Photo： Ivonne MejiaIEEE Member Farid Farahmand holds InSee， an auxiliary device that attaches to an incentive spirometer and monitors patients‘ breathing therapy.

該裝置由索諾馬州立大學開發，與肺活量計相連以改善肺功能。

在嚴重的COVID-19病例中，病毒會引起呼吸窘迫，使患者呼吸困難。據美國肺臟協會（American Lung Association）表示，深呼吸、肺療法等治療方法，可以幫助預防嚴重的肺部并發癥。

美國加州羅納特公園索諾馬州立大學的一個研究實驗室，利用先進的互聯網技術已經開發出了InSee，一種附加在激勵性肺活量計上的輔助設備。激勵性肺活量計是一種醫療設備，通過測量患者吸入和呼氣時的空氣量來幫助患者改善肺部功能。InSee還可以提醒患者使用肺活量計，監測他們的使用頻率，并記錄他們的表現。

IEEE會員Farid Farahmand是該實驗室的主任，該實驗室為教育、環境和醫療問題開發基于互聯網的技術解決方案。

The Institute向Farahmand詢問了InSee的情況。為了清楚起見，我們（作者，以下簡稱我）對這次采訪進行了編輯和精簡。

你想解決什么問題？

COVID-19患者通常需要臥床休息，這限制了他們的日常活動，并常常導致最小限度的肺擴張。這可能導致嚴重肺炎、急性呼吸窘迫綜合征和機械通氣，可能導致患者死亡。

激勵性肺活量測定是術后護理的標準做法，已被證明有助于改善患者的肺功能，但其主要缺點是患者的依從性。醫療保健者培訓患者如何使用該設備，但他們無法監控患者的進展情況。

你使用了什么技術？

InSee使用了一個紅外傳感器，它可以監測肺活量計內部氣缸的運動［編者注：氣缸內有一個活塞，活塞的運動測量吸入的空氣量］。利用飛行時間計算，氣缸的運動被轉換為潮氣量（Tidal volume，是指平靜呼吸時每次吸入或呼出的氣量），潮氣量是每次呼吸時移動的空氣量，是呼吸功能的關鍵標志。

該設備收集的數據存儲在計算機上，并通過WiFi遠程訪問。

解釋一下你的項目是如何運作的吧。

使用InSee，醫生在使用前為患者設定一個目標潮氣量。當患者坐直時，將［激勵性肺活量計］的喉管放進嘴里，并緊閉嘴唇。他慢慢地呼氣，盡可能深地吸氣。病人必須用嘴呼吸，否則這個裝置就不能工作了。

［激勵性肺活量計包含兩個腔室。位于患者第一個呼吸中心的裝置測量呼吸量。當病人吸氣時，活塞沿著一個編號的網格移動，標記出空氣的體積。第一個腔室旁邊的第二個腔室測量患者的呼吸速度。

當患者使用該設備時，InSee測量潮氣量并確定患者未能達到目標潮氣量的次數。它還可以確定患者能夠達到的最大潮氣量以及患者達到特定潮氣量所用的時間。

使用紅色閃爍燈，InSee會自動提醒患者按照醫生設定的頻率使用設備。關閉光的唯一方法是使用肺活量計并達到目標潮氣量。

你面臨過哪些挑戰？你是如何克服這些挑戰的？

打造這個設備很有挑戰性。有各種各樣的一次性激勵肺活量計可用于醫療設施。我們設計了InSee，以適應醫院最常用的設備，如Vytaire Medical AirLife容積激勵肺活量計。這使得InSee可以輕松方便地安裝各種低成本一次性激勵肺活量計，而無需任何修改。

這項技術的潛在影響是什么？

通過在現有的激勵性肺活量計上增加InSee，醫院將能夠記錄、監測和評估患者的呼吸訓練，并在InSee檢測到活動量低時提醒和鼓勵患者使用該設備。

這也將最大限度地減少患者和提供者之間的接觸，降低冠狀病毒傳播的風險。

你離最終產品還有多遠？

我們在四月份獲得了美國專利，希望很快能獲得資金，這樣我們就可以建造200個單位并開始臨床試驗。試驗將在休斯頓的HCA海灣海岸醫院和休斯頓衛理公會醫院進行，等待機構審查委員會的批準。
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