生物混合模型重现了呼吸力学

用于研究呼吸系统的台式工具歪曲了横膈膜、腹部和肺之间的相互依赖关系。与此同时，计算模型经常将机制隐藏在黑盒计算中，而没有一个清楚的过程中会发生什么。

这意味着学生对呼吸机制的理解很差，很难训练临床医生使用真实场景或嵌入式医疗设备的原型。“如果学生可以想象胸腔和腹部压力曲线实时生成,同时观察隔膜运动和肺通货膨胀和通货紧缩,这能帮助他们建立一个心理模型,可以呼吁和审讯为不同条件下,这两种生理和病理,”作者艾伦罗氏说。

AIP出版公司在《APL生物工程》上发表的一篇论文中，罗氏和其他合著者创建了一个高保真呼吸模拟器，它准确地代表了腹部、隔膜、肺和胸膜间隙(胸腔和肺周围充满液体的膜)之间的相互作用。Roche说:“我们很高兴能够使用合成驱动器来驱动有机材料，因为我们可以保护组织结构，同时实现可靠的、可调谐的和确定性的运动。”“我们的最终目标是开发一种结合呼吸和心血管系统阐明和表征他们的相互依赖性并测试新的治疗策略。“

他们用猪肺制作的模型，软机器人材料和人工肌肉，允许精确调整系统的每个部分中的压力，因此可以测试具体的疾病条件，以表明甚至均匀的变化如何影响整体呼吸功能。

例如，该模型被成功地用于测试三种类型的气胸，当空气进入胸膜腔时，以及通过增加气道中的流动阻力而导致的阻塞性肺病。作者还测试了一种修补肺穿刺的贴片，并表明该模型中测量流量、体积和压力的传感器系统能够精确测量气道压力和胸膜压力。

该模型，其与可以移除或更换的部件完全模块化，也证明了通过去除弹性体隔膜来测试仅测试呼吸机的呼吸。“我们目前正在使用它作为一个现实测试平台，以测试为此开发的不同的呼吸机选项新型冠状病毒肺炎大流行，“罗氏说。

作者计划将心血管组件添加到其模型中，以进一步提高其可用性，以研究涉及呼吸系统和心血管系统的复杂问题。