ОГЛЯД ПОТОЧНОГО СТАНУ ТА ПЕРСПЕКТИВ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ПОСТАЧАННЯМ ДИХАЛЬНИХ СУМІШЕЙ

Автор(и)

  • Валерій МИХАЙЛОВ Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова https://orcid.org/0009-0001-5676-4419

DOI:

https://doi.org/10.32689/maup.it.2025.4.19

Ключові слова:

дихальна суміш, системи управління постачанням, модель, інформаційні технології, моніторинг, цифрові двійники

Анотація

Метою статті є дослідження стану та напрямів розвитку систем управління постачанням дихальних сумішей, що містять кисень, азот, гелій та інші гази в різних пропорціях. Ця проблематика є важливою, особливо зараз, коли існує велика потреба у таких системах в лікарнях для підтримки життєдіяльності пацієнтів, в авіації, космічній галузі, під час ліквідації надзвичайних ситуацій та у промислових процесах, де використовуються спеціалізовані газові суміші. Проблема розвитку систем управління постачанням дихальних сумішей актуалізувалась під час пандемії COVID-19, і зараз у період військової агресії росії не втратила свого значення. У зв’язку з чим, у статті висвітлюються проблеми, пов’язані з логістикою постачання в умовах надзвичайних ситуацій, коли попит на дихальні суміші різко зростає. Розглядаються можливості створення модульних та портативних систем, які можна швидко розгортати в польових умовах Системи управління постачанням дихальних сумішей зазнають активного розвитку, що пов’язано зі зростаючими вимогами до безпеки, ефективності та екологічності, інтегруючи новітні технології та інноваційні підходи. У якості сучасних тенденцій розвитку таких систем можна виділити впровадження Інтернету речей, штучного інтелекту та технологій великих даних для оптимізації управління потоками газів, прогнозування потреб та запобігання аварійним ситуаціям. Так, наприклад, IoT-датчики дозволяють у реальному часі відстежувати тиск, температуру та склад сумішей, а алгоритми штучного інтелекту здатні прогнозувати попит на основі даних про споживання. Існують виклики, пов’язані з розробкою та експлуатацією систем, зокрема, з забезпеченням високої точності дозування, відповідністю міжнародним стандартам (ISO, FDA), зниженням енергоспоживання та вуглецевого сліду. Важливим напрямом є розробка систем із замкненим циклом, які дозволяють переробляти та повторно використовувати гази, сприяючи зниженню витрат та екологічному збереженню. Методологія. У статті для забезпечення структурованого аналізу напрямів розвитку систем, оцінки їх сучасного стану та визначення перспектив розвитку використовуються системний підхід для аналізу логістичних стратегій для забезпечення оперативного постачання кисневих сумішей до лікарень під час пікових навантажень. Підкреслюється необхідність міждисциплінарного підходу до розвитку систем управління постачанням дихальних сумішей із залученням фахівців інженерії, медицини, інформаційних технологій та екології; важливість міжнародної співпраці для обміну досвідом та гармонізації стандартів. Для аналізу сучасного стану та визначення перспектив розвитку систем управління дихальними сумішами використовуємо систематичний огляд літератури, що міститься у базах PubMed, Scopus, Web of Science, Google Scholar за останні 5 років за тематикою open-loop vs closedloop системи, автоматика у подачі газів, digital health, екологічна / економічна ефективність. Наукова новизна. В статті розроблена інфологічна модель інтелектуальної системи моніторингу та автоматизованого управління подачі газових сумішей з використанням цифрових двійників, використання якої сприяє підвищенню якості надання медичних послуг. Висновки. Подальший прогрес у сфері розвитку систем управління постачанням дихальних сумішей, на нашу думку, залежить від здатності інтегрувати передові технології із забезпеченням надійності, доступності та сталого розвитку систем постачання дихальних сумішей у глобальному масштабі.

Посилання

Antonella Fiordelisi, Prisco Piscitelli, Bruno Trimarco, Enrico Coscioni, Guido Iaccarino, Daniela Sorriento. The mechanisms of air pollution and particulate matter in cardiovascular diseases. Heart Fail Rev. 2017. 22, 337–347. doi: 10.1007/s10741-017-9606-7.

Apolline Gonsard, Martin Genet and David Drummond. Digital twins for chronic lung diseases. Eur Respir Rev. 18.12.2024. 33(174), 240159. doi: 10.1183/16000617.0159-2024.

Chitaranjan Mahapatra. Recent advances in medical gas sensing with artificial intelligence–enabled technology. Med Gas Res. 2025 Jan 18. 15(2), 318–326. doi: 10.4103/mgr.MEDGASRES-D-24-00113.

Clinical Study Shows Targeted End-tidal Control Anesthesia Delivery Improves Efficiency and Accuracy to Help Optimize Patient Care. GEHealthcare.com. 20.08.24. URL: https://investor.gehealthcare.com/news-releases/news-release-details/clinical-study-shows-targeted-end-tidal-control-anesthesia?utm_source

Gonsard A., Genet M., Drummond D. Digital twins for chronic lung diseases. Eur Respir Rev. 2024. 33 (174), 240159. doi: 10.1183/16000617.0159-2024.

Guolu Fu., Lili Xu., Huaqing Chen and Jinping Lin. State-of-the-art anesthesia practices: a comprehensive review on optimizing patient safety and recovery. BMC Surgery. 2025. 25, 32. https://doi.org/10.1186/s12893-025-02763-6.

ISO 7396-1:2016. Medical gas pipeline systems – Part 1: Pipeline systems for compressed medical gases and vacuum. Geneva: International Organization for Standardization, 2016. 84 p.

Jaeseok Yun, Sungyeon Kim, Jinmin Kim. Digital Twin Technology in the Gas Industry: A Comparative Simulation Study. Sustainability 2024, 16, 5864. doi:10.3390/su16145864.

Jessica Briffa, Emmanuel Sinagra, Renald Blundell. Heavy metal pollution in the environment and their toxicological effects on humans. Heliyon. 2020. 6, e04691. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e04691.

Katsoulakis E., Wang Q., Wu H., et al. Digital twins for health: a scoping review. NPJ Digit Med. 2024. 7, 77. doi: 10.1038/s41746-024-01073-0

Mohammad Javad Mohammadi, Maryam Baratifar, Parisa Asban, Fatemeh Kiani, Maryam Hormati, Raziyeh Kazemi Bareh Bichast. The effect of air pollutants on chronic gastrointestinal diseases: a comprehensive review. J Hum Environ Health Promot. 2024. 10, 1–10. doi: 10.1038/nrneph.2018.11.

Nitin Sethi, Amitabh Dutta, Goverdhan D Puri, Bhuwan C Panday, Jayashree Sood, Manish Gupta, Prabhat K Choudhary, Shikha Sharma. Evaluation of Automated Delivery of Propofol Using a Closed-Loop Anesthesia Delivery System in Patients Undergoing Thoracic Surgery: A Randomized Controlled Study. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2021 Apr. 35(4), 1089–1095. doi: 10.1053/j.jvca.2020.09.101.

Osamu Nagata, Yuka Matsuki, Shuko Matsuda, Keita Hazama, Saiko Fukunaga, Hideki Nakatsuka, Fumiyo Yasuma, Yasuhiro Maehara, Shoko Fujioka, Karin Tajima, Ichiro Kondo, Itaru Ginoza, Misuzu Hayashi, Manabu Kakinohana, Kenji Shigemi. Anesthesia Management via an Automated Control System for Propofol, Remifentanil, and Rocuronium Compared to Management by Anesthesiologists: An Investigator-Initiated Study. J. Clin. Med. 2023, 12(20), 6611; https://doi.org/10.3390/jcm12206611.

Rezan Şerefoğlu, Havva Kocayiğit, Onur Palabıyık, Ayça Taş Tuna. Comparison of automated and manual control methods in minimal flow anesthesia. J Clin Monit Comput. 2024 Oct. 38(5), 1117–1123. doi: 10.1007/s10877-024-01163-0.

Tao F., Qi Q., Wang L., et al. Digital twins and cyber–physical systems toward smart manufacturing and Industry 4.0: correlation and comparison. Engineering 2019. 5, 653–661. doi: 10.1016/j.eng.2019.01.014

Venkatesan S., Egan D., V K., et al. Carbon nanorods, nanowires, and nanotubes. In: Barhoum A, Deshmukh K, editors. Handbook of functionalized carbon nanostructures: from synthesis methods to applications. Cham: Springer International Publishing; 2024. pp. 229–270.

Xiuding Cai, Xueyao Wang, Yaoyao Zhu, Yu Yao, Jiao Chen. Advances in automated anesthesia: a comprehensive review. Anesthesiology and Perioperative Science. 2025. 3, 3. https://doi.org/10.1007/s44254-024-00085-z

Xu X., Nie S., Ding H., Hou FF. Environmental pollution and kidney diseases. Nat Rev Nephrol. 2018. 14, 313–324. doi: 10.1038/nrneph.2018.11.

Zhang J., Xie D., Zou Y. та ін. Key Characteristics of Nitrous Oxide-Induced Neurological Disorders and Differences Between Populations. Front Neurol. 2021. 12, 627183. doi: 10.3389/fneur.2021.627183.

Zohdi T I. A Digital-Twin and Machine-Learning Framework for Ventilation System Optimization for Capturing Infectious Disease Respiratory Emissions. Arch Comput Methods Eng. 2021. 28(6), 4317–4329. doi: 10.1007/s11831-021-09609-3.

Гарін В. О., Ткаченко Д. А., Шипуль О. В., Заклінський С. О., Трифонов О. В., Планковський С. І.. Розробка цифрового близнюка наповнення резервуару газовою сумішшю. Авіаційно-космічна техніка і технологія, 2022, № 5(183), С. 40–50. doi: 10.32620/aktt.2022.5.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-30

Як цитувати

МИХАЙЛОВ, В. (2025). ОГЛЯД ПОТОЧНОГО СТАНУ ТА ПЕРСПЕКТИВ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ПОСТАЧАННЯМ ДИХАЛЬНИХ СУМІШЕЙ. Інформаційні технології та суспільство, (4 (19), 113-120. https://doi.org/10.32689/maup.it.2025.4.19