يؤدي جهاز التنفس دوراً أساسياً في إنقاذ حياة المرضى الذين يعانون من صعوبات شديدة في التنفس أو عدم القدرة على المحافظة على تهوية رئوية كافية. يعمل الجهاز على دعم عملية التنفس أو تولّيها بصورة مؤقتة، من خلال تنظيم تدفق الهواء والغازات التنفسية إلى الرئتين، والمساعدة على التخلص من ثاني أكسيد الكربون.
جهاز التنفس الاصطناعي هو جهاز طبي إلكتروني وميكانيكي مصمم لتوفير التهوية الرئوية للمريض، وذلك عبر إيصال الهواء أو خليط من الهواء والأكسجين إلى الرئتين وفق إعدادات محددة. ويمكن استخدامه عندما تصبح قدرة المريض على التنفس غير كافية لتلبية احتياجات الجسم.
يعتمد الجهاز على مبدأ فيزيائي أساسي يتمثل في إحداث فرق في الضغط يؤدي إلى تدفق الغاز. فعندما يولّد الجهاز ضغطاً مناسباً داخل الدائرة التنفسية، يتدفق الهواء نحو الرئتين أثناء مرحلة الشهيق، ثم تسمح آلية التحكم بخروج الهواء أثناء الزفير.
تتحكم الأنظمة الإلكترونية في مجموعة من المتغيرات، أهمها ضغط الهواء، وحجم الهواء الداخل إلى الرئتين، ومعدل تدفق الغاز، ومعدل التنفس، ونسبة الأكسجين في الخليط التنفسي.
يتكون جهاز التنفس الاصطناعي من مجموعة من الأنظمة الميكانيكية والإلكترونية التي تعمل معاً لتوفير التهوية الرئوية للمريض بصورة منظمة ودقيقة. يبدأ عمل الجهاز من مصدر الغاز، الذي يزوده بالهواء الطبي والأكسجين، حيث يمكن مزج الغازين بنسب محددة وفق متطلبات الحالة الطبية. بعد ذلك، ينتقل الخليط الغازي إلى نظام توليد الضغط والتدفق، وهو الجزء المسؤول عن دفع الهواء باتجاه المريض والتحكم في كمية الغاز وسرعة انتقاله خلال مراحل التنفس المختلفة.
ينتقل الهواء بعد ذلك عبر الدائرة التنفسية (Breathing Circuit)، وهي مجموعة من الأنابيب والوصلات التي تربط الجهاز بالمريض، وتوفر مساراً لدخول الغاز أثناء الشهيق وخروجه أثناء الزفير. وقد تحتوي هذه الدائرة على مرشحات ومكونات إضافية للمساعدة في تنقية الغاز وتنظيم رطوبته ودرجة حرارته.
ولضمان دقة عملية التهوية، يحتوي الجهاز على مجموعة من الحساسات (Sensors) التي تراقب المتغيرات الفيزيائية أثناء التشغيل، مثل ضغط الغاز ومعدل تدفقه وحجم الهواء الذي يصل إلى المريض. وترسل هذه الحساسات بياناتها باستمرار إلى وحدة التحكم الإلكترونية (Electronic Control Unit)، التي تعمل بمثابة النظام العصبي للجهاز؛ إذ تعالج المعلومات الواردة من الحساسات وتتحكم في الصمامات والمحركات وآليات تنظيم الضغط والتدفق، بما يتوافق مع الإعدادات الطبية التي يحددها الفريق المختص.
أما شاشة العرض (Display)، فتتيح للفريق الطبي متابعة المتغيرات التنفسية بصورة مستمرة، مثل ضغط مجرى الهواء وحجم النفس ومعدل التنفس ونسبة الأكسجين. ويرتبط بها نظام إنذار (Alarm System) يصدر تنبيهات عند اكتشاف ظروف غير طبيعية، مثل ارتفاع الضغط بصورة خطيرة أو انفصال الدائرة التنفسية أو حدوث خلل في تدفق الغاز.
وبذلك، لا يعمل جهاز التنفس الاصطناعي باعتباره مجرد مضخة للهواء، بل كنظام متكامل يجمع بين توليد الضغط والتحكم في تدفق الغازات والقياس الإلكتروني والمعالجة الآلية للبيانات، بهدف توفير تهوية رئوية تتناسب مع احتياجات المريض.
يمكن تصنيف أجهزة التنفس الاصطناعي بحسب طريقة إيصال الهواء إلى نوعين رئيسيين:
1. التهوية الميكانيكية الغازية (Invasive Mechanical Ventilation): يُوصل الهواء إلى الرئتين عبر أنبوب داخل القصبة الهوائية، ويُستخدم عادةً في الحالات التي تتطلب دعماً تنفسياً مكثفاً.
2. التهوية الميكانيكية غير الغازية (Non-Invasive Ventilation): يُوصل الهواء عبر قناع يغطي الأنف أو الأنف والفم، دون الحاجة إلى إدخال أنبوب داخل القصبة الهوائية.
يُستخدم جهاز التنفس الاصطناعي في وحدات العناية المركزة وغرف العمليات وأقسام الطوارئ، لمساعدة المرضى الذين يعانون من فشل تنفسي أو اضطرابات شديدة في تبادل الغازات. ويساعد الجهاز على المحافظة على التهوية الرئوية وتوفير الوقت اللازم لعلاج المرض الأساسي.