新冠疫情导致用于帮助患者呼吸的医疗设备严重短缺。
为此，伦敦大学学院（UCL）和一级方程式车队梅赛德斯-AMG HPP的一群工程师携手开发了一种持续气道正压通气（CPAP）设备，为病情危重患者提供呼吸支持。
伦敦大学学院医学物理学教授克莱尔·埃尔韦尔介绍了团队如何迅速制造这些设备，并将其送往抗疫一线提供帮助。
随着新冠疫情蔓延至全球几乎每个国家，需要呼吸支持的住院患者人数正达到前所未有的水平。对于制造商来说，要做到这一点并不容易，他们很可能无法迅速生产出大量额外呼吸机，因此，提供这类支持所需设备的供需可能会失衡。
为缓解这一问题，伦敦大学学院（UCL）（我工作的伦敦大学）与一级方程式发动机制造商梅赛德斯-AMG HPP的工程师团队一直全力以赴，大批量生产持续气道正压通气（CPAP）设备。这种机器类似于常用于治疗睡眠呼吸暂停的设备，可为严重呼吸困难患者提供支持，从而让呼吸机能够用于病情最危重的患者。
应对新冠疫情，速度至关重要。团队在不到10天内完成了从逆向工程分析原产品、设计新产品，到测试、获得监管批准并实现全面量产的全过程。
一个月内，已有1万台设备交付，达到英国政府的目标；梅赛德斯将其位于北安普敦郡布里克斯沃思的整座工厂改作生产用途，每天生产1,000台。设计方案和制造说明现已免费向世界各地的政府、制造商、学者和医疗专家开放。一周内，这些资料已分享给25个国家的1,300多个团队。
该项目之所以能以惊人的速度推进，得益于成熟的学术、工业和临床合作关系汇聚一处，并在伦敦大学学院医疗工程研究所的统筹下开展。团队迅速集结，专注于一项界定清晰、迫在眉睫的需求。
项目始于蒂姆·贝克联系了长期合作伙伴、梅赛德斯-AMG HPP的安迪·考威尔和本·霍奇金森。3月18日，他们在MechSpace会面。这是一处最近在伦敦市中心启用、供机械工程专业学生使用的设施。
贝克向梅赛德斯的工程师展示了一台传统的CPAP流量发生器。这台设备由默文·辛格提供；他是伦敦大学学院医院的重症医学教授，并提出了一个简单的要求：“我们需要更多这样的设备。”辛格此前收到意大利和中国医生的联系，他们分享了使用CPAP管理新冠患者病情的重要经验。
持续加压
与机械通气不同，CPAP无需将导管插入患者的气管。它通过面罩施加持续气压（略高于正常大气压），保持气道畅通，并向患者提供富氧空气。这能减轻患者呼吸时所需付出的努力，而无需对其进行镇静。
CPAP流量发生器利用一种称为文丘里效应的现象工作。高速氧气射流会将周围的室内空气吸入，从而产生大量富氧空气。随后，机械阀门可用于调节压力和氧气浓度。
这种设计的巧妙之处在于没有任何运动部件。因此，团队可以通过仔细测量每个尺寸，对设备进行逆向工程分析，并将测量结果转化为3D计算机模型和制造图纸。
接下来的两天里，MechSpace成了项目的维修区。梅赛德斯团队的工程师运用从F1行业积累的专业知识，加快设计和原型制造。他们还借助了三名前伦敦大学学院学生——杰米·罗宾逊、亚历克斯·布莱克斯利和伊斯梅尔·艾哈迈德的技能。团队尤其使用了罗宾逊在求学期间开发的商业软件Mashoom，用于管理和存储支撑生产流程的计算机设计文件。
梅赛德斯团队的赛车精神推动项目以惊人的速度向前推进。霍奇金森提出挑战：从他走进MechSpace，到在布里克斯沃思的商业生产线上切割原型材料，整个流程要在24小时内完成。团队最终超时了——但只多用了两小时。
团队昼夜不停地工作，其中一人被派出去采购洗漱用品和换洗衣物等必需品。从最近的商店买来的T恤无意间成了团队制服，T恤上的标志也被用作CPAP系统的名称：UCL-Ventura。
监管批准
医疗器械的监管审批流程漫长，往往需要数年时间，但团队有意对一款已过专利期的设备——Respironics WhisperFlow——进行逆向工程分析。这款设备已在英国国家医疗服务体系（NHS）使用数十年，因此新设备得以迅速获得英国药品和健康产品监管局（MHRA）的使用批准。
伦敦大学学院医疗工程研究所此前建立的合作关系，也对该项目的快速推进至关重要。该研究所由丽贝卡·希普利教授领导。
团队与多家行业合作伙伴密切协作，核实供应情况并安排其他关键监管组件的供货，包括氧气传感器和面罩。Mark I设计于3月27日在伦敦大学学院医院及其姊妹医院开展患者临床测试，政府订单则于四天后确认。
包括汤姆·皮奇、汤姆·拉什顿、彼得·韦斯顿和詹姆斯·韦弗在内的伦敦大学学院机械工程师，继续在MechSpace全力工作，并住在隔壁酒店。该设备的Mark II版本现已获批，可显著降低系统的氧气需求。这一设计现已开放，用于全球应对COVID-19。
通过合作、创新和成果转化，这支跨学科团队得以迅速行动，将这项关键医疗技术送到抗击疾病的前线。
