Le ventilateur médical, en tant qu'élément important de l'équipement médical, a progressivement évolué d'un simple outil de ventilation assistée à un appareil hautement intelligent doté de multiples fonctions et modes après des années de recherche, de développement et d'innovation.
La « Bible • Genèse » dit que Dieu a créé l'homme à partir d'argile et lui a insufflé la vie dans les narines, de sorte que l'homme a gagné la vie. Selon les recherches, la « Genèse » tire son origine de « l'Ancien Testament » hébreu écrit vers 1 000 avant JC et qui a une histoire de plus de 3 000 ans. À cette époque, les gens avaient clairement compris l’importance de la respiration.
Plusieurs civilisations anciennes dans le monde attachaient une grande importance à la respiration. Dans notre Chine, Zhuangzi pendant la période des Royaumes combattants (environ 369 avant JC - environ 286 avant JC) avait une méthode de préservation de la santé consistant à « expirer et respirer, expirer l'ancien et absorber le nouveau » (« Zhuangzi·Délibéré »). Il existe également des méthodes de respiration spéciales dans le yoga indien.
Le médecin belge Andreas Vesalius fut le premier à étudier scientifiquement la respiration. Il était un médecin célèbre à cette époque et était le médecin royal du roi et du pape. Il fut également l'un des fondateurs de l'anatomie. Il a soigneusement étudié la structure des poumons et du larynx et a décrit en détail le mécanisme de production du son.
C'est l'Espagnol Michael Servetus qui a découvert le premier les alvéoles. Le père de Michael Servetus était un fonctionnaire du gouvernement et venait d'une famille aisée. Il commence des études de droit, au cours desquelles il étudie également la théologie, puis se rend à Paris pour étudier la médecine.
A cette époque, les religions en Europe étaient confrontées à de grands changements. Jean Calvin a créé une nouvelle secte fataliste, qui s’est opposée à la théorie traditionnelle de la Trinité du Vatican, et les deux camps étaient déjà en guerre.
Servet croit qu'il n'y a pas de Trinité dans la Bible et prône le monothéisme. Il a écrit deux articles critiques et correspondu avec Kelvin. Mais Kelvin pensait que sa pensée ne correspondait pas à la sienne, une alternative dangereuse.
En 1553, le Saint-Siège l'arrête et le juge publiquement. Grâce à l'aide de ses amis, il s'en est sorti avec "des preuves insuffisantes". Il s'est enfui vers le lieu protestant de Kelvin pour se réfugier, mais a été arrêté et emprisonné, torturé et finalement brûlé en public. Les générations suivantes le respectèrent en tant que fondateur de la secte monothéiste.
Dans ses écrits, Servet a décrit les alvéoles (environ 0,2 mm de diamètre) difficiles à voir à l'œil nu. Mais comme ses écrits étaient principalement théologiques, ses remarques sur les alvéoles ne furent remarquées que plus de cent ans plus tard.
Le médecin italien Realdo Colombo a également découvert les alvéoles à la même période. Il a succédé à Andreas Vésale en tant que professeur d'anatomie à l'Université de Padoue en Italie, fondée en 1222 et qui est l'une des premières universités au monde.
Colombo a soigneusement décrit la structure des poumons et des alvéoles, mais n'a pas réussi à découvrir le mécanisme de la respiration.
Colombo a également découvert la loi du frottement : lorsqu'un objet lourd se déplace sur un avion, le coefficient de frottement est égal au rapport poussée/pression. Cette loi est l'une des lois fondamentales du génie mécanique.
En 1628, le médecin britannique William Harvey découvrit la circulation sanguine, mais ne parvint pas à découvrir la relation entre la circulation sanguine et la respiration.
Le célèbre Robert Hooke a également étudié la respiration. Il a fait une expérience sur des animaux :
Fixez la trachée du chien à un bocal qui peut être ventilé ou fermé. Ses expériences ont prouvé que même sans respirer, l'air circulant dans la trachée pouvait maintenir la vie, mais que le manque d'air frais était mortel.
Au milieu du XVIIIe siècle, la structure des poumons avait été clarifiée et l'oxygène avait été découvert. Mais personne n’a encore percé le secret de la respiration.
Jusqu'en 1904, le scientifique danois Christian Bohr étudiait la physiologie des poissons avec son directeur de doctorat. Ils ont constaté que la quantité d’oxygène dans la vessie natatoire était beaucoup plus élevée que dans les vaisseaux sanguins des poissons.
Alors, où est passé l’oxygène ?
Bohr a mené des recherches approfondies et a proposé l'effet Bohr : la décomposition de l'oxygène est liée à la concentration de dioxyde de carbone et au pH de l'environnement. Cette découverte importante relie l’inhalation d’oxygène par les animaux à l’expiration de dioxyde de carbone. Bohr est beau et son fils Niels Bohr est le fondateur de la mécanique quantique et a remporté le prix Nobel en 1922.
Son petit-fils Aage Bohr a découvert les lois du mouvement des particules et a remporté le prix Nobel en 1975.
En 1908, Christian Boll revient enseigner à l'Université de Copenhague, au Danemark. Il engagea le scientifique danois August Krogh. Crowe, fils d'un charpentier naval, a étudié la médecine et la physiologie à l'Université de Copenhague. L'épouse de Krogh, Marie Jorgensen Krogh, était une de ses camarades de classe. Mary avait neuf frères et sœurs, mais seuls quatre ont survécu jusqu'à l'âge adulte. Elle décide alors d’étudier la médecine. Crowe et sa femme partageaient les mêmes objectifs, jouaient harmonieusement et apportaient de nombreuses contributions exceptionnelles.
Sous la tutelle de Ball, Crowe a commencé à étudier les échanges gazeux dans le corps humain et le flux d'oxygène dans tout le corps. Il a découvert que le flux d'oxygène est régulé par les capillaires. Lorsque le corps est au repos, de nombreux capillaires se ferment ; pendant l'exercice, les capillaires s'ouvrent, permettant à plus d'oxygène d'être délivré aux muscles. Cette découverte complète le cycle de l'oxygène et du dioxyde de carbone dans le corps humain.
En 1914, Mary démontra en outre que le mécanisme de transport de l'oxygène découvert par Crowe était suffisant pour maintenir le métabolisme du corps dans une grande variété de conditions.
Crowe a remporté le prix Nobel en 1920.
En 1922, lorsque les Corbeaux visitèrent le Canada, ils remarquèrent l'insuline nouvellement découverte. Mary souffrait de diabète de type 2, ils ont donc immédiatement acheté le brevet pour la production et la vente d'insuline en Europe. De retour au Danemark, Crowe crée l'entreprise avec ses amis. L'entreprise fonctionne toujours avec succès, bénéficiant à Mary et à d'innombrables patients diabétiques à vie.
Aujourd’hui, nous comprenons clairement le principe de la respiration. La respiration humaine est dominée par le système de contrôle automatique du cortex cérébral (contrôle volontaire) et est également affectée par d'autres récepteurs (récepteurs), notamment :
Système nerveux respiratoire (agissant par l’intermédiaire de la moelle, du pont et de la colonne vertébrale) ;
· Récepteurs d'étirement pulmonaire ;
Récepteurs de stimulus dans les poumons et la trachée ;
· Récepteurs musculaires et articulaires ;
Récepteurs biochimiques centraux (réponse à l'augmentation du dioxyde de carbone (CO₂ ↑), des ions hydrogène (H⁺ ↑)) ;
Récepteurs biochimiques périphériques (réponse à une diminution de l'oxygène (O₂ ↓), une augmentation du dioxyde de carbone (CO₂ ↑), une augmentation des ions hydrogène (H⁺ ↑) ;
·Autres récepteurs sensoriels et émotionnels, les autres perceptions sensorielles incluent la douleur, le froid et la chaleur, etc. Les émotions incluent le bonheur, la colère, la peur, l'excitation, les idées subjectives, etc. Ces récepteurs agissent tous par l'intermédiaire de l'hypothalamus.
Le système respiratoire comprend la trachée, les poumons et la cavité thoracique. Les poumons sont enfermés dans la plèvre et le diaphragme de la cavité thoracique. La cage thoracique comprend le thorax, le sternum, les vertèbres thoraciques, les côtes et les muscles intercostaux. La plèvre est reliée aux muscles intercostaux, avec la cavité pleurale et le sac pleural entre les deux.
Le processus respiratoire est divisé en trois étapes :
Dans un premier temps, le système nerveux pousse les muscles intercostaux à dilater la cavité thoracique et les poumons se dilatent en conséquence, créant une pression négative pour aspirer de l'air frais.
Dans la deuxième étape, l'air frais se mélange au sang dans les alvéoles, envoie de l'oxygène dans le sang, puis envoie le sang riche en oxygène à tout le corps à travers le cœur à travers le sang artériel, puis libère de l'oxygène à travers les capillaires. approvisionnent divers tissus et organes. Le dioxyde de carbone produit par le métabolisme de divers tissus et organes est absorbé par les capillaires pour former du sang à haute teneur en dioxyde de carbone, qui est renvoyé au cœur et aux poumons par les veines, et enfin le dioxyde de carbone présent dans le sang est absorbé et précipité. par les alvéoles.
Au cours de la troisième étape, le système nerveux amène les muscles intercostaux à redonner aux poumons leur forme originale, à expulser l’air et à expulser le gaz riche en dioxyde de carbone présent dans les alvéoles.
Les humains respirent environ 12 à 20 fois par minute. Cette fréquence est similaire à celle des vagues océaniques. Par conséquent, lorsque nous marchons sur la plage et écoutons le bruit des vagues, cela résonnera avec nos cœurs et nous sentira particulièrement à l'aise.
Le système respiratoire fonctionne jour et nuit, jour après jour, année après année, qu'il soit assis, allongé, courant, sautant, mangeant, buvant, se réveillant, se sentant excité, généralement capable de bien s'autoréguler. Mais il y a aussi des moments de maladie. Il existe plusieurs types de maladies pulmonaires, notamment
Maladie pulmonaire infectieuse (infection bactérienne, infection virale, infection fongique, etc.) ;
·Maladies liées à la pollution de l'air et au tabagisme ;
Maladies professionnelles ;
· Maladies d'origine immunitaire ;
・Maladies liées à l'hérédité ;
Tumeurs du poumon, etc.
Lorsque vous êtes malade, vous devez vous reposer, prendre des médicaments, vous faire injecter ou même vous faire opérer. Lorsque l'état est grave et qu'il est difficile de respirer spontanément, un respirateur doit être utilisé (la vie est très tenace et le patient peut progressivement se retirer du respirateur après avoir surmonté les difficultés et reprendre lentement la respiration spontanée).
Dans les années 1930, la polio était épidémique aux États-Unis. La plupart des victimes étaient des enfants, le président américain Franklin Roosevelt. De nombreux patients souffrent alors d’une paralysie du système respiratoire.
Afin de sauver ces patients, la Harvard Medical School a inventé le ventilateur « poumon de fer ». Le ventilateur est une boîte métallique rectangulaire dans laquelle repose le patient, seule la tête étant exposée. Le ventilateur est doté de deux pompes à air sous vide, une pour pomper l'air et une pour gonfler, de sorte que la pression à l'intérieur de la boîte se dilate et se détend comme le processus respiratoire. Au cours des 30 années suivantes, le poumon d’acier est devenu l’un des principaux traitements contre la polio.
En 1939, la National Polio Foundation a commencé à distribuer des poumons d'acier à grande échelle, au prix d'environ 1 500 dollars pièce (le prix moyen d'une maison à l'époque).
Les ventilateurs d'aujourd'hui utilisent des tubes pour fournir et évacuer l'air directement vers le système respiratoire. Le ventilateur est divisé en deux étapes : l'inhalation et la décharge. Lors de l'inhalation, la pompe à vide aspire, amenant ainsi de l'air frais, qui est poussé à travers la valve inspiratoire dans une chambre à humidité contrôlée puis vers le patient, auquel cas la valve expiratoire est fermée. Lors de la décharge, la pompe à vide pompe de l'air, mais la soupape d'aspiration est fermée et le gaz expiré par le patient est évacué par la soupape de décharge et le filtre. Les ventilateurs surveillent également généralement la respiration et le rythme cardiaque et ajustent la pression de l'air et la vitesse d'inspiration et d'expiration.
Depuis l’apparition du nouveau coronavirus Covid-19 dans le monde, les respirateurs ont été largement utilisés et ont sauvé d’innombrables vies.
L’histoire du développement des respirateurs médicaux a pleinement démontré la puissance de l’innovation en technologie médicale. Depuis le simple dispositif mécanique initial jusqu'aux produits de haute technologie intelligents et en réseau d'aujourd'hui, les ventilateurs médicaux ont constamment évolué et se sont développés pour sauver la vie de patients gravement malades. On pense qu’avec les progrès continus de la technologie, les ventilateurs médicaux continueront d’apporter plus de surprises et d’espoirs à l’industrie médicale à l’avenir.
