Wentylator
| Wentylator | |
|---|---|
 Hamilton C6 Wentylator
| |
| Specjalność | Pulmonologia |
Respirator to element technologii medycznej , który zapewnia wentylację mechaniczną poprzez wprowadzanie i wydychanie powietrza do płuc w celu dostarczania oddechów pacjentowi, który fizycznie nie jest w stanie oddychać lub oddycha niewystarczająco. Respiratory to skomputeryzowane maszyny sterowane mikroprocesorem , ale pacjentów można również wentylować za pomocą prostej, obsługiwanej ręcznie maski z zaworem workowym . Respiratory są stosowane głównie w medycynie intensywnej terapii , opiece domowej i medycynie ratunkowej (jako samodzielne jednostki) oraz w anestezjologii (jako element aparatu anestezjologicznego ).
Wentylatory są czasami nazywane „respiratorami”, terminem powszechnie używanym w odniesieniu do nich w latach pięćdziesiątych (szczególnie „respirator dla ptaków” ). Jednak we współczesnej terminologii medycznej słowo „ respirator ” odnosi się zamiast tego do maski na twarz, która chroni użytkowników przed niebezpiecznymi substancjami przenoszonymi drogą powietrzną.
Funkcjonować
W najprostszej postaci nowoczesny respirator nadciśnieniowy składa się ze zbiornika sprężonego powietrza lub turbiny, źródła powietrza i tlenu , zestawu zaworów i rurek oraz jednorazowego lub wielokrotnego użytku „obwodu pacjenta”. Zbiornik powietrza jest sprężany pneumatycznie kilka razy na minutę, aby dostarczyć pacjentowi powietrze z pomieszczenia lub w większości przypadków mieszaninę powietrza i tlenu. Jeśli używana jest turbina, turbina przepycha powietrze przez respirator, a zawór przepływowy reguluje ciśnienie w celu spełnienia parametrów specyficznych dla pacjenta. Po zwolnieniu nadciśnienia pacjent będzie wydychał biernie z powodu płuc elastyczność, wydychane powietrze jest zwykle uwalniane przez zawór jednokierunkowy w obwodzie pacjenta zwany kolektorem pacjenta.
Respiratory mogą być również wyposażone w systemy monitorowania i alarmowania parametrów związanych z pacjentem (np. ciśnienie, objętość i przepływ) oraz funkcji respiratora (np. wyciek powietrza, awaria zasilania, awaria mechaniczna), baterie zapasowe, butle z tlenem i pilot zdalnego sterowania . Układ pneumatyczny jest obecnie często zastępowany turbopompą sterowaną komputerowo .
Nowoczesne wentylatory sterowane są elektronicznie za pomocą niewielkiego wbudowanego systemu umożliwiającego dokładne dopasowanie charakterystyki ciśnienia i przepływu do indywidualnych potrzeb pacjenta. Precyzyjnie dostrojone ustawienia respiratora służą również do tego, aby wentylacja była bardziej znośna i wygodna dla pacjenta. W Kanadzie i Stanach Zjednoczonych terapeuci oddechowi są odpowiedzialni za dostrojenie tych ustawień, podczas gdy technolodzy biomedyczni są odpowiedzialni za konserwację. W Wielkiej Brytanii i Europie zarządzaniem interakcją pacjenta z respiratorem zajmują się intensywnej terapii .
Obwód pacjenta składa się zwykle z zestawu trzech wytrzymałych, a jednocześnie lekkich plastikowych rurek, oddzielonych od siebie funkcją (np. wdychane powietrze, ciśnienie pacjenta, wydychane powietrze). W zależności od rodzaju wymaganej wentylacji, obwód po stronie pacjenta może być nieinwazyjny lub inwazyjny.
Metody nieinwazyjne, takie jak ciągłe dodatnie ciśnienie w drogach oddechowych (CPAP) i wentylacja nieinwazyjna , które są odpowiednie dla pacjentów wymagających respiratora tylko podczas snu i odpoczynku, wykorzystują głównie maskę nosową. Metody inwazyjne wymagają intubacji , którą w przypadku długotrwałej zależności od respiratora będzie zwykle kaniula tracheotomijna , ponieważ jest to o wiele wygodniejsze i bardziej praktyczne w opiece długoterminowej niż intubacja krtani lub nosa.
System krytyczny dla życia
Ponieważ awaria może spowodować śmierć, systemy wentylacji mechanicznej są klasyfikowane jako systemy o krytycznym znaczeniu dla życia i należy przedsięwziąć środki ostrożności, aby zapewnić ich wysoką niezawodność, w tym ich zasilanie . Niewydolność oddechowa to niezdolność do utrzymania wystarczającej szybkości eliminacji CO2, aby utrzymać stabilne pH bez pomocy mechanicznej, zmęczenia mięśni lub nieznośnej duszności. Wentylatory mechaniczne są zatem starannie projektowane, tak aby nie było pojedynczego punktu awarii może zagrażać pacjentowi. Mogą mieć ręczne mechanizmy rezerwowe umożliwiające ręczne oddychanie w przypadku braku zasilania (takie jak wentylator mechaniczny zintegrowany z aparatem do znieczulenia ). Mogą również posiadać zawory bezpieczeństwa, które otwierają się do atmosfery w przypadku braku zasilania, aby działać jako zawór przeciwuduszeniowy dla spontanicznego oddychania pacjenta. Niektóre systemy są również wyposażone w zbiorniki sprężonego gazu, sprężarki powietrza lub akumulatory zapasowe, które zapewniają wentylację w przypadku awarii zasilania lub wadliwego zasilania gazem oraz metody obsługi lub wezwania pomocy w przypadku awarii ich mechanizmów lub oprogramowania. Awarie zasilania , na przykład podczas klęski żywiołowej, może spowodować zagrożenie życia osób korzystających z respiratorów w warunkach opieki domowej. Moc baterii może wystarczyć na krótką utratę prądu, ale dłuższe przerwy w dostawie prądu mogą wymagać udania się do szpitala.
Historia
Historia wentylacji mechanicznej zaczyna się od różnych wersji tego, co ostatecznie nazwano żelaznymi płucami , formą nieinwazyjnego respiratora podciśnieniowego, szeroko stosowanego podczas epidemii polio w XX wieku po wprowadzeniu „respiratora Drinker” w 1928 r., wprowadzonych ulepszeń przez Johna Havena Emersona w 1931 r. i respirator Both w 1937 r. Inne formy nieinwazyjnych respiratorów, również szeroko stosowane u pacjentów z polio, obejmują dwufazową wentylację kirysową , łóżko na biegunach i raczej prymitywne maszyny nadciśnieniowe.
W 1949 roku John Haven Emerson opracował mechanicznego asystenta znieczulenia we współpracy z wydziałem anestezjologii Uniwersytetu Harvarda . Wentylatory mechaniczne zaczęto coraz częściej stosować w anestezjologii i intensywnej terapii w latach pięćdziesiątych XX wieku. Ich rozwój był stymulowany zarówno potrzebą leczenia pacjentów z polio, jak i coraz częstszym stosowaniem środków zwiotczających mięśnie podczas znieczulenia. Leki zwiotczające paraliżują pacjenta i poprawiają warunki pracy chirurga, ale także paraliżują mięśnie oddechowe. W 1953 roku Bjørn Aage Ibsen założyć coś, co stało się pierwszym na świecie medyczno-chirurgicznym oddziałem intensywnej terapii wykorzystującym środki zwiotczające mięśnie i kontrolowaną wentylację.
W Wielkiej Brytanii modele East Radcliffe i Beaver były wczesnymi przykładami. Ten pierwszy wykorzystywał przekładnię piasty rowerowej Sturmey-Archer , aby zapewnić zakres prędkości, a drugi silnik wycieraczek samochodowych do napędzania miechów używanych do nadmuchiwania płuc. Silniki elektryczne były jednak problemem na ówczesnych salach operacyjnych, ponieważ ich użycie powodowało zagrożenie wybuchem w obecności łatwopalnych środków znieczulających, takich jak eter i cyklopropan . W 1952 roku Roger Manley ze szpitala Westminster z Londynu opracowała wentylator całkowicie napędzany gazem, który stał się najpopularniejszym modelem stosowanym w Europie. Był to elegancki projekt, który stał się ulubieńcem europejskich anestezjologów przez cztery dekady, przed wprowadzeniem modeli sterowanych elektronicznie. Był niezależny od zasilania elektrycznego i nie powodował zagrożenia wybuchem. Oryginalna jednostka Mark I została opracowana, aby stać się Manley Mark II we współpracy z firmą Blease, która wyprodukowała wiele tysięcy tych jednostek. Jego zasada działania była bardzo prosta, dopływający strumień gazu był wykorzystywany do podnoszenia obciążonego zespołu mieszkowego, który opadał sporadycznie pod wpływem grawitacji, wtłaczając gazy oddechowe do płuc pacjenta. Ciśnienie napompowania można było zmieniać, przesuwając ruchomy ciężarek na górze miecha. Objętość dostarczanego gazu była regulowana za pomocą zakrzywionego suwaka, który ograniczał ruch miechów. Ciśnienie resztkowe po zakończeniu wydechu było również konfigurowalne za pomocą małego obciążonego ramienia widocznego w prawym dolnym rogu przedniego panelu. Była to solidna jednostka, a jej dostępność zachęciła do wprowadzenia technik wentylacji dodatnim ciśnieniem do głównego nurtu europejskiej praktyki anestezjologicznej.
Wydanie w 1955 r. „Bird Universal Medical Respirator” firmy Forrest Bird w Stanach Zjednoczonych zmieniło sposób przeprowadzania wentylacji mechanicznej, a małe zielone pudełko stało się znanym elementem wyposażenia medycznego. Urządzenie było sprzedawane jako respirator Bird Mark 7 i nieformalnie nazywane „Ptakiem”. Było to pneumatyczne i dlatego do działania nie wymagało źródła zasilania elektrycznego .
W 1965 roku wojskowy respirator został opracowany we współpracy z Harry Diamond Laboratories (obecnie częścią US Army Research Laboratory ) i Walter Reed Army Institute of Research . Jego konstrukcja uwzględniała zasadę wzmacniania płynu w celu zarządzania funkcjami pneumatycznymi. Wzmocnienie płynów umożliwiło wyprodukowanie respiratora całkowicie bez ruchomych części, a jednocześnie zdolnego do wykonywania złożonych funkcji resuscytacyjnych. Eliminacja ruchomych części zwiększyła niezawodność działania i zminimalizowała konserwację. Maska składa się z poli(metakrylanu metylu) (znanego w handlu jako Lucite ), wielkości mniej więcej paczki kart, z obrobionymi kanałami i wklejoną lub wkręcaną płytką nakrywającą. Zmniejszenie liczby ruchomych części obniżyło koszty produkcji i zwiększyło trwałość.
Konstrukcja bistabilnego wzmacniacza płynów pozwoliła respiratorowi działać zarówno jako wspomagacz oddychania, jak i kontroler. Może automatycznie przełączać się funkcjonalnie między asystentem a kontrolerem, w zależności od potrzeb pacjenta. Dynamiczne ciśnienie i turbulentny strumień gazu od wdechu do wydechu pozwoliły na synchronizację respiratora z oddechem pacjenta.
Środowiska intensywnej terapii na całym świecie zrewolucjonizowały w 1971 r. wprowadzenie pierwszego respiratora SERVO 900 (Elema-Schönander), skonstruowanego przez Björna Jonsona . Był to mały, cichy i skuteczny respirator elektroniczny ze słynnym systemem sprzężenia zwrotnego SERVO kontrolującym to, co zostało ustawione i regulującym dostarczanie. Po raz pierwszy urządzenie było w stanie zapewnić ustaloną objętość w wentylacji kontrolowanej objętościowo.
Respiratory pracujące pod zwiększonym ciśnieniem (hiperbaryczne) wymagają szczególnych środków ostrożności, a niewiele respiratorów może pracować w takich warunkach. W 1979 roku firma Sechrist Industries wprowadziła na rynek respirator Model 500A, który został specjalnie zaprojektowany do użytku z komorami hiperbarycznymi .
Wentylatory mikroprocesorowe
Sterowanie mikroprocesorowe doprowadziło do powstania trzeciej generacji respiratorów na oddziałach intensywnej terapii (OIOM), poczynając od Dräger EV-A w 1982 roku w Niemczech, który umożliwiał monitorowanie krzywej oddychania pacjenta na monitorze LCD . Rok później przez następną dekadę następowały Puritan Bennett 7200 i Bear 1000, SERVO 300 i Hamilton Veolar. Mikroprocesory umożliwiają dostosowane dostarczanie i monitorowanie gazów oraz mechanizmy dostarczania gazów, które są znacznie lepiej dostosowane do potrzeb pacjentów niż poprzednie generacje respiratorów mechanicznych.
Wentylatory open-source
Wentylator typu open source to respirator na wypadek katastrofy, wykonany przy użyciu swobodnie licencjonowanego projektu i idealnie dostępnych komponentów i części. Projekty, komponenty i części mogą być dowolne, od całkowicie poddanych inżynierii wstecznej do zupełnie nowych kreacji, komponenty mogą być adaptacjami różnych niedrogich istniejących produktów, a specjalne trudne do znalezienia i / lub drogie części mogą być drukowane w 3D zamiast pozyskiwania.
Podczas pandemii COVID-19 w latach 2019–2020 rozważano różne rodzaje respiratorów. Zgony spowodowane przez COVID-19 miały miejsce, gdy u najciężej zakażonych wystąpił zespół ostrej niewydolności oddechowej , rozległe zapalenie w płucach, które upośledza zdolność płuc do wchłaniania tlenu i wydalania dwutlenku węgla. Tacy pacjenci wymagają sprawnego respiratora, aby kontynuować oddychanie.
Wśród respiratorów, które mogą zostać wprowadzone do walki z COVID-19, pojawiło się wiele obaw. Obejmują one aktualną dostępność, wyzwanie polegające na produkcji większej liczby i tańszych respiratorów, skuteczność, funkcjonalny projekt , bezpieczeństwo, przenośność, przydatność dla niemowląt, przydzielanie do leczenia innych chorób oraz szkolenie operatorów. Wdrożenie najlepszej możliwej kombinacji respiratorów może uratować większość istnień ludzkich.
Chociaż respirator Ventec V+ Pro nie jest formalnie otwarty, został opracowany w kwietniu 2020 r. jako wspólny wysiłek firm Ventec Life Systems i General Motors w celu zapewnienia szybkiej dostawy 30 000 respiratorów zdolnych do leczenia pacjentów z COVID-19.
pandemii koronawirusa w latach 2019-2020 rozpoczęto szeroko zakrojone ogólnoświatowe prace projektowe po rozpoczęciu projektu Hackaday [ potrzebne źródło inne niż podstawowe ] , aby zareagować na oczekiwane niedobory respiratorów powodujące wyższą śmiertelność wśród pacjentów z ciężkimi chorobami.
20 marca 2020 r. irlandzka służba zdrowia rozpoczęła przeglądanie projektów. Prototyp jest projektowany i testowany w Kolumbii .
Polska firma Urbicum informuje o udanych testach wydrukowanego w 3D prototypowego urządzenia typu open source o nazwie VentilAid. Twórcy opisują go jako ostateczność, gdy brakuje profesjonalnego sprzętu. Projekt jest ogólnodostępny. Pierwszy prototyp Ventilaid wymaga do działania sprężonego powietrza.
21 marca 2020 r. New England Complex Systems Institute (NECSI) rozpoczął prowadzenie strategicznej listy projektów open source, nad którymi trwają prace. Projekt NECSI uwzględnia możliwości produkcyjne, bezpieczeństwo medyczne i potrzebę leczenia pacjentów w różnych stanach, szybkość załatwiania kwestii prawnych i politycznych, logistykę i zaopatrzenie. NECSI zatrudnia naukowców z Harvardu i MIT oraz innych osób, które rozumieją pandemie, medycynę, systemy, ryzyko i gromadzenie danych.
University of Minnesota Bakken Medical Device Center zainicjowało współpracę z różnymi firmami w celu wprowadzenia na rynek alternatywnego respiratora, który działa jak jednoręki robot i zastępuje potrzebę ręcznej wentylacji w sytuacjach awaryjnych. Urządzenie Coventor zostało opracowane w bardzo krótkim czasie i zatwierdzone 15 kwietnia 2020 r. przez FDA , zaledwie 30 dni po zapłodnieniu. Respirator mechaniczny jest przeznaczony do użytku przez przeszkolony personel medyczny na oddziałach intensywnej terapii i łatwy w obsłudze. Ma zwartą konstrukcję i jest stosunkowo niedrogi w produkcji i dystrybucji. Koszt to tylko około 4% normalnego respiratora. Ponadto to urządzenie nie wymaga zasilania tlenem ani powietrzem pod ciśnieniem, jak to zwykle bywa. Pierwsza seria jest produkowana przez Boston Scientific . Plany mają być bezpłatnie dostępne online dla ogółu społeczeństwa bez opłat licencyjnych.
Covid-19 pandemia
Pandemia COVID-19 doprowadziła do niedoborów podstawowych towarów i usług – od środków do dezynfekcji rąk, masek, łóżek i respiratorów. [ potrzebne źródło ] W krajach na całym świecie brakuje respiratorów. Ponadto pięćdziesiąt cztery rządy, w tym wiele w Europie i Azji, nałożyły ograniczenia na eksport artykułów medycznych w odpowiedzi na pandemię koronawirusa.
Możliwości produkcji i dystrybucji inwazyjnych i nieinwazyjnych respiratorów różnią się w zależności od kraju. W początkowej fazie pandemii Chiny zwiększyły produkcję respiratorów, pozyskały duże darowizny od firm prywatnych i dramatycznie zwiększyły import urządzeń medycznych na całym świecie. W rezultacie kraj zgromadził rezerwę respiratorów na czas pandemii w Wuhan. Europa Zachodnia i Stany Zjednoczone, które pod względem zdolności produkcyjnych przewyższają Chiny, cierpiały z powodu niedoboru dostaw z powodu nagłych i rozproszonych epidemii na całym kontynencie północnoamerykańskim i europejskim. Wreszcie, Azja Środkowa , Afryka i Ameryka Łacińska , które są prawie całkowicie uzależnione od importu respiratorów, cierpiały z powodu poważnych niedoborów dostaw. [ potrzebne źródło ]
Decydenci polityczni w dziedzinie opieki zdrowotnej sprostali poważnym wyzwaniom, aby oszacować liczbę respiratorów potrzebnych i używanych podczas pandemii. Gdy dane dotyczące respiratorów często nie są dostępne, czasami dokonuje się szacunków na podstawie liczby na oddziałach intensywnej terapii , które często wyposażone są w respiratory.
Stany Zjednoczone
W 2006 roku prezydent George W. Bush podpisał ustawę o gotowości na wypadek pandemii i wszystkich zagrożeń , na mocy której utworzono Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA) w ramach Departamentu Zdrowia i Opieki Społecznej Stanów Zjednoczonych . W ramach przygotowań do możliwej epidemii chorób układu oddechowego nowo utworzone biuro przyznało Newport Medical Instruments , małej firmie z Kalifornii, kontrakt o wartości 6 milionów dolarów na wyprodukowanie 40 000 respiratorów za mniej niż 3000 USD za sztukę. W 2011 Newport wysłał trzy prototypy do Centrów Kontroli Chorób . W 2012 roku Covidien , producent urządzeń medycznych o wartości 12 miliardów dolarów rocznie, który produkował droższe konkurencyjne respiratory, kupił Newport za 100 milionów dolarów. Covidien opóźnił iw 2014 roku anulował kontrakt.
BARDA zaczęła od nowa z nową firmą Philips , aw lipcu 2019 r. FDA zatwierdziła respirator Philips, a rząd zamówił 10 000 respiratorów z dostawą w połowie 2020 r.
23 kwietnia 2020 roku NASA poinformowała o zbudowaniu w 37 dni udanego respiratora COVID-19 o nazwie VITAL („Technologia interwencji respiratora dostępna lokalnie”). 30 kwietnia NASA poinformowała o otrzymaniu szybkiej ścieżki zatwierdzenia nowego respiratora przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (Food and Drug Administration) . 29 maja NASA poinformowała, że do produkcji nowego respiratora wybrano ośmiu producentów.
Kanada
7 kwietnia 2020 r. premier Justin Trudeau ogłosił, że kanadyjski rząd federalny będzie pozyskiwał tysiące respiratorów „Made in Canada”. Odpowiedziało wiele organizacji z całego kraju. Dostarczyli dużą ilość respiratorów do Narodowego Zasobu Strategicznego Kryzysowego. Od zachodu do wschodu firmy obejmują Canadian Emergency Ventilators Inc, Bayliss Medical Inc, Thornhill Medical, Vexos Inc i CAE Inc.
Zobacz też
- Sztuczna wentylacja
- Żelazne płuco (wentylator zbiornika)
- Płynny wentylator
- Sprzęt typu open source
- Terapia oddechowa
- Respirator oscylacyjny wysokiej częstotliwości firmy SensorMedics
- Eksperyment z dwoma balonami
- Lista producentów respiratorów
- Roberta Martensena
- Józefa Stoddarta
Linki zewnętrzne
-
Media związane z wentylatorami w Wikimedia Commons -
Słownikowa definicja respiratora w Wikisłowniku
| Kontrola władz : krajowa |
|---|
