主被动一体式模拟肺装备
一、成果简介
人工模拟肺是呼吸机设计开发和性能测试不可或缺的关键设备，同时也是呼吸危重症学科临床医学教学与科研的必备仪器。当前市面上多数模拟肺为被动式，无法模拟人体具备主动呼吸情况下的通气情况，仅有的某公司主动肺产品在市场上处于垄断地位，价格昂贵不易获得。此外，当前主动模拟肺多为单肺模型，无法模拟双肺不均匀病变情况，且呼吸力学参数调节范围有限，无法实现连续调节。因此，开发拥有自主知识产权的呼吸力学参数连续可调的人工模拟肺对提高高端呼吸治疗装备和临床医学人才培养至关重要。
本模拟肺基于电机驱动，采用基于滑模控制的顺应性控制方法，可同时模拟人体有意识地自主呼吸状态和无意识下依赖呼吸机的被动呼吸方式。在主动呼吸模式下，可以自由调节左右肺潮气量与呼吸比，可模拟慢阻肺（COPD）、哮喘、气胸等多种呼吸疾病患者自主呼吸状态下的呼吸力学变化情况；在被动呼吸模式下，支持与有创、无创、高流量氧疗等多种呼吸治疗装备连接，可独立调节左右肺顺应性、气阻、功能残气量等参数，模拟急性加重慢阻肺（AECOPD）、急性呼吸综合窘迫综合征（ARDS）、呼吸衰竭等呼吸危重症患者在使用呼吸治疗装备下的通气情况，有效评估呼吸治疗装备输出性能，控制误差±3%以内。
图1.模拟肺系统
二、应用领域
高端仪器、医疗器械、医疗测试仪器
三、市场前景
2015年至2022年，全球医用呼吸机产量自162.75万台升至328.53万台，年复合增长率10.55%，全球医用呼吸机需求量自137.63万台升至296.86万台，年复合增长率为11.61%。2023年新国标的实施对呼吸机提出了更高的要求，以往用来测试呼吸机的模拟肺逐渐失效，各大呼吸机生产厂家亟待更高标准的模拟肺用于测试，是非常大的增量市场。
目前市场竞品主要为国外产品，根据市场调研显示，截至2024年，全球肺模拟器市场规模约为28亿，预计未来几年将保持10%的年复合增长率到2028年市场规模有望达到42亿。竞品价格为20~65万/台，不具备双肺参数连续可调功能，且模拟病况较为单一。
团队目前研发样机具备模拟多种患者病况功能，且左右肺参数可独立连续调整，在功能和整体性能上具备明显优势。当前样机开发硬件成本约为8万/台，软件使用成本2万，后续样机迭代后可使用自研硬件控制器、核心元器件以及国产化软件系统，整体成本可降6万/台。
研发设备主要销售对象为呼吸机器械厂商，呼吸科、ICU等医疗机构以及医科大学和研究机构。市场售价可按照功能不同进行划分，按均价20万元/套计算，潜在市场超过5亿，自研毛利超过80%。同时，在国产化设备更新换代浪潮下销量有望进一步提升，全面取代国外品牌同时积极外销。
图2.模拟肺控制面板
四、知识产权
1、成果由北京理工大学单独持有；
2、本成果已申请专利。
五、合作方式
技术许可、合作开发、技术转让、技术服务和咨询等。
六、对接方式
（1）合作意向方联系北理工技术转移中心；
（2）北理工技术转移中心沟通了解意向方情况；
（3）会同成果完成团队与意向方共同研讨合作方案。
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