PL249493B1 - Symulator układu oddechowego człowieka do badań hełmów stosowanych do wsparcia układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną - Google Patents

Symulator układu oddechowego człowieka do badań hełmów stosowanych do wsparcia układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną

Info

Publication number
PL249493B1
PL249493B1 PL444270A PL44427023A PL249493B1 PL 249493 B1 PL249493 B1 PL 249493B1 PL 444270 A PL444270 A PL 444270A PL 44427023 A PL44427023 A PL 44427023A PL 249493 B1 PL249493 B1 PL 249493B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
air
helmet
valve
cylinder
sub
Prior art date
Application number
PL444270A
Other languages
English (en)
Other versions
PL444270A1 (pl
Inventor
Michał Makowski
Piotr Winiarski
Przemysław Szulim
Przemysław Siemiński
Piotr Tarnawski
Paweł Ciężkowski
Piotr Deuszkiewicz
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL444270A priority Critical patent/PL249493B1/pl
Publication of PL444270A1 publication Critical patent/PL444270A1/pl
Publication of PL249493B1 publication Critical patent/PL249493B1/pl

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Measuring devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/087—Measuring breath flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6803—Head-worn items, e.g. helmets, masks, headphones or goggles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. ventilators; Tracheal tubes
    • A61M16/20—Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest symulator układu oddechowego zawierający hełm (1), wewnątrz którego umieszczony jest manekin (2) z układem podgrzewania, do hełmu (1) dołączony jest kanał doprowadzający (3) powietrze i kanał odprowadzający (4) powietrze do hełmu (1), charakteryzujący się tym, że do hełmu (1) poprzez filtr (10) dołączony jest układ przygotowania powietrza (5) zawierający butlę z tlenem (6) połączoną poprzez zawór (7) proporcjonalny przepływu tlenu z pompą powietrza (9) do której dołączony jest zawór (8) proporcjonalny przepływu powietrza, filtr biologicznie czynny (11) z dołączonym zaworem regulacji ciśnienia (12),jednocześnie do kanału odprowadzającego (4) powietrze z płuc dołączony jest czujnik temperatury (19), który jest połączony z nagrzewnicą (18) oraz połączoną z nawilżaczem (17), który jest połączony z zaworem przepływu powietrza z CO<sub>2</sub> (16), jednocześnie do zaworu (16) dołączony jest cylinder pneumatyczny (13) powietrza ze zwiększonym stężeniem CO<sub>2</sub>, do którego dołączony jest zbiornik powietrza (15) ze zwiększonym ciśnieniem CO<sub>2</sub> a także siłownik elektryczny (14) do cylindra CO<sub>2</sub>, a do kanału doprowadzającego (3) dołączony jest zintegrowany czujnik powietrza (23) w kanale wylotowym z hełmu do płuca połączony z zaworem (22) przepływu powietrza zasysanego z hełmu, który połączony jest z cylindrem (20) pneumatycznym powietrza zasysanego z hełmu połączonym z siłownikiem (21) cylindra powietrza zasysanego z hełmu, ponadto wewnątrz hełmu (1) umieszczone są zintegrowane czujniki (24, 25, 26, 27) powietrza.

Description

Przedmiotem wynalazku jest symulator układu oddechowego człowieka do badań hełmów stosowanych do wsparcia układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną.
W czasie pandemii Covid-19 powstało wiele rozwiązań służących do wsparcia leczenia pacjentów z niewydolnością płucną. Przykładem może być rozwiązanie hełmu służącego do izolacji pacjenta od otoczenia. W rozwiązaniu typu hełm otoczenie jest izolowane przed zakażeniem przez zastosowanie na wylocie powietrza z hełmu filtrów czynnych biologicznie (neutralizacja wirusów znajdujących się w wydychanym powietrzu). Kolejną zaletą takiego rozwiązania była możliwość stworzenia w hełmie środowiska sprzyjającego oddychaniu poprzez zmianę składu powietrza (wzbogacenie powietrza w tlen do 100 %). Ważnym aspektem w takim rozwiązaniu jest zapewnienie komfortu pod względem temperatury, wilgotności oraz hałasu wewnątrz hełmu, a także odpowiedniego przepływu powietrza celem zapobiegania gromadzeniu się wydychanego dwutlenku węgla wewnątrz hełmu.
Do projektu; odpowiedniej zabudowy hełmu konieczne było przeprowadzenie badań z związanych cechami funkcjonalnymi takiego hełmu. Poniżej przedstawiono przykładowe rozwiązania stanowisk służących do - badań hełmów.
Z publikacji autorstwa Philippe Bourrianne, Stanley Chidzik, Daniel Cohen, Peter Elmer, Thomas Hallowell, Todd J. Kilbaugh, David Lange, Andrew M. Leifer, Daniel R. Marlow, Peter D. Meyers, Edna Normand, Janine Nunes, Myungchul Oh, Lyman Page, Talmo Periera, Jim Pivarski, Henry Schreiner, Howard A. Stone, David W. Tank, Stephan Thiberge, Christopher Tully pt. Inexpensive multi-patient respiratory monitoring system for helmet ventilation during COVID-19 pandemic, Journal of Medical Devices, 2021, (https://doi.org/10.1101/2020.06.29.20141283) znane jest stanowisko służące do badań hełmu do wsparcia układu oddechowego. Na fig. 1 przedstawiono stanowisko badawcze służące do przeprowadzenia testów hełmu, który założono na manekinie (popiersiu mężczyzny). Widoczne są główne elementy, które oznaczono: 1 - przewód zasilający, 2 - filtr powietrza dolotowego, 3 - hełm, 4 filtr powietrza wylotowego z hełmu, 5 - przewód odprowadzający, 6 - przepływomierz, 7 - zawór PEEP (zawór utrzymujący stałe ciśnienie w hełmie), 8 - interface służący do prowadzenia odczytu danych pomiarowych. Budowa hełmu umożliwia założenie go na głowę pacjenta oraz uszczelnienie na odcinku szyjnym. Hełm jest zamocowany za pomocą pasów, które są umieszczone po ramionami pacjenta. Powietrze jest doprowadzane wejściem znajdującym się na boku hełmu na wysokości uszu pacjenta. Natomiast wylot z hełmu umieszczono po drugiej stronie na wysokości czubka głowy pacjenta. W ten sposób powietrze dopływa w okolice ust oraz nosa pacjenta i wypływa w górnej części. Na fig. 2 przedstawiono rozwiązanie, gdzie do hełmu jest doprowadzany CO2. Stanowisko zostało dodatkowo wyposażone w czujnik stężenia CO2 oznaczony numerem 9, który monitoruje stężenie CO2 w kanale wylotowym. Dwutlenek węgla do hełmu jest dostarczany przez dodatkowy przewód 10, na którym umieszczono przepływomierz 11. Stężenie CO2 w wydychanym powietrzu przez osobę biorącą udział w badaniu jest mierzony przez czujnik połączony z końcówką 12 a przez ustnik 13 z zewnątrz jest wdmuchiwane powietrze z CO2 do hełmu. Przedstawione stanowisko pozwala na monitorowanie stężenia CO2 w kanale wylotowym oraz pozwala na kontrole powietrza, które dopływa do hełmu z aparatury służącej do zapewnienia odpowiedniego stężenia powietrza z tlenem oraz doprowadzanie CO2 przez dodatkowy kanał.
Z publikacji autorstwa Melania Cesarano, Domenico Luca Grieco, Teresa Michi, Laveena Munshi, Luca S. Menga, Luca Delie Cese, Ersilia Ruggiero, Tommaso Rosa, Daniele Natalini, Michael, C. Sklar, Salvatore L. Cutuli, Filippo Bongiovanni, Gennaro De Pascale, Bruno L. Ferreyro, Ewan C. Goligher, Massimo Antonelli pt. „Helmet noninvasive support for acute hypoxemic respiratory failure: rationale, mechanism of action and bedside application, Annals of Intensive Care (2022) 12:94 https://doi.org/10.1186/s13613022-01069-7 znane jest stanowisko z hełmem do wsparcia układu oddechowego. Na fig. 3 przedstawiono hełm założony na głowę pacjenta, gdzie widoczna jest sonda (nasogastric tube) służąca do pomiaru stężenia CO2 w powietrzu wydychanym przez pacjenta. Do hełmu jest doprowadzane świeże powietrze będące mieszanką powietrza z tlenem w odpowiednim stężeniu lub czystego tlenu, który jest przygotowany przez układ zasilania (Flow generator) lub (Venturi system). Są to dwa układy, których zadaniem jest przygotowanie powietrza dopływającego do hełmu. Po drodze do hełmu powietrze jest nawilżane oraz ogrzewane w zbiorniku (Heated humidifier). Następnie powietrze przewodem doprowadzane jest do hełmu kanałem umieszczonym w ścianie bocznej. Wylot zużytego powietrza jest przez ścianę boczną po przeciwnej stronie. Powietrze przepływa przez filtr (Antimicrobial filter), mierzony jest wydatek przepływu a na końcu kanału znajduje się zawór PEEP służący do utrzymania stałego ciśnienia w hełmie.
Z publikacji autorstwa Betina Santos Tomaz, Gabriela Carvalho Gomes, Juliana Arcanjo Lino, David Guabiraba Abitbol de Menezes, Jorge Barbosa Soares, Vasco Furtado, Luiz Soares Junior, Maria do Socorro Quintino Farias, Debora Lilian Nascimento Lima, Eanes Delgado Barros Pereira, Marcelo Alcantara Holanda pt. ELMO, a new helmet interface for CPAP to treat COVID-19-related acute hypoxemic respiratory failure outside the ICU: a feasibility study, J. Bras Pneumol. 2022;48(l):e20210349, https://dx.doi.org/10.36416/1806-3756/e20210349 znane jest stanowisko z hełmem do wsparcia układu oddechowego z okienkiem w hełmie. Na fig. 4 przedstawiono hełm, który charakteryzuje się dodatkowym otworem służącym do dostępu do pacjenta np. do podanie leków lub jedzenia/picia. Pozostałe funkcje są pełnione przez kanały dolotowe służące do doprowadzenia powietrza do hełmu oraz kanały wylotowe odprowadzające powietrze z hełmu. Kanały zostały umieszczone na ścianach bocznych, gdzie kanał doprowadzający powietrze jest umieszczony w górnej części hełmu a kanał odprowadzający został umieszczony na wysokości ust pacjenta. W przypadku kanału doprowadzającego powietrze zastosowano filtr a na kanale wylotowym umieszczono zawór PEEP celem utrzymania stałego nadciśnienia w hełmie oraz filtr aktywny biologicznie służący do zapobiegania przed wirusami znajdującymi się w powietrzu wydychanym przez chorego. W hełmie mierzone jest ciśnienie przez zastosowany czujnik zegarowy. Do hełmu doprowadzane jest powietrze przygotowane z mieszanki powietrza 30 l/min oraz tlenu 30 l/min, dodatkowo powietrze jest nawilżane.
Z publikacji autorstwa C. Chiappero, G. Misseri, A. Mattei, M. Ippolito, C. Albera, E. Pivetta, A. Cortegiani, C. Gregoretti pt. Effectiveness and safety of a new helmet CPAP configuration allowing tidal volume monitoring in patients with COVID-19, Pulmonology (2021), https://doi.org/10.1016/i. pulmoe.2021.06.012 znane jest stanowisko z hełmem do wsparcia układu oddechowego z okienkiem w hełmie. Na fig. 5 przedstawiono hełm, który podobnie jak w rozwiązaniu 4 charakteryzuje się dodatkowym otworem służącym do dostępu do pacjenta np. do podanie leków lub jedzenia/ picia. Pozostałe funkcje są pełnione przez kanały dolotowe służące do doprowadzenia powietrza do hełmu oraz kanały wylotowe odprowadzające powietrze z hełmu i. Kanały zostały umieszczone na ścianach bocznych na tej samej wysokości (na wysokości ust pacjenta). W przypadku kanału doprowadzającego powietrze zastosowano filtr a na kanale wylotowym umieszczono zawór PEEP celem utrzymania stałego nadciśnienia w hełmie oraz filtr aktywny biologicznie służący do zapobiegania przed wirusami wydychanymi przez chorego. W hełmie widoczne są dodatkowe otwory służące do prowadzenia pomiaru np. zawartości CO2 w hełmie. Doprowadzane powietrze do hełmu jest za pomocą respiratora, który przygotowuje odpowiednie stężenie tlenu w stosunku do powietrza.
Z publikacji autorstwa C. Olivieri, R. Costa, G. Spinazzola, G. Ferrone, F. Longhini, G. Cammarota, G. Conti & P. Navalesi pt. Bench comparative evaluation of a new generation and standard helmet for delivering non-invasive ventilation, Intensive Care Med, DOI 10.1007/s00134-012-2765-z, Springer-Verlag Berlin Heidelberg and ESICM 2012 znane jest stanowisko z hełmem do wsparcia układu oddechowego z nadmuchiwanym kołnierzem. Na fig. 6 przedstawiono hełm, który charakteryzuje się specjalnym rozwiązaniem nadmuchiwanego kołnierza 2, który umieszczono na wysokości szczęki pacjenta. Do kołnierza doprowadzony jest kanał 3 służący do doprowadzania sprężonego powietrza do kołnierza. Podobnie jak w poprzednich rozwiązaniach w budowie hełmu znajduje się kołnierz wykonany ze sztywnego plastiku 1 służący do mocowania dodatkowych kanałów. Do tego elementu mocowany jest element zamykający 4. Na rysunku numerem 5 oznaczono sam hełm. Widoczne są również kanały doprowadzające powietrze oraz odprowadzające, które podobnie jak w poprzednich rozwiązaniach umieszczono naprzeciw na bocznych ścianach na wysokości ust pacjenta.
Z publikacji autorstwa Yasser Khan, Hossain Mohammad Fahad, Sifat Muin, Karthik Gopalan, pt. A low-cost, helmet-based, non-invasive ventilator for COVID-19, Medical Physics, 2020, https://doi.org/10.48550/arxiv.2005.11008, znane jest stanowisko z hełmem do wsparcia układu oddechowego z kanałami w dolnej części kołnierza. Na fig. 7 przedstawiono hełm z kanałami doprowadzającymi i odprowadzającymi powietrze umieszczonymi w dolnej części hełmu w sztywnym kołnierzu. Podobnie jak w poprzednich rozwiązaniach na kanale dolotowym i wylotowym umieszczono filtry oraz na kanale wylotowym zawór PEEP.
Z publikacji autorstwa Giuseppe Bello, Paolo De Santis, Massimo Antonelli, Noninvasive ventilation in cardiogenic pulmonary edema, pt. Annals of Translational Medicine, 2018;6(18):355, http://dx.doi.org/10.21037/atm.2018.04.39 znane jest stanowisko z hełmem do wsparcia układu oddechowego z kanałami w dolnej części. Na fig. 8 przedstawiono hełm z kanałami doprowadzającymi i odprowadzającymi powietrze umieszczonymi w dolnej części hełmu. Charakterystyczną cechę przedsta wionego rozwiązania jest zastosowanie zamka umożliwiającego szybki dostęp do pacjenta np. do podania leków lub karmienia. W dolnej części umieszczono dużą liczę kanałów doprowadzających lub odprowadzających powietrze do i z hełmu.
Z publikacji autorstwa Akhil, Jijo Jerard, M.S. Subhashkumar, G.V. Liji, NJ. Jnana, S. Sujesh, pt. „Bubble Helmet for Non-Invasive Ventilation, Trends Biomater. Artif. Organs, 34(S2), 52-59 (2020) znane jest stanowisko do badań hełmów do wsparcia układu oddechowego. Na fig. 9 przedstawiono stanowisko do badań hełmów, gdzie widoczna jest budowa hełmu jak we wcześniejszych przykładach ze sztywnym kołnierzem mocującym, który wykorzystano do podłączenia kanałów dolotowego i wylotowego powietrza do i z hełmu. Na stanowisku widoczny jest czujnik ciśnienia, zawór PEEP oraz czujnik wydatku objętościowego powietrza. Dane pomiarowe są przetwarzane za pomocą DAQ i rejestrowane na komputerze. Na stanowisku dodatkowo zastosowano układ służący do sterowania ciśnieniem doprowadzanym do hełmu, który przedstawiono jako kontroler AMBU. Oznaczenia przytoczone w powyższym opisie stanu techniki zostały wskazane na odpowiednich figurach i nie dotyczą rozwiązania wg wynalazku.
Problemem technicznym przed jakim stanęli twórcy rozwiązania jest uzyskanie symulatora układu oddechowego człowieka służącego do przeprowadzenie testów do oceny skuteczności działania np. hełmów do wspomagania układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną.
Symulator układu oddechowego zawierający hełm, wewnątrz którego umieszczony jest manekin z układem podgrzewania głowy manekina, do hełmu dołączony jest kanał doprowadzający powietrze i kanał odprowadzający powietrze. Hełm charakteryzuje się tym, że do hełmu poprzez filtr dołączony jest układ przygotowania powietrza zawierający butlę z tlenem połączoną poprzez zawór proporcjonalnego przepływu tlenu z pompą powietrza do której dołączony jest zawór proporcjonalnego przepływu powietrza, filtr biologicznie czynny z dołączonym zaworem regulacji ciśnienia, jednocześnie do kanału odprowadzającego powietrze z płuc dołączony jest czujnik temperatury połączony z nagrzewnicą połączoną z nawilżaczem. Jest on połączony z zaworem 3/2 sterowania przepływu mieszanki powietrza z CO2, jednocześnie do zaworu dołączony jest cylinder pneumatyczny, gdzie jest zwiększone stężenie CO2, wypływające ze zbiornika powietrza ze zwiększonym stężeniem CO2. W kanale wylotowym z hełmu do płuca połączonego zaworem przepływu powietrza zasysanego z hełmu dołączony jest zintegrowany czujnik powietrza mierzący stężenie tlenu, dwutlenku węgla, wilgotność względną, temperaturę oraz ciśnienie. W ten sposób mierzony jest skład powietrza zasysanego z hełmu (powietrza wydychanego przez pacjenta). W trakcie badań wymiany powietrza w hełmie mierzone są również parametry jakości powietrza wewnątrz hełmu za pomocą umieszczonych zintegrowanych czujników powietrza.
Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania pokazany jest na rysunku, na którym fig. 10 przedstawia schemat stanowiska pomiarowego do badań stężenia gazów w hełmie.
Rozwiązanie polega na opracowaniu symulatora układu oddechowego człowieka służącego do przeprowadzenia testów do oceny skuteczności działania np. hełmów do wspomagania układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną. W symulatorze mogą być stosowane różnego rodzaj u systemy służące do przygotowania mieszaniny powietrza z tlenem w różnych stężeniach, które będą dostarczane do hełmu. Opracowane rozwiązanie pozwala na monitorowanie powietrza wewnątrz hełmu w kilku miejscach na podstawie: stężenia tlenu (O2), stężenia dwutlenku węgla (CO2), temperatury, ciśnienia oraz wilgotności względnej. W rozwiązaniu zastosowano popiersie człowieka z dwoma kanałami służącymi do przepływu powietrza do i z płuc. W przypadku dopływu powietrza do płuc (zasysane z objętości hełmu przez układ pneumatyczny przepływające z określonym wydatkiem objętościowym), powietrze jest bogate w tlen. Wówczas symulowany jest proces wdechu powietrza do płuc, w przypadku wpływu powietrza z płuc przepływ jest wymuszany przez układ pneumatyczny z określonym wydatkiem objętościowym, gdzie w powietrzu jest zwiększona zawartość dwutlenku węgla i odpowiednio obniżona zawartość tlenu. Powietrze wydechowe jest wcześniej przygotowane i znajduje się ono w butli. Celem odwzorowania powietrza wydychanego przez człowieka jest ono nawilżane oraz ogrzewane celem uzyskania temperatury powietrza wydychanego przez człowieka. Powietrze pobierane z hełmu jest wypuszczane do atmosfery. Do hełmu przyłączone są również dwa kanały: pierwszy służący do dopływu świeżego powietrza oraz drugi do wypływu zużytego powietrza z hełmu. Do hełmu doprowadzane jest powietrze bogate w tlen, które jest uzyskiwane za pomocą urządzeń typu respirator lub mieszacz powietrza z tlenem. Wówczas do hełmu dopływa powietrze z określonym wydatkiem objętościowym. Częściowo to powietrze jest pobierane przez symulowany układ oddechowy pacjenta. Pozostała część powietrza razem z powietrzem bogatym w dwutlenek węgla wydychanym przez symulator płuc wypływa z hełmu przez kanał na końcu, którego umieszczono zawór regulacji ciśnienia (PEEP). Rozwiązanie to umożliwia utrzymywanie stałego nadciśnienia w stosunku do ciśnienia atmosferycznego w hełmie.
Rozmieszczenie kanałów decyduje o przepływie powierza wewnątrz hełmu. Przy niekorzystnym rozmieszczeniu w hełmie mogą się pojawiać strefy zastoju dwutlenku węgla, wilgotności a także strefy o podwyższonej temperaturze wynikającej z braku przewietrzania wnętrza hełmu. Dlatego w hełmie (1) umieszczono zintegrowane czujniki służące do pomiaru stężenia tlenu, dwutlenku węgla, wilgotności względnej, ciśnienia oraz temperatury (23), (24), (25), (26) oraz czujnik temperatury (19). Czujniki zostały tak umieszczone, aby była możliwość kontroli jakości powietrza w pobliżu kanałów wlotowym i wylotowym oraz w górnej części hełmu, gdzie mogą się pojawić potencjalne miejsca zastoju powietrza. Celem pomiaru parametrów powietrza wydychanego przez człowieka jeden z czujników umieszczono w kanale wylotowym (4) powietrza do płuca. Wówczas można sprawdzić parametry powietrza jakie wpływa do płuc. Dane pomiarowe rejestrowane są przez system służący do archiwizacji danych. W hełmie (1) dodatkowo zastosowano układ służący do utrzymywania stałej temperatury głowy manekina, tak aby warunki działania symulatora były przybliżone do głowy człowieka.
Na fig. 10 przedstawiono schemat podłączenia hełmu do aparatury zasilającej w powietrze oraz aparatury pomiarowej. Na fig. widoczny jest hełm (1), w którym znajduje się głowa manekina (2), która jest pokryta płaszczem grzejnym umożliwiającym utrzymanie stałej temperatury głowy ok. 36,6 st. C. W popiersiu są wykonane kanały doprowadzające powietrze do modelu płuca (3) oraz kanałem odprowadzającym powietrze z modelu płuca do hełmu (4). Powietrze do hełmu jest doprowadzane przez układ zasilania (5), gdzie zastosowano butlę z tlenem (6) może to być również tlen pobierany z instalacji tlenowej, zawór proporcjonalny (7) oraz zawór proporcjonalny (8) służący do regulacji objętości powietrza doprowadzanego do kanału doprowadzającego świeże powietrze do hełmu. W prezentowanym rozwiązaniu zastosowano pompę powietrza (9) służącą do wymuszenia przepływu w układzie pneumatycznym. Tak przygotowane powietrze przepływa do hełmu przez filtr (10).
Przedstawiono również kanał wylotowy powietrza z hełmu, gdzie widoczny jest filtr biologicznie czynny (11) oraz zawór regulacji ciśnienia (12). Symulator płuc, który służy do prezentacji wydychanego powietrza przedstawiono za pomocą cylindra pneumatycznego (13) oraz siłownika elektrycznego (14). Powietrze ze zwiększoną zawartością dwutlenku węgla zmagazynowane w butli (15), wypływa przez zawór (16). Zawór ten kieruje powietrze z butli z powietrzem bogatym w CO2 do cylindra, a następnie po przestawieniu zaworu powietrze z cylindra jest kierowane do hełmu, jako wydychane powietrze przez manekina. Powietrze to po drodze przepływa przez nawilżacz (17) oraz nagrzewnicę (18). Pomiar temperatury w kanale jest realizowany przez czujnik temperatury (19). Tak przygotowane powietrze kanałem umieszczonym w manekinie jest doprowadzane do hełmu (wydychane przez manekina), co przedstawia strzałka. Powietrze z hełmu jest pobierane przez kanał dopływu powietrza do płuc, gdzie kierunek przepływu zaznaczono strzałką. Powietrze bogate w tlen jest zasysane przez cylinder pneumatyczny (20), którego ruch jest wymuszany przez siłownik elektryczny (21). Powietrze przepływa przez zawór (22), co pozwala na zmianę kierunku przepływu powietrza w przypadku zasysania powietrza do cylindra kieruje powietrze z hełmu do cylindra, a w kolejnej fazie zmienia się ustawienie zaworu i powietrze z cylindra jest wypuszczane do atmosfery. Na schemacie przedstawiono zintegrowane czujniki stężenia O2, CO2, wilgotności względnej, ciśnienia i temperatury, które umieszczono odpowiednio w kanale dolotowym powietrza wdychanego przez manekina do płuc (23), czujnik umieszczony w pobliżu kanału wylotowego powietrza z hełmu (24), a czujnik (25) umieszczono w pobliżu kanału doprowadzającego świeże powietrze do hełmu oraz dwa czujniki (26) i (27) w górnej części hełmu, gdzie mogą się pojawiać potencjalne strefy zastoju powietrza.
Lista oznaczeń odsyłających
- hełm,
- manekin z układem podgrzewania,
- kanał doprowadzający powietrze do płuc,
- kanał doprowadzający powietrze z płuc do hełmu,
- układ przygotowania powietrza,
- butla z tlenem,
- zawór proporcjonalny przepływu tlenu,
- zawór proporcjonalny przepływu powietrza,
- pompa powietrza,
- filtr,
- filtr czynny biologicznie,
- zawór regulacji ciśnienia,
- cylinder pneumatyczny powietrza ze zwiększonym stężeniem CO2,
- siłownik elektryczny do cylindra z CO2,
- zbiornik powietrza ze zwiększonym stężeniem CO2,
- zawór przepływu powietrza z CO2,
- nawilżacz,
- nagrzewnica,
- czujnik temperatury,
- cylinder pneumatyczny powietrza zasysanego z hełmu,
- siłownik cylindra powietrza zasysanego z hełmu,
- zawór przepływu powietrza zasysanego z hełmu,
- zintegrowany czujnik powietrza w kanale wylotowym, , 25, 26, 27 - zintegrowane czujniki powietrza umieszczone w hełmie.

Claims (1)

1. Symulator układu oddechowego zawierający hełm (1), wewnątrz którego umieszczony jest manekin (2) z układem podgrzewania, do hełmu (1) dołączony jest kanał doprowadzający (3) powietrze i kanał odprowadzający (4) powietrze do hełmu (1) znamienny tym, że do hełmu (1) poprzez filtr (10) dołączony jest układ przygotowania powietrza (5) zawierający butlę z tlenem (6) połączoną poprzez zawór (7) proporcjonalny przepływu tlenu z pompą powietrza (9) do której dołączony jest zawór (8) proporcjonalny przepływu powietrza, filtr biologicznie czynny (11) z dołączonym zaworem regulacji ciśnienia (12),jednocześnie do kanału odprowadzającego (4) powietrze z płuc dołączony jest czujnik temperatury (19), który jest połączony z nagrzewnicą (18) oraz połączoną z nawilżaczem (17), który jest połączony z zaworem przepływu powietrza z CO2 (16), jednocześnie do zaworu (16) dołączony jest cylinder pneumatyczny (13) powietrza ze zwiększonym stężeniem CO2, do którego dołączony jest zbiornik powietrza (15) ze zwiększonym ciśnieniem CO2 a także siłownik elektryczny (14) do cylindra CO2, a do kanału doprowadzającego (3) dołączony jest zintegrowany czujnik powietrza (23) w kanale wylotowym z hełmu do płuca połączony z zaworem (22) przepływu powietrza zasysanego z hełmu, który połączony jest z cylindrem (20) pneumatycznym powietrza zasysanego
PL 249493 Β1 z hełmu połączonym z siłownikiem (21) cylindra powietrza zasysanego z hełmu, ponadto wewnątrz hełmu (1) umieszczone są zintegrowane czujniki (24, 25, 26, 27) powietrza.
PL444270A 2023-03-31 2023-03-31 Symulator układu oddechowego człowieka do badań hełmów stosowanych do wsparcia układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną PL249493B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL444270A PL249493B1 (pl) 2023-03-31 2023-03-31 Symulator układu oddechowego człowieka do badań hełmów stosowanych do wsparcia układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL444270A PL249493B1 (pl) 2023-03-31 2023-03-31 Symulator układu oddechowego człowieka do badań hełmów stosowanych do wsparcia układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL444270A1 PL444270A1 (pl) 2024-10-07
PL249493B1 true PL249493B1 (pl) 2026-04-27

Family

ID=92976635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL444270A PL249493B1 (pl) 2023-03-31 2023-03-31 Symulator układu oddechowego człowieka do badań hełmów stosowanych do wsparcia układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL249493B1 (pl)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL183237B1 (pl) * 1997-11-28 2002-06-28 Inst Biocybernetyki I Inzynier Symulator tłokowy własności mechanicznych płuc
WO2021245516A1 (en) * 2020-06-01 2021-12-09 Antonino Conti Artificial ventilation system and related control method
WO2022065998A1 (fr) * 2020-09-23 2022-03-31 Université Internationale de RABAT La ventilation et supervision de la respiration et température à l'aide d'un helmet intelligent équipé par des capteurs thermiques pour le patient covid19.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL183237B1 (pl) * 1997-11-28 2002-06-28 Inst Biocybernetyki I Inzynier Symulator tłokowy własności mechanicznych płuc
WO2021245516A1 (en) * 2020-06-01 2021-12-09 Antonino Conti Artificial ventilation system and related control method
WO2022065998A1 (fr) * 2020-09-23 2022-03-31 Université Internationale de RABAT La ventilation et supervision de la respiration et température à l'aide d'un helmet intelligent équipé par des capteurs thermiques pour le patient covid19.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Annals of Intensive Care; https://doi.org/10.1186/s13613-022-01069-7; Cesarano et al. "Helmet noninvasive support for acute hypoxemic respiratory failure: rationale, mechanism of action and bedside application"; volume 12, Numer artykułu: 94 (2022) *

Also Published As

Publication number Publication date
PL444270A1 (pl) 2024-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11969550B2 (en) Gas flow reversing element with bypass and method for controlling expiration of a patient
AU689371B2 (en) A pneumatic system for a ventilator
US20170143931A1 (en) A micro-humidifier
US8925549B2 (en) Flow control adapter for performing spirometry and pulmonary function testing
RU2585137C2 (ru) Аппарат искусственной вентиляции легких с интегрированной воздуходувкой
CN105899249A (zh) 用于确定患者特定的通气需求的方法和布置
US6474334B1 (en) Multiplex ventilation system
CN103384542A (zh) 用于新生儿复苏和初始呼吸支持的系统和装置
EP2585152B1 (en) Ventilation aid, ventilator, system and method for the non-invasive ventilation of premature infants
KR101856869B1 (ko) 제어 장치가 구비된 수동식 인공호흡기
ES2880924T3 (es) Administración controlada por la respiración de aerosol en polvo durante la respiración artificial o el soporte respiratorio de un paciente
US20170246414A1 (en) Breathing mask with nasal cannula
CN116831842A (zh) 一种高压氧舱供氧系统和高压氧舱监测系统
US12458771B2 (en) Physiological lung simulator
US8001966B1 (en) Continuous positive airway supply system to nasal cannula
US20150209533A1 (en) Respiratory assistance device, nasal appliance and respiratory assistance mask
ES2969929T3 (es) Dispositivo de humidificación activa y pasiva para montaje en un circuito de respiración de pacientes
US20250121151A1 (en) High flow oxygen therapy breathing systems
KR20230046320A (ko) 인공호흡기
PL444270A1 (pl) Symulator układu oddechowego człowieka do badań hełmów stosowanych do wsparcia układu oddechowego pacjentów z niewydolnością płucną
Lewarski et al. Administering medical gases
CN105194782A (zh) 微型加湿器
CN120529932A (zh) 医用面罩
CN117529347A (zh) 用于ppv治疗和cpap治疗的装置和系统
TR202010460A2 (tr) Bi̇r venti̇lasyon ci̇hazi