主動式模擬肺系統(tǒng)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，通過模擬人體呼吸系統(tǒng)的動態(tài)生理特性，為呼吸機研發(fā)、臨床教學(xué)及急救培訓(xùn)提供高精度、可重復(fù)的測試環(huán)境。

一、原理

1. 主動呼吸驅(qū)動與人機交互

• 采用伺服電機、氣動活塞或電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)，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(tǒng)可模擬自主呼吸觸發(fā)、呼吸中樞驅(qū)動壓力等生理參數(shù)，實現(xiàn)“呼吸機-模擬肺"的雙向交互。

• 支持肺順應(yīng)性在0.01-0.5 L/cmH?O范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，覆蓋新生兒到成人的病理狀態(tài)。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(shù)，數(shù)據(jù)精度可達(dá)±1.5%與±0.5 cmH?O。

3. 病理模型與急救場景復(fù)現(xiàn)

• 通過降低肺順應(yīng)性并增加氣道阻力，模擬ARDS患者的“嬰兒肺"狀態(tài)，訓(xùn)練學(xué)員掌握保護(hù)性通氣策略。

• 結(jié)合模擬人系統(tǒng)，實現(xiàn)心肺復(fù)蘇期間的正壓通氣與胸外按壓的協(xié)同訓(xùn)練，提升團隊?wèi)?yīng)急能力。

二、應(yīng)用場景

1. 呼吸機研發(fā)與測試

• 評估呼吸機對微弱自主呼吸的響應(yīng)能力，優(yōu)化觸發(fā)閾值。

• 通過模擬不同呼吸驅(qū)動強度，量化呼吸機與模擬肺的相位差，指導(dǎo)臨床參數(shù)設(shè)置。

2. 臨床教學(xué)與培訓(xùn)

• 模擬從兒童到成人帶面罩時的真實呼氣情景，用于人工復(fù)蘇器的潮氣量測試。

• 提供高海拔、ji端環(huán)境下的呼吸機性能測試平臺，提升醫(yī)護(hù)人員應(yīng)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(tǒng)中的沉積效率，指導(dǎo)吸入制劑研發(fā)。

三、發(fā)展趨勢

1. 智能化與集成化

• 通過機器學(xué)習(xí)算法自動生成典型病例（如ARDS急性期、穩(wěn)定期），并基于實時數(shù)據(jù)調(diào)整模擬參數(shù)，形成閉環(huán)測試體系。

• 開發(fā)適用于基層醫(yī)療機構(gòu)的緊湊型設(shè)備，集成無線傳輸功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)與質(zhì)控。

2. 多學(xué)科交叉融合

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

3. 國產(chǎn)化與成本優(yōu)化

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

• 研發(fā)設(shè)備主要銷售對象為呼吸機器械廠商、呼吸科、ICU等醫(yī)療機構(gòu)以及醫(yī)科大學(xué)和研究機構(gòu)，全面取代國外品牌同時積極外銷。