主動式模擬肺系統的原理是什么 YY 0600.4-2013 上海誠衛

      主動式模擬肺系統是現代醫學工程領域的關鍵設備，通過模擬人體呼吸系統的動態生理特性，為呼吸機研發、臨床教學及急救培訓提供高精度、可重復的測試環境。

一、原理

1. 主動呼吸驅動與人機交互

• 采用伺服電機、氣動活塞或電磁閥等執行機構，模擬呼吸肌的收縮與舒張，生成可編程的呼吸波形（如壓力、流量、潮氣量）。部分gao端系統可模擬自主呼吸觸發、呼吸中樞驅動壓力等生理參數，實現“呼吸機-模擬肺"的雙向交互。

• 支持肺順應性在0.01-0.5 L/cmH?O范圍內調節，覆蓋新生兒到成人的病理狀態。氣道阻力可模擬0.5-40 cmH?O/L/s的阻塞性或限制性疾病模型。

2. 多模式呼吸支持

• 支持指令通氣、自主呼吸、同步間歇指令通氣、比例輔助通氣等模式，并可疊加呼吸暫停、嘆息呼吸等特殊場景。

• 集成高精度流量傳感器、壓力傳感器及氣體分析模塊，實時采集潮氣量、分鐘通氣量、呼氣末正壓、吸入氧濃度、呼氣末二氧化碳等參數，數據精度可達±1.5%與±0.5 cmH?O。

3. 病理模型與急救場景復現

• 通過降低肺順應性并增加氣道阻力，模擬ARDS患者的“嬰兒肺"狀態，訓練學員掌握保護性通氣策略。

• 結合模擬人系統，實現心肺復蘇期間的正壓通氣與胸外按壓的協同訓練，提升團隊應急能力。

二、應用場景

1. 呼吸機研發與測試

• 評估呼吸機對微弱自主呼吸的響應能力，優化觸發閾值。

• 通過模擬不同呼吸驅動強度，量化呼吸機與模擬肺的相位差，指導臨床參數設置。

2. 臨床教學與培訓

• 模擬從兒童到成人帶面罩時的真實呼氣情景，用于人工復蘇器的潮氣量測試。

• 提供高海拔、ji端環境下的呼吸機性能測試平臺，提升醫護人員應急處理能力。

3. 藥物與療法評估

• 在模擬肺中加入藥物代謝模塊，研究霧化藥物在呼吸系統中的沉積效率，指導吸入制劑研發。

三、發展趨勢

1. 智能化與集成化

• 通過機器學習算法自動生成典型病例（如ARDS急性期、穩定期），并基于實時數據調整模擬參數，形成閉環測試體系。

• 開發適用于基層醫療機構的緊湊型設備，集成無線傳輸功能，實現遠程教學與質控。

2. 多學科交叉融合

• 整合心肺交互、血流動力學及代謝模型，例如模擬呼吸機對心臟前負荷的影響（如胸腔內壓變化導致靜脈回流減少），或加入藥物代謝動力學模塊以評估吸入藥物療效。

3. 國產化與成本優化

• 當前樣機開發硬件成本約為8萬/臺，軟件使用成本2萬，后續樣機迭代后可使用自研硬件控制器、核心元器件以及國產化軟件系統，整體成本可降6萬/臺。

• 研發設備主要銷售對象為呼吸機器械廠商、呼吸科、ICU等醫療機構以及醫科大學和研究機構，全面取代國外品牌同時積極外銷。