Model respirační soustavy simulující výměnu plynů v organismu

Abstract

Cílem práce bylo navrhnout a vytvořit nové konstrukční, hardwarové a softwarové součásti pro simulátor respirace, který má mechanické parametry odpovídající mechanickým para- metrům respiračního systému dospělého člověka a který spotřebovává kyslík a produkuje oxid uhličitý s respiračním kvocientem odpovídajícím metabolismu člověka. Metabolická přeměna kyslíku na oxid uhličitý v modelu respirační soustavy je prováděna spalováním směsi propan-butanu. Bezpečnost modelu je zajištěna pomocí SW aplikace, měřicího a řídicího HW. Při ověření metabolismu bylo dosaženo maximální koncentrace 2,95 ?0,5 % oxiduuhličitého a 17,01?2,38 % kyslíku ve vydechované směsi. Model bylo možné ventilo- vat minutovou ventilací vyšší než 7 L/min. Vypočtený respirační kvocient modelu vyšel 0,65?0,04. Výsledkem této práce je funkční a bezpečný metabolický simulátor plic, který může sloužit k výuce respirační terapie, testování monitoru vitálních funkcí nebo testováníplicních ventilátorů.

The aim of the work was to design and develop new hardware and software solutions for respiratory system simulator that has similar mechanical parameters as the respiratory system of adult human. The simulator consumes oxygen and produces carbon dioxide, reaching the respiratory quotient value comparable to the value of human metabolism. The metabolic conversion of oxygen to carbon dioxide is performed by burning of propane-butane mixture inside the model. The safety of use is secured by software appli- cation and measurement and control hardware. Metabolic properties of the model were verified, reaching the highest expiration gas concentrations of 2.95?0.5% and 17.01?2.38% for carbon dioxide and oxygen, respecti-vely. When connected to the ventilator, it was possible to maintain minute ventilation higher than 7 L/min. The respiratory quotient value of the simulator was determined as 0.65?0.04. The result of this work is a functional and safe metabolic lung simulator which can be used for testing of vital signs monitors and mechanical ventilators as well as for educational purposes in respiratory therapy.