呼吸机的，竟然是不少汽车制造企业！包括英国迈凯伦，意大利法拉利，广汽菲亚特等，他们都站出来表示愿意转产包括呼吸机在内的医疗设备。
特斯拉公司的呼吸机图纸
呼吸机作用简直太重要
呼吸机真的有这么重要，使得各国都把它当成了战胜疫情的关键？首先我们要了解一下呼吸机对于患者的重要性。
一名新冠肺炎患者与病毒作斗争的过程中，他的肺部可能会产生“实变”、逐渐变硬变脆，渗出液会填满肺泡，导致无法进行气体交换。严重的病人血氧饱和度会明显下降，甚至出现呼吸衰竭。
然而接入呼吸机后，呼吸机会施加外部空气的压力，空气突破重重阻碍进入肺部，病人更顺畅地进行气体交换，保证血氧含量，避免呼吸系统和重要器官衰竭。
真的不是这样打气的
这个大铁桶是呼吸机？
其实呼吸机并不是医学完善后才有的产物，早在16世纪，人们就想出了这个帮助病人呼吸的好点子。
16世纪，人们发现，口对口的人工呼吸，就成功救助了一些火灾或溺水窒息的患者，恢复呼吸是救治某些病症的关键！然而人工呼吸既不能保证效率，也不卫生，得想个办法依靠机械达成非人工的、稳定的、长时间的呼吸辅助。
19世纪晚期，人们惊喜地发现，把空气推进肺部，不如把空气吸进肺部！当人体内负压增大时，胸腔肺泡内压会低于气压水平，外界空气就可以自动的流入体内，于是人们开始设计负压呼吸机。
铁肺式与胸甲式呼吸机
铁肺型呼吸机出现了，它是一只密闭的“金属桶”，病人的头颈部以下都要进入桶中，只露出头在外面呼吸空气。在桶的下面是一个电动的大风箱及人工操作杆。当风箱吸走桶内气体，胸腔容量会扩大，胸内的负压增大，空气就会被吸进入肺部。随后负压二代“胸甲”也开始应用。它改铁桶为坚硬的胸甲状罩子，罩子会紧贴胸壁两边，还紧贴颈部到臀部，比起铁肺式，这个护理起病人来更方便。
负压呼吸机
创意很突出，弊端同样也很突出。一个是繁琐，还有一个就是不安全。将整个身体或胸部调整为负压状态非常麻烦，体积大、噪音大。一般用呼吸机的都是重症患者，还需要进行护理，但用了这个呼吸机，护理和引流都不便开展。而且负压还不能保证通气量是否都有效，如果上气道有阻塞，还可能会发生肺不张、肺水肿等严重的合并症。
负压呼吸机行不通，接下来便是正压呼吸机的天下。于是出现了使外界大气压大于肺部压力，直接将氧气灌入人体内的正压呼吸机。正压呼吸机就像给气球打气的气枪一样，推动气枪，让气球的开口处压力大于气球另一侧压力，空气就进去了，因此也有人形象地称为“电子打气筒”。在面罩或插管的入口，比如口腔处产生正压力，将空气‘推’进肺部，这也是之后市场上的主流呼吸机。
正压呼吸机
来看看频频出现在影视剧中的呼吸机
20世纪，正压呼吸机霸占市场。在临床上，根据病人的病情可分为无创、有创两类。无创呼吸机在许多影视剧中都能看到，常见的就是口鼻面罩或全面罩等方式的设备。
无创呼吸机只需要将面罩戴在口鼻上。在吸气时，呼吸机施加较高的压力；在呼气时，呼吸机施加较低的压力，这样就能模拟肺部正常呼吸的气压，帮助病人呼吸，而且不会给病人留下创伤。
但是，当患者的呼吸道分泌物过多，堵住呼吸的“通道”，或者昏迷、没办法自己呼吸时就需要选择接入经口或经鼻的气管插管的有创呼吸机。其实有创无创呼吸机原理都是一样的，只是有创呼吸机针对病情更严重的患者。
制造呼吸机真是一个超精细的活
说起来呼吸机的工作原理十分简单，就是为肺部灌进氧气，实际上它的工作过程需要非常精准。
首先是吸气时的压力及气量控制，说到压力，呼吸机是强行把空气压进肺部，肺所承受的压力是非常大的，如果这个压力控制得不够精准，肺就很容易受伤。如果使用呼吸机很长一段时间，肺部反反复复承受高压力，就可能会出现肺损伤，还可能会出现成人急性呼吸窘迫综合症（ARDS）。
其次是呼气时，人的肺不是真的像气球打气一样只进不出，呼吸机更像是带通气阀的口罩。呼气时阀门是需要打开的，人才能把气呼出来，直到肺和外界的压力一样。同时，呼气回路还有PEEP阀门，用来在呼吸末期在呼吸道保持一定的正压，也就是让呼吸的哪个阶段都能保持平稳。
呼吸机结构示意图
所以，当我们了解了呼吸机的工作原理，就知道制造汽车与制造呼吸机实有异曲同工之妙，两种都同为精密仪器的制造。
如果用打气球来比喻，肺部像是一个由数百万个气球组成的网络。而汽车工业同样也是需要精确到百万的精密制造工业。同时汽车上的空气循环系统，也为呼吸机的制造提供了经验，理论上只要有工程图纸和充足的原材料，车厂可以进行许多复杂项目的生产。
但在疫情形势十分严峻的当下，呼吸机的零配件供应商遍布全世界难以全部到位，汽车场的呼吸机梦不知能维持几天。
这次在抗击新冠病毒中大显神通的呼吸机，从一开始的“铁头”“铁甲”经过多年的发展，形成了针对不同病症，不同模式的呼吸机。除了我们简单介绍的正、负压，还分化出间隙性正压通气；间隙性正、负压通气；持续正压气道通气等多种多样的通气模式，医生会根据病人肺部的病理做出专业的选择。
呼吸机有着较高的科技含量，在医治病人时起到的关键作用。希望全球人民能认真应对此次考验，及时制造足量呼吸机，早日战胜新冠肺炎！
参考资料：
《全世界都在抢的呼吸机，真那么香吗？》
谢俊祥,张琳.呼吸机现状及发展趋势[J].中国医疗器械信息,2014,20（02）:10-2
王义辉,唐伟,郝平,张德昌.呼吸机的基本原理、技术参数和选购[J].医疗设备信息,2006,21（2）:35-37.
审稿专家：纪光伟 顾海彤
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