인공호흡기 문서 원본 보기

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[[파일:Respirator icu.JPG|섬네일|[[중환자실]]의 인공호흡기]]

'''인공호흡기'''(人工呼吸器, {{llang|en|ventilator}})는 [[호흡]]에 필요한 [[공기]]나 [[기체]]를 [[폐]]에 들어오고 나가도록 하여 인공적인 호흡조절([[기계환기]])을 할 수 있도록 만들어진 기계이다.<ref name="ch3">{{서적 인용 |성=Tobin |이름=Martin J. |날짜=2012 |판=3 |제목=Principles and Practice of Mechanical Ventilation |장=Chapter 3. Basic Principles of Ventilator Design |url= |위치= |출판사=McGraw-Hill |isbn=9780071736268 }}</ref> 자발적으로 [[호흡]]을 할 수 없거나, 호흡이 불충분한 환자에게 인공호흡기를 적용할 수 있다. 인공호흡기는 주로 [[중환자의학|중환자 치료]], [[가정간호]], [[응급의학|응급 치료]], [[마취]] 과정에서 사용될 수 있다. 인공호흡기를 사용 중인 환자는 [[기계환기|기계호흡]]을 중지하고 자발적인 호흡으로 돌아갈 수 있도록 하는 것이 [[치료]]의 궁극적인 목표이다.<ref>{{저널 인용 |저자1=유철규 |날짜=2001 |제목=인공호흡기 동조 및 이탈 |url=http://kiss.kstudy.com/thesis/thesis-view.asp?key=2448721 |저널=대한내과학회지 |출판사=[[대한내과학회]] |권=61 |호=부록2 |쪽=S697-S709 |doi= |확인날짜=2020-02-05 }}</ref>

== 구조 ==
[[파일:Internals of a ventilator, a device used to breathe for patients (4632360202).jpg|섬네일|인공호흡기의 내부 구조]]
[[호흡]]을 보조할 수 있는 가장 간단한 기계장치는 [[인간]]의 [[손]]을 통해 움직이는 [[펌프]] 구조의 [[백마스크|마스크]]일 것이다. 그러나 이러한 기구는 사용자가 [[수동]]으로 조작해야 하므로 인공호흡기의 범주에 포함되지 않는다.<ref name="ch3"/> 사용자의 지속적인 조작 없이 안전하고 올바른 작동을 하기 위한 인공호흡기의 자동화 시스템에는 다음과 같은 세 가지 기본 구성 요소가 필요하다.<ref name="ch3"/>
# 장치를 구동하기 위한 적절한 에너지 공급 (예: [[전기]], 압축된 [[가스]] 등)
# [[호흡]]의 타이밍 및 크기를 조절하기 위해 [[압력]] 및 [[유속]]의 형태로 이루어지는 출력
# 장치의 출력 성능과 [[환자]]의 상태를 [[감시 (의학)|모니터링]]하는 수단

인공호흡기를 구동하기 위한 에너지는 [[압축기|컴프레서]]를 활용하여 [[호흡]]에 필요한 [[압력]]을 생성한다. 가장 단순한 형태의 [[기계환기의 양식|양압 환기]] 인공호흡기는 압축성 [[공기]] 저장소 혹은 [[터빈]], [[공기]]와 [[산소]] 공급기, [[밸브]], [[파이프 (관)|관]], 일회용 또는 재사용 가능한 환자 연결부위로 구성이 된다. 압축성 공기 저장소는 [[호흡]]에 필요한 [[기체]]를 전달하기 위해 분당 몇 번씩 압축한다. 이후 [[터빈]]이 [[공기]]를 인공호흡기에 넣어주고, 유량 조절 밸브가 설정 조건 및 환자의 상황에 따라 [[압력]]을 조절해준다. 외부 압력이 높아졌다가 낮아짐에 따라 [[폐]]의 탄력성에 의하여 환자가 숨을 내뱉는 호기를 하게 된다. 환자가 내쉬는 [[기체]]는 단방향 공기밸브를 통해 배출된다. 최근에는 압축 공기 시스템이 [[컴퓨터]]로 제어 가능한 터보 펌프로 대체되고 있다.

인공호흡기는 [[환자]]와 관련한 변수(예를 들어 [[압력]], [[부피]], [[유량]]), 기기 자체의 기능(예를 들어 공기의 누출, 전원 부족, 기계적인 고장), 배터리의 부족, 산소탱크, 원격 조정 등에 대한 모니터링 기능과 알림 기능을 가지고 있어야 한다. [[임베디드 시스템]]을 이용하여 환자의 필요에 따른 정확한 압력과 유량 조절이 가능하다.

=== 안전 필수 시스템 ===
인공호흡기의 시스템 고장이 [[죽음]]을 초래할 수도 있기 때문에, 인공호흡기는 [[안전 필수 시스템]](safety-critical system)으로 분류된다. 인공호흡기 시스템이 매우 믿을 만 한지 주의해야 할 필요가 있다. 전원 공급 대비를 하고 있는가 등을 확인해야 한다. 또한 인공호흡기는 고장이 발생하더라도 [[환자]]가 위험하지 않도록 신중하게 설계해야 한다. 전원이 부족할 경우에 수동 호흡을 가능하게 할 수 있는 백업 메커니즘을 가지고 있어야 한다. 안전 밸브는 [[질식]] 방지 밸브 같은 기능을 할 전력이 없는 경우에, 자발적으로 [[환자]]가 [[호흡]]할 수 있도록 한다. 몇몇 시스템들은 전력 부족의 경우나 넣어줄 공기 부족의 경우를 대비하여 압축된 공기 탱크, 공기 압축기, 여분의 배터리를 갖추고 있다. 또한 고장의 경우 도움을 요청할 수 있는 장치가 되어있다.

== 기능 ==
[[파일:Ventilators.jpg|섬네일|인공호흡기를 하고 있는 [[환자]]]]
인공호흡기를 통해 [[환자]]가 들이마실 [[기체]]의 조성을 결정한다. 일반 [[공기]]를 [[호흡]]할 지, 혹은 [[흡입산소농도|FiO<sub>2</sub>]]를 조절하여 [[산소]]의 양을 늘릴 지 결정할 수 있다.<ref name="ch4">{{서적 인용 |성=Tobin |이름=Martin J. |날짜=2012 |판=3 |제목=Principles and Practice of Mechanical Ventilation |장=Chapter 5. Setting the Ventilator |url= |위치= |출판사=McGraw-Hill |isbn=9780071736268 }}</ref> [[기도압력]](airway pressure, P<sub>aw</sub>), [[용적]](volume, V), [[유량 (물리량)|유량]](flow, <math>\dot{V}</math>) 등을 설정할 수 있다.<ref name="ch4"/>

== 역사 ==

[[기계환기]]의 역사는 [[철폐 (의료기기)|철폐]]의 도입과 함께 시작된다. 1670년에 [[존 메이요]]가 인체 외부에 음압을 걸어서 [[기계환기]]를 할 수 있다는 생각을 고안한 이래 [[철폐 (의료기기)|철폐]]의 성능은 지속적으로 발전되어 왔다. 1928년의 Drinker respirator, 1931년 발표된 John Haven Emerson의 개량형 철폐, 1937년의 Both respirator 등의 [[철폐 (의료기기)|철폐]]는 때맞춰 일어난 20세기 초 미국의 [[소아마비]] [[범유행|유행]]과 함께 널리 사용되었다. 또한 [[소아마비]] 환자에게 다른 형태의 [[기계환기의 양식|비침습적 기계환기]] 장치와 원시적인 [[기계환기의 양식|양압환기]] 인공호흡기가 사용되었다.<ref name="pmid18189086">{{저널 인용|author=Geddes LA |title=The history of artificial respiration |journal=IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine |volume=26 |issue=6 |pages=38–41 |year=2007 |pmid=18189086 |doi=10.1109/EMB.2007.907081 }}</ref>

1949년 John Haven Emerson은 [[하버드 대학교]]의 [[마취과학|마취과학교실]]과 협력하여 [[마취]]를 위한 기계보조장치를 개발한다. 이러한 기계식 인공호흡기는 1950년대에 [[마취]] 및 [[중환자실|집중 치료]]에 점점 더 많이 이용되었다. [[소아마비]] 환자의 치료와 [[마취]] 중 [[근이완제|근육 이완제]]의 사용 증가로 인해 인공호흡기의 발달이 촉진되었다.

[[영국]]에서는 East Radcliffe와 Beaver 모델 등의 초기 인공호흡기 모델이 있었으며, 특히 Beaver 모델은 [[폐]]를 팽창시키는 데 사용되는 부품을 구동하기 위해 자동차 와이퍼 모터를 사용했다.<ref name="pmid13320798">{{저널 인용|vauthors=Russell WR, Schuster E, Smith AC, Spalding JM |title=Radcliffe respiration pumps |journal=[[The Lancet]] |volume=270 |issue=6922 |pages=539–41 |date=April 1956 |pmid=13320798 |doi=10.1016/s0140-6736(56)90597-9 }}</ref> 전기 모터를 이용한 인공호흡기는 [[에터|에테르]] 및 [[사이클로프로페인]]과 같은 가연성 마취제의 폭발 위험을 야기하기 때문에 위험성이 있었다. 1952년 런던 웨스트민스터 병원의 Roger Manley가 [[가스]]를 동력원으로 작동하는 인공호흡기를 개발하였고, 이는 유럽에서 가장 인기있는 모델이 되었다. 이 장치는 양압환기 기술을 주류 유럽 마취 관행에 도입하는데 큰 공을 세웠다. [[미국]]에서는 Forrest Bird의 Bird Universal Medical Respirator가 1955년 출시되었고, 압축 공기를 동력원으로 이용한 방식이었기 때문에 전기가 필요하지 않았다.<ref name=AboutBird>{{웹 인용 |author=Bellis, Mary |title=Forrest Bird invented a fluid control device, respirator & pediatric ventilator |publisher=About.com |url=http://inventors.about.com/od/bstartinventors/a/Forrest_Bird.htm |accessdate=2009-06-04 |archive-date=2013-01-01 |archive-url=https://archive.today/20130101223131/http://inventors.about.com/od/bstartinventors/a/Forrest_Bird.htm |url-status= }}</ref>

이후 1971년 SERVO 900 인공호흡기가 개발되어 전 세계의 [[중환자실|집중 치료]] 환경에 적용되었다. SERVO 900은 작고 조용하며 효과적인 전자 인공 호흡기였으며, SERVO 피드백 시스템을 통하여 인공호흡기의 설정 및 공급 조절을 제어할 수 있었다. 또한 최초로 [[기계환기의 양식|용적조절환기]]를 적용할 수 있게 되었다.

== 같이 보기 ==
{{위키공용분류}}
* [[인공호흡]]
* [[기계환기]]
* [[호흡치료]]
* [[인공호흡기 유도 폐 손상]]
* [[기흉]]
* [[압력손상]]
* [[인공호흡기 관련 폐렴]]

== 각주 ==
{{각주}}

{{전거 통제}}

[[분류:의공학]]
[[분류:의학 기기]]
[[분류:응급의학]]