[眾創時代] [新冠疫情] [呼吸機 OP-Vent]
眾創時代
全球在新冠疫情下缺乏呼吸機，創客紛紛開始埋首設計呼吸機。不過醫療級呼吸機設計精巧，必須經過醫檢，並配合多種額外功能，才能在醫院使用。
然而，基本呼吸機功能可以拋磚引玉，更多人投入呼吸機的設計和生產。NVIDIA首席科學家Bill Dally推出了呼吸機設計OP-Vent，造價甚低，裝配簡單。
上月，呼吸機廠商Medtronic率先開源手提PB 560呼吸機的軟件設計，全球多個團隊相繼開源了設計，以色列團隊就推出AmboVent-1690-108呼吸機，西班牙團隊亦推出OxyGEN設計，源碼上載GitHub的呼吸機項目多達80個，部分甚至通過了動物測試。OP-Vent亦公開源碼；隨著源碼不斷增加，有望降低新一代呼吸機的價格。
Dally曾任史丹福電算系主任，為設計半導體和超級電腦大師級人馬。史丹福大學技術及醫學團隊亦參與開發工程。
一般呼吸機售價高達2 萬美元，Dally設計呼吸機成本只為400美元。Dally的呼吸機獲史丹福醫學院專家協助，已於檢查呼吸機肺部模擬器作測試，模擬Covid-19感染病人的兩級不同肺部損傷作為測試，證明可助維持呼吸。
Dally曾在多家頂尖學府執教，包括加州理工、麻省理工、史丹福。他在麻省理工任教期間，參與Cray超級電腦架構設計，後來出任史丹福電算系主任。Dally持120多項研究專利，2009年加入NVIDIA領導200名科學家從事AI、視覺運算、自動駕駛、機械人、繪圖晶片等研究。
全球受Covid-19減染患者，約百分之0.3至0.6 發展成急性呼吸衰竭，最終靠呼吸機輔助呼吸，以支持渡過呼吸衰竭期，繼續抵抗感染，康復後才脫離呼吸器，再自然呼吸。
Dally的設計目標題打造簡單和容易製作的呼吸機；OP-Vent只有兩個主要部件；比例電磁閥（Proportional Solenoid valve）和微型控制器（Microcontroller）。不少呼吸機呼流量控制閥（Flow control valve）皆以比例電磁閥控制，難處在設計軟件。
比例電磁閥工作原理相當簡單，未通電之時，閥針在彈簧作用下，閥體調節堵住通道，電磁閥就處於截止狀態。線圈一旦通電，線圈產生磁力，閥心克服彈簧力向上提起，閥內通道就按比例打開，氣體處於流通狀態。組件配合微型控制器，控制向病人的供氣量和壓力。
矽谷精英集思廣益
Dally乃應NVIDIA行政總裁黃仁勳的號召，高層一同對抗疫情，一直聯絡醫療和科技業，集思廣益。
4月初，加州Tahoe湖上泛舟之際，Dally突然靈機一觸，回家就上網購買電磁閥，從自制的酒窖恆溫裝置，拆卸廉價微型控制器，在家中工作室開發數千行源碼，設計管道和數個氣閥結構。4月4日，Dally向NVIDIA同事分享了影片，呼吸機正緩慢向一隻手套充氣和放氣，仿如人工肺葉一樣。
矽谷科技專家參與呼吸機的設計，Dally邀請史丹福大學執教時的高足，自動駕駛及機械人設計專家，目前在Google任職Paul Karplus助一臂之力。史丹福醫學院4年級學生Emma Tran及醫療團隊；包括史丹福醫學院駐院總醫生Andrew Moore、醫療設備專家Bryant Lin醫生、麻醉科醫生Ruth Fanning參與意見。
OP-Vent可5分鐘完成裝組，可連接簡單顯示屏，安裝在一只Pelican牌旅行箱作外殼，方便攜帶。
OP-Vent設計比其他「加壓給氧氣囊」（Bag squeezer）技術供氧的呼吸機優勝，控制氣流、氣壓、氣量更加精確，配件較少，耗電量更低，成本廉宜。
OP-Vent配置了感應器，凖確量度氣流，以補償氣閥的誤差，並控制最高氣壓，並可測定並協助病人自主呼吸，也具備呼吸困難的預警能力。
較早前，美國麻省理工亦推出了緊急呼吸機MIT Emergency Ventilator（E-Vent），建基於近10年前該校醫療設備課程的藍圖設計。E-Vent設計已開源。南非約翰內斯堡大學亦開源了一部以3D打印和鐳射切割就可完成呼吸機，上述兩部以氧氣囊為基礎，並加上壓力和氣流感應，配合控制的算法。OP-Vent以電磁閥控制，更加精凖。
Bill Dally已將有關OP-Vent設計上載到史丹福大學網站。
https://op-vent.stanford.edu/docs/need.html
有關OP-Vent的組裝和設計亦上載到YouTube。