La entrega segura y eficiente de oxígeno a los pacientes.

Las máscaras con válvula de bolsa, también llamadas bolsas ambu (unidades de respiración manual artificial) se utilizan para administrar oxígeno a pacientes que no respiran por sí solos. Pero si bien han salvado muchas vidas, no son adecuados para tratar a pacientes con el coronavirus COVID-19.

El principal inconveniente de la máscara es que debe apretarse manualmente para forzar el ingreso de oxígeno a los pulmones. Esto funciona por períodos cortos, pero no para cuidados a largo plazo. También puede enviar cantidades variables de oxígeno a los pulmones y primero se debe estabilizar al paciente antes de administrarle oxígeno.

Después de analizar diseños de código abierto para ventiladores de emergencia, un equipo de ingenieros de Tolomatic se reunió y se les ocurrieron algunas ideas nuevas para construir ventiladores con bolsas de ambu. En una semana, el equipo había creado dos diseños que utilizan los actuadores eléctricos accionados por tornillo de la empresa. Los diseños automatizan el control del volumen de aire y la frecuencia con la que se suministra a los pacientes, una mejora significativa con respecto a las bolsas ambu operadas manualmente.

Nuestro enfoque fue automatizar un proceso tradicionalmente manual utilizando actuadores lineales eléctricos y garantizar que los pacientes siguieran recibiendo aire durante días o semanas. Los actuadores controlan la velocidad, frecuencia y longitud de carrera del movimiento hacia abajo; cuánto tiempo hacer una pausa; y luego la velocidad, frecuencia y longitud del recorrido del movimiento de retorno.

Los actuadores brindan a los médicos y enfermeras un control total sobre el flujo de oxígeno que ingresa a los pulmones del paciente, a diferencia de los cilindros neumáticos o de leva más tradicionales que hemos visto en otros diseños de código abierto. Ya sea que el paciente sea joven, viejo, grande o pequeño, pueden ajustar la cantidad de aire y la frecuencia con la que se le administra.

Utilizamos un actuador de varilla eléctrico o un actuador eléctrico sin varilla. Ambos son actuadores lineales accionados por tornillo que convierten la potencia giratoria de un servomotor en movimiento lineal. Los actuadores de tipo varilla tienen una varilla que se extiende y se retrae desde el cuerpo principal del actuador. Los actuadores sin vástago carecen de vástago. En cambio, el recorrido o carrera está contenido dentro del actuador. Para esta aplicación, el actuador de varilla necesita una carcasa para sujetar la bolsa ambu y el actuador se monta en la carcasa. El actuador sin vástago es más compacto y puede sostener y comprimir la bolsa ambu dentro de sus rieles.

La longitud de carrera óptima para ambos prototipos es de 2,5 pulgadas, con un mínimo de 25 libras de fuerza en el eje de salida. Ambos están clasificados para al menos 100 lb de fuerza. La configuración del motor de accionamiento directo (o en línea) simplifica el diseño y reduce los costos. Agregar engranajes al diseño le permitiría acomodar una variedad más amplia de motores.

Estos nuevos diseños parecen ser una mejora con respecto a las modificaciones de las bolsas ambu que automatizaron el proceso mediante levas unidireccionales o un actuador neumático. Estos no permiten que los trabajadores de la salud ajusten la duración de la carrera, solo la frecuencia de la respiración. Como resultado, se administra el mismo volumen de oxígeno a todos los pacientes y el perfil de movimiento resultante no es como un ciclo respiratorio típico.

Los actuadores lineales, por otro lado, pueden acelerar y mantener rápidamente la velocidad en una distancia específica, proporcionando volúmenes de aire más continuos por compresión y un ciclo respiratorio más típico. El control total del movimiento desde un actuador lineal también permite ajustar los volúmenes de aire según la edad, el tamaño o las necesidades actuales del paciente.

Los diseños ofrecen un rendimiento confiable a largo plazo y se adaptarán a la adición de alarmas en caso de fallas del motor y sensores para monitorear la cantidad y calidad del flujo de aire.

No somos un fabricante de dispositivos médicos y este diseño no ha sido aprobado por ningún organismo regulador. Sin embargo, estos conceptos limitan el contacto con el paciente al de la bolsa ambu ya homologada. Nuestra intención es llegar a otros socios, despertar cierto interés y discutir cómo podemos colaborar en un diseño aprobado que ayudará al personal médico que intenta salvar vidas.

Hasta la fecha, hemos hablado con varias empresas que buscan otros diseños conceptuales y estamos interesados ​​en los beneficios adicionales que proporcionaría la actuación eléctrica. Nuestra empresa está lista para ofrecer nuestra experiencia en control de movimiento para ayudar a resolver estos desafíos críticos. Las empresas deben contactarnos para obtener ayuda con sus aplicaciones.