Respirator – co to takiego? Historia respiratora

respirator ciekawostki historia respiratory oddychanie działanie

W dobie szalejącej na świecie epidemii koronawirusa, co chwilę słyszymy słowo respirator. Co to jest respirator i do czego służy? Jak USA i inne kraje przygotowują się do dużej produkcji respiratorów?

Czym jest respirator i do czego służy

1) Respirator, zwany też sztucznym płucem, to urządzenie medyczne.

2) Gdy mięśnie organizmu człowieka nie pracują prawidłowo i nie pomagają płucom w oddychaniu (dostarczaniu tlenu), respirator je wspomaga lub wręcz zastępuje. Respirator wymusza oddychanie, dzięki czemu człowiek nadal oddycha czyli może żyć. Urządzenie może działać w wielu trybach pracy, w zależności od stanu pacjenta.

Galileo respirator ciekawostki historia respiratory oddychanie działanie
Respirator, zdjęcie z 2011 roku. Foto: Blogotron / cc by-sa 1.0

3) Jak działa respirator? Wtłacza gazy oddechowe do płuc przez rurkę intubacyjną lub tracheotomijną, a wszystkie funkcje urządzenia są kontrolowane elektronicznie za pomocą mikroprocesorów. Wokół ciała pacjenta z wyjątkiem głowy i szyi jest wytwarzane ujemne ciśnienie.

4) Do jednego urządzenia może być podłączony jeden pacjent.

5) Respiratorów używa się na salach operacyjnych, oddziałach intensywnej terapii i oddziałach neonatologicznych.

6) W związku z używaniem respiratora u ok. 1% pacjentów mogą wystąpić powikłania, w postaci zapalenia płuc.

Leonardo da Vinci respirator ciekawostki historia respiratory oddychanie działanie
Leonardo da Vinci wśród wielu wynalazków ma na koncie także respirator

Historia respiratora

7) Już w XV wieku genialny artysta i wynalazca Leonardo da Vinci (1452-1519) wykonał szkic, będący projektem urządzenia podobnego do znanego obecnie respiratora.

8) O tym, że warto byłoby mieć urządzenie, które pomaga człowiekowi w oddychaniu, wiedzieli już średniowieczni medycy. Flamandzki uczony i twórca nowożytnej anatomii Andreas Vesalius (1514-1564) opisał sposób wentylacji takiego urządzenia. Jednak urządzenie nie powstało.

9) Na pierwszy respirator świat musiał czekać do XVIII wieku. Pierwsze urządzenie skonstruował Jean-François Pilâtre de Rozier (1754-1785), francuski nauczyciel chemii i fizyki oraz jeden z pionierów lotów balonem.

Rozier respirator ciekawostki historia respiratory oddychanie działanie
XVIII wiek. Rozier jest pierwszym konstruktorem respiratora

Tego urządzenia używał Alexander von Humboldt (1769-1859, niemiecki przyrodnik i podróżnik, jeden z twórców nowoczesnej geografii). Było używane aż do 1799 roku, na potrzeby pruskiego górnictwa.

10) Żelazne płuco – tak nazwano urządzenie, które powstało w 1928 roku. Skonstruowali je Philip Drinker i Louis Shaw z Uniwersytetu Harvarda w Cambridge koło Bostonu.

żelazne płuco respirator ciekawostki historia respiratory oddychanie działanie
„Żelazne płuco” czyli respirator sprzed wieku

Była to duża, uszczelniona skrzynia zamykana na klapę, w której umieszczano pacjenta tak, aby na zewnątrz wystawała jego głowa. Dwa odkurzacze podłączone do urządzenia zmieniały ciśnienie wewnątrz, a uszczelki przylegające do szyi pacjenta wymuszały rytmiczne podnoszenie lub ściskanie klatki piersiowej.

11) Pierwszym człowiekiem, którego podłączono do respiratora był Frederick B. Snite junior, syn amerykańskiego magnata kolejowego. W 1936 r. z Pekinie zachorował na polio i podłączonego do respiratora przetransportowano do USA. Zmarł w 1954 roku czyli 18 lat później.

12) Współczesne respiratory powstały w czasie, gdy w 1952 r. Danii panowała epidemia choroby Heinego-Medina.

Linenger respirator ciekawostki historia respiratory oddychanie działanie
Rok 1997. Kosmonauta Linenger na orbicie, w masce – respiratorze

13) W czasie epidemii koronawirusa w 2020 r. powstał projekt nieskomplikowanego respiratora. Został udostępniony za darmo, na zasadach open source i open hardware. Jest wykorzystywany tych, którzy zamierzają produkować te urządzenia i mają drukarki 3D. Koszt produkcji wynosi ok. 100 USD.

Koronawirus i respiratory w USA

14) Rezerwa strategiczna Stanów Zjednoczonych wynosi 10 tysięcy respiratorów. W czasie epidemii koronawirusa zdecydowanie za mało, ponieważ (w chwili gdy powstaje ten tekst) w USA choruje setki tysięcy ludzi.

15) Władze USA nie wykluczają, że w wyniku epidemii w kraju straci życie 100 tys. ludzi. Jest to liczba uwzględniająca wariant optymistyczny, bo mówi się nawet o ćwierci miliona zmarłych.

16) W Nowym Jorku, gdzie jest najwięcej zachorowań w USA, jest 2200 respiratorów, a dziennie przybywa 350 kolejnych osób, które ich potrzebują. Andrew Cuomo, gubernator stanu Nowy Jork 6 kwietnia 2020 r. powiedział, że za 6 dni zabraknie respiratorów i nie wykluczone, że Nowy Jork będzie potrzebował nawet 30 tysięcy respiratorów.

strażacy respirator ciekawostki historia respiratory oddychanie działanie
Strażacy walczący z pożarami w respiratorach – maskach oddechowych

17) Obecnie w USA jest ok. 160 tys. respiratorów. Nie wykluczone, że będzie potrzebne 4 razy więcej. Dlatego niektóre wielkie firmy amerykańskie poinformowały, że rozpoczynają produkcję respiratorów.

General Motors współpracy z firmą Ventec Life Systems zapowiedziała produkcję w stanie Indiana 10 tys respiratorów miesięcznie. Produkcja ma się rozpocząć na przełomie kwietnia/maja.

Ford wraz z GE Healthcare także rozpoczynają produkcję respiratorów. W ciągu 100 dni od rozpoczęcia produkcji (od ok. połowy kwietnia) ma zostać wyprodukowanych 50 tysięcy respiratorów, a potem nawet 30 tysięcy miesięcznie.

Obecnie trwa wyścig z czasem. Przewidywany szczyt zachorowań na Covid-19 w USA, to połowa kwietnia. Większe dostawy respiratorów będą już po tym terminie. Sytuacja przypomina przestawianie się gospodarki w czasach wojny. Prezydent USA Donald Trump zapowiedział powrót do ustawy o produkcji obronnej, która była uchwalona i stosowana w latach 50. XX w., w czasie wojny koreańskiej.

żelazne płuco respirator ciekawostki historia respiratory oddychanie działanie
Lekarz i pacjent podłączony do respiratora. Foto: Stefan Bellini / cc by-sa 1.0

Inne kraje też przestawiają gospodarkę

18) Nie tylko USA potrzebują dużej ilości respiratorów. W Wielkiej Brytanii powstało konsorcjum firm inżynieryjnych – Ventilator Challenge UK. Wśród firm są Airbus, BAE Systems, Rolls-Royce, Ford, nawet zespoły Formuły 1. Mają wesprzeć firmy Smiths Medical i Penlon, która produkuje respiratory. Chodzi m.in. o udostępnienie przestrzeni do produkcji oraz przekierowanie do produkcji części wykwalifikowanej kadry.

Wielka Brytania ma obecnie 8 tys. respiratorów. Chce mieć ich wkrótce 41 tysięcy.

19) Podobne działania prowadzą firmy we Francji. Producenta respiratorów Air Liquid mają wesprzeć Valeo, PSA i Schneider Electric. Wkrótce miesięczna produkcja respiratorów ma wynieść 10 tysięcy sztuk.

20) Takie działania podjęto też w innych krajach. W Izraelu produkcja respiratorów zajmie się firma produkująca pociski rakietowe. W Republice Południowej Afryki respiratory ma produkować Denel, państwowa firma z branży obronnej.

żołnierz maska przeciwgazowa respirator ciekawostki historia respiratory oddychanie działanie
Żołnierz na froncie I wojny światowej, w masce przeciwgazowej

Ciekawostki o respiratorach

21) W okresie pandemii covid-19 respiratory stały się niezbędnymi urządzeniami, ratującymi życie tysiącom ludzi na świecie. Przy ogromnej liczbie zachorowań okazało się, że tych urządzeń jest za mało. W niektórych krajach zdecydowano, że do respiratorów mają być podłączane osoby młodsze, o silnych organizmach – czyli takie, u których jest większa szansa na przeżycie.

22) W marcu 2020 polscy naukowcy z Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN opracowali urządzenie Ventil, które pozwala na podłączenie dwóch pacjentów do jednego respiratora.

Na zakończenie

23) Respirator, to nie tylko skomplikowane urządzenie medyczne. To także maska oddechowa z filtrem powietrza, służąca do ochrony układu oddechowego przed szkodliwymi gazami, parami lub pyłem. Używają jej m.in. górnicy, robotnicy pracujący przy pyłach, farbach i lakierach.

Historia respiratora i ciekawostki o respiratorach: (c) Sadurski.com

Zobacz też:
> Koronawirus – informacje, ciekawostki
> Epidemie w filmach, literaturze
> Największe epidemie świata